ES2293225T3 - Aparato y sistema para seguimiento y control. - Google Patents
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Abstract
Unidad móvil programable (4) para un hospedante destinado a llevarla, tal como una persona (32), que comprende un microcontrolador con comunicación con cada uno de los siguientes elementos: un módulo (9) de comunicaciones espaciales, desmontable, para comunicación con un centro de control (33), una unidad GPS (28) para comunicación, como mínimo, con un sistema de satélite GPS (34), y un sensor biométrico (23), cuyo sensor biométrico (23) y el microcontrolador están configurados para controlar y para identificar de manera exclusiva al usuario a partir de datos biométricos específicos de dicho usuario.
Description
Aparato y sistema para seguimiento y
control.
La presente invención se refiere a un aparato
para seguimiento y control y en particular a un aparato y sistema
para el seguimiento y control de personas que operan en una serie de
entornos distintos.
El precio de las unidades GPS ha disminuido
fuertemente en los últimos años, hasta el punto de que los modernos
automóviles y embarcaciones llevan unidades de GPS incorporadas para
ayudar al usuario en la navegación. Debido al incremento de los
casos de los que se ha tenido conocimiento de secuestro de niños en
estos últimos años como resultado de la globalización de grandes
empresas de medios de comunicación, además del incremento de la
popularidad de los llamados deportes peligrosos, tales como
montañismo o esquí fuera de pistas, que en general requieren
lugares en situación muy alejados, ha resultado también deseable
proporcionar a las personas unidades de seguimiento GPS. Estas
unidades son especialmente útiles si la persona que lleva la unidad
se encuentra en dificultades y tiene la posibilidad de generar una
señal de emergencia al activar una alarma de la unidad.
La señal de alarma puede ser transmitida desde
la unidad y un equipo de ayuda y rescate es capaz de identificar
con exactitud el lugar en que se encuentra la persona en situación
de emergencia antes de poner en marcha su rescate.
Una desventaja asociada con los dispositivos de
seguimiento de la técnica anteriormente conocida es que son
dependientes de que el portador de los mismos transmita señales de
emergencia. Las unidades de seguimiento por GPS de la técnica
conocida son dispositivos pasivos que interaccionan solamente con
satélites. Además de ello, existe un riesgo significativo de que si
la unidad de seguimiento se cae del portador y genera una señal de
emergencia al golpear con el suelo o por choque con otra persona o,
por ejemplo, un animal, la señal de alarma no proporciona una
indicación exacta del lugar en que se encuentra el portador en aquel
momento, sino que proporciona la localización de la propia
unidad.
La técnica anterior más próxima es la que se da
a conocer en el documento WO 02/32098 que da a conocer un método
para el funcionamiento de un sistema de comunicación sin cables que
tiene etapas de operativa de un juego de sensores y señales vitales
que están fijados al cuerpo del usuario; la transmisión de
información generada por el sensor a un comunicador sin cables tal
como un teléfono celular/PCS; la comparación, en el comunicador sin
cables, de la información generada por el sensor con un conjunto de
umbrales almacenados en el dispositivo de comunicación sin cables o
accesibles por él mismo y, cuando tiene lugar una información
generada por el sensor que se encuentra fuera de un cierto umbral,
iniciar una llamada de emergencia desde el comunicador sin cables a
un centro de respuesta de emergencia. La llamada de emergencia
incluye como mínimo algunas de las informaciones generadas por el
sensor e información que describe la localización del momento del
que efectúa la comunicación sin cables. La llamada de emergencia
puede comprender además otra información descriptiva del estado
médico del usuario, tal como el historial médico del usuario, y
medicamentos que debe tomar el mismo. La otra información puede ser
también facilitada para utilización por el personal de servicios de
emergencia junto con una información generada por el sensor que
continúa siendo transmitida desde el dispositivo de comunicación
sin cables mientras el personal de los servicios de emergencia se
encuentran de camino hacia el usuario. Se puede disponer una
estación de servicios médicos para descargar el conjunto de valores
de umbral y otras informaciones opcionales en una memoria accesible
por el dispositivo de comunicación sin cables.
El documento US 4.952.928 da a conocer un
sistema de control de personas que comprende una unidad de
transmisión o "transponder" que es llevado por el individuo
que está siendo comprobado, y que periódicamente, o bajo demanda,
transmite una señal codificada de forma exclusiva que identifica la
persona que se encuentra bajo control, así como información con
respecto al estado o actividades de la persona controlada tal como
ha sido detectada por los sensores, acoplados a la unidad de
transmisión. El sistema comprende también un dispositivo de control
de campo (FMD), que está situado cerca de la persona objeto de
control o en un lugar en el que la persona objeto de control
debería encontrarse y una unidad central de proceso (CPU), que de
forma automática, o bajo petición, recibe e interpreta datos del
FMD. Un enlace de comunicaciones entre el FMD y la CPU puede ser
establecido mediante líneas telefónicas ya existentes u otros
enlaces de telecomunicación.
Es un objetivo de la presente invención
solucionar o mitigar los problemas de las unidades de tipo
anteriormente conocido que se han indicado brevemente en lo
anterior.
De acuerdo con lo indicado, la presente
invención da a conocer una unidad móvil programable para un
hospedante portador, tal como por ejemplo una persona, que
comprende un microcontrolador en comunicación con cada uno de:
- un módulo de comunicación desmontable, de espacio libre, para comunicación con el centro de control,
- una unidad GPS para comunicación como mínimo con un sistema de satélite GPS, y
- un sensor biométrico, estando configurados el sensor biométrico y el microcontrolador para controlar y para identificar de manera exclusiva el hospedante a partir de datos biométricos específicos del hospe- dante.
Preferentemente, un conjunto de módulos de
comunicación quedan dispuestos para su utilización con la unidad
móvil y cada uno de los módulos está configurado para actuar en
interfaz con diferentes protocolos de comunicación sin cables.
De forma ideal, los protocolos comprenden GPS,
GSM, GPRS, Mode, 3G-UMTS y IEEE 802,11 WLAN. De
manera ventajosa, esto permite el desplegar diferentes tipos de
unidad móvil en diferentes situaciones tales como en parques
temáticos cerrados, fábricas químicas o instalaciones en el
exterior.
Preferentemente, el microcontrolador tiene un
programa de control almacenado en el mismo para recibir información
desde la unidad GPS y el sensor biométrico y para almacenar la
información en una memoria local.
De modo ideal, el microcontrolador tiene una
base de datos de parámetros de comportamiento aceptables para el
hospedante almacenados en la memoria de la unidad. Esta base de
datos define los límites de comportamiento aceptable para el
hospedante incluyendo localizaciones geográficas aceptables para el
hospedante además de valores biológicos aceptables tales como
temperatura corporal y/o ritmo cardíaco y/o impedancia bioeléctrica
en cualquier momento de tiempo.
Preferentemente, el microcontrolador tiene un
programa de control almacenado en el mismo para comparar la
información recibida de la unidad GPS y el sensor biométrico con
respecto a los parámetros de comportamiento de la base de datos
almacenados en la memoria incorporada para un hospedante determinado
en un momento determinado.
De manera ideal, el microcontrolador está
preprogramado para controlar periódicamente y descargar información
actualizada de la unidad GPS y del sensor biométrico.
Preferentemente, el programa de control cargado
en la memoria del mismo controlador trabaja con la información
recibida de la unidad GPS y el sensor biométrico con respecto a los
parámetros de comportamiento de la base de datos cada vez que se
capta una nueva localización y nueva información biométrica y es
descargada desde el sensor biométrico y la unidad GPS.
De modo ideal, los valores excepcionales que se
encuentran fuera de las tolerancias permisibles definidas en la
base de datos son detectados por un programa de interpretación
almacenado también en la memoria del microcontrolador.
Preferentemente, el programa de interpretación
tiene medios para priorizar estos valores de excepción y tiene
medios para seleccionar valores que indican que el hospedante está
sometido a dificultades significativas.
De manera ideal, el microcontrolador transmite
estos valores seleccionados con intermedio del módulo de
comunicaciones a un centro de control.
De forma alternativa, el microcontrolador
transmite estos valores seleccionados con intermedio de la unidad
GPS.
De forma ideal, la base de datos de parámetros
de comportamiento es programable de forma remota para tener en
cuenta nuevas actividades y nuevas rutinas del hospedante.
Preferentemente, el sensor biométrico comprende
una fuente de potencia y una serie de elementos de contacto
corporal.
Idealmente, los elementos de contacto corporal
proporcionan información indicativa de actividad del hospedante tal
como temperatura corporal, ritmo cardíaco y respiración.
Preferentemente, el sensor biométrico y el
microcontrolador comunican utilizando tecnología
"bluetooth".
Idealmente, el sensor biométrico y el
microcontrolador están configurados para identificar de manera
exclusiva el hospedante a partir de datos biológicos específicos
para el mismo, durante una fase de aprendizaje, cuando el detector
es colocado en primer lugar sobre el hospedante y la unidad es
activada de forma inicial.
Preferentemente, esta identificación de tipo
exclusivo es una identificación o "firma" biométrica del
hospedante y se utiliza como término de comparación para otras
alimentaciones subsiguientes de datos procedentes del sensor
biométrico.
De forma ideal, el sensor biométrico está
constituido por un parche con sensores múltiples, de tipo flexible,
que controla ECG, temperatura y ritmo respiratorio, de forma
continua. El parche de sensores es del tipo de un solo uso, de
coste reducido y agradable para el usuario, parecido a electrodos
actuales de un solo uso ECG. El parche de detectores es pequeño y
capaz de ser llevado de forma completamente no invasiva.
Preferentemente, el dispositivo comprende
tecnología de electrodos imprimibles ECG por serigrafía, patentados,
con nuevos micro-termistores y sensores de
respiración de base piezo-eléctrica.
\newpage
El parche es aplicado fácilmente y controlable
desde una posición remota utilizando comunicaciones basadas en el
espacio tales como Bluetooth. Es capaz de conectividad con el
microcontrolador de forma directa con intermedio de un interfaz
serie como parte de una solución integrada, o utilizando Bluetooth
como parte de una solución opcional más compleja.
Preferentemente, el sensor biométrico está
dotado de circuitos flexibles para permitir que el sensor se pueda
adaptar a las formas del cuerpo del usuario.
En otra realización del sensor biométrico, el
microcontrolador tiene medios para generar y transmitir señales al
cuerpo del usuario y medios para recibir y analizar las señales
procedentes de dicho cuerpo del usuario con intermedio del sensor
biométrico, siendo atenuadas las señales por la impedancia
bioeléctrica del cuerpo del usuario de manera que en su utilización
el análisis de las señales atenuadas por el controlador proporciona
una señal o "firma" de impedancia bioeléctrica capaz de
identificar, de manera exclusiva, el portador u hospedante.
La impedancia bioeléctrica puede ser medida con
instrumentos técnicos simples, lo que facilita la capacidad de
miniaturizar la tecnología detectora biométrica en un grado adecuado
para su implementación.
De manera ideal, el sensor biométrico comprende
dos o más electrodos dispuestos en la piel del usuario.
Preferentemente, los medios para generar y
analizar señales comprenden un módulo de control de software
almacenado en la memoria del microcontrolador, que puede ser
ejecutada por el procesador.
Los datos biométricos reales describen
información obtenida de la persona en la que está montado el sensor
en aquel momento en oposición a información procedente de la persona
cuyos datos biométricos han sido registrados originalmente durante
una fase de aprendizaje cuando la unidad móvil es colocada por
primera vez.
Preferentemente, la señal de identificación o
"firma" de impedancia bioeléctrica del usuario es almacenada
en la memoria de la unidad móvil, siendo registrada esta
"firma" durante la implementación inicial y calibrado de datos
primarios en un ambiente seguro o durante la fase de aprendizaje,
igual que para las otras señales de identificación o "firmas"
biométricas.
De modo ideal, el módulo de control de software
es capaz de comparar la señal de identificación de impedancia
bioeléctrica en vivo registrada con la señal de impedancia
bioeléctrica registrada durante la fase de implementación o de
aprendizaje.
De modo ideal, el módulo de control de software
tiene medios de identificación de error que comprenden algoritmos
diseñados de forma robusta o resistente que tienen en cuenta la
resistividad de la piel, sudor, regionalidad geográfica, peso,
edad, sexo, mediciones de corriente y voltaje y gama de
frecuencia.
Preferentemente, el sensor biométrico tiene
circuitos capaces de generar una serie de señales analógicas de
corrientes y frecuencia variables.
De modo esencial, las corrientes tienen una
magnitud que asegura un paso seguro por el cuerpo del usuario.
De modo ideal, las corrientes están comprendidas
entre 100 \muA y 900 \muA.
Preferentemente, la frecuencia de las señales
está comprendida en una gama de 1 a 1.350 KHZ.
Idealmente, el módulo de control de software
tiene medios para identificar características de impedancia
bioeléctrica representativas de la masa de grasas, masa celular del
cuerpo, agua extracelular y masa del esqueleto.
Preferentemente, el módulo de control de
software es capaz de generar, transmitir, recibir y analizar señales
en un intervalo de tiempo de unos pocos segundos para proporcionar
una salida correspondiente a hospedante identificado o no
identificado.
De manera ideal, el intervalo de tiempo es
aproximadamente de un segundo.
De modo ideal, los circuitos del sensor
biométrico tienen medios para leer señales atenuadas de uno o varios
electrodos.
Preferentemente, los circuitos del sensor tienen
medios para centrar la señal, convirtiendo la señal analógica en
una señal digital y haciendo pasar la señal al procesador para su
análisis.
Preferentemente, los algoritmos tienen medios
para generar una señal de identificación o "firma" de
impedancia bioeléctrica exclusiva para un hospedante específico a
partir de un juego completo de datos, incluyendo resistividad de
la piel, sudor, regionalidad geográfica, peso, edad, sexo,
mediciones de corriente y voltaje, y gama de frecuencias. Los
algoritmos pueden combinar la impedancia con otros datos biométricos
según pueda ser necesario.
De manera ideal, los algoritmos son capaces de
reducir el tiempo requerido para identificar un hospedante vivo
utilizando un subconjunto de datos seleccionados a partir de
cualquier combinación de las variables anteriormente
mencionadas.
La presente invención proporciona también un
método de identificación exclusiva de un hospedante que comprende
las etapas de un controlador que genera y transmite señales al
cuerpo de un hospedante, recibiendo el controlador señales del
cuerpo del hospedante después de que éstas han sido atenuadas por la
impedancia bioeléctrica del cuerpo del hospedante, analizando el
controlador las señales atenuadas para producir una señal de
identificación o "firma" de impedancia bioeléctrica capaz de
identificar el hospedante de manera exclusiva.
De manera ideal, el método comprende también la
etapa de comparación por parte del controlador de una señal de
identificación o "firma" de impedancia bioeléctrica de un
hospedante que sea registrado durante la implementación segura o
fase de aprendizaje con una señal de identificación o "firma"
de impedancia bioeléctrica en vivo registrada del cuerpo del
hospedante del momento a efectos de identificación.
Preferentemente, el método comprende la
generación y transmisión de una corriente eléctrica en una gama de
frecuencias hacia el cuerpo del hospedante con intermedio, como
mínimo, de un electrodo y recibiendo la señal atenuada con
intermedio de este electrodo o de cada uno de los electrodos
existentes, leyendo los circuitos del detector la caída de voltaje
resultante para cada frecuencia de la señal, filtrando la señal
atenuada, convirtiendo la señal de analógica en digital y haciendo
pasar la señal digital al procesador.
Preferentemente, el hospedante lleva la unidad
móvil programable en forma similar a una pieza de joyería o de
prenda de vestir con los componentes electrónicos incorporados en la
misma. Este tipo de equipo se conoce corrientemente como prendas
inteligentes.
Preferentemente, la unidad móvil comprende un
sistema de aumento de área amplia (WAAS). El WAAS es un receptor de
doce canales destinado a mejorar la exactitud e integridad de las
señales GPS.
De modo ideal, la unidad móvil tiene medios para
protegerse a sí misma contra interferencias electromagnéticas y
otras fuentes de interferencias por señales ambientales.
De modo ideal, la unidad móvil soporta un
lenguaje de escritura de interfaz de programadores de aplicación
(API) y un interfaz de usuario de tipo gráfico (GUI). De manera
ventajosa, estas características permiten la definición de las
normas de comportamiento aceptables con respecto a la localización
geográfica del hospedante con respecto al tiempo y a las
tolerancias superior e inferior de los datos biométricos.
La presente invención también proporciona un
sistema de control y seguimiento de un hospedante, tal como una
persona, comprendiendo un centro de control en comunicación con el
espacio libre con una unidad móvil y un sistema de satélite GPS,
comprendiendo la unidad móvil un microcontrolador en comunicación
con cada uno de los siguientes elementos:
- un módulo de comunicación desmontable de espacio libre para comunicación con el centro de control,
- una unidad GPS para comunicación, como mínimo, con un sistema de satélite GPS, y
- un sensor biométrico, estando configurados el sensor biométrico y el microcontrolador para controlar e identificar de manera exclusiva el hospedante o usuario a partir de datos biométricos específicos de este último.
Preferentemente, el centro de control del
sistema y cualquier tercero interesado se encuentran en comunicación
con intermedio de protocolos de comunicación fijos/de espacio
libre.
De manera ideal, los protocolos comprenden GPS,
I EEE 802,11, GSM, iMode, ISDN, Internet, PSTN y Bluetooth.
De manera ideal, la unidad móvil comunica con el
centro de control utilizando protocolos de comunicación de espacio
libre.
Preferentemente, los protocolos comprenden GPS,
I EEE 802,11, GSM, iMode y Bluetooth.
De manera ideal, se dispone una estación
repetidora o "transceiver" en tierra para comunicar señales
entre el sistema de satélite y el centro de control.
Preferentemente, la base de datos de
comportamiento aceptable está también almacenada en el centro de
control para análisis adicional de valores excepcionales indicados
desde la unidad móvil.
Idealmente, el sistema comprende un interfax
basado en web con respecto a un medioambiente seguro activado por
la base de datos para creación dinámica y modificación de la base de
datos de comportamiento aceptable almacenada en el centro de
control y la unidad móvil.
\newpage
Preferentemente, el centro de control comprende
medios para alertar al personal de vigilancia y otras terceras
partes interesadas sobre los valores excepcionales con intermedio de
protocolos de comunicación escogidos de tipo fijo/espacio
libre.
Idealmente, las normas de comportamiento son
definidas en agentes de software con intermedio de un GUI basado en
web y descargado a la unidad móvil.
Preferentemente, el sistema tiene medios para
identificar que la unidad móvil ya no está funcionando o que la
unidad móvil ha perdido contacto con el usuario. La separación es
reconocida dado que el sensor biométrico toma lecturas cada 30
segundos y si no se reciben bioseñales durante un período prolongado
de tiempo entonces o bien el biosensor ya no está fijado al usuario
o existe un defecto de funcionamiento en el sistema de comunicación
de la unidad móvil.
La presente invención proporciona también una
segunda unidad móvil programable para el seguimiento y control de
un usuario comprendiendo un microcontrolador, una base de datos
almacenada en una memoria del microcontrolador que contiene datos
de comportamiento aceptable para el usuario, una unidad de
localización GPS en comunicación con el microcontrolador, un
programa de control dispuesto en la memoria del microcontrolador
para detectar cuando las señales procedentes de la unidad GPS
contienen valores de excepción que se encuentran fuera de los
parámetros definidos en la base de datos del comportamiento
aceptable.
Preferentemente, la base de datos contiene datos
de localización geográfica aceptable y datos biológicos aceptables
como función del tiempo para un usuario específico.
De manera ideal, la segunda unidad móvil tiene
también un sensor biométrico en comunicación con el
microcontrolador.
Preferentemente, el programa de control detecta
cuando las señales procedentes del sensor biométrico contienen
valores excepcionales que se encuentran fuera de los parámetros
biológicos aceptables definidos en la base de datos de
comportamiento aceptable.
De manera ideal, la segunda unidad móvil
programable es adecuada para su utilización con el sistema que se
ha descrito en lo anterior.
Preferentemente, ambas unidades móviles tienen
medios para soportar el servicio European Geostationery Navigation
Overlay Service (EGNOS) ("servicio de navegación geoestacionaria
europeo").
La presente invención da a conocer además un
programa de control para el control del funcionamiento del sistema
de seguimiento y control, que tiene medios para general y transmitir
señales, medios de interrogación para recibir señales de una serie
de medios de entrada, medios de interpretación para analizar señales
recibidas desde los medios de interrogación y medios generadores de
alarma que pueden funcionar como respuesta a la identificación de
valores excepcionales por los medios de interpretación.
De modo ideal, las señales recibidas desde los
medios de entrada incluyen datos de entrada de GPS y datos de
entrada biométricos.
Preferentemente, los medios de interpretación
comprenden una base de datos de datos biológicos y geográficos
aceptables para un usuario como función del tiempo y un juego de
instrucciones codificadas para procesar información, captadas de
los datos de entrada de GPS y datos de entrada biométricos con
respecto a la base de datos para comprobar valores excepcionales
biológicos y geográficos que se encuentran fuera de las tolerancias
aceptables definidas por la base de datos.
De manera ideal, los medios para generar,
transmitir y recibir señales incluyen instrucciones codificadas
para controlar el repetidor GPS y el módulo de comunicaciones con
intermedio de un microprocesador.
Preferentemente, el conjunto de instrucciones
codificadas de los medios de interpretación tienen un término
temporal y los agentes de software residentes permanecen
comunicables entre la unidad móvil y el centro de control.
La invención se describirá a continuación
haciendo referencia a los dibujos adjuntos que muestran solamente,
a título de ejemplo, una realización de una unidad móvil programable
y una realización de un sistema para controlar y para el
seguimiento de un usuario que lleva la unidad móvil. En los
dibujos:
la figura 1 es un dibujo que muestra
esquemáticamente la arquitectura de una unidad móvil programable; la
figura 2 es un dibujo en perspectiva representativo de un sistema
para el control y seguimiento de un usuario que lleve la unidad
móvil; y
la figura 3 es una representación esquemática
del proceso de escritura de las normas de comportamiento.
\newpage
Haciendo referencia a los dibujos y de manera
inicial a la figura 1, se ha mostrado una unidad móvil programable
indicada de manera general por el numeral de referencia (4). La
unidad (4) tiene un microprocesador central (10) (ARM) que procesa
señales recibidas por la unidad (4). El procesador (10) tiene un
reloj (21) y una fuente de energía (19) que también proporciona
potencia para el par transmisor GPS/receptor (28). El nivel de la
fuente de potencia (19) está siendo controlado de manera constante
por un sensor de nivel de potencia (18). Una célula solar (20) está
conectada a la fuente de potencia (19) proporcionando un suministro
de refuerzo eficaz en el caso de que la fuente de potencia (19),
tal como una batería, queda agotada. El procesador (10) es capaz de
detectar el nivel de potencia de la fuente de potencia (19) y de
iniciar una modalidad de funcionamiento en potencia reducida en
caso
necesario.
necesario.
Una memoria local (14) está dispuesta para
almacenar datos obtenidos del sensor biométrico (23) e información
recibida del receptor GPS (28). El sensor biométrico (23) tiene una
fuente de potencia (22) y comprende una serie de detectores (24),
(25), (26) y (27) para recibir diferentes informaciones
representativas de atributos físicos del cuerpo del usuario tales
como tipo de piel (24), temperatura corporal (25), ECG (26) y
respiración (27).
Una unidad lógica y de control (15) se encuentra
en comunicación con la memoria local (14) y el procesador (10) y la
unidad lógica y de control (15) se encuentra también en comunicación
con el software (16) (agentes TSR de terminación y continuación
funcional ("stay resident")). Una base de datos (17) está
también almacenada en la memoria (14) de la unidad (4) conteniendo
un conjunto predeterminado de parámetros de comportamiento
aceptables que son utilizados para referenciar la información
dinámica recibida del sensor biométrico (23) y el receptor de GPS
(28).
El microprocesador (10) se encuentra también en
comunicación con el módulo de comunicaciones (9) y controla su
funcionamiento y también con un par formado por el transmisor
GPS/receptor (28). Una alarma (12), accionable manualmente, queda
situada sobre la unidad (4) permitiendo al usuario transmitir una
señal de alarma con intermedio del transmisor GPS (28) o del módulo
de comunicación (9). Si la alarma (12) ha sido activada por
accidente o en caso de que el suceso que ha provocado la alarma ya
ha pasado, el usuario puede desactivar la alarma presionando el
botón (11) de desactivación de la alarma. La unidad móvil (4)
comprende también un generador (13) de impulsos de radiofrecuencia
conectado al procesador (10). Este generador (13) facilita la
detección en lugar pró-
ximo.
ximo.
En su utilización, antes del funcionamiento
normal de la unidad móvil (4) el detector biométrico (23) es
calibrado con respecto a los atributos físicos del usuario
específico. En el inicio, el sensor biométrico (23) detecta una
serie de parámetros clave incluyendo tipo de piel (24), ECG (26),
temperatura corporal (25) y respiración corporal (27). Después de
un período de aprendizaje inicial, el sensor biométrico (23) pasa a
funcionamiento normal. Durante el período de aprendizaje, el sensor
biométrico (23) emite señales al procesador (10) de la unidad móvil
(4) utilizando tecnología Bluetooth. Dentro del procesador (10) se
encuentran elementos lógicos y de control para procesar los datos
biométricos durante estos 30)60 segundos del período de
aprendizaje. Después de haber transcurrido este período, el
procesador (10) crea una unidad de datos paquete (PDU) y transmite
las señales biométricas combinadas en forma de identificación o
"firma" biométrica (29) del hospedante a un centro de control
(ver figura 2). Después de ello, la señal de identificación o
"firma" biométrica (29) es utilizada para controlar
alimentaciones subsiguientes de datos desde el usuario u hospedante
e identifica condiciones potenciales/reales de excepción como
función del mapeado de las alimentaciones de datos biométricos del
momento con respecto a la señal de identificación o "firma"
biométrica original (29).
En funcionamiento normal, existe un elevado
grado de mapeado y similitud de los datos biométricos del momento
con la "firma" biométrica original (29) derivada durante el
calibrado. Cualquier desviación significativa de cualesquiera/todos
los parámetros es identificada como valor de excepción potencial. La
causa de ello puede variar desde un cambio en aplicación de
actividad (de situación de descanso a situación activa) o un cambio
en el medio ambiente (temperatura, respiración). Un valor de
excepción real es un resultado de un cambio en el hospedante
(definición de la piel -24-, ECG -26-) o una señal faltante no
prevista.
Estas desviaciones de la identificación o
"firma" biométrica (29) forman parte de los parámetros de
comportamiento aceptables que están construidos y perfilados para
cualquier usuario.
La unidad móvil (4) sigue la siguiente secuencia
de operaciones de nivel máximo durante la modalidad activa:
Mientras existe potencia
- -
- tomar lecturas biométricas locales cada 30 segundos
- -
- verificar que el almacenamiento local (14) se encuentra a disposición-borrar datos que tengan más de 5 minutos
- -
- almacenar datos biométricos como identificación o "firma" del momento (29)
- -
- verificar datos de la "firma" (29) con respecto a la "firma" calibrada original (29)
- -
- calcular coordenadas de GPS cada 5 minutos
- -
- verificar datos de GPS de acuerdo con el agente TSR (16) de normas de comportamiento
- -
- si existen condiciones excepcionales, entonces
- -
- crear PDU con datos biométricos, operativos y de GPS
- -
- enviar PDU a un centro de control (33) (ver figura 2) con intermedio del módulo de comunicaciones relevante (9).
La unidad móvil (4) sigue la siguiente secuencia
operativa durante la modalidad pasiva:
Mientras la potencia se encuentra a
disposición
- -
- si se recibe una petición para una PDU del centro de control o se activa una señal de alarma local, entonces
- -
- tomar lecturas biométricas locales
- -
- verificar que se encuentra a disposición el almacenamiento local (14)
- -
- almacenar datos biométricos como identificación o firma del momento (29)
- -
- calcular coordenadas GPS
- -
- crear PDU con datos biométricos, operativos y de GPS
- -
- enviar PDU al centro de control (33) con intermedio de un módulo de comunicaciones relevante (9).
Al recibir la PDU relevante de la unidad (4), el
centro de control (33) determina si algún atributo de la PDU
representa condiciones de excepción basándose en:
- -
- señal de alarma del usuario activada manualmente
- -
- señal de alarma del usuario activada automáticamente (manipulación)
- -
- situación excepcional producida por el usuario (violación de norma de espacio)
- -
- situación de excepción producida por el usuario (violación de calibrado biométrico).
\vskip1.000000\baselineskip
La unidad (4) descubre que el estado de
excepción ha tenido lugar en atributos de GPS o biométricos e
informa al centro de control (33), o la modalidad pasiva devolverá
un PDLT y el centro de control (33) procesa los datos con respecto a
la base de datos de normas de comportamiento para este usuario. Si
los datos pasan el agente (16) de TSR entonces se mantiene la
modalidad operativa como normal.
El usuario tiene la capacidad de desconectar la
unidad (4) y retirar el biosensor (23) en localizaciones y eventos
predeterminados (incluyendo cuando se encuentre en casa, durmiendo,
viajando en tren/avión, nadando). En todas estas situaciones, la
transición a la situación de supresión de potencia o desconexión de
componentes clave del dispositivo a efectos de reducir consumo de
potencia se encuentra programada en el agente (16) de normas de
comportamiento TSR.
El nivel de consumo de potencia es controlado y
es objeto de informe en datos operativos como parte del PDU que es
reenviado al centro de control (33). La unidad (4) genera una
situación de excepción al nivel de la vida de la batería disponible
si la situación se hace crítica (es decir, se ha alcanzado un nivel
inferior al 25% de la potencia). En este caso, el centro de control
(33) procesa la PDU y envía la situación al punto de contacto
relevante para este usuario. A efectos de conservar la potencia en
condiciones operativas normales, la unidad (4) utilizará la
modalidad de descarga lenta ("trickle") siempre que ello sea
aplicable.
Haciendo referencia a continuación a la figura
2, se ha mostrado una presentación esquemática en perspectiva de un
sistema según la invención indicado de manera general por el numeral
de referencia (31). El sistema (31) tiene una unidad móvil (4)
fijada en la muñeca de un niño (32). La unidad móvil (4) se
encuentra en comunicación espacial con un centro de control (33) y
un satélite GPS (34). El centro de control (33) y el padre o
encargado del niño o tercero interesado (35) se encuentra en
comunicación con intermedio de internet a través de un ISP (37).
Otros aparatos y modalidades de comunicación entre el centro de
control (33) y un tercero (35) incluyen TV interactiva (38) a
través de ADSL, teléfonos móviles (39) con intermedio de GSM y PDA
(36) con intermedio de GPRS. Se ha mostrado una estación repetidora
terrestre (41) en comunicación espacial tanto con el satélite GPS
(34) como con el centro de control (33).
\newpage
- En la modalidad de funcionamiento normal, la unidad GPS (28) (ver figura 1) de la unidad móvil (4) es desconectada y el sistema para comunicación con el centro de control (33) es colocado en modalidad de escucha similar a un dispositivo móvil activado por GPRS.
Cuando el centro de control (33) comunica con la
unidad móvil (4), como sistema de comprobación o porque el
padre/encargado del niño (35) desea determinar la situación del niño
(32), el centro de control (33) inicia un canal de comunicaciones
con la unidad (4) utilizando un circuito sin cables a través de
GSMGPRS/802.1 1, celular, MIP, que envía la señal a la unidad móvil
(4). Al recibir esta señal del centro de control (33), la unidad
móvil (4) realiza un TSR (16) que permite devolver una señal
indicadora de la unidad (4) conteniendo:
- -
- datos de localización espacial
- -
- estado operativo/nivel de carga de la batería
- -
- datos de identificación o "firma" biométrica.
El repetidor GPS (28) de la unidad móvil (4)
puede calcular sus coordenadas espaciales con intermedio del
satélite GPS (34) como función de tiempo y espacio, y devolviendo
éstas como datos de localización física o de espacio.
En caso de que el niño (32) se encuentre fuera
de alcance de los protocolos normales de comunicación sin cables,
el sistema (31) puede utilizar GPS para proporcionar el flujo de
transmisión/recepción desde/hacia el centro de control (33) desde
la unidad móvil (4). En situaciones en las que el usuario (32) se
encuentra en el mar, en terreno montañoso, en zonas del desierto,
es necesario proporcionar comunicaciones por satélite solamente de
manera que se pueda identificar, acudir y acceder de manera
exclusiva. El mismo TSR (16) es ejecutado por la unidad móvil (4)
al recibir la solicitud del centro de control (33). Sin esta
intervención la unidad móvil (4) se encuentra fuera de alcance. La
unidad móvil (4) envía datos periódicos de alimentación de acuerdo
con los atributos de la propia unidad (4).
Dependiendo de la actividad y de la localización
física del usuario (32), el centro de control (33) comunica con el
usuario u hospedante (32) con intermedio de los módulos de GPS (28)
u otros interfaces de comunicación utilizando IEEE 802.11, 3G,
GPRS, GSM, Bluetooth. La unidad móvil (4) responde al centro de
control (33) de forma correspondiente bajo el control del
procesador (10) del microcontrolador.
En general, cuando la unidad (4) detecta una
situación de excepción localmente utiliza comunicaciones móviles
para iniciar una sesión de comunicación con el centro de control
(33). La unidad GPS (28) lleva a cabo la función de localización
utilizando señales procedentes del satélite GPS (34) situado en las
proximidades. En funcionamiento normal el módulo GPS (28) es
desconectado excepto que la unidad (4) haya detectado una situación
de excepción biométrica, que el usuario u hospedante haya emitido
una alarma (12) o que el centro de control (33) pida la
actualización de la situación. En estos casos, los módulos GPS (28)
son puestos en marcha y se realiza el proceso de localización bajo
el control del procesador (10). Los componentes de GPS (34), (28)
pueden combinar otros datos desde el centro de control (33) para
verificar y afinar los resultados. Estos datos de ayuda pueden
incluir datos de localización aproximada, efemérides de almanaque,
desplazamiento de frecuencia, "doppler", referencia espacial
previa, hora, etc. Los componentes de GPS (34), (28) proporcionan
los datos de localización espacial calculados utilizando el satélite
de GPS (34) en relación con la unidad GPS (28) y el procesador
(10). Estos datos son combinados con la señal de identificación o
"firma" biométrica (29) y enviados como PDU estructurado al
centro de control (33) con intermedio de protocolos de
comunicaciones apropiados. También se incluyen datos operativos
referentes a niveles de carga de las fuentes de potencia (19), (22)
(ver figura 1). Al recibir el PDU el centro de control (33) verifica
los valores de los atributos del PDU de acuerdo con la base de
datos de normas de comportamiento (17) para aquel usuario específico
en aquel punto de tiempo y espacio determinados.
Si el PDU procede de la unidad (4) como
resultado de la alarma (12) iniciada por el usuario, entonces el
centro de control (33) emite la situación de alarma a la
persona/organización de contacto designada en la base de datos que
se tiene que contactar en una emergencia. No obstante, si el PDU
procede de la unidad móvil (4) en una respuesta a una petición
anterior del centro de control (33) o como excepción potencial
detectada por la propia unidad (4), el centro de control (33)
verifica los atributos del PDU de acuerdo con la base de datos (17)
de normas de comportamiento para dicho usuario objetivo (1) en
dichos momentos de tiempo y espacio específicos y responde de forma
correspondiente.
Haciendo referencia a continuación a la figura
3, las normas de comportamiento son definidas con intermedio de un
lenguaje de escritura y son programadas con intermedio de un
interfaz superior gráfico basado en web (GUI) por el centro de
control (33) o el padre/encargado (35) del usuario (32). Las normas
espaciales y biométricas que definen el movimiento y situación
aceptables del usuario (32) en función del tiempo, espacio y
actividad son programadas del modo siguiente. El método por el que
las normas de comportamiento son estructuradas, definidas y
expresadas es mediante una escritura (52) que es realizada en C o
Java y verificada con intermedio de un compilador de escritura
(53). Esencialmente la escritura (52) es un medio por el que se
definen la localización y actividad supuestas del usuario como
función de la hora del día y de la actividad. La escritura (52) es
combinada con la situación del usuario (32) en términos de sus
lecturas biométricas clave. Estos parámetros biométricos se
relacionarán con la temperatura del cuerpo, epidermis, atributos
ECG. Cada una de las escrituras (52) contendrá también los valores
de parámetros
para:
para:
- fecha (fecha)
- hora (24 horas del reloj) (numérica)
- coordenadas x, y de la red nacional
(numérica)
- descripción de localización (texto)
- i.
- hogar
- ii.
- escuela
- iii.
- fiesta o vacaciones
- iv.
- compras
- v.
- trabajo
- vi.
- etc.
- descriptor de actividad (texto)
- i.
- deporte de campo
- ii.
- natación
- iii.
- montañismo
- iv.
- esquí
- v.
- deporte en espacio cerrado
- vi.
- diversión u ocio
- vii.
- escuela
- viii.
- trabajo
- ix.
- etc.
- administrador (si existe)
- forma de transporte
- i.
- (a pie, automóvil, bicicleta, tren terrestre, avión, embarcación, medio subterráneo, etc.)
- atributos biomédicos
- i.
- temperatura corporal
- ii.
- parámetros ECG
- iii.
- tipo de piel
- iv.
- nivel de perspiración
- v.
- Tec.
Para cada protocolo de comunicación física que
es incorporado en el interior del usuario u hospedante (32)
existirá asociada con el mismo una serie de escritos (52) que se
enviarán a la unidad (4) con intermedio de un emisor de escritos
(51) y que se ejecutarán por la unidad (4) y se utilizarán a
continuación para entrar en diálogo con el centro de control
(33).
Éstos son ensamblados a continuación en un
código de agente móvil ejecutable para transmisión a la unidad (4)
como TSR (16). Se activan protocolos móviles
cliente-servidor para proporcionar la disposición de
la llamada, comunicaciones de agente y verificación de TSR (16)
entre el centro de control (33) y el procesador (10) de la unidad.
La base de datos (17) de parámetros de comportamiento es dotada a
continuación de estos valores. Subsiguientes alimentaciones de
datos locales procedentes del GPS (28) y del sensor biométrico (23)
son comparados con respecto a la base de datos de comportamiento
(17) y las normas que fueron definidas en el TSR (16). Un
almacenamiento de datos será mantenido en el centro de control (33)
para mantener un perfil del comportamiento del usuario para
referencia y predicción futuras.
Se pueden realizar variaciones y modificaciones
sin salir del ámbito de la invención que se ha descrito y que se
definirá a continuación en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (18)
1. Unidad móvil programable (4) para un
hospedante destinado a llevarla, tal como una persona (32), que
comprende un microcontrolador con comunicación con cada uno de los
siguientes elementos:
- un módulo (9) de comunicaciones espaciales, desmontable, para comunicación con un centro de control (33), una unidad GPS (28) para comunicación, como mínimo, con un sistema de satélite GPS (34), y un sensor biométrico (23), cuyo sensor biométrico (23) y el microcontrolador están configurados para controlar y para identificar de manera exclusiva al usuario a partir de datos biométricos específicos de dicho usuario.
2. Unidad móvil programable (4), según la
reivindicación 1, en la que el módulo (9) de comunicación espacial,
desmontable, es seleccionable a partir de un conjunto de módulos de
comunicación y cada uno de los módulos está configurado para actuar
en interfaz con diferentes protocolos de comunicación espacial.
3. Unidad móvil programable (4), según la
reivindicación 1 ó 2, en la que el microcontrolador tiene una base
de datos (17) de parámetros de comportamiento aceptables para el
usuario (32) almacenados en una memoria (14) de la unidad (4).
4. Unidad móvil programable (4), según la
reivindicación 3, en la que la base de datos (17) define los límites
de localizaciones geográficas aceptables y valores biológicos
aceptables como función del tiempo para el usuario (32).
5. Unidad móvil programable (4), según la
reivindicación 3 ó 4, en la que la base de datos (17) es programable
desde una posición remota para tener en cuenta nuevas actividades y
rutinas del usuario.
6. Unidad móvil programable (4), según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la
identificación original tiene lugar cuando el sensor biométrico
(23) es acoplado en primer lugar al usuario (32) y la unidad móvil
(4) es activada inicialmente.
7. Unidad móvil programable (4), según la
reivindicación 6, en la que la identificación proporciona una señal
de identificación o "firma" identificable (29) para el usuario
(32).
8. Unidad móvil programable (4), según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el sensor
biométrico (23) comprende una fuente de energía (22) y un parche con
sensores múltiples de tipo flexible, que controla de forma
continuada el ECG(26), temperatura corporal (25) y ritmo
respiratorio (27) del usuario.
9. Unidad móvil programable (4), según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el sensor
biométrico (23) está dotado de circuitos flexibles que permiten que
dicho sensor (23) se adapte a las formas corporales del
usuario.
10. Unidad móvil programable (4), según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el sensor
biométrico (23) y el microcontrolador comunican utilizando
tecnología bluetooth.
11. Unidad móvil programable (4), según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el
microcontrolador es preprogramado para controlar periódicamente y
descargar información actualizada desde la unidad GPS (28) y del
sensor biométrico (23).
12. Sistema (31) para el control y seguimiento
de un hospedante o usuario, tal como una persona (32), que
comprende un centro de control (33) en comunicación espacial con una
unidad móvil (4) y un sistema de GPS satélite (34), comprendiendo
la unidad móvil (4) un microcontrolador en comunicación con cada uno
de los módulos (9) de comunicación espacial desmontables para
comunicación con el centro de control (33), una unidad GPS (28)
para comunicación como mínimo con un sistema de satélite GPS (34) y
un sensor biométrico (23), estando configurados el sensor
biométrico (23) y el microcontrolador para controlar e identificar
de manera exclusiva el hospedante o usuario a partir de datos
biométricos específicos del mismo.
13. Sistema (31), según la reivindicación 12, en
el que la unidad móvil (4) y el centro de control (33) comunican
periódicamente entre sí utilizando protocolos de comunicación
espacial.
14. Sistema (31), según la reivindicación 12 ó
13, en el que una base de datos de comportamiento aceptable (17)
está almacenada en el centro de control (33) y en la unidad móvil
(4).
15. Sistema (31), según la reivindicación 14, en
el que el sistema comprende un interfaz basado en web con respecto
a un medio seguro activado por la base de datos para creación y
modificación dinámica de la base de datos de comportamiento
aceptable (17) almacenada en el centro de control (33) y en la
unidad móvil (4).
16. Sistema (31), según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 15, en el que el centro de control (33) del
sistema y terceros se encuentran en comunicación utilizando
protocolos de comunicación predeterminados.
\newpage
17. Sistema (31), según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 16, en el que el centro de control (33)
comprende medios para avisar a los encargados y terceros de valores
excepcionales con intermedio de protocolos de comunicación
predeterminados.
18. Sistema (31), según la reivindicación 16 ó
17, en el que los terceros y el centro de control (33) tienen
medios para establecer contacto con la unidad móvil (4) con
intermedio de protocolos de comunicación predeterminados.
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