Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Volltext zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-835041
Graichen, Thomas
Heinkel, Ulrich (Prof. Dr.-Ing.) ; Kriesten, Daniel (Prof. Dr.) (Gutachter)
Erfassung, Aufbereitung und Integration von Crowd-sourced Innenraumkartendaten für die Realisierung von Innenraumnavigation
Kurzfassung in deutsch
Digitale Navigationsdienste, insbesondere in Kombination mit Lokalisierungssystemen wie dem Global Positioning System (GPS) oder Galileo, sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. In Form von Navigationssystemen zeigen sie uns zum Beispiel den Weg bei der nächsten Geschäftsreise oder helfen uns bei der Reiseplanung im Urlaub. In den letzten Jahren gewinnt speziell die Navigation in Innenräumen mehr und mehr an Bedeutung. Innenraumkarten und -navigation sind vor allem für komplexe Gebäude, wie Flughäfen, Bahnhöfe, Krankenhäuser, Parkhäuser oder Einkaufszentren, relevant, da in solchen Umgebungen die Orientierung besonders schwer fällt.Google Maps bietet bereits Innenraumkarten für viele der genannten Gebäudetypen. Viele größere Universitäten und Hochschulen haben ihren eigenen sogenannten „Campus Navigator“. Weitere Beispiele für die Nutzung von Kartendiensten sind Museen, wo Indoor-Karten und Positionierung mit Museumsführern kombiniert werden, so dass zusätzliche Informationen, wie Videos zu den Exponaten, über die Karte abgespielt werden können. In vielen der vorgestellten Indoor-Anwendungen greifen verschiedene interdisziplinäre Bereiche ineinander. Dazu gehört der bereits erwähnte Bereich der Lokalisierung, aber auch die Erfassung und Bereitstellung von Geodaten.
Dies geschieht meist kommerzialisiert durch Unternehmen. Solche Verfahren und Dienstleistungen sind komplex und mit Kosten verbunden, sodass diese Daten typischerweise nicht frei verfügbar gemacht werden. Demnach fehlen Innenraumkartendaten in der Breite. Eine Alternative zu kommerziellen Navigationssystemen ist das von der Community verwaltete OpenStreetMap (OSM). In der vorliegenden Arbeit wurde ein auf OSM-Daten basiertes Innenraum-Kartendatenschema erschaffen, welches in den heutzutage verwendetem Simple Indoor Tagging-Standard mündete. Diese Arbeit ermöglicht somit eine flächendeckende Kartierung von Innenräumen durch die OSM-Community und einen freien und offenen Datensatz an Innenraumdaten. Für die Darstellung von Innenraumkartendaten wird die Erweiterung einer bestehenden Rendering-Bibliothek vorgestellt. Für Navigationsanwendungen in Innenräumen existierten darüber hinaus bisher nur hochpreisige Positionierungsverfahren, die eine flächendeckende Verbreitung von Innnenraumnavigation verhindern. Daher widmet sich die Arbeit der Untersuchung von Positionierungstechnologien. Speziell für Inertialsensorik und Ultrabreitband wurde untersucht, wie die Positionierungsgenauigkeit in Verbindung mit Kartendaten verbessert werden kann. Hierbei wurden wahrscheinlichkeits- und graphenbasierte Ansätze erforscht, welche jeweils auf Kartendaten basieren. Zum Erstellen der benötigten Routinggraphen wurde die Graphenextraktion automatisiert. Zur finalen Realisierung von Navigationsanwendungen müssen das Rendering, die Positionierung und das Routing integriert werden. Hierfür wurde in dieser Arbeit ein modulares Navigationsframework aufgebaut und am Beispiel eines Use Cases angewandt und erprobt. Dieses Frameswork erlaubt es, weitere Navigationsanwendungen, beispielsweise Systeme mit anderer Hardware oder anderer Positionierungsalgorithmik, modular umzusetzen.
Kurzfassung in englisch
Digital navigation services, especially in combination with localisation systems such as the Global Positioning System (GPS) or Galileo, have become an integral part of our everyday lives. In the form of navigation systems, they show us the way on our next business trip, for example, or help us plan our holidays. In recent years, indoor navigation in particular has become increasingly important.Indoor maps and navigation are especially relevant for complex buildings, such as airports, train stations, hospitals, parking garages or shopping centres, as orientation is particularly difficult in such environments.
Google Maps already offers interior maps for many of the aforementioned building types. Many larger universities and colleges have their own so-called 'Campus Navigator'. Other examples of the use of map services are museums, where indoor maps and positioning are combined with museum guides so that additional information such as videos about the exhibits can be played via the map. In many of the indoor applications presented, different interdisciplinary areas intertwine. This includes the already mentioned area of localisation, but also the collection and provision of geodata. This is usually done commercially by companies. Such processes and services are complex and associated with costs, so that such data is typically not made freely available. Accordingly, indoor map data is lacking on a broad scale. An alternative to commercial navigation systems is the community-managed OpenStreetMap (OSM). In the present work, an indoor map data scheme based on OSM data was created, which resulted in the Simple Indoor Tagging standard used today. This work thus enables an area-wide mapping of indoor spaces by the OSM community and a free and open indoor data set. For the rendering of indoor map data, the extension of an existing rendering library is presented. Furthermore, for indoor navigation applications, only high-priced positioning methods have existed so far, which prevents a widespread distribution of indoor navigation. Therefore, the work is dedicated to the investigation of positioning technologies. Especially for inertial sensors and ultra-wideband, it was investigated how the positioning accuracy can be improved in connection with map data. Probability-based and graph-based approaches were explored, each based on map data. Graph extraction was automated to
create the required routing graphs. For the final realisation of navigation applications, the rendering, positioning and routing must be integrated. For this purpose, a modular navigation framework was built in this thesis and applied and tested on the example of a use case. This framework allows the modular implementation of further navigation applications, for example systems with other hardware or other positioning algorithms.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Schaltkreis- und Systementwurf | |
| Fakultät: | Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Heinkel, Ulrich (Prof. Dr.) | |
| URL/URN: | https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-835041 | |
| SWD-Schlagwörter: | OpenStreetMap , Innenraum , Positionierung , Navigation | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Ortsbezogene Dienste , Innenraumnavigation , Kartendatenerfassung , Kartendatenschema , Crowd-Sourcing , Freie Kartendaten , OpenStreetMap , Innenraumpositionierung , Kartendatenvisualisierung , Kartendatenanwendungen , Geoinformationssysteme | |
| DDC-Sachgruppe: | 005.726 | |
| Sprache: | deutsch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 13.12.2022 |
