NFC TEKNOLOJS KULLANILARAK MEKAN NAVGASYON SSTEMLERNN GELTRLMES BRA ZDENZC , KEREM OK , BRA COKUN, MEHMET N. AYDINBLG TEKNOLOJLER DEPERTMANI,IIK NVERSTES.STANBUL TRKYEvedatcoskun@skun.edu.tr

zet- Mevcut i mekan navigasyon sistemleri farkl teknikler ve kullanlabilirlik problemleriyle yzlemektedir.Bu almamzda i mekan navigasyo-nuna dayal gnmz i mekan novigasyon sistemler-inin sorunkarn ortadan kaldran NFC Internal olarak adlandrlan NEAR FIELD COMMUNICATON (NFC) yi sunuyoruz. NFC INTERNAL imekan navigasyon sis-temleri iin kolay data aktarm sadece dokunarak etike-tleme ve bilgileri bina veya complex zerine yaymaya olananak tanr.nerilen sistem birka faydaya ve bu sistemlerin kullanlabirliini artrma potansiyeline sa-hip.Bu sistemin gereksinimlerini tartp NFC Internal in kullanlaca durmulardaki evreleri aklayacaz. I.GR Navigasyon balang noktasndan balayp bir yol zerinde seyahat edip tanmlanan noktaya varmaktr.Navigasyon sistemleri belirlenmi rota zerinde hareket ederken pozisyon ve yn okuma , kontrol etme ve gncelleme ye imkan verir.Eer rotadan bir sapma meydana gelirse yeniden rotaya ynlendirilir veya rota yeniden dzenlenir. PDA (iletim sis-temine sahip cep telefonu),tanabilir cihazlar veya kiisel navigasyon sistemlerinin herkes tarafndan kullanlmas ve navigasyon sistemlerinin bu ciha-zlar zerinde kullanlabilmesinden beri dmekan lm sistemlerinin kullanm ve talep inanlmaz bir ekilde artmaktadr bugnlerde.D mekan lm sistemleri genellikle Global Pozisyon Sistemine (GPS) dayanmaktadr ki GPS uzay tabanl navigasyon uydu sistemidir ve hemen hemen btn hava koullarnda ve yeryznde veya havada olunduuz mddete gvenilir konum bilgisi sunar. GPS d mekan lm sistemleri kapal mekanlarda uydularla balantnn

zayf olmasndan dolay kaliteli sonular vermemekte-dir. mekan navigasyon sistemleri gps kullanmna elverili olmayan mekanlardan dolay son zaman-larda bir aratrma haline gelmitir. eitli teknolo-jiler denenerek i mekan navigasyonu iin mkem-mel sonular veren yeni tasarmlar retilmektedir. mekan navigasyon sistemleri iin mevcut zmler genellikle sensr alar gibi a teknolojisine day-anan navigasyon sistemlerini temel alan alar olarak gruplandrlabilirler ve bamsz navigasyon sistemleri kullancya has noktalar oluturmaya olanak salar. A sistemi Bluetooth ,Ultra Wide Band (UWB),Wi-Fi veya Radio Frequencsy Identification (RFID) teknolojilerinin kullanmna dayaldr. Doru poz-isyon bilgilerinin elde edilmesi doru teknolojinin kullanlmasna baldr. Wi-F ve UWB , Bluetooth ve RRFID e gre daha yksek hassasiyet salar.;Bluetooth pozisyon doruluu kullanlan hcre miktarna gre deien ve pahal alclar gerektiren uyumlu ksa mesafe ileetiim teknolojisi iin bir rnektir.RFID teknolojinde ise , pozisyon doruluu etiketlerin aktif veya pasif hemde miktarna gre deiiklik gster-mektedir.RFID e dayanan mevcut i mekan navi-gasyon zmleri genellikle aktif RFID etiketlemsi kullanmna ve daha iyi sonu almak iin ise geni aktif RFUD etiketi kullanmna dayanmaktadr. Pasif etiketlerin aksine aktif etiketler verici mesafesini artrmak amacyla gml bataryalar ierirler.Ak-tif RFID etiketine dayal zmlerin dezavantaj ise yksek kullanm maliyetidir.bu alanda almak etkin bir izleme sistemi salamadn ortaya koymaktadr. Wi-Fi ve UWB teknolojileri kendi snrlamalarna bile

sahipler.UWB baz teknik sorunlarn yaand yerde ok iyi bir zmdr.RFID etiketine dayal zmlerin dezavantaj ise yksek kullanm maliyetidir.bu alanda almak etkin bir izleme sistemi salamadn ortaya koymkatadr.Wi-Fi ve UWB teknolojileri kendi snrlamalrna bile sahiplerdir.UWB baz teknik sorunlarn yaand yerde ok iyi bir zmdr. Dier popler yntemler DR(dead reckoning) metodlarna dayanan yntemlerdir. Haritada bir kiinin yeri belirtilecei zaman iki farkl pozisyon bilgisi ortaya kar. Konumsal pozisyon bilgileme-lerinin dzenlenmesinde yardmc elemanlarn numaralandrmas kullanlr, rnek olarak uydular.Tahmini gncel pozisyon son deitirilen pozisyon ,rota ,hz ve bilginin alm zamanyla ilenmesi iin harcanan zamanarasndaki fark gz nnde bulundu-rularak hesaplanr.DR metodu kullanan navigasyon sistemleri bu yntemleri temel alr.DR elektronik ivme ler ,manyetometreve baro metreden oluan Elektro Mekanik Sensr (EMS) ler kullanr.Navigasy-onda kullanlan DR nin en byk dezavantaj byk hatalarla karlanca ki sistem performansdr.Hatalar yaplan hesaplamalar bile etkilemektedir.Dier bir bamsz ise mevcut GPS teknolojisinin yardmen geni alma alan ana sahipolan A-GPS dir.A-GPS ile imekan gps sinyalleri referans vericiye bal olan yardmc veri serveri ile dorudan en faydal ekilde ilenmektedir. bununla birlikte bazen sinyal gc ok dk olabiliyor. mekan navigasyon sistemlerinde limit yksek maliyet ve kark sistemlerle belirlenir.Ayrca mevcut konum sistemlerinin ou byk bninalarda doru pozisyon bilgisine ulamaya olanak salamaktadr Bu nedenle , Verimli ve dk maliyetli bir kapal navigasyon sisteminde kapal byk binalardan oluan birok odalar , zeminler ve geni koridorlar fazlasyla gereklidir.Kapal ortamlar iin navigasyon sistemleri herhangi bir zamanda arzu edilebilir.Mesela , binaya giren bir kii ilk olarak binada fazla zaman harcamadan ofisinin iine gitmek isteyebilir.Byle durumlarda niversite kampusleri , havaalanlar, hastane siteleri ve aliveri merkezleri vb ok yaygndr. Kullanc dostu kapal navigasyon sisteminde binlerce odadan oluan byk binalardaki rehber kiiler bu gibi durumlarda yararl olabilir. Bu almada gelimekte olan ksa menzilli kablosuz iletiim teknolojisinden yararlanlan dk maliyetli kapal navigasyon sistemi olarak adlandrlan nfc in-ternal yenilik sunar ; yakn alan iletiimi . Ayrca kapal navigasyon uygulamasn yerletirirken

ana fikri nfc zellikli cep telefonlar tarafndan kullanclara ynlendirilir. Mobil cihaz ,hisse koordi-nat verilerinin uygulamas ve nfc etiketlerinin geerli konumunu toplar.Bylece ,kullanc Binann iinde yaylan mobil cihaz etiketlerine dokunarak binann iindeki gerek konu-munu belirleyebilir. Bu yaznn geri kalan u ekilde organize edilmitir.Blm 2 ,nfc kapal navigasyon tabanl zm, sis-tem tasarm ve sistemin uygulanmas ile birlikte sunulur.Blm 3 raporlarn sonucunu ve gelecekteki almalar vurgulamaktadr.

II.NFC internalNFC iki ynl ksa mesafeli kablosuz iletiim teknolo-jisidir.Birka santimetre de yakn iki cihaz arasnda iletiim oluur.13.56 MHz sinyal ile bant genilii 424 Kbit/s den fazla deildir.NFC teknolojisi radyo frekans tanmlama teknolojisi merkezlidir ve Bir tarafta cep telefonu ile iletiimin olutuu ye-rde kart emulasyonu , okuyucu/yazc ve ba bana alma modlar ileyebilir ve nfc okuyucu pasif bir RFID etiketi veya dier tarafta srasyla bir cep telefo-nudur.NFC internal ok basit ve kullanm kolaydr .Kullancnn sadece bir nfc zellikli mobil cihaz tamas ve kullanmas gerekir.Kapal navigasyon uygulamasnda nceden ebeke zerinden akll kart yklenmi olmaldr. Bina veya alana girmeden hemen nce kapal harita bilgilerini ieren url , kulancnn sadece url etiketine dokunma ihtiyacdr.Websitesindeki harita mapserver ler tarafndan kullancnn mobil cihazna ebeke zerinden indirile-bilir.(harita bilgilerini ieren bir web sunucusu )Kapal navigasyon uygulamas cep telefonu zerinden otomatik olarak balar ve daha sonra bu harita bilg-ilerini kullanr.Kullanc binann iinde hedefin var noktasn seerek kapal navigasyon uygulamas ona hedefe uygun bir yol salar. Kullanc salonlarnda gezinirken haritadaki mevcut konumu dzeltmek iin ve sonra talimatlar hedefe kendi konumunu yeniden ynlendirmek iin veya ger-ekli olduu gibi hedefe yeni bir rota oluturmak iin bina zerine yaylm referans etiketlerine dokunabil-irsinizNfc teknolojisinin dier tm mevcut zmler ile karlatrldnda kapal navigasyon sistemleri iin sorunsuz bir zm olduuna inanyoruz.NFC internal kullanmn ek durumlarn yannda

geniletebiliriz. Mevcut ak navigasyon sistemleri ve NFC internal birleebilir ve zm olarak daha yksek bir ilevsellik salar.Bugnlerde evde kalan yeni bir renci varsayalm ve onun ders kayt ilemini gerekletirmek iin danmann karlamas gerekli fakat o ehirdeki niversite kampusnn yerini , ne de kampusteki danmannn ofisini nerden bilsin.Byle bir du-rumda kullanc ihtiyalar ak havada bir gps tabanl mobil navigasyon sistemi ieren ve ayrca kapal navigasyon uygulamas ieren nfc zellikli mobil cihaz gerektirir.renci danmann adn ve niversite kampsnn adn girerek ileme balar.GPS merkezli mobil navigasyon uygulamas ni-versite kampsne ulancaya kadar renciyi ynlendirir.Alan evreleyen haritada rencilerin mevcut konumu mobil cihaz ekrannda gsterilir ve kampse ulam ayrca belirtilmitir. renci hedefe hareket ettike elenen alan ve rencilerin konumu harita zerinde dinamik olarak gncelle-nir.GPS tabanl mobil navigasyon sistemleri ayrca rencinin yan sra konuarak rehberlik hizmetleri salayabilir.renci niversite kampsne ulatnda onun ihtiyac ,kapal harita bilgilerini almak ve gezinmek iin sadece url etiketine dokunmaktr. Harita mapserver indirildikten sonra d mekan uygulamalar ile hzl hedef bilgilerini paylaan , mo-bil cihazda kapal uygulama ile sorunsuz bir zm-dr.Bu yzden , rencinin hedef adresi tekrar girmesi gerekmez.imdi, kullanc olarak yukarda akland gibi ref-erans etiketlerine dokunarak kamps iinde gezinmek iin balayabilirsiniz..t

A.System design (sistem tasarm) 1)Spatial information maps: mekansal bilgi haritalar Mevcut kapal harita veritabanlar genelde cad sis-temleri tarafndan gelitirilen 2 d grafik temsillerine dayanmaktadr. Kapal bir ortamda cad izimleri ile binada her kat zemin haritalarna ayrlabilir ve cad izimi ile kat plannda daha fazla aklama ile duvarlar , kaplar,asansrler ,ve merdivenler gibi yapsal zel-likler mekansal bilgi haritalarna dntrlebilir.Her biri ayr bir mekansal bilgi haritas , referans noktalar olarak 2d kartezyen koordinat sistemi kullanlan ,vektr mekansal veri yaps iinde ifade edilmitir ve her harita benzersiz bir kat tanmlayc ile i ortam mapserver de saklanr ve ayn zamanda kapal bir kompleks veya kampus ise esiz bir bina tanmlaycdr.2)Reference tags for nfc internal (nfc dahili referans etiketleri)Kapal ortamda gezinmek iin, nfc i eriilebilir tm yollar hesaplamak iin mekansal bilgiye ihtiyalar vardr.Kapal ortamdaki binalar yada yap komplek-sleri gibi ok sayda model referans etiketleri var.Bu referans etiketleri her odada , asansr ve merdiven girilerinde ve koridorlarda yerletirilir.Bu etiketlerin says, boyutu yan sra bina yaps ve karmaklna baldrHer bir Referans Etiketi iin hedef noktalar kolayca bulmasn mmkn klacak bilgiler kullanlr,ve herbir Refferans Etiketi mekan tanmlayc,zemin tanmlayc ve vektr mekansal veriden oluan konum bilgileri ierir.Biz raster veri yaps yerine bir vektr mekansal veri yaps kullanyoruz.Vektr mekansal veri yapsnn kullanm topolojiyi verimli kodlamaya ve a balantlarnn etkili bir ekilde istihdam edilmes-ine olanak salyor.Bylece doru konumlandrma yaplyor. 3)NFC Internal iin Algoritma: [3] de grld gibi,Hzl ve gvenilir bir grafik de-rivasyon algoritmas ile,MapServerdan indirilmi olan haritalar topolojik ilikileri ile balant dm mod-eline dntrlme ihtiyac duyar.Bir balant/dm modeli koridor,yol,yn,binalar arasndaki yol,oda,salon,merdiven,asansr,ilgili kapdan oluur.kapal navigasyon uygulamas bu balant dmn kulla-narak bulunan nokta ile hedef arasndaki en ksa yolu bulur.[8] balang ve biti noktalar verildii anda,En uygun rota hesaplamas Dijkstra nn kaynak-sink(tam karl kelime yok manas : sistemden alan ama sis-teme geri vermeyen nokta,kaynak zdd) problemlerini zen algoritmasna dayaldr[3]t

B.NFC nternal nasl alrBu blmde NFC internaln nasl alt detayl olarak anlatlr.NFC internal 2 aamadan olumaktadr;kapal navigasyon sisteminin balatlmas ve hedefe navigasyon.Daha nce akland gibi,Asl sorun hedeflenen bir noktaya ulamaya ihtiyac olan ama bu yerin konumunu tam olarak bilmeyen kullanc ile balar.Byle bir durumda,kiinin NFC nternal uyumlu mobil cihazndaki NFC nternal ile buradaki aamalar takip etmesi gerekir.1) NFC nternalin balatlmas 1.ekil 1de grld gibi,kullanc URL si Maps-erverda kapal harita bilgilerini ieren URL etiketine dokunur.Bu etiket binann giriine yerletirilir.URL Etiketine dokunulurken NFC zelliine sahip mobil cihaz adresi alr.2.Mobil cihaz OTA ile URLye balanr ve MapServer daki harita bilgilerini ister.Ve harita bilgisi daha sonra

mobil cihaza yklenir.3.Harita yklendikten sonra,hafza kartndaki kapal navigasyon uygulamas otomatik olarak balar ve harita verilerini 2D a gibi balant dm modeline toplojik balantlar ile dntrr.4.Uygulama kullancya var noktasn girmesini ister.Kullanc sadece kiinin adn girerek var noktasn belirler.5.Uygulama Dijkstrann ksa yol algoritmasn kulla-narak en iyi gzergah hzl ekilde hazrlar.22)Hedefe GitmeRota hesaplandktan sonra,uygulama kullancy hedefe doru ynlendirmeye balar.Kullanc yol boyunca ilerlerken,dorulamak iin herhangi bir ref-erans noktasna temas edebilir.Kullancn bu deerli yardm almak iin tek yapmas gereken yol zerindeki bir referans noktasna temas etmesidir.Temas annda referans etiketindeki konum verileri kapal navigasyon uygulmasna aktarlr.Etiket zerindeki bilgilerinde

kullancnn mevcut konumunu gsterdii aktr.Uygulama bu bilgiyi kullancnn belirlenen gzergah zerinde olup olmadn kontrol etmek iin kullanr.Uygulama kullancy ynlendirmek iin sa,sol,geri vb. kolayca takip edilecek basit formlar kullanr.Ayrca yukar aa merdiven yada asansr kullanm salayan zel taban vardr.Bu ynergeler mobil cihazn ekrannda grntlenir.ekil 2 de gsterilen basit duruma konsantre olalm.Bu senaryoya gre,kullanc A ofisine ynlendirilmek istiyor.Ve bu ama iin binann iinde navigasyona balyor.Yoluna devam ederken grd ilk refer-ans etiketine temas ediyor.Sonra etiketteki konum verileri mobil cihazdaki uygulamaya aktarlr(adm 1).Yani,uygulama kullancnn planlanan gzergah z-erinde olmasn hesaplar ve ilk talimat verir;25 metre devam edin,saa dnn.Benzer ekilde kullanc rotasndaki baka bir referans etiketine dokunur ve uygulama kullancn hala planlanan yol zerinde olduuna bakar ve kullancya bilgileri aktarr(adm2).Kullancn rotasndan ama ihtimali vardr.Mesela A ofisine doru rotasnda olmayan bir referans etike-tine dokunabilir(adm 1).Konum verilerinin aktarm ile,uygulama kullancnn yolunda olmadn hesaplar ve A ofisine yeni en yakn yolu hesaplar ve kullancya yeni talimat verir:50 metre dz devam edin.Ben-zer ekilde kullanc ofis A ya giden yeni rotasndaki yeni referans etiketlerine temas eder ve uygulama kullancn kesinlikle doru yol zerinde olduunu hes-aplar ve kullncya yeni talimat verir(adm2).Kullanc hedef noktasna,A ofisine ulat anda uygulama hedefe ulaldn syler ve sre tamamlanr.t hedefe ulaldn syler ve sre tamamlanr.

III.SONU Bu yaz,akll ve balam duyarl(context-aware) or-tamlar yaratmaya yardm eden yeni,gvenilir ve kes-intisiz i mekan navigasyon zmlerini sunmaktadr.NFC teknolojisini i mekan navigasyon sistemlerinde kullanmak bu sistemlerinin kullanlabilirliini artran bir potansiyele sahiptir.Dier var olan i mekan navi-

gasyon zmleriyle karlatrlmasnda NFC aada sralanan bir ok avantaja sahiptir: Ucuz pasif etiketler kullanarak i mekan navi-gasyon sistemleri maliyetini azaltr. Tepki sresini en aza indirir,nk NFC etiketinden veriyi mobil cihaza transfer etmek iin gereken sre ve uygulamaya yeni yol retmek iin gereken sre azdr. Tam konum ve yn belirleme bilgisi salar,bu nedenle gidilecek yere kullancnn ynlendirilmesi kolaylatrlr. Gerekli bir sunucu veya ynlendirme konum terminalini seer,bu nedenle kullancnn konum gizlilii garanti edilir. Kullanc iin onun konum verileri zerinden zel kontrol salar Dier taraftan nerilen sistemde bir kstlama vardr.Sistemde kullanc NFC etiketine dokunarak konum bilgisini renebildii halde hareket halinde konum bilgisi salanamaz. Tam olarak bizim dndmz u ki ; nerilen sistem kullanm iin olduka basittir ve kullanc iin birok faydaya sahiptir.Ayrca NFC teknolojisini i mekan navigasyon sistemlerinde kullanmakbu sistemlerin kullanlabilirliini artran bir potan-siyele sahiptir.

Bu almann gelecek eklerinde kullanlabilirlik,performans testleri ve teknik konularndeerlerindirilmesi gibi kullanclar iin faydal talimatlarn retimini daha fazla kolaylatrmak iin alacaz.

REFERANSLAR

[1] T. Ishikawa, H. Fujiwara, O. Imai, and A. Okabe, Wayfinding with a GPS-based mobile navigation system: A comparison with maps and direct experience, Journal of Environmental Psychology, vol. 28, pp. 74-82, March 2008. [2] Wikipedia, Global Positioning System, Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System . Access date: 10 October 2010. [3] P.-Y. Gilliron, and B. Merminod, Personal navigation system for indoor applications, in Proc. 11th IAIN World Congress, Berlin, 2003. [4] V. Renaudin, O. Yalak, P. Tom, and B. Merminod, Indoor navigation of emergency agents, European Journal of Navigation, vol. 5, pp. 36-45, July 2007. [5] R. Ivanov, Indoor navigation system for visually impaired, in Proc.Int. Conf. . on Computer Systems and Technologies, Sofia, 2010, pp. 143-149. [6] P. Ruppel, and F. Gschwandtner, Spontaneous and privacy-friendly mobile indoor routing and navigation, in Proc. 2nd Workshop on Services, Platforms, Innovations and Research for New Infrastructures in Telecommunications, Lbeck, 2009, pp. 2574-2583. [7] A. K. L. Miu, Design and Implementation of an Indoor Mobile Navigation System, M.S. thesis, Dept. Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, USA, 2002. [8] P.-Y. Gilliron, D. Bchel, I. Spassov, and B. Merminod, Indoor Navigation Performance Analysis, in Proc. 8th European Navigation Conference GNSS,

BPG TEZ MERKEZNDE TERCME EDLMTR

Bilim ve Proje-Beyruni ve Piri Reis-GRUBU BPG http://www.facebook.com/groups/140187736039558?ap=1 ORJNAL: http://nfclab.isikun.edu.tr/papers/NFCInternal.pdf