Ein Beitrag zur Identifikation von Bewegungszuständen mittels Inertialsensorik für die Stützung von Navigationsfunktionen im Öffentlichen Personenverkehr

Die zuverlässige Ortung von Fahrgästen und Fahrzeugen bildet die Grundlage für Anwendungen im Öffentlichen Personenverkehr (ÖPV) im Rahmen intelligenter Verkehrssysteme (IVS). Geeignete Basistechnologien sind Globale Satellitennavigationssysteme (engl. global navigation satellite systems, GNSS) oder andere funkbasierte Ansätze, wie beispielsweise wireless area networks (WLAN) oder wireless sensor networks (WSN). Intertialsensoren können diese Technologien unterstützen. Dies ist notwendig, da bezogen auf den GNSS-Signalempfang schwierige urbane Anwendungsszenarien existieren, wie zum Beispiel Häuserschluchten (Mehrwegeausbreitung und Reflexionen durch Gebäude) und Tunnel (Abschattung). Die ÖPV-Fahrzeugumgebung stellt mit metallisierten Fenstern oder zusätzlicher Signaldämpfung durch hohes Passagieraufkommen ebenfalls eine Herausforderung für die GNSS-basierte Ortung dar. Daten von Inertialsensoren (Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren) sind eine mögliche weitere Ortungsinformationsquelle, da diese die aktuelle Bewegung des Sensors abbilden. Im Rahmen dieser Arbeit werden Beschleunigungssignale ausgewertet und auf ihr Unterstützungspotential untersucht. Diese Beschleunigungssignale geben Aufschluss über die Bewegung der eingesetzten Sensorplattformen und gegebenenfalls deren Umgebung (tragende Person, verwendetes Fahrzeug). Ein wesentlicher Gegenstand dieser Arbeit ist der vertiefte Vergleich von theoretisch vorhandenen und praktisch messbaren Fahrzeugsignalen mit den durch die nutzende Person beeinflussten Signalen einer mobilen Sensorplattform (zum Beispiel Smartphone, entsprechend ausgestattetes Nutzermedium). Darauf aufbauend wird ein neues Verfahren zur Schätzung von Bewegungsmodus (d.h. Verkehrsmittelwahl) und -zustand (detaillierte Bewegungsform, z. B. Kurvenfahrt) entwickelt und anhand von Beispielmessungen auf seine Anwendbarkeit hin untersucht. Diese Information kann anschließend zur Stützung von Navigationsfunktionen im ÖPV verwendet werden. Diese Arbeit beantwortet die Fragestellung, ob mit geeignet verarbeiteten Sensorwerten einer mobilen Sensorplattform (z. B. Smartphone) auf den Bewegungszustand eines Fahrzeuges geschlossen werden kann.