CONCEPTO PARA LOCALIZAR UNA POSICION EN UNA TRAYECTORIA.

Aparato para la localización de una posición o para la navegación,

en una trayectoria, de señales de radio de transmisores de radio situados de manera fija que pueden recibirse a lo largo de la trayectoria, comprendiendo el aparato: un medio de comparación propiedades electromagnéticas de las señales de radio identificando, de manera en gran parte unívoca, un punto de medición para examinar varias trayectorias de referencia basándose en características comunes de las propiedades electromagnéticas para un punto de intersección que caracteriza una posición geográfica idéntica en diferentes trayectorias de referencia, y para interconectar las trayectorias de referencia para formar un gráfico, considerándose los puntos de intersección y las posiciones actuales de dispositivos terminales como un nodo, y considerándose una parte de una trayectoria entre los puntos de intersección o posiciones actuales de los dispositivos terminales, respectivamente, como bordes del gráfico, y estando caracterizada una trayectoria de referencia por una sucesión temporal de propiedades electromagnéticas previamente registradas de las señales de radio de transmisores de radio situados de manera fija; un medio para determinar una trayectoria de guiado desde la posición hasta el punto de intersección, estando el medio para determinar la trayectoria de guiado configurado para determinar la trayectoria de guiado por medio de un algoritmo de encaminamiento basándose en el gráfico; y un medio para determinar propiedades de las señales de radio de los transmisores de radio situados de manera fija en la posición en la trayectoria, comprendiendo las propiedades determinadas de las señales de radio propiedades electromagnéticas de las señales de radio, estando el medio de comparación configurado para comparar las propiedades electromagnéticas de las señales de radio con propiedades electromagnéticas previamente registradas de las señales de radio que caracterizan la trayectoria de guiado, y para determinar una relación entre la posición y la trayectoria de guiado basándose en un resultado de la comparación

La presente invención se refiere a un concepto para localizar una posición en una trayectoria, en el que pueden recibirse señales de radio a lo largo de la trayectoria 5 desde transmisores de radio situados de manera fija, como el que puede usarse en particular para la localización o la navegación de dispositivos terminales móviles en una red de comunicación inalámbrica.

Hay disponibles diferentes tecnologías de localización para encontrar personas con dispositivos terminales móviles. El sistema conocido de manera más generalizada 10 para la localización o navegación en exteriores, respectivamente, es el Sistema de Posicionamiento Global basado en satélite (GPS). Para la localización o navegación dentro de edificios o en interiores, respectivamente, se conocen diferentes enfoques, como, por ejemplo, sistemas de infrarrojos, sistemas de RFID o también evaluaciones de intensidad de campo por redes WLAN de IEEE 802.11 (WLAN = wireless local area 15 network, red de área local inalámbrica). El sistema GPS en la actualidad solo está disponible de manera fiable en exteriores. Nuevos desarrollos, como receptores de alta sensibilidad o el denominado A-GPS (GPS asistido) representan intentos de hacer que la tecnología pueda usarse también dentro de edificios. Un A-GPS combina el uso del sistema GPS basado en satélite con la recepción de la denominada información de 20 asistencia de redes de radio móvil celular. En la actualidad, estas tecnologías todavía no tienen las precisiones promedio deseadas. Generalmente, los sistemas de infrarrojos y los sistemas de RFID no están disponibles en todos los sitios y están restringidos a condiciones previas específicas.

Debido a la creciente distribución de las redes de radio inalámbricas, que, por 25 ejemplo, se basan en la norma WLAN, estas redes inalámbricas son ideales como base para nuevos métodos de localización.

Los métodos de localización convencionales usados hasta la fecha se basan, por ejemplo, en la triangulación, las relaciones entre vecinos, la lateración a través de medición del tiempo o la lateración a través de la valoración de la intensidad de 30 campo. Estos métodos son métodos de localización en los que o bien tiene que conocerse una posición de estaciones base o transmisores estacionarios o bien en los que ha de realizarse un entrenamiento previo en posiciones típicas en un entorno que ha de cubrir el método de localización.

Guiar a un usuario hasta un destino por medio de un dispositivo móvil se consigue generalmente determinando la posición del dispositivo móvil y del destino. A continuación, puede calcularse una trayectoria que hay que recorrer caminando o conduciendo a partir de la relación de estas dos informaciones.

Si, por ejemplo, personas con dispositivos terminales móviles o también 5 sistemas autosuficientes, como, por ejemplo, vehículos automóviles o robots, se encuentran en un entorno extraño y quieren encontrar a otras personas, lugares u objetos definidos o que van a ser guiados hasta los mismos, o, por ejemplo, ser guiados de vuelta a un punto de partida sin explicaciones complicadas del camino, y si o bien no se conocen o bien no están disponibles las respectivas posiciones actuales 10 de las personas y objetos así como un mapa del entorno, respectivamente, los métodos de localización o navegación convencionales anteriormente descritos fracasarán.

El documento de publicación estadounidense US 2005/0113111 A1 da a conocer un concepto mediante cuyo uso un usuario de un dispositivo terminal móvil 15 puede ser guiado a lo largo de una trayectoria recibiendo radiación electromagnética desde transmisores a lo largo de la trayectoria. Antes de eso, hay una fase de entrenamiento en la que se esbozan las características del campo de radio a lo largo de la trayectoria. Durante la fase de guiado, se comparan entonces las características actualmente medidas con características electromagnéticas previamente registradas 20 (denominadas huellas de radio).

La solicitud de patente europea EP 1 109 031 A1 describe un método de localización para una posición actual en un alcance de monitorización limitado, predefinido. Aquí, en posiciones de referencia, en primer lugar se calibran calidades de conexión de referencia. En la localización, la posición que va a localizarse se 25 determina en el contexto de la trayectoria más probablemente cubierta. Esto sucede con la ayuda del algoritmo de Viterbi conocido comparando calidades de conexión medidas con calidades de conexión de referencia previamente entrenadas.

El documento de Kay Connelly et al., “A Toolkit for Automatically Constructing Outdoor Radio Maps”, Information Technology: Coding and Computing, 2005, ITCC 30 2005, International Conference on Las Vegas, NV, EE.UU., describe un concepto para generar material de mapa en forma de huellas de radio en ciertas posiciones de referencia. A este respecto, una unidad de GPS se combina con una tarjeta WiFi empleada por personas que pasan regularmente por una determinada área, como por ejemplo carteros o policías con el fin de generar datos de referencia.

Basándose en esta técnica anterior, el objeto de la presente invención es ahora proporcionar un concepto mejorado para hallar una posición de personas u objetos.

Este objeto se consigue mediante un aparato para localizar una posición según la reivindicación 1, un método para localizar una posición según la reivindicación 14 o 5 un programa informático según la reivindicación 15.

La presente invención se basa en el hallazgo de que la posición de un receptor de radio móvil puede localizarse en una trayectoria si la trayectoria está marcada por medio de características de entorno específicas, en particular por medio de la detección de propiedades de señales de radio de transmisores de radio situados de 10 manera fija a lo largo de la trayectoria.

Según realizaciones, esto se realiza determinando las propiedades de las señales de radio de los transmisores de radio situados de manera fija en la posición que ha de determinarse en la trayectoria, en la que, según realizaciones de la presente invención, la determinación de las propiedades se realiza mediante métodos de 15 grabación y valoración en dispositivos terminales móviles o servidores instalados de manera fija que almacenan y valoran, de manera inteligente, las características de entorno específicas. A modo de orientación, se usan señales de radio de diferentes transmisores de radio estacionarios. Según realizaciones de la presente invención, éstos pueden ser estaciones base de WLAN, Bluetooth o GSM. En implementaciones 20 preferidas, una potencia de transmisión de los transmisores de radio estacionarios es constante o al menos aproximadamente constante. Con una potencia de transmisión variable, como sucede, por ejemplo, debido a los denominados mecanismos de control de potencia en un sistema UMTS (UMTS = universal mobile telecommunications system, sistema universal de telecomunicaciones móviles) o una red WLAN con 25 regulación de potencia, el concepto de la invención puede aplicarse si se conoce la potencia de transmisión actual de una estación base.

En la posición que ha de localizarse, según realizaciones, se buscan señales de transmisores de radio estacionarios por medio de un receptor de radio móvil, y se almacena su identificación de red, como, por ejemplo, una dirección MAC (MAC = 30 media access control, control de acceso al medio) o un ID de Ethernet o una identificación de célula y una respectiva característica de señal de la señal de radio emitida por el transmisor de radio, como, por ejemplo, una intensidad de campo recibido en el transmisor de radio móvil, un espectro recibido o una distancia señal a ruido. Una secuencia temporal de las identificaciones de los transmisores de radio estacionarios con sus propiedades de señal medidas asociadas correspondientes a la trayectoria cubierta es característica de esta trayectoria o trayecto, respectivamente. Aquí, el trayecto o la trayectoria se caracteriza meramente por una secuencia temporal de valores de medición, sin indicar la posición en un mapa del entorno en el que 5 estarían integrados estos valores de medición.

Según realizaciones de la presente invención, para poder localizarse a sí mismo en una trayectoria, las propiedades determinadas de las señales de radio de los transmisores de radio situados de manera fija en la posición actual del dispositivo móvil se comparan con propiedades previamente registradas que caracterizan una 10 trayectoria de referencia, que se...

1. Aparato para la localización de una posición o para la navegación, en una trayectoria, de señales de radio de transmisores de radio situados de manera fija que pueden recibirse a lo largo de la trayectoria, comprendiendo el aparato:

un medio de comparación propiedades electromagnéticas de las señales de 5 radio identificando, de manera en gran parte unívoca, un punto de medición para examinar varias trayectorias de referencia basándose en características comunes de las propiedades electromagnéticas para un punto de intersección que caracteriza una posición geográfica idéntica en diferentes trayectorias de referencia, y para interconectar las trayectorias de referencia para formar un 10 gráfico, considerándose los puntos de intersección y las posiciones actuales de dispositivos terminales como un nodo, y considerándose una parte de una trayectoria entre los puntos de intersección o posiciones actuales de los dispositivos terminales, respectivamente, como bordes del gráfico, y estando caracterizada una trayectoria de referencia por una sucesión temporal de 15 propiedades electromagnéticas previamente registradas de las señales de radio de transmisores de radio situados de manera fija;

un medio para determinar una trayectoria de guiado desde la posición hasta el punto de intersección, estando el medio para determinar la trayectoria de guiado configurado para determinar la trayectoria de guiado por medio de un 20 algoritmo de encaminamiento basándose en el gráfico; y

un medio para determinar propiedades de las señales de radio de los transmisores de radio situados de manera fija en la posición en la trayectoria, comprendiendo las propiedades determinadas de las señales de radio propiedades electromagnéticas de las señales de radio, 25

estando el medio de comparación configurado para comparar las propiedades electromagnéticas de las señales de radio con propiedades electromagnéticas previamente registradas de las señales de radio que caracterizan la trayectoria de guiado, y para determinar una relación entre la posición y la trayectoria de guiado basándose en un resultado de la comparación. 30

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el medio para determinar las propiedades está configurado para determinar una intensidad de campo recibido, un espectro de potencia recibida, y/o una relación de potencia de señal a ruido de las señales de radio en la posición.

3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio para determinar las propiedades está configurado para determinar, a partir de las propiedades determinadas, una identificación de transmisor que identifica un transmisor de radio situado de manera fija.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, configurado para 5 conocer la potencia de transmisión actual de un transmisor de radio situado de manera fija.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato comprende además un medio para procesar las propiedades electromagnéticas determinadas de las señales de radio. 10

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que el medio para procesar está configurado para asociar una propiedad de señal electromagnética predeterminada con una señal de radio de un transmisor de radio estacionario si no puede determinarse ninguna propiedad de señal electromagnética del transmisor de radio, para obtener un número idéntico de propiedades 15 electromagnéticas determinadas por intervalo de tiempo ∆T para una pluralidad de transmisores de radio en la posición, respectivamente.

7. Aparato según las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el medio para procesar está configurado para ajustar RSSIk(i+1) = RSSIk(i) si RSSIk(i+1) < (RSSIk(i) - ∆RSSIk), en el que RSSIk(i+1) = RSSIk(i) sólo puede repetirse dos veces para 20 dos valores de medición sucesivos en cada caso, y en el que RSSIk(i) es una medida de una intensidad de campo electromagnético, determinada en la posición en el valor de medición i-ésimo, de una señal de radio de un transmisor de radio estacionario k-ésimo.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el medio para 25 procesar comprende un filtro paso bajo para poder determinar una forma de onda promedio de las propiedades electromagnéticas de las señales de radio de los transmisores de radio estacionarios.

9. Aparato según la reivindicación 8, en el que el medio para procesar comprende además un medio para interpolar la forma (70) de onda promedio, estando el 30 medio para interpolar configurado para interpolar la forma (70) de onda promedio cuando un máximo (maxDer) entre el segundo (zc2) y el tercer (zc3) cruce por cero de la derivada (74) de la forma de onda (70) es mayor que un valor X1, y cuando un mínimo (minDer) entre un primer (zc1) y el segundo (zc2) cruce por cero de la derivada (74) de la forma de onda es menor que un valor X2, o cuando el máximo (maxDer) entre el segundo (zc2) y el tercer (zc3) cruce por cero de la derivada (74) de la forma de onda es mayor que un valor X3, y cuando el mínimo (minDer) entre el primer (zc1) y el segundo (zc2) cruce por cero de la derivada (74) de la forma de onda es menor que un valor X4. 5

10. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de comparación está configurado para asociar, con un paquete de medición buscado (MPbuscado) de intensidades de campo que corresponde a la posición en la trayectoria, aquellos N transmisores de radio estacionarios que comprenden en la posición las N intensidades de campo más altas, y para 10 colocarlos en un orden según las intensidades de campo, y para comparar entonces el paquete de medición buscado (MPbuscado) con un paquete de medición (MP*), que se determinó previamente de manera correspondiente, de la trayectoria de referencia.

11. Aparato según la reivindicación 10, en el que el medio de comparación 15 identifica, por medio de una primera fase (90) de comparación, una similitud entre el paquete de medición buscado (MPbuscado) y el paquete de medición de referencia (MP*) precisamente cuando al menos N-1 transmisores de radio del paquete de medición buscado (MPbuscado) están contenidos en el paquete de medición de referencia (MP*), y cuando el transmisor de radio con mayor 20 intensidad del paquete de medición buscado (MPbuscado) está entre los dos transmisores de radio con mayor intensidad del paquete de medición de referencia (MP*), y cuando el N-ésimo transmisor de radio más intenso del paquete de medición buscado (MPbuscado) no está entre los dos transmisores de radio con mayor intensidad del paquete de medición de referencia (MP*), y 25 cuando el segundo transmisor de radio con mayor intensidad del paquete de medición buscado (MPbuscado) está entre los N-1-ésimos transmisores de radio con mayor intensidad del paquete de medición de referencia (MP*), en el que con una similitud hallada se tiene en cuenta el respectivo paquete de medición de referencia en una cantidad de resultados (RQ1) de la primera fase 30 de comparación.

12. Aparato según la reivindicación 11, en el que el medio de comparación comprende además una segunda fase (98) de comparación configurada para determinar, con la cantidad de resultados (RQ1) de la primera fase (90) de comparación, una desviación estándar (σ) entre los resultados de la cantidad de resultados (RQ1) y el paquete de medición buscado (MPbuscado) según

, ()∑=−−=NxmxddN1211σ

donde dx significa una magnitud de la diferencia entre valores de RSSI de dos transmisores de radio estacionarios idénticos del paquete de medición buscado 5 (MPbuscado) y un paquete de medición de referencia (MP*) a partir de la cantidad de resultados (RQ1) de la primera fase de comparación, y dm significa un valor promedio de las diferencias dx.

13. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de comparación está configurado para comprobar las propiedades 10 electromagnéticas previamente registradas que caracterizan la trayectoria de referencia para un bucle y/o una parada dentro de la trayectoria de referencia, y para extraer esas propiedades electromagnéticas que corresponden al bucle y/o a la parada, en caso necesario.

14. Método para la localización de una posición o para la navegación, en una 15 trayectoria, de señales de radio de transmisores de radio situados de manera fija que pueden recibirse a lo largo de la trayectoria, comprendiendo el método:

comparar propiedades electromagnéticas de las señales de radio identificando de manera en gran parte unívoca un punto de medición de varias trayectorias de referencia para buscar un punto de intersección basándose en 20 características comunes de las propiedades electromagnéticas que caracterizan una posición geográfica idéntica en diferentes trayectorias de referencia, estando una trayectoria de referencia caracterizada por una sucesión temporal de propiedades electromagnéticas previamente registradas de las señales de radio de transmisores de radio situados de manera fija; 25

interconectar las trayectorias de referencia para formar un gráfico, considerándose los puntos de intersección y las posiciones actuales de dispositivos terminales como un nodo, y considerándose una parte de una trayectoria entre los puntos de intersección o las posiciones actuales de los dispositivos terminales, respectivamente, como bordes del gráfico; 30

determinar una trayectoria de guiado desde la posición hasta el punto de intersección por medio de un algoritmo de encaminamiento basándose en el gráfico; y

recibir las señales de radio de los transmisores de radio situados de manera fija en la posición en la trayectoria;

determinar propiedades de las señales de radio de los transmisores de radio situados de manera fija en la posición en la trayectoria de guiado, comprendiendo las propiedades determinadas de las señales de radio 5 propiedades electromagnéticas de las señales de radio; y

comparar las propiedades electromagnéticas determinadas con propiedades electromagnéticas previamente registradas que caracterizan la trayectoria de guiado; y

determinar una relación entre la posición y la trayectoria de guiado basándose 10 en un resultado de la comparación.

15. Programa informático que tiene un código de programa para realizar el método de localizar una posición según la reivindicación 14, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.