Multi-sensor pedestrian position and attention tracking system

This master thesis describes the theoretical fundamentals, necessary design steps and implementation of an outdoor pedestrian location and attention tracking system for consumer studies. The approach introduced combines sensor data from multiple sources in a hybrid Particle/Kalman filter model. This system makes it possible to specify the position of test participants with 5 meter accuracy independent of time and walking distance in the evaluation area. Beginning with an overview of already existing pedestrian positioning methods, the thesis describes the theoretical geodetic and mathematical fundamentals necessary for realizing the proposed localization system. After that, the used sensor devices and their measurement principles are introduced. The raw sensor readings are saved in a database specifically designed for geodetic measurements. The information stored is post-processed in iterative enhancement stages. The result of this data optimization is then visualized as a 3D model. These software components are described in the middle part of the thesis. In order to assess the performance of the system, two accuracy tests were conducted. The thesis concludes with the results of these evaluations and finally gives an outlook on further work. In dieser Masterarbeit werden die theoretischen Grundlagen, die notwendigen Entwurfsschritte und die Realisierung eines Systems zur Aufzeichnung von Position und Aufmerksamkeit eines Fußgaengers fuer Konsumentenstudien beschrieben. Der vorgestellte Ansatz kombiniert Sensordaten von mehreren Quellen in einem Partikel-/Kalman-Filter Modell. Dieses System ermoeglicht es, die Position von Studienteilnehmern im Testgebiet unabhaengig von Distanz und Zeit mit einer Genauigkeit von 5 Metern anzugeben. Beginnend mit einem Ueberblick ueber schon bestehende Fußgaengerpositionierungsmethoden, werden die theoretischen geodaetischen und mathematischen Grundlagen, die notwendig fuer die Realisierung des vorgeschlagenen Systems sind, beschrieben. Daran anschließend werden die verwendeten Aufzeichnungsgeraete und deren Messprinzipien vorgestellt. Die Sensorrohdaten werden in einer Datenbank gespeichert, die eigens fuer die Sicherung geodaetischer Messungen entworfen worden ist. Die gespeicherte Information wird in mehreren aufeinander aufbauenden Verbesserungsschritten verarbeitet. Das Resultat dieser Datenoptimierung wird dann in einem 3D-Modell visualisiert. Diese Softwarekomponenten werden im Mittelteil der Arbeit beschrieben. Um die Leistungsfaehigkeit des Systems bewerten zu koennen, wurden zwei Genauigkeitsanalysen durchgefuehrt. Abschließend werden die Resultate dieser Tests beleuchtet und schlussendlich die naechsten notwendigen Erweiterungsschritte dargestellt.