InMoBS. Innerstädtische Mobilitätsunterstützung für Blinde und Sehbehinderte. Institut für Verkehr und Stadtbauwesen Prof. Dr.-Ing. Bernhard Friedrich

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1 InMoBS Innerstädtische Mobilitätsunterstützung für Blinde und Sehbehinderte Universitätstagung-Verkehrswesen Steffen Axer

2 Ausgangssituation und Primärziel Ausgangssituation Mobilität Blinder und Sehbehinderter stark eingeschränkt Zusatzeinrichtungen im Straßenraum vielfach nicht vorhanden Insbesondere an Knotenpunkten mangelnde Umgebungsinformationen Aktionsraum für Mobilität beschränkt sich häufig auf gelernte Wege Gefahren bei der Ausübung täglicher Mobilität (Bsp. Straßenquerung) Primärziel Nutzerorientierte, prototypische Entwicklung und Erprobung eines Personenassistenzsystems für die sichere Führung Blinder und Sehbehinderter im öffentlichen Raum mit dem Schwerpunkt Queren von Lichtsignalanlagen InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 3

3 Technische Systemarchitektur und -funktionen LSA- Infrastruktur Component Server Platform (CSP) - Kommunikations- und Management Datenbasis RSU W-LAN Access Point Web- Server Map- Server Routing- Server Nutzerdaten speicher Navdaten- Server Übertragung von TOPOund SPAT- Nachrichten Hosting Web Map Service Routenberechnung Routinggraph Nutzerdatenspeicherung Korrekturund Integritätsdaten InMoBS.home InMoBS.mobile Komplexe Routenplanung Ortung Navigation Vereinfachte Routenplanung Kartenvisualisierung Nutzerverwaltung Querungshilfe Umgebungsinfo Ext. Peripherie RFID & D-GPS Ortungsverbesserung InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 5

4 Map-Server: Digitale Karte für Routing & Navigation Anforderungen an eine digitale Karte in InMoBS (Auszüge): Differenzierte Abbildung von Geh- und Radwegen Feinteilige Modellierung von Querungsanlagen Attributierung oder Attributierungsmöglichkeiten von Knoten & Kanten zur Gewährleistung eines barrierefreien Routings Genauigkeit des Kartenmaterials im sub-dezimeter Bereich Möglichkeit einer crowd-sourced gestützten Kartenerweiterung Marktanalyse Ergebnis: Kommerzielle Kartenanbieter liefern aktuell kein Kartenmaterial, welches out of the box den Anforderungen genügt InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 6

5 Map-Server: Erstellung hochgenauer digitaler Karte OSM (Open Streep Map) ALKIS + ATKIS + Orthofotos (Geodaten des amtlichen Vermessungswesens) Nutzung des XML-basierten OSM Datenmodells Flexible Erweiterbarkeit mit notwendigen Informationen Nutzung quelloffener Routing-Bibliothek Editor-Software zur crowd-sourced gestützten Verfeinerung anwendbar Extrahierung von Metainformationen (POI) Bundesweit einheitlicher Grunddatenbestand Hochgenaue Kartengrundlage ( 10 cm) Gehwegsgeometrien nicht existent Zusätzliche Prozessschritte Automatisierte Gehwegsberechnung (Layer Grundstücksgrenze Straße ) Manuelle Generierung von Querungsanlagen Attributierung von Knoten u. Kanten Transformationsprozess zur Speicherung aller Inhalte in OSM-Datenmodell InMoBS Digitale Karte InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 7

6 Routing-Server: Routingmethodik Aufgabe: Bestimmung einer sicheren und zugleich möglichst kurzen Route Methodik zur Kantengewichtung und Netzsegmentierung: Nutzung zweier Metriken: Kantenlänge (l) und Sicherheitsstufe (i) Kantenlänge quantifiziert die geographische Länge einer Kante Sicherheitsstufe quantifiziert den Grad der Barrierefreiheit einer Kante Sicherheitsstufe i = [1,5] bewertet anhand der Kantenattributierung z.b. Leiteinrichtungen an LSA, Verbindungsfunktion naheliegender Straßen Kantengewicht = f(l, Gewichtungsfaktor(i)) Anwendung: Anwendung unter Nutzung des A*- Algorithmus (Erweiterung des Dijkstra-Algorithmus) Gesamtnetz kann in (n) Teilnetze eingeteilt werden Nutzer wählt bei Bedarf selbst Grenzwert (g) für maximal zulässige Sicherheitsstufe Keine Route Sicherheitsstufe erhöhen Info an Nutzer InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 10

7 Routing-Server: Funktionsbeispiel kürzeste Route Start Ziel Furt ohne Zusatzeinrichtungen für Blinde Furt mit Zusatzeinrichtungen für Blinde Gehwegsnetz Route POI (Point of Interest) InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 11 Routenlänge: 905 m

8 Routing-Server: Funktionsbeispiel sicherste & kürzeste Route Start Ziel Furt ohne Zusatzeinrichtungen für Blinde Furt mit Zusatzeinrichtungen für Blinde Gehwegsnetz Route POI (Point of Interest) InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 12 Routenlänge: 942 m

9 W-LAN W-LAN LSA-Infrastruktur: Interaktionsprozess Smartphone - LSA Road Side Unit sendet periodisch (1 Hz) über W-LAN ( b/g/n): SPAT: Signal Phase and Timing TOPO: Topologie des Knotenpunktes Inhalt in ASN (Abstract Syntax Notation) PER komprimiert (Packet Encoding Rules) Endgerät tritt W-LAN bei und empfängt Nachricht über UDP-Schnittstelle Endgerät dekodiert Nachricht und wandelt Inhalt in Java-Objekt um Endgerät ermittelt aus Route und TOPO-Nachricht zu überquerende Signalgruppe Signalzustand SPAT TOPO PER- Encoder PER- Encoder PER- Decoder PER- Decoder Java- Objekt InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 13

10 Fazit bisheriger Arbeiten und nächste Schritte Das in InMoBS zusammengestellte Framework zur Entwicklung des Routing- und Map-Servers hat sich bewährt Erste Prototypen der Smartphone- und Webapplikation mit implementierter Funktionalität konnten der Nutzergruppe zur Evaluation vorgestellt werden Plug-Test zur Datenübertragung von TOPO- und SPAT-Nachrichten zwischen Road-Side-Unit und Smartphone im Labor erfolgreich getestet Evaluationsbetrieb des Systems beginnt im April 2014 InMoBS - Hochschultagung 2013 Seite 14

11 InMoBS Innerstädtische Mobilitätsunterstützung für Blinde und Sehbehinderte Steffen Axer M. Sc. Wissenschaftlicher Mitarbeiter s.axer(at)tu-braunschweig.de Tel. +49 (0)