Upload
gertie-rauser
View
104
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Indoor Navigation Performance Analysis
Pierre-Yves Gilliéron, Daniela Büchel, Ivan Spassov, Bertrand Merminod
Referenten: Tino Stein, Helge Neven
Motivation/Ziel
• Definition und Implementierung eines Datenmodells für Indoor-Navigation
• Spezielle Ansprüche:– Anforderungen der Benutzer, z.B.
körperbehinderte Personen– Spezielles Design der Karten-Datenbank
• Performance-Test der Algorithmen
Geodaten-Modellierung
• Knoten und Kanten georeferenziert
• Attribute der Knoten:– X,Y-Koordinate für die Lage– Z-Koordinate = Etage
• Attribute der Kanten:– Typ (horizontal, vertikal)– Länge– Zutrittsprivilegien
Geodaten-ModellierungKnoten/Kanten-Darstellung des Campus:
Geodaten-ModellierungVertikale Verbindungen:
Geodaten-Modellierung
• Shortest Path-Algorithmus:– Dijkstra´s Algorithmus– Zugangsbeschränkung bekommen hohe
Kostenwerte– Kosten der vertikalen Verbindung:
costi = fi(l,s,a,t)l: Länge der Verbindungs: Geschwindigkeit (m/s)a: Zugangsberechtigungt: Personentyp
Map-Matching-Verfahren
• Bestimmung der aktuellen Position auf der Karte
• Bekannte Methoden:– Punkt-zu-Punkt:
– Punkt-zu-Kurve:
Map-Matching-Verfahren
• Kombination der beiden Verfahren
• Zusätzlich: Gewichtung der Kandidaten-Verbindungen
• Bestandteile des Algorithmus:– Initiale Phase– Gewichtungssystem– Vertikale Bewegung
Map-Matching-Verfahren
• Initiale Phase:– Beginnt mit Punkt-zu-Punkt-Abgleich– Bestimmung einer korrekten Verbindung:
• „Gleiche Ebene“-Bedingung• „Ausreichende Nähe“-Bedingung• „Optimale Lage“-Bedingung
Map-Matching-Verfahren
• Gewichtungssystem:– Gewicht für die Nähe zur Verbindung:
• Kriterium: Rechtwinklige Entfernung zum Link (je kleiner die Distanz, desto näher ist der Punkt)
• Gleichung: WSPD = Ap / c(Ap: Gewichtungsparameter > 0, c: Distanz)
– Gewicht für Orientierungsähnlichkeit• Kriterium: Differenz zwischen 2 Azimuten
• Gleichung: WSh = Ah * k(Ah: Gewichtungsparameter > Ap, k: |cos(Δβ)|)
Map-Matching-Verfahren
• Vertikale Bewegung:– Kürzere Schritte
als 45 cm– Höhenänderung um
mehr als 15 cm
Map-Matching-Verfahren
• Vertikale Bewegung:– Kürzere Schritte
als 45 cm– Höhenänderung um
mehr als 15 cm
Algorithmus führtvertikale Bewegung aus
Map-Matching-Verfahren
• Definition der Position:– entspricht der Position auf dem Modell– Projektion des gemessenes Wertes auf die
korrekte Kante
Pedestrian Navigation Module (PNM)
•Beinhaltet:-GPS – Receiver
- dient absoluter Positionierung außerhalb von Gebäuden Kalibrierung
-digitaler Magnetkompass-Kreiselkompass-Barometer-Eingebundene Koppelnavigations-
Algorithmen
Testszenario• Hauptziel:
– Evaluation der Map-Matching-Algorithmen
• Weitere Ziele:– Üben von Fußgängernavigation in
typischen Indoor-Umgebungen– Sammeln von Rohdaten der Wege mit
PNM– Ermitteln der Kalibrierungsparameter– Berechnen der Weg-Daten mit Map-
Matching-Algorithmen– Auswerten der Navigationsperformanz
in spezifischen Situationen
Datenfluss
Performanzkriterien
• Genauigkeit– Integritätsrisiko: Wahrscheinlichkeit, dass
Positionierungsfehler größer als spezifiziertes Limit
• Verfügbarkeit des Navigationsservice
• Kontinuität des Navigationsservice– Navigationsservice muss für Nutzer innerhalb
eines minimalen Zeitintervalls verfügbar sein
Kalibrierung
• ohne GPS-Signal fehlende Skalierungs- und
Rotationsparameter
• nur Eingabe des Startpunktes
• Route im Datenlogger gespeichert Postkalibrierung
• Manuelle Identifikation von Passpunkten
Auswertung des Map-Matching• Indoor-Navigationssystem basiert auf Prinzipien der
Koppelnavigation• Fehler nicht nur zufällig, sondern fortpflanzend
Anwendung von MM-Algorithmen• Zu lösende Hauptprobleme:
– Kontrolle der Position des Nutzers in regelmäßigen Zeitintervallen
– Unterstützung der Rekalibrierung des Systems
• MM-Algorithmus wird im Post-Processing auf transformierte Positionsdaten angewandt
• Anwendung des Point-to-Curve-Matchings lieferte gute Ergebnisse
• Zum Matching vertikaler Bewegungen durch Implementierung vertikaler Knoten
Grafische Analyse (1)
Weg durch Korridor, rot Rohdaten; blau Passpunkte
Grafische Analyse (2)
Weg durch Korridor und Wechsel der Etage mit Fahrstuhlrot Rohdaten; blau Passpunkte
Grafische Analyse (3)
Wechsel der Etage über die Treppenrot Rohdaten; blau Passpunkte