DISPOSITIVO, SISTEMA Y MÉTODO DE LOCALIZACIÓN Y SEGUIMIENTO ENERGÉTICAMENTE EFICIENTE.

Dispositivo de seguimiento y localización energéticamente eficiente,

sistema y método que implementa dicho dispositivo, en donde el dispositivo comprende (i) unos primeros medios de posicionamiento vía satélite (1); (ii) unos segundos medios de control de transiciones (2,3) entre zonas de cobertura satélite y zonas de sombra; y (iii) unos terceros medios de comunicación (4,5); en donde dichos medios están controlados desde una unidad central de procesamiento (7) y alimentados por una batería (8).

Dispositivo, sistema y método de localización y seguimiento energéticamente eficiente.

El objeto de la presente invención es un dispositivo y sistema electrónico, así como su método asociado, configurado para suministrar información geo-posicionada durante un período superior a las 24 horas. La presente invención se incluye en el sector de las invenciones relacionadas con las tecnologías de la información y de las comunicaciones (TIC) . La principal ventaja técnica que resuelve la presente invención es la mejora de las prestaciones de dispositivos tales como dispositivos móviles, sistemas de posicionamiento y guiado, o sistemas de localización continua, en los cuales la autonomía es uno de los problemas más acusados, si el propio dispositivo no cuenta con una fuente energética capaz de realimentar sus baterías.

Estado de la técnica anterior

El GPS (Global Positioning System) es la tecnología de posicionamiento más precisa en exteriores, siendo su globalidad la principal ventaja que aporta frente a otros métodos de posicionamiento, es decir, que puede ser usada en cualquier lugar siempre y cuando se encuentre en exteriores. Sin embargo, su coste en cuanto a consumo de batería y su ineficacia en ámbitos interiores hace que muestrear la posición de una persona a través de un dispositivo que integre esta tecnología se torne imposible cuando el tiempo de monitorización supera las ocho horas, dado que las baterías no disponen de suficiente autonomía.

Para solucionar el problema descrito, diversas compañías se han dedicado a la elaboración de sistemas que permiten controlar la actividad del usuario durante un elevado período de tiempo, llegando incluso a varios días. Sin embargo, estos sistemas emplean alternativas a la tecnología GPS, por lo que la cobertura del sistema de localización no es ni tan global ni tan precisa.

En el artículo de Anthony LaMarca [0] se describe el sistema Placelab® (http://www.placelab.org) un software que puede instalarse sobre portátiles y terminales móviles que permite el geoposicionamiento del terminal basado en redes WI-FI y antenas GSM. El problema de esta alternativa reside en la precisión del mismo y en los requisitos necesarios para su funcionamiento. Para que Placelab geoposicione correctamente un terminal móvil, éste debe estar en una zona con una gran densidad de puntos de acceso WiFi y que además éstos estén geoposicionados, es decir, los propietarios de los puntos de acceso deben darlos de alta en una base de datos centralizada indicando la latitud y longitud en el que se encuentra localizado. La precisión se vería comprometida si el usuario reside en zonas poco urbanizadas o en pueblos alejados de las grandes ciudades. Además de esto, incluso si el usuario se sitúa en zonas con una gran cantidad de densidad de redes, la localización no tiene porqué ser precisa, ya que es necesario la geolocalización de las redes para que sea posible el posicionamiento aproximado del usuario. Sólo en grandes ciudades será posible crear una base de datos lo suficientemente grande como para obtener un sistema fiable de localización basado en redes Wifi. Como veremos más adelante, nuestro sistema no necesita que las redes estén geoposicionadas, sino que simplemente haremos uso de las intensidades y las direcciones físicas para la identificación de cada una de las redes que sean detectadas.

Otro trabajo muy relacionado con el sistema anterior es el realizado por Jun Rekimoto [0]. En su proyecto llamado PlaceEngine (http://www.placeengine.com) trata el tema de la localización mediante puntos de acceso Wifi, sin necesitar respaldo de antenas GSM. En este caso, el sistema se utiliza en grandes ciudades de Japón donde la densidad de redes Wifi es muy elevada y vuelve a ser necesario dar de alta en una base de datos central la latitud y longitud de los puntos de acceso. Mediante esta técnica se consigue un posicionamiento muy eficaz incluso en interiores aunque, como dijimos antes, el punto débil de esta alternativa es que en lugares donde la densidad de redes es menor o no están geoposicionadas, no es válido.

Entre las alternativas que utilizan el sistema GPS como soporte para la localización, destacan dispositivos específicos como Keruve (http://www.keruve.com) , Columba (http://www.medicalmobile.com) o SIMAP. Todos estos dispositivos están orientados a personas con discapacidad o dependientes, normalmente personas mayores y niños. Su objetivo fundamental es la localización actual de la persona. Sin embargo, no almacenan las posiciones pasadas de manera que no es posible consultar todos los desplazamientos realizados en un intervalo de tiempo pasado. De ese modo, además del uso para personas con dependencias, como mayores y niños, no es posible su uso para deportistas, viajeros o personas que deseen conservar su histórico de desplazamientos, como si es posible hacer con la presente invención. La patente europea EP1575010 describe un sistema capaz de monitorizar tanto la localización como las constantes vitales de una persona. Sin embargo este trabajo no tiene en cuenta la gestión de la energía de las baterías, siendo posible en nuestro caso aumentar la duración de la vida útil del dispositivo gracias a las técnicas descritas.

En el documento chino CN 201060262 se describe un sistema de monitorización de la localización del usuario. El documento incide fundamentalmente en la posibilidad de comunicarse mediante un “botón de pánico” con un centro de asistencia mediante tecnología GSM. Sin embargo como en la anterior patente no hay referencias a la gestión de energía tal y como se realiza en la presente invención.

En el documento US2008246656 se propone un sistema con dos unidades, conectadas por radiofrecuencia. La unidad maestra, controla con una distancia predeterminada la segunda unidad, que es la que lleva la persona monitorizada. Cuando la persona se aleja una distancia predeterminada, se pierde la señal maestra y se activa el receptor GPS. Aunque en esta patente se elimina el gasto que supone desplazarse en un lugar frecuente, supone un modus operandi concreto, dado que la infraestructura se instala en el lugar que suele pasar más tiempo el usuario. Si éste suele desplazarse frecuentemente o tiene diferentes lugares habituales, o se instalan varias unidades maestras en cada lugar frecuente (con el consiguiente coste) o el sistema no es útil para monitorizar todos los movimientos del mismo.

Referencias

[1] Place Lab: Device Positioning Using Radio Beacons in the Wild. Anthony LaMarca, Yatin Chawathe, Sunny Consolvo, Jeffrey Hightower, Ian Smith, James Scott, Timothy Sohn, James Howard, Jeff Hughes, Fred Potter, Jason Tabert, Pauline Powledge, Gaetano Borriello and Bill Schilit. (In proceedings of Pervasive 2005, Munich, Germany) .

[2] Jun Rekimoto, Takashi Miyaki, and Takaaki Ishizawa, “LifeTag: WiFi-based Continuous Location Logging for Life Pattern Analysis”, 3rd International Symposium on Location-and Context-Awareness (LOCA2007) , pp.3549, 2007.

Explicación de la invención

El dispositivo de localización y seguimiento energéticamente eficiente es un dispositivo que comprende un sistema de localización y seguimiento con un rendimiento energético muy superior a los dispositivos actuales de geo-posicionamiento. El dispositivo que se presenta a continuación permite el geo-posicionamiento durante más de 24 horas de manera precisa gracias a una arquitectura que integra tecnologías como GPS, WiFi y acelerometría.

El dispositivo de localización y seguimiento energéticamente eficiente actúa activando el módulo GPS cuando el dispositivo tiene visión directa sobre los satélites GPS al aire libre y desconectando cuando el dispositivo está en interiores. Para ello se deben detectar las entradas a interiores para desactivar el GPS y evitar costes innecesarios y salidas hacia lugares no techados, para reactivar el módulo GPS y geo-localizar con precisión al dispositivo. El primer evento es posible identificarlo mediante la pérdida prolongada de la señal GPS o una baja precisión de la señal, ya que eso supone que existe un obstáculo que impide la ubicación del receptor. Sin embargo, para comprobar las salidas hacia lugares no techados, se necesitan medios o elementos de apoyo con un bajo consumo energético. Las tecnologías empleadas en la arquitectura del dispositivo objeto del a presente invención son:

(a) Detección basada en redes WiFi. Mediante la detección y marcado de intensidades de varios puntos de acceso WiFi...

1. Dispositivo de seguimiento y localización energéticamente eficiente que comprende (i) unos primeros medios de posicionamiento vía satélite (1) ; (ii) unos segundos medios de control de transiciones (2, 3) entre zonas de cobertura satélite y zonas de sombra; y (iii) unos terceros medios de comunicación (4, 5) ; en donde dichos medios están controlados desde una unidad central de procesamiento (7) y alimentados por una batería (8) y que se caracteriza porque

- los primeros medios de posicionamiento vía satélite comprenden un dispositivo tipo GPS (1) configurado para recuperar posiciones mediante el sistema GPS;

- mientras que los segundos medios de control de transiciones comprenden una antena Wi-Fi (2) configurada para la captura de intensidades y MAC de los puntos de acceso cercano, y al menos un acelerómetro (3) configurado para la detección de patrones de movimiento y parada;

estando el dispositivo configurado para que al encenderse se active el dispositivo GPS (1) para obtener una primera posición válida, y cuando el dispositivo entre en una zona de sombra perderá dicha señal GPS (1) activando la antena WiFi (2) y se comprueba si existe algún punto de acceso WiFi, y entonces:

(i) si no se detecta ninguno, se desactivará la antena WiFi (2) y se activa el acelerómetro (3) , y se buscará un patrón de parada, desactivando el dispositivo GPS (1) aunque se mantendrá activo el acelerómetro (3) ; y donde para reactivar el GPS (1) , se esperará un patrón de movimiento detectado por dicho acelerómetro (3) ;

(ii) si el dispositivo detecta algún punto de acceso WiFi (2) , se desactivaría el dispositivo GPS (1) para trabajar únicamente con la antena WiFi (2) ; se guardarán las MACs e intensidades de cada punto de acceso detectado como entrada siendo este valor utilizado como referencia para saber por dónde hemos entrado al lugar de sombra; una vez conseguida esa huella, se activará el acelerómetro (3) para esperar un patrón de movimiento y detectar la salida de la zona de sombra.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque los terceros medios de comunicación comprenden una antena GSM (4) configurada para enviar los datos de localización y un módulo Bluetooth® (5) configurados para que opcionalmente el usuario pueda comunicarse con otros dispositivos si así es requerido.

3. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones1y2que se caracteriza porque comprende un display (6) .

4. Sistema de seguimiento y localización energéticamente eficiente que se caracteriza porque comprende el dispositivo de las reivindicaciones1a3.

5. Método de seguimiento y localización energéticamente eficiente que se caracteriza porque comprende:

(a) una primera etapa (21) el elemento GPS (1) está encendido y la antena Wi-Fi (2) está apagada, y cuando se entra en una etapa de pérdida de señal GPS (22) , se introduce un período de espera (por ejemplo, en una realización práctica no limitativa tres minutos) y se localizan redes Wi-Fi (23) ; y en donde,

(b) en el caso de no tener ni señal GPS ni señal Wi-Fi disponible, la antena Wi-Fi (2) se apaga y se activa (24) el acelerómetro (3) y se estudia si existe patrón de parada (25) o patrón de movimiento (26) :

- y donde en caso de no detectar patrones (25, 26) queda en bucle cerrado sobre cada patrón;

- y en el caso de detectar el patrón de parada (25) y seguido del patrón de movimiento (26) , tras esperar un período determinado de tiempo se vuelve a activar el GPS (1) con el Wi-Fi (2) apagado, es decir, se retorna a la primera etapa del método (21) ;

(c) en el caso de no disponer de señal GPS, pero sí de señal Wi-Fi (27) , el elemento GPS (1) se apaga y se enciende la antena Wi-Fi (2) y se procede al marcado de huella Wi-Fi de entrada (28) con el GPS (1) apagado, estando el marcado (28) configurado para comparar diferentes resúmenes para comprobar la zona en la que se encuentra el dispositivo, marcando el lugar de entrada a una zona de sombra, sirviendo de referencia para detectar el lugar de salida y de ese modo comprobar la salida a exteriores.

(d) y donde tras la etapa de marcado (28) , se activa (29) el acelerómetro (3) y se apaga la antena Wi-Fi (2) y se estudia si existe patrón de parada (30) o patrón de movimiento (31) ;

- y en caso de no detectar patrones (30, 31) el método queda en bucle cerrado sobre cada patrón;

- y en el caso de detectar el patrón de parada (30) seguido del patrón de movimiento (31) , tras esperar un período determinado de tiempo se vuelve a activar (32) la antena Wi-Fi (2) con el acelerómetro (3) y se procede a buscar la huella Wi-Fi (33) previamente calculada estableciéndose si es la misma o no que a la entrada (34) , y en su caso, retornando a la primera etapa (21) ;

- y donde en caso de que la huella no coincida con la de entrada, se retornará al análisis de los patrones (30, 31) .

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5 que se caracteriza porque el marcado de huella de entrada (28) comprende las etapas de:

- identificar una zona determinada y la asociarla a la huella WiFi asociada, estando una red Wifi determinada por su dirección MAC y la intensidad en decibelios con la que se recibe la señal; y donde una huella WIFI en un determinado instante “t” es la conjunción de todas las redes WIFI;

- y donde se define una ventana Wifi entre los instantes t0 ytm como las sucesivas huellas WIFI detectadas durante esos instantes;

- y donde a partir de una ventana Wi-Fi se obtiene un resumen de la ventana Wi-Fi, como la conjunción las “k” MAC obtenidas en el proceso de recuperación de huellas, que podrá ser mayor a “n” dado que en cada instante “t” se han recuperado “n” redes Wifi que no tienen porqué coincidir entre sí, sus intensidades medias y sus desviaciones típicas en las “m” muestras.