El sistema de localización se basa en la Tesis Doctoral desarrollada por Galo Nuño Barrau [1], y su base teórica consiste en lo siguiente:
4.2.1. Estructura modular
El sistema de localización engloba tres capas dentro de la Pila de Localización [23]: - Sensores: se usa la información que obtienen del entorno las tarjetas
inalámbricas. Esta información consta de tramas de beacon, que han sido recibidas de un punto de acceso con una potencia de señal calculada por el dispositivo inalámbrico. Esta etapa sensora introduce diversos errores en la medición, por la propia naturaleza de la señal inalámbrica, debidos a la presencia de personas u otros móviles en el entorno, y por la existencia de antenas de distinta ganancia tanto en los puntos de acceso como en las tarjetas inalámbricas. La magnitud de estos errores es sumamente importante, y ésta es la razón principal por la cual no se han desarrollado hasta el momento sistemas de localización basados en redes inalámbricas lo suficientemente precisos. La etapa sensora también incluye los eventos de login, con los cuales el servidor puede mantener un historial de dónde se encuentra cada TM e informar a todos ellos de su localización.
- Medidas: el problema de posicionamiento se resuelve en esta capa. Se parte de un vector de potencias obtenido en la etapa sensora, y se calcula un vector unidimensional con tantos elementos como localizaciones posibles. La localización más probable es la fila con mayor valor en dicho vector. Éste es el primer proceso de nuestro algoritmo, y se resuelve rápidamente en términos de tiempo de ejecución, y con un bajísimo consumo de memoria. En esta capa no es necesario poseer una tasa de acierto en la localización elevada, ya que lo que prima ante todo es el bajo coste computacional para que dispositivos muy limitados puedan resolver su posicionamiento en tiempos despreciables.
- Fusión: esta capa se ha introducido para resolver el problema de seguimiento del TM, y para reducir el error cometido en la capa de medidas. En la misma, se refina la estimación inicial de la posición del TM con la inclusión de información adicional, como posición de las paredes o puertas en el plano del entorno, o el perfil histórico del usuario. Tras la ejecución de este proceso ya obtenemos la localización del usuario tal como se la mostraremos a él. En esta capa se trata de reducir al máximo el error cometido ya que para nuestro algoritmo éste es el último paso.
En la Figura 25 se muestra la Pila de Protocolos: las áreas coloreadas de verde muestran las capas que son implementadas en este Sistema de Localización.
Figura 25: Capas que incluye el sistema de localización
Con esta estructura modular se obtiene un sistema de localización ligero, que podríamos incorporar en dispositivos con una velocidad de proceso y memoria muy limitados.
4.2.2. Fases de la localización
El esquema más general del modelo teórico del Sistema de Localización se muestra en la Figura 26.
Figura 26: Esquema global del sistema de localización
Un esquema más detallado que incluye todos los niveles de la pila de localización que usa el sistema se muestra en la Figura 27:
Figura 27: Esquema del modelo teórico de localización
Este PFC, como se ha comentado anteriormente, se basa en el modelo teórico que se ha descrito en el trabajo de Galo Nuño; sin embargo, este PFC no ha tratado algunos de los conceptos del mismo por simplicidad, y sobre todo, porque el trabajo fundamental ha sido tratar de verificar si es posible poner en marcha un sistema de localización que sigue estos principios teóricos dejando los aspectos más complejos como trabajos futuros.
Se puede observar cómo a partir de la RSS de cada AP y de la información de calibración que el TM ha recibido del servidor, cada TM calcula una estimación de su propia posición. A continuación, se usa esta estimación junto con informaciones físicas sobre la planta y el perfil de usuario para generar la posición refinada.
4.2.3. Privacidad
Debido a que el algoritmo de localización propuesto en este proyecto tiene como una de sus principales características la privacidad de los usuarios, la estimación y el refinamiento de la localización se harán de forma privada en el cliente usando los datos de potencia recibida de los puntos de acceso cercanos, y el usuario tendrá la libertad de comunicar su localización al servidor. Sin embargo, en ciertas aplicaciones existirán algunas personas que forzosamente tengan que comunicar su localización al servidor para ser localizadas al instante por quien sea necesario.
El método de obtención del vector de potencias por parte del usuario puede ser un escaneo activo o pasivo. Si se opta por hacer un escaneo pasivo, el dispositivo inalámbrico no emite tramas 802.11 con lo que la privacidad es máxima, ya que no hay manera de saber que lo ha escuchado. Esto se comentará en detalle en el punto 4.3.1.
Continuando con el requisito de privacidad anteriormente comentado, se puede indicar que, aunque las comunicaciones entre el cliente y el servidor no tienen por qué estar cifradas, sería deseable que los datos personales del cliente no pudieran ser leídos por nadie excepto por él y así se asegurara la privacidad; este punto no se ha
desarrollado pero sería conveniente que así se hiciera en una versión posterior del localizador.
4.2.4. Posibilidades futuras
La estructura modular del sistema de localización permite continuar con niveles más altos de abstracción, como por ejemplo la aplicación de perfiles de usuario, que son bases de conocimiento más o menos complicadas que almacenan información del tipo “¿En qué localización es más probable que esté el usuario X a las 10 de la mañana, si es que se encuentra dentro del edificio?”. La aplicación sucesiva de los métodos de la capa de fusión del algoritmo de localización sobre las estimaciones hechas en la capa de medidas llevan a un refinamiento del algoritmo que reduce la tasa de error hasta niveles tan reducidos o más como los sistemas de localización estudiados previamente. En este PFC y en el trabajo teórico previo sólo se desarrolla hasta el nivel 3 de la pila de localización, pero este sistema de localización podría servir como base para un sistema de localización inteligente que use componentes de los siete niveles de la pila de localización.
4.2.5. Aplicaciones del Sistema de Localización
En una aplicación de localización completa que hiciera uso del sistema desarrollado en este Proyecto de Fin de Carrera, un usuario podría interactuar con otros usuarios, de forma similar a estos ejemplos de situaciones:
- Un jefe quiere tener controlado en todo momento si sus empleados están en su puesto de trabajo el número de horas estipulado. Para esto, el programa cliente del jefe necesita pedir al servidor la localización de los otros clientes conectados (que ejecutan en ordenadores o idealmente PDAs de los empleados). El servidor, entonces, mandará la información al jefe, quien podrá ver si alguno de los empleados se ha ausentado sin permiso o cualquier otra información oportuna.
- En un contexto de Wearable Computing, el ordenador actúa de distinta manera dependiendo de dónde se encuentre el usuario, y un ejemplo interesante de este comportamiento se puede ofrecer en el contexto de una superficie de gran extensión, como la Facultad de Informática, donde hay un número considerable de ordenadores e impresoras. En este ejemplo, un alumno puede mandar a imprimir un documento, y tenerlo impreso en la impresora que le quede más cercana, viendo gráficamente donde está esa impresora.
- En un centro comercial el personal de seguridad suele estar compuesto por gente idónea para tratar situaciones comprometidas como robos, y otros empleados simplemente controlan a los clientes e informan de actitudes sospechosas o de robos consumados a los primeros. Una forma más eficaz de evitar robos sería avisar al personal de seguridad más cercano al cliente que está tratando de robar un artículo de forma similar al ejemplo anterior, y eventualmente seguir por el centro comercial al delincuente.