Garantizar al usuario una transición fluida entre la ubicación exterior y la interior ha sido una de las principales áreas de investigación en el ámbito de la IO desde hace algunos años. En nuestro primer artículo, presentamos los distintos algoritmos de localización comparando su precisión, facilidad de despliegue y coste.
En este nuevo artículo técnico, examinamos los distintos métodos utilizados para calcular el posicionamiento en interiores. Entre otras cosas, veremos los métodos de radiogoniometría y telemetría que utilizan los proveedores de soluciones de posicionamiento en interiores.
La estimación de la distancia mediante indicadores de potencia de la señal recibida se basa en modelos de atenuación de la señal de radiofrecuencia a medida que se propaga por un entorno. A una frecuencia fija dada, la potencia de la señal recibida varía teóricamente en proporción al cuadrado inverso de la distancia emisor-receptor. En realidad, pueden identificarse muchos parámetros ambientales que influyen en la propagación, y los modelos más precisos proponen una relación potencia-recepción-distancia corregida que incluye parámetros empíricos o estadísticos. Las variaciones de humedad o la presencia de objetos que reflejan (metales) o absorben (tejido biológico) pueden introducir errores de medición importantes. Por otra parte, este método es extremadamente sencillo de aplicar y requiere muy pocos recursos de hardware.
Este método se basa en la medición del tiempo exacto de propagación de una señal entre un emisor y un receptor. Conociendo la velocidad de propagación de la señal en el medio considerado, resulta muy sencillo calcular la distancia emisor/receptor. El ejemplo más notable de estimación de distancias mediante mediciones TOA es el GPS. En general, el posicionamiento directo basado en el TOA plantea dos problemas. En primer lugar, para limitar los efectos del multitrayecto, la dispersión y el ruido, las señales intercambiadas tienen que ser pulsos muy cortos, es decir, de banda muy ancha, lo que requiere un diseño electrónico más complejo. Además, todos los transmisores y receptores del sistema deben estar sincronizados con precisión, y compartir el reloj a través de una red puede resultar muy costoso y consumir mucha energía. Por último, el sistema debe ser capaz de identificar las señales recibidas de las transmitidas para calcular el tiempo efectivo de vuelo, y los protocolos para codificar las marcas de tiempo y los recursos de hardware necesarios también pueden resultar costosos y consumir mucha energía. Las mediciones de TOA mediante Two-Way Ranging (TWR) permiten limitar las limitaciones asociadas a la sincronización de la red midiendo el tiempo de ida y vuelta de una señal, pero requieren el conocimiento o la calibración y estabilidad de los retardos no propagatorios implicados.
La técnica TDOA permite determinar la posición relativa del emisor objetivo en función de la diferencia de tiempos de llegada de la señal a varios receptores de referencia, en lugar de considerar el tiempo de llegada absoluto utilizado en la técnica TOA. La posición puede obtenerse como la intersección de varias hipérbolas correspondientes a cada receptor de referencia. Esta técnica requiere una sincronización muy precisa entre los receptores de referencia. La precisión de la estimación de la distancia basada en la técnica TDOA depende de criterios como las características de la señal (modulación y ancho de banda de la señal), la relación señal/ruido y el entorno (multitrayecto e interferencias).
El método PDOA traduce la diferencia de medición de la fase de llegada de la señal portadora multifrecuencia en la distancia entre el emisor y el receptor. Este método se basa en la técnica del radar de doble frecuencia para la estimación de la distancia. En la técnica PDOA, se transmiten dos señales de onda continua de frecuencias diferentes con una diferencia de frecuencia Δf entre ellas. En el receptor, se mide la diferencia de fase Δφ. La distancia entre el emisor y el receptor es proporcional a Δφ e inversamente proporcional a Δf. Debido a la presencia de un ancho de banda de señal extremadamente pequeño, el error de estimación de fase puede ser muy pequeño. Este método está limitado debido al requisito de complejidad del hardware para las mediciones de fase de llegada y a la necesidad de una señal portadora multifrecuencia.
Los principios de medición AOA y AOD se basan en mediciones angulares para estimar la dirección del transmisor y el receptor de RF, respectivamente. Se despliega una antena phased array en el receptor y el transmisor, respectivamente, para determinar la dirección mediante AOA y AOD. La precisión de las mediciones angulares está limitada por las reflexiones multitrayecto, las sombras y la directividad de la antena. Para lograr una buena precisión en la finición de la dirección, se necesita información precisa sobre la orientación procedente de localizadores fijos, además de un hardware complejo que proporcione mediciones precisas de los ángulos. La especificación base de Bluetooth 5.1 proporcionada por el Grupo de Interés Especial de Bluetooth (SIG) incluye una función de detección de dirección que detecta la dirección de una señal Bluetooth. Con la función de detección de dirección Bluetooth, se puede utilizar el método AOA o AOD para la estimación de la dirección mediante antenas phased array.
Este método de cálculo del posicionamiento interno utilizado por QUUPPA está integrado en nuestra gama AOA deetiquetas de localización de alta precisión.
El CSI se introdujo como índice para mejorar las limitaciones del RSS. El RSS sólo proporciona información sobre la intensidad de la señal, mientras que el CSI proporciona información más fina y detallada sobre la capa física. Además de la información sobre la intensidad de la señal, la CSI proporciona información sobre el desplazamiento de fase de los componentes individuales de la señal. De este modo, la trayectoria principal de la señal recibida puede distinguirse fácilmente de las reflexiones de la señal. En el caso del fingerprinting, el CSI proporciona más información que el RSS, mejorando así la precisión del posicionamiento. La CSI combinada con diferentes enfoques de aprendizaje profundo puede proporcionar resultados de posicionamiento más precisos.
Hoy en día, existe una gran variedad de métodos para calcular el posicionamiento interior. Cada método tiene sus ventajas e inconvenientes. Debes comparar estos distintos métodos de cálculo en función de tus necesidades de precisión y del tipo de infraestructura que necesites.
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