Wifi Positionering. Potentiale og Praksis. Vejleder. René Hansen. Dat7 Rapport. Du er her! Destination. Gruppe d702a

Transkript

1 Wifi Positionering Potentiale og Praksis Dat7 Rapport Du er her! Destination Gruppe d702a Kim Algreen René Hansen Vejleder Bent Thomsen

2

3 Det naturvidenskabelige fakultet Aalborg Universitet Institut for Datalogi SYNOPSIS: TITEL: Wifi Positionering UNDERTITEL: Potentiale og Praksis SEMESTERPERIODE: DAT7, 1. September Januar 06 PROJEKTGRUPPE: d702a GRUPPEMEDLEMMER: Kim Algreen, René Hansen, VEJLEDER: Bent Thomsen, ANTAL KOPIER: 4 ANTAL SIDER: 126 Denne rapport omhandler brug af Wifi teknologi til at udvikle lokationsbaserede services. Lokationsbaserede services er af mange analytikere spået et stort potentiale, men har hidtil haft ringe udbredelse hvor forbrugerne opholder sig mest, nemlig indendørs og i byer. Teknologien har indtil videre været en begrænsning herfor. Med en Wifi infrastruktur i stand mange steder, samt en stigende udbredelse af Wifi klienter er denne begrænsning imidlertid ved at blive fjernet. Brug af Wifi står dog stadig over for nogle udfordringer for at være praktisk anvendeligt mange steder, og vi vil i denne rapport undersøge hvordan disse udfordringer kan håndteres effektivt. Dette gøres ved at udvikle en prototype på et Wifi positioneringsframework. Prototypen tager udgangspunkt i et lokationsbaseret system til Aalborg Universitet, og det undersøges hvorvidt systemet kan realisere brugernes krav til funktionalitet. Rapporten indeholder derudover en analyse af markedet for et Wifi positioneringsframework, inklusiv en undersøgelse af de potentielle brugere generelt og behovet for et lokationsbaseret system på Aalborg Universitet specifikt.

4

5 The Faculty of Engineering and Science University of Aalborg Department of Computer Science Abstract: TITLE: Wifi Positioning SUBTITLE: Potential and Practice SEMESTER PERIOD: DAT7, 1st September 05-11th January 06 PROJECT GROUP: d702a Kim Algreen René Hansen, SUPERVISOR: Bent Thomsen, NO. COPIES: 4 NO. PAGES: 126 This report concerns the use of Wifi technology for developing Location Based Services. Many analysts have predicted a great potential for Location-based Services but so far Location-Based Services have not been widespread in areas where the consumers spend the majority of their time - indoors and in the cities. The technology has thus far been a limitation thereof. With Wifi infrastructures in place and an increasing number of Wifi-enabled mobile devices this limitation is about to be removed. However, there are still some challenges that need to be addressed in order for Wifi to become usable in practice in many places and in this report we will investigate how these challenges can be handled effectively. This is done by developing a prototype of a Wifi positioning framework. The prototype takes its starting point in a Location-Based Service developed for Aalborg University and we will examine whether the system can meet the requirements of the users. In addition, the report will present a market analysis for a Wifi positioning framework including an investigation of potential users in general, and the need for Location-Based Services at Aalborg University in particular.

6

7 iii Forord Denne rapport er skrevet under studieordningen Iværksættelse af ny virksomhed på DAT7 semestret ved Institut for datalogi ved Aalborg Universitet. Rapporten vil derfor indeholde en feasibility-, samt markeds- og konkurrentanalyse [30] for et positioneringsframework baseret på Wifi. Vi vil gerne takke de studerende og ansatte ved Aalborg Universitet for deres deltagelse i en spørgeskemaundersøgelse vedrørende behovet for et Lokations-Baseret System på Aalborg Universitet. Aalborg, Januar, 2006 Kim Algreen René Hansen

8

9 Cd Den vedlagte cd indeholder følgende Prototypen:.NET del WifiClientDT Dat7WS Java del Sniffer Databasen Dat7db_data.MDF Dat7db_Log.LDF Rapporten i pdf format

10

11 Indhold 1 Introduktion Indledning I Indendørs positioneringssystemer 5 2 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer Sensor teknologier Positioneringsteknikker Positioneringsalgoritmer Valg af teknologi, teknik og algoritme II Undersøgelse og vurdering af marked 17 3 Introduktion Produkt feasibility analyse Markeds feasibility analyse Produkt feasibility analyse Undersøgelse af brugerne

12 INDHOLD i 4.2 Undersøgelse af LBS behovet på AAU Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse Markedsfeasibility analyse Markeds- og konkurrent analyse III Udvikling og evaluering af prototype 51 6 Udvikling af prototype Kravsspecifikation Analyse Arkitektur Design Implementation Udfordringer og en praktisk løsning Udfordringer: Faktorer der indvirker på nøjagtigheden En praktisk løsning Test og evaluering af prototype Undersøgelse af målinger Nøjagtighed Konklusion IV Afslutning 91 9 Konklusion og perspektivering 93

13 INDHOLD Konklusion Perspektivering V Appendix 97 A Demonstration af prototype 99 B Resultat af spørgeskemaundersøgelse 105 B.1 Ansatte B.2 Studerende VI Litteratur og lister 113 Tabeller 116 Figurer 117 Listings 121 Litteratur 123

14 Kapitel 1 Introduktion Indholdsfortegnelse 1.1 Indledning Indledning Lokations-Baserede Services (LBS) tilbyder personlige services der er tilpasset en brugers aktuelle position. LBS systemer giver således mulighed for en lang række applikationer såsom navigering, e-reklame baseret på brugerens position, friendfinder applikationer og shopping guider. LBS systemer er spået et stort potentiale [10, 24, 34, 47], men LBS systemer er indtil videre hovedsagligt udbredt til GPS navigationssystemer samt til tracking af emner i industrien [47, 51]. Derudover findes enkelte niche-områder såsom golfassistenter der kan monteres på en golf vogn og som giver brugeren information om retning og distance til greenen [55] eller kid-spotters der gør forældre i stand til at lokalisere deres børn i forlystelsesparker [11]. Derimod er LBS systemer ikke særlig udbredte der hvor (for)brugerne opholder sig mest, nemlig indendørs og i byer. Teknologien har hidtil været en hindring derfor. GPS signaler har problemer i tæt bebyggelse og indenfor i bygninger, mens GSM mange steder ikke vil kunne tilbyde en tilstrækkelig nøjagtig positionsbestemmelse [58]. Derudover har der været en uoverensstemmelse mellem teknologier der rent faktisk kan benyttes i disse miljøer, som f.eks. Bluetooth og Wifi. Mens Bluetooth er

15 1.1 Indledning 3 integreret i mange nyere mobiltelefoner, så er Bluetooth infrastrukturer sjældne. Omvendt er Wifi infrastrukturer særdeles udbredt i mange firmaer og organisationer, og et stigende antal Hotspots etableres på cafeer, restauranter, hoteller, biblioteker, offentlige pladser tankstationer, mv. [43]. Derimod har mobiltelefoner med Wifi hidtil ikke været så udbredte, men et hastigt stigende antal mobiltelefoner med Wifi er dog på vej på markedet. Denne stigende udbredelse gør Wifi attraktiv som positioneringsteknologi, da en LBS løsning på sigt vil kunne implementeres mange steder udelukkende ved hjælp af software. Wifi som positioneringsteknologi er dog stadig et nyt område, og der er endnu nogle udfordringer der ikke er velforståede. Formålet med denne rapport er tofoldigt. Vi vil undersøge hvordan man praktisk kan håndtere udfordringerne ved Wifi ved at udvikle en prototype på et Wifi positioneringsframework. Derudover vurderes markedet for et Wifi positioneringsframework ved at der udføres en feasibility analyse og efterfølgende en markedsog konkurrent analyse. Rapporten er opdelt i fire dele: I rapportens første del gennemgås de mest udbredte teknologier og teknikker til indendørs positionering. Dette fører til et teknologi- og teknikvalg der danner basis for udvikling af et Wifi positioneringsframework. I rapportens anden del foretages en feasibility-, samt markeds- og konkurrentanalyse for et Wifi positioneringsframework. En feasibility analyse er den process hvorved en (forretnings)idés bæredygtighed vurderes, og består af en analyse af fire områder: Produkt feasibility, markeds feasibility, organisatorisk feasibility, og finansiel feasibility. Produkt feasibility analysen består af en vurdering af produktets attraktivitet ved at undersøge om der findes kunder der er interesseret i et sådant produkt. Markeds feasibility analysen udføres for at vurdere den overordnede attraktivitet af det marked som produktet er tilsigtet. Organisatorisk feasibility analyse er en introspektiv analyse af iværksætternes organisatoriske kompetencer der bruges til at klarlægge hvorvidt iværksætterne besidder tilstrækkelig management ekspertise for at kunne starte en virksomhed. Finansiel feasibility analyse omhandler en vurdering af hvilke investeringer der er nødvendige for at starte firmaet, hvordan tilstrækkelig kapital sikres, samt en vurdering af investeringens lønsomhed. Hvis en feasibility analyse sandsynliggør at der findes et marked for produktet, er

16 4 Introduktion det næste skridt at udføre en markeds- og konkurrent analyse for i mere detalje at vurdere konkurrencesituationen på markedet. Vi vil i denne rapport afgrænse os til udførelse af en produkt- og markeds feasibility analyse efterfulgt af en markeds- og konkurrent analyse. Vi vil således ikke analysere vore egne evner som iværksættere, ligesom vi heller ikke vil betragte vore egne muligheder for at finansiere opstarten af en virksomhed, i denne rapport. I undersøgelsen af de potentielle brugere tages udgangspunkt i et konkret anvendelsesområde hvor behovet for et LBS system på Aalborg Universitet (AAU) undersøges. Rapportens tredje del omhandler design, implementering og deployering af en prototype af positioneringsframeworket. Det diskuteres hvilke udfordringer der er forbundet med udvikling af et Wifi positioneringssystem, og vi beskriver hvordan vi har valgt at håndtere disse med udgangspunkt i et LBS system til AAU. Desuden foretages der en test af systemet i en afdeling af AAU og testresultaterne diskuteres. I rapportens sidste del konkluderer vi på resultaterne af markedsvurderingen og udvikling af prototypen, og der gives en perspektivering for begge områder.

17 Del I Indendørs positioneringssystemer

18

19 Kapitel 2 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer Indholdsfortegnelse 2.1 Sensor teknologier Bluetooth Infrarød Wifi RFID Positioneringsteknikker Signalstyrke Tid Vinkel Positioneringsalgoritmer Triangulering Trilateration Stærkeste signalstyrke Nærmeste nabo i signalrum Centroide Propageringsmodeller Valg af teknologi, teknik og algoritme Teknologi Teknik Algoritme

20 8 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer Et indendørs positioneringssystem består af en sensor teknologi til at transmittere signaler, en positioneringsteknik der omdanner de modtagne signaler til et format der kan anvendes af en positioneringsalgoritme til at estimere en position. Endelig omdannes positionsestimatet til en form der kan vises til brugeren [38]. Figur 2.1 illustrerer disse komponenter og deres indbyrdes forhold. Pos. teknologi Pos. teknik Pos. algoritme Pos. visning Signal(er) ankommer Signaler processeres Positionsestimat udregnes Display... Figur 2.1: Komponenter i et positioneringssystem [38] I det følgende vil vi beskrive de mest udbredte alternativer der findes for ovennævnte komponenter, og diskutere deres relative fordele og ulemper. På baggrund af dette vil vi foretage det teknologi-, teknik- og algoritmevalg, som vi finder mest velegnet til indendørs positionering. 2.1 Sensor teknologier Udendørs anvendes typisk GPS eller Celle Identifikation (Celle ID) for mobilantenner til positionering, men disse er dog ikke anvendelige til indendørs positionering. Signalstyrken for GPS signaler er typisk ikke stærk nok til at gennemtrænge bygninger, mens nøjagtigheden der kan opnåes med en Celle ID løsning ikke er tilstrækkelig til indendørs brug [27, 56, 58]. Istedet anvendes alternative teknologier indendørs, og i det følgende beskrives de mest udbredte Bluetooth Bluetooth er en industriel specifikation for trådløse netværk formaliseret af Bluetooth Special Interest Group (SIG) [32]. Produkter der baserer sig på Bluetooth findes i tre strøm-klasser, hvoraf klasse 2 er den mest udbredte. Transmissionsrækkevidden samt strømforbruget for de tre klasser er henholdsvis: 1 meter og 1 mw for klasse 3; 10 meter og 2.5 mw for klasse 2 og endelig op til 100 meter og 100 mw for klasse 1 [21, 33].

21 2.1 Sensor teknologier 9 Et apparat med Bluetooth kan kommunikere med op til syv andre Bluetooth-apparater via en master-slave relation, forbundet i et såkaldt piconet. Kommunikation mellem master og slaver foregår ved en time-sliced round robin tilgang. Ethvert apparat kan skifte mellem master og slave rollen på et givet tidspunkt [33]. Fordelene ved Bluetooth til positionering inkluderer et lavt strømforbrug, samt at det er integreret i mange moderne mobiltelefoner. Ulemperne ved Bluetooth er en begrænset rækkevidde for klasse 2 apparater og desuden kræves i de fleste tilfælde en investering i en speciel Bluetooth infrastruktur Infrarød Med infrarød teknologi kan man overføre data over infrarødt lys. Infrared Data Association (IrDA) definerer specifikationer for infrarød trådløs kommunikation [9]. Fordelen ved infrarød er, at det ligesom Bluetooth, er udbredt til mange mobilapparater. Ulempen ved infrarød er imidlertid at da infrarød udviser de samme karakteristika som synligt lys er det ikke muligt at gennemtrænge vægge eller andre obstruktioner, men kræver en uhindret passage, også kaldet Line-Of-Sight [44]. Derudover kan andre lyskilder, fx sollys gennem et vindue, interfere med det infrarøde signal hvilket påvirker nøjagtigheden i forbindelse med indendørs positionering [27, 44]. Derudover kræver infrarød, ligesom Bluetooth, i de fleste tilfælde en investering i speciel infrastruktur Wifi Wifi er en betegnelse for IEEE standarden for trådløse netværk. Fordelen ved positioneringssystemer baserert på Wifi er, at den store udbredelse af trådløse netværk gør at en løsning i de fleste tilfælde kan implementeres udelukkende i software, og at man således sparer omkostninger til en dedikeret positioneringsinfrastruktur. Ulempen ved denne type systemer er at det forudsætter en klient med et Wifi netværkskort. Hidtil har det i praksis betydet at klienten består af en PDA eller laptop med Wifi da mobiltelefoner med Wifi er relativt nye og endnu ikke har været særlig udbredte. Mobiltelefoner med Wifi er dog i stigende grad ved at komme på markedet, f.eks Nokia 9500, Nokia E70 Smartphone, Nokia E61 Smartphone, Nokia E60 Smartphone, Nokia 9300i, Nokia N80, Nokia N91 og Nokia N92 [45], BenQ P50 [31] og Sony Ericsson P990i [50] og Xda Atom [46].

22 10 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer RFID Et RFID system består af en tag (elektonisk etiket eller større apparat) udstyret med en microchip (og evt. en antenne) samt en RFID-læser med en antenne. Læseren udsender elektromagnetiske bølger der opfanges af taggen. Taggens chip modulerer bølgerne som taggen sender tilbage til læseren, hvorefter læseren konverterer de nye bølger til digitale data [49]. Der findes forskellige typer tags der tillader kommunikation over forskellige afstande [40]: Passive tags. Passive tags beror på RFID læserens energifelt til at forsyne dem med strøm til chippen samt til kommunikation til og fra RFID læseren. Strømmen fra læserens energi-felt aftager hurtigt med distancen og den mulige kommunikationsafstand er meget begrænset, typisk op til fem meter. Semi-Aktive tags. Semi-aktive tags har indbyggede batterier, og behøver derfor ikke energi fra læserens felt til at give strøm til chippen. Herved kan opnås længere kommunikationsafstande på op til 100 meter. Aktive tags. Aktive tags er batteri-drevne apparater, udstyret med en aktiv sender. Det, at taggen selv er udstyret med en sender gør at RFID læseren og taggen kan kommunikere over flere kilometers afstand. RFID systemer anvendes typisk til industrielt brug, hvor (passive) tags er fleksible, små og billige nok til at kunne placeres på diverse emner. Men derudover anvendes RFID systemer også i stigende grad til person- og kæledyrs-tracking [49]. 2.2 Positioneringsteknikker Positioneringssystemer benytter signalet fra et eller flere access points (AP) til at estimere en position for et apparat. Der findes tre teknikker til at opnå en positionsestimat. Disse er: Måling af signalstyrke, måling af den tid det tager et signal at komme fra en sender til en modtager, og måling af den vinkel signalet ankommer fra Signalstyrke Signalstyrke måles i decibelmeter (dbm), og angiver hvor god forbindelsen til en AP er. Signalstyrke kan bruges enten ved at udføre empiriske målinger eller ved at

23 2.3 Positioneringsalgoritmer 11 benytte en propageringsmodel. Empiriske målinger er målinger der foretages i det område et system skal dække inden det tages i brug. Dette kaldes også for off-line fasen, mens brug af systemet kaldes for on-line fasen. Off-line fasen bruges til at opbygge en samling af målingssæt, hvor hver målingssæt indeholder oplysninger om de APer der blev modtaget et signal fra på måletidspunktet. Informationen om APerne skal som minimum bestå af MAC adresse og signalstyrke for hver AP. I online fasen sammenholdes et målingssæt med de indsamlede målingssæt fra off-line fasen. Propageringsmodeller er algoritmer der beskriver udbredelsen af signaler i det område et system dækker Tid Tiden det tager for et signal at komme fra en sender til en modtager kan også bruges til at give et positioneringsestimat, baseret på viden om den hastighed hvormed et signal udbredes. Tidsmålinger benyttes i teknikkerne Time of Arrival (TOA) og Time Difference of Arrival (TDOA). TOA kræver at afsender og modtagere af et signal er synkroniserede, hvilket benyttes bl.a. i GPS, mens TDOA kun kræver at modtagerne er indbyrdes synkroniserede [25] Vinkel Måling af den vinkel et signal ankommer fra kan benyttes i forbindelse med triangulering, og betegnes i litteraturen som Angle of Arrival (AOA). 2.3 Positioneringsalgoritmer Til at bestemme en position på baggrund af data indsamlet via en positioneringsteknik anvendes en positioneringsalgoritme. I dette afsnit vil de mest udbredte blive beskrevet Triangulering Triangulering benytter kendte punkter, vinkler og sidelængder i en trekant til at finde ukendte punkter, vinkler og sidelængder. Se figur 2.2. Dette kan gøres udfra følgende regler. Summen af vinklerne i en trekant er 180

24 12 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer Sinus loven Co-sinus loven Pythagoras sætning Kendskab til vinkler kan opnås via AOA, og kendskab til sidelængder kan opnås via TOA, TDOA eller signalstyrke. Derudover skal positionerne på de involverede APer være kendt. Figur 2.2: Triangulering Trilateration Trilateration kan benyttes til at lokalisere et punkt, hvis afstanden fra punktet til mindst tre punkter er kendt. Derved kan der laves tre cirkler med hver deres AP som centrum. Det punkt der skal lokaliseres er det punkt hvor de tre cirkler skærer hinanden. Se figur 2.3. Figur 2.3: Trilateration

25 2.3 Positioneringsalgoritmer 13 Der kan benyttes TOA, TDOA eller signalstyrke til at fastslå afstanden fra et Wifi apparat til tre eller flere APer. Derudover skal positionerne på de involverede APer være kendt Stærkeste signalstyrke En meget simpel positionsangivelse er, at benytte positionen på den AP hvis signal er stærkest i målingssættet, som position for hvor et Wifi apparat befinder sig. Præcisionen afhænger af den tæthed hvormed APerne er placeret, så med den afstand mellem APer der normalt er i et område, opnås kun en ringe præcision med denne metode Nærmeste nabo i signalrum Nærmeste nabo i signalrum (NNS) sammenligner oplysninger om hvilke APer et Wifi apparat modtager signaler fra på sin nuværende position, med oplysninger indsamlet i off-line fasen eller udregnet via en propageringsmodel. Dette gøres ved at benytte formlen for at finde afstanden mellem to punkter i euklidisk rum, se formel 2.1. Følgende to vektorer indgår i formlen: En vektor R = [p 1, p 2,...] indeholdende information om de APer, der indgår i en aktuel måling, og en vektor R = [[r 1, r 2,...][r 1, r 2,...]...] indeholdende en samling af målingssæt. Det betyder, at sammenlignet med at finde afstanden mellem to punkter i euklidisk rum, så svarer hver AP i et målingssæt i R til en dimension. Målet med NNS er, at finde det målingssæt i vektor R, der giver den mindste Z værdi. Målingssættet med den mindste Z værdi repræsenterer det punkt hvor forskellen mellem de indsamlede målinger og den aktuelle måling er mindst, og giver dermed et lokationsestimat. Z = n (p i r j ) 2 (2.1) i=1 Den aktuelle position er ikke nødvendigvis identisk med en af de indsamlede positioner, da der er en vis afstand mellem målepunkter. I stedet for kun at finde ét målingssæt og vælge de x og y koordinater der er knyttet til det valgte sæt kan der vælges de K sæt der har de laveste Z værdier, og udregne x og y koordinater som et gennemsnit af x og y koordinaterne af de valgte sæt. Denne metode kaldes K-nærmeste naboer gennemsnit (K-NNG). Fordelen ved K-NNG er at en udregnet position ikke behøver at være identisk med en position tilknyttet ét målingssæt, hvilket potentielt kan give en højere præcision.

26 14 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer Centroide Centroiden for en trekant er det punkt, hvor trekantens tre medianer skærer hinanden. Ved at finde centroiden af en trekant, hvis punkter udgøres af positionerne af de APer der indgår i et målingssæt fra et Wifi apparat, fås en angivelse af hvor apparatet befinder sig. Figur 2.4 viser centroiden for en trekant og følgende formel viser hvordan centroide koordinaterne findes XC = (X(1) + X(2) + X(3))/3 og Y C = (Y (1) + Y (2) + Y (3))/3. Figur 2.4: Centroide Da der ofte indgår flere end tre APer i et målingssæt er der behov for at kunne finde centroiden af en polygon. Dette gøres ved at polygonen opdeles i trekanter, og hver af de resulterende trekanters centroider derefter vægtes med den andel af polygonens areal som trekanten udgør [7]. Centroiden kan benyttes som angivelse af hvor et Wifi apparat er placeret, hvis der ikke er behov for høj præcision. Der kræves ikke at der er udført empiriske målinger eller udviklet en propageringsmodel for det område systemet dækker. Derved er det velegnet i systemer der skal dække et stort område, hvor det ikke er praktisk muligt at udføre empiriske målinger. Alt hvad der kræves er kendskab til positionerne på APerne, hvilket kan estimeres via war-driving. Dette vil være anvendelig hvis systemet skal dække f.eks. et by-centrum Propageringsmodeller For at undgå at udføre empiriske målinger kan der benyttes modeller for hvordan et AP signal propageres ud over et område. En propageringsmodel benytter sig af kendskab til topologien, samt information om hvor meget et signal svækkes når det passerer gennem forskellige obstruktioner, hvilket indbefatter svækkelse i åbent terræn og gennem ting, typisk vægge. Når en model er opstillet kan den benyttes til, at udregne en samling af målingssæt. NNS eller K-NNG kan derefter benyttes

27 2.4 Valg af teknologi, teknik og algoritme 15 med samlingen af målingssæt på samme måde som i forbindelse med empiriske målinger. Propageringsmodeller har ikke så høj præcision som empiriske målinger, da empiriske målinger giver præcist de signalstyrker der kan måles på et bestemt punkt, mens propageringsmodeller estimerer signalstyrken. [27] foreslår en propageringsmodel ved navn Wall Attenuation Factor (WAF), som kan ses i formel 2.2. P (d) = P (d 0 ) 10n log( d d 0 ) {(nw W AF, nw < C), (C W AF, nw C)} P (d 0 ) = signal styrke ved reference afstand d 0. P(d) = signalstyrken ved modtageren. d = afstanden mellem AP og modtageren. C = det maksimale antal vægge hvor svækkelses faktoren gør en forskel. n = den rate som signalstyrken falder over afstand. nw = antallet af vægge mellem modtageren og AP. WAF = væg svækkelses faktoren. (2.2) Hvor WAF, n og P (d 0 ) er udledt empirisk. 2.4 Valg af teknologi, teknik og algoritme I det følgende diskuterer vi hvilken teknologi, teknik, og positioneringsalgoritme vi finder mest anvendelig til implementering af et indendørs positioneringssystem. Kriteriet hvorpå valgene er baseret, er muligheden for en generel anvendelse i et indendørs miljø med en tilstrækkelig nøjagtig lokationsbestemmelse Teknologi Vi har valgt Wifi som sensor teknologi pga. den store udbredelse af Wifi netværk, hvilket gør indendørs positionering muligt mange steder med den eksisterende infrastruktur Teknik AOA (vinkel) og TDOA (tid) er velegnede til systemer hvor der er Line-Of-Sight, mens deres anvendelse i indendørs miljøer er problematisk og kræver komplekse

28 16 Undersøgelse af indendørs positioneringssystemer beregninger for at virke [38]. Èn grund er den såkaldte multipath effekt, en betegnelse for det fænomen at et signal kan ankomme til modtageren via forskellige vinkler. Når signalet undervejs møder obstruktioner (døre, vægge, stole, osv) bliver signalet spredt og reflekteret i forskellige retninger, og en del af signalet vil således rejse en længere rute og dermed blive forsinket [35, 41]. Derudover, er distancen mellem senderen og modtageren også ofte kortere end den tidsresolution der kan måles af systemet hvilket gør at der ikke er nogen målbår forskel (i tid) mellem forskellige lokationer [38]. Vi har derfor valgt signalstyrke måling som positioneringsteknik Algoritme Vi valgt NNS algoritmen til at udregne lokationsestimater, da denne, blandt de algoritmer der ikke forudsætter beregning af vinkler eller tid, muliggør den mest nøjagtige lokationsbestemmelse. Disse valg udgør således basis for udvikling af et indendørs positioneringssystem som vi vil foretage en feasibility analyse af, samt udvikle en prototype for.

29 Del II Undersøgelse og vurdering af marked

30

31 Kapitel 3 Introduktion Indholdsfortegnelse 3.1 Produkt feasibility analyse Markeds feasibility analyse Vi vil undersøge og vurdere markedet for et framework til indendørs positionering baseret på Wifi. Frameworket vil kunne benyttes til at udvikle skræddersyede navigeringsløsninger for f.eks. firmaer, storcentre, hoteller, og organisationer. Frameworket vil derudover kunne integreres med andre mobilløsninger for derved at tilføje yderligere værdi til løsningen. Et indendørs positioneringssystem tillader at en bruger kan orientere sig i et givet område og få angivet en rutevejleding til relevante Points of Interest (POI), der kan være både lokationer, ting og personer. F.eks. vil et indendørs positioneringssystem kunne anvendes i et storcenter. Kunder kunne herved få anvist vej til POIs, som f.eks en afdeling med løbesko, samt bruges til at holde styr på hvor ens børn befinder sig i storcentret. Et indendørs positioneringssystem kan desuden anvendes i større firmaer, hoteller, lufthave, mv. hvor der måtte være et behov for navigering. På basis af frameworket ville der således kunne udvikles en skræddersyet løsning til f.eks. en lufthavn, hvorved brugere kunne orientere sig i forhold til check-in skranker, afgangsgates, toldfri butikker, toiletfaciliteter, restauranter, mv. Først udføres en feasibility analyse der undersøger de potentielle brugere af LBS systemer som positioneringsframeworket vil kunne bruges til at udvikle løsninger til. Derudover undersøges brugernes holdning til et konkret LBS system til Aalborg Universitet (AAU). Feasibility analysen afsluttes med en overordnet vurdering af markedet for et Wifi positioneringsframework, efterfulgt af en mere dybdegående markeds- og konkurrent analyse.

32 20 Introduktion Feasibility analysen er afgrænset til at omhandle en produkt- og markeds feasibility analyse, da disse er generelle for ethvert firma der måtte påtænke at udvikle det beskrevne framework. Vi vil således ikke i feasibility analysen betragte vore egne evner som iværksættere eller vores konkrete mulighed for at sikre kapital til opstart af en virksomhed. I det følgende vil vi kort gøre rede for de aktiviteter der indgår i henholdsvis en produkt- og markeds feasibility analyse. 3.1 Produkt feasibility analyse Dette er en vurdering af den overordnede appeal af det produkt eller den service man påtænker at udvikle. Formålet med denne aktivitet er at sikre sig at det påtænke produkt er hvad kunderne vil have, samt at der er et tilstrækkeligt marked for produktet. Produkt feasibility analysen udmøntes ved udførelsen af to primære tests - en koncept test samt en usability test. En koncept test udføres for at få afdækket kundernes/brugernes holdning til produktet. I hvor høj grad viser de interesse for et sådant produkt og hvor villige er de til at købe produktet. Koncept testen tjener tre primær formål: 1. Validering af præmisserne for produktet. Dette kan gøres på flere måder: Ved at udføre interviews med potentielle kunder, oprettelse af fokus grupper eller ved at observere folks arbejdsvaner. Det kan derudover være nødvendigt at udføre basal forskning af de potentielle kunders behov og præferencer. 2. Udvikling af ideen. Man kan vise produktet til potentielle brugere, få deres feedback, og derefter tilpasse eller videreudvikle ideen ud fra brugernes kommentarer. Denne proces foretages iterativt indtil man er sikker på at produktet afdækker et defineret behov hos kunden. 3. Estimat af den potentielle markedsandel. Dette kan gøres via spørgeundersøgelser, hvor man undersøger i hvor høj grad kunderne vil være villige til at købe produktet. Ved at udføre en produkt feasibility analyse er der således større sandsynlighed for at få produktet rigtigt første gang, da man har undersøgt behovet og præferencer hos de potentielle kunder, og produkt feasibility analysen hjælper desuden til at undgå åbenlyse fejl i design af produktet.

33 3.2 Markeds feasibility analyse 21 En koncept test resulterer normalt i udvikling af en prototype. Med en usability test af produkt, undersøges brugbarheden af produktet ved at brugerne anvender produktet til at udføre konkrete opgaver. 3.2 Markeds feasibility analyse En markeds feasibility analyse er en vurdering af markedet hvor produktet er tiltænkt. Analysen omhandler tre primære områder: 1. Industriens attraktivitet. 2. Markeds-timeliness 3. Identifikation af niche marked De mest attraktive industrier er generelt karakteriseret ved følgende: Industrien er stor og i vækst, hvor vækst er vigtigere end størrelse. Industrien sælger produkter eller services der er vigtige for kunden - produkter/services som kunden må have snarere end ville gerne have. Der er få konkurrenter der sælger identiske produkter, hvorfor der ikke er intens priskonkurrence. Information om et marked kan tilvejebringes på to måder, nemlig ved primære og sekundære undersøgelser. Primære undersøgelser involverer at tale med kunder og nøglepersoner på markedet. Sekundære undersøgelser er industri relaterede publikationer, statistikker, konkurrenternes hjemmesider og industri rapporter fra respekterede forskningsvirksomheder som f.eks. Gartner og Forrester. Markeds-timeliness omhandler tidspunktet at lancere produktet på - er timingen rigtig? Identifikation af et niche marked omhandler identifikation af et uopfyldt behov hos en (relativt smal) gruppe kunder.

34

35 Kapitel 4 Produkt feasibility analyse Indholdsfortegnelse 4.1 Undersøgelse af brugerne Brugernes holdning til LBS systemer Brugbarhed Privatlivets fred Case: LBS i universitetsmiljø Opsummering Undersøgelse af LBS behovet på AAU Konklusion Produkt feasibility analysen vil bestå af en koncept test hvori der udføres basal forskning [30] ved at undersøge den eksisterende forskning der er gjort i brugernes forhold til LBS systemer. Der tages desuden udgangspunkt i et konkret anvendelsesområde, Aalborg Universitet (AAU), hvor behovet for et indendørs navigeringssystem på AAU vil blive undersøgt gennem et spørgeskema rettet mod de studerende og ansatte. En væsentlig del af dette projekt vedrører udviklingen af en prototype af systemet. Denne prototype er i dette projekt dog udviklet med det formål at evaluere de de teknologiske udfordringer der er forbundet med praktisk udvikling og deployering af et Wifi indendørs positioneringssystem. Udvikling af en prototype der kan aftestes af brugerne, en usability test, vil dog være det næste naturlige skridt, da LBS systemer stiller specielle krav til brugbarhed.

36 24 Produkt feasibility analyse 4.1 Undersøgelse af brugerne Brugernes velvillighed eller modvillighed over for LBS systemer er et af de væsentligste aspekter at få afdækket, for at se om der er et behov for LBS systemer. For at fremme en adoption af LBS systemer hos brugerne skal et LBS system tilføre en værdi for kunderne, enten ved at gøre deres liv lettere, hjælpe til at forbedre produktiviten, eller tilføre en underholdningsværdi [30]. En undersøgelse af brugerne er således et centralt område i en feasibility analyse. I denne sektion vil vi gøre rede for undersøgelser udført for at afdække brugernes behov, præferencer, attituder og barrierer over for adoption af LBS services Brugernes holdning til LBS systemer [37] har foretaget en empirisk analyse af potentielle brugere hvor behov og præferencer for LBS systemer blev undersøgt. Brugerne i undersøgelsen blev udvalgt så de bredt repræsenterede potentielle brugere af LBS systemer, og bestod af folk i alle aldre, med forskellig baggrund og fra forskellige geografiske områder. Undersøgelsen inkluderede desuden synshæmmede personer samt folk med fysiske handicap. Brugerne blev bedt om at evaluere en række scenarier og produkter der var udvalgt til at præsentere forskellige aspekter af LBS anvendelser. Scenarierne og produkterne inkluderede bla. følgende områder: Lokations-baseret reklame, rutevejledningsservices, en udstillings-service hvor systemet guidede brugerne rundt på en udstilling eller messe, samt et friend finder scenarie, der tillod at en bruger kunne lokalisere sine venner. Brugernes attitude overfor LBS systemer var positiv. Brugerne mente at lokationsbaseret information var brugbar i specielle situationer, som når brugerne f.eks. befandt sig i et, for dem, ukendt miljø; eller når brugerne ledte efter en specifik service (f.eks. ledige parkeringspladser) eller i nødhjælps-situationer. De handicappede brugere ville desuden sætte pris på information om tilgængelighed (f.eks. om der fandtes kørestolsramper eller elevatorer på det pågældende sted) og synshæmmede lagde vægt på tale-baserede systemer. Deltagerne ønskede løsninger der gjorde deres liv lettere i visse situationer, men et mål om ultimativ effektivitet ansås som dårligt. De interviewede personer følte at en lokationsbevidst påmindelse præsenteret i et af scenarierne skabte en følelse af hastværk, og af at applikationen begyndte at kommandere med brugeren. Brugerne ville være i kontrol og have mulighed for at ignorere anbefalingerne fra systemet, f.eks. ved at tage en alternativ rute.

37 4.1 Undersøgelse af brugerne 25 Up-to-date information var vigtigt for brugerne. Brugerne kunne godt tænke sig opdateret information om relevante emner der kunne ændre sig, hvor informationen der tidligere blev tjekket (fra f.eks. aviser, tv, eller Internettet) ikke længere var gyldig. Eksempler herpå er trafik information, vejrudsigter eller sidste-minuts tilbud på varer. Udover selve informationen ville brugerne også gerne have vejledning i hvordan de skulle fortsætte i den ændrede situation. Ved togforsinkelse eller vejarbejde kunne servicen foreslå alternative ruter. Servicen skulle være dækkende. I et forsøg på en søgning efter en restaurant med et dansegulv viste nærmeste resultat sig 100 km væk, trods det at der lå adskillige restauranter der opfyldte dette kriterie i den samme by som brugeren befandt sig i. Dette var en af hovedårsagerne til at brugerne anså servicen for ikke-brugbar. Dette eksempel belyser en vigtig pointe for LBS systemer: Der er brug for en kritisk masse af service-udbydere til at tiltrække kunderne, men omvendt er der også brug for en kritisk masse af forbrugere for at gøre det interessant for service-udbydere at tilbyde LBS services. Typen af information der var krævet af brugerne varierede. I en guide om hoteller ønskede nogle brugere information om pris og ledighed af værelser, nogle ville gerne have mere information om lokationen, mens andre var interesserede i kvaliteten og faciliteterne af det pågældende hotel. Dette viste at brugerne har brug for information både i bredden (antallet af services inkluderet) og dybden (nok information om hver individuel service). Attituden hos de unge brugere overfor lokationsbaserede reklamer var meget positiv, men de påpegede dog at de ville have muligheden for at vælge hvilke typer reklamer de modtog, fra hvem de modtog dem, og hvornår de modtog dem. Attituden hos den ældre generation var også overvejende positiv, men der var nogle som ikke ønskede at modtage reklamer overhovedet, hvorfor der skulle være en mulighed for at kunne fravælge dette helt. En shopping guide som brugerne evaluerede klassificerede butikkerne ind i kvinder, musik, sport, elekronik, osv. På baggrund af interviewsene syntes denne klassificering for generel, og brugerne angav at de ville få mere ud af en klassificering baseret på specifikke emner som de ledte efter (f.eks. tennis sko eller mobiltelefoner). Nogle af de produkter som blev evalueret var designet til rute-vejledning og indeholdt begrænset LBS service herudover. På den anden side, når brugerne brugte LBS services udtrykte de et behov for at få anvist en rute til det sted de var interesseret i. De fleste brugere angav at de troede de ville benytte LBS systemer en gang imellem og hovedsagligt i ukendte miljøer eller i nødhjælpssituationer. Disse behov indike-

38 26 Produkt feasibility analyse rede at servicen skal være klar når det spontane behov opstår - servicen skal være nem at finde, tage i brug, og bruge herefter. Endelig nævnes konsistens i GUI-designet som vigtigt for at lette anvendelsen af LBS systemerne og reducere forvirring hos brugeren. Når antallet af services vokser, og indholdet desuden kan komme fra adskillige separate service-udbydere, bliver denne konsistens endnu vigtigere. Brugerne lærer lettest at bruge de tilgængelige services hvis strukturen og brugsmåden er ensartet. [57] har undersøgt graden af personliggørelse af applikationer som et effektivt middel til at tiltrække abonnenter. Spørgsmålet er om den personlige, skræddesyede service er tilstrækkeligt incitament til at få en bruger til at skifte til en ny serviceudbyder der udbyder denne type service. Brugerne syntes at der er for mange beskeder med generelt indhold (broadcast beskeder) fra service-udbyderne, hvilket gør det svært at finde brugbar information. Broadcast beskeder anses som en afbrydelse, og arbejdseffektiviteten mindskes i forhold til mængden af broadcast beskeder der skal læses. Graden af afbrydelse var tilstrækkelig til at kunderne ville skifte til en service-udbyder der tilbød personlige services. Adspurgt om hvorvidt et system skulle anvende push eller pull teknik, dvs. et spørgsmål om at servicen enten blev tilbudt automatisk når brugeren bevægede sig ind i et givet område (push), eller om brugeren aktivt skulle foretage sig handlinger for at hente servicen (pull) svarede brugerne i [37] at de ikke ville have noget mod at servicen blev pushet til dem såfremt servicen var hvad de havde brug for i den givne situation. Derfor, angives det, er lokationen i sig selv ikke nok til at aktivere push, men lokationen skal komplementeres med brugerens personlige præferencer [37]. [24] omhandler brug af Bluetooth og WAP push-baseret lokationsbaseret reklame. Artiklen fokuserer primært på de tekniske udfordring ved at lave et sådant system, men indeholdt derudover en begrænset brugerundersøgelse hvor tilfældige personer, udvalgt på gaden, medvirkede. Reklamerne omfattede butikker der lå i nærheden af hinanden på en gade, og typen af reklamer var generelle (dvs. sigtet mod alle der kom i nærheden). Brugernes kommentarer var at mængden af reklamer var for overvældende: nogle personer tjekkede kun den første reklame, hvis der ankom flere på samme tid, og én bruger bemærkede at hvis reklamerne ankom med denne frekvens ville vedkommende helt slukke for apparatet Brugbarhed Med hensyn til menneske-computer interaktion så stiller LBS systemer specielle krav da systemerne ofte bruges mens brugeren bevæger sig. Dette gør at brugeren ofte kun kan give delvis opmærksomhed til apparatet, da han skal koncentrere sig

39 4.1 Undersøgelse af brugerne 27 om sin primære opgave med at bevæge sig [37]. [57] gør rede for at en af de største udfordringer ved m-commerce har været de begrænsede skærmstørrelser af apparaterne samt begrænset data-storage kapacitet på apparatet. Mobile brugere er generelt også modvillige mod at skulle indtaste store mængder information pga. besværligheder med at bruge keypad et. [39] udførte en usability test af et LBS system der skulle bruges til Melbournes sporvognssystem. Vi opsummerer her de problemer som brugerne oplevede med at bruge systemet. Problemerne fordelte sig i tre kategorier af varierende alvorlighed. Kritiske problemer - karakteriseret ved at de optrådte for alle brugere, og forhindrede brugerne i at udføre opgaverne Problemer med at fortolke og bruge systemets kort sammen med tekstmæssig information. Problemer med at navigere gennem systemets skærme. Mangel på relevans og nøjagtighed af information præsenteret af systemet. Uoverensstemmelser mellem information fra systemet og den virkelige verden. Seriøse problemer - karakteriseret ved problemer der optrådte jævnligt for brugerne, og som hæmmede brugerne i at udføre en opgave. Problemer med at indtaste data i systemet. Brugerne skulle have indgående kendskab til den by hvori de navigerede med systemet. Systemet stillede store krav til brugerens hukommelse og opmærksomhed. Brugerne følte at informationen fra systemet tilbød begrænset værdi for brugeren. Kosmetiske problemer - karakteriseret ved at de ikke optrådte hyppigt hos brugerne og desuden ikke hæmmede brugeren alvorligt i at udføre opgaven. Nogle brugere fandt systemet tidskrævende og besværligt at bruge. Nogle brugere havde svært ved at læse de små skrifttyper på skærmen. Nogle brugere følte sig forlegne ved at bruge systemet offentligt.

40 28 Produkt feasibility analyse Privatlivets fred LBS systemer rejser et spørgsmål om beskyttelse af private oplysninger da de tillader at en bruger kan spores, og data om en brugers færden kan gemmes. [28] har undersøgt i hvor høj grad brugerne er optaget af beskyttelse om oplysninger om deres lokation. Undersøgelsen tog udgangspunkt i to case studies: Et af generelle brugere samt et af universitetsstuderende. Brugerne i det generelle scenarie blev præsenteret for imaginære LBS systemer for at afdække deres holdning til beskyttelse af deres lokation. Brugerne var oprindeligt modvillige mod ideen om at kunne lokaliseres overalt af venner, og ligeledes til at kunne lokalisere vennerne. Det blev blandt andet bemærket at såfremt man ville vide hvor ens venner var kunne man ringe til dem og spørge dem. Brugerne blev herefter bedt om at afprøve fire eksisterende LBS systemer i en uge. Brugerne fandt generelt LBS systemerne brugbare, og brugte dem mellem 1-5 gange per dag. Omvendt viste det sig at jo mere brugbare systemerne var for brugerne, jo mere opfattede brugerne systemerne som værende invaderende på deres privatliv. Folk ville gerne have mulighed for at deaktivere systemet i kortere perioder, fx ved julegaveindkøb. Gruppen med de universitetsstuderende var mindre optagede af bekymringer om privatheden af deres lokation. Brugerne fokuserede i højere grad på nytteværdien af systemet, f.eks. som en hjælp til at finde hjælpelærere, og der blev derudover nævnt en coolness faktor i det at kunne finde folk. Det lukkede miljø gives som grund for at brugerne ikke nævnte bekymringer om privatlivets fred, da brugerne i højere grad havde kendskab til hvem der potentielt ville kunne lokalisere dem. [26, 57] peger på at brugerne sandsynligvis er villige til at acceptere en vis grad af privatlivs-tab såfremt at de har en (tilstrækkelig stor) fordel ud af dette. [57] mener at hvis service-udbyderne forklarer fordelene ved de personlige services vil kunderne måske være villige til at service-udbyderne kan bruge kundernes profiler til analyse [57]. Det påpeges dog, at systemet i så fald skal informere brugerne om hvilke typer data der indsamles, hvordan disse data bruges, og hvem der har adgang til det Case: LBS i universitetsmiljø ActiveClass projektet [48] undersøger hvordan en mobilløsning kan være med til at imødegå en faldende klassedeltagelse i undervisningen og istedet tilskynde en mere aktiv indlæringsproces. Artiklen gør rede for forskellige faktorer der kan hæmme klassedeltagelsen: Vok-

41 4.1 Undersøgelse af brugerne 29 sende klassestørrelser, nogle finder det udfordrende eller uhøfligt at stille spørgsmål, nogle er bange for at blive til grin over for medstuderende, mens andre ikke vil sinke klassen med deres personlige spørgsmål. Tre ud af otte studerende angav at de ikke svarede på underviserens spørgsmål med mindre de var 150% sikre på at svaret var korrekt [29]. ActiveClass er udviklet til at overkomme disse barrierer ved at facilitere anonymitet. ActiveClass tillader at de studerende via et mobilt apparat (f.eks en laptop eller P- DA) anonymt kan stille spørgsmål, svare på spørgsmål, samt give underviseren feedback på undervisningen. De studerende havde derudover mulighed for at stemme på allerede stillede spørgsmål, hvorved ofte-stillede spørgsmål ville komme øverst på listen. Systemet gav underviseren mulighed for at vælge spørgsmål ud fra kvalitet eller kvantitet, istedet for den person med hånden oppe først. I undersøgelsen udtrykte underviseren bekymring over at systemet ville komplicere hans måde at undervise på, da han nu skulle håndtere endnu en ting. Af praktiske problemer bemærkede de studerende at skærmstørrelsen på deres P- DA var et problem - de havde f.eks. svært ved at se hvilket spørgsmål de stemte på. Derudover var der begrænset plads - hver student havde plads til en standard noteblok, og teknologien blev i mange tilfælde fravalgt til fordel for pen og papir til at tage noter med. Efter nyhedens interesse havde aftaget brugte omkring en tredjedel i en testklasse jævnligt systemet, mens tallet var lidt lavere i en klasse hvor underviserens stil var mere interaktiv. Folkene bag ActiveClass videreudviklede systemet til at kunne bruges mere generelt på et universitetsområde. Det nye system, ActiveCampus inkluderer nu, ud over funktionaliteten i ActiveClass, lokations-information, hvor man kan se et kort over det omgivende miljø samt muligheden for at se i hvilke områder ens venner befinder sig. Systemet giver derudover mulighed for instant messaging, og en funktion kaldet graffiti hvor brugere kan skrive indlæg som kan læses af andre brugere. Af problemer nævnes den begrænsede batteri-levetid for PDAer, som typisk er under fire timer. PDAer har hovedsagligt dynamisk RAM hukommelse, hvilket medfører at PDAens indstillinger skal gendannes hvis apparatet løber tør for strøm. Løsningen baserer sig på HTML hvorfor rigtig push-interaktivitet ikke kan opnås. Istedet opdateres serveren periodisk, men brugeren får altså ikke direkte notifikationer, men skal selv sørge for at tjekke applikationen for at se om der er sket opdateringer.

42 30 Produkt feasibility analyse Antallet af brugere af ActiveCampus aftog eksponentielt på månedsbasis indtil antallet stabiliserede sig på omkring 25 brugere. Omkring en tredjedel af disse var medlemmer af ActiveCampus projektet Opsummering I denne sektion omsætter vi undersøgelserne til spørgsmål vi vil stille til de ansatte og studerende ved AAU i en spørgeskemaundersøgelse, til design valg for systemet, og generelle brugbarhedsproblematikker der skal tages højde for ved systemets interface. Vi vil muliggøre automatisk opdatering af information på klienten, så brugerne ikke manuelt skal hente opdateret information. Vedrørende netop opdateret information, syntes dette at være en ønskværdig funktionalitet. Vi vil derfor undersøge behovet for opdateret information på AAU, f.eks om der tit forekommer sidste-øjebliks lokaleændringer eller aflysninger. Som det fremgår af flere af undersøgelserne forudsætter brug af push-teknologi, en høj grad af relevant information. Brugerne vil ikke modtage information der ikke vedkommer dem. En relevanthedsgrad kunne evt. være semester-tilknytning for de studerende og hvilken forskningsretning man er tilknyttet for de ansatte. Brugeren skal selv have mulighed for at angive frekvensen af eventuelle påmindelser. Navigeringsfunktionaliteten skal tillade brugeren at vælge en alternativ (ikke foreslået) rute. Dvs. systemet skal løbende tilpasse sig brugerens aktuelle position, og foreslå en rute derudfra. Da fordelen ved navigering jo netop er at brugeren skal kunne orientere sig i ukendte miljøer skal systemet dække alle afdelinger af AAU. Der skal tages behørigt højde for PDAers (og mobiltelefoners) karakteristika. Mængden af data der skal læses og indtastes skal holdes til et absolut minimum. Baseret på undersøgelserne forudser vi ikke en modvilje hos brugerne mod at benytte systemet pga. beskyttelse af private data. Brugerne skal dog gøres opmærksomme på hvad dataene evt. måtte bruges til, f.eks statistiske formål, hvis der skulle være et behov for dette. Brugeren skal dog have mulighed for at deaktivere tracking. Endelig vil vi undersøge om der måtte være et behov for en ActiveClass funktionalitet på AAU, altså hvorvidt der er et behov for anonym interaktion i under-

43 4.2 Undersøgelse af LBS behovet på AAU 31 visningssituationen. Aalborg Universitets tilbyder fornuftige fysiske rammer om undervisningen, og det er vores erfaring at såvel auditorier som mindre undervisningslokaler tillader plads til både en bærbar computer samt papir til at tage noter med. Desuden er udbredelsen af mobile apparater, som følge af den teknologiske udvikling, med al sandsynlighed større på nuværende tidspunkt end da Active- Class projektet blev indført, hvilket gør at anonymitetsaspektet i højere grad vil kunne opnås. Da disse barrierer således er mindre, medtager vi derfor et punkt om dette i en bruger-undersøgelse, for at afdække holdningen til denne funktionalitet i undervisningen på AAU. 4.2 Undersøgelse af LBS behovet på AAU Vi har udfærdiget et spørgeskema der skal undersøge behovet for et indendørs LBS system på AAU. Spørgeskemaet er rettet til de studerende og ansatte på AAU, og søger at afdække behovet for følgende funktionalitet: Hjælpelærer-hjælp Dette er en funktionalitet der gør at en gruppe via en PDA eller laptop kan angive at den har brug for hjælp. Dette vises øjeblikkeligt på hjælpelærerens PDA, og hjælpelæreren kan se hvilken gruppe der har brug for hjælp, og hvor gruppen befinder sig. Navigering Behovet for navigering på AAU undersøges, samt behovet for navigering ved besøg på andre universiteter. Up-to-date information Det undersøges hvor ofte sidste-øjebliks ændringer forekommer, og derved hvor stort et behov der eksisterer for up-to-date information. AUB bibliotek Baseret på egne problemer med nogle gange at finde materiale på AAUs bibliotek (AUB), undersøges generaliteten af dette problem. Information om nærliggende begivenheder af interesse Dette spørgsmål adresserer behovet for oplysninger om nærliggende begivenheder af interesse, f.eks foredrag eller sociale arrangementer. Anonym interaktiv undervisning Det undersøges om der eksisterer et behov for anonym interaktiv undervisning, altså en funktionalitet magen til Active- Class. Resultater Tabel 4.1 viser resulatet af spørgeskemaundersøgelsen udtrykt ved ønsket om en given funktionalitet. Procentsatsen angiver antallet af personer der har svaret meget

44 32 Produkt feasibility analyse nyttigt eller nyttigt for en given funktionalitet. Appendix B viser alle resultaterne fra spørgeskemaundersøgelsen) Emne samlet (%) ansatte (%) studerende (%) Hjælpelærer-hjælp Navigering på andre universiteter Tracking Notifikation om begivenheder Anonym interaktion i undervisningen Up-to-date information Navigering på AAU Biblioteks-hjælp Tabel 4.1: Resultat af spørgeskemaundersøgelsen Hjælpelærer-hjælp Resultatet indikerer at der kan være et stort behov, især hos de studerende, for at kontakte en hjælpelærer og angive at man har brug for hjælp. Traditionelt har en gruppe måttet vente til hjælpelæreren kom forbi grupperummet på sin rute til de forskellige grupperum. Grupperum er ofte spredt i større eller mindre grad, og findes bla. nogen gange på forskellige etager. Det gør at hjælpelæreren kan være svær at lokalisere for en gruppe der har ventet længe - desuden kan hjælpelæreren være dukket op imens man er ude for at lede efter vedkommende. Hjælpelærer-funktionaliteten kan desuden komplementeres med statistik over en hjælpelærer-session. Hjælpelæreren kan angive, når han besøger gruppen, hvilket spørgsmål det drejer sig om samt evt. angive en alvorlighedsfaktor for problemet udtrykt ved gruppens besværlighed med at løse eller forstå det. Disse statistiske data kan så efter sessionen overføres til underviserens computer. Underviseren får hermed et redskab til at se hvilke spørgsmål der skaber størst problemer for de studerende, hvilket kan anvendes i planlægningen til næste kursusgang, eller mere overordnet i tilrettelæggelsen af kurset for efterfølgende semestre. Hjælpelærerens tid bliver således udnyttet mere effektivt ved at han kan koncentrere sig om de grupper der har behov for hjælp og kan se hvor de findes, de studerende vil opleve en hurtigere hjælp til deres problemer, og underviseren får indblik i hvilke emner der præsenterer de største udfordringer for de studerende. Navigering Resultaterne fra undersøgelsen indikerer at problemet med at finde Points of Interest (POI) hovedsagligt er et lejlighedsvist problem. Kun 11% af de ansatte, og 29% af de studerende, oplever dette problem ofte, mens 74% af de ansatte, og 61% af de studerende angiver at dette er et problem en gang imellem. Som en af de adspurgte personer kommenterer, så vil navigering på AAU primært

45 4.2 Undersøgelse af LBS behovet på AAU 33 være af værdi for gæster, men kan dog også være nyttigt for de ansatte, især kombineret med opdateret information om lokale-ændringer og lignende. Et lignende ønske viste sig i afsnit 4.1 hvor brugerne ønskede yderligere funktionalitet ved navigeringsløsninger og muligheden for navigering ved LBS løsninger der ikke tilbød dette. Behovet for navigering ændrer sig dog markant når det drejer sig om besøg på andre universiteter. Her svarer 2/3 af de ansatte at dette ofte eller meget ofte udgør et problem, 26% at dette en gang i mellem er et problem, mens kun en enkelt person i undersøgelsen mener at dette ikke er et problem. Et interessant perspektiv ved dette kunne være at indlede samarbejde med andre universiteter for at udvikle ét system der ville kunne anvendes de forskellige steder. Dette ville give fordelene ved et ensartet interface, samt hurtig ibrugtagen som beskrevet i afsnit 4.1. Tracking Vedrørende selv at kunne blive lokaliseret af andre personer, så forholder de adspurgte personer sig overvejende positivt til dette. 45% svarer at en sådan funktionalitet ofte vil være nyttig, mens 32% svarer en gang imellem og kun 13 % ønsker ikke denne funktionalitet. Som vi har gjort rede for, vil denne funktionalitet skulle kunne disables, hvilket der også blev gjort rede for i spørgsmålsskemaet. At der alligevel er 13% som ikke ønsker denne funktionalitet tilskriver vi en gruppepres effekt. Hvis funktionaliteten er implementeret kan der opstå en forventning eller et implicit krav om at personer skal have denne funktion aktiveret. Derfor vil denne funktionalitet, hvis den implementeres, formentlig skulle ledsages af en politik der gør rede for at tracking er valgfrit. Up-to-date information Sidste-øjebliks ændringer syntes ikke at være et hyppigt forekommende fænomen. Kun ca. en femtedel angiver at de ofte oplever dette, mens 62% oplever dette en gang imellem. Denne funktionalitet syntes derfor umiddelbart at falde ind under nice to have kategorien istedet for must have kategorien [30]. AUB bibliotek Kun en mindre del af de adspurgte deler forfatternes problemer med at finde materiale på biblioteket. En femtedel oplever ofte dette som et problem, mens en tredjedel oplever problemet en gang imellem, og en anden tredjedel opfatter det slet ikke som et problem. Sammen med navigering på AAU er dette således den funktionalitet der udtrykkes det mindste ønske for. Information om nærliggende begivenheder af interesse Ønsket om denne funktionalitet må siges at være forholdsvis moderat. En af de adspurgte personer bemærker at man skal være meget påpasselig med at denne

46 34 Produkt feasibility analyse funktionalitet ikke udvikler sig til en ny type spam. Derfor er det vigtigt at der kun notificeres om begivenheder man har udtrykt interesse i. En interesse-granularitet kan være semester-tilknytning for de studerende og den forskningsretning man er tilknyttet for de ansatte. Det vil dog være nødvendigt med yderligere undersøgelse, f.eks personlige interviews med studerende og ansatte, for at afgøre om denne granularitet er passende eller for generel, og om der findes yderligere kriterier der kan anvendes til at filtrere informationen. Anonym interaktiv undervisning Svarene fordelte sig på henholdsvis en tredjedel der syntes at der ofte kunne være behov for anonymt at stille spørgsmål, en tredjedel en gang imellem, og en tredjedel der ikke havde behov for denne mulighed. Disse tal svarer til Active Class deltagelsen hvor en tredjedel i en testklasse brugte systemet jævnligt. Der blev dog udtrykt visse bekymringer angående denne funktionalitet: En studerende nævner at for meget IT-udstyr til forelæsninger kan virke forstyrrende, og at udstyret i 9 ud af 10 tilfælde ikke bruges i undervisningsøjemed. En lignende iagttagelse er iøvrigt gjort af [29], hvor en spørgeskemaundersøgelse viste at de medbragte computere sjældent blev brugt til andet end tilfældig surfing og kommunikation ( og instant messaging) - kun 7% af de studerende brugte deres laptops til at tage noter med. En underviser bemærker at der ikke er nogen anonymitet i klassen, men at sidemanden let kan se hvad man skriver. Vedkommende angiver at interaktive spørgsmål bruges for at holde tilhørene vågne og til at få øjeblikkeligt feedback på niveauet af undervisningen. Endelig foreslås det, at en quiz i begyndelsen af undervisningen formentlig vil være bedre, og mindre forstyrrende. Det kunne derfor være værd at overveje at flytte Active Class ud af undervisningen, og istedet stille spørgsmål anonymt mellem forelæsninger. Derved vil eventuelle problemer for de studerende stadig kunne adresseres hurtigt, f.eks ved begyndelsen af den næste forelæsning, og underviseren ville stadig få hurtig feedback på undervisningsniveauet. Denne funktionalitet kan, ligesom hjælpelærer-hjælp, udvides med statistik, som en ekstra hjælp til underviseren i planlægningen af kurset. Udbredelse af PDAer Spørgeskemaundersøgelsen inkluderede desuden et spørgsmål om hvorvidt personen havde en PDA (med Wifi kort) for at se hvor stor en procentdel der ville kunne drage nytte af systemet med den foreslåede funktionalitet. Hos de ansatte havde 56% en PDA, og af disse var 60% udstyret med et Wifi kort. Hos de studerende var tallet noget lavere - kun hver femte havde en PDA, og af disse var en tredjedel udstyret med et Wifi kort.

47 4.2 Undersøgelse af LBS behovet på AAU 35 Dette har følgende betydning for systemet med den foreslåede funktionalitet. Hjælpelærer-hjælpen kan løses ved at hjælpelærerne udstyres med en PDA. Dette kan f.eks være en dedikeret hjælpelærer-pda der kan deles af flere, og som afhentes inden en session. Da de studerende som hovedregel sidder i deres grupperum og løser opgaverne er det ikke nødvendigt for dem at have en PDA, men de kan kommunikere med hjælpelærerens PDA via deres computere i grupperummet. Gruppens placering kan bestemmes ved at de logger ind på en hjemmeside for systemet eller man kan benytte viden om en AAU computers IP adresse til at afgøre hvor gruppen befinder sig. Begge metoder kan således bruges til tracking af personer der ikke nødvendigvis er udstyret med et Wifi apparat, men er tilsluttet LAN via en fast forbindelse. ActiveClass funktionaliteten (i eller uden for undervisningssituationen) kan ligeledes benyttes uden en PDA, da brugeren er stationær. Den resterende funktionalitet derimod forudsætter, at brugeren har en PDA eller mobiltelefon med Wifi kort da disse funktioner hovedsagligt er tiltænkt mens brugeren bevæger sig. Principielt kan en laptop godt benyttes, f.eks. til navigering, men dette er dog mere upraktisk. I denne forbindelse ville det være interessant at undersøge hvorvidt der kan indledes partnerskab med, eller søges støtte fra, producenter af PDAer eller mobiltelefoner med Wifi. F.eks., så har ActiveCampus projektet modtaget en donation fra HP Corporation på 600 PDAer til førsteårsstuderende og medlemmer af Active- Campus projektet [1] Konklusion ActiveCampus (inkluderende ActiveClass) syntes at have fået momentum, jvf. donationen fra HP Corporation, men som nævnt havde ActiveClass/ActiveCampus i starten begrænset udbredelse hos brugerne. Vi tilskriver dette, at systemet ikke tilbyder en must-have funktionalitet eller funktionalitet nok i bredden (antal services) til at gøre det attraktivt for brugerne. Vores spørgeundersøgelse viser, i lighed med erfaringerne fra ActiveClass/Active- Campus, at behovet for anonym interaktion i undervisningen, samt hjælp til at navigere på universitetet, er begrænset. Vi vurderer derimod at hjælpelære-hjælp funktionaliteten har karakter af at være en must-have funktionalitet, og at et system derfor ville kunne udvikles med denne funktionalitet alene, og tilføre værdi for brugerne. Værdien bliver selvfølgelig ikke mindre af at man tilføjer yderligere services (funk-

48 36 Produkt feasibility analyse tionalitet), også services vi ikke har overvejet i denne rapport. Det næste naturlige skridt vil derfor være at overveje hvilke yderligere services der ville være hensigtsmæssige at inkorporere i systemet. Et middel hertil kunne være at nedsætte en fokusgruppe bestående af studerende og ansatte til at generere flere ideer. Det relativt høje antal af ansatte der har en PDA, i forhold til studerende, indikerer at den bruges i forbindelse med de ansattes arbejde. Det kunne derfor også være hensigtmæssigt at udføre personlige interviews med nogle ansatte eller udføre dayin-the-life forskning [30], hvor en ansat følges i en dag og det observeres hvilke opgaver PDAen bliver brugt til, for at se om det ville være muligt at identificere en funktionalitet der ville kunne forbedre de ansattes produktivitet eller lette deres arbejde.

49 Kapitel 5 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse Indholdsfortegnelse 5.1 Markedsfeasibility analyse Markedets attraktivitet Marked timeliness Identifikation af niche marked Markeds- og konkurrent analyse Markedsanalyse Konkurrentanalyse Sammenligning Markedsfeasibility analyse Markedsfeasibility analyse går ud på at vurdere om et marked er velegnet til det udbudte produkt. Der indgår tre hovedområder i en markedsfeasibility analyse, nemlig markedets attraktivitet, markedstidspunktet og identifikation af niche marked. Disse tre områder vil blive beskrevet i dette afsnit. Det marked som vores produkt skal ind på er markedet for LBS systemer der benytter trådløs realtidspositionering. Vi vil i det følgende, af pladshensyn, og for at undgå forvirring med konkurrenternes produkter, omtale det foreslåede Wifi positioneringsframework som vores produkt, mens vi bruger begrebet vores firma om et firma der udvikler pågældende positioneringsframework.

50 38 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse Markedets attraktivitet Undersøgelsen af markedets attraktivitet tager udgangspunkt i indsamling af information om markedet. Vi har baseret vores undersøgelse på artikler om markedet, Yahoo finance og den markedsinformation om konkurrenterne der kan udledes af deres hjemmesider. Grundet financielle omstændigheder har det ikke været muligt at benytte oplysninger fra forskningsvirksomheder, ligesom vi ikke har haft kontakt til nøglepersoner eller potentielle kunder. I det følgende beskriver vi konkurrenterne på markedet, samt giver en markedsestimering. Konkurrenter Det er vigtig at få et overblik over konkurrenterne på markedet, hvem de er, og hvilke produkter de tilbyder. Ved at studere artikler og søge på nettet har vi fundet frem til en række virksomheder inden for trådløs positionering. Dette afsnit vil hovedsagelig fokusere på de fem virksomheder der fremstår som de mest relevante i vores situation. Hvorvidt de er relevante er vurderet ud fra hvor meget deres produkter ligner vores produkt. De fem virksomheder er AeroScout [2], Ekahau [6], PanGo Networks [15], WhereNet [20] og I.D. Systems [8]. PanGo Networks er grundlagt i 1999 i Framingham, Massachusetts og dets o- prindelige forretningside var at lave proximity services vha. bluetooth, hvilket i 2000 blev skiftet ud med Wifi. AeroScout hed indtil 2004 Bluesoft og har hovedkvarter i San Matteo, Californien. Ekahau er grundlagt i 2000 som et spin-off af Complex Computation Group (CoSCo) ved Helsinki universitet. WhereNet er grundlagt i 1997, og har hovedkvarter i Santa Clara, Californien. Tilsidst er der I.D. Systems der har hovedkvarter i Hackensack, New Jersey. Alle virksomhederne, på nær I.D. Systems der sælger en slutbruger løsning, tilbyder positioneringsframeworks, der sælges til tredje parts udviklere, så de kan integrere positionering i deres systemer. De fire virksomheder der sælger positioneringsframeworks udvikler også selv slutbruger løsninger baseret på deres frameworks, enten selv eller i samarbejde med en partner. AeroScout tilbyder en løsning hvor der opstilles specielle lokationsmodtagere i det område som en løsning skal dække. Ekahau benytter sig af empiriske signalstyrke målinger, mens WhereNet [20] tilbyder en løsning baseret på aktive RFID tags og egne location receivers. I.D. Systems benytter mini computere monteret på det der skal trackes, se figur 5.1. Disse mini computere kommunikerer med egne receivers,

51 5.1 Markedsfeasibility analyse 39 som kan fungere som gateway til et LAN eller Wifi netværk. PanGo systems benytter både signalstyrke målinger og Cisco 2700 Wireless Location Appliance (Cisco 2700) [5]. Cisco 2700 er hardware, introduceret den 4 maj 2005, der gør det muligt at tracke op til 1500 Wifi apparater i realtid. Den benytter sig af propageringsmodeller til at omregne signalstyrke information til positioner, og skal benyttes sammen med Cisco lightweight APer, Cisco WLAN controller og Cisco Wireless Control System. Figur 5.1: I.D Systems mini computer [8] Vi har fundet frem til enkelte danske virksomheder på markedet. Disse indbefatter Theme Park Intelligence KidSpotter (kidspotter) [11] og Blip Systems [4]. Kidspotter har hovedkvarter i Horsens og tilbyder LBS systemer til forlystelsesparker. Indtil videre har de kun haft en kunde, nemlig Legoland, hvor de har lavet et system til at lokalisere børn. Systemet er baseret på AeroScouts produkter, og går ud på at besøgende børnefamilier i Legoland kan leje AeroScout RFID tags og sætte dem på deres børn. Hvis et barn bliver væk kan forældrene sende en SMS til systemet, og få returneret koordinater på det forsvundne barn. Placeringen af koordinaterne kan så findes på det kort der blev udleveret sammen med RFID taggen. Blip Systems er placeret i Aalborg og leverer et produkt der gør det muligt, via deres BlipNoder, at få adgang til et LAN/WAN via bluetooth. Dette kan benyttes i forbindelse med en række løsninger, herunder LBS løsninger, hvor information kan pushes til, eller via en web side stilles til rådighed for, en bruger, på baggrund af brugerens position. Derudover tilbydes et API der kan tilgå Blip Systems produkter. Til LBS systemer der skal dække en hel by eller en række byer er der virksomheder der arbejder på at få opbygget et Wifi baseret alternativ til GPS, også kaldet wireless positioning system (WPS). Dette gøres ved, via war driving, at opbygge en database indeholdende MAC adresse og lokation på en stor mængde APer. Placelab [16] er et forskningsprojekt ved Intel research i Seattle der tilbyder et open source Java API der kan modtage information fra Wifi kort og sammenholde denne

52 40 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse information med deres AP database. Skyhook Wireless [18] har ligeledes fået indsamlet oplysninger om en masse APs og har bl.a. fået solgt et system der kan finde stjålne laptops. Derudover har Microsoft også gjort entre på WPS markedet, idet firmaet har foretaget indsamling af AP information i en række amerikanske byer [12], med det formål at opbygge et Wifi baseret alternativ til GPS. Udover de tidligere nævnte virksomheder har de været muligt at opspore følgende virksomheder der beskæftiger sig med trådløs positionering. Sonitor [19], der benytter ultralyd og egne LAN modtagere, Radianse [17], der benytte aktive RFID tags og egne receivers og som har kunder indenfor udstyrs og patient tracking. Appear Networks [3], der har har base i Stockholm, og leverer et produkt meget lig Blip Systems produkt, bortset fra at der benyttes Wifi i stedet for bluetooth. Appear Networks har bl.a. lavet et system til Genua Universitet, kaldet Workspot, hvor relevant materiale bliver stillet til rådighed på baggrund af en brugeres position. F.eks. materiale til en forelæsning bliver kun tilgængelig hvis man er i nærheden af forelæsningslokalet. Markedsestimering I dette afsnit vil vi forsøge at vurdere markedets størrelse og vækst. Dette vil blive gjort med udgangspunkt i de fem virksomheder der blev beskrevet i afsnittet om konkurrenter. Hvor ikke andet er angivet er markedsoplysningerne fundet på virksomhedernes hjemmesider. PanGO Networks oplyser, at de den 17. oktober har sikret sig venture finansiering for 10 mill. dollars, hvilket bringer deres samlede finansiering op på 18 mill. dollars. Network World har en profil af PanGo Networks fra april 2004, i forbindelse med deres udnævnelse af PanGo Networks som en top ti opstartsvirksomhed i 2004, hvor de oplyser at de har 7 kunder [13]. På PanGo Networks hjemmeside oplyses det at de den 14. februar 2005 har indgået en aftale med McKesson om at integrere deres Wifi positioneringsteknologi med McKessons transportable arbejdsstation for sygeplejersker. Ligeledes oplyses det, at der den 21. april 2004 er indgået en aftale med byen Athens i Geogia om at lave et system der dækker hele byen og som gør det muligt for en bruger at få leveret audio, tekst og video til en HP IPAQ, baseret på brugerens position. De markedsoplysninger det har været muligt at finde om AeroScout er følgende. 2 februar modtaget 5.7 mill. dollars i venture kapital, udnævnt til top 15 opstarts WLAN virksomhed af FierceWifi, partneraftaler med Airespace, Apriso og Cisco. Kunder indbefatter inventar tracking i en mine, yard management og samarbejde med Kidspotter. For Ekahau har det været muligt at finde følgende markeds relevante oplysninger.

53 5.1 Markedsfeasibility analyse 41 Vundet Frost and Sullivan technology leadership of the year 2005 award, lavet løsninger til patient tracking på hospitaler og inventar tracking i varehuse. WhereNet virker som den næststørste af de fem virksomheder, og dets kunder inkluderer BMW, Ford, Toyota, AM General og den amerikanske hær. Desuden har WhereNet en række partnere der leverer løsninger baseret på WhereNets produkter. Disse inkluderer, Siemens, IBM, Cisco og Unisys. Ifølge Yahoo finance [23] har Wherenet i 2005, 50 ansatte og en indtægt på 5.5 mill. dollars. I.D. Systems er den største af de fem virksomheder og følgende tal fra 2004 er tilgængelige via Yahoo fincance [22]. 55 ansatte, en stigning på procent i ansatte inden for det sidste år, indtægter på 13.7 mill. dollars og en stigning på 71.2 procent i indtægter fra I.D Systems har leveret løsninger til følgende områder, vogn management, biludlejning, pakke tracking, og lufthavns sikkerhedsapplikationer. Dets kunder inkluderer 3M, DaimlerChrysler, Ford, Target, US Postal Service, FAA, og Hallmark Cards. Desuden er I.D. Systems som det eneste af de fem virksomheder noteret på NASDAQ. Vedrørende markedets potentiale udtaler David H. Williams, industri konsulent med 15 års erfaring ved Accenture, Booz, Allen, Hamilton og Deloitte Consulting: The time is ripe for location-based services: the infrastructure is here, the markets primed, the remaining obstacles identified and workable. The key is to package LBS functionality specifically for their individual target market, construct the compelling individual business case, and tightly focus the niche marketing efforts. With the appropriate privacy/security back office infrastructure to support these tailored and well- marketed applications, LBS can finally become the breakout revenue generator that we have talked about for years. As an industry let us accelerate our efforts on the detailed development and implementation of the individual LBS applications to take advantage of their potential sooner rather than later, and close the book on the industry skeptics [10]. Ifølge ARC Advisory Group, et analyse firma indenfor supply chain løsninger, forventes markedet for logistisk synlighed og kontrol at stige til 500 mill. dollars i slutningen af 2008 [20].

54 42 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse Marked timeliness Marked timeliness går ud på at undersøge om det på nuværende tidspunkt er muligt at komme ind på markedet. Dvs. undersøge om der er et window of opportunity åbent. Det der taler for at et sådant vindue er åbent, er at det er et ungt marked, det er et marked i vækst og at markedet har en acceptabel størrelse. Indtrykket af markedet, baseret på den tilgængelige information, er at det er på et tidligt udviklingstrin. Både PanGo Networks, Ekahau og AeroScout har indenfor de sidste to år fået priser for at være top opstartsvirksomheder og I.D. Systems har haft en stor fremgang i både omsætning og ansatte. Dette taler for at det er et ungt marked i vækst, hvilket indikerer at der er et window of opportunity åbent. Positioneringssystemer baseret på Wifi har hidtil været sigtet mod lukkede miljøer hvor det har været muligt at udstyre brugerne med apparater med Wifi kort. Mobiltelefoner med Wifi er dog, som nævnt, på vej mod en langt større udbredelse og IP-telefoni til mobiltelefoner med Wifi spåes et stort potentiale (bla. Professor Jan Damsgaard [54], Paul Jacobs, direktør for det amerikanske mobilselskab Qualcomm [36], og Teleanalytiker John Strand fra firmaet Strand Consult [53]). På det danske marked er Telia i øjeblikket ved at teste IP-mobiltelefoner som et centralt led i deres ambition om at lede overgangen fra fastnet- til mobil- og internetbaserede tjenester [52]. Derudover forventes en ny Wifi mobiltelefon (Accton Wifi Skyfone WM1185-T), der leveres med en særlig udgave af Skype, på markedet i Januar Når IP-mobiltelefoni bliver udbredt hos forbrugerne, vil der blivet åbnet for et (potentielt meget stort) marked af åbne miljøer, såsom hoteller, lufthavne, storcentre, restauranter, mv Identifikation af niche marked En nystartet virksomhed har som regel begrænsede resourcer, og det er derfor nødvendig at fokusere på et niche marked. Dels fordi det ikke er muligt at konkurrere med etablerede virksomheder på deres kerneområde, og dels fordi en nystartet virksomhed ikke har en produkt portefølje der kan dække alt. Vi vil fokusere på at udvikle et framework til indendørs positionering baseret på Wifi som positioneringsteknologi. Et sådant framework vil kunne sælges som et stand-alone produkt til firmaer der udvikler mobilløsninger. Frameworket vil derudover kunne bruges af vores virksomhed som basis for løsninger der kan skræddersys til den enkelte kunde. Vi differentierer os i forhold til en stor del af konkurrenterne ved at basere frameworket på standard Wifi udstyr, samt ved at have navigering indbygget som en integreret del af frameworket. De eneste konkurrenter

55 5.2 Markeds- og konkurrent analyse 43 der tilbyder en løsning der ikke forudsætter specielt udstyr er Ekahau og tildels PanGo, men Ekahau har kun én afdeling i Europa, lokaliseret i Finland, mens Pan- Go så vidt vi har kunnet finde frem til, ikke har salgsafdelinger i Europa. Dette giver os en fordel både i forhold til udvikling af skræddersyede løsninger til det danske marked, såvel som på support til frameworket på det danske marked. 5.2 Markeds- og konkurrent analyse Markeds- og konkurrent analyse udføres efter at det i markedsfeasibility analysen blev fastslået at det er hensigtsmæssigt at starte virksomheden, med hensyn til markedet Markedsanalyse Til at vurderer markedets overordnede profitabilitet, og til at vurdere om der findes favorable positioner på markedet kan man benytte Porters framework. Dette framework er en model til at forstå strukturen af et marked, og består af de krafter der afgør markedets profitabilitet. De fem kræfter er følgende: 1. Truslen for at nye firmaer entrerer markedet. 2. Truslen fra substitutter, dvs. produkter der kan erstatte ens eget. 3. Rivalisering mellem firmaer, dvs. graden af konkurrence mellem eksisterende firmaer. 4. Leverandørernes forhandlingskraft, dvs. i hvilken grad leverandørerne er i stand til at presse prisen eller hvorvidt de selv kan gå ind på markedet. 5. Kundernes forhandlingskraft, dvs. i hvilken grad kunderne er i stand til at presse prisen eller hvorvidt de selv kan gå ind på markedet. Figur 5.2 viser sammenhængen mellem Porters fem kræfter. En tilbundsgående analyse af markedet kan ikke lade sig gøre med den tid og de ressourcer der er afsat til denne rapport. Men det er muligt at anvende Porters fem kræfter på de markedsoplysninger vi har indsamlet. Konkurrencen mellem virksomhederne må vurderes til ikke at være særlig hård, da det er et nyt, endnu ikke konsolideret marked. Specielt hvis vi ser på den globale konkurrence så er der mange lokale markeder hvor ingen af de tidligere omtalte virksomheder bliver markedsført. Ud fra de oplysninger vi har kunne finde

56 44 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse Nye virksomheder Trussel for at nye virksomheder entrerer markedet Leverandører Konkurrence mellem eksisterede virksomheder Købere Leverendørernes forhandlingskraft Trussel for at et andet marked overtager markedsandele Købernes købekraft Erstatninger Figur 5.2: Porters fem kræfter om markedet så ser det ud til, at skandinavien og USA er de ledende centre på markedet. Desuden er de fleste virksomheder på markedet små, og har derfor ikke mulighed for at have et salgsafdeling der kan håndterer salg i andre lande. Det ville være relativt nemt at starte en ny virksomhed på markedet, der tilbyder et produkt der ligner vores, da vi tilbyder en ren software baseret løsning, dvs. det ikke kræver store financielle midler. Der kræves f.eks. ikke maskinelt udstyr udover computere. Der findes en række virksomheder der tilbyder produkter der kan erstatte vores, dog er der kun én virksomhed direkte på det danske marked, nemlig Blip Systems. Der er ingen trusler fra leverandører, da frameworket er fuldstændig softwarebaseret og således ikke kræver leverandører. Hvis man antager at potentielle kunder er større ikke-it virksomheder, storcentre, hoteller, lufthavne osv., så er der ingen fare for at kunderne selv går ind på markedet. Sandsynligheden for at de kan presse prisen er desuden begrænset, da der er mange potentielle kunder Konkurrentanalyse Vi vil vurdere konkurrencesituationen ved at sammenligne med de virksomheder som vi har vurderet til at være de vigtigste konkurrenter. I dette afsnit vil vi sammenholde de indsamlede virksomhedsoplysninger med vores virksomhed for, at finde ud af, hvor vi står i forhold til konkurrenterne, f.eks. hvilke muligheder der er for at opnå en konkurrencemæssig fordel indenfor en niche. Der er tre typer

57 5.2 Markeds- og konkurrent analyse 45 konkurrenter, direkte, indirekte og fremtidige. De direkte er de vigtigste da de tilbyder lignende produkter, i vores tilfælde drejer det sig om f.eks. Ekahau, AeroScout, PanGo og tildels Blip systems, da det er en dansk virksomhed. Indirekte konkurrenter er virksomheder der tilbyder produkter der kan erstatte en virksomheds produkter. Endelig er der fremtidige konkurrenter, som er virksomheder hvis produkter engang i fremtiden kan erstatte eller konkurrere med en virksomheds produkter. Dette kunne f.eks. være mobilselskaber, der laver A-GPS baserede services. Et vigtigt spørgsmål er hvordan de direkte konkurrenters produkter er, sammenlignet med vores produkt. I det følgende vil Ekahau, AeroScout, PanGo og Blip systems produkter blive beskrevet og sammenlignet med vores produkt. Produkterne for de to sidste virksomheder der blev beskrevet i markedsfeasibility analysen, I.D. Systems og WhereNet, vil ikke blive beskrevet da de minder meget om AeroScouts produkt, og sammenligning af AeroScouts produkt og vores produkt vil derfor i høj grad være dækkende for en sammenligning mellem disse produkter og vores produkt. Ekahaus produkt benytter indsamling af signalstyrke målinger og kan bruges med standard wifi udstyr. Ifølge Ekahau kan der opnås en nøjagtighed på ned til en meter. Basisproduktet består af Ekahau Positioning Engine, Ekahau Client og Ekahau Manager. Ekahau Positioning Engine holder styr på information om klienter og Ekahau T201 tags. Ekahau Client måler signalstyrke, og sender det til Ekahau Positioning Engine. Ekahau Manager bruges bl.a. til at indsamle signalstyrke målinger, tilknytte kort til systemet og navngive områder på kort. Basisproduktet sælges til tredje parts udviklere der via et SDK kan integrere Ekahaus produkt med deres egne løsninger. Der tilbydes tre slutbruger produkter, nemlig Ekahau Finder, der kan foretage forespørgsler og vise lokationer på kort, og som tilgås via en web browser. Ekahau Tracker kan køres på Windows XP og 2000 og bruges til at tracke klienter og sende alerts f.eks. via SMS eller . Endelig er der Ekahau Logger der bruges til at indsamle og analysere tracking data. Se figur 5.3 for en samlet oversigt over Ekahaus produkt. AeroScouts produkt benytter egne lokationsmodtagere der kan benyttes til at indsamle TDOA information om positioner på apparater med wifi kort. Disse lokationsmodtagere kan kommunikerer med standard APer, til at sende positionsinformation til en server der kører AeroScout engine. Desuden tilbydes choke point visibility vha. AeroScout Exciters. AeroScout Exciters er små apparater der kan placeres ved f.eks. døre og kan registrere om et wifi apparat har passeret. Til at udvikle løsninger baseret på AeoScouts produkt kan tredje parts udviklere benytte AeroScout MobileView. Figur 5.4 giver et overblik over AeroScouts produkt. PanGos produkt består af PanOs Platform og PanGo Locator. PanOs Platform er designet med en Service Orienteret Arkitektur (SOA), hvilket betyder at udviklere kan benytte interfaces til at tilføje nye komponenter til hvert lag i arkitekturen.

58 46 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse Figur 5.3: Oversigt over Ekahaus produkt [6] Figur 5.4: Oversigt over AeroScouts produkt [2] PanOs Platform består af tre lag, et lokationsforsyner lag, et kerne lag, hvor det ikke er muligt at tilføje nye komponenter og et lokationsservices lag. Lokationsforsyner laget indeholder to komponenter der kan indsamle lokationsinformation, nemlig PanGo Wi-fi RSSI Location Provider der benytter signalstyrke og Cisco

59 5.2 Markeds- og konkurrent analyse 47 Provider der benytter Cisco 2700 til at udregne positioner. Hvordan PanGo Wifi RSSI benytter signalstyrke har det ikke været muligt at finde information om. Lokationsservices laget indeholder tre komponenter, Publisher, der fanger og leverer events, Finder, der håndterer lokationsforespørgsler, og Directory, der håndterer information om de ting der kan lokaliseres, samt information om det område som systemet dækker, f.eks. information om lokaler. PanGo Locator, kommunikerer med PanOs Platform via web services. Det er brugerens interface til systemet, og bruges til f.eks. system konfiguration og overvågning og tracking af PanGo wifi RFID tags. PanOS Platform kan desuden benyttes af tredje parts udviklere, der kan tilgå den via et web service interface. Figur 5.5 giver et samlet overblik over PanGos produkt. Figur 5.5: Oversigt over PanGos produkt [15] Blip Systems produkt hedder BlipNet og adskiller sig fra de tre ovenstående produkter ved at benytte bluetooth og ikke wifi. Levering af information, i form af f.eks. reklamer og deling af information via bluetooth er det overordnede formål med BlipNet. Dette gøres ved at benytte bluetooth APer i form af BlipNodes, der kan forbindes med et trådbaseret ethernet. BlipNet består af tre dele, BlipServer, BlipNode og BlipManager. BlipServer har følgende hovedegenskaber: den kan modtage oplysninger fra BlipNoder om hvilke bluetooth apparater der er indenfor rækkevidde af de enkelte BlipNoder, og den kan sende push eller pull initieret information til disse apparater. En BlipNode kan kommunikere/opdage et bluetooth apparat indenfor en rækkevidde på mellem meter, afhængig af typen af bluetooth apparat, og har en maksimal overførelseshastighed på 732,2 kbps. Blip- Manager er brugerinterfacet til BlipServer. Der findes fem moduler til BlipServer, herunder et positioneringsmodul, der kan benyttes i forbindelse med LBS systemer. Nøjagtigheden af positioneringen afhænger af hvor mange BlipNoder et apparat er indenfor rækkevidde af. Med en afstand på 10 meter mellem BlipNoder skulle det

60 48 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse være muligt at opnå en nøjagtighed på 2 meter. Et andet modul er et API modul, der gør det muligt for tredje parts udviklere at integrere BlipNet i egne løsninger. Figur 5.6 giver et samlet overblik over BlipNet. Figur 5.6: Oversigt over BlipNet [4] Sammenligning Figur 5.7 giver et overblik over vores produkt. Det består af en server, en administrationsklient, en brugerklient og et modul til kundespecifik funktionalitet. Administrationsklienten bruges til at administrerer systemet. Den bygger på grafediteringsklienten fra prototypen, se afsnit 6.2. Serveren står for ruteudregning og positionering samt indeholder systeminformation om f.eks. brugere, lokaler og kort. Brugerklienten indeholder grundfunktionalitet, der indgår i alle løsninger baseret på systemet. Det drejer sig om opbygning af liste af signalstyrke målinger, visning af brugere, lokaler og andet lokationsbestemt information i systemet, samt visning af ruter. Dette udgør en skabelon hvorpå kundespecifik funktionalitet kan tilføjes. Endelig er der et modul der indeholder kundespecifik funktionalitet. Dette modul kan f.eks. håndtere forespørgsler fra brugerklienten ved at benytte information fra serveren. Al kommunikation mellem delene foregår via web services, hvorved det er enkelt at lave nye funktioner i modulet for kundespecifik funktionalitet og benytte disse funktioner på brugerklienten. Endelig så bygger produktet på de valg om sensorteknologi, positioneringsteknik og algoritme der blev foretaget i kapitel 2.4. I den efterfølgende sammenligning med de andre produkter, vil der blive fremhævet de områder hvor vores produkt/firma har en fordel i forhold til de nævnte produkter/firmaer. AeroScouts produkt adskiller sig fra vores ved at benytte TDOA, som positioneringsteknik, hvilket, som beskrevet i afsnit 2.4.2, giver problemer i miljøer med mange obstruktioner (vægge, døre osv.). Desuden kræves der speciel hardware, i

61 5.2 Markeds- og konkurrent analyse 49 Administrationsklient Målingsindsamling. Opbygning og redigering af graf. Oprettelse og redigering af brugere. Administration af kort. Vedligeholdelse af system. Kører på.net. Brugerklient (kan gøres kundespecifik) Visning af position og rute. Forespørgsler på f.eks. brugere, lokaler, printer osv. Måling af signalstyrke Kører på.net og.net CF. WS WS Server Kundespecifik funktionalitet Ruteudregning. Positionering. Information om brugere, lokaler, kort osv. WS Forespørgsler og anden kundespecifik funktionalitet. Kører på IIS. Kører på IIS. Figur 5.7: Oversigt over vores produkt form af lokationsmodtagere. Ekahaus produkt ligner i stor udstrækning vores, idet det er en ren software løsning, dog med mulighed for at benytte Ekahau T201 tags. Det adskiller sig hovedsagelig ved ikke at have navigation som en integreret del. Da Ekahau kun har én afdeling i Europa lokaliseret i Finland vil vi desuden have lettere ved at kunne tilbyde support og udvikle skræddersyede løsninger til det danske marked. Da PanGos produkt kan benytte både signalstyrke indsamling og Cisco 2700, kan der benyttes både eksisterende infrastruktur og en dedikeret infrastruktur. Derved gør de samme faktorer som for Ekahau sig gældende ved brug af signalstyrke måling, mens brug af Cisco 2700 kræver brug af specielle APer, men til gengæld eliminerer behovet for positionsindsamling. I forhold til Blip Systems, den eneste af de nævnte firmaer der er direkte aktør på det danske marked, har vi den fordel at vores produkt kan benytte eksisterende infrastruktur, mens der i forbindelse med BlipNet skal investeres i BlipNoder. Antallet af BlipNoder skal være stort hvis det skal bruges til navigering eller have en høj nøjagtighed. For alle de nævnte produkter gør sig gældende at de ikke indeholder en brugerklient der kan køre på en PDA eller mobiltelefon. Det er op til tredje parts udviklere at lave en sådan klient som brugere kan interagere med. Derimod indeholder vores

62 50 Markedsfeasibility analyse og markeds- og konkurrent analyse produkt en klient som kan køre på en PDA/mobiltelefon og som kan tilpasses den enkelte kunde.

63 Del III Udvikling og evaluering af prototype

64

65 Kapitel 6 Udvikling af prototype Indholdsfortegnelse 6.1 Kravsspecifikation Analyse Arkitektur Design Database Grafen Kort Positionsbestemmelse Implementation Positionsbestemmelse Dijkstras algoritme Formålet med prototypen er at undersøge hvilke udfordringer der er forbundet med udvikling og brug af et wifi-lbs system. Det vedrører bl.a. hvilken præcision der kan opnås og hvordan datastrukturen skal se ud for at understøtte navigation. I appendix A kan man se en demonstration af prototypen, hvilket kan hjælpe med at få en forståelse for hvilken funktionalitet den indeholder. 6.1 Kravsspecifikation Prototypen skal understøtte navigering. Til det formål har vi valgt at benytte en graf som datastruktur. Ved at benytte en graf modelleres målingspunkter som knuder

66 54 Udvikling af prototype mens kanter angiver at der er en direkte fysisk forbindelse mellem to målingspunkter(knuder). Prototypen skal understøtte både on-line og off-line fasen. Off-line fasen består i at indsamle information om APer og knytte denne information til knuder i grafen, og forbinde dem vha. kanter. On-line fasens grundfunktionalitet er, at kunne indsamle AP information, og matche denne information med knuder i grafen. Grafen skal fungere som et virtuel lag der knyttes til et fysisk område, som f.eks. en bygning. Figur 6.1 giver et eksempel på sammenhængen mellem grafen og et bygningsudsnit. Bygningsudsnittet består af en gang, hvorfra der er adgang til en række lokaler. Figur 6.1: Graf eksempel Grafen skal være placeret på en server, der skal kunne tilgås af klienter, og udføre positionsopdateringer for disse, samt stille funktionalitet for både on-line og offline fasen til rådighed, herunder en positioneringsalgoritme, og en algoritme til at finde den korteste rute mellem to knuder. Der er behov for to typer klienter, nemlig en brugerklient og en klient til grafeditering. Brugerklienten skal kun køre on-line fasen, dvs. løbende indsamle AP information og sende det til serveren, hvor en position udregnes og returneres. Den skal derudover give adgang til en række funktioner, som f.eks. søgninger, rutevisning og visning af brugerens position på et kort. Grafediteringsklienten skal benyttes i forbindelse med deployering af systemet. Den skal kunne køre både off-line og on-line fasen, for at kunne foretage ændringer og tilføjelser til grafen, og umiddelbart give mulighed for at se hvilken effekt dette har. Til at editer grafen skal der være mulighed for, at tilføje og fjerne knuder og kanter, knytte nye målinger til eksisterende knuder og ændre i de oplysninger der er knyttet til en knude.

67 6.2 Analyse Analyse Analysefasen skal med udgangspunkt i kravsspecifikationen fastlægge systemets ekstern observerbare adfærd. Den observerbare adfærd beskrives vha. en række klasser og hændelser, hvor en hændelse er et øjebliks begivenhed der involverer en eller flere objekter, og en klasse er en beskrivelse af en eller flere objekter med samme struktur, adfærdsmønster og attributter. Ud fra kravsspecifikationen er der identificeret 6 klasser, nemlig Kant,Knude, Kort, Graf, Bruger og AP. Sammenhængen mellem disse klasser kan ses i figur 6.2. Graf +id: int +kort: Hashtable 1 0..* Bruger Kort +knuder: Hashtable +nærliggendeknuder: Hashtable +navn: string +målestoksforhold: double 0..* +brugernavn: string +navn: string +password: string +stilling: string +hjem: Knude +nuværendelokation: knude 1 0..* 1 Knude 0..* Kant +slutknude: Knude +længde: int 1 +id: int +x: int +y: int +etage: int +lokale: string +bygning: string +kort: string +nordaper: hashtable +sydaper: hashtable +vestaper: hashtable +østaper: hashtable +kanter: arraylist +kortestesti: arraylist +kortestestilængde: int 1 AP 1..* +navn: string +mac: string +signalstyrke: int Figur 6.2: Klassediagram Der er ligeledes med udgangspunkt i kravsspecifikationen blevet identificeret en række hændelser der understøtter systemets ønskede funktionalitet. Nedenstående liste, opdelt i on-line fase og off-line fase, beskriver disse hændelser Off-line fasen Hent kortnavne Navnene på de kort der findes i systemet hentes over på klienten. Hent kort Det valgte kort hentes over på klienten. Et kort skal i denne forbindelse forstås som en instans af klassen kort, og ikke en grafik fil. Vis kort Det kort der er hentet over på klienten vises. Dette indbefatter at knuder, kanter, knude-id og kant længde vises på et kort(grafikfil). Tilføj kant Der tilføjes en kant mellem to knuder.

68 56 Udvikling af prototype Fjern kant Der fjernes en kant mellem to knuder Slet knude Der slettes en knude. Dette indbefatter alle kanter der fører til den pågældende knude. Gem knude Oplysninger om en knude gemmes. Dette indbefatter ikke oplysninger om APer. Find knude En knude findes i grafen og hentes over på klienten. Dette sker i forbindelse med AP målinger, hvis der skal tilføjes nye målinger til en eksisterende knude, og i forbindelse med editering af en knudes oplysninger. Gem AP målingssæt Denne hændelse er mulig i forbindelse med AP målinger. Hvis den angivne knude eksisterer i forvejen, knyttes de nye AP målinger til knuden. Hvis dette ikke er tilfældet oprettes en ny knude med målingerne tilknyttet. On-line fasen Hent bruger Oplysninger om en bruger hentes over på klienten når on-line fasen startes. Hvis det er første gang klienten køres skal brugeren indtaste sit brugernavn. Brugernavnet bliver så gemt i en fil, hvorfra det ved efterfølgende sessioner kan indlæses fra. Opdater position Brugerens position bliver automatisk opdateret på baggrund af AP målinger. Positionen opdateres både på serveren og på det kort der vises på klienten. Find lokale Et navngivet lokale findes. Vis destination Placeringen af det lokale der sidst blev søgt efter vises, i form af den først fundne knude der er tilknyttet lokalet. Vis rute En rute vises på kortet mellem brugeres sidst opdaterede position, og det lokale der sidst blev søgt efter. 6.3 Arkitektur En arkitektur er en overordnet strukturering af systemets dele, og den udtrykker den helhed som de enkelte dele skal indpasses i. Arkitekturen for systemet er opbygget som N-niveau arkitektur for et klient-server system. Systemet består derfor af følgende fire niveauer, klient, middleware, server og back-end. En oversigt over arkitekturen kan ses på figur 6.3.

69 6.3 Arkitektur 57 Klient (.NET) Grafisk brugergrænsefladelag TCP klient Middleware TCP sockets Place Lab klient (Java) TCP server Modellag Wifi spotter Web service proxy Middleware Web service (Placeret på web server) Server Graf Funktionalitetslag Modellag Back-end Microsoft Sql Server Figur 6.3: Systemets arkitekur Klienten er opdelt i to dele, hvoraf den ene del er den egentlige klient som brugeren interagerer med. Den anden del indsamler information om wifi APer, og sender det til den anden klientdel via TCP sockets. Den viste opbygning af klienten gælder både for brugerklienten og grafediteringsklienten. Grunden til at klienten er delt i to er, at Place Lab APIet er skrevet i Java, hvorimod den anden del er skrevet i C#, og dermed.net frameworket. Grunden til at der benyttes både Java og C# er, at der i forbindelse med indledende eksperimenter med forskellige måder at tilgå wifi information blev benyttet et.net CF API ved navn OpenNETCF [14], med henblik på at køre klienten på en PDA. Da det senere viste sig at netværkskortet på den PDA vi havde til rådighed, gav signalmålinger med en så lav granularitet, at den ikke kunne anvendes til postionering, skiftedes PDAen ud med en bærbar, hvorved.net CF APIet ikke kunne benyttes. Der skulle derfor findes en ny måde at få AP information på, og da vi i gruppen i forvejen havde kendskab til place lab APIet, blev dette benyttet. En anden mulighed var selv at lave en driver til wifi kortet, eller tilgå den eksisterende driver. Men da vi i gruppen ikke har erfaring med drivere, blev dette fravalgt af tidsmæssige hensyn. Det betyder, at den viste arkitektur kun gælder for desktop/laptop versionen af klienten. I PDA/mobiltelefon versionen er klienten ikke opdelt i to dele, idet den kun består af én del udviklet i.net CF. Hvis der skal laves en kommerciel udgave af klienten til desktop/laptop vil det være hensigtsmæssig at finde en måde i.net, til at indsamle AP information, da det er besværligt at starte og stoppe to applikationer.

70 58 Udvikling af prototype Udover niveau opdelingen er systemet opdelt i lag i henhold til OOAD [42]..NET klient delen består af en web service proxy, et modellag, der indeholder de seks klasser der blev identificeret i analysen, en TCP klient der sørger for kommunikation med Place Lab klient delen, samt et grafisk brugergrænsefladelag. Place Lab klient delen består af en wifi spotter, samt en TCP server. Middleware delen består af en.net web service, placeret på en IIS. Serveren består af modellaget, en instans af grafklassen, et funktionalitetslag, samt implementationen af web servicen. Back-end delen består af en Microsoft Sql Server database. 6.4 Design Database Databasen er en Microsoft Sql server database. Den består af 6 tabeller, der hver repræsenterer en af klasserne i modellaget. Et diagram over databasen kan ses i figur 6.4. Databasen bliver opdateret når der ændres i grafen, så både graf instansen og databasen på ethvert tidspunkt er i overensstemmelse med hinanden. Derved kan man løbende tilføje, fjerne og editer knuder og kanter uden at serveren skal genstartes, og hvis serveren går ned så går der ikke data tabt. Figur 6.4: Database diagram Grafen Den benyttede graf er en simpel vægtet sammenhængende graf, der er defineret som følgende.

71 6.4 Design 59 Simpel vægtet sammenhængende graf En simpel graf G = (V,E) består af en ikke tom mængde V af punkter og en mængde E af kanter. Disse punkter er forbundet således, at der mellem to punkter højest er én kant. En kant må ikke starte og slutte i samme punkt. En graf er vægtet, hvis hver kant har en numerisk vægt, og sammenhængende hvis man fra en given knude, via en sti af knuder, kan komme til enhver anden knude. Figur 6.5 viser et eksempel på en simpel vægtet sammenhængende graf Figur 6.5: Simpel vægtet sammenhængende graf Grafen benyttes til navigation, og til at afgøre hvilke POIs en bruger er i nærheden af. Desuden kan grafen bruges til at formindske antallet af knuder der skal undersøges for at matche en AP måling i on-line fasen med de, i off-line fasen indsamlede AP målinger. Dette kan gøres ved at antage, at en bruger fra én positionsopdatering til den næste maksimalt har bevæget sig af X kanter. Overordnet set så udgør grafen en repræsentation af det område som systemet skal dække, hvor POIs og brugere kan knyttes til målingspunkter, i form af knuder i grafen. Brugere er knyttet til en hjem knude, som de selv vælger. Dette er typisk en knude i det lokale de normalt befinder sig i. Desuden er en bruger knyttet til en nuværende knude, som er den knude der blev fundet et match på ved sidste positionsopdatering. Til at finde den korteste rute mellem to knuder benyttes Dijkstras korteste sti algoritme. Algoritmen finder den korteste sti mellem en startknude og alle andre knuder i en graf. Den kan dog stoppes når en given slutknude er nået. Fremgangsmåden i algoritmen er, at opbygge en liste af knuder, ved hele tiden at vælge den knude, blandt de knuder der endnu ikke er inkluderet i listen, som har den korteste sti til startknuden, og inkludere denne i listen. Denne proces kan fortsætte indtil alle knuder i grafen er inkluderet i listen, eller indtil en given slutknude er nået.

72 60 Udvikling af prototype Kort Det område som systemet skal dække vil oftest ikke kunne dækkes af ét kort, idet det kan bestå af flere bygninger, der hver har flere etager. Desuden vil ét kort der dækker hele området som oftest være meget stort eller meget udetaljeret. Udgangspunktet for systemet er, at det skal kunne benytte de kort som en kunde har til rådighed. Det betyder, at det eneste krav der stilles til kortene er, at de skal være i, eller kunne konverteres til f.eks. jpg eller bmp format. På klienten er der en fastlåst del af skærmen der bruges til at vise kort, hvor der med fastlåst menes, at det ikke er muligt at scrolle på kortet. Størrelsen på dette område afhænger af om det er desktop/laptop versionen af klienten, eller om det er PDA/mobiltelefon versionen. Kortene kan klippes i mindre dele eller skaleres så de passer til det tildelte skærmområde. Hvorvidt man gør det ene eller det andet er op til kunden, og afhænger af hvor detaljeret det er ønskværdigt at kortene er. Grunden til at der ikke kan scrolles på kortene er, at vi har vurderet at det er det mest brugervenlige, men hvorvidt dette er tilfældet kunne undersøges i en brugbarhedstest. Når kortene er tilpasset skærmområdet skal der findes en værdi for forholdet mellem pixels og meter, f.eks. at hver meter på et kort svarer til 10 pixels. Koordinaterne er relative til kortet og ikke absolutte for hele det område som systemet skal dække. Det betyder, at når der oprettes en kant mellem knuder på forskellige kort, så skal der manuelt indtastes hvor lang afstanden er mellem knuderne. En rute der strækker sig over flere kort vises ved, at brugeren trykke på en næste knap, hvorved et kort over næste del af ruten vises. Derved kan brugeren få et overblik over hele ruten. Ved løbende at køre Dijkstras algoritme med brugerens nuværende position som startknude, kan klienten automatisk skifte kort, når brugeren bevæger sig ind på en del af ruten der dækkes af et nyt kort. Dette gør sig selvfølgelig også gældende selvom der ikke vises en rute, men blot brugerens nuværende position. Derved kan brugere vælge alternative ruter, da der løbende bliver udregnet, og vist en rute baseret på brugerens nuværende position. I forbindelse med ruter der strækker sig over flere kort opstår der et problem med hvordan en kant der forbinder to knuder på hvert sit kort skal vises. Det er ikke muligt at afgøre hvordan de to knuder er placeret i forhold til hinanden, da deres koordinater er relative til det kort de er placeret på. I forbindelse med prototypen har vi valgt at vise en lille kant der peger op, og som har en anden farve end interne kanter. Desuden vises en tekststreng der fortæller i hvilken bygning den knude der ikke er placeret på det viste kort, befinder sig. I off-line fasen vises alle knuder og kanter på det kort der er ved at blive udført målinger på. Dette gøres for at give et overblik over hvilke målinger der mangler

73 6.4 Design 61 at blive foretaget, og hvilke knuder der skal forbindes med kanter. Her opstår det samme problem, som i forbindelse med rutevisning, med at vise kanter mellem knuder placeret på hver deres kort. Løsningen er den samme som for rutevisning, men det kræver en tilpasning af kort klassen for at gøre det muligt. Ved rutevisning returnerer Dijkstra algoritmen den liste af knuder der udgør ruten, hvorved det er muligt at vise information om en knude på et andet kort. For at det samme er muligt ved visning af et kort i off-line fasen er det nødvendig i kort klassen, at have en liste af referencer til knuder der har en kant til en knude på det pågældende kort. Alle de kort der benyttes i systemet er placeret på klienten. Dette er muligt hvis klienten kører på en desktop, laptop eller PDA, mens det kan være et problem hvis den kører på en mobiltelefon. Hvis klienten skal køre på en mobiltelefon hvor der ikke er plads nok til alle kort, kan man f.eks. vælge kun at overføre kort efterhånden som de skal bruges og slette dem igen når dette ikke længere er tilfældet Positionsbestemmelse Positionsbestemmelse benyttes til at afgøre, hvilken knude en liste af AP information skal matches med, også kaldet et målingssæt. Det foregår ved, at der på klienten bliver indsamlet information om hvilke APer der på måletidspunktet modtages et signal fra. Udfra denne information opbygges en liste bestående af instanser af klassen AP. Denne liste sendes, sammen med et brugernavn, til serveren, hvor den matches med en knude. På serveren benyttes en NNS algoritme, se afsnit 2.1, til at matche den sendte liste med en knude, hvorefter den fundne knude returneres til klienten. Hver knude kan tilknyttes 4 AP lister, svarende til en måling foretaget med retning mod hver af de 4 verdenshjørner. Grunden til dette er, at den person der udfører målingerne kan påvirke signalstyrken, da signalerne passerer gennem vedkommendes krop. Den værdi der tilknyttes en AP i et målingssæt er gennemsnittet af den modtagne signalstyrke over et brugervalgt tidsinterval. Målinger tilknyttes en knude ved, på klienten, enten at oprette en ny knude knyttet til målingerne, eller ved at hente information om en eksisterende knude og knytte målingerne til denne knude. Det er i begge tilfælde muligt at vælge, hvilken af de 4 AP lister på knuden målingerne skal knyttes til. Hvis det er på en eksisterede knude, der i forvejen har målinger knyttet til den valgte liste, bliver den eksisterende liste overskrevet med den nye liste. Der skal være en vis afstand mellem de steder hvor der foretages målinger, sådan at NNS algoritmen med en acceptabel sandsynlighed matcher on-line målinger foretaget på position X, med den knude der repræsenterer position X. Det betyder at en rutevisning kan se underlig ud, f.eks hvis der ikke er en knude lige foran en dør, hvorved ruten ser ud til at gå skråt gennem en væg. Dette problem løses ved at benytte dummy knuder, dvs. knuder hvor der ikke er

74 62 Udvikling af prototype målinger tilknyttet. 6.5 Implementation Positionsbestemmelse NNS algoritmen benyttes til positionsbestemmelse ved at matche lister af AP instanser. Kodeudsnit 6.1 viser implementeringen af NNS algoritmen. p r i v a t e NodeInfo MoveUser ( s t r i n g username, AP [ ] aps ) { 2 H a s h t a b l e sample = new H a s h t a b l e ( ) ; f o r ( i n t i =0; i < aps. Length ; i ++) 4 { sample. Add ( aps [ i ]. mac, aps [ i ] ) ; 6 } i n t s m a l S i g D i s t = i n t. MaxValue ; 8 Node nearnode = new Node ( ) ; I D i c t i o n a r y E n u m e r a t o r enumer = graph. nodes. GetEnumerator ( ) ; 10 while ( enumer. MoveNext ( ) ) { 12 Node node = ( Node ) enumer. Value ; i f ( node!= n u l l ) 14 { i n t t o t a l S i g D i s t = 0 ; 16 / / n o r t h i f ( node. northaps. Count!= 0) 18 { I D i c t i o n a r y E n u m e r a t o r enume = node. northaps. GetEnumerator ( ) ; 20 while ( enume. MoveNext ( ) ) { 22 i f ( sample. ContainsKey ( enume. Key ) ) { 24 AP apf = (AP) node. northaps [ enume. Key ] ; AP aps = (AP) sample [ enume. Key ] ; 26 i n t s i g D i s t = ( i n t ) Math. Pow ( Math. Pow ( aps. s i g n a l S t r e n g t h apf. s i g n a l S t r e n g t h, 2 ), 0. 5 ) ; 28 t o t a l S i g D i s t = t o t a l S i g D i s t + s i g D i s t ; } 30 } i f ( t o t a l S i g D i s t < s m a l S i g D i s t ) 32 { s m a l S i g D i s t = t o t a l S i g D i s t ; 34 nearnode = node ; } 36 } } 38 } NodeInfo pos = new NodeInfo ( nearnode. id, nearnode. x, 40 nearnode. y, nearnode. b u i l d i n g, nearnode. f l o o r, nearnode. room, nearnode. map ) ;

75 6.5 Implementation ( ( User ) u s e r s [ username ] ). c u r r P o s = nearnode ; return pos ; 44 } Listing 6.1: Implementering af NNS algoritmen Linie 3-7 Da det ikke er muligt at sende en hashtable over en web service, er AP listen et array. Dette array overføres til en hashtable, da en sådan datastruktur er mere hensigtsmæssig at benytte i denne forbindelse. Linie Alle knuder i grafen gennemløbes for at afgøre, hvilken der har en AP liste, hvis signalstyrke værdier bedst matcher sample listen. Her er kun vist matchning af nord-listen. I matchningen benyttes kun de APer i sample listen, hvor der i den matchede knude findes en AP med tilsvarende MAC værdi. Det betyder at hvis der findes flere APer i sample listen eller i den matchede knude, så har disse ingen indflydelse på matchværdien. Linie Der oprettes en NodeInfo instans indeholdende værdierne af knuden med den laveste matchværdi. Den bruger instans der repræsenterer den bruger der har foretaget positionsopdateringen får knuden med den mindste matchværdi tilknyttet currnode attributten, så andre brugere kan få oplyst vedkommendes nuværende position. Tilsidst returneres knuden med den mindste matchværdi, i form af en NodeInfo instans. Grunden til at der ikke bare returneres en Node instans er, at en sådan instans indeholder referencer til de knuder der er en kant til, disse knuder indeholder igen referencer til andre knuder osv. Det betyder at når en knude serialiseres til XML for at kunne sendes via web servicen, så bliver hele grafen serialiseret. Dette er i sig selv ikke hensigtsmæssigt, og det er desuden heller ikke muligt, da grafen indeholder cirkulære referencer mellem knuder Dijkstras algoritme Dijkstras algoritme benyttes til at finde den korteste sti mellem to knuder. Kodeudsnit 6.2 viser implementeringen af Dijkstras algoritme. p u b l i c Node D i j k s t r a ( Node s t a r t N o d e, Node endnode ) 2 { A r r a y L i s t i n c l = new A r r a y L i s t ( ) ; 4 A r r a y L i s t remain = new A r r a y L i s t ( ) ; foreach ( Node n in graph. nodes. Values ) 6 { n. c u r r S h o r t P a t h. C l e a r ( ) ; 8 n. c u r r S h o r t = i n t. MaxValue ; i f ( n. i d!= s t a r t N o d e. i d ) 10 remain. Add ( n ) ; }

76 64 Udvikling af prototype 12 i n c l. Add ( graph. nodes [ s t a r t N o d e. i d ] ) ; ( ( Node ) i n c l [ 0 ] ). c u r r S h o r t = 0 ; 14 Node currnode = ( Node ) i n c l [ 0 ] ; while ( remain. Count > 0) 16 { / / u p d a t e c u r r S h o r t on nodes i n currnodes a d j l i s t 18 foreach ( Edge edge in currnode. a d j L i s t ) { 20 i f ( edge. bnode. c u r r S h o r t > currnode. c u r r S h o r t +edge. w eight ) { 22 edge. bnode. c u r r S h o r t P a t h. C l e a r ( ) ; foreach ( Node n2 in currnode. c u r r S h o r t P a t h ) 24 { edge. bnode. c u r r S h o r t P a t h. Add ( n2 ) ; 26 } edge. bnode. c u r r S h o r t P a t h. Add ( currnode ) ; 28 edge. bnode. c u r r S h o r t = currnode. c u r r S h o r t +edge. weight ; } 30 } / / f i n d node i n remain w i t h s m a l l e s t c u r r S h o r t and add i t t o i n c l 32 i n t c u r r S h o r t = i n t. MaxValue ; foreach ( Node n in remain ) 34 { i f ( n. c u r r S h o r t < c u r r S h o r t ) 36 { c u r r S h o r t = n. c u r r S h o r t ; 38 currnode = n ; } 40 } i f ( currnode. i d == endnode. i d ) 42 { return currnode ; 44 } i n c l. Add ( currnode ) ; 46 remain. Remove ( currnode ) ; } 48 return n u l l ; } Listing 6.2: Implementering af Dijkstras algoritme Linie 3-14 Dijkstras algoritme benytter to lister, én indeholdende de knuder, hvor der endnu ikke er blevet fastlagt en korteste sti fra startknuden til, og en liste hvor dette er sket. Disse to lister hedder her, remain og incl, og er instanser af ArrayList. Først tilføjes alle knuder i grafen til remain, pånær startknuden. Startknude tilføjes til incl, og dens currshort attribut sættes til 0. Tilsidst sættes currnode lig med startknuden, da algoritmen skal køres med udgangspunkt i startknuden. Linie Alle knuder i remain gennemløbes. Først opdateres currshort for alle de knuder som har en kant til currnode. Ved de knuder hvor deres nuværende

77 6.5 Implementation 65 currshort er større før opdateringen, sættes deres currshortpath attribut til at være lig currshortpath for currnode tilføjet currnode. Derefter findes den knude med den laveste currshort og denne knude sættes til at være den nye currnode. Den nye currnode fjernes fra remain og tilføjes til incl. Dette sker dog kun hvis den nye currnode ikke er lig slutknuden, hvis dette er tilfældet så returneres den nye currnode. Den returnerede knude indeholder en liste af de knuder der indgår i den korteste sti fra startknuden til den returnerede knude, samt en værdi for længden af denne rute.

78

79 Kapitel 7 Udfordringer og en praktisk løsning Indholdsfortegnelse 7.1 Udfordringer: Faktorer der indvirker på nøjagtigheden Bygningens layout Brugerens krop og retning Antal personer i bygningen Netværkskort Access Points Afstand mellem målepunkter Antal målinger Tracking En praktisk løsning Udfordringer: Faktorer der indvirker på nøjagtigheden Ideelt, hvis signalet var fuldstænding stabilt, ville det være muligt med målinger fra tre APer at unikt identificere en lokation helt nøjagtigt. Der er dog en række faktorer der gør at signalet fluktuerer, og derved kan der opstå flere punkter hvor det er muligt at opnå samme målinger, samtidig med at målinger på et punkt kan variere. Dette gør, at det ikke er muligt at opnå fuldstændig nøjagtighed, og på nuværende tidspunkt er de bedste resultater inden for et par meters nøjagtighed [38]. I det følgende vil vi beskrive disse faktorer.

80 68 Udfordringer og en praktisk løsning Bygningens layout Styrken af et signal aftager efterhånden som distancen mellem sender og modtager øges. Men i et indendørs miljø aftager signalstyrken i varierende grad afhængig af hvorvidt signalet rejser i en uhindret lige linje mellem sender og modtager eller om signalet møder obstruktioner, som f.eks vægge eller døre, undervejs [56]. F.eks. aftager signalstyrken gradvist hvor der er line-of-sight, mens signal styrken kan aftage voldsomt hvis der er én eller flere vægge mellem senderen og modtageren [56]. Hertil kommer at signalet påvirkes af multipath effekten der gør at et signal kan ankomme via forskellige ruter [35]. Dette gør det vanskeligt at bygge en signaludbredelses model for et indendørs miljø, og betydningen for empirisk dataindsamling kan være at det er nødvendigt at gentage dataindsamlingsprocessen hvis det indendørs miljø ændres, f.eks. hvis der opstilles skillevægge eller foretages større omstruktureringer [27, 56] Brugerens krop og retning Brugerens krop kan have en effekt både på den gennemsnitlige modtagne signal styrke, men også på variansen i den modtagne signal styrke. [27] observerede at signal styrken varierede op til 5 dbm afhængig af hvilken retning brugeren vendte, mens [38] registrerede udsving på helt op til 9.32 dbm meter som en følge af brugerens retning. Tilstedeværelsen af brugerens krop skaber også større udsving i det modtagne signal end ellers. [38] viser at standard afvigelsen reduceres fra 3 dbm til 0.68 dbm når brugeren er fraværende. Figur 7.1 illustrerer spredningen i signal styrken når brugeren er henholdsvis i nærheden eller er fraværende. Som forklaring på disse fænomener angives, at brugerens krop udgør en obstruktion for signal styrken, og forskellige (størrelser) kroppe medfører forskellige tab i signal styrken. [38] angiver som en mulig forklaring på den større spredning i signalet at brugerens krop fungerer som reflektor eller spreder af signalet Antal personer i bygningen Da menneskekroppe som sagt udgør en obstruktion for signaludbredelsen, medfører et varierende antal mennesker i en bygning varierende udsving i signal styrken. [38] observerede at middelværdien for signal styrken ved en bestemt lokation var relativt stabilt sent om aftenen og tidligt om morgenen, mens der ikke var andre folk på et kontor, hvorimod signalstyrken varierede betydeligt i kontorets åbningstid.

81 7.1 Udfordringer: Faktorer der indvirker på nøjagtigheden 69 Figur 7.1: Effekt af brugerens nærhed [38] Lignende iagttagelser er gjort i [27, 56] og [27] foreslår at der foretages målinger på forskellige tidspunkter af dagen samt over en længere periode, f.eks. et par uger Netværkskort Selvom IEEE standarderne definerer signalstyrke målinger som et tal mellem 0 og 255, så måler leverandører af netværkskort signal styrke værdier forskelligt [38]. Hver leverandør måler signal styrke med varierende nøjagtighed, og leverandørerne benytter egen målingsskala og granularitet. F.eks, så måler Cisco s kort signalstyrke på en skala med 100 enheder, mens Atheros chipsettet har et maksimum på 60 enheder [38]. Ligeledes målte kortet i den PDA vi havde til rådighed signalstyrke i intervaller på 4, på en skala fra -24 til -76, dvs. med en skala på kun 13 enheder. Figur 7.2 viser måleområderne for forskellige netværkskort. Til positionering er et netværkskort med et stort måleområde eller en god granularitet at foretrække, da det gør at der bedre kan differentieres mellem to lokationer. Derudover skal den målte signalstyrke fluktuere mindst muligt. Forskellige netværkskort har forskellig varians i det målte signal - jo mindre varians, jo mindre risiko er der for at måle forskellige signal styrke værdier ved den samme lokation, og dermed mindre risiko for at lokationen forveksles med andre lokationer. Da forskellige netværkskort måler signal styrke forskelligt så er det ifølge [38] vigtigt at anvende den samme type netværkskort til både on-line- og off-line fasen.

82 70 Udfordringer og en praktisk løsning Figur 7.2: Måleområde for forskellige netværkskort [38] Access Points Antallet af APer kan have en indflydelse på den nøjagtighed det er muligt at opnå. Ved et enkelt AP er fingerprints ikke unikke, da det er muligt at måle samme signal styrke på forskellige steder. Ved at tilføre APer mindskes risikoen for identiske fingerprints betydeligt, og det bliver lettere at skelne mellem lokationer. [56] har undersøgt effekten af at variere antallet af APer. De fandt at for at opnå en acceptabel nøjagtighed var det nødvendigt at have minimum 3 APer der kunne høres af klienten. Et andet problem er manglende APer. Hvis placeringen af APer ikke er tiltænkt positioneringssystemer er der en risiko for at at ikke alle APer kan høres hele tiden af en klient. Dette vil medføre et problem med ukomplette målingssæt. Vi har i litteraturen kun set dette fænomen nævnt én gang, i [38], der har oplevet dette problem med et enkelt access point der forsvandt i en time. Forfatteren adresserer dog ikke en løsning på problemet, men angiver at det vil kræve yderligere undersøgelse for at afgøre hvordan sådanne situationer håndteres i en lokations-estimerings algoritme Afstand mellem målepunkter En stor afstand mellem målepunkter vil naturligvis give en ringere granularitet af lokationsinformation. På den anden side kan en lille afstand, f.eks målinger for hver meter, resultere i et betydeligt overlap mellem målinger der foretages tæt på hinanden. Ved at have en klar forskel mellem målinger kan lokationer lettere skelnes fra hinanden. En for lille afstand mellem målepunkter kan således være spild af tid. Figur 7.3 illustrerer målinger fra to lokationer der er klart adskilte og derved lette at skelne fra hinanden.

83 7.1 Udfordringer: Faktorer der indvirker på nøjagtigheden 71 Figur 7.3: Målinger fra to lokationer med klar separation i signalstyrke [38] Antal målinger Et tilstrækkeligt antal målinger per lokation nævnes som værende vigtigt for opnåelse af høj nøjagtighed og præcision [38]. Radar projektet [27] anvender 20 målinger per lokation og retning med en nøjagtighed på 2.67 m. i 50% af tilfældende (de angiver ingen nøjagtighed for tal over 50%), mens Xiang et al. [56] tager 300 målinger per lokation og retning med en nøjagtighed på 2 m. i 90% af tilfældene. I begge tilfælde anvendes den metriske fejldistance til at angive nøjagtigheden, defineret ved den rumlige distance mellem den originale position og positionen udregnet af positioneringssystemet [27, 56], m.a.o, distancen i fugleflugtslinje mellem den originale og udregnede position uagtet eventuelle vægge mellem de to positioner. Den høje procentvise korrekthed af estimaterne i Xiang et al. [56] kan ikke udelukkende tilskrives antallet af målinger, men kræver, ifølge deres eget udsagn at tre APer kan høres for at opnå dette resultat. Placeringen af APerne er sandsynligvis også medvirkende til det gode resultat, da tests er udført i et laboratorie hvor APer er placeret i hvert lokale (Figur 7.4). Som nævnt skaber vægge et drastisk fald i signalstyrken, og ved at have en AP i hvert lokale der dominerer målingerne for det pågældende lokale bliver det lettere at skelne signalstyrke fra forskellige rum. Præcist hvor meget placeringen af APerne influerer på resultatet er dog svært at sige, da den relative indflydelse fra de forskellige faktorer endnu ikke er forstået til

84 72 Udfordringer og en praktisk løsning bunds [27, 38, 56]. Figur 7.4: IBM China Research Laboratory, Beijing [56] Tracking Tracking, som defineret ved positionsbestemmelse af en bruger i bevægelse, giver erfaringsvis ringere nøjagtig end statisk positionsbestemmelse, hvor en bruger befinder sig på samme lokation gennem længere tid. Xiang et al. [56] var i stand til at opnå 5 m. nøjagtighed i 90% af tilfældene ved tracking mod en statisk nøjagtighed på 2 m, mens Radar projektet [27] var i stand til at opnå en tracking nøjagtighed på 3,5 m. i 50% af tilfældene hvilket var ca. 19% dårligere end den statiske nøjagtighed. Tracking er indtil videre ikke velundersøgt [27], og forsøgene giver heller ingen forklaring på den ringere nøjagtighed for tracking [27,38,56]. Effekten af de beskrevne faktorer forstærkes dog sandsynligvis når brugeren bevæger sig, f.eks kan en bruger på et øjeblik gå fra at have Line-Of-Sight til en AP til at have flere vægge der obstruerer signalet.

85 7.2 En praktisk løsning En praktisk løsning Dataindsamling er den mest tidskrævende aktivitet i deployering af et Wifi positioneringssystem [38, 56]. Derfor er det vigtigt at denne proces tilpasses kravene til systemet, så der kan foretages en hensigtsmæssig og effektiv dataindsamling. For at imødekomme den funktionalitet vi har foreslået for et AAU-LBS system, som beskrevet i 4.2, har vi besluttet at systemet skal facilitere per rum og Line-Of- Sight nøjagtighed. Dette betyder at systemet skal kunne bestemme lokationen på en bruger til et bestemt lokale samt punkter i et åbent område hvorfra en person har uhindret udsyn fra ét punkt til et andet, f.eks. i hver ende af en gang. Strategien for placeringen af knuderne er derfor, at hvert lokale skal have mindst en knude, og afstanden mellem knuderne skal være så stor, at målinger i on-line fasen med stor sandsynlighed matches med den rigtige knude. En nøjagtighed der positionsbestemmer en bruger til en bestemt bygning har den laveste omkostning da den kan implementeres ved hjælp af stærkeste signalstyrke algoritmen og således ikke kræver en dataindsamlingsproces. En sådan (mangel på) nøjagtighed er dog utilstrækkelig til den foreslåede funktionalitet. Det vil ikke være anvendeligt til navigering for folk der ikke er bekendt med den pågældende bygning, og hjælpelærer-hjælp funktionaliteten vil heller ikke kunne implementeres. Oftest ved en hjælpelærer godt hvilken bygning grupperne befinder sig i, men for at fremme hurtig hjælp skal hjælpelæreren have information om hvilket grupprum en gruppe befinder sig i. Vi anser desuden større nøjagtighed end per rum og Line-Of-Sight for at være unødvendigt. Dels ville det kræve en meget omfattende dataindsamlingsproces at prøve at opnå dette, og derudover er det ikke givet at det ville være muligt opnå konsekvent stabile positionsestimater pga. fluktuationer i signal styrken. Eksempelvis var Radar projektet [27] i stand til at opnå en nøjagtighed på lige under tre meter, men dette var et median resultat, og altså kun opnåeligt i halvdelen af tilfældende. Som afsnit 4.1 viste så var en af de kritiske problemer i sporvognssystemet at der var uoverensstemmelser mellem information fra systemet og den virkelige verden. Vi mener derfor det er vigtigere at give estimater som brugeren kan stole på, altså en højere procentvis korrekthed, frem for en høj nøjagtighed der kun kan indfries i halvdelen af tilfældende. Derudover mener vi at per rum og Line- Of-Sight nøjagtighed er tilstrækkelig da seende personer jo bare kan løfte hovedet og orientere sig ved hjælp af deres syn, ligesom det er tilstrækkeligt at vide at en person befinder sig i et bestemt rum. Den nøjagtige position, hvorvidt personen befinder sig ved vinduet eller ved døren, er irrelevant da personen kan kontaktes ved et bank på døren. Udover at vores per rum og Line-Of-Sight tilgang medfører reducerede omkostninger til dataindsamlingsprocessen, forudser vi desuden også en fordel i forhold til

86 74 Udfordringer og en praktisk løsning gentagne dataindsamlingsprocesser. Ved at have længere afstande mellem målepunkter skabes der bedre separation mellem målingerne på de forskellige målepunkter, og ved at have en større separation mellem målinger skal der større ændringer til for at målepunkter overlapper. Intuitivt, vil dette betyde at vores tilgang vil være mindre overfølsom overfor ændringer i miljøet, og derfor have mindre risiko for at det er nødvendigt at foretage en ny dataindsamlingsproces. Vi har dog ikke i dette projekt haft mulighed for at efterprøve dette i praksis, da tests er udført i en afdeling af AAU, og ikke i et laboratorie.

87 Kapitel 8 Test og evaluering af prototype Indholdsfortegnelse 8.1 Undersøgelse af målinger Nøjagtighed Per rum nøjagtighed Line-Of-Sight nøjagtighed Tracking Konklusion Vi vil i testen undersøge om det i praksis er muligt at opnå per rum og Line-Of- Sight nøjagtighed. Desuden undersøges hvordan målingerne opfører sig, dvs. hvor stor forskel i signalstyrke der er mellem to punkter, hvilken indflydelse det har at der står en person i vejen for et signal og hvor stabil signalstyrken er. Dette benyttes til at vælge en strategi for hvilke APer der skal indgå i off-line målingssæt, dvs. hvilke APer og signalstyrker der skal tilknyttes en knude. Desuden er det brugt til at finde ud af hvordan NNS algoritmen skal designes. Endelig så testes prototypens anvendelighed til tracking, dvs. prototypens evne til at matche en bruger i bevægelse med den rigtige knude. Testen er foretaget på en bærbar med et Atheros netkort. Det har ikke været muligt at finde oplysninger om kortets måleskala, men vi har målt signalværdier mellem 30 og 95. Testen er foretaget i bygning E, der huser institut for datalogi ved AAU. Bygning E består af to etager, den er cirka 50 gange 50 meter i areal, og har et åbent område i midten. Der er 5 APer placeret i E bygningen, 1 på 1. etage og 4 på 2. etage. Figur 8.1 viser et kort over 1. etage, hvilket er den etage hvor testen er foretaget. På kortet er vist den graf der er blevet benyttet i testen. Der er desuden vist hvor

88 76 Test og evaluering af prototype den ene AP der er på etagen er placeret. Dette er gjort med notationen AP:11, hvor 11 er de sidste to tegn i APens MAC adresse. Det kan dog være svært at se detaljer i grafen, så på figur 8.2 ses et nærbillede af grafen. Grafen består af 11 knuder, forbundet med kanter, tallene ved knuderne er knudernes id, mens tallene mellem knuderne angiver afstanden mellem to forbundne knuder. Knuder der har målinger tilknyttet er vist med en rød cirkel mens dummy knuder, dvs. knuder der ikke har målinger tilknyttet, er vist med en grå cirkel. Så når der efterfølgende i dette afsnit bliver refereret til knude-id, lokalenumre eller afstandsmålinger mellem knuder så kan disse ses på kortet. Grafen er udformet med henblik på at teste per rum og Line-Of-Sight nøjagtighed. Knude 2 har tilknyttet målinger selvom den ikke bidrager til hverken per rum eller Line-Of-Sight test, da der i forvejen er Line-Of-sight fra knude 3 til knude 7. Dette er gjort for at teste om det er muligt for systemet at skelne mellem knuder på gange og knuder i rum, selv om der kun er få meter mellem disse. Figur 8.1: Kort over graf og 1 etage i bygning E, samt placering af AP

89 8.1 Undersøgelse af målinger 77 Figur 8.2: Nærbillede af graf Figur 8.3 viser et kort over 2. etage, hvor placeringen af de 4 APer der er på denne etage er vist. Kortet er medtaget her for at give et samlet overblik over test området. Desuden kan APernes placering sammenholdes med de signalstyrke målinger der indgår i testen, hvor navnet på en AP er vist sammen med signalstyrken. Dette giver en ide om hvordan signalstyrken svækkes over afstand. Den resterende del af testen er opdelt i to afsnit, et afsnit der beskæftiger sig med hvordan målingerne opfører sig og hvordan viden om dette kan bruges til at forbedre off-line fasen og NNS algoritmen, samt et afsnit der omhandler om det er muligt at opnå per rum og Line-Of-Sight nøjagtighed, samt om tracking er mulig. 8.1 Undersøgelse af målinger Signalstyrke måles i negativ dbm, hvilket betyder at en værdi på 30 angiver en stærkere signalstyrke end en værdi på 90. Figur 8.4 viser tre målingssæt. X-aksen angiver de to første tegn i MAC adressen for hver AP i målingssættet, mens Y- aksen er værdien af signalstyrken. Målingssættene er indsamlet ved knude 1, 3 og 8. De viste signalstyrke værdier er et gennemsnit af 50 målinger foretaget over en periode på 25 sekunder. Ved at sammenholde målingssættene kan man få en ide om hvor stor forskel i signalstyrke der er mellem de punkter der er tilknyttet de involverede knuder. Der indgår APer i målingssættene som ikke er placeret i E bygningen (APerne 40,30,a0,9b). Disse APer er AAU APer i omkringliggende bygninger eller Wifi udstyr tilhørende en studerende eller ansat, f.eks. en Wifi router.

90 78 Test og evaluering af prototype Figur 8.3: Kort over 2 etage med placering af APer AP 05 er placeret på 2. etage lige ovenover lokalet til højre for knude 3 (se figur 8.1 og 8.3), og dets signal skal derfor kun gå igennem gulvet og en væg for at nå knude 3 og 8 mens det skal gå gennem gulvet plus 3 vægge for at nå knude 1. Dette giver her (figur 8.4) en signalstyrke der er henholdsvis 11 og 6 -dbm svagere ved knude 1 i forhold til knude 3 og 8. En vigtig observation vi har foretaget i løbet af testen, er at de APer der er tættest på måleområdet, er mest egnet til at skelne mellem forskellige målepunkter. APer der er længere væk, som f.eks AP 30, har næsten ens signalstyrke i alle tre målingssæt. Det betyder at APer hvortil der er en dårlig forbindelse ikke bidrager til at fastslå en position. Ydermere kan disse APer også medføre en lavere nøjagtighed, da signalstyrken for dem tildels afhænger af hvor de er blevet indfanget. Begrebet indfanget knytter sig til et fænomen vi har observeret. Nemlig at når netkortet først er begyndt at modtage et signal fra en AP, så bliver signalet fra denne AP slæbt med, når man bevæger sig væk fra det område hvor signalet kan

91 8.1 Undersøgelse af målinger 79 Knude 1 vest Knude 2 vest Knude 3 vest Figur 8.4: Tre målingssæt opfanges. Figur 8.5 illustrerer dette. Cirklen er det område hvor signalet fra APen kan opfanges. Personen på position 1 opfanger signalet fra en AP, og bevæger sig til position 2, hvor signalet fra APen stadig modtages. Men hvis personen aldrig havde været på position 1, så ville han på position 2 ikke modtage et signal fra APen. Dvs. at personen indfanger signalet og slæber det med sig. AP Pos.2 Pos.1 Figur 8.5: Netkort slæber signal Et andet fænomen vi har observeret er, at når et Wifi apparat startes på en bestemt

92 80 Test og evaluering af prototype position, så modtager det ikke altid signaler fra de samme APer. Ved én opstart kan det være, at apparatet modtager signaler fra AP1, AP2 og AP3, mens det ved næste opstart modtager signaler fra AP1, AP3 og AP4. Hvor AP1 er en AP tæt på målestedet, mens AP2, AP3 og AP4 er placeret så langt væk at det kun er en gang i mellem at de kan opfanges på målestedet. Hvis den matematiske definition af NNS algoritmen følges giver disse fænomener problemer, da det får stor inflydelse på match værdien hvis der i enten off-line eller on-line fasen forekommer APer der ikke findes i begge målingssæt. For at håndtere disse fænomener kan man designe NNS algoritmen sådan at når et målingssæt indsamlet i on-line fasen, sammenlignes med et målingssæt tilknyttet en knude, skal kun de APer som optræder i begge målingssæt indgå i sammenligningen. Men derved opstår et nyt problem, hvilket bliver illustreret i figur 8.6. I figuren ses et on-line målingssæt og to off-line målingssæt. Off-line målingssæt 1 består af de samme tre APer som on-line målingssættet, og med næsten identiske signalværdier. Off-line målingssæt 2 indeholder kun én AP som også forekommer i on-line sættet, foruden to APer der ikke gør. Men signalstyrken på den ene AP der også indgår i on-line målingssættet er et perfekt match. Derved får off-line målingssæt 2 en matchværdi på 0, mens off-line målingssæt 1 får en matchværdi på 2, hvilket gør at off-line målingssæt 2 bliver valgt. Dette er ikke hensigtsmæssig da off-line målingssæt 1 tydeligvis er den rigtige, mens off-line målingssæt 2 højst sandsynlig repræsenterer en knude der er placeret langt fra on-line målestedet, men i samme afstand fra AP1 som off-line målingssæt 1. Det er derfor nødvendig for NNS algoritmen at matche alle APer i et off-line målingssæt. Dvs. det skal have en stor indflydelse på matchværdien for de off-line målingssæt hvor der ikke er tilsvarende APer i on-line målingssættet. On-line målingssæt AP1:75 AP2:50 AP3:60 AP1:75 AP2:51 AP3:59 AP1:75 AP4:70 AP5:81 Off-line målingssæt 1 Off-line målingssæt 2 AP1:75-75 = 0 AP2:51-50 = 1 AP3:60-59 = 1 AP1:75-75 = 0 Match-værdi 2 Match-værdi 0 Figur 8.6: Matchning af målingssæt Når denne match strategi benyttes så er det nødvendig at sikre at det kun er de APer der altid kan modtages et signal fra ved en knude der tilknyttes den pågældende knude i forbindelse med off-line fasen. Hvilke forholdsregler der kan tages for at

93 8.1 Undersøgelse af målinger 81 sikre dette vil vi komme nærmere ind på senere i dette afsnit. Men først skal vi se på et par andre måleundersøgelser. Den person der foretager målingerne har indflydelse på den målte signalstyrke, da vedkommendes krop sænker signalstyrken. Figur 8.7 viser to målingssæt foretaget ved knude 1, hvor målepersonen har retning mod henholdsvis vest og øst. Dette viser en forskel i signalstyrke på henholdsvis 3 og 5 for AP 05 og AP 62. Det betyder at det giver en højere nøjagtighed at foretage off-line målinger i flere retninger, da en bruger i on-line fasen som oftest vil være placeret i umiddelbar nærhed af måle apparatet. Knude 1 vest Knude 1 øst Figur 8.7: Målingssæt for to retninger Selv om et målingssæt er gennemsnittet af 100 målinger så er der stadigvæk forskelle mellem målingssæt indsamlet lige efter hinanden, med samme retning og på det samme punkt. Figur 8.8 viser to målingssæt indsamlet ved knude 3. Det viser små forskelle mellem de to målingssæt, mest tydelig ved AP 11 hvor der er en forskel i signalstyrke på 3 mellem de to målingssæt. Figur 8.8: To målingssæt fra samme knude Der kan forekomme fluktuationer i signalstyrken over tid i målingssæt målt på det samme punkt. Figur 8.9 viser to målingssæt indsamlet med cirka 20 minutters mellemrum. Der er en væsentlig større forskel mellem disse to målingssæt end mellem de to målingssæt på figur 8.8, der er indsamlet lige efter hinanden. F.eks er der 4 i forskel på signalstyrke mellem de to målingssæt ved både AP 40 og AP 05. Hvorfor disse fluktuationer forekommer ved vi ikke, det kan være et fænomen der kun forekommer ved nogle AP typer. Men da vi kun har foretaget målinger med AAUs APer er dette uvis. Fluktuationer gør at der er grænser for

94 82 Test og evaluering af prototype hvor høj en procentdel af gangene en on-line måling vil blive matched med den rigtige knude. Knude 3 vest Knude 3 vest 20 min. senere Figur 8.9: Målingssæt fra knude 3 Der forekommer ændringer i signalstyrken for en AP i løbet af ét målingsinterval. Tabel 8.1 viser resultatet af 100 målinger. Tabellen viser fordelingen af de signalstyrker der er målt for hver AP. Ud for hver AP navn er vist en liste af talsæt, bestående af to tal og et kolon. Tallet før kolonet er signalstyrken mens tallet efter kolonet er det antal gange denne signalstyrke forekom i løbet af de 100 målinger. Som det ses, er der størst variation ved de APer der er tættest på, mens der ved en række APer med lav signalstyrke (høj talværdi) er målt den samme signalstyrke ved samtlige 100 målinger. AP Målinger a0 83:50 84: :16 87:69 88:8 89: :24 70:32 71:14 72:13 73:6 75:4 76:4 77:5 e0 95: : :11 82:14 83:47 84:18 85:10 9b 92: :100 Tabel 8.1: Varians i målinger Som det ses i tabel 8.1 så er der en klar sammenhæng mellem graden af varians og signalstyrken. Denne sammenhæng kan benyttes til at få frasorteret de APer der ikke altid kan modtages et signal fra. Som tidligere nævnt så skal sådanne APer ikke medtages i off-line målingssæt, da disse skal kun skal bestå af de APer der altid kan modtages et signal fra på målepunktet. Følgende regler baseret på variansen kan benyttes til at sikre at kun de APer der opfylder disse krav bliver medtaget. Én signalstyrke værdi må maksimalt forekomme X gange ud af Y antal målinger.

95 8.2 Nøjagtighed 83 Der må ikke forekomme under X forskellige signalstyrke værdier for én AP ud af Y antal målinger. Signalstyrken skal skifte værdi X antal gange ud af Y antal målinger. Værdien af X og Y i reglerne skal undersøges empirisk, for at finde ud af hvilke der giver det bedste resultat for en given deployering. Ligeledes har vi ikke undersøgt hvilke af reglerne der er bedst egnede. Vi har brugt en X værdi på 25 og en Y værdi på 50 i regel 1. Dvs. vi har foretaget 50 målinger og en signalstyrke værdi må maks forekomme i halvdelen af tilfældene. I regel 2 er benyttet en X værdi på 2 og en Y værdi på 50. Dvs. der skal være forekommet mere end to forskellige signalstyrke værdier ud af 50 målinger. Regel 3 er på nuværende tidspunkt ikke blevet aftestet. Resultatet af at anvende regel 1 og 2 i off-line fasen er at det antal APer der er tilknyttet en knude er reduceret til 2-4 APer. Ved de fleste off-line målinger blev de ønskede APer valgt, men i enkelte tilfælde manglede der en eller der var for mange. I sådanne tilfælde blev der foretaget en ny måling. 8.2 Nøjagtighed Testen af nøjagtighed er foretaget ved først at udføre off-line fasen, dvs. foretage målinger ved hver knude og knytte disse målinger til den pågældende knude. De målingssæt der tilknyttes en knude er gennemsnittet af 50 målingssæt indsamlet med et sekunds interval over en periode på 25 sekunder. Der tilknyttes fire målingssæt til hver knude, en for hver retning målepersonen har vendt mod, henholdsvis nord, syd, øst og vest. I on-line fasen er de målingssæt der bliver benyttet ved positionsopdatering et gennemsnit af to målingssæt foretaget med et halvt sekunds mellemrum. Brugerens position opdateres (udregnes) således hvert sekund. Den opnåede nøjagtighed er illustreret i søjlediagrammer, hvor en søjle angiver det antal gange en knude, hvis id står under søjlen, er blevet matched med et on-line målingssæt. Der er foretaget 50 positionsopdateringer i forbindelse med hver nøjagtighedstest Per rum nøjagtighed At placeringen af målepersonen har en betydning er allerede blevet vist i det foregående afsnit, og figur 8.10 viser at det har betydning for rum-nøjagtigheden. På figuren ses nøjagtigheden af knude 1 målt med retning mod henholdsvis øst og nord. Ved retning mod nord er knude 1 blevet korrekt matched 35 ud af 50 gange, mens den ved retning mod øst er blevet matched korrekt samtlige 50 gange. Af de ukorrekte estimater ved knude 1 med retning mod øst, matches 11 gange

96 84 Test og evaluering af prototype med knude 2, som er lokationen umiddelbart uden for lokalet på den anden side af døren, mens der i tre tilfælde forveksles med knude 5 i det tilstødende lokale (se Figur 8.2. I begge tilfælde er fejldistancen ca. 3 meter. I et enkelt tilfælde fejlmatches der med knude 3 som befinder sig noget længere væk, ca. 6-7 meter. Figur 8.10 viser ligeledes nøjagtigheden af knude 5, hvor det ses at den matches korrekt 48 ud af 50 gange. I de to tilfælde der fejl-matches angives lokationen som knude 6, det tilstødende lokale, og igen en fejldistance på ca. 3 meter. Nøjagtighed af knude 1 hvor måleperson har retning mod øst Nøjagtighed af knude 1 hvor måleperson har retning mod nord Knude 5 nøjagtighed Figur 8.10: Nøjagtighed af knude 1 ved to retninger og nøjagtighed ved knude 5 I 149 af de ialt 150 opdateringer, eller 99,33% af tilfældende, opnås således en nøjagtighed inden for 3 meter, mens der opnås et korrekt rum-estimat i 88,67% af tilfældende (133 af 150 opdateringer). Som vi har set i det foregående afsnit så fluktuerer målinger mellem måleperioder og desuden også inden for én måleperiode. Der kan derfor opnås bedre resultater ved at forlænge måleperioden i offline fasen, dvs. foretage flere målinger på hver lokation, da gennemsnittet så bliver mere repræsentativt. Denne tilgang vil imidlertid medføre forøgede omkostninger til off-line fasen. Da effekten forøges som følge af området der skal dækkes, vil dette mærkes markant hvis systemet, som nævnt, skal dække alle afdelinger af AAU. Alternativt kan opdateringsintervallerne i online fasen gøres længere. I forbindelse med eksperimenterne har vi sat opdateringsfrekvensen til hvert sekund, hvor der hvert halve sekund indsamles målinger der bruges til at matche med målingerne i off-line målingssættene. Denne frekvens er valgt for at facilitere tracking, hvor brugeren bevæger sig, og hvor en hyppig opdatering er nødvendig for at kunne afspejle brugerens aktuelle position. I en endelig udgave af systemet vil det sandsynligvis være mere hensigtsmæssigt at operere med separate opdateringsfrekvenser for henholdsvis statisk positionering og tracking. Brugerne af systemet vil jo i hovedparten af tiden befinde sig på en fast lokation (et kontor eller grupperum), hvorfor der ikke er behov for en positionsopdatering hvert sekund. Det vil derfor være mere passende med et længere interval for statisk positionering. Når brugeren så aktiverer tracking funktionaliteten for at få angivet en rute til et POI kan opdateringsfrekvensen sættes ned til ét sekund. Fordelen ved et længere opdateringsinterval er, at der kan indsamles flere målinger mellem hver opdatering til at indgå i målingssættet og derved op-

97 8.2 Nøjagtighed 85 nås et mere repræsentativt gennemsnit. Hermed reduceres risikoen for outliers, og der opnås således en større procentmæssig sandsynlighed for at matche en korrekt knude. Herudover reduceres load på serveren og på netværket desuden også betragteligt, ved at der kun skal kommunikeres mellem klient og server samt u- dregnes en position f.eks hver halve eller hele minut. Figur 8.11 viser en sammenligning af opdateringsintervallet in online fasen sat til henholdsvis 1 og 20 sekunder. Tests er udført i en periode over 15 minutter hver, hvilket giver henholdsvis 900 og 45 målingssæt for intervallerne 1 og 20 sekunder. Denne gang viser målingerne med 1 sekunds interval en nøjagtighed for et korrekt rum-estimat på 99,33%, mens der opnås 100% korrekt rum-estimat for knude 1 og 75% for knude 5. Nøjagtigheden med et 1-sekunds interval er således konsistent med de tidligere bedste resultater af målinger med 1-sekunds opdateringsintervaller, og ved knude 1 med et opdateringsinterval på 20 sekunder er samtlige estimater over den 15 minutters periode korrekte. Umiddelbart efter de to tests ved knude 1 blev foretaget en test ved knude 5 med et 20 sekunders interval. Grunden til at procentsatsen nu kun befinder sig på 75%, observerede vi, skyldes et fald i den gennemsnitlige signal styrke fra den nærmeste AP (AP:05) i en periode. H- vad der præcis forårsager dette fald kan, som vi tidligere har gjort rede for, være svært at sige, da det kan skyldes et komplekst samspil af påvirkninger fra forskellige faktorer. Denne sammenligning af online intervallet viser således at et længere opdateringsinterval ikke nødvendigvis medfører en større procentmæssig sandsynlighed for at matche en korrekt knude, ihvertfald ikke over en relativt kort periode. Knude 1, 1 sek. Knude 1, 20 sek. Knude 5, 20 sek. Figur 8.11: Nøjagtighed af knude 1 ved to retninger og nøjagtighed ved knude 5 Resultaterne er positive. Der opnås bedre resultater end Radar projektet, der var i stand til at opnå en nøjagtighed på ca. 3 meter i kun halvdelen af tilfældene. Omend vores strategi med at tilsigte per rum nøjagtighed kan vanskeliggøre en direkte sammenligning med Xiang et al., da den mindste granularitet i vores eksperimenter er ca. 3 meter, så kan det argumenteres at vores resultater virker, om ikke bedre, så i hvert fald lige så gode som Xiang et al.s [56]. Xiang et al. var i stand til at opnå en nøjagtighed på 2 meter i 90% af tilfældene og 4 meter i 95% af tilfældene. I tests med online-opdateringsintervallet sat til ét sekund opnåede vi sammenlagt, inkl. resultatet fra interval-sammenligningen, et korrekt per-rum nøjagtighed i 97,8% af tilfældende (1027/1050), mens der blev opnået en nøjagtighed indenfor 3 meter

98 86 Test og evaluering af prototype i 99,99% af tilfældende (1049/1050). Ved online-opdateringintervallet sat til 20 sekunder var resultatet sammenlagt per-rum nøjagtighed i 87,77% af tilfældende og en nøjagtighed indenfor 3 meter i 100% af tilfældende. En bemærkelsesværdig betragtning er, at vi i hovedparten af tilfældene er i stand til at opnå de præcise estimater med kun én eller to bidragene APer, altså en situation hvor de resterede APer der indgår i on-line målingssættene har så svag signalstyrke at de viser samme værdi ved de forskellige målepunkter. Dette skal sammenholdes med Xiang et al.s forbehold om at mindst tre APer skulle kunne høres for at opnå en nøjagtighed på ned til 2 meter. En væsentlig bidragende faktor til opnåelse af nøjagtigheden er frasorteringen af APer i forbindelse med off-line fasen, så det kun er de APer der altid modtages et signal fra ved en knude der kommer til at indgå i de målingssæt der tilknyttes den pågældende knude. Vi fik ikke før nøjagtighedstesten modificeret NNS algoritmen sådan at det har en effekt på matchværdien hvis der for alle APer i et off-line målingssæt ikke er tilsvarende APer i on-line målingssættet. Men da testen er foretaget på et begrænset område har dette ikke været et problem, kun enkelte gange har det resulteret i positions matchninger der er langt ved siden af, f.eks. så blev der ved knude 13 enkelte gange matched med knude Line-Of-Sight nøjagtighed På figur 8.12 ses nøjagtigheden af knude 2, 3 og 8. Knude 2 er placeret midt på gangen ud for det lokale hvor knude 1 er placeret. Knude 3 er placeret for enden af denne gang og knude 8 er placeret 8 meter skråt til højre for knude 3. Som det ses af figuren så er knude 2 blevet matched korrekt samtlige 50 gange mens knude 3 er blevet matched korrekt 39 gange og knude 8 kun 17 gange. I samtlige tilfælde hvor knude 8 er fejl-estimeret, er den blevet forveklset med knude 3, ligesom knude 3 i 5 tilfælde er forvekslet med knude 8. Knude 2 nøjagtighed Knude 3 nøjagtighed Knude 8 nøjagtighed Figur 8.12: Nøjagtighed af knude 2, 3 og 8 Ved at studere bygningskortet og afstandende mellem knuderne kunne man måske forvente at knude 2 og 3 ville have større sandsynlighed for at blive forvekslet end