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Vergleich verschiedener Fingerprint-Berechnungsverfahren zur Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden

Dombois, Marcus
Berthold, Tim and Brandt, Sebastian and Schiermeyer, Chris (eds.) (2016):
Vergleich verschiedener Fingerprint-Berechnungsverfahren zur Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden.
In: 28. Forum Bauinformatik: Tagungsband, Hannover, Institut für Risiko und Zuverlässigkeit, In: 28. Forum Bauinformatik, Hannover, Deutschland, 19.-21. September 2016, In: Berichte aus der Bauinformatik, [Online-Edition: http://dx.doi.org/10.15488/686],
[Conference or Workshop Item]

Abstract

Die Nutzung von Standortinformationen speziell innerhalb von Gebäuden hat in den letzten Jahren und verstärkt mit der Vorstellung der Bluetooth-basierten Apple iBeacons ein hohes Interesse erfahren. Gerade im Bereich des Facility Managements zeigt sich zum Beispiel bei der Navigationsunterstützung von Handwerkern während der Konstruktions- oder Nutzungsphase des Gebäudes ein großes Potenzial durch die Lokalisierung der Nutzer. Bei der Entwicklung von Systemen zur Standortbestimmung wird dabei häufig auf die bereits vorhandene drahtlose Infrastruktur (Wi-Fi) oder energieeffiziente Bluetooth Low Energy-Beacons zurückgegriffen. Aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und Stabilität werden bei diesen signalbasierten Sensoren oft Musterabgleichsverfahren, allen voran das Fingerprinting, für die Berechnung der Position der Nutzer verwendet. In dieser Arbeit werden, basierend auf der Definition eines Fingerprints als mathematischer Vektor, insgesamt elf unterschiedliche Berechnungsverfahren untersucht und miteinander verglichen. Dabei werden sowohl „Nearest Neighbor“-Verfahren betrachtet, welche die Euklidische Distanz zweier Vektoren berechnen, als auch Verfahren, die die Kosinus-Ähnlichkeit und somit den Winkel zwischen zwei Vektoren vergleichen. Darüber hinaus werden weitere Verfahren betrachtet, die andere Ähnlichkeitsmaße verwenden und häufig im Kontext des „Data-Mining“ Anwendung finden. Die verschiedenen Verfahren wurden im Zuge einer umfangreichen Evaluation in einem Bürokomplex bei laufendem Betrieb getestet und verglichen. Dabei wurden zwei Smartphones für die Datensammlung verwendet und die Verfahren in unterschiedlichen Infrastrukturbedingungen analysiert. Die Evaluationsergebnisse zeigen, dass es teilweise erhebliche Unterschiede in der Genauigkeit der Berechnung gibt und veranschaulichen, dass das „Adapted Nearest Neighbor“-Verfahren das größte Potenzial bietet und wie die Berechnungsgenauigkeit noch weiter optimiert werden kann.

Item Type: Conference or Workshop Item
Erschienen: 2016
Editors: Berthold, Tim and Brandt, Sebastian and Schiermeyer, Chris
Creators: Dombois, Marcus
Title: Vergleich verschiedener Fingerprint-Berechnungsverfahren zur Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden
Language: German
Abstract:

Die Nutzung von Standortinformationen speziell innerhalb von Gebäuden hat in den letzten Jahren und verstärkt mit der Vorstellung der Bluetooth-basierten Apple iBeacons ein hohes Interesse erfahren. Gerade im Bereich des Facility Managements zeigt sich zum Beispiel bei der Navigationsunterstützung von Handwerkern während der Konstruktions- oder Nutzungsphase des Gebäudes ein großes Potenzial durch die Lokalisierung der Nutzer. Bei der Entwicklung von Systemen zur Standortbestimmung wird dabei häufig auf die bereits vorhandene drahtlose Infrastruktur (Wi-Fi) oder energieeffiziente Bluetooth Low Energy-Beacons zurückgegriffen. Aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und Stabilität werden bei diesen signalbasierten Sensoren oft Musterabgleichsverfahren, allen voran das Fingerprinting, für die Berechnung der Position der Nutzer verwendet. In dieser Arbeit werden, basierend auf der Definition eines Fingerprints als mathematischer Vektor, insgesamt elf unterschiedliche Berechnungsverfahren untersucht und miteinander verglichen. Dabei werden sowohl „Nearest Neighbor“-Verfahren betrachtet, welche die Euklidische Distanz zweier Vektoren berechnen, als auch Verfahren, die die Kosinus-Ähnlichkeit und somit den Winkel zwischen zwei Vektoren vergleichen. Darüber hinaus werden weitere Verfahren betrachtet, die andere Ähnlichkeitsmaße verwenden und häufig im Kontext des „Data-Mining“ Anwendung finden. Die verschiedenen Verfahren wurden im Zuge einer umfangreichen Evaluation in einem Bürokomplex bei laufendem Betrieb getestet und verglichen. Dabei wurden zwei Smartphones für die Datensammlung verwendet und die Verfahren in unterschiedlichen Infrastrukturbedingungen analysiert. Die Evaluationsergebnisse zeigen, dass es teilweise erhebliche Unterschiede in der Genauigkeit der Berechnung gibt und veranschaulichen, dass das „Adapted Nearest Neighbor“-Verfahren das größte Potenzial bietet und wie die Berechnungsgenauigkeit noch weiter optimiert werden kann.

Title of Book: 28. Forum Bauinformatik: Tagungsband
Series Name: Berichte aus der Bauinformatik
Volume: 28
Place of Publication: Hannover
Publisher: Institut für Risiko und Zuverlässigkeit
Uncontrolled Keywords: Euklidische Distanz, Fingerprinting, Kosinus Ähnlichkeit, Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Numerical Methods and Informatics in Civil Engineering
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
Event Title: 28. Forum Bauinformatik
Event Location: Hannover, Deutschland
Event Dates: 19.-21. September 2016
Date Deposited: 23 Nov 2016 13:22
Official URL: http://dx.doi.org/10.15488/686
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