Folien

Ortsbasierte
Informationssysteme –
Ortung in Gebäuden
Stephan Auerbach
Wie soll ein ortsbasiertes
Informationssystem aussehen?
Fragestellung:
Wie kann man das ortsbasierte
Informationssystem umsetzen?
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Informationen vor Ort speichern –
Anforderung an die Hardware
Die Hardware muss …
Daten speichern können.
Daten senden können.
eine eigenständige Energieversorgung haben.
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Informationen vor Ort speichern –
Aktueller Stand der Dinge
Die Hardware erfüllt die Anforderungen nur zum Teil.
Beispiele:
RaspberryPi
Bluetooth Beacons
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Informationen in einem
Bezugssystem speichern Grundidee
Der Nutzer befindet sich an einer bestimmten Position.
Der Nutzer ruft von dieser Position Daten ab.
Der Nutzer erhält nur die mit der Position verknüpften Daten.
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Informationen in einem
Bezugssystem speichern Umsetzung
Der Nutzer muss die Möglichkeit erhalten, seine Position zu
bestimmen.
Ortung findet über verschiedene Technologien wie WiFi oder
Bluetooth Beacons statt.
Die Technologie befindet sich an festgelegten Positionen.
Die Daten werden mit den Positionen der verwendeten
Hardware verknüpft und in einer Datenbank oder
Knowledgebase (z.B. Shark) hinterlegt.
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes
Beispiel:
Verteilung von Beacons im Gebäude.
Daten mit den UUID‘s, dem Major- und Minor-Werten der
Beacons verknüpfen.
Probleme:
Was passiert bei einem kaputten Beacon?
Was passiert bei einem Technologiewechsel?
Weltherrschaft
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes
Lösungsidee:
Geo-Koordinaten
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes
Wie erhält man die Geo-Koordinate für eine Position innerhalb
eines Gebäudes, ohne GPS-Empfang?
Die verwendete Hardware (z.B. Beacons) muss verortet
werden, also eine Geo-Koordinate erhalten.
Umsetzung durch die Berechnung (und Vermessung) der
Hardware-Position.
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Vorgestellte Verfahren:
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze (Bauskizze auf Korrektheit
überprüfen!!!)
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Man bestimmt eine GeoKoordinate vom Gebäude
als Ausgangspunkt.
52.457186, 13.526985
(Breitengrad, Längengrad)
(Latitude, Longitude)
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Man bestimmt eine GeoKoordinate vom Gebäude
als Ausgangspunkt.
52.457186, 13.526985
(Breitengrad, Längengrad)
(Latitude, Longitude)
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Die Geo-Koordinate ist in Dezimalgrad angegeben
Umrechnung für Meter in Dezimalgrad notwendig.
Die Entfernung zwischen den Breitengraden (Latitude) ist
immer gleich.
1 Minute entspricht ungefähr 1850 Metern.
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Eine Minute in Dezimalgrad umgerechnet: 0.01666667
Runtergebrochen auf einen Meter:
=
.
= 9.00901 ∗ 10
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Entfernung zwischen den Längengraden (Longitude)
verändert sich je weiter man vom Äquator entfernt ist.
Ausgleich durch die Betrachtung des aktuellen
Breitengrades:
=
.
(
∗
"#$%&''&(*(&+$&,-(".
)
/
012
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes - Allgemein
Entfernung zwischen den Längengraden (Longitude)
verändert sich je weiter man vom Äquator entfernt ist.
Ausgleich durch die Betrachtung des aktuellen
Breitengrades:
=
.
∗
(
45.64701
/
012
)
= 1.47845 ∗ 10
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
c – Entfernung zum nächsten Beacon
a – offener Wert
Rechter Winkel
b – offener Wert
α – Winkel
Ausgangskoordinate
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
Norden Latitude
90°
<
180°
Longitude
0°
270°
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
Ermittlung der Änderung in LatitudeRichtung:
C D
E C F
A
sin!90 ∗ 1803
A
∗ sin!!450 B <3 ∗
3
180
20
A
=
A ∗ sin!!450 B 103 ∗ 1803
3
sin!90 ∗
180
= 19.69615506
20 Meter
10°
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
Ermittlung der Änderung in LongitudeRichtung:
G =
C D
E C F
A
sin(90 ∗ 1803
A
∗ sin!<3 ∗
3
180
20
A
G
A ∗ sin!10 ∗ 1803
sin!90 ∗
3
180
= 3.47296355
20 Meter
10°
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
HIJ
KLMLNOOPQRSKTL
= HIJ
Z ([
∗
UMVWSKWVXYT
ä
]STRTMQL
3
HIJ
52.457186 Z
KLMLNOOPQRSKTL
(19.69615506 ∗ 9.00901 ∗ 10 3 =
52.45736344
20 Meter
10°
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
HIJ
HIJ
Z ![
∗
KLMLNOOPQRSKTL
UMVWSKWVXYT
ä
]OKWRTMQL
3
HIJ
KLMLNOOPQRSKTL =
13.526985 Z
3.47296355 ∗ 1.47845 ∗ 10
13.52703635
20 Meter
10°
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einem Entfernungsmessgerät und
Kompass
Agenda
Informationen vor Ort speichern
Anforderungen an die Hardware
Aktueller Stand der Dinge
Informationen in einem Bezugssystem speichern
Grundidee
Umsetzung
Positionsbestimmung innerhalb eines Gebäudes
Allgemeines
Verortung mit einem Entfernungsmessgerät und Kompass
Verortung mit einer Bauskizze
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
Referenzkoordinate
Ausgangskoordinate
Ausgangskoordinate
Referenzkoordinate
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
c – Abstand der Geo-Koordinaten
Referenzkoordinate
a – Änderung des Latitude-Wertes
Rechter Winkel
b – Änderung des Longitude-Wertes
α - Drehwinkel
Ausgangskoordinate
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
Abstandsberechnungen in Latitude und Longitude Richtung:
= HIJ
G = HIJ
UMVWSKW
UMVWSKW
− HIJ
^L_YOOP
− HIJ
∗
^L_YOOP
Abstandsberechnung zwischen beiden Geo-Koordinaten:
a =
b
Z Gb
∗
`
`
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
Ermittlung des Drehwinkels:
cos
<=
bb + a − ab
2∗b∗c
∗ (−1)
A
180
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
Berechnung der neuen Koordinaten:
[
ä
]STRTMQL
= ghNOOP ∗ cos i jk
[
ä
]OKWRTMQL
= ghNOOP ∗ sin i jk
E∗
A
− lhNOOP ∗ sin i jk
180
A
E∗
+ lhNOOP ∗ cos i jk
180
E∗
A
180
A
E∗
180
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
HIJ
KLMLNOOPQRSKTL
= HIJ
∗
HIJ
UMVWSKWVXYT
+ ([
ä
]STRTMQL
+ ([
ä
]OKWRTMQL
)
KLMLNOOPQRSKTL
= HIJ
∗
UMVWSKWVXYT
)
Positionsbestimmung innerhalb
eines Gebäudes – Verortung mit
einer Bauskizze
Beispiel
Fragen?
Lasst uns das ortsbasierte
Informationssystem bauen…
…und die Weltherrschaft
übernehmen!!!
Bilder-Quellen
Pinky and the Brain Bilder:
http://offclouds.com/data_images/wallpapers/13/296079-pinky-and-the-brain.jpg
http://pre14.deviantart.net/0d6a/th/pre/f/2007/159/5/f/pinky_and_the_brain_by_jay
bnyze.jpg
http://www.charactergrades.com/sites/default/files/wpcontent/uploads/2012/08/RS.2008.06.02.PinkyTheBrain.jpg
Kompass:
http://www.adpic.de/data/picture/detail/Kompass___Ziffernblatt_266791.jpg
Webseiten-Screenshots von Prof. Schwotzer
http://people.f4.htw-berlin.de/lehrende/schwotzer.html
Webseiten-Screenshots vom lsf
http://lsf.htw-berlin.de/
Google-Maps-Kartenausschnitte der HTW
https://www.google.de/maps
Bauplan Campus Wilhelminenhof, Haus C, 6. Etage