CombINe. Ein mobiler Webservice zum community-basierten Administrieren von Informations- und Navigationsdiensten

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG

1.1 MOTIVATION

1.2 ZIELSETZUNG

1.3 VORGEHENSWEISE

2 GRUNDLAGEN

2.1 EINORDNUNG

2.2 PERVASIVE / UBIQUITOUS COMPUTING

2.3 MOBILE COMPUTING

2.3.1 Definition

2.3.2 Symbian OS

2.3.3 Smartphones

2.3.4 Series 60

2.3.5 Mobilfunknetze

2.4 ORTSSENSITIVE DIENSTE

2.4.1 Definition

2.4.2 Positionierungstechniken

2.5 WEB SERVICES

2.6 MIXED REALITY

2.7 OPENGL

2.8 3D-COMPUTERGRAFIK

2.9 DATENSCHUTZ, PRIVATSPHÄRE UND SICHERHEIT

2.10 EXISTIERENDE PROJEKTE

2.10.1 Google Maps

2.10.2 Windows Live Local

2.10.3 Virtual Graffiti / Lobba

3 DER COMBINE PROTOTYP

3.1 ZWECK DES PROTOTYPS

3.2 ARCHITEKTUR

3.2.1 Endgerät

3.2.2 Positionsfinder

3.2.3 CombINe-Renderer

3.2.4 Streaming Server

3.2.5 CombINe-Server

3.2.6 Datenbank

3.2.7 Kommunikationsprotokoll in CombINe

3.2.8 Schnittstellen

3.3 AUFBAU DES SZENARIOS

3.3.1 Vorgehensweise

3.3.2 Auslesen der Kartendaten

3.3.3 Initialisieren des Szenarios

3.3.4 Zeichnen des Szenarios

3.3.5 Billboard-Objekte im Szenario

3.3.6 Texturierung

3.3.7 Bewegen im Szenario

3.3.8 Interaktion mit dem Szenario

3.4 TEXTURIERUNG AM MOBILEN ENDGERÄT

3.5 VIRTUELLE GRAFFITIS

3.5.1 Was sind virtuelle Graffitis?

3.5.2 Freie virtuelle Graffitis

3.5.3 Implementierung der freien virtuellen Graffitis

3.5.4 Objekt-Graffitis

3.5.5 Implementierung der Objekt-Graffitis

3.6 MIXED-REALITY-FEATURES

3.6.1 Einleitung

3.6.2 Look around-Funktion - Rundflug um die eigene Position

3.6.3 Picked Item - Objekt rotieren lassen

3.6.4 Overview - Überblick

3.6.5 Helligkeit

3.6.6 Demonstrationsfunktionen

3.7 COMMUNITY-DIENSTE

3.8 FILTER

3.8.1 Filter in CombINe

3.8.2 Benutzerprofil

3.8.3 Position

3.8.4 Zeit

3.9 NAVIGATIONSDIENSTE

3.9.1 Grundsätzliches zu Navigationsmöglichkeiten in CombINe

3.9.2 Walk

3.9.3 Informationen durch Objekte im Szenario

4 ANWENDUNGSBEISPIEL

5 GPS UND DGPS

5.1 GPS

5.2 GPS-GRUNDLAGEN

5.3 AUFBAU DES GPS

5.4 VERMESSUNG DER ERDOBERFLÄCHE

5.5 BESTIMMUNG DER POSITION

5.6 DAS SIGNAL

5.7 FEHLERQUELLEN

5.8 DGPS

5.9 VERFÜGBARE ECHTZEIT-POSITIONIERUNGSDIENSTE

5.9.1 SBAS

5.9.2 SAPOS

5.9.3 Ntrip

5.10 ENTWICKLUNG EINES DGPS-SYSTEMS

5.11 FUNKTIONSWEISE

5.12 IMPLEMENTIERUNG

5.12.1 Aufbau

5.12.2 Parser

5.12.3 Nachrichten-Parser

5.12.4 Nachrichten-Boxen

5.12.5 Durchführung der GPS-Korrektur

5.13 ERGEBNISSE DER POSITIONSVERBESSERUNG

6 ZUSAMMENFASSUNG

7 AUSBLICK

Zielsetzung & Themen

Ziel dieser Arbeit ist es, die Realisierbarkeit eines mobilen Webservices zu zeigen, der ein community-basiertes Administrieren von Informations- und Navigationsdiensten mittels eines (D)GPS-basierten 3D-Visualisierungstools für Smartphones ermöglicht. Die Forschungsfrage fokussiert dabei auf die Überwindung der technischen Beschränkungen mobiler Endgeräte (Displaygröße, Rechenleistung) durch Outsourcing der Grafikberechnungen an einen Streaming-Server.

• Mobile 3D-Navigation und Visualisierung auf Smartphones
• Entwicklung eines (D)GPS-gestützten Positionierungssystems für höhere Genauigkeit
• Community-basiertes Informationssystem mit virtuellen "Graffitis"
• Mixed-Reality-Interaktion im städtischen Umfeld
• Architekturkonzept und Implementierung von Webservice-Komponenten

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 EINLEITUNG: Einleitung in die Thematik mobiler Navigationsdienste, Motivation durch das Wachstum der Mobilfunkbranche und Definition der Forschungsziele.

2 GRUNDLAGEN: Erläuterung der technologischen Basis, insbesondere Pervasive Computing, Mobile Computing, Web Services, Mixed Reality und GPS-Grundlagen.

3 DER COMBINE PROTOTYP: Detaillierte Beschreibung der Architektur des CombINe-Systems, einschließlich Server-Komponenten, Rendering, Datenbankanbindung, Texturierung und der Implementierung virtueller Graffitis.

4 ANWENDUNGSBEISPIEL: Szenario-basierte Veranschaulichung der Funktionen anhand eines fiktiven Nutzers in Saarbrücken.

5 GPS UND DGPS: Ausführliche Analyse der GPS-Funktionsweise, Fehlersuche und Entwicklung eines eigenen, echtzeitfähigen DGPS-Korrektursystems für Mobiltelefone.

6 ZUSAMMENFASSUNG: Synthese der Projektergebnisse und Bewertung der Realisierbarkeit der entwickelten Architektur.

7 AUSBLICK: Diskussion über zukünftige Erweiterungspotenziale, Kommerzialisierungsmöglichkeiten und alternative Ansätze.

Schlüsselwörter

CombINe, Mobile Computing, Smartphones, Mixed Reality, GPS, DGPS, Web Services, 3D-Visualisierung, Virtuelle Graffitis, Pervasive Computing, Navigation, Series 60, Echtzeit-Positionierung, Community-Dienste.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Implementierung eines mobilen Webservices, der es Nutzern ermöglicht, ortssensitive Informationen und Navigationsdienste in einem community-basierten 3D-Szenario auf Smartphones zu verwalten.

Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?

Die zentralen Felder umfassen Mobile Computing, die Visualisierung von 3D-Daten auf leistungsschwachen Mobilgeräten, ortssensitive Dienste sowie die Verbesserung von GPS-Daten durch DGPS-Korrekturverfahren.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das Ziel ist der Nachweis, dass ein solches System unter Verwendung von Standard-Hardware (Smartphones, Bluetooth-GPS) realisierbar ist, wobei die grafische Rechenlast durch einen Streaming-Server ausgelagert wird.

Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?

Der Autor verfolgt einen systemorientierten Ansatz: Aufbauend auf einer theoretischen Fundierung der Technologien wird ein Prototyp (CombINe) entwickelt, dessen Komponenten modular implementiert und anschließend durch empirische Tests der Positionsgenauigkeit evaluiert wurden.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil beschreibt die Systemarchitektur des CombINe-Prototyps, die Implementierung der 3D-Rendering-Schnittstellen, das Kommunikationsprotokoll, die Texturierung "vor Ort", die Verwaltung virtueller Graffitis sowie die technische Umsetzung der DGPS-Korrektur zur Steigerung der Ortungsgenauigkeit.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?

Die wichtigsten Schlagworte sind CombINe, Mobile Computing, Smartphones, Mixed Reality, (D)GPS, Streaming und Community-basierte Dienste.

Warum reicht Standard-GPS nicht für die Anforderungen des Projekts aus?

Standard-GPS ist im urbanen Umfeld oft zu ungenau für die Anforderungen einer präzisen Fußgängernavigation, da die Abweichungen in Gebäudeschluchten mehrere Meter betragen können, weshalb eine DGPS-Verbesserung notwendig ist.

Wie werden die Anforderungen an die geringe Rechenleistung der Endgeräte gelöst?

Die Lösung erfolgt durch ein interaktives, adaptives Streaming-Verfahren: Das 3D-Szenario wird serverseitig gerendert, und nur der fertige Videostream wird an das Smartphone übertragen.