Üblicherweise endet die Navigation spätestens vor dem Eingang der Zieladresse, da die für den Außenraum so zuverlässigen Satellitensignale in Gebäuden nicht empfangen werden können. Häufig bereitet es aber Schwierigkeiten, sich in großen, unbekannten Gebäuden, wie einem Bahnhof oder Amt, zurechtzufinden, insbesondere, wenn man blind oder sehbehindert ist. Im Projekt m4guide wurde daher eine Navigation entwickelt, die in öffentlichen Gebäuden nahtlos weitergeführt wird. Die Ortung und Navigation für Innenräume wurde von Forschern des Fraunhofer-Instituts FOKUS entwickelt und mit blinden Personen im Bürgeramt Mitte in Berlin erprobt.

Akustischer Kompass

Bei den praktischen Tests zeigte sich, dass gesprochene Navigationsanweisungen, wie »gehe nach rechts« oder »gehe in Richtung 10 Uhr« für die Zielführung von blinden Personen in Gebäuden nicht ausreichen. Daher implementierten die Forscher von Fraunhofer FOKUS einen akustischen Kompass für das Navigationssystem. Solange sich die Person auf der richtigen Route befindet, schweigt der Kompass. Weicht sie dagegen nach links oder rechts von diesem Weg ab, ertönt ein anschwellendes Signal, so dass der Nutzer sofort wieder in die korrekte Richtung geführt wird. Erst damit wurde es möglich, Blinde und Sehbehinderte präzise in Gebäuden zu navigieren.

Präzision ist unerlässlich

Um eine durchgängige Ortungsgenauigkeit von mindestens einem Meter zu erzielen, nutzt die Indoor-Navigation von FOKUS verschiedene Datenquellen zur Lokalisierung. Beschleunigungs- und Drehratensensoren, die in nahezu jedem aktuellen Smartphone integriert sind, werden zur Lagebestimmung genutzt. Sie erfassen die Geschwindigkeitsab- bzw. -zunahme und die Lageveränderung des Geräts. Verwendet wird auch der Magnetfeldsensor im Smartphone. Größere metallische Strukturen, wie Heizkörper und Stahlträger, beeinflussen lokal die Richtung und Stärke des Magnetfeldes. Diese Anomalien können, sofern sie zuvor ausgemessen und verortet wurden, zur Lokalisierung genutzt werden. Zusätzlich erhält der Nutzer einen vom Fraunhofer FOKUS entwickelten drahtlosen Fußsensor, mit dem die individuelle Schrittlänge bestimmt wird. Damit ist eine lückenlose Navigation in jeder Umgebung möglich. Darüber hinaus können Bluetooth-Beacons an den Wänden befestigt werden. Die Navigationssoftware auf dem Smartphone fusioniert dann die verschiedenen Daten und passt die Navigation entsprechend an. Zentral für die Indoor-Navigation sind außerdem digitale Karten von den Innenräumen. Diese erstellen die Fraunhofer-Forscher mit Kartenmaterial, das von den Ämtern zur Verfügung gestellt wird. Anhand der Kartendaten kann die Navigationssoftware eine Route zum gewünschten Zielpunkt berechnen. Die Navigation prüft dabei fortlaufend, ob die aktuelle Position des Nutzers mit der geplanten Route übereinstimmt. Muss der Nutzer nach rechts oder links gehen, wird er durch eine Sprachanweisung rechtzeitig darauf aufmerksam gemacht. Sollte er die Route verlassen haben, wird umgehend eine neue Route zum Zielpunkt berechnet. Der Blindenstock bleibt weiterhin ein unerlässliches Hilfsmittel, zum Beispiel um mobile Hindernisse, wie einen Plakataufsteller, oder taktile Führungslinien, zu erkennen. Die Indoor-Navigationstechnologie von FOKUS wurde zur Patentierung eingereicht.

Dr. Matthias Schmidt, Leiter des Projekts m4guide im Geschäftsbereich Smart Mobility von Fraunhofer FOKUS, fasst die Vorteile der Indoor-Navigation zusammen: »Durch die Integration unterschiedlicher Lokalisierungsmethoden ist das System sehr robust. Ein weiterer Vorteil: Dieser Ansatz ist im Vergleich zu anderen besonders genauen Methoden sehr kostengünstig und nahezu wartungsfrei. Außerdem legen wir großen Wert auf den Schutz der Privatsphäre. So werden die Ortungsinformationen nur auf dem eigenen Smartphone verarbeitet und dringen nicht nach außen.«

Beim letzten internationalen Indoor-Navigations-Wettbewerb, der jährlich von Microsoft organisiert wird, hat das System ebenfalls seine Präzision unter Beweis gestellt und erzielte als ein Team unter sieben eine Genauigkeit von unter einem Meter. Insgesamt nahmen 44 Teams teil.

Das Projekt m4guide wurde von der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt geleitet und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Zu den Partnern gehören der Deutsche Blinden- und Sehbehindertenverband, der Landkreis Soest und weitere IT- und Verkehrsunternehmen.