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Expertenbeitrag

Dipl. Inf. Tobias Donaubauer

Dipl. Inf. Tobias Donaubauer

CEO infsoft GmbH, infsoft GmbH

Welche Technologie kommt bei der Indoor Positionsbestimmung zum Einsatz?

Indoor Positionsbestimmung: Funktionsweise und technische Informationen

| Autor: Dipl. Inf. Tobias Donaubauer

Da GPS in Innenräumen nicht funktioniert, kommen bei der Indoor Positionsbestimmung andere Ortungstechnologien zum Einsatz. Die bekanntesten sind WLAN und Bluetooth-Beacons. In diesem Artikel geht es um deren Vor- und Nachteile und um weniger bekannte Ortungsmethoden.

Techniken zur Indoor Positionsbestimmung
Techniken zur Indoor Positionsbestimmung
(Foto: shutterstock/infsoft)

Spezielle Techniken zur Indoor Positionsbestimmung braucht man überall dort, wo GPS nicht funktioniert, also vor allem in Gebäuden. Die am weitesten verbreiteten Methoden sind WLAN und Bluetooth Beacons. Zusätzlich wird meist auf die verschiedenen Sensoren des Smartphones (u.a. Barometer, Beschleunigungssensor, Gyroskop, Magnetometer) zurückgegriffen, die das Ergebnis noch genauer machen.

Neben den genannten Methoden gibt es auch seltener verwendete Technologien wie die Positionsbestimmung durch Nutzung des des Erdmagnetfeldes, mittels Visible Light Communication (VLC), QR-Codes, Augmented Reality mit Bilderkennung oder akustischer Signale. Für sehr präzises Asset-Tracking im Industrieumfeld ist Ultra-wideband eine interessante Möglichkeit.

Ein wichtiger Unterschied: Clientbasierte und serverbasierte Ortung

Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Techniken zur Indoor Positionsbestimmung.

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Endgerätbasierte (clientseitige) Positionierung wird meist mit Beacons oder WLAN Accesspoints umgesetzt. Diese senden regelmäßig Signale. Das Endgerät analysiert die Signalcharakteristik und gleicht sie mit einer Referenzdatenbank ab. Hierzu ist eine App notwendig, an die auch Nachrichten gesendet werden können (Rückkanal). Die Position wird direkt auf dem Endgerät bestimmt, was dem Nutzer ein Höchstmaß an Datenschutz bietet. Diese Methode kommt üblicherweise bei der klassischen Indoor Navigation mittels Smartphone App zum Einsatz.

 

Infrastrukturbasierte (serverseitige) Positionierung kehrt das oben beschriebene Verfahren um. Ein WiFi-fähiges Endgerät/Tag oder ein Bluetooth Beacon sendet Signale aus (MAC-Adresse), die von einer spezifischen Hardware detektiert und an einen Server weitergeleitet werden. Im Backend werden die ermittelten Messdaten abgeglichen, interpoliert und in weiteren Systemen dargestellt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass auch Geräte ohne App erfasst und analysiert werden können. Mit serverseitigen Installationen sind Asset-Tracking, Laufweganalysen und Sicherheitslösungen umsetzbar.

Clientseitige Indoor Positionsbestimmung mit Bluetooth und WLAN: Vor- und Nachteile   

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Die Bluetooth-Technologie ist an sich nicht neu. Doch erst in letzter Zeit ergeben sich mit der energiesparenden Bluetooth-Variante BLE (Bluetooth Low Energy) erweiterte Einsatzmöglichkeiten. Bluetooth Beacons sind relativ günstig (ca. drei bis 30 Euro), können bis zu zwei Jahre mit einer Knopfzelle oder über zehn Jahre mit größeren Batterien betrieben werden und haben eine Reichweite von maximal 30 Metern. Die Genauigkeit liegt bei einem bis drei Metern. Zur Positionsbestimmung sind mehrere Beacons notwendig, aus deren Signalen mittels Fingerprinting-Verfahren der Standort berechnet wird. Neben dem günstigen Anschaffungspreis und der einfachen Installation ist der große Vorteil von Beacons, dass sie mit den mobilen Betriebssystemen Android UND iOS funktionieren. Das ist bei WLAN nicht der Fall.

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WLAN-Accesspoints befinden sich bereits in den meisten Gebäuden, zum Beispiel in Form von Kunden-Hotspots oder Kassensystemen. Der User muss sich nicht mit dem WLAN verbinden, eingeschaltetes WLAN genügt. Deshalb ist es verlockend, WiFi auch gleich für die Indoor-Positionsbestimmung zu nutzen.

iPhones mit dem Betriebssystem iOS ab Version 4.3 unterstützen jedoch die clientseitige Ortung via WLAN nicht. Apple setzt hier exklusiv auf die iBeacon-Technologie. Das heißt, dass bei einem clientbasierten Indoornavigations-Projekt, das ausschließlich mit WLAN arbeitet, alle Apple-Devices ausgeschlossen wären. Weitere Nachteile von WLAN sind relativ hohe Latenzzeiten und eine im Vergleich zu Beacons ungenauere Ortung (Genauigkeit: 10-15 Meter).

Serverseitige Indoor Positionsbestimmung

Mit spezieller Hardware (etwa Ultra-wideband) sind weitere interessante Anwendungsfälle umsetzbar. Zum Beispiel kann ein Krankenhaus jederzeit den Aufenthaltsort von teurer Medizintechnik feststellen, ein Flughafen die Besucherströme auf seinem Gelände messen oder der Werkschutz einer großen Industrieanlage bei einem Notfall leichter alle Mitarbeiter finden und evakuieren. Alle diese Anwendungen funktionieren serverbasiert, es wird also keine App benötigt.

Individuelle Lösungen sind gefragt

Die technischen Möglichkeiten, eine Indoor-Positionsbestimmung zu realisieren, sind vielfältig. Welche Technologie zum Einsatz kommt, hängt ganz vom Einsatzzweck, den Gegebenheiten vor Ort und den Wünschen des Kunden ab. Wer sich einen groben Überblick verschaffen möchte, kann sich durch den „Indoor Wegweiser“ klicken. Hier werden Schritt für Schritt die Anforderungen an das Projekt abgefragt und eine Lösung vorgeschlagen.

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Dipl. Inf. Tobias Donaubauer

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