RSSI - Received Signal Strength Indication

Die autarke Lokalisierungstechnologie für Städte und Gebäude

awiloc® Technische Lösung

© Foto Fraunhofer IIS/Sven Mattes

Die awiloc®-Technologie des Fraunhofer IIS ermöglicht eine kontinuierliche Lokalisierung durch die Erkennung der charakteristischen Feldstärkenverteilung bei vorhandenen WLAN-Stationen und Bluetooth LE Sendern.

Die Selbstlokalisierung von mobilen Endgeräten basiert auf einem so genannten Fingerprinting-Verfahren. Hierzu werden an Referenzpunkten Messwerte aufgenommen, welche alle empfangenen WLAN-Basisstationen und Bluetooth LE Sender sowie die dazugehörigen Empfangsinformationen enthalten. Die Empfangsinformationen beinhalten dabei lediglich die gemessenen Signalstärken der vorhandenen WLAN-Basisstationen und der Bluetooth LE Sendern an dem Referenzpunkt.

Dieser »Abdruck« der Empfangsinformationen wird in einer Datenbank hinterlegt und dient auf dem mobilen Endgerät als Basis für die eigene Positionsbestimmung. Der Lokalisierungsalgorithmus des Fraunhofer IIS berechnet daraus autark auf dem Endgerät die aktuelle Position, indem gemessene Empfangsinformationen mit den Referenzinformationen abgeglichen werden. Damit ist die Position nur dem Nutzer bekannt.

 

WLAN-Lokalisierung durch Signalstärkenmuster

Zur technischen Unterscheidung der gemessenen Signalstärken der WLAN-Stationen dient die so genannte MAC-Adresse. Ein Datenaustausch mit der WLAN-Station wird nicht durchgeführt. Die Position der WLAN-Sender ist unwichtig und wird nicht ermittelt. Die vom Benutzer vergebene SSID ist bei WLAN-Stationen abschaltbar. Die SSID ist daher – ebenso wie andere ausgesendete Informationen der WLAN-Station, z.B. deren Verschlüsselungsstatus - für die Lokalisierung mit der awiloc®-Technologie des Fraunhofer IIS nicht notwendig und wird daher weder ermittelt noch gespeichert.

 

Lokalisierung in Städten und Gebäuden

Die autarke WLAN-Lokalisierung in Städten berücksichtigt sowohl kommerzielle Hot-Spots als auch private WLAN-Sender und arbeitet ohne Anmeldung und Zugriff ins Datennetz.

Eine hohe Sicherheit gegen äußere Störeinflusse wie wegfallende, hinzukommende oder positionsveränderte WLAN-Sender wird durch einen robusten Ortungsalgorithmus gewährleistet. Daher beeinflusst das Verschwinden von WLAN-Sendern in einer üblichen Stadtumgebung erst dann die Genauigkeit, wenn mehr als 50 % wegfallen. Das Hinzukommen von WLAN-Sendern ist unerheblich für die Positionsgenauigkeit. Eine Veränderung der Position von WLAN-Sendern reduziert die Genauigkeit, führt aber durch die kontinuierliche Lokalisierung zu keinen größeren Abweichungen oder Sprüngen.

Die Lösung von Fraunhofer ermöglicht eine kontinuierliche Lokalisierung auch in mehrstöckigen Gebäuden oder unterirdischen Einrichtungen. Über ein Umgebungsmodell können logische Informationen integriert und auch Funktionen wie eine Bereichserkennung realisiert werden. Dadurch ist es möglich, einzelne Etagen, Räume oder Raumpositionen zu identifizieren. In Gebäuden werden mittlere Genauigkeiten zwischen 1 - 5 Meter erreicht (abhängig vom Umfeld, ob Bürogebäude oder Produktionshalle). Im Außenbereich werden durchschnittliche Werte von 10 Metern erreicht. Auch hier wird die Genauigkeit durch das Umfeld beeinflusst. Je strukturierter, also enger die Bebauung wird, desto genauer wird die WLAN-Lokalisierung des Fraunhofer IIS. Sie stellt daher eine ideale Ergänzung zu GPS dar.

 

Die Realisierung

Die awiloc®-Technologie des Fraunhofer IIS zur autarken WLAN-Lokalisierung ist eine reine Software-Lösung, die leicht in mobile Endgeräte integriert werden kann. Location Based Services sind dabei sowohl als lokale Dienste auf dem Endgerät als auch als netzseitige Dienste realisierbar.

 

Schnittstellen zur Positionsübergabe

Für die Positionsübergabe stehen folgende socket-basierte Schnittstellen zur Verfügung:

  • PositionInformation
    erlaubt Applikationen die Abfrage der Position auf dem mobilen Endgerät
  • LocationInformation
    erlaubt Applikationen die Abfrage der logischen Position (z.B. Raumnummer) auf dem mobilen Endgerät
  • VirtualGPS
    stellt einen virtuellen GPS-Adapter zur Verfügung