SISTEMAS DE LOCALIZACIÓN BASADOS EN TOA Hugo García González  Guillermo de las Heras Villalón Sara San Martín del Pozo
ÍNDICE <ul><li>Introducción </li></ul><ul><li>Servicios de localización </li></ul><ul><li>Técnicas de localización </li></...
Introducción <ul><li>¿Por Qué Localizar? </li></ul><ul><ul><li>Emergencias 112. Los servicios de emergencias podrán conoce...
Servicios de localización   <ul><li>Servicios por activación automática ( Trigger Services )  </li></ul><ul><li>Servicios ...
Técnicas de localización   <ul><li>Para estimar la posición del terminal se miden ciertos parámetros en las señales captad...
Técnicas basadas en la identidad celular   <ul><li>Identidad Celular Global ( Cell Global Identity, CGI )  </li></ul><ul><...
Técnicas basadas en la red <ul><li>Ángulo de llegada  (Angle of Arrival, AOA o Direction of Arrival, DOA) </li></ul><ul><u...
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Localización de interiores.   <ul><li>Bluetooth </li></ul><ul><ul><li>El sistema, denominado Red de Localización Bluetooth...
Localización de interiores.   <ul><li>Ultra-Wide Band (UWB) </li></ul><ul><ul><li>Se usa esencialmente para comunicaciones...
Localización de interiores.   <ul><li>Infrarrojos </li></ul><ul><ul><li>La primera tecnología empleada para el desarrollo ...
Conclusiones.   <ul><li>Todas las tecnologías anteriores, aunque no se hayan desarrollado en un primer momento para la loc...
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Sistemas de localización basados en TOA

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Presentación en Power Point del trabajo realizado por el grupo 6 para la asignatura Sistemas de Telecomunicación II

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  • Gracias por el aporte es un trabajo muy interesante que lo utilizare para la elaboración de mi tesis
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Sistemas de localización basados en TOA

  1. 1. SISTEMAS DE LOCALIZACIÓN BASADOS EN TOA Hugo García González Guillermo de las Heras Villalón Sara San Martín del Pozo
  2. 2. ÍNDICE <ul><li>Introducción </li></ul><ul><li>Servicios de localización </li></ul><ul><li>Técnicas de localización </li></ul><ul><ul><li>Técnicas basadas en la identidad celular </li></ul></ul><ul><ul><li>Técnicas basadas en la red </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>TOA </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Técnicas basadas en la modificación del terminal móvil </li></ul></ul><ul><li>Localización de interiores. </li></ul><ul><ul><li>Bluetooth </li></ul></ul><ul><ul><li>Wi-Fi </li></ul></ul><ul><ul><li>Ultra-Wide Band (UWB) </li></ul></ul><ul><ul><li>Radar </li></ul></ul><ul><ul><li>Infrarrojos </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  3. 3. Introducción <ul><li>¿Por Qué Localizar? </li></ul><ul><ul><li>Emergencias 112. Los servicios de emergencias podrán conocer la posición desde donde se realizó la llamada. </li></ul></ul><ul><ul><li>Seguimiento de Flotas. Se podrá realizar una mejor gestión de las líneas de autobuses, conocer la posición de cada una de las patrullas de policía y coordinar mejor la llegada a algún incidente, etc. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los organismos estatales podrán enviar información a los usuarios, como información de tráfico. </li></ul></ul><ul><ul><li>Información de turismo... </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  4. 4. Servicios de localización <ul><li>Servicios por activación automática ( Trigger Services )  </li></ul><ul><li>Servicios de información basados en la posición ( Location-based Information Services ) </li></ul><ul><li>Servicios de seguimiento por terceros ( Third Part Tracking Services ) </li></ul><ul><li>Servicios de asistencia al usuario final ( End User Assistance Services ) </li></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  5. 5. Técnicas de localización <ul><li>Para estimar la posición del terminal se miden ciertos parámetros en las señales captadas como: </li></ul><ul><ul><li>Rangos </li></ul></ul><ul><ul><li>Ángulos </li></ul></ul><ul><ul><li>Intensidad </li></ul></ul><ul><li>Las técnicas de localización más importantes son: </li></ul><ul><ul><li>Técnicas basadas en la identidad celular: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Identidad Celular Global ( Cell Global Identity, CGI ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Identidad Celular Perfeccionada ( Enhanced Cell ID ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Técnicas basadas en la red: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ángulo de llegada ( Angle of Arrival, AOA ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tiempo de llegada ( Time of Arrival, TOA ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Diferencia en el tiempo de llegada ( Time Difference of Arrival, TDOA ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Huella multitrayecto ( Multipath Figerprint, MF ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Técnicas basadas en la modificación del terminal móvil: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Diferencia en el tiempo de llegada con terminal modificado ( TOA ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Diferencia en el tiempo de llegada perfeccionada ( Enhanced Observed Time Difference, E-OTD o TODA con terminal modificado) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Triangulación avanzada de enlace hacia delante ( Advanced Forward Link Trilateration, A-FLT ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Sistema de Posicionamiento Global ( Global Positioning System, GPS ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Sistema de Posicionamiento Global Avanzado ( Advanced Global Positioning System, A-GPS ) </li></ul></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  6. 6. Técnicas basadas en la identidad celular <ul><li>Identidad Celular Global ( Cell Global Identity, CGI ) </li></ul><ul><ul><li>la posición se obtiene mediante la identidad de la celda en la que se encuentra el terminal móvil. Sirve para ubicar todo tipo de dispositivos móviles en redes GSM, GPRS, UMTS y CDMA. </li></ul></ul><ul><li>Identidad Celular Perfeccionada ( Enhanced Cell ID ) </li></ul><ul><ul><li>Ampliación de CGI teniendo en cuenta el parámetro de avance temporal ( Timing advance - TA ). </li></ul></ul><ul><ul><li>La CGI identifica la célula en la que está el terminal móvil. El parámetro TA, función del retardo, es una estimación de la distancia desde el terminal móvil a la estación base. </li></ul></ul><ul><li>La precisión de este método depende del radio de la celda (en el caso de CGI), que puede variar de 50 metros en áreas urbanas a 3-4km en áreas rurales. Éste es el sistema de localización más utilizado por los operadores, pues es suficiente para ofrecer al usuario cierto tipo de servicios en entornos urbanos. </li></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  7. 7. Técnicas basadas en la red <ul><li>Ángulo de llegada (Angle of Arrival, AOA o Direction of Arrival, DOA) </li></ul><ul><ul><li>Este método utiliza antenas multiarray situadas en la estación base para determinar el ángulo de la señal incidente. La antena multiarray puede determinar de qué dirección viene la señal. La posición del usuario se calculará mediante trigonometría con la información obtenida de al menos dos antenas diferentes. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  8. 8. Técnicas basadas en la red <ul><li>Huella Multitrayecto (Multipath Figerprint, MF) </li></ul><ul><ul><li>Esta técnica aprovecha una de las perturbaciones más molestas a la hora de localizar un terminal móvil: las señales multitrayecto. </li></ul></ul><ul><ul><li>La huella multitrayecto es una técnica que caracteriza las señales que llegan desde diferentes localizaciones. </li></ul></ul><ul><ul><li>Es necesario que las estaciones base graben huellas multitrayecto de prueba, para comparar con las señales del terminal que se quiere localizar. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  9. 9. Técnicas basadas en la red <ul><li>Tiempo de llegada (Time of Arrival, TOA) </li></ul><ul><ul><li>Esta técnica se basa en la medición del tiempo de llegada de una señal transmitida por un terminal móvil a diferentes estaciones base. De esta manera la distancia recorrida por la señal se calcula como producto del tiempo empleado en llegar a la BTS y la velocidad de la luz. </li></ul></ul><ul><ul><li>Mediante TOA para obtener una precisión aceptable en el cálculo de la posición de un terminal es necesario efectuar medidas al menos respecto a tres estaciones base. </li></ul></ul><ul><ul><li>Las medidas permiten trazar circunferencias con centro en cada una de las BTS, dando su intersección como resultado el punto donde se encuentra el terminal que se desea localizar. </li></ul></ul><ul><ul><li>Posteriormente se transmiten al servidor de localización, que realiza los cálculos y corrige los errores utilizando métodos matemáticos. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  10. 10. Técnicas basadas en la red <ul><li>Cálculo de la posición mediante TOA: </li></ul><ul><ul><li>En este método el tiempo de llegada a tres receptores no alineados es registrado con precisión y desde sus diferencias la posición es calculada. </li></ul></ul><ul><ul><li>Debe notarse que dada la diferencia de tiempos de llegada a un par de receptores el emisor puede estar en cualquier punto de un hiperboloide de revolución teniendo como eje a la línea que une los receptores, línea base, y como focos los puntos ocupados por los receptores: </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  11. 11. Técnicas basadas en la red <ul><li>Cálculo de la posición mediante TOA: </li></ul><ul><ul><li>r ,  ,  son las coordenadas esféricas con origen en el centro de la línea base,  0 es el ángulo entre la línea base y el eje x . Los parámetros  , k se relacionan con la diferencia de tiempos, la velocidad de propagación de las ondas c y la longitud de la línea base, l , a través de: </li></ul></ul><ul><ul><li>Otro par de receptores tendrán en general, distintas longitud de la línea base y diferencia de tiempos para la misma señal, definiendo otro hiperboloide de revolución el cual intercepta al primero en una curva. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  12. 12. Técnicas basadas en la red <ul><li>Diferencia en el tiempo de llegada (Time Difference of Arrival, TDOA) </li></ul><ul><ul><li>Técnica basada en los mismos principios físicos que TOA. </li></ul></ul><ul><ul><li>TDOA emplea la diferencia entre los tiempos de llegada de la señal procedente del terminal móvil a distintos pares de estaciones base para calcular la posición. </li></ul></ul><ul><ul><li>Al igual que en TOA, la sincronización entre estaciones base es muy importante, pues la falta de sincronía se traduce en errores de precisión. </li></ul></ul><ul><li>Para terminar, es necesario mencionar que existen también técnicas &quot;híbridas&quot;, las cuales resultan de combinar algunas de las anteriores. Estas técnicas mejoran la precisión sin modificar notablemente las características de coste y complejidad. </li></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  13. 13. Técnicas basadas en la modificación del terminal móvil <ul><li>Tiempo de llegada con terminal modificado (Time of Arrival) </li></ul><ul><ul><li>Esta técnica utiliza un método similar al de TOA, con la diferencia de que en este caso el terminal es capaz de marcar el instante exacto de la señal saliente mediante marcas temporales ( time stamps ). De esta manera, repitiendo las medidas para un mínimo de tres estaciones base es posible localizar el móvil. La desventaja de este método, y lo que lo hace realmente complejo y caro, es que requiere que las estaciones base y el terminal móvil tengan relojes precisos y sincronizados. </li></ul></ul><ul><li>Trilateración avanzada de enlace hacia delante (Advanced Forward Link Trilateration, A-FLT) </li></ul><ul><ul><li>El método es muy similar al TDOA: consiste en efectuar la medida del retardo de fase entre señales enviadas a un par de estaciones base, y compararla con la medida de otro par. Los datos procedentes de tres estaciones base permiten localizar un terminal móvil. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  14. 14. Técnicas basadas en la modificación del terminal móvil <ul><li>Diferencia de tiempo de llegada perfeccionada (Enhanced Observed Time Difference, E-OTD ) </li></ul><ul><ul><li>La técnica E-OTD opera sobre redes GSM y GPRS e incluye nueva tecnología tanto en el terminal móvil como en la red. </li></ul></ul><ul><ul><li>La solución de red es similar a la utilizada en TDOA. El sistema necesita que se instalen unidades de medida de posición ( Location Measurement Units - LMU ) a modo de marcas de referencia en puntos dispersos geográficamente. </li></ul></ul><ul><li>Sistema de posicionamiento global (Global Positioning System, GPS) </li></ul><ul><ul><li>El fundamento de la localización con GPS es la triangulación, cálculo de la distancia de un punto terrestre a tres o más satélites con posición perfectamente conocida. </li></ul></ul><ul><ul><li>Este proceso se realiza midiendo el tiempo que tarda en llegar la señal del satélite al dispositivo receptor (TOA). </li></ul></ul><ul><ul><li>Mediante este sistema se puede lograr mediciones muy precisas. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  15. 15. Técnicas basadas en la modificación del terminal móvil <ul><li>Sistema de posicionamiento global asistido (Assisted Global Positioning System) </li></ul><ul><ul><li>La &quot;asistencia&quot; que este sistema proporciona respecto al GPS tradicional radica en el uso de receptores de referencia que recogen información de navegación y datos de corrección diferencial. </li></ul></ul><ul><ul><li>A partir de la información obtenida, el servidor de localización facilita bajo demanda datos de interés a los terminales móviles. </li></ul></ul><ul><ul><li>Incluso con esta mejora, los sistemas GPS siguen teniendo el problema del bloqueo de la línea de vista directa (shadowing) por obstáculos como edificios. </li></ul></ul><ul><li>A pesar de las limitaciones e inconvenientes de las técnicas de localización en exteriores, éstas son suficientes para ofrecer numerosos servicios al usuario final. Para la localización en espacios cerrados, lugares donde el A-GPS pierde su precisión debido a obstáculos como paredes y techos, y donde el error de los sistemas estudiados para redes celulares móviles tradicionales es inadmisible, vamos a utilizar tecnologías como Bluetooth, Wi-Fi y la denominada Banda Ultra-Ancha. </li></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  16. 16. Localización de interiores. <ul><li>Ninguna de las soluciones propuestas ha conseguido el éxito que han alcanzado los sistemas de localización en el exterior. </li></ul><ul><li>Las razones de este fracaso han sido técnicas y económicas </li></ul><ul><li>Tipos: </li></ul><ul><ul><li>Basados en tags o etiquetas </li></ul></ul><ul><ul><li>Basados en la detección de presencia </li></ul></ul><ul><ul><li>Basados en el cálculo efectivo de la posición </li></ul></ul><ul><ul><li>Basados en el análisis del escenario </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  17. 17. Localización de interiores. <ul><li>Bluetooth </li></ul><ul><ul><li>El sistema, denominado Red de Localización Bluetooth ( Bluetooth Location Network, BLN ), transmite información de la posición del terminal móvil a los servidores, sin la participación del usuario. </li></ul></ul><ul><ul><li>El BLN está compuesto por pequeños nodos Bluetooth que establecen una topología de red espontánea con la inicialización del sistema. </li></ul></ul><ul><li>Wi-Fi </li></ul><ul><ul><li>La localización mediante redes locales inalámbricas puede llevarse a cabo de diferentes maneras. La más sencilla es la basada únicamente en el punto de acceso más cercano al terminal. </li></ul></ul><ul><ul><li>La señal es vulnerable debido a las interferencias, lo que puede afectar, además de a la precisión, a la seguridad de la comunicación. </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  18. 18. Localización de interiores. <ul><li>Ultra-Wide Band (UWB) </li></ul><ul><ul><li>Se usa esencialmente para comunicaciones, pero se pueden encontrar diversas aplicaciones en las que se utiliza para localizar vehículos mediante el TOA ( Time-Of-Arrival ) entre paquetes de datos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ventajas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Transmisión de la señal radio en una amplia franja de frecuencia. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Pulsos cortos y bajo consumo de potencia. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Alta penetrabilidad. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Posicionamiento preciso. </li></ul></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  19. 19. Localización de interiores. <ul><li>Infrarrojos </li></ul><ul><ul><li>La primera tecnología empleada para el desarrollo de sistemas de localización en interiores . </li></ul></ul><ul><ul><li>Utilizan tags y es un sistema de detección más que de localización </li></ul></ul><ul><ul><li>La principal limitación de esta alternativa tecnológica es que la radiación infrarroja no atraviesa las paredes. </li></ul></ul><ul><li>Radar </li></ul><ul><ul><li>Se basa en las mediciones que las estaciones base de una red WLAN (Wireless LAN) hacen de la potencia y de la relación señal a ruido de las emisiones transmitidas por los dispositivos inalámbricos que se conectan a la red. </li></ul></ul><ul><ul><li>Requiere poca infraestructura. </li></ul></ul><ul><ul><li>Sólo pueden ser localizados elementos con capacidad de conexión WLAN </li></ul></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización
  20. 20. Conclusiones. <ul><li>Todas las tecnologías anteriores, aunque no se hayan desarrollado en un primer momento para la localización, pueden ser aprovechadas como tal. Cabe destacar que mediante un buen análisis del entorno y una correcta distribución de las antenas o sensores, la aplicación de TOA sobre dichas tecnologías es totalmente viable. </li></ul><ul><li>Como todas las tecnologías y sistemas punteros, los sistemas de localización están sometidos a una constante evolución, así como sus posibles aplicaciones tanto en la vida cotidiana como en un ámbito más científico. </li></ul>Sistemas de Telecomunicaciones II Sistemas de localización

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