Metoder og anvendelser av innendørsposisjonering

Page 1

1


2


Om meg Siste året: doktorgrad i Geomatikk Visualiseringsmetoder for innendørsomgivelser Nye «kart-teknikker» Posisjoneringsprosjekt Studert teknologier NTNU + Trådløse Trondheim CampusGuiden Cisco Mobility Service Engine Sporing ved WiFi

3


Motivasjon Smartmobilens inntog 2007 – N95 2008 – iPhone 3G 2012 – Glonass, GPS 20XX – Galileo? GPS Kart på internett [KLIKK]

4


Moderne kart Papir Plast Mest av alt: Digitalt. Visuelt tiltalende. Google revolusjonerte digitale kart med Google Maps. Tiles / kartfliser / småkart genereres i bøtter og spann 2 milliarder småkart for å dekke verden på største zoomnivå! “Alle” har sitt eget kartotek med kartfliser som produseres kontinuerlig. Ser omtrent like ut – små forskjeller. Data genereres tilsvarende fort. Terrabyte er enkelt å få tak på. LIDAR over hele byer, land, innendørs I 2001 estimerte forskere at 80% av all informasjon kan eller er relatert til en posisjon Det blir ikke mindre kart!

5


Eksplodert med geografiske tjenester pü toppen av kartene . Søke opp informasjon i kartet . GPS-kart (turn-by-turn / navigering), . Alt dette er forventet pü alle plattformer

6


Trender: Utvalg fra SXSW og andre steder Sosiale medier + lokasjon (SoLoMe) Koblingen mellom informasjon og lokasjon Sanntid, sosial informasjon, tilgjengelighet (overalt, mobil, nett ++)

7


Lokasjonssensitive systemer: Veldig utbredt nå, og i økende grad Svært få fungerer tilfredsstillende innendørs Noen unntak: Google Maps på utvalgte butikker/kjøpesenter/flyplasser Noen apps fungerer til en viss grad. Har ikke tatt av i storskala. Mangler kringkastings-posisjonering, som GNSS (GPS) gir. Vi (forbrukeren) kommer til å forvente sømløs dekning av sosiale apper og kart Kommer innendørs for fulle mugger

8


Løsningsrom / organisere litt i hodet . Har ikke data || har data . Har ikke posisjonering || har posisjonering Eksempler pü eksisterende (utendørs-) løsninger plassert i løsningsrommet . Har posisjon, men ikke data . Har posisjon og har data . Har ikke posisjon og har ikke data . Har data, men ikke posisjon

9


Nøyaktighet - Utendørs: måles i meter fra «fasit» i XYZ - Innendørs: - Meter/cm er viktig - MEN! - Hva om du får en meter feil fra gulvet og ned? = feil etasje! - Kritisk med «semantisk» nøyaktighet - Riktig rom, riktig etasje - Topologisk nøyaktighet - Viktig at topologien er bevart (jeg står mellom lunchrommet og kontoret) Oversikt - Mye forskjellige forskningsresultater - Perfekte resultater er ofte svært nøyaktige - Vanskelig i praksis - Mulig å få til ekstremt presise målinger - Innebærer laser-trackere - Industrimålingsinstrumenter - Til andre formål enn «vanlig» posisjonering

10


Triangulering Tidsmålinger: TOA/TDOA Signalstyrke TDOA (time difference on arrival) / TOA (time of arrival) Krever «spesial»-utstyr Sendere må sende med informasjon i signalet Både klient og infrastruktur Ikke brukt i «vanlig» WiFi. Signalstyrke Mest vanlig Fingerprinting ++ «hemmelige» algoritmer

11


WiFi Kan bruke både tidsmåling og signalstyrke Signalstyrke mest vanlig - Kan bruke standardutstyr Fordeler: - WiFi finnes «overalt» - Infrastruktur og klienter er billige - Infrastruktur og klient er ikke dedikert - Kan utvides med dedikert infrastruktur for å oppnå (bedre) resultater - Bruker kjent frekvensbånd (sykehusproblem) Fingerprinting - Måle signalstyrken i bygningen (dekningsområdet) på forhånd - Kan også modellere dette teoretisk - Matcher kjent/modellert signalstyrke mot måling

12


Hvem finner posisjonen Kritisk forskjell! Klientberegning «GPS-metoden» Infrastruktur kjenner ikke klienten Krever mer fra klienten Må kunne regne + andre krav Må «bakgrunns»-informasjon Krever (ofte) lite av infrastrukturen Infrastrukturberegning Krever «ingenting» fra klienten Kan være «dumme» tagger og lignende «pingere» Ip-telefoner, wifi-tags (kort), «alt» med wifi-sender Infrastruktur kjenner posisjon til «alle» Fordel for analyser etc Ulempe med personvern Kapasitet vil være et problem! Flere klienter => større last på system

13


Mange kommersielle løsninger Google og Skyhook wireless - Database med MAC-adresser og posisjon til basestasjoner - Fanget via street-view-bilen - Benytter for å posisjonere - Utvider med en slags «kollektiv fingerprinting» - Ikke veldig utbredt enda – men blir det nok! Aeroscout: tilbyr «all in one» - Både signalstyrke og tidsmålinger - Både eksisterende infrastruktur og dedikert Cisco MSE - Bruker Aeroscout i bunnen - Kobles direkte på Cisco-infrastruktur Radionor - En blanding av wifi og RFID - Bruker dedikert infrastruktur - Ganske bra resultater - Utbredt i sport (og teater)

14


Sonitor-presentasjon Prinsipp Hardware . Egen og dedikert infrastruktur . Diskusjon . «støyer» lite – bruker lyd og ikke radiosignaler . Gunstig mange steder Nøyaktighet . Garantert rom- og etasje-nøyaktighet(!)

15


Prinsippet HW: akselerometer, gyro, magnetometer etc Nøyaktighetsdiskusjoner . Taper (pr def) nøyaktighet proporsjonalt med tiden (graf frem og tilbake i tunnell) . MĂ… rekalibreres ofte

16


Liten «lapp» . Liten antenne . Induserer spenning ved signal fra sender . Sender tilbake signal . Trenger ikke batteri . Finnes batteriversjon også = autopass . Sender hos «klient» (person) .. Tagger i omgivelsene .. Kan triangulere hvis posisjon til tagger er kjent .. Krever ENORM infrastruktur – må ha masse tagger og klient må ha sterk RFID-leser . Sender på veggen .. Flaskehalsposisjonering [KLIKK]

17


F책 posisjon p책 sentrale steder . Utover det er posisjonen ukjent

18


Kombinere mange metoder Lite gjort foreløpig på innendørs Metodene er tilgjengelig. Centimenter-GPS og landmåling bruker dette i stor grad - Mange usikre målinger – finne det beste resultatet mulig

19


Grensesnittet helt avgjørende Må være like enkelt og intuitivt som å trykke på «GPS-knappen» Systemet MÅ gi noe utover det å vise hvor brukeren er - Nyttig tilleggsinformasjon - Rutetips - ++

20


WiFi Fordeler Ulemper (nøyaktighet) Selvrapportering Tredjepartsposisjonering Alternativer Ulemper (+noen fordeler)

21


22


Vant med X og Y som posisjon. Kanskje høyde av og til. . Båt og GPS: høyde negativ . Bryr oss ikke så mye om høyden egentlig Innendørs: Høyde er essensielt! Vertikal dimensjon: Etasjer Etasjer: . ikke «flytende» høyde som er viktig . Bryr meg ikke om jeg er 12.31 meter over havet . Bryr meg veldig om jeg er i andre eller tredje etasje .. Kan skille med bare FÅ CENTIMETER!

23


Utendørskart: Mange lag 3D – egentlig ikke 3D 2.5D – overflaten i «3D» Lite overlappende informasjon Vann over skog? Andre forslag? Vei over vann! Hus over arealplan! Ledninger i grunnen(!) . Ofte ikke et problem Macy’s: Problem 1: Altfor stort shoppingsenter Problem 2: Ekstremt mye overlappende informasjon . Diamanter, undertøy, barneklær på samme posisjon (X, Y)

Bringer oss over i INFORMASJONSTETTHET

24


Overlappende informasjon MYE informasjon . Interessert i mer når det er innendørs . Plassering av ting – hvor er kaffetrakteren, hvor er ultralydmaskinen, hvor er vasketrallen Sanntidsinformasjon: . Hvor er kjæresten min? . Interessert i å vite om kjæresten er å ser på barneklær eller undertøy.

Viktigere: . Hvor er pasienten? . Likhuset eller kirurgen?

25


Brukeren Bruken . Hvem er brukeren deres? . Hvordan skal kartet brukes? . Mobil, fastmontert, interaktivt? Oppgaven: . Hva skal løses? . Raskeste vei, korteste vei, oversikt, gjenfinning Hensikten: . Hvorfor skal kartet (systemet) lages? . Få brukere raskere frem, bruke mindre krefter, ha bedre oversikt, finne objekter . Jobbe bedre – være mer fornøyde?

26


Rammeverk for å beskrive innendørsløsninger Litt teoretisk Kan være nyttig for å beskrive kvaliteter ved ulike løsninger Sammenligne ulike løsninger Dynamiske evner . Statisk kart vs. Sanntidskart Pragmatikk – er innholdet kjent eller ikke?

Eksternalisering: Hva er løsningen lagd for . Kan være: Store skjermer, mindre skjermer, mobil, embedded, ++ Interaktivitet: . Ingen, «litt» (zoom, pan etc), full manipulasjon av innholdet i kartet/løsningen . Litt webside-historien: Ingen interaktivitet til fullverdige GIS på nett Personvern: . Er det offentlig eller lukket? Hvor er/blir informasjonen av? . Veldig veldig aktuelt for innendørsløsninger . Sporing kommer til å bli veldig «hot-topic» neste årene. . Hvem skal lagre og bruke posisjonsdata?

27


Brukeroppgaver: . Hva skal løsningen brukes til? Situasjonsbevissthet, oversikt, hvor er nord/sør, finne veien Semantisk nøyaktighet: . Undervurdert. Innendørskart trenger ikke nødvendigvis være så «riktige». Se eksempler senere.

27


Eksempel pü bruk av rammeverket Beskriver to ulike kart Det ene ikke nødvendigvis bedre enn det andre Er dette nyttig for dere? Hvordan ville dere karakterisert deres egne løsninger?

28


Visuelle variabler Utarbeidet av Bertin på 60-70-tallet. Er omdiskutert, men grunntankene holder Viktig å bruke! Mange bruker disse feil i kart -> dårligere «funksjonelle» kart Beskriver grafiske teknikker som kan brukes i grafisk arbeid Grunnprinsipper . «moderne» prinsipper ikke tatt med . Gjennomsiktighet fks . Dynamiske teknikker ikke tatt med .. Finnes utvidelser med dette Viktig og nyttig å kunne utnytte prinsippene Farge egner seg fks godt til å vise forskjeller Fargeverdi egner seg til å vise «ordning»/rangering Form egner seg egentlig best til å vise likheter Tekstur/korning egner seg godt til mange oppgaver

29


Egosentrisk visning Forskjell på mennesker Mange (ca halvparten) liker best å snu kartet . Finne ut hvor de er (orientering) . Finne ut hvor de skal (navigering) Ca halvparten liker best å ha én retning (fks. Nord opp) Finne frem: . Forskjell kvinner og menn i innendørsomgivelser . Dessverre: Begge er like gode! (raske og riktige) . MEN! . Kvinner liker best detaljert beskrivelse .. Høyre, venstre, rett frem . Menn liker best generell retning .. Gå den veien

30


Farger Veldig mange variasjoner Vanskelig å velge ut noen som er pene OG funksjonelle Cynthia Brewer er flink på dette og har lagd teori og verktøy for det ColorBrewer2.org . Ferdige fargeskala for forskjellige typer kart

Bruk ColorBrewer2.org hvis du tenker på å bruke farger i kart!

31


Kvalitative . Bruker som regel fargetone (hue) . Egner seg godt til? . Likhet (og forskjeller) . Bruk forskjellig farge p책 alt . Temakart . Vise forskjellige typer rom . Sengepost vs. Kontor vs. Oppholdsrom +++

32


Sequential . Bruker som regel fargeverdi . Egner seg godt til? .. Forskjeller og «ordnede/rangerte» datasett . Brukes OFTE FEIL! .. Til å vise forskjeller (forskjellige kommuner etc) Godt egnet til: . Vise høyde til fly . Vise dybde/verdi til etasjer . Vise progresjon

33


Diverging: . Har et «senterpunkt» i datasettet og i fargeskalaen . Nøytralt punkt og «negative» og «positive» verdier i forhold til nøytralt punkt . Temperatur, med 0 som senterpunkt . Egosentrisk visning av etasjer basert på posisjon

34


Kombinasjoner av de ulike fargeskalaene Kan fort bli kompliserte skala Ofte såkalte «lesekart» . Tar tid å forstå . Som regel ikke umiddelbar forståelse

35


Transparency Forbausende lite er gjort Kan vĂŚre svĂŚrt effektivt MEN! Farger kan blandes og skape nye farger! Kan _fort_ bli et visuelt kaos

36


Etasjeplaner Veldig ofte brukt Som regel det som omtales som «innendørskart» Rømningsveier/brannkart typiske eksempler CAD-tegninger veldig ofte det som er tilgjengelig Veldig vanlig å se «stiliserte / raffinerte» plantegninger . Lagd for å være penere . Mindre detaljer . Ofte farger . Egne «labels» for å vise områder og lignende Kjøpesenter, flyplasser, sykehus, universiteter, offentlig bygninger m.m. Hva er utfordringene med plantegninger? . Vertikale dimensjonen .. Vi er enda i 2D .. Må enda bytte kart for hver etasje

37


.. Kan ikke se noe informasjon om etasjene under eller over Hva er fordelene med plantegninger? . Intuitive – vi kjenner de fra før . «riktige» i forhold til avstand og retning (metrisk korrekt)

37


3D-perspektiv og etasjeplaner i perspektiv Hva er fordelene? . Mer intuitivt . Lettere å skjønne hvordan bygningen ser ut og henger sammen Hva er problemene? . Plasskrevende .. Opptar MYE skjermplass . 3D-modeller krever ganske mye informasjon som må samles inn / genereres .. Kanskje BIM-fremtiden vil løse noe av dette

38


Vertical color map Utnytter farge for å formidle den vertikale informasjonen . Etasjer Ofte ikke interessant med geometrien innendørs . Sosiale «apps» . Geometri innendørs er dyrt! .. Må oppdateres .. Må lages / kjøpes Ofte interessant å se «igjennom» etasjer samtidig . Oversikt . Gruppering/sammenhenger på tvers av etasjene Forskning: . Sammenligne med app med «scrolle-etasjer» . Resultater: Funker like bra begge deler Ulike versjoner av vertical color map i neste slides

39


Eksperimentert med ulike fargeskala Hvilken skala er dette? Hva er fordelene? 1 Kvalitativ skala 2 Kan skille mellom etasjene bra . Problem: Mange etasjer = mange farger .. Vi klarer ikke skille flere enn ca 9 farger tydelig

40


Eksperimentert med ulike fargeskala Hvilken skala er dette? Hva er fordelene? 1 Sekvensiell skala 2 Viser rangering mellom etasjene (lys øverst) . Problem: Kan mikses opp i hverandre lett

41


Eksperimentert med ulike fargeskala Hvilken skala er dette? Hva er fordelene? 1 Sub-sekvensiell skala 2 Kan velge ut et segment og kun vise de etasjene . Problem: samme som kvantitativ: kan mikses lett . Støtter høye bygninger lett

42


Eksperimentert med ulike fargeskala Hvilken skala er dette? Hva er fordelene? 1 Divergerende skala . Egosentrisk visning. Må vite vertikal posisjon til leseren (ikke nødvendigvis brukeren) 2 Viser rangeringen av etasjer bra relativt til brukeren . Mest sannsynlig en ganske god måte å vise etasjer på

43


Idé Kan vi få til å lage et kart som viser: . Geometrien innendørs . Alle etasjene samtidig

44


T-bane-linjer - etasjer Stasjoner – rom Overgang – heis/trapp

45


Plantegninger ofte det man har Ekstrahere . linjer fra plantegninger (eller modell) . Rom . Trapp/heis Legge de forskjellige lagene opp책 hverandre Sl책 sammen

Fiks overlapp og estetikk Kan automatiseres til en viss grad . Estetikk et problem for maskiner

46


Farger: . Hvilke fargeskala ser vi her? . Hva er fordelene og ulempene? 1 Høy kontrast kvalitativ 2 Pastell kvalitativ 3 Sekvensiell (4) Divergerende Samme fordeler og ulemper (egentlig) 1 Lett å skille 2 Lett å skille, men penere. Vanskelig for svaksynte 3 Viser rangeringen/dybden til etasjene (4) Egosentrisk visning – krever posisjon til leseren . Bør være vellykket i mange sammenhenger

47


Fungerer indoortube til å finne veien? Kort svar: Nei. Men det gjør ikke etasjeplaner heller. Eksperiment: 30 studenter på Gastrosenteret . Liten forskjell mellom å ha kart og ikke ha kart.

48


Hva med andre formål? Oversikt Romlig bevissthet - Vet hvor kollegaer er til enhver tid - Vet hvor pasienter er - Vet hvor utstyr befinner seg - Vet hvor ting SKAL være etter PLANEN = Sanntidskart for store og små skjermer Design av indoortube må forbedres Produksjonsprosess må forbedres/automatiseres

49


Utvidet eller blandet virkelighet (augmented reality) Legge ting på toppen av virkeligheten . Foreløpig ikke endre på «virkeligheten» Krever nøyaktig posisjon OG orientering + pitch/gyro Ikke veldig utbredt utendørs «ingenting» innendørs enda . Noen navigasjonsløsninger – funker ikke enda Kan se potensiale for navigering og utvidelser av virkeligheten . Se igjennom vegger (supermann) . Få opp oppdatert informasjon på vegger/oppslagstavler . Sanntidsinformasjon på whiteboards . Spill – mest sannsynlig første store suksesser

50


Blir fort utdatert Er komplisert å ta bilder og sette sammen riktig . Langt fra umulig! Må navigere i en slags virtuell verden Lite effektiv kommunikasjonsmåte for brukeren Fint for å bli kjent med omgivelser FØR man legger i vei . Street view og turisme fks. Fint for «showcase» av bedrift osv Kan fungere som virtuell/blandet shoppingopplevelse . Blande inn virtuelle varer/tjenester

51


Video

52


GIS eksistert i mange tiår for utendørsdata Analyser av «alt» finnes ferdigutviklet Blande CAD med GIS for innendørsdata Veldig mange av metodene vil kunne benyttes innendørs også! . Hvor er det mest trafikk? . Hvis vi sperrer den delen av flyplassen – hvor vil køene oppstå? . +++

Felles: benytte seg av posisjonsdata og geometri . Produsere visuelle analyser

53


Big Data . Store datamengder . Se på data «under ett» . Analysere store data i sanntid Sporingsdata innendørs kombinert med geometridata . Hvis vasketralle er på vei mot avdeling A. . Ambulanse og helikopter på vei til sykehus . Pasienter sin legehistorie tilsier at de er på vei til avdeling A . Avdeling A var vasket i går . Vasketralle trenger ikke bevege seg til avdeling A – eller er i veien hvis den gjør det . Flytt heller det nærmeste personell B,C og D til A og bestill vask i morgen. Beslutningstaking og sanntidsplanlegging/koordinering

54


Sitat fra NRKBeta om Facebook geotracking Plassering og kundegruppe er essensielt! Noen tanker om dette? Enorme muligheter innendørs LBS Reklame Informasjonsgjenfinning Informasjonsforing

55


Takk for meg.

56


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.