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Systemarchitektur

Systemarchitektur. Deep Map Nexus Cyberguide. Deep Map. Entwicklung des European Media Lab ( EML ) und dem Geographischen Institut der Universität Heidelberg Gefördert von der TSCHIRNA-Stiftung Ziel: ein elektronischer Tour-Guide. Deep Map GIS.

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Presentation Transcript

  1. Systemarchitektur Deep Map Nexus Cyberguide

  2. Deep Map • Entwicklung des European Media Lab (EML) und dem Geographischen Institut der Universität Heidelberg • Gefördert von der TSCHIRNA-Stiftung • Ziel: ein elektronischer Tour-Guide

  3. Deep Map GIS • Kern des Deep Map Systems : ein GIS und eine Datenbank bilden zusammen Grundlage für Touristen- informationssystem • Plattform: ArcView von ESRI und SDE (Spatial DatabaseEngine) für Oracle • SDE vermittelt zwischen Client/Server • geographische Daten von Stadt Heidelberg gestellt

  4. Hardware • kein PDA, sondern wearable Computer „mobile assistant IV“ von Xybernaut Kommunikation mit dem System Visualisierung durch LCD-Display Wearable Computer

  5. Allgemeine Hinweise zur Architektur • Um Kern aus GIS und multimedialen historischen Datenbank stellen viele Komponenten weitere Funktionalitäten • Tourenplanung, • räumliche Abfragen, • Geodatenverwaltung, etc • Kommunikation zwischen den Komponenten über JAVA- basierte Agenten-Plattform des EML • heißt: Komponenten als unabhängige Agenten realisiert, so dass das System flexibler wird • gute Austauschbarkeit der Komponenten

  6. aus: „GIS hilft Touristen bei der Navigation – ein erster Prototyp des mobilen Deep Map Systems für das Heidelberger Schloß“ von A.Zidf, V. Chandrasekhara, J.Häuser, R. Malaka

  7. Interface Layer • Komponenten, die zur direkten Kommunikation mit System dienen • GUI: graphische Bedienschnittstelle für das Pre-Trip-Planning über das WWW • Schnittstelle für mobile Endgeräte bei Interaktion mit mobilem Deep Map System beim Besuch der Stadt • wichtig: Spracherkennung, um herauszufinden und ggf. zu unterscheiden, was der Anwender wissen will (Disambiguierung)

  8. aus: „GIS hilft Touristen bei der Navigation – ein erster Prototyp des mobilen Deep Map Systems für das Heidelberger Schloß“ von A.Zidf, V. Chandrasekhara, J.Häuser, R. Malaka

  9. Cognitive Layer • QUATRA (Query and Answer Translator) wandelt die Wünsche, Fragen und Anweisungen des Anwenders in interne formale Sprache um (FIPA ACL [FOUNDATION FOR PYHSICAL AGENTS 1998]) • FIPA entwickelt Standards im Zusammenhang mit Agenten • über FIPA kommunizieren die Komponenten und Agenten • letzendlich: Anforderungen des Benutzers in verständlichen Aufruf für Basiskomponenten umsetzen

  10. aus: „GIS hilft Touristen bei der Navigation – ein erster Prototyp des mobilen Deep Map Systems für das Heidelberger Schloß“ von A.Zidf, V. Chandrasekhara, J.Häuser, R. Malaka

  11. Knowledge Layer • obere Schichten dienen zur Interaktion mit Benutzer • grundlegende Funktionalitäten, die die Anfrage des Anwenders befriedigen • dazu gehören: Funktionalitäten • des GIS, • der Datenbank oder • externer Dienste (z. B. Hotelreservierungsdienst, bei dem der Anwenders möglichst nicht merken soll, dass er/sie keinen internen Dienst beanspruchen)

  12. Die GIS-Agenten im Detail • GeoSpatial (2D Geometrie-Handling) (geospatialAgent) • Visualisierung (2D Kartenausgabe) (mapAgent) • Routenplanung (Netzwerkanalysen, Erreichbarkeit,... (routeAgent) • Datenbank (Abfrage von DB-Inhalten) (infoAgent)

  13. Agenten allgemein • Softwarekomponente, die in verteilten Systemen selbständig • Aufgaben übernehmen • Ausführung überwachen

  14. Info-Agent • zuständig für Suche von multimediale Sach-Informationen zu einem Objekt • Gebäude, • Sehenswürdigkeiten, • aber auch Personen, • historische Ereignisse,... • Anfrage nach Existenz dieser Objekte • falls Daten bekannt, können entsprechende Informationen typspezifisch (nur Bild, nur Text, nur Video oder Kombi-nation) angefordert werden

  15. Geospatial-Agent • agiert als Dienstanbieter für Anfragen, die die GIS Basisfunktionen betreffen • räumliche Selektion, • aber auch komplexere Aufgaben wie Sichtbarkeits-analysen • Verwaltung der Grundgeometrien • z.B. get-objects-in-region • GIS wird aufgefordert, nach Objekten in einer bestimmten Region zu suchen

  16. Tourenplanungs-Agent • Durchführung von Netzwerkanalysen zur: • Wegfindung und Navigation • Generierung von Routen • gleichzeitige Verwaltung der Routenabschnitte

  17. Map-Agent • Erzeugung von 2D-Karten (später auch 3D-Modellen) des Gebietes (Rendering) • Bereitstellen der Graphik (Hauptabnehmer ist PresentationPlaner, der die Graphiken anzeigt) • 2 Varianten • angeforderter Kartenausschnitt mit Points of Interests als Rasterdaten exportiert • Nachteile: • optisch, • hohe Übertragungsrate • Vektordaten werden direkt in Java erzeugt und auf GUI-Element dargestellt

  18. NEXUS

  19. NEXUS • Entwicklung des Instituts für Photogrammetrie u.a. der Universität Stuttgart • gefördert von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG)

  20. NEXUS • Idee: Management von dynamischen, räumlichen Modellen, die die reale Welt in digitaler Form, als auch die Virtuelle Objekte repräsentieren • Virtual objects (VOs): • Vermittler zwischen der Plattform und den externen Quellen und Daten • Informationen können räumlich gespeichert werden

  21. NEXUS • z.B. Virtual Towers (VITs) • strukturieren Informationen in anderen Informationssystemen räumlich. • VIT hat bestimmte Position und je nach Bedeutung einen entsprechenden Sichtbarkeitsbereich (z.T. transparent)

  22. NEXUS Aus: „NEXUS – positioning and data management concepts for location-aware appplications“ von D. Fritsch, D.Klinec, S. Volt

  23. NEXUS • da virtuelle Objektmodelle um virtuelle Repräsentationen erweitert sind, werden sie Augmented Area Models (AAMs) genannt • AAMs beschreiben nur einen Teil der NEXUS bzw. Augmented World • Abschnitt einer Stadt • oder auch nur das Innere eines Raumes • zur Verwaltung der AAMs müssen spezielle Server zur Verfügung stehen, die räumliche Daten speichern und verarbeiten können (sog. Spatial Model Service [SMS])

  24. Voraussetzungen • Datensicherheit und Sicherstellung der Vertraulichkeit persönlicher Daten, da sonst keine Akzeptanz beim User • Adäquate Übertragungsdauer von Daten

  25. Hardware • Mobile „Hand Computer“ (Notebooks, PDAs, wearable Computer) • zusätzliche Vorrichtungen für Positionierung und mobile Kommunikation • Vorrichtung für GPS für Außenpositionierung • Vorrichtung für Infrarot für Innenpositionierung • PDA dient sonst „nur“ zur Kontaktaufnahme mit der NEXUS Plattform, ohne eigene Daten zur Verfügung zu haben

  26. Kommunikation • um die benötigte Information zu erhalten, muss das PDA Verbindung mit der Informationsquelle herstellen können • (z.B. Internet über wireless communication) • für wide area network (WAN) kann Mobilfunksysteme wie GSM bzw. UMTS benutzt werden • innerhalb von Gebäuden: • wireless local area network (WLAN) • personal area network (PAN)

  27. NEXUS Architektur Aus: „Nexus – positioning and data mangement concepts for location – aware applications“ von D. Fritsch, D. Klinec, S. Volz

  28. User Interface • unterstützt Anpassung von unterschiedlichen Endgeräten, • die verschiedene Leistung bringen, • unterschiedlich große Speicher haben, • verschiedene Arten von Netzwerk verwenden und • verschiedene Displays haben • soll einfache Kommunikation zwischen Benutzer und Plattform sicherstellen

  29. NEXUS Architektur II • Anfrage zuerst zur Global Federation (Verwaltung aller Daten, da diese auf verschiedenen Servern verteilt sind) • Benachrichtigung des Object Registers (Verwaltung der User Merkmale; z.B. Name, Profil, Zugangsrechte,...) und des Location Register (Verwaltung der User Positionen) • danach Frage an Area Service Register (Verwaltung der AAMs und SMSs) welches AAM oder SMS in den Prozess eingreifen muss • Nach Bearbeitung durch Spatial Modell Service wird Antwort zur Global Federation zurückgeschickt • Global Federation sammelt Antworten und gibt sie als Gesamtlösung dem User zurück

  30. Cyberguide

  31. Cyberguide • Entwicklung: • Graphics, Visualization and Usability Centre • College of Computing • Georgia Institute of Technology • aber: Studentenprojekt

  32. Cyberguide • Ziel war es, mit Low-cost hardware möglichst viele Anwendungen zu realisieren, • war es möglich viele PDAs anzuschaffen und viel auszuprobieren • Plattform: Apple MessagePad 100 • es wurden eine Reihe von Prototypen entwickelt, deren einzelne Komponenten verändert wurden

  33. Cyberguide Architektur • Cartographer (Karten Komponente) • Librarian (Informationskomponente) • Navigator (Positionskomponente) • Messenger (Kommunikationskomponente)

  34. Cyberguide Architektur Server Cyberguide Unit Kommunikation Kommunikation Position Information Librerian Information User

  35. Cartographer • Karten Komponente hat Informationen über die Umgebung • Lage eines Gebäudes, • interessante Sehenswürdigkeiten innerhalb eines Gebäudes, • Realisiert durch eine Karte (bzw. mehrerer Karten) der Umgebung, die der Tourist besucht

  36. Librarian • Informationskomonente beinhaltet alle Informationen der Sehenswürdigkeiten, die ein Tourist besuchen könnte • z.B. Beschreibung von Gebäuden und Sehenswürdigkeiten, sowie Identifizierung der Person, die, mit diesen Bereichen verbunden sind • Beantwortung spezifischer Fragen über bestimmte Sehenswürdigkeiten („Wer arbeitet in diesem Gebäude?“ oder „Welcher Maler hat dieses Bild gemalt?“) • Realisierung durch Datenbank

  37. Navigator • Das Interesse des Touristen liegt in der Nähe seiner Position, deshalb ist es wichtig genau zu wissen, wo sich der Tourist befindet • Zweck: • Visualisierung der direkten Umgebung auf der Karte • oder zur Beantwortung von Fragen über die Umgebung („Wo schaue ich gerade drauf?“) • Realisierung durch ein Positionierungsmodul, welches Informationen zur Position und Orientierung ausgibt

  38. Messenger • stellt Möglichkeit zu Senden und Empfangen von Nachrichten (z.B. Kontaktaufnahme mit Besitzer eines Bildes im Museum) • Realisierung durch eine Reihe von Kommunikationsdiensten

  39. Konkret für Indoor Cyberguide • Karten Komponente: • Karte des GVU mit Fluren und Points of Interests • nur ein Teil des GVU auf dem Bildschirm, Zoomen ist möglich • Signatur für eigene Position und Points of Interest

  40. Indoor Cyberguide • Informationskomponente: • beinhaltet Informationen über die Projekte des GVU open house • Suche nach spezifischem Projekt kann über Kategorie oder Name erfolgen

  41. Indoor Cyberguide II • Kommunikationskomponente: • System, dass es ermöglicht mit dem Apple MessagePad über Internet • e-mails zu senden und zu empfangen • html – Dokumente aufzurufen

  42. Indoor Cyberguide IV • Positionskomponente: • Positionsbestimmung mit Hilfe von Infrarot aus: „Cyberguide: A Mobile Context – Aware Tour Guide“ von G. Abowd, C. Atkeson, J.Hong, S. Long, R. Kooper, M. Pinkerton

  43. Vergleich der Systeme • Positionierung: • Deep Map: nur outdoor Positionierung über GPS • NEXUS: Indoor und outdoor Positionierung mit Infrarot bzw. DifferentialGPS • Cyberguide: Indoor (Hauptaugenmerk) und outdoor Positionierung mit Infrarot bzw. GPS

  44. Vergleich der Systeme • Konzept: • Deep Map und Cyberguide verwalten fast alle Information und Dienste auf dem mobilen Gerät • NEXUS benutzt PDA ausschließlich zur Kontaktherstellung mit Server, der Informationen speichert • Hardware: • NEXUS und Cyberguide bereits auf PDA • Deep Map muss noch wearable Computer verwenden

  45. Vergleich der Systeme • Zielvorstellung: • (alle): Entwicklung eines Tour-Guides

  46. Fazit • Deep Map System ist am variablesten, da Komponenten gut austauschbar sind • Nachteil: • kein Indoor-Use • kein PDA • nur GPS • Kombination mit Pointman bzw. eines DeadReckoning Systems nötig

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