infsoft GmbH INDOOR POSITIONS- BESTIMMUNG & NAVIGATION Ein Handbuch zu Technologien und Use Cases

infsoft GmbH INDOOR POSITIONS- BESTIMMUNG & NAVIGATION Ein Handbuch zu Technologien und Use Cases 20.01.2016

INHALT 1. Branchen 3 1.1. Location based services und Indoor Navigation in Bahnhöfen... 3 1.2. Location based services und Indoor Navigation in Flughäfen... 4 1.3. Chancen von Indoor Navigation und Location based services für Messen... 5 1.4. Indoor Navigation und Location based services für Einkaufszentren... 6 1.5. Indoor Navigation und Location based services für Büro und Industrie... 7 1.6. Beacons und Ortungstechnologie im Tourismus... 8 2. Techniken zur Positionsbestimmung...10 2.1. Techniken zur clientbasierten Indoor Positionsbestimmung... 10 2.2. Ortungsverfahren für Indoor Positionsbestimmung ohne GPS... 11 2.3. Indoor navigation mit wifi als ortungstechnik... 12 2.4. indoor Navigation & Indoor Positionsbestimmung mit Bluetooth... 14 2.5. Indoor Navigation, Indoor Positionsbestimmung und Location based services mit VLC... 16 2.6. Clientseitige und serverseitige Indoor Positionsbestimmung... 18 2.7. Indoor Tacking von Personen und Objekten - so setzen Sie es um... 19 2.8. Indoor Navigation mit Beacons wie man die Leuchtfeuer intelligent einsetzt... 20 2.9. Google stellt neues Beacon-System Eddystone vor... 22 1

EINLEITUNG Liebe Leserinnen und Leser, seit über zehn Jahren bietet infsoft nun schon Services rund um Indoorpositionsbestimmung und Indoornavigation an. Im Gründungsjahr 2005 gab es noch kaum Smartphones. Seit dieser Zeit ist viel passiert. Ich bin der Meinung, die Einführung des iphones und der Beacon Technologie waren bisher die größten Meilensteine für die Branche. Aber das Beste kommt erst noch. Die Einsatzmöglichkeiten von Indoor Positionsbestimmung sind äußerst vielfältig. Und es stehen verschiedenste Technologien zur Verfügung. Wir möchten Sie dabei unterstützen, sich in diesem komplexen Thema zurecht zu finden und haben deshalb einige unserer Texte zusammen getragen, die für Sie interessant sein könnten. Noch mehr interessante Inhalte finden Sie in unserem Indoor Navigation Wiki. Sollten Sie zu dem Thema irgendwelche Fragen haben, können Sie uns gern kontaktieren. Wir helfen Ihnen gern. Bleiben Sie in Verbindung und lassen Sie uns Ihre Meinung wissen, zum Beispiel via Facebook and Twitter. Alles Gute, Tobias Donaubauer, CEO 2

1. BRANCHEN 1.1. LOCATION BASED SERVICES UND INDOOR NAVIGATION IN BAHNHÖFEN Moderne Bahnhöfe müssen vielen Ansprüchen gerecht werden: Besonders wichtig ist es natürlich, dass die Passagiere schnell und sicher ihr Ziel erreichen. Vor allem in ihrer Mobilität eingeschränkte Reisende sind hier möglicherweise froh über Unterstützung. Die zahlreichen Shopbetreiber wünschen sich eine gute Präsentationsplattform und die Möglichkeit, standortbezogen zu werben. Und auch für den Bahnhofsbetreiber ergeben sich viele neue Chancen, die ihm beim Gebäudemanagement helfen. Vorteile für Reisende Gerade auf einer längeren Reise mit mehreren Umstiegen läuft manchmal nicht alles nach Plan. Eine Gleisänderung oder eine Verspätung verursacht weniger Stress, wenn der Passagier so früh wie möglich davon erfährt. Eine Fahrgast-App realisiert das via Push-Benachrichtigung auf das Smartphone und in Echtzeit aktualisierte Fahrpläne, denn schließlich ist die reale Ankunfts- oder Abfahrtszeit entscheidend, nicht die geplante. Kann der Gast dann noch von unterwegs sein Ticket buchen und sich auf eine präzise Routenführung zum Gleis verlassen, spart er vielleicht entscheidende Minuten. Bei der Wegführung können unterschiedliche Grade der Barrierefreiheit beachtet werden. Sogar intermodale Tür-zu-Tür-Navigation ist möglich unter Einbindung anderer öffentlicher Verkehrsmittel. Wer mit dem Auto anreist, dem wird der bestmögliche verfügbare Parkplatz empfohlen inklusive transparenter Gebührenübersicht. Bleibt dann etwas Zeit im Bahnhof, ist mit der App schnell der Weg zu einem bestimmten Shop oder Imbiss gefunden. Vorteile für Shops und Restaurants Shopbetreiber auf Bahnhöfen können potentiellen Kunden passgenaue Angebote senden beispielsweise nur denjenigen, die schon in ähnlichen Geschäften waren oder Wiederkehrer sind. Und über einen Rabattcoupon des Lieblingsgeschäftes direkt auf s Smartphone wird sich jeder freuen. Vorteile für Bahnhofsbetreiber Durch die Indoor Location Analytics-Funktion erfahren Bahnhofsbetreiber viel über die Besucherströme im Gebäude. In einem übersichtlichen Web-Interface erkennt man auf einer Heat-Map besonders stark frequentierte Bereiche und kann bei Überfüllung Maßnahmen ergreifen. Auf Basis dieser Daten sind viele weitere Funktionen realisierbar. 3

1.2. LOCATION BASED SERVICES UND INDOOR NAVIGATION IN FLUGHÄFEN Auf Flughäfen mischt sich für die meisten Urlaubsreisenden Vorfreude auf die Ferien mit Stress. Geschäftsreisende wollen die Wartezeiten möglichst kurz halten und sie sinnvoll nutzen. Flughafen-Betreiber möchten allen Passagieren den Aufenthalt so reibungslos und angenehm wie möglich gestalten. Geschäfte und Restaurants haben ein Interesse daran, dass Fluggäste Zeit und Gelegenheit zum Konsumieren finden. All diese Bedürfnisse können mit den Branchen-Lösungen von infsoft besser erfüllt werden. Vorteile für Passagiere Wer selten reist, braucht gerade in so komplexen Gebäuden wie Flughäfen Unterstützung. Fremde Sprachen, eine unbekannte Umgebung und die komplizierten Wegestrukturen machen es nicht gerade leicht, entspannt in den Urlaub zu starten. Vor allem mobilitätseingeschränkte Personen benötigen Hilfe. Hier zeigen sich die Vorteile der Indoor Navigation: Vom Parkplatz oder vom Bahnhof aus zeigt sie den Weg auf einer übersichtlichen Karte punktgenau an. Sogar intermodale Tür-zu-Tür-Navigation ist möglich. Wird der Weg schnell und stressfrei zurückgelegt, bleibt auch noch Zeit zum Shoppen und für Restaurantbesuche. Die maßgeschneiderten Werbemöglichkeiten, die Händler aufs Smartphone senden können, bieten den Kunden viele Mehrwerte: Sei es ein Coupon oder ein passgenaues Angebot. Zurück von der Reise, hilf die Flughafen- App dann noch, wieder den Weg zum Auto oder zum öffentlichen Personenverkehr zu finden. Geschäftsreisende haben alle Infos zum Flug inklusive Bordkarte immer in der Hosentasche und finden schnell zu einem Ort, an dem sie arbeiten und entspannen können. Vorteile für Geschäfte und Restaurants Shopbetreiber auf Flughäfen können potentiellen Kunden zielgruppengenaue Angebote senden dabei kann beispielsweise ausgewählt werden, dass nur Kunden, die schon in ähnlichen Geschäften waren oder Wiederkehrer sind, angesprochen werden. Und über einen Rabattcoupon des Lieblingsgeschäftes wird sich jeder freuen. Zusätzlich erfahren sie viel über die Besucherströme im oder am Geschäft. Große Stores können die technischen Möglichkeiten auch für den Diebstahlschutz oder zur Unterstützung der Logistik nutzen: Stichwort Asset Tracking. Vorteile für Flughafenbetreiber Die aufgezählten Vorteile für Shopbetreiber und Passagiere tragen zu höherer Zufriedenheit mit dem Flughafen bei. Mittels infsoft Indoor Location Analytics können zudem datenschutzkonform detaillierte Informationen über die Besucherströme gewonnen werden. Ein gutes Argument bei der Vermietung von Flächen und außerdem hilfreich für die Security: Sobald jemand gesperrte Bereiche betritt oder Areale überfüllt sind, können Aktionen ausgelöst werden. 4

1.3. CHANCEN VON INDOOR NAVIGATION UND LOCATION BASED SERVICES FÜR MESSEN Sind Sie schon einmal auf einer Messe stundenlang durch die Hallen gewandert, mit einem dicken Katalog in der Hand, auf der Suche nach Ausstellern, die Sie interessieren? Auf der Suche nach einem Bankautomaten, der Garderobe oder dem richtigen Parkplatz? Vielleicht waren Sie als Aussteller schon in der Situation, dass einfach zu wenige oder nicht die richtigen Interessenten zu Ihrem Stand gefunden haben. Oder mussten sich als Messeveranstalter deswegen vor Ausstellern rechtfertigen? Moderne Indoor Navigationssoftware kann hier Abhilfe schaffen. Eine kanalübergreifende Messelösung bringt Messeveranstaltern, Ausstellern und Besuchern Mehrwerte. Vorteile für Messeveranstalter Als Messeveranstalter wollen Sie Ihr Event für Besucher und Aussteller attraktiv gestalten. Mithilfe einer Messe-App können Sie Besucher mit Informationen zu Ausstellern, wichtigen Serviceleistungen, Verkehrsmitteln und dem Rahmenprogramm versorgen. Die Personalisierung der Inhalte sorgt dafür, dass die richtigen Besucher zu den richtigen Ausstellern finden. infsoft bietet zudem mit Indoor Location Analytics eine Analyse der Besucherströme an. Während und nach der Messe können Sie so wichtige Erkenntnisse erlangen: wo sind Hotspots auf dem Gelände, wie viele Personen haben sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in den Hallen oder an einem Stand aufgehalten? Wie lassen sich Laufwege zum Beispiel bei Überlastung unmittelbar optimieren? Über Sponsoringoptionen können die Aussteller zur Refinanzierung der Messe-App beitragen. Vorteile für Aussteller Aussteller können sich in der Messe-App nicht nur ausführlich mit Bildern, Kontaktdaten und Beschreibung auf einem Lageplan präsentieren. Mithilfe von Location Based Marketing können sie die richtigen Besucher auf sich aufmerksam machen. Die Analyse der Besucherströme liefert zudem verlässliche Fakten für die Wahl des richtigen Standortes. Vorteile für Messebesucher Die Indoor Positionsbestimmung in den Hallen hilft Besuchern, den Weg zu den gewünschten Messeständen zu finden. Die App ist personalisierbar, das heißt, dass auf der Karte diejenigen Aussteller in den Produktkategorien hervorgehoben werden können, für die sich der Besucher interessiert. Denkbar ist auch eine intermodale Reiseführung also ein Routing von der eigenen Haustür bis zum Messestand zum Beispiel mit umweltfreundlichen öffentlichen Verkehrsmitteln. 5

1.4. INDOOR NAVIGATION UND LOCATION BASED SERVICES FÜR EINKAUFSZENTREN Einkaufszentren sind ein Erlebnis. Die Kunden haben eine große Auswahl, die sofort verfügbar ist, die Beratung stimmt und für eine kleine Pause findet sich immer ein nettes Café oder Restaurant. Kurzum: Es macht einfach Spaß, in Shoppingcentern einzukaufen. Dabei ist es im Interesse von Shops und Betreibern, dass die Kunden die Geschäfte und Restaurants entdecken, die sie interessieren auch wenn sie sie vielleicht noch gar nicht kennen. Lösungen von infsoft können Betreiber, Shops und Kunden interessante Mehrwerte bieten. Eine gute Shoppingcenter-App verbessert das Einkaufserlebnis und steigert die Umsätze. Analysetechnologien bieten dem Betreiber verlässliche Daten zu den Abläufen im Center. Vorteile für Kunden von Shoppingcentern Eine Shoppingcenter-App mit integrierter Routing-Funktion verbessert das Einkaufserlebnis erheblich. Sie kann nicht nur aktuelle Angebote und eine Liste der Shops und Points of Interest anzeigen. Sie führt den Besucher auch mit den Mitteln der Indoor Navigation direkt dorthin auf Wunsch sogar unter Einsatz von Augmented Reality. Außerdem kann sie den Kunden Angebote vorschlagen, die in ihrem Interessensgebiet liegen basierend auf früheren Besuchen oder Einkäufen. Vorteile für Shoppingcenter-Betreiber Als Betreiber eines Shoppingcenters ist es Ihnen wichtig, dass Ihre Kunden zufrieden sind denn dann verweilen sie länger im Einkaufszentrum und besuchen viele Geschäfte und Restaurants. Sie können sie mit einer Shoppingcenter-App mit integrierter Indoor Positionierung dabei unterstützen, etwa mittels Routingfunktion oder Location Based Marketing. Beispielsweise kann einem Kunden, der sich in der Nähe eines Bekleidungsgeschäftes aufhält, ein Rabattcoupon oder ein Angebot auf sein Smartphone geschickt werden. Diese Informationen sind für den Kunden maßgeschneidert und bieten ihm individuelle Mehrwerte, statt ihn mit unpassender Werbung zu verärgern. Mittels Indoor Location Analytics können Besucherströme anschaulich gemessen und analysiert werden. Auch Ihre Security-Abteilung profitiert davon: Lassen Sie sie benachrichtigen, wenn Personen gesperrte Bereiche betreten oder bestimmte Areale überfüllt sind. Dabei wird streng auf Datenschutz und Privatsphäre geachtet. Über Sponsoringoptionen können die Shopbetreiber zur Refinanzierung der App beitragen. Vorteile für Shopbetreiber Inhaber von Geschäften in Einkaufszentren können einiges über ihre Kundschaft erfahren: Wie viele Besucher befinden sich zu einer bestimmten Zeit in der Nähe meines Shops und wie viele betreten den Laden? Wie navigieren sie dort? Zusätzlich kann sehr zielgerichtetes Location Based Marketing betrieben werden: Senden Sie einer ausgewählten Zielgruppe Kaufanreize auf ihr Smartphone. 6

1.5. INDOOR NAVIGATION UND LOCATION BASED SERVICES FÜR BÜRO UND INDUSTRIE Positionsbestimmung und Navigation können das Management von großen Büro-und Industriearealen erheblich erleichtern und auch den Mitarbeitern Vorteile bringen. Finden Sie zum Beispiel Personen und Güter im Gebäude, unterstützen Sie Ihre Security oder bieten Sie Ihren Angestellten eine Mitarbeiter-App. Vorteile beim Waren- und Personentracking Angenommen, Ihre Firma verfügt über ein großes Lager. Mithilfe von Indoor Positionsbestimmung können Sie den Standort von Warenpaletten oder Fahrzeugen metergenau bestimmen und zum Beispiel in einer App oder webbasierten Plattform verfolgen. Sogar die Erfassung der Ebene in Hochlagersystemen ist beim Asset- Tracking möglich. Der Werkschutz kann automatisch benachrichtigt werden, wenn Waren einen definierten Bereich verlassen. Gleiches gilt für Mitarbeiter und Fremdfirmen: Binden Sie sie in ein Einsatzleitsystem ein, zum Beispiel um Aufgaben zu delegieren. Vorteile für Mitarbeiter Eine Mitarbeiter-App erleichtert den Angestellten in großen Firmenkomplexen erheblich die Arbeit und fördert die sozialen Kontakte. Beispielsweise kann die Anwendung den Weg zu Büros und Besprechungsräumen zeigen und diese direkt buchen. Mithilfe des Buddyfinders können Kollegen ihre Standorte austauschen und sich etwa zum Mittagessen oder zu einem Termin verabreden. Auch Öffnungszeiten und Angebot der Kantine, Abfahrtszeiten der öffentlichen Verkehrsmittel und der Standort des eigenen Autos sind nützliche und zeitsparende Informationen für die Angestellten. 7

1.6. BEACONS UND ORTUNGSTECHNOLOGIE IM TOURISMUS Die Tourismusbranche muss immer wieder neue Wege finden, um Kunden zu gewinnen, zu binden und die Margen zu erhöhen. In vielen Bereichen herrschen hoher Konkurrenzdruck und Preistransparenz Destinationen scheinen austauschbar zu sein. Eine Möglichkeit, sich von der Konkurrenz abzuheben, zusätzliche Verkäufe zu fördern, neue Nischen zu besetzen und Kunden an sich zu binden bieten mobile Apps, die mit Ortungstechnologien verknüpft sind. Use Cases für Indoor Positionsbestimmung im Tourismus Bahn Bahnkonzerne stellen ihren Kunden bereits heute via App nützliche Informationen zum Fahrplan, zur Ticketbuchung und zu aktuellen Verspätungen bereit. Immer wichtiger wird die intermodale Navigation. Reisende können dann idealerweise mit einer App die komplette Reise planen von der eigenen Haustür über das Taxi zum richtigen Gleis und am Ankunftsort bis zum Hotel. Ein weiterer Trend sind die Indoor- Navigation an großen Bahnhöfen und individuelle Vorschläge zum Shoppen, Essen und Trinken vor Ort. Zum Use Case SBB (Schweizerische Bundesbahnen). Flughafen Für Flughäfen gelten ähnliche Regeln wie für die Bahn. Hier ist der Servicegedanke während der Reise besonders wichtig: Passagiere werden benachrichtigt, wenn sich ihr Flug verschiebt, sich das Gate ändert, wenn es Wartezeiten am Check-In gibt oder das Boarding möglich ist. Indoor-Navigation und Retail- Anwendungen wie einen integrierten Onlineshop nach dem Click&Collect Prinzip hat beispielsweise der Frankfurter Flughafen in seiner App im Angebot. Zum Use Case Frankfurt Airport. Hotel Hotels wollen sich auf die Generation-Y und Geschäftsreisende einstellen, die always on sind und persönlichen Service gern mit digitaler Unterstützung erwarten. Weiß die Rezeption schon vor der Ankunft des Gastes über dessen Präferenzen Bescheid, kann mit Überraschungsqualität gepunktet werden beispielsweise wenn der Lieblingsdrink beim Check-In schon bereitsteht. Die Gastdaten können zudem digital übermittelt werden, sodass das Ausfüllen von Formularen wegfällt. Wenn das System mit Beacon- Technologie arbeitet, kann der Check-In-Prozess beim Eintreffen automatisch in Gang gesetzt werden und der Gast eine Willkommensnachricht und individuelle Angebote zum Dazubuchen erhalten. Zur Hotel App conichi. 8

Destination Destinationen stehen vor der Herausforderung, sich aus der Masse hervorzuheben, indem sie individuelle Schwerpunkte setzen. Wenn eine Destinations-App auf die Präferenzen eines Gastes zugreifen kann (durch eine Facebook-Schnittstelle oder durch manuelles Selektieren durch den Gast), kann sie ihm während der gesamten Customer Journey relevante Angebote unterbreiten, die seinen Urlaub unvergesslich machen. Das können zum Beispiel Tourenvorschläge für Familien sein, wenn der Gast mit Kindern reist. Beacons, die in der Destination verteilt sind, können ihn lokalisieren und das Aussenden location-spezifischer Informationen zu Sehenswürdigkeiten und Events auslösen. Auch eine Willkommens-Nachricht beim Betreten der Tourist- Information ist eine schöne Geste. Museen Museumsapps können dem Besucher Infos und interaktive Inhalte zu Exponaten anzeigen, in deren Nähe er sich befindet. Indoor Navigation ist in großen Museen ebenfalls hilfreich. Bei allen Vorteilen bergen die beschriebenen Anwendungen auch Risiken. Die Bereitschaft, Standalone-Apps zu installieren, sinkt bei den Usern. Bessere Chancen haben Apps, die verschiedene Dienstleistungen zusammenfassen. Die App muss einen konkreten und leicht zu erkennenden Mehrwert haben. Der Datenschutz darf nicht vernachlässigt werden. Das Personal vor Ort sollte gut über die Anwendungen Bescheid wissen. Push-Nachrichten müssen sparsam eingesetzt werden und dürfen nicht in Spam ausarten. Wenn der Funktionsumfang über Laufweganalyse und Heatmaps hinausgehen soll und ein Rückkanal zum User gewünscht ist, wird eine App benötigt. 9

2. TECHNIKEN ZUR POSITIONSBESTIMMUNG 2.1. TECHNIKEN ZUR CLIENTBASIERTEN INDOOR POSITIONS- BESTIMMUNG GPS, WLAN, BLUETOOTH UND VLC IM VERGLEICH Techniken zur Indoor Positionsbestimmung: Vor- und Nachteile In den vergangenen Wochen haben wir im infsoft Blog verschiedene Techniken zur Indoor Positionsbestimmung vorgestellt. GPS zur Indoor Positionsbestimmung WLAN zur Indoor Positionsbestimmung Bluetooth zur Indoor Positionsbestimmung VLC (Visible Light Communication) zur Indoor Positionsbestimmung Infografik: Vor- Und Nachteile der verschiedenen Techniken zur Indoor Positionsbestimmung Jede dieser Technologien hat ihre Vor- und Nachteile und oftmals können sie einander ergänzen. Wir haben GPS, WLAN, Bluetooth/Beacons und VLC in einer Infografik zusammengefasst, um sie besser vergleichbar zu machen. Wenn Ihnen die Grafik gefällt, leiten Sie sie doch an Ihre Kollegen weiter oder teilen Sie sie auf Facebook, Twitter und Co. 10

2.2. ORTUNGSVERFAHREN FÜR INDOOR POSITIONSBESTIMMUNG OHNE GPS GPS-Empfang kann innerhalb und außerhalb von Gebäuden gestört sein Positionsbestimmung und Navigation mit dem Smartphone sind eine große Hilfe im Alltag. Wo wären wir ohne die freundliche Stimme von Google Maps, die uns überall den richtigen Weg anzeigen kann? Aber, Moment, überall stimmt nicht ganz. Der GPS-Empfang kann eingeschränkt sein, beispielsweise in Tunneln, Parkhäusern, unter einer Wolkendecke, im Wald, in Häuserschluchten, in Gebäuden kurz gesagt: GPS Navigation funktioniert nur, wenn Sichtkontakt zu mehreren Satelliten besteht. Und es gibt ein weiteres Problem: GPS kann nicht erkennen, auf welcher Ebene (Stockwerk) sich das Gerät befindet. Doch es gibt Möglichkeiten, solch ein Indoor GPS umzusetzen. Indoor Navigation und Positionsbestimmung ohne GPS Die Notwendigkeit der Navigation endet nicht vor der Eingangstür eines Gebäudes. In komplexen, mehrstöckigen Arealen wie zum Beispiel Flughäfen, Messen, Bahnhöfen, Krankenhäusern, Einkaufszentren, Bürogebäuden, Industrieanlagen und vielen mehr wünscht man sich eine ebenso genaue Wegeführung wie auf der Straße. Im Bereich Asset- und Personen-Tracking, Location Based Services und Geofencing kommt es auf eine genaue Standortbestimmung an. Indoor Ortung und Navigation in Gebäuden sind deshalb ein großes Thema in vielen Branchen. 11

2.3. INDOOR NAVIGATION MIT WIFI ALS ORTUNGSTECHNIK WLAN kann zur Indoor Positionsbestimmung und -Navigation genutzt werden WLAN ist in Innenräumen eine gute Alternative zu GPS, das für die Positionsbestimmung in Gebäuden nicht zur Verfügung steht. Ein WiFi Positioning System (abgekürzt WPS) kann meist ohne großen Aufwand umgesetzt werden, da WLAN-Accesspoints in den meisten Gebäuden schon vorhanden sind. Der Vorteil ist, dass man zum Beispiel vorhandene Kassensysteme, Kunden-Hotspots und WiFi-Spots von Geschäften oder Ausstellern nutzen kann. Der User muss sich nicht mit einem WLAN verbinden, eingeschaltetes WLAN genügt. Zur Positionsbestimmung wird das sogenannte Fingerprinting herangezogen. Aussagekräftig sind hierbei die Stärke der WiFi-Signale (Received Signal Strength Indication, kurz RSSI) und die MAC-Adresse (Media-Access-Control). Auf dem Smartphone muss eine entsprechende App installiert sein, die aufgrund dieser Daten die aktuelle Position berechnet. Voraussetzung ist eine Datenbank mit Informationen über die Standorte, mit der diese Daten abgeglichen werden. Wie die Daten gesammelt werden, erfahren Sie weiter unten im Artikel. Genauigkeit von Wifi zur Indoor Positionsbestimmung Die Präzision hängt von verschiedenen Faktoren ab, etwa der Anzahl der verfügbaren Netzwerke, der Reflexion beispielsweise in Korridoren und nicht zuletzt der Abschirmung durch Wände, Decken und den eigenen Körper. Die Genauigkeit von WiFi zur Indoor Positionsbestimmung liegt je nach Voraussetzungen bei fünf bis 15 Metern. Durch Sensorfusion also die Nutzung der Smartphone-Sensoren kann die Genauigkeit noch verbessert werden. Ein großer Vorteil gegenüber GPS ist die Möglichkeit, die aktuelle Ebene (Stockwerk) zu bestimmen. Einrichtung des Indoor Positioning Systems mit Wlan Die Kalibrierung der Positionsbestimmung erfolgt über eine einmalige Referenzmessung im Vorfeld, bei der die Signalstärken der WiFi-Netzwerke bestimmt werden. Dazu bietet infsoft eine App an, mit der der Kunde die Messung einfach selbst durchführen kann. Bei dieser Lösung handelt es sich um eine clientseitige Positionsbestimmung, für die eine App benötigt wird. Mehr Informationen, das SDK und Videos dazu finden Sie in unserem Developer Portal. Wenn sich eine serverseitige Lösung für das Projekt besser eignet, können die eigens von infsoft entwickelten Locator Nodes eingesetzt werden. Hierbei brauchen die Nutzer keine App, alle WiFi-fähigen Devices werden erfasst und WiFi Tracking (Asset Tracking zum Beispiel von mobilen Gütern) ist möglich. Locator Nodes unterstützen auch Bluetooth Low Energy. 12

Vor- und Nachteile von Indoor Positionsbestimmung mit Wlan Vorteile: Positionsbestimmung ohne GPS im Innenraum ist möglich vorhandene WLAN-Infrastruktur kann genutzt werden Devices müssen nur WLAN aktivieren Rückkanal zum Kunden vorhanden erkennt das aktuelle Stockwerk hohe Reichweite (bis zu 150 Meter) Nachteile: relativ ungenau (5-15 Meter) im Vergleich zu BLE/RFID keine clientseitige Positionsbestimmung mit WiFi unter ios möglich hier kann BLE eine Alternative sein Nutzer braucht eine App Anwendungsszenarien von Wifi zur Positionsbestimmung und Indoor Navigation WiFi Indoor Navigation ist überall dort sinnvoll, wo WLAN GPS in Gebäuden ersetzen muss. Beispielsweise in komplexen Strukturen wie Einkaufszentren, Messehallen, Bahnhöfen, Flughäfen, Krankenhäusern, Museen, Büro- und Industriekomplexen. Eine Indoor Navigations-App sorgt hier für verbesserten Besucherservice und die Analyse von Bewegungsprofilen ist möglich. 13

2.4. INDOOR NAVIGATION & INDOOR POSITIONSBESTIMMUNG MIT BLUETOOTH Indoor Navigation und Indoor Positionsbestimmung mit Bluetooth In den vergangenen Jahren hat sich auf dem Markt für Bluetooth einiges getan. Die Technologie an sich ist nicht neu, die Funktionsweise von Bluetooth ist seit den 1990er Jahren bekannt. Doch erst in letzter Zeit haben sich mit der energiesparenden Bluetooth-Variante BLE (Bluetooth Low Energy, oder auch Bluetooth Smart genannt) und den Beacons ganz neue Einsatzszenarien ergeben. Apple hat mit seinen ibeacons und Google erst kürzlich mit Eddystone Beacons weitere Bewegung in den Markt gebracht. Indoor Navigation mit Bluetooth Der Bedarf, Bluetooth zur Indoor Navigation einzusetzen, kommt daher, dass GPS in Gebäuden nicht verfügbar ist. Bluetooth Navigation ist also in Innenräumen eine Alternative zur GPS Navigation. Bluetooth Beacons können Signale aussenden, jedoch nicht empfangen. Sie sind relativ günstig, können bis zu zwei Jahren mit einer Knopfzelle betrieben werden und haben im Innenbereich eine Reichweite von maximal 30 Metern. Die Genauigkeit liegt bei bis zu einem Meter. Sie werden einerseits in clientseitigen Lösungen eingesetzt, das heißt, die Positionsbestimmung erfolgt via App auf dem Endgerät selbst. Hierbei muss Bluetooth auf dem Device aktiviert sein. Andererseits sind auch serverseitige Trackinglösungen mit Beacons realisierbar. Zur Positionsbestimmung bei Clientlösungen sind mehrere Beacons notwendig, die eindeutige Signale aussenden, aus denen die App mittels Fingerprinting den Standort berechnet. Auf Basis von Beacons kann auf dem Smartphone auch eine Aktion ausgelöst werden, zum Beispiel die Anzeige eines Rabattcodes oder eines Hinweises. Anwendungsbereiche der Beacon Indoor Navigation Die häufigste Anwendung finden Bluetooth Beacons derzeit im stationären Handel. Sie verknüpfen die Online- mit der Offline-Welt und sollen den Absatz am Point of Sale (POS) etwa durch Coupons oder Werbeanzeigen steigern. Gefragt sind auch Navigationsfunktionen in komplexen Gebäuden oder detaillierte Informationen zu Exponaten in Museen und auf Messen. Möglich ist auch die Analyse von Besucherströmen. Darauf basierend kann die Ware optimal angeordnet oder Laufwege optimiert werden. Die technischen Möglichkeiten bieten viele Chancen, dem Besucher, Passagier, Mitarbeiter oder Kunden relevante Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort zukommen zu lassen. 14

Einrichtung der Indoor Positionsbestimmung via Bluetooth Die Kalibrierung der Positionsbestimmung erfolgt genauso einfach wie beim Einsatz von WiFi. infsoft stellt eine Kalibrierungs-App zur Verfügung, mit der der Kunde selbständig arbeiten kann. infsoft bietet auch ein Beacon Management Tool an, mit dem Ausfälle leicht erkannt werden können. Wir verkaufen selbst keine Beacons, vermitteln aber gern den Kontakt zu Anbietern. Bei Fragen zur Installation und Parametrierung helfen wir jederzeit weiter. Kontaktieren Sie uns. Vor- und Nachteile von Indoor Positionsbestimmung mit Beacons Vorteile: kostengünstige, unauffällige Hardware geringer Energieverbrauch flexible Einbindung in die Infrastruktur (Batteriebetrieb oder Stromversorgung über Lampen und Hauselektrik) funktionieren überall, wo andere Techniken keinen Empfang haben breite Plattformkompatibilität (Android und ios) hohe Positionsgenauigkeit im Vergleich zu WiFi Nachteile: zusätzliche Hardware App ist Voraussetzung für Client-Ortung relativ geringe Reichweite (ca. 30m) 15

2.5. INDOOR NAVIGATION, INDOOR POSITIONSBESTIMMUNG UND LOCATION BASED SERVICES MIT VLC (VISIBLE LIGHT COMMUNICATION) VLC kann in Gebäuden eine alternative Ortungsmethode sein In den letzten Blogbeiträgen haben wir bereits die gängigsten Indoor-Ortungsverfahren vorgestellt: WLAN und Bluetooth. Beide sind bereits in vielen unterschiedlichen Anwendungsszenarien im Einsatz und haben sich bewährt. Mit VLC (visible light communication) kommt gerade ein interessantes neues Verfahren zur Datenübertragung zur Marktreife, das wir hier vorstellen möchten. Visible Light Communication was kann die Technologie? VLC kann als Ortungsverfahren eingesetzt werden, das sich vor allem für den Innenbereich eignet. Spezielle LEDs oder Leuchtstofflampen senden für den Menschen unmerklich flackerndes Licht aus, das von der Smartphonekamera oder einem einzelnen Photodetektor, beispielweise am Einkaufskorb angebracht, empfangen wird. Hierdurch werden zum Beispiel Indoor Navigation (via App) und Tracking (Analyse von Bewegungsprofilen via App) möglich. VLC könnte in Zukunft auch für drahtlose Internetverbindung sorgen. Technisch funktioniert das Ganze so: Jede Lampe hat eine ID, die sie in pulsierendes Licht übersetzt und an Smartphones im Empfangsbereich versendet. In einer Karte, auf die die App zugreifen kann, sind die Lampen samt ID verortet. Über den Einfallswinkel kann die Position noch genauer bestimmt werden. Zusätzliche Hardware wie Beacons können dort einspringen, wo das Licht nicht vordringt. Einsatzgebiete für VLC VLC eignet sich für alle Branchen und Use Cases, in denen auch Beacons eingesetzt werden. Beispiele sind: Supermärkte, Einkaufszentren, Baumärkte, Flughäfen, Bahnhöfe, Hotel & Gastronomie, Parkhäuser, das Gesundheitswesen, Museen, Messen, Büros und Industriegebäude. Über VLC kann das Smartphone seine Position bestimmen (clientbasiert), dafür und für einen Rückkanal ist eine App notwendig. So können auch Benachrichtigungen (etwa Coupons) an den Nutzer gesendet werden. Serverseitiges Tracking, das auch Geräte ohne App einschließt, funktioniert nur mit zusätzlicher Hardware an der Lampe. Konkrete Use Cases sind: Ein Passagier kann mittels App und VLC ganz einfach sein Auto im Flughafenparkhaus wiederfinden. Kunden in einem großen Supermarkt werden auf kürzestem Weg zu den Produkten auf ihrer Einkaufsliste gelotst. 16

Vor- und Nachteile von Visible Light Communication Vorteile: Lampen sind großflächig vorhanden und homogen Verteilt Beacons können die Positionsbestimmung ergänzen Signale sind leicht begrenzbar moderne LEDs sparen Strom die Stromversorgung ist nicht von Batterien abhängig VLC ist genau (unter einem Meter) und besitzt eine hohe Reichweite (bis acht Meter) keine störende, auffällige oder aufwändig anzubringende Hardware funktioniert plattformübergreifend Nachteile: der Akku des Smartphones wird belastet geringere Flexibilität in der Installation als bei Beacons Überwiegend innen einzusetzen hohe Kosten bei vorhandener Lichtinfrastruktur Nachrüsten nicht immer sinnvoll Rückkanal und Tracking erfordert Spezialhardware bzw. App 17

2.6. CLIENTSEITIGE UND SERVERSEITIGE INDOOR- POSITIONSBESTIMMUNG Clientseitige und serverseitige Positionsbestimmung: Was sind die Unterschiede und welche Methode ist für welchen Einsatzzweck geeignet? Clientseitige Indoor-Positionsbestimmung Bei der clientseitigen Positionsbestimmung wird die Position direkt auf dem Endgerät bestimmt. Auf dem Device muss eine entsprechende App installiert sein, die die Signale auswertet, die von WLAN- Accesspoints, LED und/oder Beacons ausgesendet werden. Die App enthält eine Datenbank, mit der die Signalstärken abgeglichen werden so kann das Endgerät über ein Fingerprinting-Verfahren seine Position im Raum ermitteln, ohne mit den Accesspoints verbunden zu sein. Über die App kann der Betreiber der Location Nachrichten an den Besucher senden zum Beispiel standortbasierte Anzeigen oder nützliche Hinweise. Die Positionsdaten verlassen das Gerät des Nutzers bei der reinen Positionsbestimmung nicht. Endgerätbasierte Positionierung ist vor allem geeignet für Indoor-Navigation im Einzelhandel, auf Messen, in Bahnhöfen, Flughäfen, Museen und Krankenhäusern. Ein großer Vorteil ist, dass vorhandene WLAN- Accesspoints direkt genutzt werden können. Bei Projekten, die ausschließlich auf WLAN setzen, können Apple Devices nicht einbezogen werden, da diese clientseitig über WLAN keine Position bestimmen können. Serverseitige Indoor-Positionsbestimmung Bei der infrastrukturbasierten Positionsbestimmung sendet ein WiFi-fähiges Device, ein Tag oder ein Bluetooth Beacon einen eindeutigen Schlüssel (MAC-Adresse, UUID) aus. Spezifische Hardware erfasst die Signale und übermittelt sie an einen Server, der mittels Fingerprinting aus den Signalstärken eine Position berechnet. Infrastrukturbasierte Positionierung erfasst alle Geräte, eine App ist nicht notwendig. Besonders geeignet ist diese Methode für Asset- und Personentracking. Beispielsweise kann die Position von medizinischen Geräten im Krankenhaus, Fahrzeugen in Industrieanlagen und Waren im Einzelhandel festgestellt werden. Durch Geofencing ist es möglich, eine Benachrichtigung auszulösen, wenn ein Gegenstand einen festgelegten Bereich verlässt (Diebstahlschutz). Das Tracken von Personen kann Location-Inhabern wertvolle Informationen über Besucherströme geben und Arbeitgebern die aktuelle Position ihrer Mitarbeiter, beispielsweise auf einem großen Messestand, mitteilen. Das Tracking erfolgt in den meisten Use-Cases anonymisiert. 18

2.7. INDOOR TRACKING VON PERSONEN UND OBJEKTEN - SO SETZEN SIE ES UM Indoor Tracking von Personen und Objekten Indoor Location Tracking und Indoor Ortung von Personen und Objekten werden für immer mehr Firmen aus den unterschiedlichsten Branchen interessant. Dafür gibt es zwei verschiedene Herangehensweisen: clientseitiges und serverseitiges Tracking. Lesen Sie hier mehr über die Unterschiede und welche Methode für Ihren Einsatzzweck geeignet ist. Funktionsweise von Indoor Location Tracking Clientseitiges Tracking bedeutet, dass die Position der zu lokalisierenden Person auf einem mobilen Endgerät (üblicherweise Smartphone) ermittelt wird. Eine darauf installierte App detektiert die Position anhand von im Raum verteilten Beacons oder WLAN Accesspoints Letzteres funktioniert nicht mit ios-devices. Beim serverseitigen Tracking werden die zu lokalisierenden Personen oder Objekte mit einem Beacon (BLE) oder Smartphone ausgestattet. Dieser Sender übermittelt seine Kennung via Bluetooth Low Energy kontinuierlich an kleine Empfänger, die im Raum angebracht sind. infsoft entwickelt diese selbst ( Locator Nodes ). Sie benötigen lediglich eine Stromversorgung und eines der Geräte eine Internetverbindung. Die detektierten Kennungen werden mit den gemessenen Feldstärken an einen Cloud-Server weitergegeben und dort in eine Geokoordinate umgerechnet. Eine benutzerfreundliche Web-Plattform zeigt auf einer digitalen Karte an, wo sich die getrackten Devices befinden. Die Daten können auch in anderen Systemen von infsoft weiterverarbeitet werden, zum Beispiel um anonymisierte Bewegungsprofile oder Heatmaps zu erstellen. Lesen Sie hier mehr über clientseitige und serverseitige Positionsbestimmung und unsere Indoor Tracking Lösungen. Use Cases für Indoor Tracking Clientseitiges Tracking bietet sich an, wenn ein Rückkanal zu den zu ortenden Personen gewünscht ist, über den man zum Beispiel Coupons oder Informationen senden kann. Voraussetzung ist, dass alle Personen ein aktuelles Smartphone besitzen oder es ihnen zur Verfügung gestellt wird. Serverseitiges Tracking eignet sich auch für Asset Tracking, wenn beispielsweise die Position von Waren oder Produktionsequipment ermittelt werden soll. Durch Geofencing lässt sich auch Diebstahlschutz umsetzen. Serverseitiges Tracking von Personen funktioniert auch ohne Smartphone und App, ein unauffälliger und günstiger Beacon in der Jackentasche reicht in Kombination mit den Locator Nodes zur Positionsbestimmung. Beacons können auch das Auffinden von Personen im Evakuierungsfall erleichtern. Um sicher zu stellen, dass der Mitarbeiter den Empfänger immer bei sich trägt, kann er in die ISO-Card integriert werden. 19

2.8. INDOOR NAVIGATION MIT BEACONS WIE MAN DIE LEUCHTFEUER INTELLIGENT EINSETZT Indoor Navigation mit Beacons - wir beantworten die meist gestellten Fragen. Foto: estimote/infsoft Indoor Navigation mit Beacons ist für unterschiedliche Einsatzzwecke gut geeignet und bringt viele Vorteile mit sich. In zahlreichen unserer Kundenprojekte sind Beacons erfolgreich im Einsatz. Doch es tauchen auch immer wieder Unklarheiten und Bedenken auf. In diesem Artikel möchten wir einige Fragen zu Reichweite, Genauigkeit, Einsatzszenarien und Batterielaufzeit von Beacons beantworten und die Möglichkeiten unterschiedlicher Beacon-Typen vorstellen. Außerdem soll es um die neue Beacon-Management-Plattform von infsoft gehen, die die Überwachung von vielen Beacons vereinfacht. Reichweite, Genauigkeit, Einsatzmöglichkeiten und Batterielaufzeit von Beacons Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE, Bluetooth Smart, BLE) ist eine energiesparende Funktechnik, die seit 2009 in Beacons und Endgeräten Verbreitung findet. Die Reichweite beträgt in Gebäuden etwa zehn bis 30 Meter, die Genauigkeit liegt bei bis zu einem Meter. Bluetooth kann innen und außen in clientseitigen und serverseitigen Szenarien verwendet werden und funktioniert plattformübergreifend. Normalerweise arbeiten Beacons mit Batterien, die je nach Sendestärke und intervall spätestens nach fünf bis zehn Jahren ersetzt werden müssen. Manche Beacons können aber auch an die Hauselektrik oder an Lampen angeschlossen werden und von dort ihre Energie beziehen. Beacons mit integriertem Bewegungssensor können sich zum Energiesparen selbst abschalten, wenn sich der Gegenstand, an dem die befestigt sind, über längere Zeit nicht bewegt. Beacons sind einfach anzubringen (kleben, schrauben) und eignen sich so auch für ungewöhnliche oder temporäre Locations. Die Kosten liegen bei drei bis 30 Euro pro Stück. Beacons sind mit unterschiedlichen Gehäusetypen erhältlich, die verschiedene IP-Schutzklassen erfüllen. So gibt es zum Beispiel Beacons, die für den Außeneinsatz geeignet und wasser- und staubdicht sind. Arten von Beacons - Eddystone und ibeacon Die beiden wichtigsten Beacon-Formate auf dem Markt stammen von Apple (ibeacon) und Google (Eddystone). ibeacons wurden 2013 eingeführt und verhalfen der Beacon-Technologie zu einem regelrechten Boom. Sie senden eine eindeutige ID aus, die von mobile Apps auf allen Endgeräten empfangen und interpretiert werden können, die BLE unterstützen. Durch Fingerprinting oder Trilateration kann so die Position eines Gerätes im Raum ermittelt und Indoor-Navigation realisiert werden. ibeacons sind auf dem Markt sehr verbreitet und benötigen eine externe Datenbank oder eine App, um sinnvoll zum Einsatz zu kommen. 20

Eddystone wurde von Google 2015 auf den Markt gebracht und kann open source verwendet werden. Neben der eindeutigen ID können sie eine URL und Sensordaten aussenden. Smartphones brauchen keine spezielle App, um die URL zu empfangen so ergeben sich völlig neue Möglichkeiten für das Proximity Marketing. Sensordaten über Luftfeuchtigkeit, Geräuschpegel, Luftverschmutzung und Temperatur könnten zum Beispiel dazu genutzt werden, beim Asset Tracking von Lebensmitteln eine Benachrichtigung auszulösen, sobald eine bestimmte Temperatur überschritten ist. Vorteile einer Beacon Management Plattform Um in einem großen Areal die Beacons immer im Blick zu haben, bietet sich eine Beacon Management Plattform an. Unser Kunde SBB (Schweizerische Bundesbahnen) nutzt Beacon Alive, das in die infsoft Calibration Tools integriert ist, um die zirka 1.200 Beacons im Zürich Hauptbahnhof zu managen. Damit ist es beispielsweise möglich, den Batteriestatus der Beacons auszulesen und bei Unterschreitung eines bestimmten Grenzwertes bei einem festgelegten Prozentsatz von Beacons eine Benachrichtigung auszulösen. Die letzte Rückmeldung der Beacons wird ebenfalls angezeigt und in der Karte farblich markiert. So wird das Austauschen von defekter Hardware deutlich vereinfacht. Zudem können Beacons über die Plattform automatisch verortet werden, was das Anbringen erleichtert. Das Parametrieren (Sendeintervall, - dauer und -stärke) ist ebenfalls mit den meisten Beacontypen möglich. Sie möchten unsere Backend-Tools genauer kennen lernen? Registrieren Sie sich im Developer Portal. infsoft verkauft selbst keine Beacons, wir beraten Sie aber gern bei der Auswahl und stellen den Kontakt zu Händlern her. Schreiben Sie uns. 21

2.9. GOOGLE STELLT NEUES BEACON-SYSTEM EDDYSTONE VOR NEUER BEACON-STANDARD MIT ALLEN LÖSUNGEN VON INFSOFT KOMPATIBEL Googles neues Produkt Eddystone. Quelle: Google Developers Google hat Mitte Juli 2015 sein eigenes Beacon-System präsentiert. Damit bietet der Konzern eine Konkurrenzlösung zu Apples ibeacons an, die etwa seit zwei Jahren auf dem Markt sind. Eddystone ist im Gegensatz zu ibeacon ein quelloffenes Format. Das bedeutet, dass ihm ein Open Source Code zugrunde liegt, der bei Github veröffentlicht ist. Außerdem funktioniert es plattformübergreifend, unterstützt also nicht nur Android, sondern auch ios und alle anderen Geräte, die BLE (Bluetooth Low Energy) nutzen. Zudem kann es via Ephemeral Identifiers (EID) einzelne Geräte aus der Masse identifizieren und ansprechen. Anwendungsgebiete für Eddystone Beacons Beacons sind kleine Sender, die mittels Bluetooth Low Energy Signale zum Beispiel an Smartphones schicken. Die Reichweite von Beacons beträgt in Gebäuden etwa zehn Meter. Diese Signale bestanden bisher nur aus einer Seriennummer zur Standortbestimmung. Googles Eddystone Beacons können zusätzlich eine URL mitliefern; Dadurch wird die Übertragung von ortsbezogenen Anzeigen oder Informationen möglich, ohne dass auf den Empfängergeräten eine App installiert sein muss. Beispiele für die Anwendung sind: Standortbezogene Werbung und Services in Einkaufszentren, Flughäfen und Bahnhöfen Indoornavigation und Indoorpositionsbestimmung in komplexen Gebäuden, zum Beispiel Messehallen Waren- und Personentracking in Büro- und Industriearealen Analyse von Besucherströmen zum Beispiel in den Sicherheitsbereichen von Flughäfen 22

KONTAKT Die infsoft GmbH mit Sitz in Großmehring bei Ingolstadt bietet seit 2006 Lösungen zu den Schwerpunktthemen Indoor Navigation, Location Based Services und Indoor Analytics. Indoor Positionssysteme ermöglichen eine bessere Orientierung in komplexen Gebäuden und erlauben neue Anwendungen im Bereich von geo-basierten Angeboten und standortbezogenem Marketing. Neben der Entwicklung von Gesamtlösungen für Großkunden, bietet infsoft auch skalierbare Software Development Kits (SDK) für Entwickler, so dass Kerntechnolgien in Drittapplikationen eingebunden werden können. Zu unseren langjährigen Kunden zählen u.a. der Flughafen Frankfurt, Vodafone, Schweizerische Bundesbahnen (SBB) und Lufthansa. Telefon: +49 (0) 8407-939 680-0 E-Mail: contact@infsoft.com Web: www.infsoft.de www.indoornavigation.de infsoft GmbH Ingolstädter Straße 13 85098 Großmehring Für den Inhalt verantwortlich: Tobias Donaubauer 23