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M. Kistenich:
"Indoor Positioning: Vergleich von Systemen zur Positionsbestimmung und Navigation in Gebäuden";
Betreuer/in(nen): G. Retscher; Institut für Geodäsie und Geophysik, 2005.

Navigation ist ein Thema, dass durch die wachsende Mobilität immer mehr Menschen betrifft. Autonavigationssysteme erobern den Markt und weisen ihren Benutzern zielsicher den Weg. Neben Navigationssystemen für Autos, Flugzeuge und Schiffe wurden in den letzten Jahren vermehrt Navigationssysteme für Fußgänger entwickelt. Das FWF-Projekt NAVIO beschäftigt sich mit Fußgänger¬navigation in Gebäuden und im städtischen Umfeld. Als Teil dieses Projekts, beschäftigt sich diese Arbeit mit der Fußgängernavigation in Gebäuden.
Im ersten Teil der Arbeit werden verschiedene Indoor-Positionierungssysteme anhand ihrer Funktionsweise und Eigenschaften beschrieben. Sie werden dabei in vier Abschnitte, Infrarot-, Ultraschall-, Radiosignalpositionierungssysteme und Visuelle Systeme, entsprechend den verwendeten Signalen, eingeteilt. Insgesamt werden 18 verschiedene Indoor-Positionierungssysteme beschrieben, von denen der Großteil mit Radiosignalen arbeitet. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung reicht von 0,1-150 m. Die größte Genauigkeit von 0,1 m erreicht das Active Bat System, das mit Ultraschallsignalen arbeitet, und das System Locata im statischen Einsatz, welches mit GPS ähnlichen Signalen arbeitet. Die ungenaueste Positionsbestimmung liefern GSM Systeme mit einer Genauigkeit von 50-150 m. Die große Bandbreite ist auf die große Anzahl an Systemen und die verschiedenen Einsatzbereiche zurückzuführen. Aus diesem Grund ist es auch nicht möglich ein bestes System zu ermitteln, sondern nur eines, das den gestellten Anforderungen in technischer und wirtschaftlicher Sicht, am besten entspricht. Die Systeme und Methoden werden beschrieben und abschließend miteinander verglichen.
Viele Indoor-Positionierungssysteme führen nur eine 2D Positionierung durch, wodurch keine Stockwerkbestimmung in einem mehrstöckigen Gebäude möglich ist. Deswegen beschäftigt sich der zweite Teil der Arbeit mit der Höhenbestimmung mit Hilfe eines Barometers und der damit verbundenen Stockwerksbestimmung in Gebäuden. Dies ist auch eines der Ziele des FWF-Projekts NAVIO. Zwei Sensoren, der Vaisala PTB220 und der GyroDRM werden auf ihre Tauglichkeit geprüft, dass Stockwerk zu bestimmen. Als Auswertemethoden bei den Messungen mit dem Vaisala PTB220 werden dabei die Barometerformel von Jordan, die mitteleuropäische Näherungsformel von Jordan und selbst erstellte Kennlinien verwendet. Die Soll-Ist-Höhendifferenzen liegen, bis auf einige Ausreißer, innerhalb von , wodurch eine Stockwerbestimmung gesichert möglich ist. Der GyroDRM gibt direkt Höhen aus und benötigt keine Auswertung. Die Soll-Ist-Höhendifferenzen der Messungen schwanken jedoch sehr stark und liegen deutlich über , wodurch mit diesem Sensor keine gesicherte Stockwerkbestimmung möglich ist.

Through the growing mobility, navigation affects more and more people. Especially car navigation systems are popular to guide the user. In addition to navigation systems for cars, planes and ships, pedestrian navigation systems have been developed in the last years. The FWF-project NAVIO is dealing with pedestrian navigation inside of buildings and in urban areas. As a part of this project, this thesis focuses on pedestrian navigation inside of buildings.
In the first part of this thesis, indoor navigation systems, their functionality and characteristics are described. The indoor navigation systems are divided into four parts, dependent on the used signal, infrared-, ultrasonic-, radiosignal positioning systems and optical systems.18 different systems are discribed in the thesis, of whom most work with radio signals. The positioning accuracies of the systems are in the range of 0,1-150 m. The best accuracy of 0,1 m can be achieved with the Active Bat system which works with ultrasonic signals and the Locata system in static use which works with radio signals. The worst positioning accuracy of 50-150 m are obtained with the GSM systems. The great bandwidth of the accuracy is caused by the number of systems and their different applications. Therefore it is not possible to say which one is the best system, because there can only be one that fits the application best from a technical and an economical point of view. The systems and methods are described in detail and are compared.
A lot of indoor-positioning systems perform only a 2-D positioning determination and because of that, the correct floor in a multi-storey building can not be determined. The second part of the thesis deals with altitude determination with the help of a barometer and if the floor can be determined. This is one of the goals of the FWF-project NAVIO. The suitability for the floor determination of two sensors, the Vaisala PTB220 and the GyroDRM, is tested. As methods for the calculation of the heights from the Vaisala PTB220 measurements the barometric formula of Jordan, the middleeuropean approxomative formula of Jordan and characteristic curves are used. The difference between the measured height and the real height is within except for some outliers and the floor can be determined in general. As the output of the GyroDRM is height no more calculation is needed. The difference between the measured height and the real height is strongly variing and is in general over . Because of that the floor can not be determined using this sensor.

Projektleitung Georg Gartner:
Fußgängernavigation in Gebäuden und im städtischen Umfeld