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Werner, Martin (2012): Ubiquitous Navigation: skalierbare ortsbezogene Dienste in Gebäuden. Dissertation, LMU München: Faculty of Mathematics, Computer Science and Statistics
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Abstract

Ortsbezogene Dienste (Location-based Services, LBS) sind in den letzten Jahren durch die weite Verfügbarkeit von GPS zu einem Massenphänomen gewachsen. Insbesondere für die Steuerung von mobilen Endgeräten wird mehr und mehr Kontextinformation hinzugenommen, da sowohl die Bedienbarkeit als auch die Informationsdichte auf den kleinen Smartphones im Kontrast zur Informationsfülle des Internets stehen. Daher werden vielfach Dienste nicht mehr allein auf der Nutzereingabe basierend erbracht (reaktiv), sondern bieten dem Nutzer relevante Informationen vollautomatisch und kontextabhängig (proaktiv) an. Durch die proaktive Diensterbringung und ortsbezogene Personalisierung wird die Benutzbarkeit der Dienste verbessert. Leider kann man derzeit solche Dienste nur außerhalb von Gebäuden anbieten, da zum Einen kein einheitliches und günstiges Positionierungssystem verfügbar ist, und zum Anderen die notwendigen Kartendaten nicht vorliegen. Vor allem bei den Kartendaten fehlt es an einfachen Standards und Tools, die es dem Eigentümer eines Gebäudes ermöglichen, qualitativ hochwertige Kartendaten zur Verfügung zu stellen. In der vorliegenden Dissertation werden einige notwendige Schritte zur Ermöglichung ubiquitärer und skalierbarer Indoornavigation vorgestellt. Hierbei werden die Themenfelder Positionierung, Modellierung und Kartographie, sowie Navigation und Wegfindung in einen umfassenden Zusammenhang gestellt, um so eine tragfähige, einfache und skalierbare Navigation zu ermöglichen. Zunächst werden einige Verbesserungen an Terminal-basierten WLAN-Indoorpositionierungssystemen vorgeschlagen und diskutiert, die teils auf der Verwendung neuer Sensorik aktueller Smartphones basieren, und teils auf der Verwendung besonders kompakter Umgebungsmodelle auf mobilen Endgeräten. Insbesondere werden Verfahren vorgeschlagen und evaluiert, mit denen sich aus typischen CAD-Daten mit geringem Bearbeitungsaufwand die notwendigen Zusatzinformationen für eine flächendeckende Indoornavigation modellieren lassen. Darüber hinaus werden Methoden untersucht, die diese semantischen Erweiterungen teil- bzw. vollautomatisch aus Zeichnungen extrahieren können. Ausgehend von dem Ziel, flächendeckende Navigation basierend auf CAD-Daten zu ermöglichen, stößt man auf das Problem, eine Menge an interessanten Punkten so zu ordnen, dass der Reiseweg kurz ist.Dieses Problem ist mit dem NP-vollständigen Travelling-Salesman-Problem verwandt. Allerdings ist die geometrische Situation in Gebäuden derart komplex, dass sich die meisten derzeit bekannten heuristischen Lösungsalgorithmen für das Travelling-Salesman-Problem nicht ohne Weiteres auf die Situation im Inneren von Gebäuden übertragen lassen. Für dieses Problem wird ein heuristischer Algorithmus angegeben, der in linearer Laufzeit kleinere Instanzen des Problems mit akzeptablen Fehlern lösen kann. Diese Verfahren wurden im Rahmen eines Projekts mit dem Flughafen München erarbeitet und umgesetzt. In diesem Projekt sollten die ungelösten Probleme einer bereits existierenden kleinflächigen Demonstrator-Implementierung eines Fluggastinformationssystems gelöst werden. Auf diesen Algorithmen und Verfahren basiert die Navigationskomponente des Fluggastinformationssystems InfoGate, das die flächendeckende Navigation in den Terminals des Flughafen München mit verteilten Anzeigesystemen ermöglicht und seit dem 6. Juni 2011 im Produktivbetrieb ist. So konnten die Verfahren dieser Arbeit in einer real existierenden, komplexen Umgebung evaluiert werden.