Augmented Reality als Navigationsunterstützung für Rettungskräfte

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Name des Autors / der Autoren:	Michael D., Fiet P.
Titel der Arbeit:	"Augmented Reality als Navigationsunterstützung für Rettungskräfte"
Hochschule und Studienort:	FOM Essen

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Begriffsdefinition 2.1 Navigation 2.2 Augmented Reality 3 Historische Entstehung 4 Navigation mit AR 4.1 Hardware 4.1.1 Voraussetzung 4.1.2 Komponenten 4.1.2.1 Tragbare Visualisierungseinheit/ Kamera 4.1.2.2 Kommerzielle Hardwarekomponenten 4.2 Ortungsverfahren 4.2.1 GPS-Ortung 4.2.2 WLAN-Ortung 4.3 Plattform 4.4 Datenkonsistenz 4.5 Navigationsunterstützung für Rettungskräfte 4.5.1 Geoinformationssysteme 4.5.2 Netzinformationssysteme 4.5.3 Gebäudepläne 4.5.4 Vereinigung der Informationen in einem AR-System 4.5.5 Anwendung als Schulungsunterstützung 5 Fazit 6 Abkürzungsverzeichnis 7 Abbildungsverzeichnis 8 Fußnoten 9 Anhang 9.1 Literatur- und Quellenverzeichnis

1 Einleitung

"Everything that can be invented has been invented."^[1]

Navigationssysteme in der heutigen Zeit arbeiten nach demselben Muster: Ein GPS Empfänger bestimmt anhand der Signallaufzeiten ^[2] zu mindestens drei Satelliten in Verbindung mit einem vierten Satelliten, der eine genaue Uhrzeit referenziert, die Position, die Geschwindigkeit und die Richtung seiner selbst. Mithilfe dieser Grunddaten wird auf Kartenmaterial zugegriffen und die geografischen Gegebenheiten dort visualisiert. Mit fortgeschrittener Technik wurde immer mehr versucht, die Realität getreuer nachzuempfinden und grafisch darzustellen. Auf Autobahnen werden in modernen Fahrzeugnavigationsgeräten die Abfahrten und Richtungspfeile in Form von echten und vertrauten Verkehrsschildern abgebildet. Kartendarstellung während der Fahrt ist meist dreidimensional dargestellt, so dass dem Nutzer ein Gefühl vermittelt wird, auf seinem Anzeigegerät eine miniaturisierte Version der

Realität zu sehen. Für diese Art der Visualisierung ist eine immer größer werdende Datenmenge vonnöten, dem gegenüber immer schneller arbeitende

Prozessoren stehen, die die Positionsdaten in Echtzeit in das Kartenmaterial umrechnen müssen. Die Idee, mit der sich die vorliegende Arbeit beschäftigt, kommt ohne anspruchsvolle Grafik-Realisierungen aus und ist dennoch näher an der Wirklichkeit als die bisher erhältlichen Anwendungen. „Augmented Reality als Navigationsunterstützung für Rettungskräfte“ beschreibt zum einen die Möglichkeiten der Navigation mit dieser Technik im Allgemeinen. Es werden Grundbegriffe erläutert und bereits lauffähige Plattformen vorgestellt. Im weiteren Verlauf wird eine Spezialanwendung beschrieben, die vor allem für Rettungskräfte wie Feuerwehr oder Katastrophenschutz interessant ist. Mithilfe einer Kamera, einem GPS-Modul und einer Recheneinheit können Gelände in ihrem Ist-Zustand erfasst, Gefahren, Rettungswege oder Versorgungsleitungen visualisiert und bautechnische Hintergründe angezeigt werden. Es werden Vor- und Nachteile erläutert und in der Schlussbetrachtung die Zukunft dieser Entwicklung aufgezeigt.

Die Erarbeitung dieser Hausarbeit erfolgt im Rahmen der Fallstudie des Wintersemesters 2009 der Fachhochschule für Oekonomie und Management (FOM) in Essen, eingebunden in den Themenkomplex „Augmented Reality“. Die Betreuung der Arbeit erfolgt durch Prof. Dr. Uwe Kern.

2 Begriffsdefinition

2.1 Navigation

Schon früher galt die Kunst der Positionsbestimmung auf hoher See als lebensnotwendig. Es war von größter Bedeutung sein Schiff auf der kürzesten, aber vor allem richtigen Route zum Ziel zu führen. Die Technik, die dahinter steckte war vielmehr Mathematik und Astronomie als ein Gerät, dass einem die ganze Arbeit abnahm. Die Mitwirkenden dieser Wissenschaft waren somit ein nautisch-gebildeter Steuermann, ein Sextant, sowie der sichtbare Sternenhimmel. In den 1970er Jahren entwickelte das US-Militär ein satellitengestütztes Positionssystem, das 1985 seinen Dienst aufnahm. Das heute bekannte GPS wurde in den 1990er Jahren in Betrieb genommen und galt in seiner ursprünglichen Form der militärischen Nutzung. Da die GPS-Signale mit einem geeigneten Empfänger leicht empfangbar waren, wurde aus Sicherheitsbedenken gegenüber feindlichen Angriffen mit zielgelenkten Waffensystemen ein künstliches Rauschen in das Signal mit eingebaut, die sogenannte „selective availability“. Die Präzision zivil genutzter Positionsbestimmung lag so bei ca. 100m und schlechter und war folglich ungeeignet, Fahrzeuge jeglicher Art von A nach B zu führen. Am 02. Mai 2000 ^[3] wurde diese künstliche Störung dann entfernt und der Grundstein ziviler Navigation sowie der damit verbundenen technischen Entwicklung gelegt. Anstelle der natürlich vorhandenen Gestirne des Firmamentes galten nun die von den Raumfahrtbehörden in orbitalen Umlauf gebrachten Satelliten als Referenzen zur Ortsbestimmung.

Für die genaue Funktionsweise sowie Möglichkeiten, diese noch zu verstärken, soll an dieser Stelle auf das Kapitel 4.1 – Hardware hingewiesen werden.

2.2 Augmented Reality

Um den Begriff „Augmented Reality“ besser erläutern zu können, soll an dieser Stelle eine kurze Begriffsabgrenzung stattfinden. So ist ein ebenfalls im Zusammenhang mit computergenerierter, erweiterter Wahrnehmung bekannter Begriff die virtuelle Realität, auch „Virtual Reality“. Der Anwender trägt ein „head mounted display“, also eine Art Brille mit eingebauten Videoprojektoren, die vor dem menschlichen Auge in der Lage sind, die vom Computer generierten Bilder darzustellen. Ebenfalls ist es möglich, die generierte Umgebung über eine sehr große Videoprojektion darzustellen. Durch die Position dieser Videoschirme und der dadurch stattfindenden Ausgrenzung der Umwelt wird dem Betrachter das Gefühl vermittelt, sich mitten im visualisierten Szenario zu befinden. Der Computer schafft also eine vollkommen virtuelle Welt, in der sich der Betrachter zurechtzufinden hat. Über geeignete Eingabemedien wie Flysticks, Spacemouses oder Datenhandschuhe ist es so möglich, sich in dieser Welt nicht nur umzusehen, sondern mit ihr auch zu interagieren. Ebenfalls ist es möglich, über sogenannte Trackingsysteme, bestehend aus Sensoren und Kameras, real vorhandene Gegenstände im Raum mit in die VR einzubeziehen. Dem gegenüber steht nun die Technologie der Augmented Reality, der „erweiterten Realität“. Die Umwelt wird nicht wie bei der VR im Rechner erzeugt und digital wiedergegeben, sondern direkt über das Eingabemedium Kamera erfasst und verarbeitet. Erfasst werden somit automatisch alle Gegenstände, Gebäude oder Personen, die sich im jeweiligen Blickfeld befinden. Über eine zusätzlich notwendige Positionsbestimmung, wie z.B. unter freiem Himmel dem GPS oder innerhalb von Gebäuden mittels WLAN-Ortung ^[4] lässt sich vom Computer feststellen, wo sich der Betrachter befindet und wo sich die in der Umwelt befindlichen Sachen oder Personen aufhalten. In Verknüpfung mit speziellen Datenbanken, wie Strassenkarten, Brancheninformationen oder sozialen Netzwerken können so in Echtzeit Hintergrundinformationen zu den im Fokus befindlichen Objekten ausgegeben werden. Die in der Literatur meist zitierte, eher technische Definition von AR laut Ronald T. Azuma ^[5] verlautbart:

• Virtuelle Realität und die Realität sind miteinander kombiniert

• Echtzeitinteraktion

• Reale und virtuelle Objekte stehen in 3-Dimensionalem Bezug zueinander

3 Historische Entstehung

1968

Im Jahre 1968 konstruierte Ivan Sutherland, ein Pionier der Computergrafik das erstes Augmented Reality System. Dieses von Sutherland entwickelte AR-System war zugleich das erste virtuelle Augmented Reality System.

Bei seinem AR-System verwendet Sutherland ein am Kopf montiertes Display, welches von einem mechanischen Tracker sowie einem Ultraschall-Tracker die benötigten Informationen erhält.

Da die Rechenleistung von Computern in den sechziger Jahren jedoch stark begrenzt war, war damals lediglich die Darstellung von sehr einfachen Daten in Echtzeit möglich.^[6]

1982

1982 wurde der erste tragbare Computer, das Laptop/Notebook auf dem Markt gebracht. Dies war der Grid Compass 1100. Dies war der erste tragbare Computer im Clamshell-Design, das heißt es handelte sich hierbei um den ersten klappbaren Computer. Der Begriff Clamshell erinnert dabei an die Funktion einer Muschel (Klappmechanismus).

Der Grid Compass 1100 verfügte über einen Intel 8086 Prozessor mit 350 KByte Speicher. Mit einem preis von 10.000 US-Dollar war dieses Laptop zwar enorm teuer, die Kosten allerdings für die damalige Zeit gerechtfertigt. Dieses Modell wies jedoch ein Gewicht von fünf Kilogramm auf, welches das Gerät nur schwer mobil einsetzbar machte. Das Display lieferte eine Auflösung von 320x240 Pixeln.^[7]

1992

Tom Caudell und David Mizell erfanden 1992 den Begriff Augmented Reality. Unter diesem Begriff verstand man in erster Linie, die Welt/Umwelt mit Informationen zu überlagern. Caudell und Mizell diskutierten die Vorteile von Augmented Reality gegenüber Virtuell Reality. Des Weiteren wurde überlegt, wie mit den begrenzten Rechenresourcen umgegangen werden kann. Als erster Ansatz wurde hier die Reduzierung der Auflösung, also eine Verringerung der Pixel herangezogen.^[8]

1993

Im Dezember des Jahres 1993 wurde das Global Positioning System NAVSTAR-GPS einsatzfähig. Obwohl es damals eigentlich für militärische Zwecke entwickelt wurde, wird es heut zu Tage von Millionen Menschen genutzt. Das NAVSTAR GPS-System dient nicht mehr nur noch der reinen Navigation, sondern ist heute auch eine grundlegende Voraussetzung für Augmented Reality Systeme. Ein GPS-Empfänger ermittelt die jeweilige Position, indem er durch sorgfältiges Timing der empfangenden Signale der unterschiedlichen Satelliten die Positionen bestimmt. Die Genauigkeit liegt im zivilen Bereich heutzutage bei 10-15 Metern. Mehr Genauigkeit kann man durch den Einsatz einen DGPS (Differenzial-GPS) erlangen.

Zusätzlich wurde im Jahr 1993 unter anderem von Loomis ein Prototyp eines Outdoor Navigationssystems für Sehbehinderte entwickelt.

Fitzmaurice konstruierte im Jahre 1993 Chameleon, ein System bei dem räumlich bezogene Informationen auf einem Hand-Held Gerät angezeigt werden. Zur Registrierung diente dabei ein magnetischer Tracker.^[9]

1994

Im Jahr 1994 schrieben Paul Milgram und Fumio Kishino ihre zukunftsweisende Arbeit „Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays". In dieser Arbeit definierten Sie das Reality-Virtuality Continuum. Augmented Reality ist demnach an der realen Umgebung angelehnt und Augmented Virtuality an der virtuellen Umgebung. Die heutigen Begriffe Milgrams-Kontinuum und Azuma-Definition werden häufig noch als Definition für Augmented Reality akzeptiert.^[10]

1997

Steve Feiner präsentierte 1997 die „Touring Machine“. Diese sogenannte Touring Machine ist das erste mobile Augmented Reality System, abgekürzt mit den Buchstaben MARS.

Zum einen bestand die Touring Machine aus einem am Kopf anzubringenden durchsichtigen Display mit integriertem Orientierungstracker. Der andere Teil der Touring Machine war der Computer, der in einem Rucksack verstaut wurde. Zusätzlich verfügte das System über einen DGPS-Empfänger, einem drahtlosen Internetzugang sowie einen Handheld mit Touchpad.

Außerdem präsentierte Ronald Azuma im Jahr 1997 die erste Erhebung über Augmented Reality. In dieser Veröffentlichung definiert Azuma Augmented Reality über drei Merkmale. Zum einen verbindet Augmented Reality nach Azuma das Reale mit dem Virtuellen. Weiterhin findet die Darstellung in Echtzeit und interaktiv statt. Das System arbeiten mit dreidimensionalen Daten. Diese Erhebung inklusive seiner Definition sind weithin anerkannt.

Thad Starner entwickelte ein Augmented Reality System, bei dem eine Benutzergruppe mit mobilen Computern ausgestattet wurde. Diese Computer waren über ein Netzwerk miteinander verbunden. Dieses System war mit einer Software ausgestattet die der Identifikation und Lokalisierung diente. Die Erkennung erfolgte über Infrarot Kennzeichnungen.^[11]

Feiner, S. MacIntyre, B. Hollerer, T. Webster, A.

1999

Hirokazu Kato und Mark Billinghurst veröffentlichen das ARToolKit. Hierbei handelt es sich um eine Software-Bibliothek für das (markerbasierte) Tracking. Das umfangreiche ARToolKit beinhaltet neben der Programmbibliothek zur Markerdetektion auch einige Beispielanwendungen und Utilities zur Kamerakalibrierung. Es verwendet die Grafikbibliotheken GLUT und OpenGL und bietet dem Anwender somit eine in Echtzeit steuerbare grafische Oberfläche mit 3D Elementen. Die Programmierung erfolgt in C. ARToolKit ist als Open Source unter der GPL-Lizenz zur Verfügung gestellt worden und ist immer noch sehr verbreitet in der AR-Community.^[12]

2000

Die Sharp Cooperation bringt im November 2000 in Japan das erste kommerzielle Handy mit integrierter Kamera auf den Markt. Die offizielle Bezeichnung lautete J-SH04. Dieses Kamerahandy hatte eine Auflösung von 0,1 Megapixel.

Durch die Entwicklung dieses Handys wurden zum ersten Mal viele für das Augmented Reality benötigten Komponenten in einem Gerät kompakt zusammengefasst.^[13]

2001

2001 entwickelten Kooper und MacIntyre den RWWW Browser. Der RWWW Browser ist eine AR-Anwendung die als Schnittstelle zum Internet dient. Diese Augmented Reality Anwendung war der erste AR-Browser. Da dieses System ein aufwändiges Tracking sowie ein am am Kopf montiertes Display benötigte, fand es keine große Zustimmung auf den kommerziellen Markt. Im Jahr 2008 implementierte Mobilizy eine ähnliche Technik auf einem Mobiltelefon.

2004

Der unsichtbare Zug, wurde auf der SIGGRAPH 2004 gezeigt. Der unsichtbare Zug ist die erste Multi-User-Augmented-Reality-Applikation für Handheld-Geräte. Bei dem Spiel können die Spieler virtuelle Züge auf einer realen hölzernen Miniatur-Eisenbahnstrecke lenken.^[14]

2006

Nokia präsentiert ihr erstes Augmented Reality Handy mit Multisensoren, genannt MARA. Die Prototyp-Anwendung kommentiert dabei die Umgebung des Nutzers und überlagert das Kamerabild kontinuierlich mit Grafiken und Texten in Echtzeit. Die MARA Prototype Anwendung benötigt Daten eines Beschleunigungssensors, sowie die Information zur Position mit Hilfe eines Kompasses und eines GPS-Empfängers.^[15]

2008

2008 wird Wikitude von Mobilizy veröffentlicht. Wikitude ist eine Anwendung, die GPS- und Kompassdaten mit Wikipedia-Einträgen verknüpft. Diese Informationen werden dann als Browser-Overlays Informationen über das eigentliche Kamerabild gelegt. Im Jahr 2009 wurde Wikitude durch die Internetplattform Augmeneted Planet (www.augmentedplanet.com) mit dem Augmented Reality Oscar ausgezeichnet.^[16]

2009

Im Jahr 2009 wird Layar, eine erweiterte Variante des Wikitude von SPRXmobile gestartet. Layar verwendet den gleichen Mechanismus wie Wikitude (GPS + Kompass). Am 17. August 2009 wurde Layar weltweit veröffentlicht und lieferte zu diesem Zeitpunkt fast 100 unterschiedliche Schichten wie zum Beispiel Restaurantfinder, Natur- und Kulturfinder, oder auch Layer zur Positionsbestimmung zu Bushaltestellen in der unmittelbaren Umgebung.^[17]

4 Navigation mit AR

4.1 Hardware

4.1.1 Voraussetzung

Für die Darstellung von Augmented Reality werden mehrere Komponenten benötigt. Als Hauptkomponente kann ein Thin Client wie zum Beispiel ein PDA oder Smartphone dienen. Ein GPS-Empfänger oder besser ein DGPS-Empfänger wird zur Positionsbestimmung benötigt. Um die Blickrichtung ermitteln zu können, muss das Gerät über einen Kompass verfügen. Damit Augmented Reality Daten bezogen werden können, muss das Gerät eine Schnittstelle zum Internet zum Beispiel über ein UMTS-Modem enthalten.

Da Augmented Reality Systeme hauptsächlich für die Plattformen Apple Iphone OS, Symbian, Windows Mobile oder Google Android entwickelt werden, sind nur diese zur Zeit geeignete Betriebssysteme.

4.1.2 Komponenten

4.1.2.1 Tragbare Visualisierungseinheit/ Kamera

Head-Mounted-Displays (HMDs)

Das HMD (Head-Mounted-Display) ist eines der ersten Visualisierungsgeräte, welches für Augmented Reality zum Einsatz gekommen ist. Beim HMD handelt es sich um ein eher kleines Display, welches im Sichtbereich des Anwenders z.B. an einer Brille montiert wird. In der Vergangenheit waren diese Displays allerdings so groß und schwer, dass diese an einem Helm befestigt werden mussten. Heute ist der technische Fortschritt in der Lage die gesamte Visualisierungstechnik an einer Brille zu befestigen. Bei HMD´s gibt es zwei unterschiedliche Techniken das Bild für den Anwender sichtbar zu machen. Zum einen kann auf einem kleinen quadratischen LCD-Display das Bild dargestellt werden und zum anderen ist es heutzutage bereits möglich, das Bild über einen speziellen (sehr schwachen) Laser direkt auf die Netzhaut des Anwenders zu projizieren. Durch letztere Technik ist es möglich höhere Kontrast- und Helligkeitswerte zu gewinnen sowie das Sichtfeld zu verbreitern.

Handheld Displays

Unter dem Begriff Handheld Display versteht man heute einen PDA, Handy oder Smartphone. Diese Geräte verfügen alle über ein Display, welches in der Lage ist, Daten zu visualisieren. Zusätzlich verfügen die meisten Geräte noch über eine integrierte Kamera, die das reale Bild aufnimmt. In aktuellen Geräten ist außerdem noch ein GPS-Empfänger zur Positionsbestimmung, ein UMTS-Adapter als Schnittstelle zum Internet, sowie ein Kompass zur Bestimmung der Blickrichtung integriert. Durch diese umfangreiche Ausstattung sind die meisten technischen Voraussetzungen hardwareseitig gegeben.

Projektionsdisplays

Ein Projektionsdisplay ist ein Projektor, welcher ein Bild oder Objekt erzeugt und dieses auf Objekte in der realen Umgebung projiziert. Dabei wird allerdings eine speziell beschichtete Oberfläche benötigt, welche in der Lage sein muss, das Bild des Projektors zu reflektieren.^[18]

4.1.2.2 Kommerzielle Hardwarekomponenten

Aktuell gibt es auf dem kommerziellen Markt viele unterschiedliche Gerätetypen und Hersteller. An dieser Stelle werden drei populäre Geräte vorgestellt. Zum einen das Nokia N97, der aktuelle Preis liegt bei ca. 500 Euro, das iPhone 3GS der Firma Apple mit einem aktuellen Preis von über 700 Euros und das Google Phone Nexus One, welches für derzeit in Europa noch nicht verkauft wird, aber ab Februar 2010 auch in Deutschland über Vodafone bezogen werden kann.

Nokia N97

Das Nokia N97 kann in Verbindung mit der Augmented Reality Anwendung Wikitude als vollwertiges AR-System verwendet werden.

Das Gerät verfügt über ausreichend Komponenten die für die Anwendung Wikitude benötigt werden. Dazu zählt ein GPS-Empfänger mit A-GPS Unterstützung, sowie ein Kompass. Die Schnittstelle zum Internet liefert ein UMTS-Modem, welches die Standards HSDPA und WCDMA unterstützt. Als Navigationssoftware verfügt dieses Gerät über die Applikation Nokia Maps, welche bereits auf dem Gerät vorinstalliert ist. Diese Software ist allerdings nur eine Testversion und muss nach der Testphase separat lizenziert werden. Die meisten Nokia Geräte verwenden als Betriebssystem Symbian OS, dieses spezielle Gerät Symbian S60 in der Version 5.0. In diesem Betriebssystem ist die Nokia Anwendung OVI Store enthalten, welche dem Nutzer einen sehr einfachen Weg bietet die Augmented Reality Anwendung Wikitude kostenfrei herunterzuladen und zu installieren.^[19]

iPhone 3GS

Das iPhone 3GS von er Firma Apple ist offiziell Aufgrund des Betriebssystem iPhone OS kompatibel zur der Augmented Reality Anwendung Layar.

Bei dem Betriebssystem iPhone OS handelt es sich um ein angepasstes Mac OS X. Die Anwedung Layar kann kostenlos über den iPhone Store der Firma Apple bezogen werden, vorausgesetzt das iPhone verfügt mindestens über die Firmware iPhone 3.1. Das iPhone 3GS verfügt über einen digitalen Kompass. Gegenüber seinem Vorgänger unterstützt das iPhone 3GS auch UMTS-Datenübertragungen mittels HSDPA mit bis zu 7,2 Mbps. Deutschlandweit wurden bisher laut einer Statistik von iphonemeter.com fast 800.000 Geräte verkauft. Kritiker des iPhone 3GS bemängeln die kleine Größe der GPS-Antenne, die keine genaue Ortung zulasse. Viele Tests berichten jedoch von punktgenauer Ortung. Zu den GPS-Positionsdaten werden unter anderem auch AGPS-Daten von Mobilfunkmasten und WLAN-Access-Points herangezogen, um die Genauigkeit zu erhöhen und die Ausfallsicherheit zu gewährleisten.^[20]

Aktuell ist die Anwedung Layar aufgrund seiner Instabilität entfernt worden, da von zahlreichen Benutzern von Systemabstürzen berichtet wurde.

Google Phone Nexus One

Ebenso wie das iPhone 3GS funktioniert auch das Google Phone Nexus One mit dem AR-Browser Layar.

Das Gerät verfügt über ein 3,7 Zoll großes Touchsreen mit einer Auflösung von 800*480 Pixeln. Die Auflösung der Kamera beträgt 5 Megapixel. Zur Positionsbestimmung dienen ein integrierter AGPS-Empfänger und ein digitaler Kompass. Zur Optimierung der Positionsdaten greift auch dieses Gerät auf WLAN-Access-Points zurück. Als Betriebssystem wird die Android Mobile Technology Plattform in der Version 2.1 verwendet. Das zusätzlich mitgelieferte Google Maps ermöglicht auch jetzt schon die Einbindung unterschiedlicher Layer.^[21]

4.2 Ortungsverfahren

Entscheidend für die funktionierende Navigation ist das verwendete Ortungssystem. Das klassische Prinzip ist satellitengestützt und vor allem als Outdoor-Anwendung nutzbar. In Punkt 4.1.3.1 wird dieses erläutert. Anders aber verhält es sich, wenn auch im Indoor-Bereich navigiert werden soll. Herkömmliche Verfahren versagen hier, sodass in Punkt 4.1.3.2 die Funktionsweise einer WLAN-Ortung beschrieben und deren mögliche Probleme skizziert werden.

4.2.1 GPS-Ortung

Die ständig um die Erde kreisenden NAVSTAR-Satelliten [Die offizielle Bezeichnung ist „Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System“ (NAVSTAR-GPS). NAVSTAR wird manchmal auch als Abkürzung für „Navigation System using Timing and Ranging“ genutzt.] senden in regelmäßigen Abständen ein Signal aus, welches mit einem für alle GPS-Satelliten referenzierten Zeitstempel versehen ist. Zusätzlich zu dieser Zeitangabe wird außerdem die genaue Position des Satelliten auf seiner Bahn um die Erde mit angegeben. Das Signal also gibt Auskunft darüber, zu welchem Zeitpunkt sich der Satellit wo befunden hat. Ein Empfängersystem empfängt diese Daten und kann so, anhand der Signallaufzeiten zwischen Versand und Empfang der Information bestimmen, wo auf der Erde es sich befindet. Das Signal eines einzelnen Satelliten reicht dabei allerdings nicht aus, eine zutreffende Auswertung erstellen zu können. Würde nur ein Signal zur Positionsbestimmung verwendet werden, läge der mögliche Ort des Empfängers auf einer Kugel, deren Radius gleich der Entfernung und deren Mittelpunkt die Position des Satelliten wäre. Um diese Ungenauigkeit zu beseitigen, werden zwei weitere Satelliten in die Ortsbestimmung mit einbezogen, so dass sich die im Einzelfall noch ungenauen Positionskreise einen exakten Schnittpunkt bilden. Um eine möglichst genaue Bestimmung vornehmen zu können, ist es dringend erforderlich, dass sowohl Empfänger als auch Sender Zeitsynchron sind, damit die beschriebenen Signallaufzeiten auch korrekt in Ortspunkte umgerechnet werden können. Da die meisten Navigationsgeräte aber nicht über mitgelieferte Atomuhren mit derselben Ganggenauigkeit wie die Satelliten verfügen, wird zusätzlich zu den drei bereits ausgewerteten Signalen noch ein viertes für die zeitliche Konstante benötigt. Es muss also zu jeder Zeit Kontakt zu vier unterschiedlichen Satelliten bestehen.

Das Problem der oben beschriebenen Technik besteht darin, dass das Signal auf diese Art der Messung niemals genau den korrekten Koordinaten zugeordnet werden kann. Wie beschrieben, errechnet das Navigationsgerät anhand der Signallaufzeiten des GPS-Satelliten einen ungefähren Aufenthaltsort mit einer Abweichung von ca. 10m. Für Navigationsgeräte, die im normalen Straßenverkehr eingesetzt werden sollen, stellt diese Varianz kein unlösbares Problem dar, da für die Fahrzeugnavigation keine auf den Meter genaue Positionsbestimmung notwendig ist. Anders jedoch verhält es sich, wenn mithilfe der Ortsbestimmung Zentimeter-genau Rohrleitungen oder Lüftungsanlagen auf einem Gelände gefunden werden sollen. Hier kann zur Verbesserung ein weiteres Referenzsignal hinzugenommen werden. Diese im nachfolgenden beschriebene Technik wird „Differential-GPS“ genannt. Zusätzlich also zum eigentlichen Empfangsgerät, das mit einer Mess-Ungenauigkeit Positionen bestimmen muss, wird in der Nähe des anderen zu verwendenden Navigationsgerätes ein Referenz-GPS aufgestellt. Sofern der Aufstellungsort des Referenzgerätes genau bekannt ist, kann es nun, anhand der errechneten Position über die Satellitensignale die genaue Abweichung der Daten bestimmen und zur Fehlerkorrektur an das eigentliche Navigationssystem weiterleiten.^{[22] [23]}

4.2.2 WLAN-Ortung

Was, wie im vorangegangenen Punkt “GPS” erläutert, unter freiem Himmel einsetzbar und mit der nötigen Genauigkeit arbeitet, verliert jeglichen Nutzen, sobald die Signale zu den Satelliten unterbrochen werden. Im Allgemeinen ist das genau dann der Fall, sobald geschlossene Gebäude betreten werden. Um dann trotzdem die Navigierbarkeit erhalten zu können, müssen zusätzliche Verfahren zur Positionsbestimmung verwendet werden. Eine mögliche Lösung ist die Ortung via WLAN (Wireless Large Area Network). Ähnlich wie bei der satellitengestützten Navigation wird auch hier mittels Trilateration anhand einer Signalstärkefunktion die Entfernung des Empfangsgerätes zu einem jeweiligen AccessPoint zu bestimmen. Anhand der festgestellten Entfernungen zu möglichst vielen AccessPoints können auch hier über Kreisfunktionen durch Schnittpunktbestimmungen Positionsangaben gemacht werden. Das geschilderte Verfahren birgt aber auch Nachteile. So sind WLAN-Signale durch Störeinflüsse sehr anfällig. Faktoren zur Ungenauigkeit solcher Signale sind

• Reflektionen

Durch Wände, Maschinen oder sonstige, insbesondere metallische Gegenstände, werden die Signale reflektiert. Je nach Art der :Reflektion und der dadurch entstehenden Phasenverschiebung kann das Signal geschwächt, ausgelöscht oder gar verstärkt werden. :Eine exakte Ermittlung der Signallaufzeiten wird so erschwert.

• Abschattungen

Ähnlich wie bei der Reflektion können dieselben Gegenstände das Signal auch abschatten – Eine Kommunikation zwischen Endgerät und :AccessPoint wird so generell unterbunden.

• Streuungen

Kleine Hindernisse schlucken die Signale der Sender nicht, vielmehr vermögen sie diese in kleinere Signale aufzuspalten, wodurch :der Signalstärkeverlauf unvorhersehbar wird.

• Dämpfungen

Durchdringen Funksignale ein Medium, zB. die Luft, können diese gedämpft werden. Da bei Bränden die Luftbelastung durch Rauch, :also je nach Brandart durch unterschiedliche Aerosole (Gas-Luftgemische) durchsetzt ist, variiert auch an dieser Stelle die :empfangene Signalstärke teils erheblich.

• Beugungen

Die Funksignale können nicht nur wie bei der Streuung aufgespalten werden, es besteht ebenso die Möglichkeit, dass sie umgelenkt :werden. Auch hier verlängern sich Signallaufzeiten und verschlechtert sich die Ortsbestimmung

• Umgebungsveränderungen

Ein Punkt, der die vorangegangenen Punkte mitunter zusammenfassen kann. Gerade bei Rettungseinsätzen ist der Ort des Einsatzes :nicht unveränderlich. Personen bewegen sich in den Radien der AccessPoints, Türen werden geöffnet oder geschlossen, Decken oder :andere Bauteile können durch ihre Beschädigung einstürzen. Jede Veränderung der Umgebung hat eine Änderung der Signallaufzeiten :zur Folge, weil mindestens einer der genannten Störfaktoren auftreten wird.

Zusätzlich sei erwähnt, dass die beschriebenen Faktoren grundsätzlich nicht einzeln sondern gemeinsam auftreten, die Fehler sich folglich summieren. Entgegengewirkt kann den Problemen vor allem durch Optimierung der Hardware. Je größer die Antenne des Empfangsgerätes, desto zuverlässiger das Signal. Entgegen dazu bedeutet das, dass ein Gerät in der Größe eines Smartphones oder eines kleinen Taschencomputers eine entsprechend schlechte Empfangsqualität haben wird. ^{[24] [25] [26]}

4.3 Plattform

Im Folgenden wird die Architektur sowie die Vorgehensweise der Augmented Reality am Beispiel des AR-Browsers Layar erläutert.

Layar stellt neben Google Street View und Wikitude eine weitere Augmented Reality Software dar, bei der Zusatzinformationen zur realen Umgebung geliefert werden. Entwickelt wurde Layar von den niederländischen Start-Up Unternehmen SPRXmobile. Layar wurde am 17.08.2009 in der Version 2.0 veröffentlicht. Die Anwendung funktioniert ähnlich wie der AR-Browser Wikitude. Die über die Kamera eines Handys aufgenommenen Bilder werden mit Zusatzinformationen, zum Beispiel zu Restaurants, Bushaltestellen oder anderen Contents ergänzt. Im Gegensatz zu Wikitude, welches nur auf Einträge von Wikipedia zugreifen kann, bietet Layar die Möglichkeit verschiedene Informationen von Dritten abzurufen. Diese unterschiedlichen Informationen werden als Layer bezeichnet. Aktuell gibt es über 300 verschiedene Layer die kostenlos abboniert werden können. Unter einem Layer versteht man eine Art POI (Point-Of-Interest), welcher zum Beispiel Informationsangaben zu Sehenswürdigkeiten, Restaurants oder Geschäften in der Nähe in Form von Folien über das aktuelle Bild legt. Für die Entwicklung der Software Layar ist es momentan bedeutend, weitere Layer zu entwickeln.

Die Technik des Browsers Layar greift dabei auf unterschiedliche Informationen zu. Dabei liefern unterschiedliche Sensoren Informationen. Ein GPS-Empfänger bestimmt die genaue geografische Position. Die Blickrichtung wird durch einen Kompass ermittelt und die Höhe, welche besonders in den Alpen von Bedeutung ist, durch einen Höhenmesser. Durch diese präzisen Angaben kann der AR-Browser den genauen Standort bestimmen und auf die abonnierten Layer zugreifen um dessen Informationen zu präsentieren.

Mit der Version 2.0 des Layar Browsers verbesserte sich die Kameraansicht, sowie die Karten- und Listenansicht. Die Verwaltung der Informationsschichten (Layer) wurde für den Benutzer vereinfacht. Zusätzlich können neuerdings eigene Favoriten abgespeichert werden.

Momentan ist der Layar Browser nur für Google Andoid Plattformen erhältlich. Es wurde allerdings bereits eine Version für das iPhone 3GS entwickelt. Diese Version wurde aber aufgrund von zu häufigen gemeldeten Programmabstützen wieder aus dem iPhone Store entfernt.^[27]

4.4 Datenkonsistenz

Um sichergehen zu können, dass die visualisierten Daten auch richtig dargestellt werden, müssen über verschiedene Verfahren Fehlerkorrekturen stattfinden. Das größte Problem stellt hier sicherlich die GPS-Referenzierung dar. Wie beschrieben, können die Positionsungenauigkeiten durch Referenz-GPS oder durch Hinzunahme mehrerer Satelliten (>= 4) ausgeglichen werden. Wie in Kapitel 4.1.3 erläutert, können hochgenaue DGPS-Antennen errichtet werden und unterstützend wirken. Eine Fehlerquelle jedoch ist die Tatsache, dass der DGPS-Einheit sehr genaue Ortsdaten hinterlegt werden müssen, die besonders im Einsatz nicht immer vorliegen. Außerdem müssen die von Basiseinheit und Rover ausgewerteten Satelliten die Selben sein, ansonsten wäre die Fehlerkorrektur unzutreffend. Einhergehend können hier auch stationäre Basiseinheiten benutzt werden. Zu nennen sei hier Beispielhaft die Übertragung von Korrektursignalen über die Langwellenausstrahlung des Deutschlandfunks. ^[28]

4.5 Navigationsunterstützung für Rettungskräfte

Besonders an Orten, die in ihrer Struktur unübersichtlich und unwegsam sind, stehen eintreffende Rettungskräfte vor besonderen Problemen. Unbekanntes Gelände, nicht bekannte Gebäudebaupläne und Gefahr bergende Versorgungsleitungen müssen beachtet werden. Je größer der Einsatzort ist, desto mehr Informationen müssen beschafft werden. Im Folgenden werden die informationstechnischen Grundlagen beschrieben, welche in ein AR-System einfließen müssen, um den Kräften vor Ort alle notwendigen Informationen zur Verfügung stellen zu können.

4.5.1 Geoinformationssysteme

Das dem System zugrundeliegende Datenmodell beschreibt, welche Daten wie strukturiert sind und wie sie in einem Informationssystem gespeichert werden können. Die vorliegenden Informationen sind also reale Objekte wie Personen, Flurstücke oder Flüsse. Flurstücke werden mit den möglichen Attributen Flurstücksnummer, Gemarkungsnummer und Nutzungsart versehen. Die beiden erstgenannten Informationen bezeichnen den Typ „Flurstück“ eindeutig, die letztgenannte beschreibt ihn hinsichtlich seiner Beschaffenheit. In einem Geoinformationssystem werden diese Sachdaten nun Geometriedaten gegenübergestellt. Es werden also geographische Lage, Form, Orientierung und Größe beschrieben. Unterschieden werden müssen hier Vektor- und Rasterdaten. Vektordaten beschreiben die Objektgeometrie anhand ihrer grafischen Eigenschaften wie Punkte, Linien und Kreisbögen. Rasterdaten hingegen verwenden Luft- oder Satellitenaufnahmen als Grundlage. Die Geometrie eines Flurstückes lässt sich also als Kombination aus Grenzpunktkoordinaten, Geometrie der Grenzlinien sowie dem Auszug eines digitalen Luftbildes ausdrücken. Eingangs erwähnt wurde auch das Attribut „Personen“, welches in das Informationssystem mit einfließt. Das Objekt „Person“ kann zum Beispiel „Eigentümer“ eines Objektes „Flurstück“ sein. Es besteht eine sachlogische Beziehung. Ausgewertet werden kann hier mittels einer Abfrage, welcher bestimmten Person welches Flurstück zugeordnet ist. Ebenso können raumbezogene Beziehungen ausgewertet werden: In welcher topologischen Beziehung stehen Flurstücke bzw. Flurstücksflächen untereinander? So lassen sich bspw. mithilfe einer weiteren Abfrage sämtliche Nachbargrundstücke einem bestimmten Flurstück zuordnen. Topologische Beziehungen von Geoobjekten sind unabhängig von Maßen wie Distanz oder Fläche. die wichtigsten zwischen zwei Geoobjekten A und B sind nach Egenhofer ^[29]

• A ist disjunkt zu B (Disjoint)

• A liegt innerhalb B (Inside)

• B liegt innerhalb A (Contains)

• A überdeckt B (Covers)

• B überdeckt A (Covered by)

• A trifft B (Meet)

• A gleicht B (Equal)

• A überschneidet sich mit B (Overlap)

Vorliegende Geodaten können von Geoinformationssystemen ein- bis vierdimensional verwaltet und angezeigt werden.

• Entlang einer Linie (Straßen- oder Bahntrasse, Schacht, Grenze etc.)

• Auf einer Fläche (2D)

• 3D-Körper oder 2D Zeitreihen

• 3D-Körper in Relation zur Zeit (4D)

Diese von den Katasterämtern zur Verfügung stehenden Grunddaten werden von Versorgungsunternehmen ebenfalls verwandt.

Die Fortführung des Geoinformationssystems auf Netzebene der Versorger nennt sich

4.5.2 Netzinformationssysteme

Ein Netzinformationssystem ist ein Instrument zur Erfassung, Verwaltung, Analyse und Präsentation von Betriebsmitteldaten. Ver- sowie Entsorgungsunternehmen arbeiten mit genau dieser Ausprägung eines Geo-Informationssystems. Die Netzwerktopologie, auf die sie sich beziehen, muss in einem einheitlichen Bezugsrahmen gegeben sein. Das Hauptmerkmal hierbei ist die geometrische und graphische Dokumentation des Leistungsbestandes des Ver- oder Entsorgers. Bevor die Unternehmen auf digitale Fassungen der Planwerke ihrer Leitungskataster zugreifen konnten, lagen diese noch ausschließlich analog, also in Papierform vor. In den Anfängen des digitalen Netz-Managements waren diese Daten noch recht einfach strukturiert und waren hauptsächlich graphisch-digital verfügbar. Mit der Zeit wurden Soft- und Hardware leistungsfähiger, so dass neben der bloßen Darstellung der Netze auch komplexe Datenmodelle sowie Knoten- und Kantenstrukturen verfügbar wurden. Unter Knoten werden in diesem Zusammenhang schaltbare sowie nicht schaltbare Leitungspunkte verstanden, Kanten bedeuten Rohre bzw. mehrere zu Leitungsabschnitten zusammengefasste Rohre. Die einfachste Netzstruktur weisen in Netzinformationssystemen Gas- und Wassernetze auf. Sie bestehen hauptsächlich aus Knoten und Kanten. Anders verhält es sich bei Fernwärmenetzen, da dort noch Vor- und Rücklaufrohre hinzukommen, welche in den Datenbanken entsprechend gekennzeichnet werden müssen, da sie bei kleineren Maßstäben als nur ein Strich dargestellt werden. Strom- und Telekommunikationsnetze bilden hier die kompliziertesten Dartellungen, da gerade bei Stromnetzen mehr als nur ein Kabel (meist mehrere Dutzend) in einer Trasse liegen. Um alle Kabel verwalten zu können, werden nicht die Trassen, sondern jedes einzelne Kabel erfasst, so dass in den hinterlegten Datenbeständen sogenannte Querschnitts-Legenden generierbar sind. Per Datenabruf kann so an jeder beliebigen Stelle der Trasse der genaue Querschnitt der verlegten Kabel eingesehen werden. Um eine fortlaufende Nutzung dieser Datenbank gewährleisten zu können, ist eine ständige Aktualisierung notwendige Voraussetzung. Wird also irgendwo ein Kabel neu eingezogen, herausgenommen oder verändert, muss diese Information ebenfalls im Rechner hinterlegt werden. ^[30]

4.5.3 Gebäudepläne

Ebenso sei die Bereitstellung von Gebäudeplänen erwähnt. In ihnen sind Informationen über die Bauweise der Gebäude zu finden. Neben Plänen über die vereinzelten Stockwerke, zugängliche Treppenhäuser, Fahrstuhl- und Lüftungsschächten sind hier, je nach Qualität des archivierten Planes auch Informationen zu bautechnischen Eigenschaften vorhanden. So kann abgelesen werden, wo sich tragende Bauteile befinden, welche Teile verstärkter Einsturzgefährdung unterliegen oder wo sich mögliche, alternative Zugänge zu Räumen oder Abschnitten befinden können.

4.5.4 Vereinigung der Informationen in einem AR-System

Um vor Ort ein funktionierendes Rettungs- und Ortungssystem bereitstellen zu können, sind umfangreiche Vorbereitungen nötig. Die Einsatzleitung muss über ein hochgenaues Ortungssystem verfügen, das, wie beschrieben, nur über zusätzliche Referenzen realisierbar ist. Sollten Bergungsarbeiten in geschlossenen Räumen notwendig sein, so ist auch hier die Einrichtung und Konfigurierung eines Drahtlosnetzes notwendig. Ebenso muss gewährleistet werden, dass dieses Netz genaue Daten liefert.

Die oben geschilderten Grundinformationen über die Eigenschaften der Grundstücke, über die räumliche Lage von Versorgungsleitungen und ebenso Gebäudeplänen müssen in einen zentralen Server eingespeist sein, damit die Rettungskräfte im Einsatz jederzeit darauf zugreifen können. In der Praxis sähe es dann so aus, dass auf dem Display der Personen, die sich am Ort des Geschehens befinden, in Echtzeit zu den Bildern der Wände, Böden und Decken, die sie visuell aufnehmen die Daten des Servers gezeigt werden. Über farbig markierte Linien könnten so gefährliche Gasleitungen angezeigt werden. Anhand hinterlegter Gebäudebaupläne wäre es möglich, Entfernungen anzuzeigen, so zum Beispiel, wie weit es zum nächsten Treppenhaus ist, wo sich Eingänge zu weiteren Trakten befinden oder an welcher Stelle sich nicht tragende Wände befinden. Bestimmte Orte, an denen sich die Rettungskräfte bereits befunden haben, könnten ebenfalls markiert werden, so dass, gerade in unübersichtlichem Terrain, eine doppelte Untersuchung vermieden werden kann.

4.5.5 Anwendung als Schulungsunterstützung

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit findet sich in der Ausbildung von Rettungskräften. Um die unterschiedlichen Einsatzszenarien realitätsnah simulieren zu können, müssen oft aufwendige Schauplätze nachempfunden werden. Ein Beispiel dafür ist die Übungsanlage des BVG in einem ehemaligen Berliner U-Bahntunnel. Auf einem 350m langen Tunnelstück befinden sich ein Bahnhof sowie eine 90m lange Rauchkammer, in denen der Ernstfall geübt werden kann ^[31]. Der Vorteil einer solchen Anlage ist das reale Empfinden während der Übungen. Der Teilnehmer muss sich über echte Gleise vorarbeiten, vor seinem Helmvisier versperrt echter Rauch die Sicht und durch Elemente wie z.B. das Bergen von Verletzten nehmen körperliche Belastung sowie Stress stetig zu. Was einerseits als Vorteil gilt, ist andererseits auch Nachteil. Übungsanlagen wie die des BVG sind in ihren Kapazitäten begrenzt und zudem sehr teuer. Eine Alternative ist die virtuelle Übung. Die Ausbildungssoftware XVR^[32] beispielsweise stellt die Grundlagen für flächendeckende Schulungen mit den unterschiedlichsten Szenarien zur Verfügung. Der Ausbildungsleiter stellt den Ablauf der Übung zusammen und hat jederzeit die Möglichkeit eines Eingriffes. Die Übungsteilnehmer bekommen die Bilder ihres Einsatzes über einen Projektor übermittelt und können sich mithilfe von Joysticks durch die virtuelle Welt bewegen. Schlussendlich beinhaltet das Trainingsmodul eine Feedbackschnittstelle, in der alle Arten der Kommunikation, Entscheidungen und Aktionen aufgezeichnet werden und so später vom Ausbildungsleiter als Feedback verwendet werden können.

5 Fazit

Berücksichtigend, dass das Thema Augmented Reality zwar schon lange vorhanden ist, die Technik aber erst jetzt den Stand erreicht, es auch in all seinen Facetten nutzen zu können, kann festgehalten werden, dass sämtliche Entwicklungen in diese Richtung noch immer erst am Anfang stehen. Die Möglichkeiten, die ein Handheld mit eingebauter Kamera bietet, sich örtliche Informationen anzeigen zu lassen, sich just in time Navigationselemente auf ein live-Bild anzeigen zu lassen sind immens. Noch immer stoßen Navigationssysteme an ihre Grenzen, wenn Verbindungen zu Satelliten oder stationären Ortungssystemen verloren gehen, noch immer fehlen einheitliche Protokolle und Standards, die Indoor- mit Outdoor Navigation verknüpfen und die Übergänge zwischen einzelnen Stationen ermöglichen. Denn solange eine genaue Ortung nicht möglich ist - insbesondere in Extremsituationen wie einem Rettungseinsatz, in dem jede Sekunde zählt -da Referenzstationen errichtet und WLAN-Netze konfiguriert werden müssen, ist ein Einsatz im Alltag für solche Zwecke noch nicht geeignet. In der kommenden Zeit jedoch wird sich immer mehr Software etablieren, die mit AR arbeitet. Die Hardware wird sich auch weiterhin getreu dem Moor’schen Gesetz ^[33] verkleinern und gleichzeitig leistungsfähiger werden. Nicht lange, und die heutigen Stolpersteine dieser Technik sind aus Weg geräumt.

6 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung	Bedeutung
AR	Augmented Reality
BVG	Berliner Verkehrsbetriebe
bzw.	beziehungsweise
DGPS	Differential Global Positioning System
etc.	et cetera
GLUT	The OpenGL Utility Toolkit
GPL	General Public License
GPS	Global Positioning System
HMD	Head Mounted Displays
HSDPA	High Speed Downlink Packet Access
Kbyte	Kilobyte (1Kb = 1024 byte)
LCD	Liquid Crystal Display
m	meter
MARS	Mobile Augmented Reality System
NAVSTAR	Navigational Satellite Timing and Ranging
OpenGL	Open Graphics Library
OS	Operating System
PDA	Personal Digital Assistant
UMTS	Universal Mobile Telecommunications System
VR	Virtual Reality
WCDMA	Wideband Code Division Multiple Access
WLAN	Wireless Local Area Network
z.B.	zum Beispiel
3D	Dreidimensional

7 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr.	Abbildung
1-1	Fahrzeugavigationsgerät der Firma Garmin
1-2	Augmented Reality "App" für das Apple iPhone
2.1-1	Aufbau eines Sextanten
2.2-1	Augmented Reality auf einem Handheld
3-1	Ivan Sutherland
3-2	Grid Compass 1100
3-3	Tom Caudell und David Mizel
3-4	Global Positioning System "NAVSTAR-GPS"
3-5	Mixed Augmented Reality
3-6	Das erste MARS (Mobile Augmented Reality)
3-7	ARToolkit
3-8	Das erste Kamerahandy Sharp JS-H04
3-9	The invisible Train
3-10	MARA
3-11	Wikitude
3-12	Layar
4.1.1-1	HMD
4.1.3.1-1	Navstar-GPS Satelliten in ihren Bahnen um die Erde
4.1.3.1-2	DGPS-Referenzstation des Herstellers Leica
4.1.1-2	PDA
4.1.1-3	Projektionsdisplays
4.1.2-1	Wikitude auf dem Nokia N97
4.1.2-2	iPhone 3GS mit Layar
4.1.2-3	Google Phone Nexus One
4.2-1	Layar Service Architektur
4.3.1-1	DGPS-basisstationäre Abdeckung in Deutschland
4.4.3-1	Topologische Beziehungen nach Egenhofer
4.4.4-1	Auszug aus dem Netzinformationssystem eines Versorgungsunternehmens
4.4.6-1	Übung des THW unter realitätsnahen Bedingungen Im U-Bahnhof Jungfernheide in Berlin

8 Fußnoten

1. ↑ vgl. Charles Duell
2. ↑ vgl. Bergmann, Dorfmüller, Schaefer
3. ↑ vgl. National Geodetic Survey
4. ↑ vgl. Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
5. ↑ vgl. Azuma, Ronald T.
6. ↑ vgl. AFIPS Joint Computer Conferences
7. ↑ vgl. Grid Compass 1100
8. ↑ vgl. Grundlagen von tragbaren Computern mit Augmented Reality
9. ↑ vgl. NAVSTAR GPS
10. ↑ vgl. Paul Milgram, Haruo Takemura, Akira Utsumi, Fumio Kishino
11. ↑ vgl. Feiner, S. MacIntyre, B. Hollerer, T. Webster, A.
12. ↑ vgl. Bergmann, Dorfmüller, Schaefer (1998)
13. ↑ vgl. Sharp J-SH04
14. ↑ vgl. The Invisible Train
15. ↑ vgl. Mara
16. ↑ vgl. Wikitude
17. ↑ vgl. Layar
18. ↑ vgl. Visualisierungseinheiten
19. ↑ vgl. Nokia N97
20. ↑ vgl. iPhone 3GS
21. ↑ vgl. Google Nexus One
22. ↑ vgl. Mansfeld, Werner
23. ↑ vgl. Seeber, Günter
24. ↑ vgl. Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
25. ↑ vgl. Dreuw, Jörn
26. ↑ vgl. Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Informatik
27. ↑ vgl. Layar
28. ↑ vgl. Fachstelle der Wasser und Schifffahrtsverwaltung für Verkehrstechniken Wasser und Schifffahrtsverwaltung des Bundes, im Geschäftsbereich des Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
29. ↑ vgl. GITTA (University of Zurich)
30. ↑ vgl. Bill, Fritsch
31. ↑ vgl. Berliner Verkehrsbetriebe
32. ↑ vgl. MDAI GbR
33. ↑ vgl. Moore, Gordon E.

9 Anhang

9.1 Literatur- und Quellenverzeichnis

Bergmann, Dorfmüller, Schaefer (1998)	Lehrbuch der Experimentalphysik: Mechanik, Relativitat, Wärme; Verlag: Walter de Gruyter; Band 1, Ausgabe: 11; S.923ff
National Geodetic Survey	Quelle: www.ngs.noaa.gov (10.01.10 13:00)
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS	"Erste Testumgebung zur autarken WLAN-Lokalisierung in Nürnberg" Quelle: www.iis.fraunhofer.de (10.01.10 13:00)
Azuma, Ronald T. (1997)	A Survey of Augmented Reality Quelle: www.cs.unc.edu (10.01.10 13:00)
Mansfeld, Werner	Satellitenortung und Navigation. Grundlagen und Anwendung globaler Satellitennavigationssysteme; Verlag: Vieweg+Teubner; Auflage: 2., überarb. u. erg. A. (30. März 2004)
Seeber, Günter	Satellitengeodäsie; Verlag: Gruyter; Auflage: 1., 989 (1. Januar 1989)
Dreuw, Jörn	"WLAN-Ortung in Nürnberg" (14.01.2008) Quelle: www.focus.de (10.01.10 13:30)
Humboldt-Universität zu Berlin	"MagicMap" - System zur kooperativen Positionsbestimmung über WLAN; Quelle: www.magicmap.de (10.01.10 13:30)
Fachstelle der Wasser und Schifffahrtsverwaltung für Verkehrstechniken	Netzabdeckung der DGPS Referenzstationen; Quelle: www.fvt.wsv.de (10.01.10 14:00)
GITTA (University of Zurich)	University of Zurich, Department of Geography, Geographic Information Systems Unit "Topologische Beziehungen"; Quelle: www.gitta.info (10.01.10 14:00)
Bill, Fritsch	Grundlagen der Geo-Informationssysteme, Bd.1, Hardware, Software und Daten, Verlag: Wichmann Herbert; Auflage: 3. A. (Juli 1999)
Berliner Verkehrsbetriebe	"Übungsanlage der Berliner U-Bahn" Quelle: www.bvg.de (05.01.10 15:00)
MDAI GbR	"XVR - Ausbildungssoftware" Quelle: www.mdai.de (10.01.10 14:00)
Moore, Gordon E.	"Cramming more components onto integrated circuits" Quelle: download.intel.com (10.01.10 14:00)
AFIPS Joint Computer Conferences	"AFIPS Joint Computer Conferences" Quelle: www.acm.org
Grid Compass 1100	Quelle: www.home.total.net/~hrothgar/museum/Compass/ (12.01.10 14:00)
Grundlagen von tragbaren Computern mit Augmented Reality	Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality; Verlag: Lawrence Erlbaum Assoc Inc (Dezember 2000)
NAVSTAR GPS	Quelle: www.spaceandtech.com (14.01.10 14:00)
Paul Milgram, Haruo Takemura, Akira Utsumi, Fumio Kishino	Quelle: www.citeseerx.ist.psu.edu (10.01.10 14:00)
Feiner, S. MacIntyre, B. Hollerer, T. Webster, A.	"A Touring Machine "Quelle: www.columbia.edu (14.01.10 14:00)
Bergmann, Dorfmüller, Schaefer (1998)	Workshop on Augmented Reality; Verlag: IEEE Computer Society Press,U.S (Januar 1999)
Sharp J-SH04	Quelle: www.sharp.com (13.01.10 14:00)
The Invisible Train	"The Invisible Train" Quelle: www.tu-graz.ac.at (13.01.10 14:00)
Mara	"Nokia Research Center" Quelle: www.nokia.com (14.01.10 16:00)
Wikitude	"Wikitude Browser" Quelle: [1] www.wikitude.org (14.01.10 14:00)
Layar	"Layar Browser" Quelle: www.layar.com (14.01.10 15:00)
Visualisierungseinheiten	"Augmented Reality Technologien und Applikationen" Quelle: www.vs.inf.ethz.ch (14.01.10 15:00)
Nokia N97	Quelle: www.nokia.com (14.01.10 15:00)
iPhone 3GS	Quelle: www.apple.com (14.01.10 15:00)
Google Nexus One	Quelle: www.google.com (14.01.10 15:00)