Indoor-Lokalisierung
Fraunhofer FOKUS

Kostengünstige Indoor-Navigation von FOKUS beweist Präzision bei der »Microsoft Indoor Localization Competition«

News vom 20. Mai 2015

44 Teams aus der ganzen Welt beteiligten sich im April beim jährlich stattfindenden Indoor-Lokalisierungswettbewerb von Microsoft Research in Seattle. Die Forscher von FOKUS erreichten mit einer Genauigkeit von unter 50 cm in 95 % der Messungen den 7. Platz.

Ob Bahnhof, Flughafen oder Einkaufszentrum, viele Menschen finden es schwierig, sich in großen, unbekannten und unübersichtlichen Gebäuden zurechtzufinden. Da das GPS-Signal für die Ortung in Innenräumen nicht genau genug ist, arbeiten Unternehmen, Start-ups und Forschungseinrichtungen aus der ganzen Welt an Navigationslösungen für Innenräume. Bei der „Indoor Localization Competition“ von Microsoft Research haben 44 Teams vom 13.-17. April 2015 die Genauigkeit ihrer Gebäudenavigation auf den Prüfstand gestellt. Für den Wettbewerb wurde eine 2000 m² große Konferenzfläche mit 20 Evaluierungspunkten versehen. Die Teams liefen dann mit ihrem Indoor-Navigator von Punkt zu Punkt. Bei jedem Punkt verglichen die Organisatoren die tatsächlichen Koordinaten mit dem vom Navigationssystem ermittelten Standort. Das System von FOKUS erzielte bei 95 % der Messungen eine Genauigkeit von unter 50 cm und erreichte damit den 7. Platz. Die Ergebnisse der ersten sieben Plätze unterschieden sich nur um Dezimeter. Das System des Teams auf Platz 8 wies hingegen schon einen Lokalisierungsfehler von 1,37 m auf. 

Die Teams wurden vorab in zwei Gruppen eingeteilt: Infrastruktur-basierte Ansätze und Indoor-Technologien, die ohne die Anbringung zusätzlicher Geräte im Gebäude auskamen. Die Forscher des FOKUS-Kompetenzzentrums ASCT (Automotive Services and Communication Technologies) haben eine Infrastruktur-basierte Lösung entwickelt, die zum Patent angemeldet wurde und aus folgenden Teilen besteht: 
  • Einem Smartphone zur Fusion verschiedener Sensordaten (Accelerometer, Gyroskop, Magnetometer), auf dem auch die Ortung und Navigation angezeigt wird.
  • Einem drahtlosen Sensor, der am Schuh angebracht wird, um Schrittweiten zu messen. 
  • Einer Karte mit Merkmalen des magnetischen Feldes, die vorab erstellt wird. Sie enthält Anomalien, die zum Beispiel durch Stahlträger oder Heizungen entstehen, und unterstützt die Ortung. 
  • Kostengünstige Bluetooth-Beacons, die an Türen, Wänden oder an der Decke befestigt sind. Sie dienen der initialen Ortung des Menschen beim Betreten eines Gebäudes und zur fusionierten Fehlerkorrektur. Das System benötigt mindestens einen, im Wettbewerb waren 10 Stück erlaubt. 
  • Alternativ zu den Bluetooth Beacons oder zusätzlich: Optische Marker, die ähnlich einem QR-Code an Wänden oder Decken angebracht sind und von der Smartphone Kamera erfasst werden.
Durch die Integration unterschiedlicher Lokalisierungsmethoden ist das System sehr robust. Ein weiterer Vorteil: Dieser Ansatz ist im Vergleich zu anderen Methoden, die z. B. einen Laserscanner oder spezielle Antennenhardware nutzen, sehr kostengünstig. 
Fraunhofer FOKUS bietet darüber hinaus eine nahtlose Navigation zwischen Innen- und Außenräumen, wie sie im Projekt M4Guide zum Beispiel für Blinde und Sehbehinderte entwickelt wurde.