ES2242873T3 - Procedimiento y sistema para la determinacion de la posicion. - Google Patents
Procedimiento y sistema para la determinacion de la posicion.Info
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la posición de un aparato móvil (OBE), que presenta al menos una instalación de recepción de señales de radio (GSM), por medio de la cual se pueden recibir diferentes canales de radio (k1 ¿ k6), que son emitidos desde instalaciones de emisión fijas (FSE, SE1 ¿ SE6) a través de una comunicación desde un punto hacia puntos múltiples, en el que a) con la ayuda de los canales de radio (k1- k6) recibidos desde la instalación de recepción (GSM) se calcula al menos un patrón de canal, b) el al menos un patrón de canal se compara con patrones de referencia predeterminados, y c) a través de la evaluación de esta comparación se deduce la posición momentánea de la instalación de recepción de señales de radio (GSM), caracterizado porque se llevan a cabo las etapas a) ¿ c) en el aparato móvil (OBE).
Description
Procedimiento y sistema para la determinación de
la posición.
La invención se refiere a un procedimiento para
la determinación de la posición de un aparato móvil, que presenta
al menos una instalación de recepción de señales de radio, por
medio de la cual se pueden recibir diferentes canales de radio, que
son emitidos desde instalaciones de emisión fijas a través de una
comunicación desde un punto hacia puntos múltiples, en el que a)
con la ayuda de los canales de radio recibidos desde la instalación
de recepción se calcula al menos un patrón de canal, b) el al menos
un patrón de canal se compara con patrones de referencia
predeterminados, y c) a través de la evaluación de esta comparación
se deduce la posición momentánea de la instalación de recepción de
señales de radio.
Además, la invención se refiere a un aparato
móvil, que está instalado para recibir, por medio de al menos una
instalación de recepción de radio, señales de radio desde una
pluralidad de instalaciones de emisión de radio fijas, dispuestas
distribuidas, que emiten sobre al menos un canal de radio
respectivo desde una pluralidad predeterminada de canales de radio,
señales de radio a través de una comunicación desde un punto hacia
puntos múltiples.
La determinación de la posición de personas y
vehículos tiene un interés especial por diferentes motivos. Por
ejemplo, es necesaria una localización de vehículos en los sistemas
modernos de peaje, para establecer si el vehículo se encuentra en
una zona sujeta a peaje.
Un método moderno, ampliamente extendido, para la
determinación de la posición consiste en la utilización del llamado
"Sistema de Posicionamiento Global" (GPS), en el que por medio
de satélites se determina la posición de un receptor GPS con una
exactitud que se encuentra en el intervalo de un metro.
Este método es adecuado de una manera suficiente
para la mayoría de las determinaciones de la posición. Solamente
existen inconvenientes cuando no existe una comunicación visual
directa con los satélites necesarios para la determinación de la
posición. No obstante, en la aplicación mencionada anterior en
conexión con sistemas de peaje, existe el inconveniente de que las
señales GPS son perturbadoras, En tales sistemas, en los que un
usuario de la carretera debe pagar, por definición, para la
utilización de determinadas (secciones) de la carretera, es
necesario, con objeto de la seguridad legal, que se pueda
determinar de una manera fiable si un usuario se encuentra con su
vehículo en una zona sujeta a peaje o la ha abandonado. En ensayos
de interferencias -ilegales- esto no sólo provoca una interferencia
en la zona del provocador de la interferencia, sino también en una
zona determinada alrededor de éste, con pérdidas de ingresos
correspondientes para el operador del sistema de peaje.
Existen también otros métodos para la
determinación de la posición, por ejemplo utilizando señales de
radio, en las que, por ejemplo, con la ayuda del tiempo de
propagación de la señal, mediciones de las intensidades de campo,
etc. de diferentes señales, se puede determinar la posición de una
instalación de radio. En la mayoría de los casos, éstas no
presentan, sin embargo, la exactitud y la simplicidad como en GPS y,
además, existen los inconvenientes mencionados anteriormente con
relación al sistema de peaje.
Un procedimiento del tipo mencionado al principio
se conoce también a partir del documento EP 0 631 453 A2. En este
procedimiento, se transmiten desde un aparato móvil datos
acumulados, tales como la intensidad de campo de canales de radio,
informaciones de células, etc., que son emitidos desde instalaciones
de emisión fijas, a una central remota, donde se determinan los
patrones de canales y se comparan con patrones de referencia. De
esta manera, se puede determinar en la central la posición del
aparato móvil. Para la transmisión de los datos de las señales de
radio desde el aparato entonces móvil a la central, es necesaria
una comunicación entre el aparato móvil y la central, siendo
transmitidos durante esta comunicación los datos a intervalos de
tiempo determinados a la central.
El cometido de la invención es indicar la
determinación de la posición, que se puede realizar de una manera
más sencilla y de coste más favorable.
En particular, también es todavía un cometido de
la invención indicar una determinación de la posición de este tipo
para sistemas de peaje.
Estos cometidos se soluciona con un procedimiento
del tipo mencionado al principio porque, según la invención, se
llevan a cabo las etapas a)-c) en el aparato
móvil.
La invención se basa en la idea de determinar con
la ayuda de instalaciones terminales de radio existentes o que se
instalarán todavía adicionalmente nuevas de una manera sencilla el
lugar de residencia momentánea de una instalación de recepción de
radio, y de esta manera es posible de forma sencilla también la
localización de un vehículo o de una persona, que lleva consigo
una instalación de recepción de este tipo.
Según el lugar de residencia de la instalación de
recepción, se diferencian los canales de radio recibidos, de manera
que con la ayuda de un "patrón de canales" formado a partir de
estas informaciones se pueden sacar conclusiones sobre la posición
actual, comparando el patrón de canales determinado en ese momento
con patrones de referencia determinados con anterioridad.
En la invención, no es ya necesario establecer
una comunicación con una central, por lo que la determinación de la
posición se puede realizar de una manera más sencilla y de coste
más favorable, puesto que la determinación de los patrones y la
comparación se pueden realizar de una manera directa e independiente
de otras instalaciones como una central desde el aparato móvil.
De una manera sencilla, se puede elevar
esencialmente la exactitud del procedimiento según la invención,
cuando para la determinación de la posición se utilizan
adicionalmente patrones de canales determinados con anterioridad en
el tiempo. En principio, es posible que diferentes zonas
geográficas presenten patrones de canales similares, de manera que
no es posible realizar una asociación unívoca de un patrón
determinado actualmente a un patrón de referencia. A través de la
utilización de una "historia de patrones", es decir, a través
de la incorporación de uno o, mejor todavía, de varios patrones de
canales determinados con anterioridad en el tiempo, se simplifica,
sin embargo, en una medida esencial la asociación unívoca, puesto
que se pueden excluir desde el principio un gran número de zonas,
en virtud de la "antigüedad" del receptor.
Es sencillo y fiable cuando el patrón de canales
se forma a partir de las identificaciones de los canales de radio
recibidos. A partir del conocimiento de que en determinadas
regiones solamente se pueden recibir determinados canales de radio,
se puede realizar de esta manera ya una determinación de la posición
con relativa exactitud y con poco gasto.
Con respecto a la exactitud de la localización,
se puede mejorar en una medida esencial el procedimiento cuando se
forma un patrón de canales a partir de una ordenación en serie de
los canales recibidos según la intensidad de la recepción. En el
caso de un desplazamiento de avance del receptor de radio,
-naturalmente, en función de la disposición de las emisoras- se
mantienen los canales de radio recibidos inalterados durante un
periodo de tiempo determinado, de manera que tampoco se modifica la
identificación del patrón de canales determinada en cada caso. Para
que también en tales situaciones sea posible una localización
todavía más exacta y la exactitud de la localización no esté
limitada a la eliminación y/o adición de un canal recibido o bien
nuevo, se añade como criterio para la formación del patrón de
canales todavía la intensidad de recepción relativa de los canales
recibidos entre sí. Se produce ya una modificación del patrón
cuando, en efecto, los canales recibidos se mantienen iguales, pero
se modifica la ordenación de la serie de los canales.
Por último, se puede incrementar de nuevo la
determinación de la posición con relación a su exactitud cuando para
la determinación del patrón no sólo se utiliza una ordenación de la
serie de los canales recibidos con respecto a su intensidad de
recepción, sino que para la determinación de un patrón de canales se
utiliza adicionalmente, además, todavía la intensidad de recepción
exacta. Cuando en un movimiento de avance se modifica, en efecto, la
intensidad de recepción de canales individuales, pero la ordenación
de la serie de los canales en sí se mantiene inalterada, no sería
posible una localización más exacta sin este punto adicional. No
obstante, de esta manera a partir de modificación de la intensidad
de campo -sin modificación de la ordenación de la serie de los
canales de radio- se puede establecer una modificación de la
posición y de este modo se puede elevar la exactitud del
procedimiento.
En este lugar hay que indicar que la exactitud de
la medición de la intensidad de campo solamente está muy limitada
con frecuencia por las más diferentes influencias, tales como por
reflexiones, refracción, etc. Para exactitud es en este caso, en
general, totalmente suficiente para una ordenación de la serie de
los canales de radio, no obstante las inexactitudes deben tener en
cuenta cuando las intensidades de campo con sus valores reales
entre en una determinación del patrón.
El procedimiento según la invención se puede
realizar de una manera especialmente sencilla y con infraestructura
existente cuando para la determinación de los patrones se utilizan
canales de radiodifusión, que se utilizan, por ejemplo, en redes de
radio GSM o en redes de radiodifusión UKW.
De una manera más conveniente, para la
determinación de los patrones se utilizan los canales de radio de
una red de radio celular, y la identificación de la célula de
residencia respectiva del receptor de radio se utiliza para la
determinación de los patrones. Es especialmente ventajoso, porque
está muy difundido, que en este contexto se utilicen canales de
radiodifusión GSM.
A través de la estructura celular de la red de
radio se facilita de nuevo la localización o bien la determinación
de la posición, puesto que se transmite a la emisora de radio la
identificación de las células y de esta manera se reduce en gran
medida el número de los patrones de referencia que deben compararse
con el/los patrón(es) de canales determinado(s).
El procedimiento según la invención presentado
anteriormente es adecuado, en principio, como sistema autónomo de
determinación de la posición. No obstante, el procedimiento es
especialmente ventajoso cuando se utiliza como complemento a otro
procedimiento de determinación de la posición independiente,
especialmente cuando se utiliza un sistema de posicionamiento
asistido por satélite como procedimiento de determinación de la
posición indepen-
diente.
diente.
La determinación de patrones de referencia se
lleva a cabo o bien a través de la determinación de la posición por
medio de un sistema de posicionamiento independiente como GPS y
medición simultánea del patrón de canales en esta posición. Un
método esencialmente más sencillo, pero en general más inexacto,
consiste en la determinación por cálculo del patrón de canales para
una posición determinada. Si se utiliza, por ejemplo, para la
invención un sistema de radio móvil GSM, entonces entran en los
patrones de los canales medidos, reales, en general, las señales
recibidas desde canales puntuales que pertenecen a diferentes
operadores de la red. De una manera especialmente exacta y sencilla
se pueden determinar los patrones de referencia, que poseen entonces
también al mismo tiempo el estado más actualizado, combinando entre
sí un patrón de canales determinado así como una posición
determinada de una manera independiente del mismo y memorizándolo
como patrón de referencia.
Esto se configura de una manera especialmente
sencilla y exacta cuando la determinación independiente de la
posición se realiza con un sistema de posicionamiento asistido por
satélite.
Además, los cometidos mencionados se solucionan
con un aparato móvil del tipo mencionado al principio, porque están
previstos medios de evaluación para la determinación de patrones de
canales a partir de los canales de radio recibidos y al menos una
memoria para la memorización de patrones de canales de referencia, y
medios evaluación, que están instalados para determinar la posición
de la instalación de recepción de radio a través de una comparación
de al menos un patrón de canales determinado con patrones de
referencia.
En una forma de realización, la instalación de
recepción de radio está instalada para determinar un patrón de
canales a partir de los canales de radio recibidos y, además, la al
menos una memoria está asociada directamente a la instalación de
recepción de radio. De esta manera, la determinación de los
patrones y la comparación se pueden realizar de una manera directa
e independiente de otras instalaciones por la instalación de
recepción. Bajo la designación "la instalación de recepción de
radio está instalada para..." debe entenderse en este caso en el
sentido de que, por ejemplo, una instalación de recepción existente
puede ser ampliada con un módulo correspondiente, que está instalado
según el hardware y el software para la realización de la
determinación de los canales y la comparación de los
patrones.
patrones.
Con un coste especialmente favorable, se puede
realizar un sistema según la invención cuando la instalación de
recepción de radio es una instalación de emisión y de recepción de
radio móvil, especialmente basada en la Norma GSM, puesto que de
esta manera se pueden utilizar numerosas instalaciones ya
existentes.
Ya se ha hecho referencia a las otras formas de
realización ventajosas del sistema según la invención con relación
a las reivindicaciones del procedimiento.
A continuación se explica en detalle la invención
con la ayuda del dibujo. En éste:
La figura 1 muestra un sistema de posicionamiento
según la invención.
La figura 2 muestra una representación
esquemática de una forma de realización de un sistema de
localización.
La figura 3 muestra una representación
esquemática de otra forma de realización de un sistema de
localización, que está en comunicación con una unidad de evaluación
remota.
La figura 4 muestra una estructura celular
ejemplar conocida de una red de radio móvil GSM, y
La figura 5 muestra de una manera esquemática la
localización de instalaciones de recepción por medio de
instalaciones de emisión puntual distribuidas.
La figura 1 muestra a modo de ejemplo un sistema
SYS para la localización, por ejemplo, de un vehículo FAR. El
vehículo FAR presenta un "aparato de vehículo" OBE, que está
instalado para recibir a través de antenas AN1, AN2 asociadas al
mismo, señales de localización desde satélites SAT de un Sistema de
Posicionamiento Global (GPS), por otra parte señales de radio desde
emisoras de radio fijas FSE y para transmitir, dado el caso,
también señales de radio a estaciones de recepción. Tales
"aparatos de vehículos" OBE se pueden emplear especialmente en
conexión con la localización de vehículos en sistemas de peaje, en
los que es necesario un pago para circular por determinadas
secciones del trayecto.
Como se menciona de nuevo todavía más adelante,
la invención se explica, por lo demás, con la ayuda de la
utilización de un sistema de radio móvil celular, como por ejemplo
GSM "Sistema Global para Comunicación Móvil", que ofrece
ciertas ventajas, que se describen igualmente más adelante. Pero en
este lugar hay que indicar con antelación igualmente que
- \ding{226}
- la invención se puede aplicar también como sistema "autónomo" sin un sistema de posicionamiento adicional como GPS; el "aparato de vehículo" OBE indicado anteriormente dispone entonces necesariamente sólo de una instalación de recepción de radio correspondiente y, dado el caso, de una instalación de emisión;
- \ding{226}
- la localización no está limitada a vehículos, sino que se aplica también a la posición de personas, etc. que están equipadas con un receptor de radio correspondiente y eventualmente con un emisor de radio;
- \ding{226}
- la invención no sólo se emplea en conexión con sistemas de peaje, sino que es adecuada, en general, para la determinación de la posición;
- \ding{226}
- la utilización de redes de radio celulares, como por ejemplo GSM, es ventajosa, pero en principio se puede utilizar cualquier sistema de radio, en el que se emitan desde varias emisoras de radio dispuestas de forma distribuidas, señales de radio sobre diferentes canales de radio de forma permanente o a intervalos de tiempo determinados en una comunicación desde un punto hacia puntos múltiples. También es posible la utilización simultánea de varios sistemas de radio, por ejemplo GSM y UMTS y radiodifusión UKW, para la determinación de patrones de canales, en el caso de que la instalación de recepción esté instalada de una manera correspondiente o bien varias instalaciones de recepción estén acopladas entre sí de forma correspondiente, para comunicarse con varios sistemas de radio.
El aparato de vehículo OBE presenta, según la
figura 2, un módulo-GPS GPS, que puede recibir
señales de radio con una antena AN1 desde satélites, t una
instalación de recepción y de emisión de radio GSM conectada con
una antena AN2, que está configurada, por ejemplo, igualmente como
módulo de radio GSM.
La localización por medio de GPS es
suficientemente conocida por el técnico y, por lo tanto, no es
necesario explicarla en detalle. La localización por radio según la
invención, que se explica a continuación con la ayuda del sistema de
radio celular GSM, se basa en la idea siguiente. Las instalaciones
de emisión distribuidas del sistema de radio emiten señales de
radio en cada caso sobre canales de radio determinados, en general,
sobre los llamados canales de "radiodifusión". Estas señales de
radio forman un "patrón de canales", que varía en función de
la posición del receptor del patrón de canales. A través de una
comparación del patrón de canales determinado con patrones de
referencia determinados con anterioridad, a los que está asociada
una posición, se puede determinar entonces la posición de la
instalación de recepción.
Como se puede deducir a partir de la figura 2, el
aparato de vehículo OBE presenta en una forma de realización de la
invención una memoria SPE, por ejemplo una memoria Flash, en la que
están depositados los patrones de referencia, siendo posible,
naturalmente, en principio también que estos patrones de referencia
estén depositados en una memoria del módulo GSM y/o del módulo GPS.
La comparación de los patrones de los canales con patrones de
referencia se puede realizar entonces a través del aparato del
vehículo propiamente dicho, siendo utilizados para la evaluación
medios de procesador y medios de memoria correspondientes del
módulo GPS y/o del módulo GSM. Naturalmente, también es concebible
la utilización de medios de memoria y de medios de procesados
propios adicionales.
La forma de realización descrita anteriormente
ofrece la ventaja de la determinación autónoma, independiente de la
posición a través del aparato del vehículo, lo que ofrece la
ventaja de la independencia frente a una evaluación central, sobre
la que se trata todavía a continuación. No obstante, una evaluación
del "vehículo" de este tipo en el vehículo es, en determinadas
circunstancias, más costosa que una evaluación central y una
actualización de las bases de datos de los patrones de referencia
requiere en este caso más gasto.
La figura 3 muestra de nuevo un aparato de
vehículo OBE, que está constituido de nuevo por un módulo GSM o
módulo GPS, pero sin instalación adicional de memoria para los
patrones de referencia. El aparato de vehículo OBE está en este caso
en comunicación por radio a través del módulo-GSM
GSM con una unidad de evaluación AWE remota, configurada separada
del aparato de vehículo OBE, a cuyo fin esta unidad de evaluación
presenta un receptor de radio correspondiente, en general, una
instalación de emisión/recepción EMP. Los patrones de canales
determinados o bien las informaciones que se refieren a los canales
determinados son transmitidos por radio a esta unidad de evaluación
AWE, en la que están memorizados los patrones de referencia en una
memoria SPE', y se lleva a cabo la determinación de la posición a
través de la unidad de evaluación AWE, que está instalada de una
manera correspondiente en cuanto al hardware y al software. La
posición determinada se puede transmitir entonces de nuevo al
aparato de vehículo con la instalación de emisión/recepción EMP y/o
se pueden transmitir, por ejemplo, a un sistema de peaje, para el
que son importantes los datos de posición, por ejemplo para una
facturación.
Por otro lado, a continuación se indica de nuevo
de forma abreviada otra posibilidad. En principio, existe también la
posibilidad de que, como se describe con la ayuda de la figura 2,
se realice la evaluación a través del aparato del vehículo
propiamente dicho. Para que no todos los patrones de referencia
tengan que ser memorizados en la memoria SPE de la unidad OBE, se
puede prever que la base de datos de patrones de referencia sea
llevada al estado más actualizado en función de la posición
respectiva de la unidad OBE, a cuyo fin se transmiten los patrones
de referencia correspondientes, relevantes en cada caso desde una
base de datos central hasta la unidad OBE y se memorizan allí,
mientras que otros datos de referencia son borrados de nuevo de la
memoria.
La figura 4 muestra de forma esquemática una red
celular para la alimentación de una región extendida. Las redes
celulares se basan en la división de la superficie total, en la que
está operativa la red, en las llamadas células de radio, que son
alimentadas en cada caso por una estación de base (para una
explicación más detallada, ver también Walke, Bernhard:
Mobilfunknetze und ihre Protokolle, Vol. 1, Grandlagen, GSM, UMTS
und andere zellulare Mobilfunknetze, Stuttgart: Teubner (técnica de
la información). Como se puede deducir también a partir de la
figura 4, cada estación de base puede utilizar solamente una parte
de todos los canales de frecuencia disponibles, que solamente se
pueden utilizar de nuevo a una distancia suficientemente grande para
evitar interferencias a través de células adyacentes. En la figura
4, F_{i} (i = 1, 2, 3, ...n) designa los grupos de canales de
frecuencia utilizados en la célula correspondiente.
En la figura se representan las células de una
manera idealizada como hexágono regular, lo que, sin embargo, sólo
corresponde de una manera aproximada a las particularidades reales
debido a las circunstancias topográficas y condicionadas por el
medio ambiente. En el caso real, las células de radio son muy
irregulares en su forma exterior y se solapan, además,
aproximadamente entre 10 y 15%, para que las estaciones de radio
móvil en la zona marginal de una célula tengan la posibilidad de
elección entre estaciones de base.
Cada estación de base emite sobre uno o varios
canales, los llamados canales de radiodifusión (también
Broadcast-Control-Channel-BCCH),
diferentes informaciones sobre una comunicación desde un punto hacia
puntos múltiples desde la estación fija a las estaciones móviles de
la célula de radio, informaciones tales como identificación de la
red, disponibilidad de determinadas operaciones, frecuencias
utilizadas por la estación fija y por las estaciones fijas
adyacentes, etc. Cada canal lleva una identificación, por ejemplo
los diferentes canales están numerados de forma correlativa.
Una estación móvil puede recibir ahora, por una
parte,, el o bien los canales de radiodifusión de la célula
momentánea, pero, por otra parte, se pueden recibir también los
canales de radiodifusión de otras células, en general, adyacentes.
En este caso, en general, no sólo se pueden recibir los canales de
aquel operador de la red, al que "pertenece" la estación
móvil, sino también los canales de radiodifusión de otros operadores
de la red, que contienen entonces, en efecto, la mayoría de las
veces menos informaciones, pero éstas son irrelevantes de todos
modos para la invención.
En las Tablas siguientes se muestran ahora
diferentes ejemplos de patrones de canales determinados en un modo
de prueba con un aparato de vehículo y sus modificaciones como
consecuencia de un movimiento del vehículo. Además, con la ayuda de
un ejemplo sencillo según la figura 5 se muestra todavía el
principio básico de la invención.
Previamente se resumen en forma breve los
criterios, con cuya ayuda se lleva a cabo la creación de un patrón
de canales o bien una localización de la unidad de recepción:
- \ding{226}
- La posibilidad más sencilla consiste en determinar un patrón de canales con la ayuda de los canales recibidos; por ejemplo, un patrón sencillo de este tipo con la información contenida en las tablas 1a-1f, consistiría en que los canales son recibidos con los números 84, 95, 96, 97, 105, 109, 116 (ver la columna chann).
- \ding{226}
- Este maestro se puede refinar porque se crea una lista de los canales recibidos, siendo realizada la ordenación de la serie de los canales de acuerdo con la intensidad de la recepción (columna dBm) de los canales. La ordenación de la serie de los canales según la Tabla 1a es, por ejemplo: 84, 96, 109, 116, 97, 95, debiendo indicarse que en la anotación utilizada aquí, el canal de la estación de base recibida -en este caso el canal Nº 84- es siempre el primero de la serie.
- \ding{226}
- Otro criterios para la creación de los patrones es el valor de la intensidad de campo medida (columna dBm) en sí. No obstante, en este lugar debe indicarse que la intensidad de campo, por una parte, condicionada por las condiciones atmosféricas y por la hora del día, está sometida a oscilaciones, y que también las particularidades geográficas y topográficas influyen en la difusión de las ondas de radio. Por lo tanto, especialmente en el caso de canales con intensidad de campo de recepción que se encuentra estrechamente próxima, -también en los que se refiere a la ordenación de loa serie de los canales en sí- debe realizarse la evaluación de los patrones teniendo especialmente en cuenta estos factores de influencia, para no alcanzar resultados falsos.
- \ding{226}
- Un criterio esencial para la creación de los patrones en el caso de utilización de sistemas de radio celulares es la identificación de la célula de radio momentánea, por ejemplo en las Tablas 1a-1f, la célula con la identificación 5BB3 (columna de la célula).
- \ding{226}
- Otras informaciones, que se pueden utilizar, son las informaciones sobre el operador de la red. En las figuras, esta información se puede encontrar en la columna PLMN. Por ejemplo, "023203" significa la red nacional del receptor de radio móvil, mientras que en los canales designados con "000000" se trata de canales de radiodifusión de redes "externas", que son recibidos, sin embargo, a pesar de todo por el receptor. Pero, en general, no se puede determinar de qué operador de la red se trata en este caso.
- \ding{226}
- Durante la realización de la comparación de los patrones se tiene en cuenta al mismo tiempo también la "historia de los patrones" del receptor, es decir, que, además del patrón determinado actualmente, se tienen en cuenta de la misma manera uno o varios de los patrones de canales determinados con anterioridad en el tiempo, con lo que se puede incrementar en una medida esencial la exactitud y la univocidad de la determinación de la posición. Especialmente en los sistemas de radio celulares, de una manera ventajosa, porque se repiten los canales de radio utilizados - se utilizan los mismos canales de radio, por ejemplo, en todas las células designadas con F1 (F2, F3, etc.) según la figura 4. De esta manera, en la región de diferentes células aparecen patrones de canales idénticos o al menos similares. Para excluir las ambigüedades que se derivan posiblemente de ello, se utiliza para la determinación de la posición también la historia de los patrones, puesto que entonces se puede excluir desde el principio la pluralidad de las posiciones posibles.
Para la explicación detallada debe describirse en
primer lugar todavía de una manera simplificada con la ayuda de las
figuras 5 y siguientes las secuencias de patrones de canales
determinadas en un modo de prueba, como se representan en las tablas
1a-1f, 2a-2c,
3a-3e.
La figura 5 muestra varias unidades de emisión
fijas SE1-SE6, cada una de las cuales emite un canal
de radio difusión k1-k6 propio. A continuación se
parte de una manera idealizada de que cada canal solamente puede
recibir dentro de un radio determinado alrededor de la unidad de
emisión, siendo igual este radio para todos los canales. Por otro
lado, se parte de que todos los canales presentan el mismo
comportamiento con respecto a la atenuación de la señal a medida que
se incrementa la distancia desde la unidad de emisión. Tampoco
deben tenerse en cuenta aquí las influencias de las señales de
radio difundidas condicionadas por el medio ambiente.
Si se consideran diferentes receptores
F1-F7, por ejemplo los aparatos de vehículos OBE
tratados anteriormente en un vehículo, entonces se puede establecer
lo siguiente con respecto a los patrones de canales
determinados.
Receptor F1: Éste se encuentra solamente en la
zona de recepción de la estación de emisión SE1, por lo que
solamente se puede recibir el canal 1.
Receptor F2: Éste se encuentra en la zona de
recepción de las estaciones SE1, SE2 y SE4. El patrón de canales se
forma, por lo tanto, a partir de los canales k1, k2 y k4. Una
ordenación de la serie de los canales recibidos con respecto a su
intensidad de recepción da como resultado k1 > k2 > k4.
Receptor F3: Éste se encuentra, de la misma
manera que el receptor F2, en la zona de recepción de las
estaciones SE1, SE2 y SE4. El patrón de canales se forma, por lo
tanto, a partir de los canales k1, k2 y k4. No es posible una
distinción de la posición de F2 y F3 solamente con la ayuda de esta
información. No obstante, resulta una ordenación de la serie de los
canales recibidos con respecto a su intensidad de recepción k4 >
k1 > k2, de manera que con la ayuda de estas informaciones es
posible una distinción de la posición.
Receptor F4: Éste se encuentra en una proximidad
relativa al receptor F3, pero en la zona de emisión de las
estaciones SE2, SE4 y SE5, con lo que solamente a través del patrón
de canales k2, k4, k5 es posible una distinción con respecto a la
posición del receptor F3. Es posible de nuevo una localización más
exacta en una ordenación de la serie de los canales con respecto a
su intensidad de recepción: k4 > k2 > k5.
Receptor F5: Éste se encuentra en la zona de
recepción de las estaciones SE3 y SE5. El patrón de canales se
forma, por lo tanto, a partir de los canales k3 y k5. Una
ordenación de la serie de los canales recibidos con respecto a su
intensidad de recepción da como resultado k5 > k3.
Receptor F6: éste se encuentra de la misma manera
en la zona de recepción de las estaciones SE3 y SE5. No obstante,
una ordenación de la serie de los canales recibidos conrespecto a
su intensidad de recepción da como resultado k3 > k5, de manera
que con la ayuda de este patrón de canales es posible una
distinción de las posiciones de F5 y F6.
Receptor F7: Éste se encuentra de la misma manera
en la zona de recepción de las estaciones SE3 y SE5, pero
adicionalmente también todavía en la zona de recepción de la
estación SE6, de manera que solamente con la ayuda de la información
sobre los canales recibidos k3, k5 y k6 es posible una distinción
de la posición. Se consigue una ordenación más exacta de la serie a
través del refinamiento del patrón de canales por medio de la
ordenación de la serie de los canales: k6 > k5 > k3.
En las Tablas siguientes se representan patrones
de canales "realistas", es decir, patrones de canales
determinados en un ensayo de prueba y se describen a continuación.
En la segunda línea de cada Tabla se encuentra en cada caso el
instante, en el que ha sido determinado el patrón, la cuarta línea
muestra en cada caso la instrucción de supervisión "at^moni",
con la que se pueden representar las informaciones sobre los canales
de radiodifusión individuales recibidos.
Como se puede deducir, además, a partir de las
tablas 1a-1f, el vehículo a localizar se encuentra
durante todo el periodo de tiempo desde las 18:07:34 hasta las
18:07:40 en la célula 5BB3. Tampoco los canales recibidos 84, 95,
96, 97, 105, 109, 116 se modifican en este periodo de tiempo. En
las tablas 1a-1c no se modifica tampoco la
ordenación de la serie 84, 96, 109, 105, 116, 97, 95 de los canales
y tampoco la intensidad de campo de recepción en sí, de manera que
en este periodo de tiempo (a pesar de todo muy corto) no se puede
establecer ninguna modificación de la posición.
En la Tabla 1d se puede establecer ya una
modificación de la ordenación de la serie, tanto los canales 105 y
109 como también los canales 97 y 95 han intercambiado sus
posiciones. Este patrón no se modifica ya tampoco en los instantes
reproducidos en las tablas 1e y 1f.
Por último, es digno de observar en las tablas
1a-1f también todavía que un canal de un
"operador externo", a saber, el canal 96, es aquel canal que se
puede recibir con la máxima intensidad en la zona de residencia del
receptor.
La Tabla 2a muestra el patrón de canales en un
instante 1 segundo posterior que en la tabla 1f, como se puede
reconocer, el patrón no se ha modificado aquí todavía. La Tabla 2b
muestra ya un patrón ligeramente modificado, cuando se comparan las
intensidades de campo de los canales 96, 105, 109, 116, 85 y 97 con
respecto a la Tabla 2a. Por último, se puede reconocer una
modificación todavía más grande del patrón de los canales entonces
en la Tabla 3c en el instante 18:07:47, donde, por una parte, se
modifica en gran medida la ordenación de la serie y, por otra
parte, se recibe como otra información adicional, todavía
adicionalmente el canal 118.
Por último, en las Tablas 3a-3e
se puede reconocer todavía el caso interesante de un cambio de
célula. De acuerdo con las Tablas 3a y 3b, el receptor se encuentra
todavía en la célula 5BB3, con los canales recibidos 84, 111, 109,
97, 96, 110, 115. En el instante 218:08:29 mostrado en la Tabla 3c,
el receptor se encuentra, en cambio, ya en la célula 0D04, en la
que la nueva estación de base (naturalmente) tampoco emite ya por el
canal 84 sino por el canal 95. Los canales 84, 97 y 115 pueden ser
recibidos como anteriormente, mientras que los canales 95, 114, 108
y 81 son nuevos en este menú. La ordenación de la serie 95, 114,
108, 84, 97, 81, 115 de los canales no se modifica ya en los
instantes indicados en las Tablas 3d y 3f, y también el valor de la
intensidad de campo recibida se mantiene en si inalterado, no
siendo de esperar, sin embargo, otra cosa en virtud de los
reducidos intervalos de tiempo.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Por lo tanto, los patrones indicados
anteriormente se forman a partir de los diferentes canales recibidos
y estos patrones son comparados entonces con patrones de
referencia. A partir de esta comparación se puede deducir entonces
la posición momentánea del receptor. La comparación puede tener
lugar, por ejemplo, a través del receptor propiamente dicho, o los
patrones calculados o bien las informaciones de canal se transmiten
a una unidad de evaluación, como se ha explicado en detalle más
arriba, para la determinación de la posición.
La determinación de la posición se ha explicado
anteriormente a modo de ejemplo en una red de radio móvil celular
GSM. En principio, como ya se ha mencionado anteriormente, se puede
utilizar cualquier red de radio móvil, en la que se utilizan
estaciones de emisión fijas, que emiten informaciones en cada caso
sobre uno o también varios canales de radio en una comunicación de
punto a puntos múltiples.
En este caso, se pueden utilizar redes de radio
móvil existentes lo mismo que redes de radio móvil futuras, pero
también redes de radiodifusión, por ejemplo la red UKW. En este
contexto es también importante que para la determinación del patrón
se pueden utilizar, naturalmente, también varias redes diferentes
en común, especialmente también varias redes de radio móvil de
diferentes operadores, con tal que el receptor está instalado para
recibir los canales correspondientes.
La determinación se puede realizar de diferentes
maneras. Un método especialmente exacto consiste en las medición de
patrones en determinados puntos. Naturalmente, este procedimiento
es muy costoso a medida que aumenta la granularidad. De una manera
alternativa o adicional, se pueden calcular patrones de referencia
con modelos de ordenador. Aquí es un inconveniente, por una parte,
la aplicación afectada, naturalmente, por modelo de tales cálculos,
por otra parte, en determinadas circunstancias, la falta de
informaciones, por ejemplo, sobre estaciones de emisión de otro
operador de la red de radio móvil. Tales informaciones ausentes
solamente se pueden introducir en un patrón de referencia, en
principio, a través de mediciones de patrones.
En este contexto, es especialmente ventajoso que
el procedimiento o bien el sistema, en el que se basa la
información, es "autodidacta". Por ello se entiende lo
siguiente. Por una parte, naturalmente, se determina la posición del
receptor a través de la determinación del patrón del canal. Por
otra parte, existe, naturalmente, la posibilidad de que la posición
del receptor sea determinada de una manera independiente. Una
determinación de este tipo se puede realizar, por ejemplo,
"manualmente", a través de una consideración de un mapa
terrestre, o a través de la utilización de otros procedimientos de
posición, como por ejemplo el procedimiento GPS ya mencionado. Los
datos de posición determinados de esta manera independiente pueden
ser asociados al patrón de canal determinado de esta manera y el
patrón de referencia obtenido de esta manera se puede memorizar
entonces en una base de datos interna del receptor o se puede
transmitir, por ejemplo, por radio a una base de datos remota tal
vez de una unidad de evaluación.
De esta manera es posible entonces también tener
en cuenta al mismo tiempo instalaciones de emisión que se añaden
nuevas o instalaciones de emisión remotas, y el procedimiento o
bien el sistema de determinación de la posición presentado
anteriormente se puede mejorar a través del funcionamiento de una
manera constante con respecto a la exactitud de la
localización.
Una localización de acuerdo con la presente
invención es especialmente ventajosa especialmente con relación a
los sistemas de peaje, puesto que aquí también está presente ya el
"aparato del vehículo" correspondiente. El sistema de
localización se puede realizar con coste favorable, puesto que se
puede acceder sobre trayectos amplios a la infraestructura existente
en forma de estaciones de emisión de radio móvil, estaciones de
radiodifusión, etc.
Pero, naturalmente, el procedimiento de
determinación de la posición presentado anteriormente es adecuado
en combinación con otros procedimientos, y también es posible la
determinación de la posición en exclusiva de esta manera.
Claims (21)
1. Procedimiento para la determinación de la
posición de un aparato móvil (OBE), que presenta al menos una
instalación de recepción de señales de radio (GSM), por medio de la
cual se pueden recibir diferentes canales de radio
(k1-k6), que son emitidos desde instalaciones de
emisión fijas (FSE, SE1-SE6) a través de una
comunicación desde un punto hacia puntos múltiples, en el que
- a)
- con la ayuda de los canales de radio (k1-k6) recibidos desde la instalación de recepción (GSM) se calcula al menos un patrón de canal,
- b)
- el al menos un patrón de canal se compara con patrones de referencia predeterminados, y
- c)
- a través de la evaluación de esta comparación se deduce la posición momentánea de la instalación de recepción de señales de radio (GSM),
caracterizado porque se llevan a cabo las
etapas a)-c) en el aparato móvil (OBE).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la determinación de la posición se
utilizan adicionalmente patrones de canales determinados con
anterioridad en el tiempo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el patrón de canales se forma a partir
de los identificadores de canal de los canales de radio
(k1-k6) recibidos.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se forma un
patrón de canales a partir de la ordenación de la serie de los
canales recibidos (k1-k6) según la intensidad de
recepción.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque para la determinación de un patrón de
canales se utiliza adicionalmente, además, todavía la intensidad de
recepción exacta.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para la
determinación del patrón se utilizan canales de radiodifusión.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque para la
determinación de los patrones se utilizan los canales de radio
(k1-k6) de una red de radio celular, y se utiliza
la identificación de la célula de residencia respectiva del
receptor de radio para la determinación de los patrones.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 y
7, caracterizado porque se utilizan canales de radiodifusión
GSM.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se utiliza como
complemento a otro procedimiento de determinación de la posición
independiente.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque como procedimiento independiente de
determinación de la posición se utiliza un sistema de
posicionamiento asistido por satélite.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se combinan
entre sí un patrón calculado de canales así como una posición
determinada de una manera independiente del mismo y se memorizan
como número de referencia.
12. Procedimiento según la reivindicación 10 y
11, caracterizado porque la determinación independiente de
la posición se realiza con un sistema de posicionamiento asistido
por satélite.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por una utilización
en conexión con un sistema de peaje.
14. Aparato móvil (OBE), que está instalado para
recibir, por medio de al menos una instalación de recepción de
radio (GSM) señales de radio desde una pluralidad de instalaciones
de emisión de radio (FSE; SE1-SE6) fijas, dispuestas
distribuidas, que emiten sobre al menos un canal de radio
respectivo desde una pluralidad predeterminada de canales de radio
(k1-k6), señales de radio a través de una
comunicación desde un punto hacia puntos múltiples,
caracterizado porque están previstos medios de evaluación
(GSM) para la determinación de patrones de canales a partir de los
canales de radio (k1-k6) recibidos y al menos una
memoria (SPE) para la memorización de patrones de canales de
referencia, y medios evaluación (GSM), que están instalados para
determinar la posición de la instalación de recepción de radio (GSM)
a través de una comparación de al menos un patrón de canales
determinado con patrones de referencia.
15. Aparato según la reivindicación 14,
caracterizado porque la instalación de recepción de radio
(GSM) está instalada para determinar un patrón de canales a partir
de los canales de radio (k1-k6) recibidos.
16. Aparato según la reivindicación 14,
caracterizado porque comprende medios, separados de la
instalación de recepción de radio (GSM), para la evaluación y
memorización, estando asociadas directamente al menos una memoria
(SPE) y/o los medios de evaluación a la instalación de recepción de
radio (GSM).
17. Aparato según una de las reivindicaciones 14
a 16, caracterizado porque la instalación de recepción de
radio (GSM) es una instalación de emisión y recepción de radio
móvil.
18. Aparato según la reivindicación 17,
caracterizado porque la instalación de recepción de radio
(GSM) es una instalación de emisión y recepción de radio móvil
basada en la Norma GSM.
19. Aparato según una de las reivindicaciones 14
a 18, caracterizado porque adicionalmente a la determinación
de la posición, se utiliza un sistema independiente de
determinación de la posición.
20. Aparato según la reivindicación 19,
caracterizado porque la utilización de un sistema de
posicionamiento independiente, asistido por satélite.
21. Aparato según una de las reivindicaciones 14
a 20, caracterizado por una utilización en conexión con un
sistema de peaje.
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