Método de localización de vehículos basado en infraestructuras WiFi,

con una pluralidad de puntos de acceso físicamente ubicados en el entorno donde se efectúa la localización, y en el que el vehículo a localizar va equipado con un dispositivo WiFi de localización, comprendiendo: escuchar (10), por parte del dispositivo WiFi, los diferentes canales radio de los puntos de acceso (1); obtener y almacenar (11), para cada escucha, valores RSSI de la intensidad de la señal de radio para cada punto de acceso (1) disponible; filtrar (14) los valores RSSI almacenados, obteniendo un único valor RSSI filtrado, RSSIFILT, para cada punto de acceso (1); generar (15) un mensaje de localización con información del dispositivo WiFi y el valor RSSIFILT para cada punto de acceso; enviar (17) el mensaje de localización a un servidor de localización; obtener el servidor de localización las coordenadas de posicionamiento físico del vehículo (3), a partir de la información incluida en el mensaje de localización

Método de localización de vehículos basado en infraestructuras WiFi.

Campo de la invención

La presente invención se engloba en el sector de las TIC aplicadas al tráfico y transporte. Se trata concretamente de un procedimiento para mejorar el resultado actual de los sistemas de posicionamiento basados en infraestructuras inalámbricas, y más concretamente para conseguir precisiones de hasta 0,5 metros en sistemas de posicionamiento que utilizan infraestructuras de tipo WiFi (basados en medidas de RSSI, "Received Signal Strength Indication", Indicador de la Intensidad de la Señal de Radio) para localizar dispositivos con el mismo radio (WiFi) en un entorno concreto y en movimiento. Se trata, pues, de un método específico que mejora los sistemas actuales de posicionamiento WiFi mediante nuevos algoritmos relacionados con el escaneo del medio y con el procesamiento de los RSSI, todo ello aplicado a vehículos en movilidad.

La presente invención se puede emplear, por ejemplo, para la localización de autobuses en un intercambiador de transportes, una cochera o una estación de autobuses, que son lugares donde la tecnología GPS no funciona correctamente (suelen ser interiores). Dichos autobuses se equiparían con un dispositivo de localización que operaría según el método objeto de la invención.

Antecedentes de la invención

Existen numerosos documentos de patente en el estado del arte relacionados con la presente invención. El documento WO02054813-A1 divulga un método para estimar la localización de un receptor en una comunicación inalámbrica, el documento WO03102621-A1 describe un método y un módulo para estimar la localización de un dispositivo objetivo. El documento WO2004008796-A1 está también relacionado con la presente invención.

Pero el método objeto de la presente invención se diferencia de los arriba comentados en que consigue una clara mejora en la precisión de cualquier escenario y, sobre todo, en los dispositivos en movimiento y a velocidades de transporte público (hasta 60 km/h). De hecho, los métodos actuales de localización por infraestructuras WiFi no están diseñados para ser utilizados en vehículos, y mucho menos en movilidad. Ello hace que la precisión real que se obtiene con estos sistemas sea, en el mejor de los casos, entre 3 y 10 m, y disminuyendo dicha precisión con la velocidad (a más velocidad, más error y menos precisión), de manera que a velocidades urbanas (por debajo de 60 km/h) el resultado de aplicar sistemas de localización por WiFi es poco fiable y, en consecuencia, inútil.

Cualquier sistema RTLS ("Real Time Location System", Sistema de Localización en Tiempo Real) de mercado (basado en RSSI o en TDOA, "Time Difference Of Arrival", diferencia temporal en la recepción de datos) utiliza un procedimiento como el siguiente (el procedimiento se aplica a los basados en RSSI): se genera un algoritmo que recoge una tabla con los valores de los RSSI de los puntos de acceso WiFi en cada lugar (medida desde un dispositivo cliente a localizar), y dichos valores se envían a un servidor de localización, donde se transforman los RSSI medidos en cada lugar en coordenadas geográficas concretas. Existen sistemas que en vez de recopilar valores de RSSI almacenan información de los tiempos de respuesta desde los puntos de acceso (los basados en TDOA) o información de los ángulos en los que llega la señal al equipo cliente (AOA), pero la metodología empleada es similar a la descrita; los tiempos o ángulos necesarios que recogen los valores que más tarde procesarán la información de localización no son fiables con el factor movimiento, y dicho error se acentúa progresivamente con la velocidad.

Como resumen general, las claves por la que estos sistemas no funcionan con la precisión deseada son dos:

La primera es que el entorno radioeléctrico genera unos problemas directos que afectan a la calidad del radio, y de difícil solución.

La segunda es que los sistemas actuales no permiten controlar los tiempos que a nivel interno cada subsistema necesita para ejecutar sus algoritmos correspondientes: el tiempo necesario para que se llene la tabla de los RSSI de los puntos de acceso WiFi, y el tiempo de refresco de la localización. De cualquier forma y aunque existe tecnología que permite parametrizar este último tiempo, nunca se consiguen tiempos de refresco inferiores a 5 segundos (utilizando únicamente una infraestructura WiFi estándar; hay tecnologías que sí consiguen reducir ese tiempo a 1 seg, pero utilizan múltiples infraestructuras inalámbricas para realizar las funciones de localización, siendo al menos una de ellas infraestructura propietaria) por una razón: porque los métodos empleados necesitan un tiempo para escuchar en todos los canales WiFi y llenar la tabla de los RSSI igual o superior a 5 segundos, y muchas veces cercanos a los 10 segundos. Por lo tanto, hasta que no se llene la tabla con RSSI, se filtre, procese y codifique no se puede enviar la información al servidor de localización; y con una frecuencia de refresco tan baja el factor movimiento influye de manera decisiva, ya que en 5 ó 10 segundos un vehículo puede variar considerablemente su posición. En consecuencia, los datos que marcan de localización no son reales. Los sistemas actuales de localización por WiFi y basados en RSSI utilizan métodos de lanzamiento de tramas de datos a la dirección de broadcast para llenar la tabla de los RSSI de los puntos de acceso; estos métodos son lentos y, si el dispositivo a localizar se mueve (como un vehículo), no son fiables.

El método de la presente invención introduce variables que permiten eliminar ruido radioeléctrico y, en consecuencia, aumenta la calidad de dicha precisión hasta 0,5 metros, a velocidades de hasta 60 km/h, disminuyendo y controlando el tiempo de refresco de la posición del dispositivo de localización y el tiempo de llenado de la tabla de RSSI anteriores hasta valores de 1 seg.

Dados los dos principales problemas anteriormente descritos, las principales características que la invención propone van en dos direcciones: introducir un pre-motor que contenga toda la lógica de negocio e introducir un sistema que permita controlar 2 tiempos: el tiempo de refresco de localización (que filtra y envía los datos de localización al sistema central) y el tiempo de llenado de la tabla de los RSSI de los puntos de acceso WiFi. El pre-motor actúa como una "caja negra" que se pone entre el motor de posicionamiento y la infraestructura WiFi, y que alberga la lógica de negocio asociada a esa instalación. Si no se utilizara un pre-motor se tendría que configurar los n dispositivos de una instalación (asociados a una infraestructura) uno a uno, parametrizando la lógica de negocio y la lógica de radio unitariamente, y ordenándole que se comporte de cierta manera en función del entorno. Con el pre-motor se tiene una capa de lógica de negocio por cada infraestructura WiFi, ya que todos los dispositivos se comportan igual dentro de una misma infraestructura. Por lo tanto, la idea de introducir el pre-motor es que el dispositivo de localización termine siendo un mero transmisor de información con la lógica de radio embebida, pero que la lógica de negocio se controle desde el pre-motor. El pre-motor es por tanto un dispositivo que simplifica la tarea de configuración.

De esta forma se consigue que los tiempos de llenado de la tabla citada sean ínfimos y que, por lo tanto, el envío de la posición del dispositivo a localizar al servidor de localización sea muy rápido, no afectando de esta forma la velocidad del vehículo a la precisión en la localización.

En el método se tiene en cuenta la velocidad de los vehículos a localizar y la tasa de actualización de envío de valores RSSI hacia el servidor, siendo este último valor parametrizable. Este parámetro se puede cambiar para optimizar ciertos entornos (el parámetro se configurará dependiendo de la disposición física del entorno, la velocidad de los vehículos a localizar, etc.). Por otra parte el método realiza mediciones de los RSSI, y hace un cálculo estimativo teniendo en cuenta el posible movimiento del vehículo a localizar, descartando aquellos valores que debido al ruido, a las interferencias o a otras circunstancias pueden hacer equivocar al sistema.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un método de localización de vehículos basado en infraestructuras WiFi de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas del sistema y del método se definen en las reivindicaciones dependientes.

Existen en la infraestructura WiFi una pluralidad de puntos...

1. Método de localización de vehículos basado en infraestructuras WiFi, con una pluralidad de puntos de acceso (1) físicamente ubicados en el entorno (2) donde se efectúa la localización, y en el que el vehículo (3) a localizar va equipado con un dispositivo WiFi (4) de localización, caracterizado porque comprende:

- escuchar (10), por parte del dispositivo WiFi (4) de localización, los diferentes canales radio de los puntos de acceso (1);

- obtener y almacenar (11), para cada escucha, valores RSSI de la intensidad de la señal de radio para cada punto de acceso (1) disponible;

- filtrar (14) los valores RSSI almacenados, obteniendo un único valor RSSI filtrado, RSSI_FILT, para cada punto de acceso (1);

- generar (15) un mensaje de localización con información del dispositivo WiFi (4) y el valor RSSI_FILT para cada punto de acceso;

- enviar (17) el mensaje de localización a un servidor de localización (5);

- obtener el servidor de localización (5) las coordenadas de posicionamiento físico del vehículo (3), a partir de la información incluida en el mensaje de localización.

2. Método de localización de vehículos según reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa de escucha de los diferentes canales radio de los puntos de acceso, se escucha las "tramas beacon" de los puntos de acceso.

3. Método de localización de vehículos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mensaje que contiene la información de localización es un paquete UDP.

4. Método de localización de vehículos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la información del dispositivo de localización incluye:

- dirección MAC,

- tipo de equipo,

- nivel de batería y situación de la misma,

- canales escaneados.

5. Método de localización de vehículos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el almacenamiento de los valores RSSI en el dispositivo WiFi (4) se efectúa en una tabla (2), y porque el tiempo de llenado de dicha tabla es configurable hasta valores mínimos inferiores a 1 segundo.

6. Método de localización de vehículos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo de refresco de la posición del dispositivo WiFi (4) de localización es configurable hasta valores mínimos de 1 segundo.

7. Método de localización de vehículos según las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque el tiempo de llenado de la tabla de los RSSI y el tiempo de refresco de la posición del dispositivo WiFi de localización se configuran en función de la velocidad estimada del vehículo.

8. Método de localización de vehículos según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se introduce como función programable en el dispositivo WiFi (4) a localizar la ganancia de la antena WiFi.

9. Método de localización de vehículos según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se introduce un pre-motor entre el dispositivo WiFi a localizar y el motor de posicionamiento, albergando reglas lógicas de negocio para eliminar interferencias del espectro radioeléctrico.

10. Método de localización de vehículos según la reivindicación 9, caracterizado porque se introduce como función programable el "Punto de Acceso falso" para fijar las coordenadas físicas (x,y) del dispositivo de localización a lugares deseados.

11. Método de localización de vehículos según la reivindicación 9, caracterizado porque en la etapa de escuchar (10) los diferentes canales radio de los puntos de acceso (1), el dispositivo WiFi (4) de localización selecciona los puntos de acceso (1) de los que se quieren recibir valores de RSSI.

12. Método de localización de vehículos según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha selección de los puntos de acceso (1) de los que se quieren recibir valores de RSSI se realiza a través de un "Secuenciador" o "BitStream".