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Vergleich verschiedener Fingerprint-Berechnungsverfahren zur Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden

Dombois, Marcus
Berthold, Tim ; Brandt, Sebastian ; Schiermeyer, Chris (eds.) :

Vergleich verschiedener Fingerprint-Berechnungsverfahren zur Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden.
[Online-Edition: http://dx.doi.org/10.15488/686]
In: 28. Forum Bauinformatik, 19.-21. September 2016, Hannover, Deutschland. In: Berichte aus der Bauinformatik , 28 . Institut für Risiko und Zuverlässigkeit , Hannover
[Konferenz- oder Workshop-Beitrag], (2016)

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.15488/686

Kurzbeschreibung (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.

Typ des Eintrags: Konferenz- oder Workshop-Beitrag (Keine Angabe)
Erschienen: 2016
Herausgeber: Berthold, Tim ; Brandt, Sebastian ; Schiermeyer, Chris
Autor(en): Dombois, Marcus
Titel: Vergleich verschiedener Fingerprint-Berechnungsverfahren zur Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (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.

Buchtitel: 28. Forum Bauinformatik: Tagungsband
Reihe: Berichte aus der Bauinformatik
Band: 28
Ort: Hannover
Verlag: Institut für Risiko und Zuverlässigkeit
Freie Schlagworte: Euklidische Distanz, Fingerprinting, Kosinus Ähnlichkeit, Standortbestimmung innerhalb von Gebäuden
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Veranstaltungstitel: 28. Forum Bauinformatik
Veranstaltungsort: Hannover, Deutschland
Veranstaltungsdatum: 19.-21. September 2016
Hinterlegungsdatum: 23 Nov 2016 13:22
Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.15488/686
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