Navigationsgeräte für Blinde

Heute glauben viele, dass spezielle Navigationsgeräte unnötig seien, weil die Smartphones diese Aufgabe übernehmen können. Betrachtet man jedoch die Tatsache, dass ein Smartphone im Navigationsbetrieb nach wenigen Stunden so leer ist, dass selbst ein Taxi-Ruf unmöglich wäre, scheint die Anschaffung für ein Navigationsgerät mit über 10 Stunden Laufzeit gerechtfertigt zu sein. Ich denke, dass besonders Menschen, die sich nicht mit komplexer Technik und Verknüpfung unzähliger Apps belasten möchten, besser mit einem Navigationsgerät bedient sind, weil das Handy dann für die Fahrplanauskunft oder den Anruf beim nächsten Taxi frei bleibt. Im Folgenden findet Ihr nicht nur Informationen darüber, was spezielle Navigationsgeräte für blinde Anwender leisten können, sondern auch die Grundlagen der Navigation und die damit einhergehenden Probleme. Leider wurden inzwischen die angesprochenen Navigationsgeräte vom Markt genommen und sind nur noch gebraucht zu bekommen.

Als Erstes muss man allerdings die verschiedenen Bedürfnisse voneinander abgrenzen und die Bereiche Navigation und Orientierung getrennt betrachten. Unter der Navigation versteht man die Punkt-zu-Punkt-Navigation von der aktuellen Position zu einem fest definierten Ziel. Dies kann eine festgelegte Adresse oder ein Interessenspunkt (POI) sein. Unter Orientierung versteht man hingegen die kontinuierliche Ansage von Weginformationen, unabhängig von einem bestimmten Ziel. Dazu gehören beispielsweise Informationen zur aktuellen Position, in Kürze folgende Querstraßen, Kreuzungen oder Kreuzungsgestaltung und umliegende interessante Orte und deren relative Richtung zur aktuellen position. Genau für diesen Zweck bieten sich unabhängige Navigationsgeräte an, da diese Aufgabe von ihnen stundenlang und kontinuierlich durchgeführt werden kann. Auch gehört zur Orientierung das virtuelle Navigieren, diese Funktion wird aber nicht von allen Geräten angeboten. Hierbei kann entweder von der aktuellen Position, oder auch von einem bestimmten Punkt aus, virtuell die Karte erkundet werden. Gerät man an eine Kreuzung, wählt man die Richtung aus, in die man sich auf der Karte bewegen möchte und erhält als Nächstes weiterführende Informationen.

Wie funktioniert die Positionsbestimmung?

Herzstück eines Navigationssystems ist der GPS-Empfänger (Global Positioning System in unseren Breiten, GLONASS beispielsweise für den asiatischen Raum), der ständig die aktuelle Position und Bewegung überwacht. Galileo ist als Navigationssystem für Europa vorgesehen, aufgrund weniger Satelliten allerdings höchstens in Kombination sinnvoll nutzbar. Dazu kommen je nach Variante ein Kompass zur besseren Richtungserkennung (Gyrometer), bei Smartphones wird die Position schneller durch in der Nähe liegende Funkzellen und WLAN-Netze ermittelt. Ergänzend werden die Positionsdaten der Satelliten von einem Server geladen, damit der Empfänger nicht erst auf die vier minimal benötigten Satelliten zur Positionsbestimmung warten muss. Auch kann das Smartphone verschiedene Navigationsstandards inzwischen kombinieren, das beschleunigt die Erkennung und erhöht zum Teil die Genauigkeit. Aus diesem Grund hat ein Smartphone nach wenigen Sekunden eine Position ermittelt, während ein Navigationsgerät für die Erstermittlung des Standorts durchaus mehrere Minuten brauchen kann. Umso länger dauert es, wenn man das Navigationsgerät ausschaltet und an einem ganz anderen Ort später wieder ein, beispielsweise nach einer Zugfahrt, weshalb Smartphones technisch im Vorteil sind. Allerdings sind deren GPS-Empfänger häufig von geringerer Güte, so dass dieser Vorteil bei Abschaltung der Zusatzdienste auch schwindet. Externe GPS-Empfänger können per Bluetooth an das Smartphone angeschlossen werden und bieten diese Zusatzfunktionen in der Regel nicht. Durch ihre zumeist bessere Technik, größere Antennenfläche und fehlende Störeinstrahlung durch das Smartphone selbst, boten sie früher jedoch ein präziseres “Tracking” und konnten dadurch die Satelliten genauer verfolgen. Schaltet man die Zusatzfunktionen eines älteren Smartphones ab und vergleicht einen internen mit einem externen Empfänger, werden die Qualitätsunterschiede sehr schnell deutlich. Heute ist das allerdings anders, weil Smartphones stets und ständig die Position für Hintergrunddienste überwachen, zu Gunsten der Genauigkeit und zu Lasten der Akkulaufzeit.

Je nach Güte eines GPS-Empfängers werden zwischen 8 und 64 Kanäle parallel empfangen, so dass eine Ortsbestimmung anhand der Positionierung der Satelliten möglich ist. Das Protokoll, dass in der Regel sekündlich (1 bis 5 Hz) aktualisiert wird, enthält neben den geographischen Daten (Länge und Breite anhand von Meridianen) auch die relative Höhe und die aktuelle Weltzeit. Bei gleichförmiger Bewegung werden auch Geschwindigkeit und Richtung ermittelt. Das NMEA 0183-Protokoll unter Anderem ist ein Standard und wurde von der National Marine Electronics Association definiert. Es ermöglicht die Kommunikation zwischen der Empfängerelektronik und der Navigationsanwendung. Es gibt verschiedene Chipsätze, die unterschiedlich viele Kanäle (Satelliten) parallel empfangen können. Für die Positionsbestimmung werden mindestens drei gleichzeitig empfangbare Satelliten benötigt, sowie ein vierter für die Zeitreferenz. Daher bieten Empfänger mit 12 Kanälen eine ausreichende Empfangsleistung, weil durchschnittlich etwa sechs bis neun Satelliten empfangen werden. Grundsätzlich gilt, dass mehr Satelliten und höhere Geschwindigkeiten für eine präzisere Positionsbestimmung sorgen und ein besseres “Tracking”, also die Verfolgung der Satelliten, ermöglichen. Seit dem der ehemalige amerikanische Präsident Bill Clinton die künstliche Ungenauigkeit abgeschaltet hat, sind Positionsbestimmungen bis auf wenige Meter genau möglich. Dies ist allerdings auch abhängig von Witterungs- und Umweltbedingungen und liegt nicht allein daran, wie viele Satelliten ein Empfänger theoretisch parallel empfangen kann. Freie Sicht zum Himmel begünstigt die Empfangsmöglichkeiten, ein Stahlbetongebäude könnte in der unmittelbaren Nähe für eine ungewollte Abschirmung sorgen.

Auch die Auflösung des Empfängers spielt eine Rolle, moderne Chipsätze erlauben eine Auflösung der Signalauswertung von 5 Hz, also 5 Positionsbestimmungen pro Sekunde. Ist die Auflösung höher, kann der Emmpfänger auch entsprechend schnell ermitteln, wenn sich die Richtung ändert oder man stehen bleibt. Ältere Empfänger sind häufig sehr träge und erkennen dies erst viele Sekunden später, die abgebildete Position gerät im Vergleich zur Realität dann ins Trudeln. Die Preise für externe Empfänger lagen im Jahre 2010 zwischen 40 und 100 Euro, wobei der Preis nicht im Verhältnis zur Leistung stehen muss. Manche Empfänger bieten eine Anschlussmöglichkeit für eine externe, aktivantenne. Diese sorgt für eine höhere Empfangsempfindlichkeit, da auf diese Weise die Eigenstörungen durch die Elektronik und Energieversorgung des GPS-Empfängers vermindert werden (größerer Rauschabstand). Die Empfangsverstärkung der aktiven Antenne verhilft zudem zu einer etwas besseren Lesbarkeit der Signale und dadurch zu höherer Datengenauigkeit, wobei es allerdings mehr auf die Qualität der Antenne ankommt und eine passive Antenne bei genauerer Abstimmung effizienter sein kann, als eine aktive Antenne mit einem unsauberen Verstärkungsglied. Auch gibt es so genannte GPS-Tracker, die zusätzlich den Positionsverlauf in einem internen Speicher ablegen, diese lassen sich dann später am Computer auswerten. Aktuelle GPS-Tracker lassen sich selten als externe Empfänger nutzen und sind eher als Diebstahlsicherung vorgesehen, da sie über ein integriertes Mobilfunkmodul verfügen, das eine Kommunikation via SMS oder App-Steuerung erlaubt. Integrierte Displays gibt es bei einigen ebenfalls, aber diese zeigen nur die NMEA-Daten an, also keine Kartographie oder Straßennamen. Eigenständige GPS-Systeme zur Navigation sind nicht barrierefrei, weshalb sie an dieser Stelle keine Bedeutung haben sollen.

Mögliche Probleme bei der Fußgängernavigation

In den folgenden Schilderungen werden mögliche Schwierigkeiten beschrieben, die bei der Fußgängernavigation auftreten können, jedoch stark abhängig von der Qualität des Navigationssystems bzw. der App abhängig sind. Daher sollten diese nicht als verbindlich, sondern als mögliche Ursachen bei der Fehlersuche betrachtet werden. Aus heutiger Sicht hat sich die GPS-Technik in den letzten Jahren nur unwesentlich verbessert, weshalb die Problemstellungen nach wie vor Relevanz haben. Allerdings ist softwareseitig einiges passiert, so dass manch Navigationssysteme die Unzulänglichkeiten des Empfängers ausgleichen können, die Smartphone-Zusatztechniken wurden beispielsweise schon beschrieben.

Betrachtet man den Einsatz von Navigationsgeräten in der Praxis, besteht das große Problem in zumeist fehlender freier Sicht im Innenstadtbereich, dies ist aber für die Fußgängernavigation sehr wichtig. Genau genommen müsste ein GPS-Empfänger auf dem Kopf getragen werden und der Benutzer müsste etwa 5 Meter neben der Häuserreihe entlanglaufen, um dem Empfänger eine weitgehend freie Sicht zu ermöglichen. Wie oben beschrieben, ist auch die Fortbewegungsgeschwindigkeit für eine genauere Positionsbestimmung maßgeblich. Natürlich ist es zwar auch möglich, einen Empfänger in der Jackentasche zu tragen oder auch auf dem Schulterblatt, selbst ein Empfang in Gebäuden gelingt in Fensternähe mit guten Empfängern häufig. Aber eben nicht so präzise, als dass es ausreichen würde, einen Hauseingang oder selbst eine Straßenkreuzung zu finden. Nimmt man als Beispiel eine Straße mit einer Gesamtbreite von 7 Metern, wird man diese bei einer groben Genauigkeit von 18 oder gar 30 Metern nicht exakt treffen können, beispielsweise dann, wenn zwei Parallelstraßen nebeneinander verlaufen. Wenn das Gerät das Links abbiegen meldet, hat man womöglich die Straße schon längst überquert und somit verfehlt. In Gebäudenähe kann dies noch fataler sein, da ein Haus mit massiven Störungen durch sämtliche elektronische Geräte den Empfang möglicherweise verschlechtert. Sucht ein blinder Anwender beispielsweise einen Eingang und orientiert sich dicht an der Häuserreihe eines mehrstöckigen Gebäudes mit viel Stahlelementen, wäre er dann auf sich selbst angewiesen. Ebenso treten Probleme beim Erreichen einer Unterführung auf. Fällt der Empfang zeitweise aus, geht der Empfänger davon aus, dass sich der Träger mit gleicher Geschwindigkeit in dieselbe Richtung weiter bewegt, eine Korrektur findet dann statt, wenn wieder Sicht zum Satelliten besteht. Des Weiteren ist bei einer durchschnittlichen Gehgeschwindigkeit von 2 bis3 Stundenkilometern ebenso keine genaue Ortsbestimmung möglich, da das Fading (schwankender Pegel, beispielsweise durch Beeinträchtigung durch benachbarte Störquellen) weiterhin Ungenauigkeiten verursacht. In Fahrzeugen fallen diese Probleme nicht auf, da Beschleunigung und Abbremsen mit höheren Werten erfolgen und auf Straßen freie Sicht besteht, hier ist also weniger auszugleichen. Diese Punkte gelten für aktuelle Smartphones nicht, die mit ihren Optimierungen obige Probleme weitgehend vermeiden.

Eine weitere Problematik bei der Fußgängernavigation liegt in der Kartographie. Ein Fußgängermodus eines Navigationssystems ändert die Kriterien so, dass Einbahnstraßen beispielsweise von der verkehrten Seite angelaufen und Autobahnen vermieden werden. Zwar sind häufig auch Wanderwege integriert (je nach der vom Hersteller angebotenen Kartenauflösung), Fußgängerunterführungen und kleinere Fußwege sind jedoch noch nicht flächendeckend in den Karten eingepflegt. Ein Beispiel lässt sich an der Fronhäuser Bahnunterführung verdeutlichen: Plane ich eine Route von Zuhause zur Sparkasse, liegt diese auf der anderen Seite der Bahnlinie. Eine Unterführung leitet mich zu Fuß unter dem Bahnhof direkt auf die andere Seite, Autos müssen auf die Landstraße über eine Brücke und gelangen über einen Kreisel von der anderen Seite in das Dorf zurück. An dieser Stelle gibt es jedoch keinen Fußweg. Ich haben diese Situation über Jahre mit verschiedenen Navigationsanwendungen getestet, kein einziges wies mich auf die Unterführung hin und leitete meinen Fußweg über den Kreisel ohne Fußwege um. Dabei spielte es keine Rolle, ob es Spezialsysteme für Blinde und Sehbehinderte, oder handelsübliche Navigationsgeräte waren. Ein weiteres Problem besteht in Industriegebieten, deren Gebäude meist fern ab vom Straßenrand stehen. In die Karten sind fast nie Einfahrten zu den Grundstücken eingezeichnet, so dass man möglicherweise ein Grundstück halb umrunden muss, auch wenn das System meint, das Ziel wäre erreicht. Diese Gründe machen deutlich, dass Navigationssysteme keine Wunderwerke sindd und unbedingt ein gutes Orientierungsvermögen vorhanden sein sollte, da man möglicherweise auch in Gefahrenstellen geleitet werden kann. Ein Kompass könnte hier helfen, um zumindest die eingeschlagene Richtung exakt festzustellen.

Navigationssystem oder Smartphone-Software?

Vernachlässigt man die Tatsache, dass es aktuell keine speziellen Navigationsgeräte für blinde Menschen mehr gibt, war die Entscheidung hierfür nicht einfach zu treffen. Besonders für das iPhone gibt es interessante Apps, die auch die Umgebung in Zusammenhang mit einem Kompass darstellen, gleiches hat Google mit dem Intersection Explorer angeboten. Diese Apps fördern jedoch die Orientierung, zur Navigation sind sie nicht zu gebrauchen. Bleibt man bei den Apps, kann sich der Anwender zwischen handelsüblichen und zugänglichen Anwendungen, oder für speziell aufbereitete Programme für blinde Nutzer entscheiden. Im Orientierungsfall ist die Qualität von den Karten abhängig, bei der Navigation spielen zusätzlich weitere Argumente eine Rolle, wie beispielsweise das Erkennen von öffentlichen Verkehrsmitteln, Unterführungen, Ampeln und Fußgängerüberwege. Hier bieten aber auch handelsübliche Systeme, wie Google Maps oder Apple Karten, eine ausgefuchste Navigation an, die aber in der Bedienung nicht primär auf Personen mit Sehschädigungen zugeschnitten sind. Denn herkömmliche Navigations-Apps gehen davon aus, dass der Nutzer auch die Karte optisch im Blick hat. Das vielleicht beste Navigationsangebot bietet Nokia mit den inzwischen vom Markt verschwundenen Symbian-Smartphones, in Verbindung mit dem ehemals hauseigenen Kartendienst von Here Maps an, Mobile Speak von Code Factory sorgt für die Zugänglichkeit. Im Vergleich mit Navigon auf einem iPhone 4 war die Genauigkeit mit einem Nokia C5-00 damals spürbar besser und auch die Navigationsanweisungen waren exakter, ebenso war der Akkuverbrauch geringer. Das hat sich gewandelt, so ist ein modernes iPhone oder Android-Smartphone entsprechend besser ausgestattet. Was mit Google Maps gut funktioniert, ist eine Auflistung der Routenpunkte. Man kann sich im Vorfeld quasi eine Strecke in Textform beschreiben lassen, dies sorgt für eine bessere Orientierung. Speziell für blinde Menschen entwickelte Programme, wie Mobile Geo für Windows Mobile von Code Factory und der Sendero Group, erlaubten auch eine virtuelle Navigation und das virtuelle Springen auf einen Kartenpunkt.

Abgesehen von Smartphones mit Spezial-Software war der Trekker von Humanware das erste Navigationsgerät, das speziell für blinde Menschen entwickelt wurde. Die Software lief auf einem Pocket-PC mit Windows CE-Unterbau, der GPS-Empfänger war extern und das Gerät wurde über den Touchscreen mit speziellen Markierungen bedient, der Empfänger befand sich auf dem Schultergurt. Das neuere Modell, der als ein Gerät konzipierte Trekker Breeze, ist leider auch nicht mehr erhältlich und richtet sich in erster linie an ältere Menschen, wobei hier die Orientierung im Vordergrund steht. Die Software wurde allerdings von Humanware im Laufe der Zeit zum vollwertigen Navigationssystem aufgebohrt. So dass Ziele auf durch die direkte Adresseingabe angesteuert werden können. Zuvor war eine Navigation nur zu Interessenspunkten oder der Heimatadresse möglich. Eine virtuelle Navigation bietet der Trekker Breeze nicht, da man die einfache und übersichtliche Bedienung beibehalten will. Das Gerät ist sehr robust und zeichnet sich durch eine lange Akkulaufzeit aus, dafür ist allerdings der Preis relativ hoch. Die einfache Bedienung erkennt man übrigens schon nach dem Einschalten, denn der Trekker Breeze gibt stets und ständig die aktuelle Position aus und weist auf Wunsch auch auf nächstgelegene Orte hin.

Als zweites Navigationsgerät wurde von der französischen Firma Kapsys der KAPTEN mobility angeboten, der inzwischen ebenfalls aus dem Vertrieb genommen wurde und sich durch eine hohe Ausfallrate nicht sehr beliebt gemacht hat. Dieser ist das Nachfolgemodell des ursprünglich nicht für blinde Anwender konzipierte KAPTEN plus. Trotz Allem hat Kapsys viele Kinderkrankheiten beseitigt und die Navigations-Software stark verbessert. Das Gerät ist zwar nicht so wertig, wie der Trekker Breeze, kommt dafür aber zu einem günstigeren Preis und mit deutlich erweitertem Funktionsumfang daher. So ist das virtuelle Springen auf einen Kartenpunkt und die virtuelle Navigation möglich, auch die öffentlichen Verkehrsmittel (nur Bahnverbindungen) einiger Großstädte wurden bedacht. Das ‘Gerät ist kompakter und wirkt vom Format etwas kantig, aber doch noch solide. Ein microSD-Kartensteckplatz und die erweiterten MP3- und DAISY-Funktionen sprechen jüngere Menschen an, durch die Sprachsteuerung ist eine recht schnelle Konfiguration möglich. Die Bedienung ist auch auf Menschen mit einer gewissen Grunderfahrung zugeschnitten, so sagt der KAPTEN mobility nicht unmittelbar an, wo man sich befindet, die automatische Ansage lässt sich jedoch zuschalten und je nach Navigationsmodus separat konfigurieren.

Fazit

Grundsätzlich haben spezielle Navigationssysteme und Navigations-Apps ihre Daseinsberechtigung und können sich mitunter auch ergänzen. So sind doch die Online-Daten der Apps stets aktueller, Navigationssysteme werden nur temporär mit neuen Karten- und POI-Daten versorgt. In der Ergonomie unterscheiden sich die Apps und Komplettgeräte jedoch merklich, so dass hier jeder seine eigenen Präferenzen finden muss. Komplettsysteme zehren nicht am Smartphone-Akku und sind stets empfangsbereit, während Apps als Teil des ganzen Smartphones zu sehen sind. Hier sollte man sich gut informieren und zunächst die eigenen Ansprüche definieren, um das richtige System zu wählen. Auch wenn Apps günstiger sind, kostet ein High-End-Smartphone fast so viel, wie ein komplettes Navigationsgerät, bietet dafür aber auch mehr Möglichkeiten.

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