Lab #7. Resumen: Indoor and Outdoor Positioning in Mobile Environments

Este articulo esta relacionado a los entornos de ubicación y posición de un usuario móvil además de las diferentes tecnologías que pueden ser utilizadas mediante diferentes métodos de localización y algunos sensores que se pueden utilizar.

Comenzaremos con los métodos de posición estos siempre se debe tomar en cuenta para tener una mejor comunicación dentro o fuera de un espacio en particular, la señales o 
Clasificación de métodos de posición para ambiente móvil.

La Figura 1 proporciona una visión general de posicionamiento de las tecnologías actuales y futuros en interior y exterior para los usuarios móviles.

Introducción

La informática móvil es una combinación de la ubicación de Internet móvil, la comunicación, y la posición y tecnologías de información. La clave para el éxito de la informática móvil es el posicionamiento en tiempo real del usuario móvil, que permite un gran número de aplicaciones, incluyendo mapeo inalámbrico, la respuesta de emergencia, seguimiento de flotas, etc. 

Dependiendo de la tarea y el entorno, los usuarios móviles pueden colocarse por métodos diferentes, lo que vamos a clasificar en métodos de interior y exterior. En general, las tecnologías se divide a menudo en sistemas basados ​​en red o por satélite. 

Otra clasificación se basa en el dispositivo real que lleva a cabo la solución de posicionamiento, es decir, el usuario móvil o la estación base, lo que conduce a la terminal móvil (usuario)-centrada(tal como GPS, A-GPS, E-OTD), centrada en la red (COO, TOA, TDOA, AOA, RSS, la coincidencia de patrón múltiple), o soluciones híbridas.
Por ejemplo, en los sistemas centrados en la red, la posición del usuario está determinada por la estación base o un centro de control y se envía de nuevo a juego del usuario, mientras que en la solución de terminal centrada, el cálculo de la posición se lleva a cabo por el conjunto de los usuarios.

Además, los métodos semánticos de posicionamiento (por ejemplo, una ubicación web mejorada, como URL, con coordenadas largas, con los nombres de los puntos de interés o una dirección de entrada combinada con bases de datos SIG) puede ser más importante.

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE TÉCNICAS DE POSICIONAMIENTO APROPIADO

Existen algunos criterios  para métodos de posicionamiento en entornos móviles y estos son la precisión, la disponibilidad operacional, costo, robustez y sensibilidad para los trastornos y pérdidas de posición, el tamaño y el costo de los dispositivos, relativos y / o posicionamiento absoluto. Además de los servicios pertinentes con el posicionamiento también puede ser importante para la selección de una tecnología apropiada. La tabla siguiente caracteriza las actuales tecnologías de posicionamiento que tienen algunos de los criterios que se mencionan en cuenta.

MÉTODOS DE POSICIONAMIENTO Y SENSORES

Existen varios métodos de posicionamiento conocidas como los de radio localización (por ejemplo GPS). 

Por ejemplo la técnica más popular de encontrar la localización del usuario es la triangulación o trilateración, ya sea basado en observaciones angulares o distancia (o combinaciones de ambos), entre el terminal móvil y las estaciones base. Las estaciones de base en este enfoque de radio localización son o bien las torres de servicios celulares, los puntos de acceso WLAN, los satélites GPS, o satélites auxiliares.

GPS

El GPS se utiliza en la medición y posicionamiento (rastreo y navegación de vehículos) desde hace muchos años. El principio básico consiste en medir la distancia desde el receptor del usuario para al menos 4 satélites, cuya posición en órbita se conoce. Esto permite un posicionamiento en todo el mundo 2D y 3D, independiente de las condiciones meteorológicas y el tiempo. La pseudo-distancia define el rango geométrico entre el transmisor y el receptor, como se recuperó de la diferencia de tiempo medida entre la época de la transmisión de la señal en el satélite y la época de su recepción por el receptor en el suelo.

Hay dos modos principales de posicionamiento GPS: 

El posicionamiento absoluto y relativo así como varias estrategias diferentes para recolección GPS y procesamiento de datos, correspondientes a los dos modos de posicionamiento.

De gran interés son las técnicas diferenciales GPS (DGPS) es una tecnología de posicionamiento relativo. El DGPS emplea al menos dos receptores, uno define como la referencia (o base) receptor, cuyas coordenadas debe ser conocido, y el otro se define como el receptor del usuario, cuyas coordenadas se pueden determinar con relación al receptor de referencia mediante la diferenciación de las mediciones simultáneas a la mismos satélites observados por la referencia y el receptor del usuario.

Sólo hay algunas limitaciones más pequeñass relacionados con la sensibilidad GPS:

• Como el GPS necesita por lo menos un nivel de señal superior a la 130dBm, puede tener problemas en los bosques y zonas de asentamientos o densos (atenuación impide la recepción de la señal y la interferencia multi-path efectos causa).

• Dentro de los edificios, túneles, etc., la señal GPS pone muy absorbido. Con el fin de usar un satélite dentro de sistemas basados ​​en la recepción tiene que ser mejorada significativamente. Esto puede hacerse o bien mediante la mejora del propio receptor o por la instalación de transmisores GPS locales.

Las redes celulares

Los sistemas móviles de comunicación tales como GSM (Global Estándar para comunicaciones móviles) o UMTS (Universal, Sistema de Telecomunicaciones obile) se basan en un conjunto de redes celulares. La cuestión principal es localizar al usuario una Precisión requerida y la latencia limitada. 

Un método popular para encontrar la ubicación del usuario es de nuevo una técnica de radio localización, que utiliza parámetros de la señal de radio que viaja entre el usuario móvil y de referencia (base) estaciones para derivar la localización del usuario.

En un principio existen las siguientes tecnologías diferentes de posicionamiento en las redes GSM:

• La célula de origen (COO) la evaluación y la partición de las células: el móvil determina en qué antena es la más próxima entrega de la señal al usuario.
• Las medidas de distancia (métodos de referencia y métodos hyperbel intersección)
• Multi-path-impresiones dactilares

WLAN (Wireless Local Area Network)

A medida que el despliegue de WLAN aumenta lo harán los primeros candidatos para la prestación de los servicios web en aplicaciones limitadas en escala móvil, tales como aulas, áreas de las universidades y de las empresas, centros comerciales y otros espacios interiores. Para este tipo de aplicaciones de posicionamiento WiFi puede ser un enfoque interesante. 

Recientemente, se están realizando esfuerzos para utilizar la misma infraestructura WLAN para el posicionamiento en interiores. El lugar de huellas dactilares se ha utilizado para tales enfoques donde se compara la información en una base de datos de las mediciones anteriores de la intensidad de la señal recibida en diferentes lugares con los valores medidos por una estación móvil. El método obvio para lograr una posición es para determinar la distancia, ya sea midiendo el retardo de propagación de la señal o mediante la medición de la intensidad de la señal. 

El cliente móvil mide las intensidades de señal de todos los puntos de acceso que rodean y entrega estos datos al motor de posicionamiento que a su vez calcula la posición mediante la resolución de un problema de máxima verosimilitud.

Bluetooth

Bluetooth es una tecnología de radio de corto alcance expandiendo la conectividad inalámbrica a los dispositivos móviles personales y de negocios. Bluetooth puede ser visto como un ejemplo o una WPAN (Wireless Personal Area Network), que considera la creación de redes en un espacio de 10 metros alrededor de una persona que está trabajando estacionario o en movimiento.

La idea es que los dispositivos de red tales como sensores, cámaras, ordenadores portátiles, dispositivos de audio, etc. dentro de un rango corto alrededor de la persona. Posicionamiento basado en Bluetooth funciona de forma similar a los métodos descritos para WLAN. Debido a la menor alcance una mayor precisión es de esperar, pero la norma no contempla la medición de la intensidad de las señales.

Otros métodos de posicionamiento son:

Otros sistemas de radio ​​se pueden encontrar en el área de los sistemas de navegación de la aeronave donde diferentes tipos de balizas de radio se utilizan. Estas balizas se pueden utilizar ya sea sectorizada o un desplazamiento de fase para determinar la dirección hacia un faro.

• Puntos de referencia naturales o artificiales tales como las estructuras o formaciones geográficas pueden utilizarse para el posicionamiento óptico, así como de escaneo láser y la triangulación de la zona circundante.
• Las etiquetas RFID permiten el seguimiento de bienes y personas dentro de un pequeño rango. La tecnología disponible y hay ámbitos de uso respectivos que son muy amplios. 
• Una brújula digital otro dispositivo que se utiliza para el seguimiento de la orientación en la navegación, guía y vehículo rodeando. Otros sistemas de seguimiento de localización son los más utilizados para el posicionamiento en interiores.
• Rastreadores magnéticos utilizan campos magnéticos para determinar las coordenadas 3D de localización, de altitud y rumbo respecto al transmisor.
• Un rastreador óptico de hacer uso de luz para medir ángulos (direcciones de rayos) que se utilizan para encontrar la ubicación de la posición.

Referencia: 

Articulo 1