ES2326197A1 - Sistema de localizacion personal multiple en interiores de edificios. - Google Patents

Abstract

Sistema de localización personal múltiple basado en transceptores (células) y transceptores (satélites), estando cada célula conectada a un ordenador central por medio de conexión Ethernet, a través de la cual se envían los datos de la situación de los diferentes satélites que se encuentran conectados vía radio a cada una de las células.

Description

Sistema de localización personal múltiple en interiores de edificios.

Objeto de la invención

La presente memoria descriptiva se refiere a un sistema de localización personal múltiple en interiores de edificios. Dicho sistema está basado en transceptores (células), múltiples transceptores (satélites) y un centro de transmisión y recepción de datos.

El sistema de localización que se propone, esta destinado a conocer en todo momento el lugar exacto donde se encuentran las personas dentro de un edificio. Se puede emplear para conocer el lugar concreto donde se encuentra, por ejemplo dentro de un hospital, un enfermo, un médico, enfermera. Así por ejemplo, si un enfermo se encuentra paseando fuera de su habitación y de repente se encuentra indispuesto, bastaría con accionar un pulsador del sistema que se propone, para que puedan acudir rápidamente en su ayuda, ya que se conoce el lugar exacto en el que se encuentra el enfermo.

Esta invención tiene su aplicación dentro del campo del sector de la seguridad, protección y control personal.

Antecedentes de la invención

Actualmente no se conoce ningún sistema de localización de personas en interiores de edificios.

Descripción de la invención

El sistema de localización personal múltiple está basado en transceptores (células) separados unos diez metros unos de otros, cuya situación geográfica es fija y conocida y tantos transceptores (satélites) como se quiera tener localizados.

Cada célula esta conectada a un ordenador central por medio de una conexión Ethernet, a través de la cual se envían los datos obtenidos sobre la situación de los diferentes satélites que se encuentran conectados vía radio con cada una de las células.

Cada célula se compone de tres partes: dos transmisores y un receptor. El primer transmisor de célula emite una portadora omnidireccional que está modulada en amplitud por una señal de 30 Hz y en frecuencia con los datos indentificativos de la célula. Como veremos, la modulación de 30 Hz se empleará en los receptores satélites como primera señal para conocer su propia situación geográfica. Las células contiguas emiten en frecuencias diferentes (canales) para no interferirse y como el alcance que tienen no supera los 10 ó 15 metros, es posible que dos células puedan transmitir en el mismo canal cuando estén separadas unos 30 ó 40 metros

El segundo transmisor de célula transmite una portadora sin modular, de diferente frecuencia que la anterior, a través de un juego de antenas directivas que emulan a una antena directiva que gira a 30 revoluciones por segundo, por lo tanto el nivel de la señal portadora que recibirán los receptores de los satélites variará en amplitud al mismo ritmo que el giro de la antena emulada, por consiguiente, se originará en los detectores de estos receptores satélites una señal de 30 Hz de forma que obtendrán la máxima amplitud cuando la antena directiva "apunte" hacia ellos. Esta será la segunda señal necesaria para conocer la posición.

Obviamente estas dos señales no servirían de nada si no hubiera una relación entre ellas, pues bien, esta relación consiste en que cuando la antena directiva apunte hacia un punto cuya dirección es conocida, la amplitud de la modulación de 30 Hz emitida con la antena omnidireccional será máxima; así pues, si marcamos esta dirección como un vector de dirección conocida, cualquier receptor satélite que se coloque en este vector "verá" las dos señales de 30 Hz en fase. Ubicando un receptor satélite en cualquier punto alrededor de la célula, éste percibirá las dos señales de 30 Hz desfasadas en un número de grados proporcional a su situación con respecto a la dirección del vector conocido.

Si dibujamos una circunferencia de radiación alrededor de la célula y trazamos radios marcado como cero el que pasa por encima del vector de dirección conocida, bastará con que los receptores satélites midan los grados que hay de desfase entre las dos señales de 30 Hz para saber en qué radio de la circunferencia se encuentran.

Hasta aquí el receptor satélite ya conoce a qué número de grados se encuentra de la célula con respecto al vector conocido, también conoce el número de la célula o identificación (información transmitida por la modulación de frecuencia de la portadora omnidireccional) pero esto no basta para saber la posición exacta, pues se encuentra en cualquier punto a lo largo del radio calculado por el desfase de las señales. Para resolver esta cuestión el receptor satélite irá sintonizando diferentes células hasta encontrar otra portadora, calculará el desfase de las dos señales de 30 Hz y obtendrá en qué radio de la nueva célula se encuentra.

Como todas las células apuntan a una dirección conocida, la intersección del nuevo vector con el anterior permitirá que el centro de control pueda calcular por triangulación la situación exacta del receptor satélite.

Una vez que el satélite ha localizado los dos vectores necesarios para su correcta ubicación, solo tiene que formar una trama de datos donde estarán incluidos los dos vectores o radios obtenidos, la identificación de las dos células sintonizadas, la identificación preestablecida del receptor satélite y transmitirla por el canal de transmisión (todos los satélites emplean la misma frecuencia). El tercer elemento de la célula es el receptor; así pues, cuando cualquier célula reciba una trama, ésta se enviará, vía Ethernet, al ordenador central para que realice los cálculos de triangulación y sitúe al satélite en el mapa de representación.

Breve descripción de los dibujos

A efectos de una mejor comprensión de la presente invención, se aportan unos dibujos que ilustran esquemáticamente, a título de ejemplo ilustrativo únicamente y sin carácter limitativo alguno, una forma de realización preferida, en los que:

La Figura 1 es una vista general esquemática que ilustra características funcionales de un ejemplo de realización del sistema, y la ilustra un gráfico esquemático de un ejemplo de realización de sistema en que interviene un número células y varios satélites situados en posiciones cualesquiera en tomo a dichas células.

Descripción de la forma de realización preferida

Tal y como se ha mencionado anteriormente, la descripción de la forma de realización preferida del sistema de la invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, en los que se utilizan referencias numéricas para identificar y designar cada una de las partes del sistema. En dichos dibujos, si se considera en primer lugar la representación de la Figura 1, se puede apreciar una vista ilustrativa del funcionamiento general del sistema, en base a un ejemplo de ejecución en el que intervienen dos transceptores células que se relacionan con un transceptor satélite. Cada una de las células dispone, como se ha dicho, de dos emisores y un receptor, de los que un primer dispositivo emisor (1) de cada célula se destina a generar y emitir, con la ayuda de la antena omnidireccional correspondiente, una señal (2) modulada en amplitud a una frecuencia de 30 Hz y en frecuencia para transmitir los datos de identificación de la célula, tal y como se ilustra gráficamente en las representaciones (4, 4a).

El segundo emisor de cada una de: las células consideradas emite una señal portadora sin modular a través de una antena directiva (que como se ha dicho anteriormente es un juego de antenas directivas que emulan a una antena directiva que gira a 30 revoluciones por segundo) con una dirección conocida (3, 3a) respectivamente paralela a la generada por la otra célula y esquematizada en el ejemplo de la Figura 1 con las referencias 8 y 8a respectivamente, de tal modo que, el desfase entre esta señal detectada por medio del receptor 5 de uno de los satélites equipado con una antena 6 de recepción de las señales y con un dispositivo 7 comparador de fases, realiza la discriminación correspondiente para obtener el valor del desfase respecto a la primera. Con la medición de esta cantidad de desfase se determina el vector direccional que apunta hacia, y que se recibe en, la posición del transceptor satélite.

La Figura 1 muestra, a título ilustrativo, una representación gráfica comparativa del desfase existente entre señales, sobre un sistema de coordenadas en el que aparecen las señales 2, 2a de la Figura, omnidireccional y directiva respectivamente, desplazadas entre sí una cierta cantidad a lo largo del eje de abscisas, como consecuencia del mencionado desfase entre las mismas.

Una vez que se ha determinado el vector 3, 3a con dirección conocida, falta únicamente determinar el punto radial de ese vector generado en el transceptor satélite, para poder conocer la posición exacta de este último. Esto va a ser explicado con mayor detalle en relación con la Figura 2, en la que se muestran varias células 10 transceptoras, en posiciones conocidas y mutuamente separadas entre sí por distancias predeterminadas (que en el caso de esta realización se han establecido en unos 10 m entre transceptores de células contiguas). En tomo a dichas células, en posiciones cualesquiera, se encuentran situados los transceptores satélites señalados con las referencias numéricas 9. Los vectores radiales que determinan la dirección hacia el transceptor satélite, se establecen de la manera que se ha explicado anteriormente, por lo que solamente es necesario conocer el punto concreto (es decir, la distancia) de ese vector radial en el que se localiza el satélite. Para ello basta con que el satélite establezca contacto con otra de las células sintonizando otro canal y realice nuevos cálculos para obtener el valor del desfase entre las dos señales de 30 Hz, determinando con ello un nuevo vector que al cruzarse con el anterior proporciona el dato deseado de localización precisa del satélite. Esta situación se deduce más claramente a partir de la Figura 2, en la que un satélite 9 está en un punto tal que corresponde a una dirección vectorial que guarda un ángulo \alpha con la dirección conocida 11 respecto a una de las células; el establecimiento de contacto entre este satélite 9 y la dirección 11 paralela a la anterior pero proporcionada por una señal procedente de otra célula 10 contigua, determina el establecimiento del ángulo \beta con esta última dirección 11 conocida. El cruce entre el vector desfasado en \alpha y el vector desfasado en \beta respecto a la dirección general 11, proporciona un único punto de encuentro que corresponde exactamente con la posición buscada del satélite 9 correspondiente.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan, así como llevar a cabo la realización práctica del objeto.

No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de realización preferida, se pondrán introducir variaciones de detalle dentro de su esencialidad, sin apartarse por ello del alcance de la invención, y que podrán afectar a aspectos tales como diferentes tipos de transceptores, separación entre células, o incluso frecuencias respectivas de las señales generadas, sin que por ello se abandone la esencia de la invención definida en las reivindicaciones que siguen.

Claims (1)

1. Sistema de localización personal múltiple en interiores de edificios, caracterizado esencialmente porque comprende una multiplicidad de transceptores (10) células y transceptores (9) satélites, en el que cada uno de los transceptores (10) de las células es de posicionamiento fijo y conocida por un ordenador central, comprende dos transmisores y un receptor, de los que un primer emisor está destinado a emitir una señal (2, 4 y 4a figura 1) omnidireccional modulada en amplitud por una señal de 30 Hz y en frecuencia por los datos identificativos de la célula y un segundo emisor destinado a emitir una segunda señal (2a, 8 y 8a figura 1) sin modular, para lo cual este emisor cuenta con un juego de antenas directivas que emulan a una antena directiva que gira a 30 revoluciones por segundo.

El dispositivo receptor de los satélites (9) está preparado para recibir las dos señales de 30 Hz procedentes de cualquier célula (10), medir el desfase que hay entre ellas, formar una trama de datos que contenga la identificación de la célula sintonizada, el desfase obtenido entre las dos señales de 30 Hz, la identificación del satélite y emitir la trama por el transmisor.

Al recibir la célula la trama procedente del satélite la enviará, vía Ethernet, al un ordenador central encargado de calcular y determinar la posición exacta del satélite. Así pues, cada uno de los satélites (9) cuenta con un receptor y un emisor, de modo que mediante dicho receptor se reciben las dos señales de 30 Hz procedentes de los transceptores de célula, desfasadas entre sí en un número de grados que depende de la posición satélite respecto a la dirección conocida, compone y transmite una trama de datos compuesta por el código de identificación del satélite respectivo (9) el ángulo de desfase de las dos señales de 30 Hz de una célula y la identificación de la misma. Como este mismo proceso lo realiza con una segunda célula (10) el ordenador central podrá calcular con estos ángulos los cruces de los vectores direccionales y proporcionar así la posición exacta buscada de dicho satélite (9).