Integration of motion-based location in the mobile app EduPARK

Abstract

More and more, mobile applications require precise localization solutions in a variety of environments. Although GPS is widely used as localization solution, it may present some accuracy problems in special conditions such as unfavorable weather or spaces with multiple obstructions such as public parks. For these scenarios, alternative solutions to GPS are of extreme relevance and are widely studied recently. This dissertation studies the case of EduPARK application, which is an augmented reality application that is implemented in the Infante D. Pedro park in Aveiro. Due to the poor accuracy of GPS in this park, the implementation of positioning and marker-less augmented reality functionalities presents difficulties. Existing relevant systems are analyzed, and an architecture based on pedestrian dead reckoning is proposed. The corresponding implementation is presented, which consists of a positioning solution using the sensors available in the smartphones, a step detection algorithm, a distance traveled estimator, an orientation estimator and a position estimator. For the validation of this solution, functionalities were implemented in the EduPARK application for testing purposes and usability tests performed. The results obtained show that the proposed solution can be an alternative to provide accurate positioning within the Infante D. Pedro park, thus enabling the implementation of functionalities of geocaching and marker-less augmented reality.

Cada vez mais, as aplicações móveis requerem soluções de localização precisa nos mais variados ambientes. Apesar de o GPS ser amplamente usado como solução para localização, pode apresentar alguns problemas de precisão em condições especiais, como mau tempo, ou espaços com várias obstruções, como parques públicos. Para estes casos, soluções alternativas ao GPS são de extrema relevância e veem sendo desenvolvidas. A presente dissertação estuda o caso do projeto EduPARK, que é uma aplicação móvel de realidade aumentada para o parque Infante D. Pedro em Aveiro. Devido à fraca precisão do GPS nesse parque, a implementação de funcionalidades baseadas no posionamento e de realidade aumentada sem marcadores apresenta dificuldades. São analisados sistemas relevantes existentes e é proposta uma arquitetura baseada em localização de pedestres. Em seguida é apresentada a correspondente implementação, que consiste numa solução de posicionamento usando os sensores disponiveis nos smartphones, um algoritmo de deteção de passos, um estimador de distância percorrida, um estimador de orientação e um estimador de posicionamento. Para a validação desta solução, foram implementadas funcionalidades na aplicação EduPARK para fins de teste, e realizados testes com utilizadores e testes de usabilidade. Os resultados obtidos demostram que a solução proposta pode ser uma alternativa para a localização no interior do parque Infante D. Pedro, viabilizando desta forma a implementação de funcionalidades baseadas no posicionamento e de realidade aumenta sem marcadores.