{"id":36929,"date":"2025-04-28T15:06:05","date_gmt":"2025-04-28T13:06:05","guid":{"rendered":"https:\/\/elainnovation.com\/die-verschiedenen-algorithmen-der-innenlokalisierung\/"},"modified":"2025-04-28T15:06:15","modified_gmt":"2025-04-28T13:06:15","slug":"die-verschiedenen-algorithmen-der-innenlokalisierung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/elainnovation.com\/de\/die-verschiedenen-algorithmen-der-innenlokalisierung\/","title":{"rendered":"Die verschiedenen Algorithmen der Innenlokalisierung"},"content":{"rendered":"\n<p>Die Entwicklung des globalen <strong>Satellitennavigationssystems (GNSS)<\/strong> hat die Situation f\u00fcr Navigations- und Geolokalisierungsanwendungen ver\u00e4ndert. Die ersten mobilen Navigationssysteme f\u00fcr den Endverbraucher wurden 2004 auf den Markt gebracht und sind seit 1983 f\u00fcr zivile Zwecke verf\u00fcgbar. Aber es war die Einf\u00fchrung durch die Smartphone-Hersteller seit 2007, die diese Technologie allgegenw\u00e4rtig machte. Heute ist sie nach dem Internetzugang die <strong>am h\u00e4ufigsten genutzte Smartphone-Funktion<\/strong>.   <\/p>\n\n<p><strong>GNSS-basierte<\/strong> Ortungsanwendungen <strong>enden<\/strong> jedoch <strong>an den T\u00fcren von Geb\u00e4uden<\/strong>: Das GNSS-Signal ist dort geschw\u00e4cht und die Genauigkeit der Ortung ist zu gering, um eine echte Anwendung zu erm\u00f6glichen. Ob es nun darum geht, einen verlorenen Gegenstand zu finden, Waren in einer Fabrik zu verfolgen, sich auf einem Flughafen zurechtzufinden oder den Zugang zu begrenzten Bereichen zu sichern und zu kontrollieren, <strong>die Szenarien f\u00fcr die Ortung in Innenr\u00e4umen werden immer zahlreicher<\/strong>. Infolgedessen wurde in den Jahren 2010-2020 eine gro\u00dfe Anzahl technischer L\u00f6sungen entwickelt und auf den Markt gebracht, von denen sich jedoch bisher keine durchgesetzt hat. Und es kann schwierig sein, aus dem heutigen \u00dcberangebot die richtige Wahl zu treffen.   <\/p>\n\n<p>Es gibt zwei gro\u00dfe Klassen von L\u00f6sungen, je nachdem, ob fest installierte kommunizierende Objekte (Ankernetz) verwendet werden oder nicht. L\u00f6sungen ohne Netzwerk sind nat\u00fcrlich am kosteng\u00fcnstigsten zu implementieren, bieten aber in der Regel nicht die h\u00f6chste Genauigkeit. L\u00f6sungen, die auf Ankernetzen basieren, k\u00f6nnen eine Genauigkeit im Zentimeterbereich bieten, sind aber teuer in der Einrichtung und im Unterhalt. Im Allgemeinen ist <strong>der Kompromiss zwischen Kosten, Genauigkeit und Latenz<\/strong> <strong>die gr\u00f6\u00dfte technische Herausforderung<\/strong> f\u00fcr die Entwickler von Indoor-L\u00f6sungen.   <\/p>\n\n<p>In diesem Artikel werden wir die verschiedenen heute verf\u00fcgbaren <strong>Algorithmen zur Indoor-Lokalisierung<\/strong> besprechen, um Ihnen zu helfen, die verschiedenen L\u00f6sungen zu verstehen und zu w\u00e4hlen.<\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">1. <strong>Die N\u00e4herungserkennung<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Positionierungsmethoden, die als <strong>&#8220;N\u00e4herungserkennung&#8221;<\/strong> bezeichnet werden, nutzen die Information, dass sich ein bewegliches Objekt (festes Objekt) im &#8220;Sichtfeld&#8221; eines festen (beweglichen) Objekts befindet, ohne auf Informationen \u00fcber den Winkel oder die Entfernung zur\u00fcckzugreifen. Die vorherige Kenntnis des Standorts des festen Objekts und die sehr grobe Kenntnis der Gr\u00f6\u00dfe des Sichtfelds erm\u00f6glicht es <strong>, einen Bereich zu sch\u00e4tzen, in dem sich das<\/strong> zu lokalisierende bewegliche <strong>Objekt befindet<\/strong>. Die N\u00e4herungserkennung ist die einfachste Positionierungsmethode, die f\u00fcr <strong>Anwendungen<\/strong> verwendet wird <strong>,<\/strong> die <strong>keine sehr hohe Genauigkeit erfordern.<\/strong>  <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>2. Schwerpunkte<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Die Sch\u00e4tzung der Position mit Hilfe des <strong>Schwerpunkts<\/strong> besteht darin, die Position des beweglichen Objekts mit der Position des Schwerpunkts der Anker, die das bewegliche Objekt sehen kann (oder die das bewegliche Objekt sehen), in \u00dcbereinstimmung zu bringen. Diese wenig komplexe Methode der Positionsbestimmung ist <strong>einfach zu implementieren<\/strong>. Sie bietet jedoch eine <strong>geringe Genauigkeit<\/strong>, da sie nur die Daten der N\u00e4he ber\u00fccksichtigt und einfach die Koordinaten mittelt, um die Position des Ziels zu erhalten. Die gewichtete Schwerpunktlokalisierung (Weighted Centroid Localization, WCL) ist eine Verbesserung der Methode zur Bestimmung des Schwerpunkts. <strong>Je mehr Parameter ber\u00fccksichtigt werden, desto h\u00f6her ist<\/strong> die <strong>Genauigkeit<\/strong>, aber die Komplexit\u00e4t des Systems steigt und f\u00fchrt zu Problemen bei den Installations-, Kalibrierungs- und Wartungskosten.    <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>3. Die Tri-Lateralisierung<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Die <strong>Tri-Lateralisierung<\/strong> besteht in der Verwendung gleichzeitiger Messungen der Entfernung zwischen dem beweglichen Objekt und mindestens drei Ankern mit bekannter Position. Die Position des beweglichen Objekts entspricht dann dem Schnittpunkt der Kreise oder Kugeln, die jeweils auf die Anker zentriert sind und deren Radien gleich den gemessenen Entfernungen sind (Abb. 1). Wenn die Entfernung genau gesch\u00e4tzt wird, bietet die Tri-Lateralisierung eine <strong>sehr hohe Positionsgenauigkeit<\/strong>.  <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" width=\"729\" height=\"445\" src=\"https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-lateralisation-schema.png\" alt=\"Schema Tri-Lateralisierungsmethode Algorithmen zur inneren Lokalisierung\" class=\"wp-image-8317\" srcset=\"https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-lateralisation-schema.png 729w, https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-lateralisation-schema-300x183.png 300w, https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-lateralisation-schema-500x305.png 500w\" sizes=\"(max-width: 729px) 100vw, 729px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Abbildung 1: Methode der Tri-Lateralisierung<\/figcaption><\/figure>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>4. Die Tri-Angulation<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Die <strong>Triangulation<\/strong> ist ein \u00e4hnlicher Algorithmus zur Indoor-Lokalisierung wie die Tri-Lateralisierung, au\u00dfer dass sie die Position des Ziels mit <strong>Hilfe von Winkelmessungen<\/strong> zwischen bekannten Richtungen und den Geraden, die das bewegliche Objekt mit den Ankern verbinden, bestimmt (Abb. 2). Wie bei der Tri-Lateration h\u00e4ngt die Genauigkeit der Positionierung bei der Triangulation vom Fehler der Winkelmessung ab. <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" width=\"748\" height=\"479\" src=\"https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-angulation-schema.png\" alt=\"Schema Triangulationsmethode Algorithmen der inneren Lokalisierung\" class=\"wp-image-8319\" srcset=\"https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-angulation-schema.png 748w, https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-angulation-schema-300x192.png 300w, https:\/\/elainnovation.com\/wp-content\/uploads\/2021\/05\/tri-angulation-schema-500x320.png 500w\" sizes=\"(max-width: 748px) 100vw, 748px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Abbildung 2: Tri-Angulationsmethode<\/figcaption><\/figure>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>5. Fingerprinting<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p><strong>Fingerprinting-Algorithmen <\/strong>werden insbesondere bei <strong>Ortungssystemen ohne festes Ankernetz<\/strong> eingesetzt. Sie basieren auf der Identifizierung eines oder mehrerer Elemente, die f\u00fcr eine Umgebung charakteristisch sind. In den meisten F\u00e4llen handelt es sich bei diesen Elementen um Empfangssignalst\u00e4rke-Indikatoren (RSSI) von Hochfrequenzsignalen (RF), aber auch Audiosignale, Magnetfelder, optische Informationen oder eine Kombination aus all diesen Informationen. Diese Algorithmen arbeiten in der Regel in zwei Phasen. Die erste Phase ist die Kalibrierungsphase, in der eine Karte der Fingerabdr\u00fccke (RF, Ton, &#8230;) des Ortes erstellt wird. Die zweite, operative Phase besteht darin, die Echtzeitmessung des Fingerabdrucks mit den w\u00e4hrend der Kalibrierungsphase gemessenen Werten zu vergleichen und die Position des Ziels vorherzusagen. Dabei k\u00f6nnen verschiedene Lernalgorithmen (\u00fcberwachte oder nicht \u00fcberwachte) angewendet werden. Der Vorteil von Fingerprinting-Algorithmen sind <strong>die geringen Einsatzkosten<\/strong>, aber die Nachteile <strong>sind hohe Wartungskosten<\/strong> (Rekalibrierung) und <strong>eine geringe Genauigkeit<\/strong>.       <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>6. Dead Recknoning oder Sch\u00e4tzungsrechnung<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p><strong>Die Navigation nach dem<\/strong> Prinzip der Sch\u00e4tzung ist der Prozess der Sch\u00e4tzung der Zielposition mit Hilfe bekannter oder gesch\u00e4tzter fr\u00fcherer Positionen oder bekannter oder gesch\u00e4tzter Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen. Die Demokratisierung von Inertialmesseinheiten (IMUs), die auf der Technologie mikroelektromechanischer Sensoren (MEMS) basieren, hat wesentlich zur Entwicklung von Algorithmen f\u00fcr die Navigation nach dem Prinzip der Sch\u00e4tzung beigetragen. Die Ungenauigkeit dieser Algorithmen ist jedoch kumulativ, was bedeutet, dass <strong>die gesch\u00e4tzte Position von der tats\u00e4chlichen Position mit zunehmender<\/strong> Zeitdauer <strong>abweicht<\/strong>. Ohne ein System zur routinem\u00e4\u00dfigen Neukalibrierung der Position k\u00f6nnen die Sch\u00e4tzungsalgorithmen daher sehr ungenau sein.   <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>7. Map Matching oder \u00dcbereinstimmung mit der Karte<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Wenn die exakte Messung der Position eines beweglichen Objekts nicht m\u00f6glich ist, z.B. bei schlechtem Signalempfang, k\u00f6nnen <strong>Map Matching<\/strong> Algorithmen <strong>die Position<\/strong> mit Hilfe einer Kartendatenbank <strong>bestimmen, korrigieren oder aktualisieren<\/strong>. Dazu verwenden sie Informationen \u00fcber den vorherigen Kurs und Kartenelemente (Korridor, T\u00fcr, Tisch), um die wahrscheinlichste aktuelle Position zu sch\u00e4tzen. Diese Algorithmen werden normalerweise in Verbindung mit oder als Erg\u00e4nzung zu anderen Algorithmen verwendet.  <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>8. Kombination der Positionierungsmethoden<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Bei bestimmten Architekturen von Positionierungssystemen <strong>werden mehrere Messprinzipien oder Algorithmen f\u00fcr die innere Lokalisierung verwendet<\/strong>. Beispielsweise kann die Angulation in Kombination mit der Lateralisierung verwendet werden, um die zur Sch\u00e4tzung der Zielposition erforderlichen Winkelmessungen zu reduzieren oder um die Genauigkeit der Positionierung zu verbessern. Neben Winkel- und Entfernungsmessungen k\u00f6nnen auch andere Informationen wie die N\u00e4he oder verschiedene Arten von Sensordaten verwendet werden, um die Leistung eines Positionierungssystems zu verbessern. In j\u00fcngster Zeit stehen Positionierungsmethoden, die <strong>heterogene Informationen<\/strong> nutzen, <strong>und Datenfusionstechniken<\/strong> im Mittelpunkt der Forschung im Bereich der Innenpositionierung.   <\/p>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Wie w\u00e4hlt man den richtigen Algorithmus zur Lokalisierung von Innenr\u00e4umen?<\/strong><\/h2>\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n<p>Es gibt heute eine Vielzahl von <strong>Algorithmen f\u00fcr die Indoor-Lokalisierung<\/strong>, die mehr oder weniger genau sind und je nach Netzwerkinfrastruktur mehr oder weniger kostspielige Investitionen erfordern. Um die f\u00fcr Ihre Bed\u00fcrfnisse am besten geeignete L\u00f6sung zu w\u00e4hlen, m\u00fcssen Sie zun\u00e4chst den Grad der Genauigkeit bestimmen, den Sie ben\u00f6tigen. <\/p>\n\n<p>In einem zweiten Artikel m\u00f6chten wir Sie einladen, die Methoden der <strong>Gognometrie und Telemetrie<\/strong> sowie die <strong><a href=\"https:\/\/elainnovation.com\/de\/innenpositionierung-die-verschiedenen-berechnungsmethoden\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\"><span style=\"color:#006fe0\" class=\"has-inline-color\">Technologien zur Positionsbestimmung<\/span><\/a> <\/strong>die es erm\u00f6glichen, Personen oder Ger\u00e4te in Innenr\u00e4umen zu lokalisieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Entwicklung des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) hat die Situation f\u00fcr Navigations- und Geolokalisierungsanwendungen ver\u00e4ndert. 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