Dispositivo y procedimiento para la calibración de un dispositivo de determinación de posición basado en radiolocalización.

Dispositivo para la calibración de un dispositivo de determinación de posición (10) con las siguientes características:

un dispositivo (51; 61) para la comparación de un modelo de señal de radio recibido con una pluralidad de modelos de señal de radio de referencia, que está conformado para elegir un subconjunto seleccionado a partir de una pluralidad de modelos de señal de radio de referencia mediante un grado de coincidencia entre el modelo de señal de radio recibido y un modelo de señal de radio de referencia respectivamente de entre una pluralidad de los modelos de señal de radio de referencia;

un dispositivo (56; 67) para la determinación de diferencias de intensidad de señal entre el modelo de señal de radio recibido y un modelo de señal de radio de referencia respectivamente del subconjunto seleccionado; y

un dispositivo (58; 68) para la determinación de un valor de calibración basado en las diferencias de intensidad de señal, y para la puesta a disposición del valor de calibración al dispositivo de determinación de posición,

caracterizado porque el modelo de señal de radio recibido comprende al menos uno de entre una identificación de emisión de un radiotransmisor que se puede recibir y una intensidad de señal de una señal de radio recibida, y porque

el dispositivo (51; 61) para la comparación está además conformado para relacionar entre sí intensidades relativas de señal para diferentes identificaciones de emisión dentro de un modelo de señal de radio recibido con intensidades relativas de señal correspondientes dentro de un modelo de señal de radio de referencia, y para obtener conclusiones de ello acerca del grado de coincidencia.

Dispositivo y procedimiento para la calibración de un dispositivo de determinación de posición basado en radiolocalización.

El ámbito de la presente invención se refiere a una calibración de un dispositivo de determinación de posición de un sistema de localización basado en radio y particularmente a una calibración en lo que respecta a una intensidad de señal de señales de radio recibidas.

Para una localización de terminales móviles se encuentran a disposición diferentes tecnologías de localización. El sistema probablemente más conocido para la localización o navegación en zonas de exterior es el Global Positioning System (GPS) por satélite. Para la localización o navegación en el interior de edificios o en una zona de interior se conocen diferentes suplementos, como, por ejemplo, sistemas de infrarrojos, sistemas RFID (Radio Frecuency Identification) o también valoraciones de intensidad de campo de redes WLAN IEEE 802.11 (WLAN = Wireless Local Area Network) . El sistema GPS se encuentra actualmente únicamente disponible de forma fiable para las zonas de exterior. Ampliaciones más novedosas, como receptores de alta sensibilidad o el denominado A-GPS (Assisted GPS) representan intentos por hacer aprovechable la tecnología también en el interior de edificios. A-GPS combina para ello el sistema GPS por satélite con una recepción de denominadas informaciones de asistencia procedentes de redes móviles celulares. Sin embargo, en la actualidad estas tecnologías aún no presentan las precisiones medias deseadas. Los sistemas de infrarrojos y RFID no se encuentran disponibles de forma general con amplia cobertura de superficie y están ligados a unos requisitos específicos.

Para la conexión inalámbrica a redes de equipos portátiles se ha podido establecer el estándar WLAN conforme a IEEE 802.11. Éste se perfecciona continuamente, tanto en lo que respecta a la velocidad de transferencia de datos como también al alcance. Los estándares establecidos, al igual que estándares que aún se encuentran en la fase de diseño, hacen posible una transmisión de datos en banda ancha con elevadas velocidades de transferencia de datos y se caracterizan por un elevado grado de integración, que hace posible un hardware económico. En las PDAs (Personal Digital Assistents) actuales y Smartphones se encuentran integradas en la mayoría de los casos interfaces inalámbricas, como la mencionada WLAN. Además de ello, se implementa también a menudo Bluetooth y en el futuro eventualmente también WiMAX.

En el caso de WLAN se encuentran disponibles mientras tanto en muchos lugares comerciales públicos con una elevada frecuencia de visitantes puntos de acceso WLAN (los denominados Hotspots) . Además de ello, la difusión con un rápido crecimiento de conexiones a internet de banda ancha (por ejemplo, a través de DSL) ha impulsado también en el ámbito privado la difusión de WLAN como tecnología económica para redes domésticas. Varios estudios han demostrado que zonas en el interior de las ciudades disponen de WLAN en muchos lugares, cubriendo en la actualidad prácticamente toda la superficie, o incluso sobrecubiertas. Particularmente lugares de la vida diaria y de interés turístico están bien equipados en lo que a ello se refiere. Actualmente se ofrece por ello el uso de WLAN como tecnología de base para la localización de equipos móviles. En el futuro encontrarán seguramente su uso también otras tecnologías, a las que también se podrá aplicar el concepto inventivo representado.

Una localización de terminales móviles en redes WLAN se puede realizar en principio mediante la valoración de las estaciones base recibidas por un terminal móvil (Hotspots o Access Points) , en donde, por ejemplo, se evalúa su intensidad de señal correspondiente recibida en el terminal. Sin embargo, edificios y otros obstáculos apantallan en gran medida las señales WLAN, en donde, particularmente en zonas con amplio suministro WLAN no existen generalmente condiciones ideales de espacio libre, puesto que éstas se encuentran en el área urbana. De este modo no se puede obtener una conclusión directa con respecto a la distancia desde un terminal móvil a una estación base o a otro interlocutor de comunicación a partir de la intensidad de señal o intensidad de campo medida.

En sistemas de orientación basados en WLAN se utiliza a menudo como procedimiento de base un denominado “Received-Signal-Strength Fingerprinting”. Este procedimiento de huella de radio se basa en la suposición de que en el emplazamiento actual las intensidades de señal que se reciben o que se pueden recibir procedentes de señales de radio de varias estaciones de radio caracterizan unívocamente a la localización actual o a la posición actual. Si existe una base de datos de referencia, que para un número de localizaciones de referencia o posiciones de referencia contiene identificaciones de emisión de las estaciones de radio recibidas o que se pueden recibir en instantes de referencia, así como las intensidades de señal de las señales de radio correspondientes, se puede determinar a partir de un juego de valores actuales de medida (identificaciones de emisión y valores de intensidad de señal correspondientes) la posición actual del equipo móvil, al realizar una comparación entre los valores de medida medidos en ese instante y los valores de referencia de la base de datos. Esta comparación – también denominada Matching – valora para cada punto de referencia, cómo de parecidos son los valores de medida o valores de referencia anteriormente registrados en comparación con los valores de medida actuales de la posición actual. El o los puntos de referencia más parecidos conforman entonces una base para un valor estimado del punto de emplazamiento actual del terminal móvil.

La solicitud de patente europea EP1795912A1 describe una técnica para la determinación de la posición de un objetivo en un entorno de comunicación inalámbrica (“wireless communication environment”) . Un modelo de datos modela varios puntos de muestra o Sample. Cada punto de muestra comprende una posición y un juego de valores de señal esperados. En la posición del objetivo se observan los valores de señal. Sobre la base de los valores de señal observados y un juego de indicadores de relevancia se determina y emplea un juego actual de puntos de muestra relevantes, junto con las observaciones de valor de señal, para estimar la posición del objetivo.

Para una base de datos de referencia se puede determinar experimentalmente mediante mediciones de referencia la intensidad de señal de un radiotransmisor que se puede recibir en una posición de referencia en un instante de medición de referencia. De este modo se crea una base de datos que para cada posición geográfica de referencia contiene una lista de emisoras de radio (Access-Points) con la calidad e intensidad de campo de recepción correspondiente asignada. Esta lista asignada a una posición de referencia también se puede denominar como paquete de medición de referencia o paquete de referencia (RP) . Una base de datos de referencia de este tipo puede presentar el siguiente aspecto por ejemplo en una implementación WLAN:

Donde la tabla contiene las siguientes informaciones: 20 - identificación de la posición de referencia (ID) (aquí: 1, 2, 3) ,

- direcciones MAC de los radiotransmisores recibidos en la posición de referencia correspondiente,

- las intensidades de campo de recepción de los radiotransmisores que se pueden recibir en la posición de 25 referencia (RSSI = Received Signal Strength Indicator; 46, 56 significa, por ejemplo, -46, 56 dBm) ,

- la posición de referencia en coordenadas métricas, cartesianas (x, y, z) , así como

- el instante o marca horaria de la toma del valor de medida.

Los valores PGS (“Percentage seen”) opcionales indican con qué frecuencia se vio la estación correspondiente durante la toma de los valores de medida (es decir, PGS = 90 significa que, de promedio, la estación se midió en 9 de cada 10 mediciones) .

Además, un paquete de referencia puede comprender informaciones de orientación, que contienen informaciones acerca de una orientación espacial de un terminal móvil, mediante el cual se registró al paquete de referencia correspondiente. Es decir, las informaciones de orientación almacenan informaciones acerca de en qué dirección se mantuvo al terminal móvil durante la medición del punto de referencia o en qué dirección se desplazó al terminal móvil durante la medición del punto de referencia. Esto es particularmente interesante cuando el terminal móvil, como, por ejemplo, un equipo apto para WLAN, se sujeta directamente delante del cuerpo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la calibración de un dispositivo de determinación de posición (10) con las siguientes características:

un dispositivo (51; 61) para la comparación de un modelo de señal de radio recibido con una pluralidad de modelos de señal de radio de referencia, que está conformado para elegir un subconjunto seleccionado a partir de una pluralidad de modelos de señal de radio de referencia mediante un grado de coincidencia entre el modelo de señal de radio recibido y un modelo de señal de radio de referencia respectivamente de entre una pluralidad de los modelos de señal de radio de referencia;

un dispositivo (56; 67) para la determinación de diferencias de intensidad de señal entre el modelo de señal de radio recibido y un modelo de señal de radio de referencia respectivamente del subconjunto seleccionado; y

un dispositivo (58; 68) para la determinación de un valor de calibración basado en las diferencias de intensidad de señal, y para la puesta a disposición del valor de calibración al dispositivo de determinación de posición,

caracterizado porque el modelo de señal de radio recibido comprende al menos uno de entre una identificación de emisión de un radiotransmisor que se puede recibir y una intensidad de señal de una señal de radio recibida, y porque el dispositivo (51; 61) para la comparación está además conformado para relacionar entre sí intensidades relativas de señal para diferentes identificaciones de emisión dentro de un modelo de señal de radio recibido con intensidades relativas de señal correspondientes dentro de un modelo de señal de radio de referencia, y para obtener conclusiones de ello acerca del grado de coincidencia.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el grado de coincidencia es indiferente en lo que respecta a un escalado del modelo de señal de radio recibido y de los modelos de señal de radio de referencia.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo (51; 61) para la comparación está conformado para comparar el grado de coincidencia con un valor umbral ACCTh, en donde el modelo de señal de radio recibido y un determinado modelo de señal de radio de referencia se recogen relacionados entre sí en el subconjunto seleccionado, cuando el grado de coincidencia entre el modelo de señal de radio recibido y el modelo de señal de radio de referencia determinado cumple una condición definida por el valor umbral ACCTh, y en donde el modelo de señal de radio recibido y el modelo de señal de radio de referencia determinado no se recogen en el subconjunto seleccionado cuando el grado de coincidencia correspondiente no cumple la condición definida por el valor umbral ACCTh.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo (51; 61) para la comparación está conformado para elegir para el subconjunto seleccionado aquellos modelos de señal de radio de referencia cuyo grado de coincidencia se encuentre dentro de un intervalo de tolerancia con el modelo de señal de radio recibido, que comprende un mejor grado de coincidencia determinado hasta el momento.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, en donde el intervalo de tolerancia se extiende al menos por un lado desde el mejor valor de grado de coincidencia determinado hasta el momento a lo largo de una anchura de intervalo de tolerancia que es un 30% del mejor valor de grado de coincidencia determinado hasta el momento, preferentemente un 10% del mejor valor de grado de coincidencia determinado hasta el momento, y más preferentemente un 5% del mejor valor de grado de coincidencia determinado hasta el momento.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el dispositivo (51; 61) para la comparación está conformado para elegir aquellos modelos de señal de radio de referencia para el subconjunto seleccionado que cumplan los siguientes criterios:

ACCi ≤ ACCmax

ACCi ≤ ACCTh

ACCmax = ACC0 ∙ LIMIT,

en donde ACC0 es un valor de grado de coincidencia de un modelo de señal de radio de referencia con la mejor coincidencia hasta el momento, y ACCTh es un valor umbral para el grado de coincidencia con respecto a la recogida en el subconjunto seleccionado.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo para la determinación y la puesta a disposición del valor de calibración comprende un filtro paso bajo (58; 68) , que filtra al menos las diferencias de intensidad de señal o el valor de calibración.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, en donde el filtro paso bajo (58; 68) es un filtro recurrente con un coeficiente de entrada de filtrado y un coeficiente de realimentación de filtrado, en donde el coeficiente de realimentación de filtrado es mayor que diez veces el coeficiente de entrada de filtrado, preferentemente mayor que cien veces el coeficiente de entrada de filtrado, más preferentemente mayor que mil veces el coeficiente de entrada de filtrado, más preferentemente mayor que diez mil veces el coeficiente de entrada de filtrado.

9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, en donde el filtro paso bajo (58; 68) está conformado para determinar una diferencia media de intensidad de señal a partir de una pluralidad de diferencias de intensidad de señal individuales.

10. Dispositivo según la reivindicación 8, en donde la pluralidad de diferencias de intensidad de señal individuales se corresponden con diferencias de intensidad de señal que se refieren dentro de un modelo de señal de radio de referencia tomado de la pluralidad de modelos de señal de referencia a radiotransmisores contemplados en el modelo de señal de radio de referencia, y en donde la pluralidad de las diferencias de intensidad de señal individuales sirven como magnitudes de entrada para el filtro paso bajo (58; 68) .

11. Dispositivo de determinación de posición (10) para la localización por radio con: un dispositivo para la calibración de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores; y un dispositivo para la recepción de señales de radio, que está conformado para recibir un valor de calibración generado por el dispositivo para la calibración y escalar las señales de radio mediante el valor de calibración generado, de tal forma que los datos de señal de radio escalados emitidos por el dispositivo para la recepción de las señales de radio se corresponden sustancialmente con datos de señal de referencia en relación con una intensidad de señal, con los que se comparan datos de señal de radio.

12. Dispositivo de determinación de posición (10) según la reivindicación 11, cuyo modo de funcionamiento se basa en un principio de fijación de huella.

13. Procedimiento para la calibración de un dispositivo de determinación de posición basado en localización por radio, con las siguientes etapas:

comparación (103) de un modelo de señal de radio recibido con una pluralidad de modelos de señal de radio de referencia;

selección (104) de modelos de señal de radio de referencia a partir de una pluralidad de modelos de señal de radio de referencia en un subconjunto seleccionado mediante un grado de coincidencia entre el modelo de señal de radio recibido y un modelo de señal de radio de referencia respectivamente de entre la pluralidad de modelos de señal de radio de referencia;

determinación (105) de diferencias de intensidad de señal entre el modelo de señal de radio recibido y un modelo de señal de radio de referencia respectivamente del subconjunto seleccionado; y

determinación (106) de un valor de calibración para la intensidad de señal y puesta a disposición del valor de calibración para el uso por parte del dispositivo de determinación de posición,

caracterizado porque el modelo de señal de radio recibido comprende al menos uno de entre una identificación de emisión de un radiotransmisor recibido y una intensidad de señal de una señal de radio que se puede recibir, y porque la comparación del modelo de señal de radio recibido con la pluralidad de los modelos de señal de radio relaciona entre sí intensidades relativas de señal para diferentes identificaciones de emisión dentro del modelo de señal de radio recibido con intensidades relativas de señal correspondientes dentro de un modelo de referencia, y extrae conclusiones acerca del grado de coincidencia.

14. Programa de ordenador para la realización del procedimiento según la reivindicación 13, cuando el programa de ordenador se ejecuta en un procesador o microcontrolador.