In diesem Paper wird das Konzept und ein Prototyp eines Step-by-Step basierten Inhouse-Navigationssystems vorgestellt, welches aus technischen und finanziellen Gründen auf eine kontinuierliche Positionserkennung verzichtet und mit vergleichsweise geringem Aufwand an neuen Orten eingeführt werden kann. Im Vorfeld wurden in einer intensiven Recherche bestehende Systeme zur Positionsbestimmung in Gebäuden analysiert und auf ihre Zuverlässigkeit und Flexibilität untersucht. Diese Parameter führten zur Entscheidung, die Positionsbestimmung auf der Basis von künstlich angebrachten, visuellen Landmarks in Form von QR (Quick Response)-Codes zu realisieren. Eine mögliche Erweiterung durch Echtzeit-Lokalisierungssysteme wird jedoch nicht ausgeschlossen. Die Routingberechnung basiert auf dem Setzen von Knoten an Start-, Endpunkten und Abzweigungen sowie Kanten, die diese Knoten verbinden. Jeder Kante wird dabei nach Länge und Art eine Gewichtung zugeordnet, aufgrund derer mit Hilfe des Dijkstra-Algorithmus der kürzeste Weg zwischen zwei Knoten berechnet wird. Weitere Parameter bieten die Möglichkeit, auf die Routenberechnung einzuwirken und ermöglichen so eine Prioritätensetzung und im Bedarfsfall Barrierefreiheit bei der Navigation. Mit Hilfe eines einfachen Backends für die Erstellung eines Routing-Netzwerkes für ein neues Gebäude, können die Einrichtungskosten auf einem Minimum gehalten werden. Durch Klicken in einer Karte des Gebäudegrundrisses können schnell Wegzüge erstellt und durch Auswahl aus vordefinierten Knoten- und Kantenkategorien einfach parametrisiert werden. Um die Navigation anhand der berechneten Route für Smartphone-BenutzerInnen verständlich zu machen, wird die Route in kleinen, übersichtlichen Schritten (Steps) dargestellt, die sowohl auf einer maßstabsgetreuen Karte, wie auch als dynamisch generierter Text angezeigt werden. Die Zielsuche wird dabei durch eine Auswahlliste anhand von Knotenkategorien (Büro, Seminarraum, WC, …) erheblich erleichtert. Anhand eines Sets von Usabilitytests wird gezeigt, dass das System, bestehend aus den QR-Codes zur Positionsfindung und einer Smartphone-Anwendung zur Navigation, von BenutzerInnen ad hoc verstanden wird und zur Navigation innerhalb von den BenutzerInnen unbekannten Gebäuden eingesetzt werden kann.

Publikation und Präsentation stehen zum Download bereit:

Paper Forum Medientechnik 2013

Präsentation Forum Medientechnik 2013

Autoren

Ewald Wieser, Tomas Kasanicky, Florian Schiesterl, Bernhard Griessler, Christoph Fabritz, Kerstin Blumenstein, Grischa Schmiedl

Zitieren als

Wieser, E., Kasanicky, K., Schiesterl F., Grießler, B., Fabritz C., Blumenstein K. & Schmiedl, G., 2013. Smartphonebasierte Step-by-Step Indoor-Navigationslösung ohne kontinuierliche Positionserkennung. In Forum Medientechnik – Next Generation, New Ideas. St. Pölten: Fachhochschule St. Pölten.

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Heute ist “das Internet der Dinge” nicht mehr fern. Wir wollen beispielsweise mit unserem Smartphone auch die Technik in unseren eigenen vier Wänden steuern. Licht, Alarmanlage, Heizung. Klar, das geht auch schon alles. Lösungen sind aber meist sehr kostspielig. Ninjablocks bietet genau für solche Anwendungsfälle eine tolle offene Lösung. Ein Ninjablock ähnelt dabei einem Arduino-Board, es kann beispielsweise mit diversen Sensoren ausgestattet werden. Der Unterschied zu Arduino liegt dann aber vor allem in der Datenverwaltung und der angeboteten API. Die Daten wandern in die Ninja-Cloud, über die API können nun basierend auf den Daten Aktionen ausgeführt werden. Der User steuert das ganze über eine mobile Web-App. Durch das offene System sind die Möglichkeiten schier endlos: Von der mobilen Lichtsteuerung über die individuelle Alarmanlage mit Fernüberwachungsfunktion, dem Babyfon mit Webcamintegration, bis hin zur mobilen Temperaturkontrolle im Weinklimaschrank. Zusätzlich bietet die Ninja-Cloud auch eine Vernetzung zu den eigenen social Kanälen. Twitter, Instagram, Facebook, und co – alles ist möglich. Man darf also kreativ sein!

Die Ninjablocks und erste Sensoren sind bereits online bestellbar. Wenn Ihr neugierig seid, schaut Euch einfach selber um: http://ninjablocks.com/

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Helios soll jungen StadtbewohnerInnen und BesucherInnen Kunstwerke im öffentlichen Raum auf spielerische Art und Weise näher bringen. Der User springt in die Rolle eines Heißluftballonfahrers, der mit dem Kompass Kunstwerke entdecken kann. Dabei entfernt sich Helios von herkömmlichen Point-Of-Interest Lösungen und setzt den Fokus auf das “Entdecken” von nahe gelegenen Kunstwerken. Vor Ort wird der User dann mit interessanten Informationen rund um das gefundene Kunstwerk belohnt und erfährt so auf spielerische Art und Weise mehr über Wien.

Für die App wird der offene Datensatz “Kunstwerke im öffentlichen Raum” verwendet. Zusätzlich wurden 40 Fotos von ausgewählten Kunstwerken im Wiener Zentrum gemacht, welche das Auffinden für den User erleichtern sollen.

Link zur App:

https://akirchknopf-21110.php.fhstp.cc/helios/

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Los, wir schreiben eine iPhone App!

Nach der Idee war der Entschluss schnell gefasst – ich will die Idee verwirklichen, ich will die App umsetzen! Ich will, dass sie auf meinem iPhone läuft! Ich hatte noch keine Erfahrung mit Objective C, Kenntnisse waren lediglich in Java und dem Eclipse-SDK vorhanden. Zu Beginn war vor allem der C-Syntax daher für mich sehr verwirrend. Es braucht Zeit sich an die Sprache zu gewöhnen, aber Apple hilft aus mit einem starken Instrument: Xcode. Wer iPhone Apps schreiben will, muss das mit der freien SDK Xcode machen (und braucht dazu einen Mac und einen Apple Account). Für mich als Mac-User war dies zu Beginn einer der größten Plus-Punkte. Xcode ist perfekt auf die Entwicklung für iOS Apps abgestimmt und hat bei der Installation über den Mac App Store alles mit dabei was man benötigt. Ich hatte in der Vergangenheit schon die ersten Erfahrungen mit der Programmierung von Android Apps gesammelt. Das Einrichten der Arbeitsumgebung in Eclipse war langwierig und es dauerte eine Zeit bis die unzähligen Packages installiert wurden und alles einwandfrei funktionierte. Danach blieb Eclipse aber was es ist: Ein umfassendes und schweres Tool. Bei Xcode war das anders: Ich installierte es, ich startete es, ich drückte auf den Play-Button – und meine erste leere iPhone App öffnete sich im Simulator. Ich konnte loslegen.

Xcode, der erste Eindruck

Als Mac-User konnte ich mich mit dem SDK von Apple erstaunlich schnell anfreunden. Auf den ersten Blick erinnert es ein bisschen an iTunes mit dem Play Button der die App kompiliert und der Anzeige, die den App-Status (wie Fehler und Warnungen) anzeigt. Xcode ist nach Apple Manier sehr minimalistisch gestaltet. Die Oberfläche bietet wie auch in Eclipse drei Hauptsegmente: Die rechte Spalte wird als Datei-Navigator genutzt, hier werden beispielsweise alle Source-Elemente (Klassen, Bilder, Frameworks, usw) der App angezeigt. Der Hauptbereich ist für Code und Interface reserviert, in der linken Spalte werden Eigenschaften (beispielsweise die Hintergrundfarbe eines Labels oder die Schriftgröße eines Textes) und die Object-Library (Buttons, ImageViews usw.) angezeigt. Im unteren Bereich befindet sich die Konsole. Extrem nützlich sind dabei die Editor- und View- Optionen, die mittels der Buttons in der Statusleiste rechts oben auswählbar sind. Falls der Platz am Bildschirm kanpp wird, kann man mit den View-Optionen jederzeit Spalten ein- bzw. ausklappen. Die Editor-Optionen machen es möglich zwei Dokumente nebeneinander anzuzeigen. Und das ist in vielerlei Hinsicht wichtig um Verbindungen zwischen Dokumenten (beispielsweise zwischen dem Interface und dem Code) zu schaffen. Dazu aber später mehr.

XCode

Schnell durchstarten mit Projekt-Templates

Beginnt man in Xcode ein neues Projekt kann man aus vorgefertigeten Templates auswählen. Selten will man mit einem leeren Projekt beginnen. Apples Interface Guidelines definieren die Grundtypen von Apps und wer eine längere Zeit ein iPhone benutzt hat, entwickelt automatisch ein Gefühl für diese. So ist die Mail-Applikation beispielsweise eine Master-Detail Applikation, die Notiz-App eine Page-Based Application und der Uhren-App liegt eine Tabbed Application zu Grunde. Beim konzipieren einer App kommen diese Patterns immer wieder vor und meist wird auch eine Kombination von Patterns verwendet. Startet man gleich mit dem passenden Template spart das Zeit und Nerven. Braucht man eines dieser Patterns kann man auch von so einem leeren Template kopieren und lernen. So kann man sich rasch ein funktionierendes System generieren lassen.

NSLog(@“Objective was?”);

Objective C war für mich zu Beginn sehr mühsam. Ich hatte bisher nur Erfahrung mit Java und Websprachen und es dauert, bis man sich an den Syntax gewöhnt hat. Für mich war vor allem schwer zu verstehen, warum eine Klasse plötzlich aus zwei Dateien besteht? Jede Klasse bringt in Objective C nämlich eine Header-Datei class.h und eine Implementierungs-Datei class.m mit. Vereinfacht gesagt fungiert die Header-Datei dabei als eine Art „Interface“ und definiert alle öffentlichen Methoden, Objekte, Variablen, Outlets usw., welche die Klasse enthält. Also alles Schnittstellen zu anderen Klassen. In der .m-Detai werden die angeführten Methoden dann implementiert. Ein weiterer großer Unterschied zu Java: Getter und Setter werden nicht angeführt. Auf diese wird via „@Synthezise“ in der .m-Datei zugegriffen. Das wirkt auf dem ersten Blick seltsam, spart aber ordentlich Platz!

MVC via Drag’n’Drop

Es liegt nahe Apps im Modell-View-Controller Pattern anzulegen. Xcode hilft dabei schon zu Beginn kräftig mit. Sobald man ein neues Projekt anlegt erhält man bereits einen View-Controller sowie die View in Form des Interface-Builders bzw. Storyboards. (Ich habe ausschließlich mit dem Storyboard gearbeitet, das Storyboard ist grafischer und seit iOS 4.0 verfügbar.) Ein Modell muss man dann allerdings erst selber anlegen, eine neue Modell-Klasse ist aber rasch erstellt.

Mich persönlich hat an Xcode die Verbindung von Controller und View fasziniert. Dies geschieht nämlich ziemlich intuitiv. Die View bietet zunächst einen leeren weißen Bildschirm, klickt man auf die Storyboard-Datei (man muss beim Anlegen des Projektes hier ein Häckchen bei Storboard setzen, sonst hat man anstatt dessen eine .nib Datei, also den Interface Builder) erscheint auch gleich die View. Mittels der Objects-Library kann man dann beginnen UI-Elemente auf die View zu ziehen. Jetzt kommen die schon erwähnten Editor-Optionen zu tragen: Klickt man den mittleren Button in der Editor Gruppe werden die View und die Header-Datei des zuständigen Controllers nebeneinander angezeigt. Nun kann man einfach mit gedrückter CTRL-Taste Labels, Buttons oder andere Objekte von der View in den Controller ziehen und Schwups: Im Controller wird ein Property generiert mit welchen man beispielsweise auf das Label zugreifen kann. Jetzt nur mehr das Label in der .m Datei mit „@Synthezise“ verfügbar machen und schon können wir darauf zugreifen und beispielsweise den Text ändern. Ähnlich funktioniert das Ganze mit Übergängen zwischen Views. Will man eine zweite View zieht man einfach eine Controller-View aus der Library  auf das Storyboard. View und Controller: beides ist gleichzeitig da. So arbeitet man automatisch im MVC Muster. Um nun beispielsweise bei einem Button-Klick der ersten View auf die zweite View zu gelangen, genügt wieder simples drag n drop. CTRL drücken und Button auf die zweite View ziehen. Violá!

Verbindung zwischen Storyboard und Code schaffen

Die Moral von der Geschicht…

Ich würde mich nicht als Developer bezeichnen. Ich habe Ideen und will diese umsetzen. Schnell und intuitiv. Mit Xcode geht genau das sehr gut. Es sind Details, die das SDK so schön bedienbar machen und es waren diese Details die mir den Einstieg schmackhaft gemacht haben und mir das nötige Durchhaltevermögen gegeben haben, um auch mit Objective C fertig zu werden. Mir persönlich halfen vor allem viele Youtube-Tutorials um ein Gefühl für die Sprache zu entwickeln. Und sollte man irgendwo anstehen: Für fast jedes Problem existiert bereits eine Lösung im Internet – Google hilft!

Lust loszulegen?

Die Stanford University bietet auf Youtube tolles Material um iOS-Development detailliert und von Beginn an zu lernen:

1: MVC and Introduction to Objective C

2: My first iOS App

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Doch wo bleibt “form follows function”? Ist es wirklich sinnvoll das Interface mit hochauflösenden Texturen und Grafiken zu überlagern? Lenkt das nicht von den eigentlichen UI-Elementen ab?

Vor allem im mobilen Bereich ist es wichtig das User-Interface auf das Wesentliche zu reduzieren und minimalistisch zu gestalten, damit der User dieses auch unterwegs schnell, fehlerfrei und effizient nutzen kann. Auf der anderen Seite bringt die Integration von Skeuomorphismen  meiner Meinung nach aber noch einen großen Vorteil: User Experience! User haben eine emotionale Bindung zu analogen Geräten, die sie vielleicht früher einmal benutzt haben. Die Emotionen können mit einem entsprechenden UI-Design wieder geweckt werden und vor allem einer App das “gewisse Etwas” verleihen und den Spaßfaktor steigern. Skeuomorphismus kann daher auch ein Werkzeug sein um sich mit der eigenen App von den anderen zu differenzieren und abzuheben.
Grenzen zeigen sich meiner Meinung nach mit der Komplexität. Sobald eine App einen gewissen Umfang an Optionen und Funktionalität überschritten hat sollte im UI-Design auf Minimalismus Wert gelegt werden um die Benutzung nicht noch komplexer zu gestalten. Apple reagiert auch entsprechend, so ist die Kalender-App auf iPad und Mac mit Skeuomorphismen geschmückt, bei der iPhone Version wurde aus Platzgründen darauf aber zur Gänze verzichtet.

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Im Zuge eines Projektes zum Thema “Social QR-Code Kampagne” will ich den Gedanken des Gästebuches dennoch wieder aufgreifen.

Idee

Das “Shirtbook” ist ein virtuelles, persönliches Gästebuch mit physischem Einstiegspunkt. Es soll ein Dokument darstellen, in welchem Freunde , Bekannte oder neugierige Passanten sich verewigen können. Das Gästebuch kann der User mühelos immer und für alle klar ersichtlich bei sich tragen – nämlich mittels eines QR-Codes auf seinem T-Shirt. Mittels Smartphone kann sich dann jeder in das Gästebuch eintragen aber auch lesen was schon andere darin hinterlassen haben. Der Content kann flexibel sein, so könnte ein Eintrag nicht nur Text enthalten sondern auch die aktuelle Position, Fotos oder Videos.

Durch Verknüpfung des T-Shirts mit dem mobilen Internet, werden für den User Erinnerungen “in” das T-Shirt gespeichert und “durch” das Shirt mit Freunden und aussenstehenden geteilt. Realen Gegenständen wird digitaler Content zugeschrieben.

Umsetzung

Das Shirt soll mit der Aufforderung “Leave a message in my shirtbook” den User dazu bringen, dass er sich spontan in das Shirtbook einträgt. Der QR-Code wurde adaptiert und unterstreicht mit dem Brief-Symbol das Wort “message”. Auf den ersten Blick ist durch den Zeilenumbruch auch die Aussage “Leave a mess” zu sehen. Shirtbook ist also ein Platz für jegliche Kommentare und nimmt sich auch selber nicht so ernst. Dies soll die Konversionsrate und auch den Spaßfaktor beim Benutzen der Web-App steigern.

Durch Scannen des QR-Codes gelangt der User schliesslich auf eine simple Webapp wo auch gleich die letzten Beiträge angezeigt werden. Durch einen prominent platzierten Button kann dann auch schnell ein eigener Beitrag erstellt werden.

Testen des Konzeptes

//UPDATE 05.11.2012

Das Shirt war insgesamt zwei Tage im Einsatz und wurde im “Studenten-Alltag” getestet. Es wurde also in der Mensa, im Hörsaal, im Seminarraum, in der WG und auch in der Bar getragen. Wetterbedingt konnte Shirtbook leider nicht draussen auf der Straße getestet werden.
Generell sollte Shirtbook ihre potentiellen Benutzer neugierig machen und so auf die Seite locken. Durch die Einfachheit der App sollten dann möglichst viele User auch einen Eintrag hinterlassen. Als Ziel sollte daher eine Konversationsrate von 2/3 erreicht werden. So sah das theoretische Konzept jedenfalls aus.
In der Praxis erwies sich vor allem das Scannen des QR-Codes als der problematische Faktor. Bei fremden Passanten war meist die Hemmschwelle zu groß um den Code zu scannen. Zudem fanden vor allem in großen, stressigen Räumen mit hoher Personenfluktuation (Aula) wenige Leute die Zeit mein Shirt überhaupt zu betrachten. Das Shirt viel meist erst in entspannteren Situationen auf (beim Essen in der Mensa oder im Seminarraum). Hier nahmen sich User dann auch die Zeit um den Code zu scannen. Als Problem erwies sich dann teilweise der Code selber. Der QR-Code wurde im voraus mit verschiedenen QR-Reader-Apps erfolgreich getestet. In der Praxis erschwerten jedoch Faktoren wie schlechte Beleuchtung oder Falten im Shirt das Scannen. Bei vielen Usern dauerte das Scannen daher mehr als 10 Sekunden. Einige gaben schon nach ein paar Sekunden auf. Ein zusätzliches Problem stellte die Netzabdeckung dar welche nicht immer Internetzugriff zuließ.
User die es schliesslich auf die mobile Webseite geschafft habtten, hinterließen jedoch mit hoher Wahrscheinlichkeit auch einen Eintrag. Ingesamt waren 16 Testpersonen auf der Plattform von denen 12 auch einen Eintrag verfasst haben. Die Konserversationsrate liegt damit bei 75%. Unter den 12 Testpersonen befanden sich jeweils 5 iPhone und Android Benutzer sowie 2 Benutzer mit Nokia-Geräten.

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Diese Arbeit soll im ersten Teil, ausgehend von den Vorteilen des mobilen Mediums, wichtige Kernpunkte für mobiles Design erläutern. Dazu zählt eine auf die Zielgruppe gerichtete mobile Strategie, welche die Vorteile von Smartphones nutzt, um die Userbedürfnisse zu stillen. Zudem setzt sich die Arbeit mit mobilen Interaktionsdesign auseinander, um mobile Anwendungen und Webinhalte nicht nur funktional sondern auch benutzbar zu machen. Im zweiten Teil der Arbeit wird eine crossmediale Implementierung des mobilen Mediums anhand einer Recherche untersucht. Da das Smartphone zum ständigen Begleiter des Users wurde, bietet sich erstmals die Option Web-Inhalte effektiv crossmedial zu verknüpfen. So kann mit Medien, welche direkt im Umfeld des Users liegen kommuniziert werden. Dies bringt dem User nicht nur zusätzliche Informationen, sondern macht es auch möglich Zielgruppen exakter und effizienter anzusprechen.

Ziel der Arbeit ist es, aufzuzeigen wie das mobile Medium mit anderen Medienkanälen crossmedial interagieren kann. Die Arbeit beschreibt dabei, wo crossmediale Verknüpfung bereits angewendet wird und welche technischen Möglichkeiten das Smartphone in den einzelnen Kanälen bietet.

Bachelorarbeit des Bachelor-Studiengangs Medientechnik an der Fachhochschule St. Pölten

Autor:

Florian Schiesterl, MT091094

Betreuung:

DI (FH) Klaus Temper

Download:

Bachelorarbeit – Florian Schiesterl

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