Smart Campus Navigation

Erforschung und Entwicklung eines Prototyps für eine AR-basierte Indoor- und Outdoor-Navigation auf dem Bildungscampus
März 2020 – Juli 2020

Zuschnitt_Key Visual SCN_© Fraunhofer IAO, verändert nach Roland Halbe und Fotolia – Ovsianka

Ansprechpartner

Maximilian Feike
E-Mail: maximilian.feike [at] iao.fraunhofer.de
Telefon: +49 711 970-5265

Der Bildungscampus in Heilbronn ist ein komplexer Organismus mit bislang 10 Bildungs- und Forschungseinrichtungen. Für Besucher, Studierende und Mitarbeitende ist es nicht immer einfach, sich auf dem großen Campusgelände zurecht zu finden. Die bestehende Beschilderung verweist zwar auf Institutionen, Gebäude und Räume. Bei der Suche nach dem nächsten Snackautomaten, Schließfach, Arbeitsplatz oder Drucker wird es hingegen schon schwieriger. In diesem Fall kann der Campus Navigator, der im Rahmen der Smart Campus Initiative entwickelt wird, das Auffinden erleichtern.

Im Projekt arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungs- und Innovationszentrums Kognitive Dienstleistungssysteme (KODIS) des Fraunhofer IAO gemeinsam mit Softwareexperten der CAMAO an einer kamerabasierten Augmented Reality (AR) Lösung zur Indoor- und Outdoor-Navigation. Ziel ist die Entwicklung eines Prototyps für eine Smartphone-Anwendung, die Nutzerinnen und Nutzer zuverlässig über den Bildungscampus führt.

Das Forschungsinteresse liegt insbesondere in der Überprüfung der technischen Umsetzbarkeit einer neuartigen kameragestützten Positionierungsmethode. Als Schlüsseltechnologien kommen die Game-Engine Unity3D für die Darstellung und Interaktion von 2D- und 3D-Inhalten sowie Azure Spatial Anchors von Microsoft zum Einsatz. Azure Spatial Anchors ermöglicht das Anlegen, Abrufen und Speichern von optischen Ankerpunkten und nutzt die AR-Funktionalitäten von Smartphones (AR Core – Android, AR Kit – iOS), um Punktewolken zu erzeugen. Über einen Kameraabgleich erkennt die Anwendung, wo sich die Nutzerinnen und Nutzer befinden. Vorteil dieser Positionierungsmethodik ist, dass sie rein kamera- und internetbasiert funktioniert und somit kein Verbau zusätzlicher stationärer Hardware auf dem Campus erforderlich ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen GPS-gestützten Navigations-Anwendungen wird dadurch auch eine Wegeführung in Innenräumen ermöglicht.

Das Projekt beinhaltet die Konzeptionierung und Entwicklung einer Navigations-App – dem Campus Navigator – sowie einer Administrations-App, eines Backends und eines browserbasierten Analyse-Tools. Im Fokus der Umsetzung stehen zunächst die Navigation im gesamten Außenbereich des Bildungscampus, sowie die Navigation zur und in der Aula, Bibliothek und Mensa. Langfristig wird angestrebt, die weiteren Campusgebäude nach abgeschlossener Prototypenentwicklung und Testphase Stück für Stück in die Anwendung mitaufzunehmen und den Campus Navigator den Studierenden, Mitarbeitenden und Besuchern zur Verfügung zu stellen.

Perspektivisch ist die Integration des Campus Navigators in eine Campus-App denkbar. Außerdem ist es möglich, die Navigationspunkte (Point of Interests – Pins) mit zusätzlichen Informationen wie dem Mensaplan, Veranstaltungsflyern, Links zu Websites der Campusinstitutionen oder Erklärvideos anzureichern. Die Verwaltung von Pins erfolgt derzeit über eine separate Administrations-App, langfristig könnten die Nutzerinnen und Nutzer jedoch in die Verwaltung einbezogen werden und eigene Pins einpflegen. Als erweiterndes Element könnte ein AR-Campusrundgang für neue Studierende und Besucher angeboten werden.

Auf AR-Technologien basierende Anwendungen sind bislang insbesondere aus dem Gaming- oder Inneneinrichtungsbereich bekannt (z.B. Pokémon GO, Minecraft Earth oder IKEA Place). In Kombination mit einer Navigationsfunktion bieten sie einen echten Mehrwert und können beim Auffinden unterschiedlicher Zielpunkte helfen. So könnte die beschriebene Lösung auf andere Hochschul- und Firmencampusse, Verwaltungsgebäude, Krankenhäuser, Einkaufszentren, Messegelände oder Flughäfen übertragen werden. Auch der Einsatz in Supermärkten zur direkten Navigation zum gewünschten Produkt wäre denkbar.

Weitere Anwendungsfelder

Hochschul- & Firmencampusse

Verwaltungsgebäude

Krankenhäuser

Einkaufszentren

Messehallen

Warenlager

Flughäfen

Freizeitparks

Bibliotheken

Supermärkte

Projektpartner

Etzelstraße 1-25
74076 Heilbronn
+49 71 31 79 99 0