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Test und Integration von Sensoren für die Positionsbestimmung in einem Fußgängernavigationssystem

Dieser Beitrag ist in der zfv 6/2006 erschienen.

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Zusammenfassung: 

Mobile und portable Navigationssysteme sollen dem Nutzer dabei helfen, ein gewünschtes Ziel möglichst schnell zu finden. Alle kommerziellen Systeme greifen dabei auf eine Positionsbestimmung mittels GNSS zurück. Da aber vor allem im urbanen Umfeld durch die starke Abschattungsproblematik oft Signalausfälle auftreten und somit die Positionierung mittels GNSS nicht immer möglich ist, müssen auch Koppelnavigationssensoren zum Einsatz kommen. Das FWF-Projekt NAVIO beschäftigt sich mit der Fußgängernavigation im städtischen Umfeld und in Gebäuden. Als Teil dieses Projekts beschäftigt sich diese Arbeit vorwiegend mit der Positionsbestimmung im urbanen Gebiet. Für die praktischen Testmessungen wurden zwei verschiedene Testgebiete ausgewählt. Es handelt sich hierbei zum einen um den Schlosspark in Schönbrunn, wo optimale Bedingungen für die GNSS-Positionierung gegeben sind, und zum anderen um ein städtisches Testgebiet rund um unser Institutsgebäude der TU Wien im vierten Wiener Gemeindebezirk. In diesem Gebiet sollten aber nicht nur der GPS-Sensor, sondern auch die Koppelnavigationssensoren getestet werden. Die Testergebnisse zeigen, dass die Messgenauigkeiten sehr stark von den Einsatzgebieten abhängen, da je nach Gebiet unterschiedliche Abschattungen vorliegen und somit unterschiedlicher Empfang der GPS-Signale gegeben ist. Die Differenzen der gemessenen Koordinaten zu ihren Referenzwerten betragen zwischen 1 und 3 m bei freier Sicht zum Himmel, im verbauten Gebiet treten aber nicht selten Differenzen von über 10 m auf. Um die anfallenden Abweichungen zu minimieren wird eine Kalmanfilterung und Integration anderer Sensoren in das System durchgeführt. So kann eine hohe Zuverlässigkeit für die Positionierung und Zielführung in einem Fußgängernavigationssystem realisiert werden.

Summary: 

Mobile portable navigation systems for pedestrians should help the user in finding his desired location as quickly as possible. All commercial systems use satellite positioning systems (GNSS). Due to obstructions in urban areas, the use of dead reckoning sensors is essential in modern navigation systems. In the research project NAVIO founded by the Austrian Science Foundation we are working on the development of a navigation service for combined indoor/outdoor environments. As a part of this project, this work predominantly concentrates on the position determination in urban zones. For testing of the employed location sensors two different test areas were selected, i.?e. one in the park of Schönbrunn palace which provides free satellite visibility and one in an urban area in the surroundings of our University building in the 4th district of Vienna. In the second test area not only the GPS positioning is tested but also the employed dead reckoning sensors. The test measurements show that the achievable positioning accuracies depend very much on the selected test area. Usually deviations in the range 1 to 3 m are obtained in areas with free satellite visibility and up to 10 m in urban areas. For the integration of the sensors and the optimal estimation of the current user’s location a Kalman filter approach is employed. Using this approach a continuous position determination with a high reliability and guidance of the user can be achieved.

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