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University of Paderborn Indoor Navigation

Projekt UniPIN

Das Fachgebiet Nachrichtentechnik (EIM-NT) der Universität Paderborn betreibt seit 2010 intensive Forschung im Bereich Navigation in Gebäuden. In dieser Zeit ist das System UniPIN entstanden. Es besteht aus einer Android Software im Frontend und einem Webserver inklusive Datenbank im Backend. An dem Projekt haben neben wissenschaftlichen Mitarbeitern auch viele Studenten mitgearbeitet.
Die Universität Paderborn hat das Projekt im Jahr 2013 mit einem der Forschungspreise der Universität ausgezeichnet.

Stand des Projektes UniPIN

Aktuell können die Kartendaten von 25 Gebäuden (A, B, BI, C, D, E, G, H, J, K, L, ME, N, NW, O, P1, P4, P5, P6, P7, P8, Q, W, SP, SP2) auf 10 unterschiedlichen Ebenen mit über 4334 Räumen dargestellt und „an-navigiert“ werden. Ein Überblick über das aktuelle Kartenmaterial kann unter der UniPIN-Webseite eingesehen werden (Javascript benötigt!).
Benutzer können Ihre Position im Gebäude mittels Signalfeldstärkemessungen ermitteln lassen und anschließend nach Räumen suchen. Das System ermittelt den besten Weg unter Berücksichtigung spezieller Parameter (z.B. ohne Treppen für Rollstuhlfahrer) und führt den Nutzer auf dem kürzesten Weg zum Ziel. Interessante Punkte (z.B. Damen/Herren/Behindertengerechte-Toiletten) und Einrichtungen (z.B. Mensa, BiBo oder IMT Benutzerberatung) können in einem Menü direkt ausgewählt werden.
Benutzer können Freundschaften im System anlegen und ihre eigene Position mit Kommilitonen teilen. Außerdem können Lerngruppen an Orten im System hinterlegt werden, so dass Studenten sich unkompliziert zu Lerngruppen treffen können. Alle Dienste sind vollständig verschlüsselt und entsprechen den aktuellen Datenschutzbestimmungen. Das System wurde in Zusammenarbeit mit dem Datenschutzbeauftragten der Universität Paderborn evaluiert.

Technik

Die Navigation in Gebäuden mittels Signalfeldstärkemessungen und Fingerprint-Datenbanken ermöglicht ortsunkundigen Personen eine Orientierung in weitläufigen Gebäuden. Hierbei werden zunächst die Kartendaten der Gebäude digitalisiert und anschließend Referenzmessungen an relevanten Punkten vorgenommen. Bei diesen Referenzmessungen wird zu jeder Position eine Liste (sog. Fingerprint (eng.)) der empfangbaren WLAN-Basisstationen und deren Empfangsfeldstärken (eng. Received Signal Strength Information; abrv. RSSI) gespeichert. Diese Informationen sind kennzeichnend für die Positionen in den Gebäuden, wobei Einflüsse wie veränderliche Ausbreitungsbedingungen, Abschattungen und infrastrukturelle Veränderungen zu einer näherungsweise gaußförmigen Verteilung der Daten führt.
Ausgehend von den gemessenen RSSI-Werten werden Modelle geschätzt und in einer Datenbank hinterlegt. Anschließend nehmen Nutzer, welche ihre Position bestimmen wollen, eine RSSI-Wert Messung an ihrer aktuellen Position vor und senden diese an einen Server. Dieser wertet die hinterlegten Modelle aus und übermittelt an den Nutzer die Positionsinformation mit der höchsten Wahrscheinlichkeit. Alternativ kann die Positionsbestimmung auch durch Auswertung der Modelle auf dem Smartphone erfolgen.

Ziele des Projektes UniPIN

Das System UniPIN ist ein idealer Demonstrator für Themengebiete wie z.B. die "Digitale Gesellschaft" oder "Ortsbezogene Dienste in der Industrie 4.0". Es ermöglicht Forschung an einem realistischen System, welches in dieser Größenordnung und Ausdehnung nach unserem Kenntnisstand nur sehr wenige auf der Welt existieren.  Neue Forschungsthemen, z.B. die Lokalisierung mittels Bluetooth Low Energy (iBeacons), fließen in die Entwicklung von UniPIN mit ein und können an diesem realitätsnahen System evaluiert werden.

Veröffentlichung

Das System UniPIN steht allen Studenten und Gästen der Universität kostenfrei zur Verfügung. Dies, so hoffen wir, dürfte für Erstsemester, Tagungsteilnehmer und Industriepartner eine große Hilfestellung bei der Orientierung auf unserem Campus sein. Da Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit von Software ein wichtiger Aspekt bei der Nutzung on Software ist, haben wir uns für eine Veröffentlichung der Software ausschließlich im Google APP-Store entschieden. Dieser ermöglicht die sichere Signierung des Applikationsbundels und die einfache Bereitstellung von Updates. Die Software wird ausschließlich für Android angeboten. Eine Portierung auf Windows oder iOS ist nicht geplant. Nutzer dieser Betriebssysteme können die Kartendaten und die Raumsuche auf der oben genannten Webseite nutzen.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Jörg Schmalenströer

Nachrichtentechnik (NT)

(Auftrags-)Forschung & Lehre

Jörg Schmalenströer
Telefon:
+49 5251 60-3623
Fax:
+49 5251 60-3627
Büro:
P7.2.05
Web:

Die Universität der Informationsgesellschaft