DISPOSITIVO PARA DETERMINAR UNA POSICIÓN DE DISPOSITIVO.

La presente invención se refiere al campo de la determinación de posición, tal como existe por ejemplo en receptores en redes de comunicación, de múltiples saltos o ad hoc, o redes de sensores. En redes de comunicación sin cables es posible una determinación de posición de nodos de red individuales con frecuencia sólo de manera imprecisa. En particular en redes descentralizadas se realiza con frecuencia una localización cooperativa, pudiendo producirse ésta especialmente en las denominadas redes de sensores inalámbricas. Determinados nodos de red, se habla en este caso también de anclajes o nodos de anclaje, de los que se conoce la posición, sirven a este respecto como puntos de apoyo, para determinar una posición de un receptor. Por ejemplo tales nodos de anclaje pueden emitir o transmitir su posición, de modo que entonces otros nodos de radio móviles pueden recibirla. La información de posición recibida de los anclajes circundantes puede entonces evaluarse, pudiendo calcularse mediante la incorporación eventual de otros parámetros de recepción, por ejemplo la intensidad de campo de recepción, la propia posición de un receptor. A este respecto es problemática la precisión a menudo sólo limitada, que viene dada por ejemplo por los efectos en el campo de radio. Un procedimiento convencional es por ejemplo la determinación o método de centros de gravedad, que también se denomina en inglés centroid determination (determinación de centroides). A este respecto un nodo de red recibe de los emisores circundantes sus posiciones de emisor, y determina un centro de gravedad geométrico. Dado que en este procedimiento no tiene lugar ninguna estimación de la distancia, la precisión que puede conseguirse con ello es sólo muy limitada. Un procedimiento convencional adicional es el denominado método de centros de gravedad ponderados, que también se denomina en inglés weighted centroid localisation (WCL = localización de centroides ponderados). A este respecto un nodo de red recibe a su vez la información de posición de nodos de anclaje o de red circundantes y determina, basándose en la información de posición, un centro de gravedad ponderado, es decir las respectivas posiciones de los nodos de anclaje se ponderan por ejemplo con la intensidad de campo de recepción en el nodo de red. Este procedimiento presenta en particular en el caso de disposiciones irregulares imprecisiones elevadas, dado que un grupo de nodos que se encuentran próximos entre sí recibe un peso demasiado grande. Este efecto puede explicarse más detalladamente mediante las figuras 6a y 6b. La figura 6a muestra un nodo de red M1, cuya posición debe determinarse. Los nodos de anclaje A1-A4 están dispuestos alrededor del nodo de red M1. En el ejemplo en la figura 6a se parte de que los nodos de anclaje A1-A4 envían la información de posición al nodo de red M1. Basándose en las intensidades de campo de recepción de los nodos A1-A4 individuales, así como su posición, el nodo de red M1 puede determinar su posición mediante el método de centros de gravedad ponderados. La determinación de posición del nodo M1 en la figura 6a funciona a este respecto de manera relativamente precisa, dado que los nodos de anclaje A1-A4 están dispuestos en su mayor parte de manera regular alrededor del nodo de red M1. La figura 6b muestra un ejemplo adicional de un método de centros de gravedad ponderados. La figura 6b muestra a su vez un nodo de red M1, cuya posición debe determinarse. La posición real del nodo de red M1 está marcada en la figura 6b mediante un círculo discontinuo. En la figura 6b el nodo de red M1 está rodeado por seis nodos de anclaje A1-A6. En la figura 6b puede observarse que alrededor del nodo de anclaje A4 se encuentra una acumulación de nodos de anclaje, dado que en este caso los nodos de anclaje A4 a A6 se encuentran relativamente próximos entre sí. Según la explicación anterior el nodo de red M1 recibe la información de posición de los nodos de anclaje A1-A6 y forma una suma ponderada con las respectivas potencias de recepción, para determinar un centro de gravedad ponderado, según WCL. La posición determinada de esta manera está marcada en la figura 6b como un círculo continuo, pudiendo observarse que la posición se distorsiona por la acumulación de los nodos de anclaje en la esquina superior derecha, de modo que ahora se produce una imprecisión elevada. Un procedimiento convencional adicional es la determinación de posición celular, presuponiéndose en este caso una red de comunicación celular, en inglés también convex position estimation (estimación de posición convexa). A este respecto tiene lugar una determinación de posición únicamente basándose en una identificación de células conocida (en inglés también cell ID, ID de célula), presentando este procedimiento una imprecisión elevada, dado que no se tiene en cuenta ninguna estimación de distancia y la precisión se determina mediante el tamaño de una célula. Un procedimiento convencional adicional lo representa la triangulación, en la que mediante cálculo trigonométrico de por ejemplo tres o más posiciones de emisor se establece una posición de recepción. Con frecuencia las estimaciones de distancia usadas en este caso son demasiado imprecisas como para posibilitar una triangulación y por consiguiente una determinación de posición precisa. Un procedimiento convencional adicional es la denominada maximum likelyhood multilateration (multilateración de máxima probabilidad), es decir la maximización de una probabilidad de una estimación de posición, usándose una minimización de errores de una solución de un sistema de ecuaciones lineal para la determinación de posición. Este procedimiento exige mucho cálculo y necesita una red relativamente densa, es decir, que los respectivos nodos de anclaje no pueden estar muy alejados, dado que si no este método sería propenso a errores. 2   Una localización con WCL para la determinación de la ubicación por medio de posiciones de anclaje recibidas, que se ponderan con sus intensidades de campo de recepción (en inglés también RSSI = Received Signal Strength Indicator, indicador de intensidad de señal recibida), tal como se describió mediante la figura 6a, requiere para un cálculo de posición en 2D al menos tres anclajes no colineales. Si un nodo de red recibe posiciones de anclaje redundantes adicionales, entonces éstas pueden usarse para reducir las imprecisiones o fluctuaciones de los valores RSSI. Por ejemplo pueden reducirse magnitudes perturbadoras mediante el promediado de valores RSSI. Según la figura 6b puede surgir el problema de la ponderación múltiple de nodos de anclaje que se encuentran próximos entre sí, lo que provoca imprecisiones adicionales. Básicamente puede usarse WCL, dado que presenta una complejidad reducida y por consiguiente puede implementarse bien en sistemas incrustados, pero según la descripción anterior presenta inconvenientes con respecto a la precisión de la determinación de posición. En Jan Blumenthal et al., Precise Positioning with a Low Complexity Algorithm in Ad hoc Wireless Sensor Networks, PIK - Praxis der Informationsverarbeitung und Kommunikation, junio de 2005, se da a conocer un procedimiento WCL y se aborda que se generan desventajas cuando en un intervalo angular determinado se encuentran emisores próximos entre sí, dado que entonces se falsea el resultado de la determinación de posición. Se determina una distribución de errores, que debe atribuirse a esta circunstancia. El objetivo de la presente invención es proporcionar un concepto mejorado para la determinación de posición en redes de comunicación. Este objetivo se soluciona mediante un dispositivo según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 16. Según un ejemplo de realización la presente invención proporciona un dispositivo para determinar una posición de dispositivo con una unidad para recibir señales de una pluralidad de emisores. Además el dispositivo presenta una unidad para determinar las potencias de recepción de las señales de la pluralidad de emisores y una unidad para proporcionar posiciones de emisor de los emisores basándose en las señales de la pluralidad de emisores. El dispositivo comprende además una unidad para determinar una primera posición del dispositivo, basándose en las posiciones de emisor, estando configurada además la unidad para determinar la primera posición para, basándose en la primera posición y las posiciones de emisor, determinar direcciones de emisor, y para, basándose en las direcciones de emisor, las posiciones de emisor y las potencias de recepción, determinar una segunda posición del dispositivo. Una desviación entre la segunda posición y la posición de dispositivo es por ejemplo o incluso probablemente menor que una desviación entre la primera... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (100) para determinar una posición de dispositivo, con las siguientes características: una unidad (110) para recibir señales de una pluralidad de emisores; una unidad (120) para determinar las potencias de recepción de las señales de la pluralidad de emisores; una unidad (130) para proporcionar posiciones de emisor de los emisores, basándose en las señales de la pluralidad de emisores; y una unidad (140) para determinar una primera posición del dispositivo (100) basándose en las posiciones de emisor, caracterizado porque la unidad (140) para determinar la primera posición está configurada además para basándose en la primera posición y las posiciones de emisor, determinar direcciones de emisor, basándose en las direcciones de emisor, agrupar emisores con una diferencia angular mínima o que se encuentra por debajo de un umbral para dar un emisor virtual con una posición de emisor virtual, que se encuentra entre los emisores con una diferencia angular mínima o que se encuentra por debajo del umbral, y con una potencia de recepción virtual, que se encuentra entre las potencias de recepción de las señales de los mismos, y basándose en la posición de emisor virtual y la potencia de recepción virtual de los emisores virtuales y las posiciones de emisor y las potencias de recepción de los emisores restantes, determinar una segunda posición del dispositivo (100). 2. Dispositivo (100) según la reivindicación 1, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para, basándose en la segunda posición y las posiciones de emisor, determinar nuevas direcciones de emisor y para, basándose en las nuevas direcciones de emisor, determinar una posición adicional, siendo una desviación entre la posición de dispositivo y la posición adicional menor que la desviación entre la primera posición y la posición de dispositivo. 3. Dispositivo (100) según la reivindicación 2, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada además para seguir determinando nuevas direcciones de emisor basándose en posiciones adicionales y a continuación a su vez posiciones adicionales basándose en a su vez nuevas direcciones de emisor, hasta que se cumple un criterio de interrupción. 4. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para seguir agrupando emisores o emisores virtuales para dar emisores virtuales, hasta que las direcciones de emisor de los emisores y de los emisores virtuales se diferencian entre sí en ángulos, que son mayores que un ángulo mínimo predeterminado, o se queda por debajo de un número mínimo de emisores y emisores virtuales, seleccionándose para el agrupamiento en cada caso emisores o emisores virtuales, cuyas direcciones de emisor se diferencian en menos del ángulo mínimo. 5. Dispositivo (100) según la reivindicación 4, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para determinar una posición de un emisor virtual según las coordenadas xv e yv según siendo   i-1i+1 rv,ri,ri+1 valores RSSI. 11 diferencias de ángulos adyacentes, (xv,yv) una posición de emisor/anclaje virtual, (xi,yi),(xi+1,yi+1) posiciones de emisor (emisor virtual)/anclaje seleccionadas, 6. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para determinar, como función de evaluación V, un valor promedio de los cuadrados de las desviaciones de las diferencias angulares de las direcciones de emisor de los emisores o de los emisores virtuales, según siendo n el número de los emisores o emisores virtuales y i los ángulos entre emisores o emisores virtuales adyacentes, e interrumpir, en el caso de que el valor promedio quede por debajo de un umbral predeterminado, o interrumpir, en el caso de que el valor promedio tienda a no disminuir más. 7. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la unidad (130) para proporcionar está configurada además para proporcionar las posiciones de emisor de los emisores basándose en las potencias de recepción y una dirección de recepción. 8. Dispositivo (100) según la reivindicación 7, en el que la unidad (130) para proporcionar está configurada además para proporcionar las direcciones de recepción basándose en señales de recepción de una pluralidad de antenas. 9. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la unidad (130) para proporcionar está configurada para determinar las posiciones de emisor mediante la detección de la información de posición de las señales de la pluralidad de emisores. 10. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para determinar la primera posición basándose además en las potencias de recepción. 11. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para determinar posiciones mediante la determinación de un centro de gravedad o mediante la determinación de un centro de gravedad promediado por las potencias de recepción entre los emisores. 12. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada para determinar posiciones mediante determinación de posición celular, mediante cálculo trigonométrico de la posición o mediante la minimización de errores de un sistema de ecuaciones. 13. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 7 a 12, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada además para relacionar una proximidad espacial de los emisores con una separación entre los emisores, para obtener un criterio para la agrupación de emisores. 14. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada además para tener en cuenta simetrías de los emisores o emisores virtuales entre sí durante la determinación de la posición o durante el agrupamiento. 15. Dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 6 a 14, en el que la unidad (140) para determinar la primera y la segunda posición está configurada además para tener en cuenta en la función de evaluación además las potencias de recepción.   16. Procedimiento para determinar una posición de dispositivo, con las siguientes etapas: recibir señales de una pluralidad de emisores; determinar potencias de recepción de las señales de la pluralidad de emisores; proporcionar posiciones de emisor de los emisores, basándose en las señales de la pluralidad de emisores; y determinar una primera posición basándose en las posiciones de emisor; caracterizado por determinar direcciones de emisor basándose en la primera posición y las posiciones de emisor; agrupar emisores con una diferencia angular mínima o que se encuentra por debajo de un umbral para dar un emisor virtual con una posición de emisor virtual, que se encuentra entre los emisores con una diferencia angular mínima o que se encuentra por debajo del umbral, y con una potencia de recepción virtual, que se encuentra entre las potencias de recepción de las señales de los mismos, basándose en las direcciones de emisor; determinar una segunda posición basándose en la posición de emisor virtual y la potencia de recepción virtual y las posiciones de emisor y las potencias de recepción de los emisores restantes. 17. Procedimiento según la reivindicación 16, que presenta además una etapa de determinar direcciones de emisor basándose en la segunda posición. 18. Procedimiento según la reivindicación 17, que presenta además una etapa de determinar una posición basándose en las direcciones de emisor, tal como resultan del procedimiento según la reivindicación 17. 19. Procedimiento según la reivindicación 18, que repite la determinación de las direcciones de emisor y la determinación, posterior a la misma, de la posición hasta que la posición resultante cumple un criterio de interrupción. 20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que el criterio de interrupción corresponde a una precisión de la posición. 21. Programa informático con un código de programa para realizar uno de los procedimientos de las reivindicaciones 16 a 20, cuando se ejecuta el programa informático en un ordenador. 12   13   14     16   17   18