IndoorWPS

Aus GISpunkt HSR
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A WiFi-based, Crowd-Sourced Indoor Positioning System

Summary (en): The Wireless Positioning System (WPS) of the Institute for Software/GISpunkt (HSR) is based on WiFi signals. It functions in dense suburban areas and in buildings, hence right in those environments where GPS has its problems. It is therefore a practical supplement to GPS. The position is being processed locally (offline mode) based on signal strength lists (so-called fingerprints) and it's accurracy is about a room, i.e. 4 to 10 meters.

Das Wireless Positioning System (WPS) des Instituts für Software/GISpunkt (HSR) basiert auf einem Positionierungsverfahren mit Hilfe von WLAN-Signalen. Es funktioniert in dicht besiedelten Gebieten und in Gebäuden ('indoor'), also genau dort wo GPS seine Probleme hat oder gar nicht funktioniert und ist deshalb eine praktische Ergänzung zu GPS.

Die eigene Position wird rein lokal bestimmt (offline) aufgrund einer Kombination von Fingerprinting (Mustererkennung der Signalcharakteristik) und Trilateration (Berechnung über Abstand, geschätzt aus Signallaufzeit oder Signalstärke). Es ist 'raumgenau', d.h. 4 is 10 Meter.

Das IndoorWPS-Projekt umfasst einerseits Applikationen und Libraries zur Positionsberechnung auf verschiedenen Betriebssystemen sowie die Administration und v.a. die gemeinsame Nutzung von WLAN-Fingerprints.

Details und Download


History

Was ist WPS?

Die Anzahl der privaten und kommerziell-betriebenen WLAN-Sender (engl. Wifi Access Points, hotspots) hat in letzter Zeit stark zugenommen. Ein ähnlicher Trend ist bei der Verbreitung von WLAN-Karten zu beobachten, die bei Laptops, PDAs und Mobile Phones zunehmend zur Standardausstattung gehören. Damit ergibt sich eine Infrastruktur, die sich zur Positionierung geradezu anbietet. Für den Nutzer ist dies eine kostengünstige, reine Software-Lösung, die leicht in mobile Endgeräte integriert werden kann.

Mit speziellen Lokalisierungsalgorithmen ist es möglich, die Position des Nutzers kontinuierlich zu berechnen, vorausgesetzt die Koordinaten dieser 'Hotspots' sind bekannt. Ein herkömmlicher Ansatz zur Erfassung der Access Points nutzt die Menge aus und erreicht durch Überbestimmung z.T. recht gute Werte. Ein neuerer Ansatz baut auf das sogenannte Fingerprinting ("Fingerabdruck") auf. Hierzu werden an Referenzpunkten Messwerte aufgenommen, welche alle empfangenen WLAN-Basisstationen und die dazugehörigen Informationen enthalten. Die damit erreichbare Genauigkeit ist umgebungsabhängig und liegt im Bereich einiger Meter (d.h. 'raumgenau').

Diese Positionierungs-Technologie funktioniert gerade auch in stark überbauten Gebieten und in Gebäuden (Indoor), wo GPS versagt. Die Berechnung erfolgt lokal, so dass der Nutzer je nach Applikation frei entscheiden kann, wem seine Position zur Verfügung gestellt wird.

Neben den Vorteilen gibt es auch Probleme bei WPS: Einerseits sind die WLAN-Signalstärken schlecht schätzbar, da sie mit unterschiedlichen Ausgangsstärken, Reflexionen und Abschwächungen behaftet sind und andererseits fehlen Grundlagedaten. Mittels Communities und verschiedenen Anreizsystemen wird versucht, Access Points und Referenzpunkte zu sammeln. Diese werden lokal erfasst und allenfalls auf einem zentralen Server hinterlegt. So können diese von den mobilen Endgeräten aus vorgängig zusammen mit dem Plan z.B. der Stadt oder des Gebäudes heruntergeladen werden.

Weblinks