ES2281481T3 - Dispositivo de navegacion movil para una red de comunicacion por radio celular. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de navegación móvil para una red de comunicación por radio celular, que está dispuesto en y/o alrededor de un edificio (14) y que presenta al menos una estación (21, 22, 23) base con una identificación (ID1, ID2, ID3) de estación base, estando dispuesta la estación base en una posición predeterminada, con las siguientes características: un receptor (50) para recibir una señal de radio con una intensidad de campo eléctrica, que presenta la identificación de estación base; medios (52) para averiguar la posición predeterminada de la estación base a consecuencia de la identificación de estación base; medios (54) para medir la intensidad de campo de la señal de radio; medios (56) para calcular una distancia del dispositivo de navegación móvil de la estación base, para obtener información acerca de la posición del dispositivo de navegación móvil utilizando la posición predeterminada de la estación base, estando configurados los medios (56) para calcular la distancia para tener en cuenta, durante el cálculo de la distancia, una característica de radio de la estación base, información acerca de un trazado en planta del edificio y una pluralidad de modelos (58) de canal, que describen propiedades de transmisión para la señal de radio en un entorno de la estación base para diferentes posiciones del dispositivo de navegación móvil con respecto al edificio definido mediante el trazado en planta, y estando configurados los medios (56) adicionalmente para calcular la distancia, para utilizando un primer modelo de canal de la pluralidad de modelos de canal determinar una primera posición con respecto al edificio, para utilizando un segundo modelo de canal de la pluralidad de modelos de canal determinar una segunda posición con respecto al edificio, y a consecuencia de un control de validez de la primera y segunda posición para determinar un espacio con respecto al trazado en planta del edificio, en el que se encuentra el dispositivo de navegación móvil.

Description

Dispositivo de navegación móvil para una red de comunicación por radio celular.

La presente invención se refiere a sistemas accesorios para redes de comunicación por radio celulares y especialmente a un dispositivo de navegación móvil para una red de comunicación por radio celular.

Actualmente para la navegación en edificios, que también se designan como los denominados entornos interiores (Indoor-Environments), con terminales portátiles, como por ejemplo PDA (PDA = ayudante personal digital), teléfonos móviles o relojes, sólo están disponibles conceptos rudimentarios. La navegación en edificios comprende la asistencia de un participante móvil, como por ejemplo un robot, una persona, un vehículo, etc. con respecto a la orientación, localización y otras operaciones basadas en la localización en un edificio.

Para poder realizar esta asistencia de una manera razonable, es necesario, que el abonado pueda consultar su posición en el edificio, a ser posible en cada momento o en cada lugar del edificio, esto es, por todo el área.

Para la navegación existe una pluralidad de sistemas, de los que el más conocido podría ser el sistema GPS. De manera conocida con el GPS se realiza una triangulación durante mediciones del tiempo de retardo, para determinar la posición de un receptor. En una red de comunicación por radio celular con estaciones base dispuestas fijamente puede conseguirse también una orientación aproximada porque un receptor establece mediante la identificación de estación base de la estación base, con la que comunica, en qué célula de radio se encuentra.

En sistemas WLAN se realiza además una valoración sencilla que funciona fuera de línea de valores de intensidad de campo, que también se denominan valores RSSI (RSSI = indicador de intensidad de señal de radio). Una tecnología de este tipo se describe en "Geolocation in a PicoRadio Environment", Diploma Thesis, ETZ Zurich, Jan Beutel.

Es desventajoso en estos sistemas el hecho de que especialmente en la medición de la intensidad de campo existe toda la problemática del canal de transmisión, de las reflexiones múltiples, especialmente en edificios, etc., de modo que una determinación exacta de la posición sólo es posible en condiciones ideales con una exactitud suficiente. Por tanto en escenarios reales, como por ejemplo un edificio más grande, un aeropuerto, etc., el posicionamiento es muy inexacto, especialmente cuando existe una pluralidad de estaciones base y otros participantes de radio.

La patente estadounidense nº 5.208.756 da a conocer un sistema de navegación y localización de vehículos, que funciona junto con una red telefónica celular. Un aparato pequeño escondido está dispuesto en un vehículo y se activa mediante una señal especial de una estación telefónica. Tras la activación el aparato determina el rendimiento, con el que se reciben canales de control transmitidos normalmente de varias estaciones base de la red. Entonces el aparato calcula la distancia entre el vehículo y varias estaciones base, para luego determinar la posición del vehículo utilizando procedimientos de triangulación o medición de arcos y comunicar de vuelta a la estación telefónica, que ha recibido la señal de activación.

El documento DE 197 03 916 A1 da a conocer un procedimiento para la predicción de la amortiguación del edificio en el caso de señales de radio, pudiendo averiguar conociendo la anchura y altura de los pisos del edificio prácticamente para cada lugar de diferentes pisos la amortiguación del edificio. En la predicción de la amortiguación del campo de radio en el interior del edificio se averigua en primer lugar la amortiguación del edificio en la planta baja del edificio. Entonces conociendo el tipo de propagación de onda electromagnética y de la ganancia del piso puede averiguarse la amortiguación correspondiente de la amortiguación de campo de radio en cualquier lugar de un piso cualquiera del edificio.

La patente estadounidense nº 5.657.487 da a conocer una asistencia para la navegación para un manejo de llamada en sistemas de telefonía móvil. Utilizando información, que se obtiene de estaciones base, la estación móvil puede aproximar su distancia de cada estación base basándose en una intensidad de señal media, para de este modo determinar una posición de sector aproximada. La información de la estación base se utiliza por la estación móvil adicionalmente para determinar la pérdida de propagación para una transmisión a la estación base y el nivel de rendimiento adecuado y el control en el tiempo adecuado para transmisiones a la estación base.

El documento EP 1109031 A1 da a conocer un procedimiento y un medio para la localización de un terminal móvil, en el que en primer lugar se define una zona de observación, en la que se fijan posiciones de referencia, para las que se fija individualmente una calidad de conexión de referencia. En este caso se trata de la combinación de una pluralidad de valores de calidad de recepción, que existen con respecto a al menos tres estaciones base. A cada posición de referencia se asocia a valores característicos, que se averiguan mediante una serie de mediciones directas en los lugares correspondientes a las posiciones de referencia. Entonces se fija una probabilidad de transición para cada par de posiciones de referencia. Para finalizar la inicialización se selecciona una cantidad predeterminada de las posiciones de referencia como posiciones de inicio y se dotan de una probabilidad inicial, que refleja, con qué probabilidad un terminal móvil se encuentra en un punto del tiempo inicial en una posición de inicio. Entonces finaliza la fase de inicialización, y el terminal móvil mide su calidad de conexión entre su ubicación y cualquier estación base que puede recibirse. Entonces se realiza una determinación de la distancia para cada posición de referencia. En una última etapa se actualiza para cada posición de referencia la probabilidad, de que el terminal móvil se encuentre tras este ciclo de localización en la posición de referencia.

A partir de la cantidad actual de las posiciones de referencia más probables la unidad de localización calcula entonces en una última etapa la ubicación actual estimada y un valor de fiabilidad de la estimación.

El documento GB 2329801 A da conocer un sistema para el registro de la posición de una estación de radio móvil. Una estación móvil mide las intensidades de señal de una pluralidad de estaciones base y las comunica a una estación de control. La estación de control calcula entonces la posición de la estación móvil a partir de las intensidades de señal medidas y a partir de mediciones de intensidad de señal anteriores, que se han realizado en posiciones conocidas. De este modo se utiliza un procedimiento de comparación, en el que se utilizan errores entre mediciones de intensidad de señal en la posición móvil y mediciones en posiciones conocidas, para calcular una distancia de posiciones conocidas. Entonces se comparan los errores, y sólo se utilizan los errores más pequeños, para calcular una distancia. La posición del dispositivo móvil puede especificarse como espacio. La adecuación de la posición calculada puede comprobarse mediante correlación de la posición calculada con movimientos previstos para un usuario, un historial de posición de larga duración y corta duración o un cálculo de la velocidad de movimiento.

La publicación técnica previa "Radar: An In-Building RF-based User Location and Tracking System", de Paramvir Bahl y Venkata N. Padmanabhan, lnfocom 2000, 19. Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, Proceedings, tomo 2, 26 de marzo del 2000, páginas 775-784, da a conocer una localización de estaciones móviles mediante la grabación y el procesamiento de información de intensidad de señal en varias estaciones base, que están colocadas, para crear una cobertura de superposición de la zona de interés. Las mediciones empíricas se combinan con modelos de propagación de señal, para determinan una posición de usuario. En una etapa de registro de datos se graba información acerca de la señal de radio como función de la posición de usuario y se elabora en un formato tupla que puede procesarse. Estos datos registrados de manera empírica se utilizan entonces como espacio de búsqueda para un algoritmo NNSS. Alternativamente se realiza una modelación espacial con un modelo de propagación de radio, para simular la intensidad de señal en una red de posiciones en lugar de realmente medirlas, para utilizar los datos simulados entonces como espacio de búsqueda para el algoritmo NNSS.

El objetivo de la presente invención se basa en crear un dispositivo de navegación móvil para una red de comunicación por radio celular, que puede integrase de manera sencilla en la red de comunicación por radio celular y que posibilita una determinación de posición exacta.

Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo de navegación móvil según la reivindicación 1 así como mediante un procedimiento para suministrar datos de navegación según la reivindicación 19.

La presente invención se basa en el conocimiento, de que el concepto de la medición de intensidad de campo es muy adecuado en contraposición con la determinación del tiempo de retardo como en el caso del GPS especialmente en edificios a consecuencia de una exactitud superior que en principio puede conseguirse. Para eliminar los problemas de la complejidad del trayecto de propagación existente dentro de un edificio un dispositivo de navegación móvil según la invención comprende medios para calcular una distancia del dispositivo de navegación móvil de una o más estaciones base, estando dispuestos los medios para calcular la distancia, para tener en cuenta tanto una característica de radio de una estación base como también un modelo de canal, que describe propiedades de transmisión para la señal de radio en un entorno de la estación base. En sistemas de comunicación por radio celulares no sólo existe información acerca de la posición de una estación base, sino que también existe información acerca del entorno de la estación base, que es relevante para las propiedades de transmisión. La información de este tipo se tiene en cuenta según la invención en un modelo de canal y comprende por ejemplo el grosor de una pared o techo del edificio dispuesto en el entorno de la estación base del edificio, distancias de la estación base con respecto a techos, paredes o suelos, parámetros de propagación de los materiales utilizados para la señal de radio, etc. Según la invención se tiene en cuenta además la característica de radio de la estación base, teniendo en cuenta esta característica de radio por ejemplo un diagrama de antena de la estación base así como la intensidad de campo de emisión de la estación base. Debido a la medición de la intensidad de campo, de la intensidad de campo de emisión y de la característica de antena de la antena emisora de la estación base y de la intensidad de campo de recepción medida mediante el dispositivo de navegación móvil puede averiguarse entonces con gran exactitud la distancia del dispositivo de navegación móvil con respecto a la estación base emisora.

Según la invención se aprovecha por tanto no sólo la información de posición de una estación base, que puede averiguarse sin más a través de la identificación de la estación base, sino cualquier otra información acerca de las propiedades de transmisión de señales de radio en el edificio, en el que debe averiguarse información de navegación. Esta información puede averiguarse y ponerse a disposición del dispositivo de navegación móvil antes de una acción de determinación de la posición.

Una ventaja del dispositivo de navegación móvil según la invención se basa en que puede funcionar de una manera puramente pasiva, lo que significa, que sólo debe recibir señales de servicio normales de las estaciones base de una red de comunicación por radio celular, aunque para la determinación de posición no tiene que emitir ninguna señal de emisión propia. Esto genera una capacidad de integración sencilla en de todos modos muchas redes de comunicación por radio celulares ya existentes en muchos lugares, dado que no debe realizarse ningún tipo de modificaciones en la red de comunicación por radio celular existente. La red de comunicación por radio celular no debe ser informada acerca de la existencia de un dispositivo de navegación.

Esta propiedad lleva a que el dispositivo de navegación móvil pueda utilizarse de una manera muy flexible y pueda distribuirse sin registro, alta, etc. a usuarios.

Una ventaja adicional del dispositivo de navegación móvil según la invención se basa en que puede prescindir de mediciones de tiempos de ejecución y que basándose en la intensidad de campo de recepción utilizando la información del entorno puesta a disposición con respecto a las características del canal de radio y las características del emisor, es decir una estación base, posibilita una determinación exacta de la posición.

Los ejemplos de realización preferidos de la presente invención se explican detalladamente a continuación con respecto a los dibujos adjuntos. Muestran:

la figura 1 un escenario de edificio, en el que puede utilizarse el dispositivo de navegación móvil según la invención; y

la figura 2 un diagrama de bloque de un dispositivo de navegación móvil según la invención.

La figura 1 muestra un escenario de edificio en el que puede utilizarse un dispositivo 10 de navegación móvil según la invención que se mantiene por un usuario 12. Se representa esquemáticamente un edificio 14 con una planta 16 baja y un primer piso 18. En el edificio y en su entorno está instalada una red de comunicación por radio celular, que comprende una primera estación 21 base (BS1), una segunda estación 22 base (BS2) y una tercera estación 23 base (B23). La primera estación 21 base está dispuesta en la planta 16 baja del edificio. La segunda estación 22 base está dispuesta en el primer piso del edificio, mientras que la tercera estación 23 base está colocada en el exterior del edificio 14, por ejemplo en un poste 24 emisor. La posición de cada estación base está predeterminada fijamente. Cada estación base comprende además una identificación (ID1, ID2 o ID3) de estación base propia. Entre el dispositivo 10 de navegación móvil y la antena emisora de cada estación base se encuentra un canal 31, 32 ó 33 de transmisión, que se indica en la figura 1 mediante líneas discontinuas.

Los canales 31, 32 y 33 de transmisión se diferencian debido a la naturaleza del edificio y especialmente del trazado en planta del edificio 14 como sigue. El canal 31 de transmisión de la primera estación 21 base hacia el dispositivo de navegación móvil comprende dos paredes 41, 42 interiores del edificio 14. El canal 32 de transmisión de la segunda estación 22 base hacia el dispositivo 10 de navegación móvil comprende por el contrario, adicionalmente a las dos paredes interiores, además el techo 43 entre la planta 18 alta y la planta 16 baja del edificio. El canal 33 de transmisión de la tercera estación 23 base hacia el dispositivo de navegación móvil se extiende por el contrario a través del techo 43 y adicionalmente a través de una pared 44 exterior del edificio. Normalmente, los techos, las paredes interiores y las paredes exteriores están construidos de diferentes materiales, que tienen propiedades de amortiguación diferentes para las señales de radio. La mayoría de las veces, las paredes exteriores y los techos estarán hechos de hormigón armado, que proporciona una elevada amortiguación de ondas electromagnéticas, mientras que las paredes interiores consisten, especialmente en edificaciones de oficinas, la mayor parte de las veces en materiales de construcción secos, que sólo presentan una ligera amortiguación de las ondas electromagnéticas.

Dependiendo del caso de aplicación, estaciones base diferentes pueden tener diferentes características direccionales e intensidades de campo de emisión. Por tanto, las estaciones 1 y 2 base podrían configurarse especialmente para suministrar principalmente al piso respectivo, de modo que las antenas emisoras de las estaciones 21 y 22 base deberían tener una fuerte direccionalidad, mientras que la estación 3 base está prevista para "recubrir" un espacio libre que rodea al edificio 14 de la manera más uniforme posible, de modo que esta antena debería tener una característica de dirección débil y está prevista más bien para tener un diagrama de radiación lo más redondo posible. Para obtener alcances correspondientes en este caso, la estación 3 base debería estar equipada con una intensidad de campo de emisión más elevada. Según la invención, esta información se emplea para la determinación de la posición, tal como se explica a continuación.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de navegación móvil según la invención. El dispositivo de navegación móvil comprende un receptor 50 para recibir una señal de radio obtenida a través de una antena 51. La señal de radio procede de una estación base y contiene normalmente el número de identificación de la estación base, que está asociado fijamente a esta estación base. La identificación de la estación base se emplea por medios 52 para averiguar la posición predeterminada de la estación base. Los medios 52 podrían tener por ejemplo una tabla almacenada, en la que cada estación base que básicamente se espera puede comprender coordenadas locales o información sobre la posición de la estación base, tal como por ejemplo, espacio 7 en el segundo piso, fijada a la pared exterior. Mediante un acceso sencillo a la tabla, los medios 52 pueden averiguar en este caso la posición de la estación base.

El dispositivo 10 de navegación móvil según la invención comprende además medios 54 para medir la intensidad de campo eléctrica de la señal de radio recibida por la antena 51. Los valores de intensidad de campo de la señal de radio así como la posición de la estación base se alimentan a unos medios 56 para calcular una distancia del dispositivo de navegación móvil de la estación base, para que éstos puedan proporcionar, empleando la posición de la estación base, información sobre la posición del dispositivo de navegación móvil. Para ello, los medios 56 tienen acceso a información preferiblemente almacenada en una memoria 58 sobre una característica de radio de una estación base en cuestión así como a información para un modelo de canal que describe propiedades de transmisión para la señal de radio en un entorno de la estación base.

Si existe únicamente una sola estación base activa en la red de comunicación por radio celular, el dispositivo de navegación móvil ya está en posición de obtener una aproximación global de la posición en el sentido de que únicamente existe un sector determinado en el que pueden recibirse en realidad señales de radio desde la estación base. Esto ocurre además debido a la identificación (ID) de la estación base y a la posición de la estación base asociada a la misma. Mediante la valoración de la información de intensidad de campo empleando las intensidades de campo de emisión, la característica de dirección, es decir, la característica de radio de la estación de base, y del canal de transmisión, el dispositivo de navegación móvil según la invención puede ya calcular una distancia aproximada. El dispositivo de navegación según la invención puede determinar entonces empleando, por ejemplo, dos modelos de canal diferentes, que por ejemplo tienen en cuenta o una única pared interior o dos paredes interiores entre el receptor 10 y el emisor 21, en qué espacio de la planta baja está dispuesto el dispositivo de navegación móvil. Esta "comprobación" de diferentes modelos de canal paramétricos, siendo los parámetros en este caso por ejemplo el número y/o el material de las paredes interiores, unido a un control de validez y en determinadas circunstancias valores de historial ya presentes, permite por tanto ya con una sola estación base una determinación de la posición con relativa precisión o al menos una indicación de zona de posición con respecto a la estación base.

Si el receptor móvil recibe señales de varias estaciones base, cuya posición y características así como sus diferentes modelos 31-33 (figura 1) de canal los conoce el dispositivo de navegación móvil, es posible una determinación de posición todavía más exacta. Empleando las características de radio de, por ejemplo, tres estaciones base, y empleando diferentes modelos de canal de nuevo con el número de las paredes interiores o un techo o pared exterior como parámetros en conexión con un control de validez, puede determinarse la posición del dispositivo de navegación móvil ya esencialmente de manera más precisa.

Esto se explica más detalladamente con ayuda del siguiente ejemplo. Si el receptor 10 de la figura 1 recibe señales de radio de las estaciones 21-23 base, entones éste averiguará en primer lugar las identificaciones de estación base y después, basándose en las identificaciones de estación base, halla las características de radio de las tres estaciones base, desde las que recibe señales de radio. El receptor podría entonces, por ejemplo para la estación base, basarse en un modelo de canal que comprende únicamente una pared interior. Para la estación 2 base, podría basarse en un modelo de canal que comprende únicamente una pared interior y un techo. Esto significaría que el dispositivo de navegación móvil se encontraría en el espacio central de la planta 16 baja del edificio 14 de la figura 1. No obstante, la señal recibida de la estación 2 base, en comparación con la señal de la estación 1 base, se identificaría como demasiado débil, suponiendo, por motivos de representación, que esta diferencia todavía no cumple el límite de validez. Con la valoración de la señal por la estación 3 base, el dispositivo de navegación establece, sin embargo, que la intensidad de campo recibida para un modelo de una pared exterior, una pared interior y un techo, que sería aplicable, es demasiado fuerte, si el dispositivo de navegación móvil se encontrara en el espacio central de la planta baja. Un control de validez llevaría por tanto al resultado de que el dispositivo de navegación móvil no puede encontrarse en el espacio central de la planta baja. Empleando la información del trazado de planta del edificio, se tiene en cuenta por tanto como siguiente etapa una situación de modelo de canal, en la que el usuario, tal como se representa en la figura 1, se encuentra en el espacio derecho de la planta 16 baja. En este caso, el dispositivo de navegación móvil determinará una coincidencia válida lógica de las tres señales de recepción de las tres estaciones base, de modo que pueden realizarse una valoración de la distancia y una determinación de la posición siguiente, por ejemplo, mediante procedimientos de triangulación.

El ejemplo anteriormente descrito deja claro que la presencia de modelos de canal paramétricos en conexión con un control de validez gradual basado en datos del trazado de planta del edificio permite en primer lugar una orientación aproximada del usuario 12, para lograr, basándose entonces en la orientación aproximada, una localización exacta en el espacio hallado mediante la orientación aproximada. Un control de validez final puede garantizar finalmente que no se ha calculado ningún valor imposible. El usuario 12 seguramente no puede estar fuera del espacio derecho o izquierdo de la planta 18 alta, de lo contrario, en caso de que se disponga fuera del edificio 14, sólo puede estar en el suelo, pero no en el "aire".

En un ejemplo de realización preferido de la presente invención, el dispositivo de navegación móvil comprende, además del sistema 50 de recepción para el registro de la identificación de estación base y para el registro de datos RSSI, para comprender todas las señales que pueden recibirse en un instante por estaciones base individuales, también una denominada unidad de alisado RSSI en los medios 56, que corrige mediante algoritmos los valores RSSI medidos empleando los parámetros de estación base, modelos de canal matemáticos, datos del trazado en planta del edificio y mediante valoración de datos paramétricos del entorno del edificio.

El dispositivo de navegación móvil está dispuesto preferiblemente en un terminal portátil, es decir, una PDA, un teléfono móvil, una agenda, un reloj, etc., para proporcionar algoritmos de posicionamiento, la funcionalidad de navegación y preferiblemente una salida en forma de voz o imagen de los resultados y ayudas para un usuario, presentando el dispositivo de navegación móvil además una interfaz de datos para que el usuario pueda dirigir preguntas especiales al dispositivo de navegación móvil.

Los medios 56 de cálculo comprenden además un módulo para calcular las distancias a partir de los valores de medición RSSI preferiblemente optimizados.

El dispositivo de navegación móvil comprende además de manera preferida un módulo de posicionamiento que, mediante la utilización de procedimientos recursivos y heurísticos adaptados, como por ejemplo, empleando un filtro de Kalman, realiza un cálculo de posición de manera continua.

Un módulo de optimización que funciona sobre la base de valoraciones lógicas de los datos de trazado en planta y de los controles de validez resultantes, contribuye a una optimización adicional de la posición averiguada en el módulo de posicionamiento. Finalmente, según la invención, puede estar previsto un módulo adicional que, mediante la utilización de la posición optimizada del usuario, genera la ayuda demandada por el usuario y emite los resultados al usuario en voz, imágenes, etc.

El dispositivo de navegación móvil según la invención puede completarse porque, para los datos de entorno necesarios con respecto a los modelos de canal, se facilita una infraestructura propia de emisores de referencia, sistemas de detección y otras fuentes de información externas. Esta infraestructura adicional puede emplearse para actualizar continuamente el dispositivo de navegación móvil para permitir un funcionamiento adaptativo del dispositivo de navegación en diferentes entornos. La capacidad de adaptación es por un lado útil si tienen lugar modificaciones en un edificio. La capacidad de adaptación sin embargo es de una importancia esencial si el dispositivo de navegación móvil debe emplearse de manera universal para diferentes entornos. De esta manera se llegará en cualquier momento a una falta de recursos de memoria, si los datos de entorno o los modelos de canal deben alimentarse no sólo para un único aeropuerto, sino para varios aeropuertos u hoteles. En este caso se prefiere facilitar un emisor de referencia propio que genera y transmite constantemente parámetros de canal para que un dispositivo de navegación móvil, que llega a la zona del emisor, pueda almacenar estos datos transmitidos para estar equipado con datos de entorno para un nuevo entorno.

La funcionalidad adaptativa permite además, cuando se emplea en un único sistema, una averiguación todavía más exacta de la distancia del dispositivo de navegación móvil desde diferentes estaciones base y conduce por tanto a un aumento de la estabilidad del sistema y de la exactitud de la posición.

Una realización adicional de valoraciones estadísticas de los datos RSSI averiguados conduce también a un aumento de la exactitud.

Además, se prefiere instalar al menos dos antenas en el dispositivo de navegación móvil para que sea más insensible frente a las propagaciones en múltiples direcciones o a las interferencias constructivas y destructivas mediante la diversidad de antenas conseguida, lo que también da como resultado una determinación más fiable y exacta de los valores RSSI.

El dispositivo de navegación móvil puede complementarse además con una brújula para mejorar la orientación espacial del usuario.

Si en el dispositivo de comunicación móvil se emplea además un sistema de detector inercial adicional, por ejemplo con detectores de velocidad o de aceleración que están adaptados a aplicaciones especiales, tales como, correr, conducir, etc., entonces esto permite una determinación de posición y orientación también optimizada. Especialmente debe realizarse raras veces un posicionamiento aproximado, tal como se ha descrito anteriormente, dado que partiendo de una primera determinación de posición, se determina en cierta manera la trayectoria adicional del dispositivo de navegación móvil empleando los detectores de velocidad sin ayuda de una red de comunicación por radio celular, y solamente de vez en cuando se reciben y se valoran de nuevo señales de radio de estación base para la verificación de los datos. El sistema de detección "de a bordo" ofrece también una posibilidad de navegación cuando en un edificio no existe una intensidad de campo de radio suficiente, por ejemplo debido a interferencias destructivas. En un caso de este tipo, puede emplearse el propio sistema de navegación. Por tanto no se puede confiar en todos los casos en la navegación mediante señal telefónica. Con ello puede mejorarse la precisión del sistema en su totalidad.

Para mejorar la variedad y flexibilidad se prefiere además facilitar a un receptor no solamente un sistema de comunicación por radio celular, como por ejemplo el sistema DECT o un derivado de DECT, sino también otros sistemas, como por ejemplo, WALN, Bluetooth. Con ello la cobertura superficial del sistema de navegación y la exactitud de la determinación de posición pueden mejorarse. Además, esta funcionalidad permite a un usuario emplear su dispositivo de navegación móvil no solamente en un sistema DECT, sino también en cualesquiera otros sistemas, lo que podría ser especialmente ventajoso para personas que viajan.

Una ventaja esencial del concepto según la invención consiste en que se permite y se prefiere una realización pasiva. Por tanto no es necesaria ninguna suscripción, alta, etc. en la red. Con ello pueden emplearse especialmente sistemas existentes como, por ejemplo, instalaciones telefónicas DECT en edificios de oficinas, aeropuertos, etc., sin ampliación técnica. Los sistemas móviles con determinación de posición pueden por tanto instalarse y ponerse en funcionamiento en el sistema sin esfuerzo de administración de la instalación telefónica. Mediante el comportamiento pasivo tampoco se originan influencias de perturbación en la funcionalidad y disponibilidad de la instalación de radiotelefonía.

El concepto según la invención se caracteriza además por su capacidad de parametrización empleando modelos de canal, información de estación base o información de entorno como parámetros, y puede adaptarse a diferentes entornos o cargarse posteriormente dinámicamente in situ.

El concepto según la invención puede emplearse de manera especialmente favorable en redes síncronas, tal como por ejemplo, una red DECT celular, dado que los valores RSSI pueden medirse casi simultáneamente para diferentes estaciones base, dado que una trama DECT solamente comprende 10 ms, enviándose en esta trama de 10 ms todas las estaciones base. Una determinación de posición exacta en una red síncrona de este tipo es posible por tanto también para un sistema de navegación móvil que se mueve relativamente rápido. Por tanto, la resolución temporal del dispositivo de navegación móvil es especialmente buena en redes síncronas, dado que puede aprovecharse la relación fija de las propiedades de emisión de las estaciones base unas respecto a otras.

El dispositivo de navegación móvil puede alojarse, por ejemplo, en un PDA. Este se amplía con una tarjeta de inserción DECT-PCMCIA. Con ello pueden averiguarse las estaciones base y los valores RSSI correspondientes mediante el módulo DECT. Un software controlador puede realizar todos los demás medios que se ilustran en la figura 2, en conexión con el procesador del PDA, y además puede suministrar una superficie de visualización sobre la que pueden facilitarse datos de posición a petición. Como parámetro de introducción, el software controlador emplea información sobre las estaciones base, el entorno y otros datos de configuración. Con ello existe un sistema de guiado y de información que comprende el dispositivo de comunicación móvil según la invención, que es económico, puede emplearse de manera sencilla y proporciona información precisa.

Claims (19)

1. Dispositivo de navegación móvil para una red de comunicación por radio celular, que está dispuesto en y/o alrededor de un edificio (14) y que presenta al menos una estación (21, 22, 23) base con una identificación (ID1, ID2, ID3) de estación base, estando dispuesta la estación base en una posición predeterminada, con las siguientes características:

un receptor (50) para recibir una señal de radio con una intensidad de campo eléctrica, que presenta la identificación de estación base;

medios (52) para averiguar la posición predeterminada de la estación base a consecuencia de la identificación de estación base;

medios (54) para medir la intensidad de campo de la señal de radio;

medios (56) para calcular una distancia del dispositivo de navegación móvil de la estación base, para obtener información acerca de la posición del dispositivo de navegación móvil utilizando la posición predeterminada de la estación base,

estando configurados los medios (56) para calcular la distancia para tener en cuenta, durante el cálculo de la distancia, una característica de radio de la estación base, información acerca de un trazado en planta del edificio y una pluralidad de modelos (58) de canal, que describen propiedades de transmisión para la señal de radio en un entorno de la estación base para diferentes posiciones del dispositivo de navegación móvil con respecto al edificio definido mediante el trazado en planta, y estando configurados los medios (56) adicionalmente para calcular la distancia, para utilizando un primer modelo de canal de la pluralidad de modelos de canal determinar una primera posición con respecto al edificio, para utilizando un segundo modelo de canal de la pluralidad de modelos de canal determinar una segunda posición con respecto al edificio, y a consecuencia de un control de validez de la primera y segunda posición para determinar un espacio con respecto al trazado en planta del edificio, en el que se encuentra el dispositivo de navegación móvil.

2. Dispositivo de navegación móvil según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de modelos (58) de canal tienen en cuenta propiedades de propagación para la señal de radio en un material, que presenta el edificio.

3. Dispositivo de navegación móvil según la reivindicación 1 ó 2, en el que la red de comunicación por radio celular presenta una pluralidad de estaciones (21, 22, 23) base, estando dispuesta cada estación base en una posición predeterminada y presentando una identificación de estación base propia, y

presentando adicionalmente el dispositivo de navegación móvil una memoria, en la que está almacenada la posición predeterminada de la estación base en asociación con la identificación de estación base de cada estación base, y

en el que los medios (56) para calcular están dispuestos, para calcular coordenadas locales del dispositivo de navegación utilizando señales de radio de la pluralidad de estaciones base.

4. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la característica (58) de radio presenta un diagrama de antena y una intensidad de campo de emisión de la estación base.

5. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la red de comunicación por radio celular es una red de comunicación por radio síncrona, en la que estaciones base existentes tienen una relación fija entre sí con respecto al tiempo y/o la frecuencia, y

en el que el receptor (50) está dispuesto, para recibir señales de radio de las estaciones base con conocimiento de la relación fija.

6. Dispositivo de navegación móvil según la reivindicación 5, en el que la red de comunicación por radio celular es una red de comunicación por radio según la norma DECT o un derivado de la misma.

7. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones 2 a 6, en el que la pluralidad de modelos de canal están parametrizados, siendo un parámetro una cantidad y/o un material de paredes internas del edificio.

8. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, que adicionalmente presenta un módulo de posicionamiento, que utilizando procedimientos recursivos y/o heurísticos realiza un cálculo de posición continuo.

9. Dispositivo de navegación móvil según la reivindicación 8, en el que el módulo de posicionamiento presenta un filtro de Kalman.

10. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones 2 a 9, que además presenta un módulo de optimización, que está dispuesto, para realizar un control de validez de la información acerca de la posición del dispositivo de navegación móvil utilizando los datos del trazado en planta del edificio (14).

11. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, que además presenta una interfaz para un usuario, para generar y emitir información auxiliar para el usuario utilizando la información acerca de la posición del dispositivo de navegación móvil.

12. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el receptor (50) presenta una pluralidad de antenas, y en el que los medios (56) para calcular la distancia están dispuestos para utilizar las señales de radio de la misma estación base recibidas mediante la pluralidad de antenas.

13. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la red de comunicación por radio celular está dispuesta para poner a disposición información acerca de un enlace de radio de una estación base al dispositivo de navegación a través de al menos un emisor de referencia del dispositivo de navegación móvil, y en el que el receptor (50) está dispuesto para recibir la información, y en el que los medios (56) para calcular tienen en cuenta la información.

14. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, que además presenta un detector de aceleración, y en el que los medios (56) para calcular están dispuestos para tener en cuenta en la información acerca de la posición una señal de salida del detector de aceleración.

15. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, que además presenta una brújula.

16. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el receptor (50) está dispuesto para recibir señales de radio de al menos dos redes de comunicación por radio celulares, que funcionan según una especificación diferente.

17. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, que está dispuesto para funcionar de una manera puramente pasiva sin emisión de señales de radio propias.

18. Dispositivo de navegación móvil según una de las reivindicaciones anteriores, estando almacenada la característica de radio de la estación base y los modelos de canal en el dispositivo de navegación móvil o poniéndose a disposición de manera adaptativa por medio de una interfaz de transmisión de datos.

19. Procedimiento para suministrar información de navegación en una red de comunicación por radio celular, que está dispuesta en y/o alrededor de un edificio (14) y que presenta al menos una estación (21, 22, 23) base con una identificación (ID1, ID2, ID3) de estación base, estando dispuesta la estación base en una posición predeterminada, con las siguientes etapas:

recibir (50) una señal de radio con una intensidad de campo eléctrica, que presenta la identificación de estación base;

determinar (52) la posición predeterminada de la estación base a consecuencia de la identificación de estación base;

medir (54) la intensidad de campo de la señal de radio;

calcular (56) una distancia del dispositivo de navegación móvil de la estación base, para obtener información acerca de la posición del dispositivo de navegación móvil utilizando la posición predeterminada de la estación base,

teniendo en cuenta, en la etapa del cálculo de la distancia, una característica de radio de la estación base, información acerca de un trazado en planta del edificio y una pluralidad de modelos de canal, que describen propiedades de transmisión para la señal de radio en un entorno de la estación base para diferentes posiciones del dispositivo de navegación móvil con respecto al edificio definido mediante el trazado en planta, estando predeterminados la característica de radio de la estación base y el modelo de canal, y

determinando en la etapa del cálculo utilizando un primer modelo de canal de la pluralidad de modelos de canal una primera posición con respecto al edificio, determinando una segunda posición con respecto al edificio utilizando un segundo modelo de canal de la pluralidad de modelos de canal, y determinando a consecuencia de un control de validez de la primera y la segunda posición un espacio con respecto al trazado en planta del edificio, en el que se encuentra el dispositivo de navegación móvil.