ESTIMACIÓN DE VELOCIDAD Y DIRECCIÓN DE MOVIMIENTO EN UN SISTEMA DE POSICIONAMIENTO EN LA WLAN.

Un método utilizado para estimar una velocidad de movimiento de un dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) ,

que comprende:

que el dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) reciba señales transmitidas por al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi (102) en el radio de alcance del dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) ; y procesar las citadas señales de Wi-Fi para generar la citada estimación de la velocidad de movimiento del dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) ;

caracterizado poruue la generación de la citada estimación se basa en al menos uno de:

medir una ventana de tiempo durante la cual el dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) detecta la existencia de la señal transmitida por el al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi (102) ; y medir variaciones de potencias de señal individuales transmitidas por el al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi (102) como recibido por el dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) .

Estimaci6n de velocidad y direcci6n de movimiento en un sistema de posicionamiento en la WLAN

Antecedentesºº

Campo de la Invenci6n La invenci6n se refiere generalmente a calcular la velocidad y direcci6n del movimiento en un sistema de posicionamiento y, mas especificamente, al uso de senales de puntos de acceso a la WLAN para calcular la velocidad y direcci6n del movimiento.

Discusi6n de la Tecnica Relacionada Posici6n, velocidad de movimiento y direcci6n del movimiento (es decir, orientaci6n) son componentes basicos de los sistemas de navegaci6n y de cualquier Location Based Service (LBS - Servicio Basado en la Ubicaci6n) . La estimaci6n de la velocidad y de la orientaci6n no s6lo son proporcionadas a los usuarios finales, sino que son utilizadas tambien por los servicios y sistemas de posicionamiento para rectificar la estimaci6n de la posici6n. La informaci6n tambien puede ser utilizada por aplicaciones de navegaci6n para traducir una distancia en una duraci6n de tiempo. La estimaci6n de la ubicaci6n y de la velocidad son tambien ampliamente utilizadas en redes de telefonia m6vil para optimizar parametros del sistema, como algoritmos de asignaci6n dinamica de canal y de transferencia.

Sistemas de posicionamiento basados en WLAN de exterior y de interior han sido explorados por un par de laboratorios de investigaci6n, pero ninguno de ellos incluia estimaci6n de velocidad y de orientaci6n en su sistema. Los esfuerzos de investigaci6n mas importantes en esta area han sido llevados a cabo por PlaceLab (www.placelab.com, un proyecto patrocinado por Microsoft e Intel) , proyecto del ActiveCampus de la Universidad de California San (ActiveCampus - Sustaining Educational Communities through Mobile Technology, informe tecnico #CS2002-0714) , y por el sistema de posicionamiento de campus extendido MIT, y fue evaluado a traves de varios pequenos proyectos en el Dartmouth College (por ejemplo, M.Kim, J.J. Fielding y D. Kotz, "Risks of using AP locations discovered through war driving") .

Ha habido varias ofertas comerciales de sistemas de posicionamiento basado en Wi-Fi dirigidos hacia el posicionamiento en interior. (Vease, por ejemplo, Kavitha Muthukrishnan, Maria Lijding, Paul Havinga, Towards Smart Surroundings: Enabling Techniques and Technologies for Localization, Proceedings of the International Workshop on Location and Context-Awareness (LoCA 2005) at Pervasive 2005, May 2005, and Hazas, M., Scott, J., Krumm, J.: Location-Aware Computing Comes of Age, IEEE Computer, 37 (2) :95-97, Febrero de 2004 005, Pa005, Pages 350-362.) Estos sistemas estan disenados para activos de direcciones y para el seguimiento de personas dentro de un entorno controlado como un campus corporativo, unas instalaciones de hospital o un astillero. El ejemplo clasico es tener un sistema que pueda monitorizar la ubicaci6n exacta del carro de parada cardiaca dentro del hospital de manera que cuando hay un paro cardiaco el personal del hospital no pierde tiempo en localizar el dispositivo. Los requisitos de precisi6n para los casos de este uso son muy elevados, requiriendose tipicamente una precisi6n de 1-3 metros. Estos sistemas utilizan una variedad de tecnicas para un ajuste fino de su precisi6n incluyendo llevar a cabo detallados examenes del emplazamiento de cada metro cuadrado del campus para medir la propagaci6n de la senal de radio. Requieren tambien una conexi6n constante a la red de manera que el punto de acceso y la radio del cliente puedan intercambiar informaci6n de sincronizaci6n similar a como funciona un A-GPS. Aunque estos sistemas son cada vez mas fiables para los casos de uso en interior, no son efectivos en despliegue en areas amplias. Es imposible llevar a cabo el tipo de examen del emplazamiento detallado requerido en toda la ciudad y no hay manera de confiar en un canal de comunicaci6n constante con puntos de acceso a 802.11 en toda el area metropolitana hasta el punto requerido por estos sistemas. Lo que es mas importante, la propagaci6n por radio en exterior es fundamentalmente diferente de la propagaci6n por radio en interior, haciendo que los algoritmos de posicionamiento en interior sean casi inutiles en un escenario de radio extendida.

La estimaci6n de la velocidad de los usuarios de la WLAN ha suscitado poca atenci6n. Existe un documento 45 relacionado con este tema, que cubre el entorno de interior. La utilizaci6n de la variaci6n de energia de la potencia de la senal de WLANs para detectar usuarios estacionarios dentro de un edificio fue propuesta por Krumm y Harvitz. (Vease John Krumm y Eric Harvitz, "LOCADIO: Inferring Motion and Location from WLAN Signal Strnegths" Proc. Of Mobiquitous, pp 4-14, Agosto 22-26 de 2004) . El algoritmo propuesto se basa en medir la varianza de la potencia de la senal del punto de acceso mas fuerte en un entorno de interior. En este articulo, el movimiento del usuario es 50 captado en dos estados, que son estados de "reposo" y de "movimiento". El algoritmo propuesto para detectar el estado de reposo se basa en un examen detallado del edificio y en encontrar la probabilidad de transici6n entre los estados de "reposo" y de "movimiento" en funci6n del plano de la planta del edificio. El articulo utiliza la desviaci6n estandar de muestras de potencia para obtener la variaci6n de potencia. Ademas, se requeria un examen del emplazamiento detallado.

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Otro ejemplo para la estimaci6n de la posici6n y de la velocidad de un dispositivo dentro de una W-LAN viene dado en el documento US2006/0095348 A1, en cuya area es explorado, los APs se guardan en una base de datos y se crea una huella para cada base de datos. La huella se utilizara para la triangulaci6n con el fin de descubrir la posici6n del dispositivo de acuerdo con las potencias recibidas de los diferentes APs. A partir de la posici6n actualizada durante un cierto periodo de tiempo, puede calcularse la velocidad del dispositivo.

Estimar una velocidad de movimiento utilizando caracteristicas de propagaci6n de onda de radio no es una idea nueva, y se han sugerido diferentes metodos para calcular la velocidad del usuario utilizando ondas de radio. La manera normal de estimar la velocidad de un receptor con respecto al transmisor se basa en medir la frecuencia Doppler. Para estimar la velocidad basandose en la frecuencia Doppler se necesita conocer con precisi6n la frecuencia de transmisi6n y el angulo de llegada de las ondas de radio.

Debido a efectos de ensombrecimiento y de multi-ruta, los metodos de estimaci6n de velocidad convencionales no pueden estimar la velocidad de los usuarios de la WLAN con precisi6n. Por ejemplo, la frecuencia Doppler no puede ser medida directamente puesto que el oscilador del punto de acceso local no es suficientemente preciso, y la frecuencia de transmisi6n no se conoce con precisi6n. Ademas, el efecto de multi-ruta provoca diferentes longitudes de ruta para las senales recibidas.

Existen hasta ahora millones de WLANs comerciales y privadas desplegadas y este numero crece cada dia. Asi, es deseable utilizar puntos de acceso a la WLAN para estimar la velocidad y la direcci6n del movimiento. La velocidad de un usuario puede ser estimada utilizando caracteristicas tradicionales de ondas de radio recibidas de uno o mas puntos de acceso a la WLAN. Salir del area de cobertura de algunos puntos de acceso y entrar en el area de cobertura de otros puntos de acceso mantiene la continuidad de la estimaci6n en el tiempo.

Detectar una velocidad cero es otro reto para los usuarios de la WLAN, puesto que el entorno que rodea a un receptor de WLAN en un area metropolitana esta cambiando todo el tiempo, y como resultado, las caracteristicas de la senal recibida estan cambiando constantemente.

Un sistema de posicionamiento en la WLAN proporciona un metodo sistematico y una metodologia para reunir datos de ubicaci6n de referencia para permitir un sistema de posicionamiento comercial utilizando puntos de acceso a 802.11 publicos y privados. Preferiblemente, los datos son reunidos de una manera sistematica para explorar y cubrir completamente las calles de una regi6n de objetivo. El planteamiento sistematico identifica tantos puntos de acceso a Wi-Fi como sea posible.

La Figura 1 representa un Wi-Fi Positioning System (WPS - Sistema de Posicionamiento basado en Wi-Fi. El sistema de posicionamiento incluye software de posicionamiento [103] que reside en un dispositivo de calculo [101]. A traves de una particular area de cobertura existen puntos de acceso inalambricos fijos [102] que transmiten informaci6n utilizando senales de transmisi6n de... [Seguir leyendo]

1. Un metodo utilizado para estimar una velocidad de movimiento de un dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) , que comprende:

que el dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) reciba senales transmitidas por al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi (102) en el radio de alcance del dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) ; y procesar las citadas senales de Wi-Fi para generar la citada estimaci6n de la velocidad de movimiento del dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) ;

caracterizadoºporuue la generaci6n de la citada estimaci6n se basa en al menos uno de:

medir una ventana de tiempo durante la cual el dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) detecta la existencia de la senal transmitida por el al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi (102) ; y medir variaciones de potencias de senal individuales transmitidas por el al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi (102) como recibido por el dispositivo habilitado por Wi-Fi (101) .

2. El metodo de la reivindicaci6n 1, en el que el dispositivo habilitado por Wi-Fi se comunica con al menos uno de los puntos de acceso habilitados por Wi-Fi para hacer que el punto de acceso habilitado por Wi-Fi transmita senales.

3. El metodo de la reivindicaci6n 1, en el que la estimaci6n de la velocidad de movimiento del dispositivo habilitado por Wi-Fi es llevada a cabo por el dispositivo habilitado por Wi-Fi.

4. El metodo de la reivindicaci6n 1, que comprende tambien utilizar la velocidad de movimiento estimada para estimar una subsiguiente posici6n del dispositivo habilitado por Wi-Fi.

5. El metodo de la reivindicaci6n 1, en el que una ubicaci6n geografica de al menos uno de los puntos de acceso habilitados por Wi-Fi esta contenida en una base de datos de referencia accesible por el dispositivo habilitado por Wi-Fi para estimar la velocidad de movimiento del dispositivo habilitado por Wi-Fi.

6. El metodo de la reivindicaci6n 1, que comprende tambien obtener un area de cobertura de Wi-Fi correspondiente a al menos un punto de acceso habilitado por Wi-Fi de puntos de acceso conocidos, y si el punto de acceso habilitado por Wi-Fi no es conocido, utilizar un valor de cobertura de Wi-Fi por defecto para el punto de acceso junto con la ventana de tiempo medida para estimar la velocidad de movimiento del dispositivo habilitado por Wi-Fi.

7. El metodo de la reivindicaci6n 1, que comprende tambien utilizar una pluralidad de posiciones y de valores de tiempo asociados del dispositivo habilitado por Wi-Fi estimados utilizando las ubicaciones geograficas de los puntos de acceso habilitados por Wi-Fi.

8. Un sistema que comprende medios para implementar un metodo de acuerdo con cualquier reivindicaci6n precedente.

9. Un programa de ordenador que comprende instrucciones dispuestas, cuando se ejecutan, para implementar un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Almacen legible mediante una maquina que almacena un programa de ordenador de acuerdo con la reivindicaci6n 9.