Leifgen, Christian (2013)
Android-basiertes autarkes BIM-orientiertes Ortungssystem auf Basis von Trägheitssensorik.
Technische Universität Darmstadt
Studienarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

In der heutigen Zeit werden immer größere und komplexere Gebäude und Industrieanlagen gebaut. Aber auch bestehende Anlagen und Gebäudekomplexe werden stets erweitert. Solch große Strukturen bedürfen stetiger Instandhaltungsmaßnahmen (v.a. Wartung, Inspektion, Instandsetzung), die oft von Personal durchgeführt werden müssen und nicht automatisierbar sind. Ebenso können Notsituationen entstehen, in denen Rettungskräfte schnell an einen bestimmten Einsatzort gelangen müssen. Durch die Größe und das sich stetige Ändern der Bausubstanz werden diese Personen vor die schwierige Aufgabe gestellt, den Einsatzort schnellstmöglich bzw. auf möglichst effizienten Wegen zu erreichen. In solchen Anwendungsfällen bietet ein System, das die Ortung und Navigation innerhalb von Gebäuden mittels handlicher mobiler Endgeräte, wie Smartphones oder Tablet-Computern, ermöglicht, große Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden (Laufkarten, Übersichtspläne etc.) zur Wegfindung. So können im Ernstfall durch ein schnelleres Eintreffen von Rettungskräften Leben gerettet werden. Ebenso führt eine gezielte Navigation von (Wartungs-)Personal zu kürzeren, effizienteren Wegen und somit zu einer Reduktion der (Lohn-)Kosten. Auch Besucher von Messen oder großen öffentlich zugänglichen Gebäuden, wie Flughäfen oder Bahnhöfen, fällt die Orientierung und damit verbunden das Auffinden bestimmter Orte oft schwer - gerade dann, wenn sie diese Orte noch nie oder nur selten besucht haben. Auch hier können Indoor-Ortungssysteme sehr hilfreich sein. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit von fest installierter Hardware unabhängige Ortungssysteme einen Vorteil gegenüber solchen Technologien bieten, die zur Positionsbestimmung eine Infrastruktur von Hardwarekomponenten benötigen (z.B. Ortung mittels RFID oder WLAN). Ein Vergleich zeigt auf, dass in dem wichtigen Bereich der Betriebskosten große Potentiale bei solchen als autark bezeichneten Ortungssystemen liegen. An diese Gegenüberstellung anknüpfend wird ein Konzept eines autarken Ortungssystems, sowie dessen Umsetzung vorgestellt. Es basiert auf der Verwendung von Gebäudestrukturdaten (v.a. Bauteile wie Wände, Türen etc.), die aus einer BIM-Datenbank ausgelesen und mittels eines Webservices an ein Endgerät übertragen werden. Als Entwicklungsplattform wurde das von der Firma Google federführend entwickelte Betriebssystem Android ausgewählt. Das autarke Ortungssystem "AuOrSys", welches in Form einer Android-App auf dem Endgerät installiert wird, stellt als Umsetzung des o.g. Konzeptes den Kern dieser Arbeit dar. Es zeigt die aktuelle Position des Anwenders in einem Grundriss an, registriert Positionsänderungen und zeigt diese dann in Form des abgeschrittenen Pfades an. Ein autarkes Ortungssystem kann nur dann funktionieren, wenn die aktuelle Position des Gerätes bzw. des Benutzers zu Beginn des Ortungsvorgangs bekannt ist. Um dies zu gewährleisten, kann diese "Startposition" sowohl manuell über das Auswählen des Gebäudes und anschließendes Antippen eines auf dem Display angezeigten Grundrisses, als auch über das Einscannen eines QR-Codes geschehen. Ist die Startposition bekannt, so werden Positionsänderungen des Anwenders über die im Endgerät verbauten Inertialsensoren ermittelt. Dabei werden die Schritte des Benutzers über lineare Beschleunigungssensoren (Translation) und die Ausrichtung innerhalb des Grundrisses (Rotation) über einen Magnetfeldkompass, der die Abweichung des Gerätes vom magnetischen Nordpol misst und mit der bekannten Ausrichtung des Grundrisses verrechnet, registriert. Weiterhin wurden u.a. Einstellungsmöglichkeiten zur Justierung der App, sowie eine Sprachausgabe zur Ansage des aktuellen Raumes und eine Funktion zur Kollisionsdetektion implementiert.

Frage zum Eintrag

Redaktionelle Details anzeigen