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Ruppel, Peter (2011): Umgebungsmodelle und Navigationsdaten für ortsbezogene Dienste in Gebäuden. Dissertation, LMU München: Faculty of Mathematics, Computer Science and Statistics
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Abstract

Ortsbezogene Dienste in Gebäuden (Indoor Location-based Services, I-LBS) sammeln, verarbeiten und stellen Informationen bereit, die in Abhängigkeit der Aufenthaltsorte ihrer Zielobjekte sowie auf der Grundlage eines Umgebungsmodells des jeweiligen Gebäudes berechnet werden. Die Anwendungsbereiche von I-LBS reichen dabei von personenbezogenen Diensten wie z.B. Navigation, ortsbezogenen Benachrichtigungen und Ressourcen-Suche über organisationsbezogene Dienste zur Steuerung und Optimierung von Arbeitsprozessen und Ressourcen bis hin zu Anwendungen, die personen- und organisationsübergreifend Informationen über Zielobjekte und deren jeweilige Umgebungen austauschen. Für die Erzeugung und Nutzung von Umgebungsmodellen ergeben sich mehrere Herausforderungen: Bei der automatischen Erzeugung eines Modells müssen die Eigenschaften eines Gebäudes so erfasst werden, dass dadurch nicht nur Orte gesucht oder kürzeste Wege ermittelt werden können, sondern auch Navigationsdaten für die Berechnung von Navigationsanweisungen zur Verfügung stehen. Dabei stellt sich die Frage, wie ein solches Umgebungsmodell aufgebaut sein muss und wie es sich berechnen lässt. Zur Bereitstellung für verschiedene Dienste wird ein geeignetes Format benötigt, in dem alle relevanten geometrischen, symbolischen und topologischen Informationen über ein Gebäude abgebildet sind. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch unterschiedliche Positionierungsverfahren, die miteinander kombiniert werden können und deren heterogene Positionsdaten integriert werden müssen. Für die Realisierung von Indoor-Navigationssystemen besteht sowohl bei stationären als auch bei mobilen Lösungen eine Herausforderung in der Berechnung von dedizierten Navigationsanweisungen. Diese leiten einen Benutzer anhand von textbasierten oder graphischen Hinweisen zu seinem Ziel, dabei können auch Landmarken in die Navigationsanweisungen mit einbezogen werden. Im Rahmen dieser Dissertation werden neue Lösungen für die vorgenannten Probleme aufgezeigt, und die entwickelten Konzepte werden anhand von Simulationen sowie praktischen Umsetzungen diskutiert.

Abstract

Indoor Location-based Services (I-LBS) collect, process and provide information by taking into account the properties of a building and the locations of mobile targets inside. Application scenarios for I-LBS include personal services such as navigation, location-dependent notifications or searching for resources, as well as corporate services for managing and optimizing workflows, and services that combine location data from targets among several organizations. Creating and utilizing a location model involves several challenges: the properties of a building need to be modeled in a way which allows for computations not limited to searching for nearby places or calculating shortest paths, but also include navigation data, which is required for providing navigation instructions. Thus a central question is which information should be included in a location model and how can it be computed. In order to provide location models for different services, an appropriate format is required, which covers the relevant geometric, symbolic and topological information. Also positioning systems play an important part, given that they can be combined with each other and that their heterogeneous position data need to be integrated. Providing intelligible and dedicated navigation instructions poses a challenge for the realization of both stationary and mobile indoor navigation systems. Such instructions guide users to their destination by means of textual or graphical references, which both can be further enriched by incorporating landmarks into the navigation instructions. This dissertation develops new solutions to the above-mentioned problems and the presented concepts are evaluated on the basis of simulations and practical implementations.