ES2330297B1 - Metodo, sistema y dispositivos de radio-rastreo. - Google Patents

Abstract

Método, sistema y dispositivos de radio-rastreo.

Un dispositivo configurado para ser llevado por un blanco a localizar, un dispositivo consola configurado para presentar información sobre la posición, dirección y distancia donde se encuentre el blanco a un usuario de la consola, un sistema y un método para la búsqueda y localización de un blanco por radio-rastreo.

Description

Método, sistema y dispositivos de radio-rastreo.

Campo de la invención

El presente invento se refiere al campo de las telecomunicaciones, y en particular, a un dispositivo de radio-rastreo, o "radiotracking", para la búsqueda y seguimiento de objetos y/o animales y personas.

Antecedentes de la invención

La técnica del radio-rastreo permite incorporar emisores a animales, objetos o personas, para encontrarlos posteriormente a través de un receptor que se comunica con el emisor con señales electromagnéticas, incluso a distancias muy altas en el rango de varias decenas de kilómetros.

Esta técnica puede usarse en cualquier aplicación que necesite localizar un objeto, y posteriormente rastrear y seguir al objeto mientras éste se mueve. El proceso del rastreo es también conocido con el término de "radio-tracking". En lo que a este documento se refiere, los términos radio-tracking y radio-rastreo se usarán intercambiablemente en el resto de la descripción ya que el dispositivo objeto de la invención provee tanto la funcionalidad de localización como de rastreo, ambos de forma inalámbrica por radio frecuencia.

En lo siguiente, el término "portador" se usará para definir al portador del transmisor/receptor, o transceptor, que normalmente serán animales, objetos o personas, ya sean móviles o no, objeto del rastreo y localización. El portador puede ser también cualquier otro objeto, independientemente de su tamaño o forma, al que pueda acoplarse un dispositivo de radio-rastreo. El término "usuario" se usará para definir la persona, objeto, máquina o animal que haga uso de la información del dispositivo rastreador para poder localizar y rastrear al portador.

Un ejemplo de esta aplicación podría ser en la cetrería, donde las aves salvajes que acompañan al cetrero en la caza no se pierdan. Si el usuario ha perdido de vista a su animal, lo cual es muy habitual en ésta práctica dada la gran movilidad de los animales y su radio de acción, la ayuda de un dispositivo de rastreo es necesario para volver a encontrar al ave. Además, durante un proceso de entrenamiento, es necesario un dispositivo de localización y seguimiento para poder impartir las correctas costumbres a las aves. De la misma forma se pueden adiestrar perros de caza, o incluso palomos en la práctica de la colombicultura.

Otra aplicación es en la conservación de fauna, donde es necesario un dispositivo de este tipo para completar estudios sobre migraciones, reproducciones e incluso actitudes de los animales. Otra aplicación es en la vigilancia de animales domésticos o "pets", para tenerles siempre localizados. De esta forma los dueños de dichos animales también están más tranquilos sabiendo que, aunque no tengan a su animal doméstico a la vista, si que los tienen localizados.

La técnica del radio-rastreo se basa en la emisión de pulsos radio-eléctricos desde un transmisor a una frecuencia dada, usando una antena omnidireccional para radiar energía en todas las direcciones, y la recepción de dichos pulsos por un receptor, sintonizado a la frecuencia en cuestión, a través de una antena direccional. La antena direccional en el receptor permite discernir angularmente cambios en la potencia de la señal recibida y por tanto dar una estimación de la dirección de la que proceden los pulsos electromagnéticos.

Los transmisores son portados por los objetos a localizar, ya sean un portador o varios, mientras que por lo menos un receptor seria capaz de recibir las señales emitidas por los múltiples transmisores. La persona experta en la materia se dará cuenta de las varias posibilidades de modificación a ésta realización, como, por ejemplo, la de tener múltiples receptores recibiendo las señales emitidas por múltiples transmisores.

Los equipos clásicos de radio-rastreo tienen la desventaja de tener grandes dimensiones. En cambio, tienen la ventaja de una mayor sensibilidad a la hora de recibir señales, y por tanto, pueden recibir señales muy débiles con una intensidad muy baja. De la misma forma, pueden recibir con gran exactitud señales emitidas de largas distancias, en el rango de varias decenas o incluso centenas de kilómetros.

Los últimos desarrollos en integración digital ofrecen la ventaja de reducción de tamaño. Al permitir el procesamiento de señales digitalmente, son más precisos y fiables. En cambio tienen habitualmente una sensibilidad a la recepción de señales más baja que los dispositivos anteriores.

Los dispositivos de radio-tracking habitualmente se basan sobre la emisión de pulsos de energía en radio frecuencia RF por un transmisor, la anchura y distancia entre pulsos siendo parámetros fijos y no cambiables durante el funcionamiento del dispositivo. Tampoco permiten la posibilidad de añadir ningún tipo de información al pulso emitido por el transmisor.

El receptor, al recibir los pulsos emitidos, convierte directamente la señal entrante en señales audibles. Como la intensidad de la señal audible varia en proporción directa con la intensidad de la señal recibida RSSI, el usuario, con el receptor en mano, puede discernir si está apuntando el receptor en la dirección correcta, y tener una idea de la distancia al portador del transmisor, sólo con oír la señal. Pero para que el usuario pueda decidir cuál es la señal sonora más alta, y por tanto, cual es la dirección correcta, debe girar sobre su mismo eje. Adicionalmente, si la señal de pulsos se recibe con poca intensidad por una atenuación puntual alta, y el usuario escucha una amplitud baja, éste se lleva una impresión incorrecta de la distancia, pensando que el portador se encuentra lejos.

Por tanto las técnicas de radio-rastreo del estado de la técnica sufren la desventaja que sólo permiten estimar la dirección en la cual se encuentra el portador y no determinan con exactitud la dirección real. Tampoco permiten determinar la distancia al portador, ya que carecen los datos necesarios para poder determinar con exactitud esta distancia.

Otra desventaja de estos dispositivos existentes es que la resolución angular en la determinación de la dirección es altamente dependiente de la directividad de la antena usada. Además, como ya mencionado, requiere mover angularmente, o girar, el receptor, para poder estimar la dirección del portador.

En general, los dispositivos del estado de la técnica requieren un proceso de aprendizaje por el usuario, generalmente largo, necesario para acostumbrarse al uso de los dispositivos pulsantes para localizar y rastrear el objeto perdido. Este procedimiento puede ser molesto para el usuario y por tanto dificulta su comercialización.

Existen en el mercado dispositivos de posicionamiento basados en la tecnología Global Positioning System, o GPS. Esta tecnología basada en la recepción por un dispositivo de tierra de varias señales emitidas por al menos tres satélites permite el cálculo, en adición al procesamiento avanzado de señales, con una precisión en el rango de metros del portador del dispositivo de recepción GPS. Pero la gran mayoría de dispositivos GPS se aplican a situaciones en las que un usuario pueda localizarse a si mismo, como portador del dispositivo. Estos dispositivos no están diseñados para que un usuario pueda localizar a un portador que se encuentre lejos del dispositivo GPS del usuario rastreador.

Existen en menor cantidad dispositivos GPS con funcionalidad de comunicación unidireccional. Es decir, permiten la transmisión, por parte de un portador, y la recepción, por parte de una consola, de los parámetros definiendo la localización del portador, permitiendo la determinación de la posición de un portador por un usuario capaz de recibir y procesar esta información. Con estos dispositivos se puede ver la evolución de la dirección de movimientos del portador en pantalla. También se pueden memorizar coordenadas virtuales, donde el portador se ha encontrado.

La gran desventaja de estos dispositivos es que una vez que se encuentran en zonas de baja, o nula, cobertura vía satélite, pierden por completo su funcionalidad. Esto puede ocurrir, en el caso de la consola, cuando el usuario se encuentre en el interior de edificios, entre montañas, en un bosque denso, dentro de un vehículo, o casa o cueva. En el caso del dispositivo portador, si el blanco a rastrear cae en un agujero, o queda inmovilizado con la antena GPS apuntando hacia la tierra, o se encuentra dentro de un edificio, o cueva.

La comunicación unidireccional se implementa aprovechando un enlace de datos, por ejemplo el General Packet Radio System GPRS, de algún operador de servicios móviles, lo cual significa la integración de un módulo para un Subscriber Identity Module SIM, además del pago de una cuota mensual. Esta característica eleva sustancialmente los costes de operación del sistema.

Otra desventaja de estos dispositivos es que utilizan protocolos de comunicación de corta distancia, como lo puede ser el Bluetooth, o que la sensibilidad de los receptores es muy baja, con lo cual sólo permite la recepción de señales a muy corta distancia, en el rango de decenas de metros. Incluso a estas cortas distancias consumen mucha energía dado el funcionamiento del módulo GPS, y por tanto tienen una autonomía muy baja.

Adicionalmente, la dirección de comunicación es siempre de portador a consola, con lo cual los dispositivos GPS del estado de la técnica sufren la desventaja de no permitir comunicación bidireccional, donde la consola pueda enviar datos, al portador.

Por tanto el alcance en la transmisión de la información de posición GPS es muy inferior al alcance en la transmisión de la señal pulsante de las soluciones de radio-tracking del estado de la técnica. Además esta comunicación es unidireccional, definiendo sólo la posibilidad de recibir información del dispositivo portador, y no de transmitir información a él.

Estos dispositivos GPS incorporan un sensor magnético, o brújula, permitiendo la correcta orientación del dispositivo hacia la localización de las coordenadas recibidas por el portador en referencia al norte magnético terrestre. En este aspecto, un dispositivo GPS con funcionalidad de transmisión de datos de posición tiene la ventaja de que no requiere mover angularmente el receptor para estimar la dirección y la distancia del portador. No obstante, siguen sufriendo la desventaja en que la resolución angular en la determinación de la dirección varía en función de varios factores, como lo pueden ser la intensidad en la recepción de la señal GPS, la intensidad del campo magnético terrestre en esa zona geográfica, que varia de zona en zona, obstáculos metálicos, y los efectos de otros campos magnéticos artificiales producidos, por ejemplo, por estaciones eléctricas o cableados de alta tensión.

Por tanto existe la necesidad de mejorar los dispositivos del estado de la técnica para que permitan la búsqueda y seguimiento por medio de radio-rastreo de un portador que solucione alguno o todos los problemas de los dispositivos del estado de la técnica.

Resumen de la invención

Estas desventajas y otras se solucionan por medio de la invención descrita. En particular, se propone solucionar los problemas anteriormente descritos por medio de al menos un dispositivo consola de radio-rastreo, al menos un dispositivo portador de radio-rastreo, un sistema de radio-rastreo y un método de radio-rastreo definiendo un procedimiento de búsqueda y seguimiento de al menos un portador por al menos un usuario.

Las realizaciones preferidas del concepto nuevo e inventivo objeto de las reivindicaciones independientes se protegen por medio de las reivindicaciones dependientes, que definen aún más opciones ventajosas al concepto general reivindicado.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describiré haciendo referencia a los dibujos correspondientes. En los dibujos, los elementos que tengan el mismo número de referencia se refieren a elementos idénticos o funcionalmente similares. Los dibujos se utilizan solo para ilustrar mejor las características del invento, y no limitan de ningún modo las posibles realizaciones descritas.

La Fig. 1 muestra la aplicación del dispositivo objeto de la invención a la localización de un animal.

La Fig. 2 muestra un ejemplo de realización de parte del dispositivo portador según la invención.

La Fig. 3 muestra un ejemplo de realización de parte del dispositivo consola según la invención.

La Fig. 4 muestra un ejemplo de realización de una parte del módulo de posicionamiento según la invención.

La Fig. 5 muestra un ejemplo de realización de parte del dispositivo portador según la invención.

La Fig. 6 muestra un ejemplo de realización del parte del dispositivo consola según la invención.

La Fig. 7 muestra un ejemplo de realización de las tramas de pulsos de energía según la invención.

La Fig. 8 muestra un ejemplo de realización de las tramas de pulsos de energía en modo ahorro de energía según la invención.

La Fig. 9 muestra un ejemplo de realización de las tramas de pulsos de energía incorporando señal de datos según la invención.

La Fig. 10 muestra distintas realizaciones de los dispositivos objeto de la invención.

La Fig. 11 muestra las distintas zonas de cobertura que definen los modos de comunicación.

La Fig. 12, Fig. 13 y Fig. 14 muestran varios ejemplos de la representación de la información disponible para el usuario de los dispositivos objeto de la invención.

Descripción de formas de realización de la invención

En la Fig. 1 se puede apreciar un sistema 100 ejemplo de realización del invento. El sistema 100 comprende un dispositivo consola 110 para el usuario 111, maquina, objeto o animal, queriendo buscar y rastrear un portador 121 y un dispositivo portador 120, acoplado al portador, ya sea objeto, persona, máquina o animal. El dispositivo 120 se tiene que registrar con la consola 110 para inicializar la operación de búsqueda y rastreo.

La operación de registro comprende entre otros la asignación de una frecuencia común de operación entre ambos dispositivos guardada en la consola bajo un número de identificación del dispositivo portador 120. Este número se puede componer de un nombre a elegir por el usuario para reconocer el portador en cuestión, o el número de serie del dispositivo portador, o la frecuencia en la que se emiten los pulsos de energía, o la frecuencia en la que se emiten las señales telemáticas de datos, o una combinación de estos. El registro se puede implementar de serie, o al inicializar un portador con una consola, cambiando los parámetros indicados cada vez.

Las desventajas del estado de la técnica son solucionadas por el funcionamiento del sistema, y en particular, por la relación entre dispositivo consola 110 y portador 120, que se detallarán a continuación.

La Fig. 2 muestra un ejemplo de realización 200 de una parte del dispositivo portador 120 según la invención. El dispositivo está adaptado para ser acoplado o llevado por un portador, ya sea humano o animal, objeto o máquina, con o sin su consentimiento. En ésta realización, el dispositivo portador comprende un transmisor 201 de pulsos de energía en frecuencia RF, un módulo de posicionamiento 204 y un módulo de comunicación de datos 202, también por
radio.

Los pulsos de energía se caracterizan porque consisten en una emisión de una onda portadora, o "carrier wave", sin una estructura estándar para la transmisión de datos. Por tanto no se trata de una transmisión de información en forma de modulación de datos comprendiendo una cabecera, o "header", y una carga, o "payload".

En otras palabras, y tal coma se puede apreciar en la Fig. 7, es una emisión de energía a una cierta frecuencia y durante un periodo definido de tiempo 702. La repetición de esta emisión de pulsos produce un tren de pulsos de energía con una cierta periodicidad, definida por el tiempo 702 entre emisión y emisión.

El objetivo es que la periodicidad define una cadencia que permite a un receptor, ya sea humano o no, capturar el tren de pulsos y usarlo como guía para definir la dirección por el cual provienen los pulsos. De esta forma, el tren de pulsos permite rastrear al transmisor que emite los pulsos, incluso cuando el transmisor se esté moviendo.

Otra característica de estas emisiones de radio-rastreo en forma de pulsos de energía, que las diferencia de la transmisión de datos habitual, es que no están dirigidas a ningún receptor en concreto. En cambio, si un receptor en particular está usando un tren de pulsos para hacer un rastreo, puede reconocer la periodicidad de la emisión como proveniente del portador que busca. En otras palabras, si se reciben múltiples trenes de pulsos, un receptor puede discernir la dirección correcta extrayendo la "firma" necesaria, representada por la cadencia o periodicidad de un tren de pulsos en particular, para rastrear su objetivo.

Aparte del transmisor 201 hay un módulo de comunicación de datos. El transmisor 201 y el módulo de comunicación de datos 202 comparten una antena omnidireccional 203, a través de un switch. El módulo de posicionamiento 204 recibe las señales vía satélite a través de la antena 205. Un microprocesador central 206 coordina el modo de funcionamiento del dispositivo portador 120, determina que datos se envían o reciben, además de aplicar el procesamiento de señales necesarias. En un ejemplo de realización, el mismo transmisor se utiliza para emitir los pulsos de energía y las tramas de datos. También se pueden usar transmisores independientes. Existe un switch que permite conmutar entre la transmisión, ya sea del tren de pulsos o la señal de datos, y la recepción de datos emitida por la consola. La Fig. 5 muestra otro ejemplo de realización de parte del dispositivo portador 120.

La Fig. 3 muestra un ejemplo de realización de parte del dispositivo consola 110 según la invención. En ésta realización, la consola comprende un receptor 301 de onda portadora, o pulsos de energía en frecuencia RF, un módulo de posicionamiento 304 y un módulo de comunicación de datos 302, también por radio frecuencia.

El receptor 301, que puede diseñarse como un receptor superheterodino o homodino, y el módulo de comunicación de datos 302 comparten una antena direccional 303, a través de un switch. También se puede configurar una antena direccional externa, acoplada por el usuario. Esta opción tiene la ventaja de incrementar la sensibilidad en recepción de la antena y su directividad usando una antena con mejores prestaciones.

La sensibilidad de los receptores en general varía en función no solo de las antenas elegidas, sino también de todos los módulos internos de procesamiento de señales que puedan incorporar, que ayuda a recibir mejor las señales, como lo pueden ser filtros de banda de frecuencias, amplificadores activos o pasivos, moduladores, demoduladores, codificadores, decodificadores, entre otros.

El módulo de posicionamiento 304 recibe las señales vía satélite a través. de la antena 305. Un microprocesador central 306 coordina el modo de funcionamiento del dispositivo consola 110, determina qué datos se envían o reciben, además de aplicar el procesamiento de señales necesarias. Existe un switch que permite conmutar entre la transmisión de la señal de datos, y la recepción de datos, o la señal de pulsos, emitida por el portador. Las Fig. 6 y Fig. 10 muestran otros ejemplos de realización del dispositivo consola 110. En, la Fig. 6 se observan otros switch para conmutar entre antenas, o modos de recepción y transmisión, o modos de posicionamiento. En la Fig. 10 se puede apreciar la antena 1007, una conexión 1003 para una antena externa, y una antena interna 1006 del receptor, además de una conexión para auriculares 1001, para una unidad 1002 Universal Serial Bus USB, y el teclado 1004.

Esta combinación de módulos de radio-rastreo y módulos de posicionamiento permite sufragar las desventajas de los dispositivos del estado de la técnica, ya que el sistema 100 permite, entre otras ventajas:

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mejorar el cálculo exacto de la distancia, la dirección y la posición en la cual se encuentra el portador en contraste con una estimación aproximada de la dirección y la posición obtenida por medio del tren de pulsos. La dirección a seguir para buscar al portador es indicada por una flecha, y la distancia por una indicación numérica o una barra de proximidad. De esta forma la resolución angular se hace independiente de la directividad de la antena del dispositivo consola. Esta ventaja se puede apreciar por ejemplo cuando la distancia entre usuario y blanco es tan grande, que los movimientos del blanco son relativamente pequeños. Estos cambios pequeños no se pueden discernir usando un dispositivo de radio-rastreo según el estado de la técnica. En cambio un módulo de posicionamiento si provee la información exacta;

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cuando un usuario con la consola en mano carece de cobertura vía satélite, se ve obligado a buscar una zona, normalmente una zona abierta, donde poder recibir otra vez las señales vía satélite, que puede ser laborioso porque típicamente comprende subir una montaña, o salir de un bosque, o de un edificio. Más comúnmente, cuando el objeto del invento se usa para la localización de animales, la movilidad de estos típicamente resulta en que el dispositivo portador carezca intermitentemente de cobertura vía satélite, ya que los animales se pueden esconder en bosques, debajo de obstáculos, o en el caso de un animal doméstico como un gato, entran y salen continuamente de un edificio. En ambos casos, por medio de las características del invento, el usuario recibirá siempre la señal de pulsos que le dará una idea aproximada de los movimientos del portador, permitiéndole dirigirse hacia él correctamente. Durante ésta búsqueda si el usuario entra en una zona de cobertura vía satélite, se haría un cálculo exacto de la posición del portador;

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adicionalmente, los sistemas existentes GPS pueden determinar la posición de un blanco en el mejor de los casos con una precisión de pocos metros, por ejemplo 5 m. Pero en cuanto disminuye un poco la cobertura vía satélite, la combinación de los errores en los dispositivos consola y portador asciende a decenas de metros, por ejemplo entre 50 m y 100 m. Esto se traslada a un error en área de ubicación de varias centenas de metros cuadrados, por ejemplo entre 100 m^{2} y 2000 m^{2}. Este margen de error es independiente de si el portador está cerca o lejos del usuario. En cambio, por medio de las características del invento, a medida que se acerca la consola al dispositivo portador, la precisión de la estimación de la localización aumenta, hasta el punto que si están contiguos, una consola puede localizar un portador con un margen de error de pocos centímetros, por ejemplo de 5 cm. Esta característica es especialmente ventajosa para la localización de personas o animales o objetos enterrados, especialmente si están a profundidad o si el objeto es pequeño. Una ventaja similar se aprecia en la discriminación de la altura, ya que los sistemas GPS tienen una precisión de decenas de metros en altura, por ejemplo 50 m, mientras que el presente invento tiene la misma precisión, no importa la dirección de búsqueda, pudiendo localizar con una exactitud de pocos centímetros, por ejemplo 5 cm.

Por tanto la sinergia de ésta combinación tiene ventajas no ofrecidas por los dispositivos del estado de la técnica. Por una parte el módulo de posicionamiento mejora la exactitud a la hora de posicionar un portador, lo cual disminuye notoriamente el tiempo de búsqueda y la fiabilidad del rastreo, aumentado la autonomía de los dispositivos móviles. Por otra parte, cuando se carece de la opción vía satélite, la continua emisión del tren de pulsos, o señal de radio-rastreo, permite al usuario continuar una búsqueda acertada, siempre siguiendo al portador dentro de unos márgenes de error conocidos por el usuario. Esto también se refleja finalmente como una ganancia de tiempo y un incremento en la autonomía de los dispositivos importante. Además el riesgo a perder el portador de forma definitiva se reduce notoriamente que seria normalmente el coste más alto para un usuario habitual de este tipo de dispositivos.

En resumen, el sistema descrito, y el método de funcionamiento del sistema, maximiza la exactitud a la hora de localizar un blanco a la vez que minimiza el riesgo de perder el blanco. Ambos efectos se añaden a la ventaja importante del incremento de la autonomía de los dispositivos producida por ésta combinación.

Los módulos de posicionamiento de ambos dispositivos 110 y 120 son muy similares. La Fig. 4 muestra un ejemplo de realización de un módulo de posicionamiento 400 según la invención. El módulo 400 comprende un receptor 401 y una antena 402 para la recepción de señales vía satélite. Un microprocesador 403 procesa las señales recibidas para extraer los datos necesarios para poder hacer un cálculo de la posición en la que se encuentra el módulo 400, ya sea dentro de una consola 110 o un dispositivo portador 120.

Esta información posicional comprende las coordenadas geográficas definidas por la latitud y longitud, y además la velocidad y altitud del dispositivo portador. El microprocesador cumple además otras funciones de procesamiento de señales y control de los distintos módulos.

Un sensor magnético o brújula electrónica 404 hace la función de detectar las variaciones angulares respecto al norte magnético terrestre, que es la referencia usada por los sistemas de posicionamiento vía satélite. La integración de éste sensor magnético es opcional, ya que su funcionalidad es más necesaria en el dispositivo consola 110 que en el dispositivo portador 120. La ventaja de la brújula 404 es que permite que el usuario gire sobre su propio eje, pero la dirección se reflejaría siempre correctamente, ya que se tendría el norte magnético terrestre como referencia. Una alternativa al sensor magnético es simplemente dar unos pasos hacia una dirección en concreto, y determinar cómo cambia la posición de uno en relación con las coordenadas del portador para corregir la dirección. En la realización preferente de la invención el dispositivo consola 110 lleva un sensor magnético 404 integrado.

La corrección proporcionada por el sensor magnético se puede mejorar incluso más con un acelerómetro 405 opcional. Este módulo permite medir y compensar las variaciones del módulo de posicionamiento en relación con el plano de la tierra si el dispositivo gira, o se mueve, hasta unos 15º en relación con el horizonte. Adicionalmente el acelerómetro permite obtener medidas de movimiento, como la velocidad o aceleración,. del usuario, que se pueden usar para corregir, o mejorar, la determinación de la posición del portador, especialmente en caso de poca, o ninguna, cobertura vía satélite.

El módulo de posicionamiento además ofrece una indicación de la precisión en su medida de la posición. Aparte de indicar la dirección actual, en tiempo real, del blanco a buscar, permite mantener un seguimiento, ya que se puede representar en pantalla la evolución geográfica de los movimientos del portador.

El módulo de posicionamiento 400 calcula la posición según el protocolo de Global Positioning System, GPS, en este modo de realización preferente. En cambio, el experto en la materia se dará cuenta que es posible cambiar de protocolo a cualquier otro que permita el cálculo de los parámetros necesarios para determinar la posición del portador con una exactitud en el rango de metros. Otros sistemas, corto el GLONASS, IRNSS o COMPASS, existen como soluciones para distintas zonas terrestres. Para Europa el sistema de posicionamiento vía satélite bajo desarrollo es el sistema GALILEO de satélites.

La Fig. 7 muestra un ejemplo 700 de realización de las tramas de pulsos de energía 701 emitidos en unas frecuencias elegidas de la banda de frecuencias RF por el transmisor 201 según la invención. El dispositivo portador 120 emite continuamente estos pulsos de radio-tracking, desde su puesta en marcha hasta su apagado. Esta función permite el rastreo continuo del dispositivo, y tiene la ventaja de permitir el seguimiento del portador a grandes distancias.

Como se puede apreciar en esta realización el tren de pulsos tiene un intervalo 702 de repetición de los pulsos, y un ancho 701, además de ser transmitido usando una fase en concreto.

Los distintos módulos de los dispositivos consola 110 y portador 120 se alimentan por medio de al menos una batería. Esta batería puede ser recargable o desechable. Dada la movilidad a la que se someten ambos dispositivos en zonas típicamente rurales, se da la necesidad de proveer los distintos dispositivos con la máxima duración de batería. En el caso del dispositivo portador 120, una solución una vez que se ha detectado que la carga de la batería es baja, es entrar en un modo "ahorro de energía" y disminuir la frecuencia de emisión de pulsos, y la duración de los pulsos, para emitir con una potencia media menor. La trama resultante se puede apreciar en la Fig. 8, en la cual el ancho de los pulsos 801 es menor que el ancho 701 del modo normal de operación, y el intervalo de repetición 802 es mayor que el intervalo 702 del modo normal de operación. En este modo se desactiva la funcionalidad del módulo de posicionamiento y de comunicación de datos. Dadas las características de la invención, éste modo sigue permitiendo el rastreo del portador a la vez que se maximiza la autonomía del dispositivo mientras queda carga en la
batería.

El dispositivo consola 110 esté adaptado para recibir los pulsos de energía emitidos en la misma frecuencia por el dispositivo portador 120. Como la emisión de pulsos es continua, desde la puesta en marcha hasta su apagado, la consola recibe estos pulsos que convierte por medio de al menos un transductor en una señal auditiva, usando un altavoz o un buzzer, o una vibración, para notificar al usuario del correcto "marcaje" del portador.

El microprocesador 306 está también adaptado para calcular la potencia de recepción en términos de intensidad de la señal recibida RSSI, y proveer esta información, ya sea por si sola o en combinación con otros datos, por medio de una representación gráfica en la pantalla de la consola. Esta representación gráfica es muy útil a la hora de guiar al usuario a identificar en qué dirección se encuentra el portador y a qué distancia. Distintos ejemplos de representaciones gráficas se pueden apreciar en la Fig. 12, Fig. 13 y Fig. 14.

La determinación de la potencia se puede obtener por dos métodos. El primer método utiliza la intensidad de los pulsos de energía recibidos, y el segundo método utiliza la intensidad de la señal de datos. También se puede utilizar una combinación dé ambos métodos para disminuir el margen de error en esta determinación.

Tal como se puede apreciar en la Fig. 2 y Fig. 3, ambos dispositivos 110, 120 integran un módulo de comunicación de datos. La función principal de este módulo es la de transmitir información y datos entre ambos dispositivos. Por ejemplo, el dispositivo portador 120 puede transmitir los parámetros que definen su posición al dispositivo consola 110 por medio del módulo de comunicación de datos 202. La frecuencia de envío de datos de posición es un parámetro configurable por la consola, y se puede implementar por medio de una modulación FSK. El experto en la materia entiende que otros tipos de modulación son también posibles permitiendo el intercambio de datos mientras se mantiene la calidad en recepción necesaria, o previamente definida.

Se puede definir una velocidad de transmisión mínima entre dispositivos. Esta opción tiene la ventaja de tener el Bit Error Rate BER más bajo. En cambio, si las circunstancias, por ejemplo la potencia de emisión, o la distancia entre dispositivos, lo permiten, se puede enviar datos a una velocidad más alta, con la seguridad que la calidad del vinculo es buena.

Esta transmisión de datos, entre otras características de la invención, ayuda a resolver el problema del estado de la técnica en la que la dirección y distancia del portador no se podían determinar con los métodos existentes. Por medio de esta recepción de datos la exactitud en la estimación en la dirección o distancia o posición se mejora ya que se puede proveer al usuario con las coordenadas geográficas de posición, la dirección exacta en la que se encuentra el portador y la distancia exacta que les separa.

Dado que el transmisor y receptor de pulsos están en funcionamiento continuo, la transmisión de datos se hace posible aprovechando los espacios en blanco T2 entre pulso T1 y pulso T1, tal como se aprecia en la Fig. 9. De hecho este parámetro se puede configurar por la consola de tal manera que un porcentaje de los espacios entre pulsos T2 puedan ser reservados para la transmisión de datos. Esta transmisión se consigue por medio del múltiplex de los pulsos y los datos, como por ejemplo usando Time Division Multiple Access, TDMA.

Estos espacios T2, también denominados slots, pueden ser variables en función de distintos parámetros, como por ejemplo, la distancia de transmisión, la potencia de transmisión, o la asignación de algún slot para el intercambio de datos, o su asignación para el envío de comandos de configuración.

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Como un ejemplo, los slots se pueden definir para tener una duración más larga si el envío de tele-comandos no es necesario y además la distancia entre ambos dispositivos es alta. Si la distancia se reduce, se puede definir un slot con una duración menor, para poder enviar más frecuentemente los datos del portador a la consola.

Si existe la necesidad de transmisión de comandos, se definen slots de corta duración, para poder enviar no solo datos, sino también comandos. Se pueden definir incluso slots para el envío de comandos de control de la comunicación, por ejemplo, para implementar un handshaking antes y después de un envío de datos, o del establecimiento de un enlace, o el envío y recepción de ACK y NACK.

También se pueden definir la relación de duración de slots y duración de pulsos que respeten una ratio de periodos de transmisión y silencia, o "duty-cyle", predefinido, con el objetivo de cumplir con un cierto consumo de energía, o para que no se sobrepase nunca el máximo permitido por distintas normas y estándares.

Los dispositivos del estado de la técnica no usan los espacios en blanco entre pulsos de energía para la transmisión de datos. En cambio es uno de los objetivos de este invento mejorar los dispositivos del estado de la técnica aprovechando estos espacios no usados, para mejorar el servicio y exactitud de los dispositivos de radio-localización existentes y la fiabilidad y probabilidad de no perder un blanco de los dispositivos GPS existentes.

Dada esta posibilidad de envío de datos, se define un vinculo entre dispositivos consola y portador que puede ser bidireccional o sólo unidireccional. El vinculo unidireccional permite el envío de datos del dispositivo portador hacia la consola, por ejemplo los datos de posición, como ya mencionado. El vinculo bidireccional permite además la configuración del dispositivo portador, para cambiar distintos parámetros, por ejemplo, la frecuencia de cálculo o envío de datos de posición por el módulo GPS, la potencia de transmisión de datos o pulsos a la consola, entre otros.

La posibilidad de configurar los dispositivos para que varíen su funcionamiento permite ofrecer numerosas ventajas adicionales. Por ejemplo, varios parámetros de operación se pueden modificar en uno, u ambos dispositivos con el objetivo de optimizar la duración de las distintas baterías de los dispositivos.

Este aspecto es en particular ventajoso para los dispositivos portador, ya que siendo los que se acoplan a animales, objetos, máquinas o personas, tienen que ser de reducido tamaño y muy ligeros. La batería, siendo uno de los elementos que más pesa, tiene limitaciones estrictas de tamaño y peso, por tanto limitando en un grado alto la vida operacional del dispositivo.

Teniendo en cuenta que normalmente interesa tener una duración lo más larga posible para la conveniencia del usuario, pero en particular por si se tarda más de lo habitual en buscar y rastrear al portador, porque se encuentra en zonas de difícil acceso, o simplemente se ha perdido y se encuentra muy lejos, la necesidad de maximizar la duración de las baterías de los dispositivos consola y portador se hace evidente.

Por tanto la autonomía de uno, o múltiples dispositivos portador, se pueden gestionar de forma remota aprovechando el vinculo bidireccional. Se puede configurar al menos un parámetro que varíe en función de la distancia, o deseos del usuario. Por ejemplo un comando de la consola al dispositivo portador puede definir una cierta frecuencia de envío de datos, la velocidad de transmisión de datos, o se puede definir un modo en la cual el envío de estos datos sólo se hace cuando lo pida la consola. La combinación de estas modalidades es también posible con lo cual se define en un primer nivel una velocidad y frecuencia de envío de datos, hasta que un nuevo comando de configuración cambia algún parámetro.

Parámetros especialmente vinculados a la distancia entre ambos dispositivos son los que definen en mayor grado la potencia necesaria, y por tanto la duración de la batería. Entre estos parámetros están, por ejemplo, la potencia de transmisión y frecuencia de adquisición de la posición GPS.

Un procedimiento de gestión de la autonomía de la batería se puede definir como un algoritmo iterativo que se optimice teniendo en cuenta por lo menos un parámetro de una pluralidad de parámetros variables, de tal modo que, cuanto mayor sea la distancia entre dispositivo consola 110 y dispositivo portador 120:

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mayor sensibilidad de recepción le hará falta al módulo de comunicaciones y receptor de radio-tracking, por tanto se debería minimizar la velocidad de transmisión de datos;

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se debería minimizar la frecuencia de recepción de señales vía satélite y cálculo de posición, ya que este proceso consume mucha energía;

-

se debería minimizar la frecuencia y/o la velocidad de transmisión de datos para disminuir la energía consumida en el proceso;

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se debería optimizar la potencia de transmisión, reduciéndola manteniendo siempre un nivel adecuado para que se pueda recibir la señal emitida. Esta optimización se basa en que, cuanto más lejos se encuentren los dispositivos, más alta tiene que ser la potencia de transmisión, para compensar por la alta atenuación. En cambio, con el objetivo de minimizar el consumo de batería, se puede gestionar la potencia para que dentro de un rango adecuado que garantice la comunicación, se minimice la potencia de transmisión.

De este modo se pueden alcanzar autonomías de entre 5 y 50 veces mayor que en los dispositivos del estado de la técnica.

Por medio de comandos se puede poner en marcha o apagar un dispositivo particular remotamente y de forma inalámbrica. Se puede también pedir información puntual, o establecer un diagnóstico del dispositivo, cambiar su nombre, la frecuencia de transmisión de pulsos y señales de datos, registro o des-registro de un dispositivo, calibración remota, asignación de una clave de seguridad, restablecimiento de parámetros de fábrica, petición de número de serie, entre otros. El envío de otros parámetros para la configuración del dispositivo portador, petición de información, u otras funciones, se entiende dentro del campo de conocimiento habitual del experto en la materia.

La configuración de parámetros variables para obtener un incremento en la vida de la batería, o el inverso, una mayor disminución en el tamaño de los dispositivos y sus pesos, no tienen porque ser exactamente iguales para ambos dispositivos. Por ejemplo, la consola, no teniendo las mismas limitaciones de peso y tamaño que el dispositivo portador, se puede permitir incorporar baterías más grandes, o incluso tener un adaptador para enchufar a fuentes de energía externas, por ejemplo a la batería de un coche. En este caso, la consola podría definir una optimización del algoritmo para si misma distinta a la del dispositivo portador.

Este modo de operación tiene sus ventajas en situaciones limite, por ejemplo, cuando el portador se encuentre en una situación tan remota que esté funcionando ya a limites mínimos de operación. En este caso, la intensidad de la señal recibida por la consola será muy baja, no habrá certeza de la exactitud de los cálculos de posición del dispositivo portador por su módulo de posicionamiento, e incluso los pulsos radio-tracking ser reciben con una señal muy baja.

En este entorno, podría ser ventajoso para la consola incrementar sus parámetros de operación, para maximizar las posibilidades que el dispositivo portador por lo menos reciba correctamente sus comandos de configuración antes de una posible pérdida total de comunicación. La consola empezaría entonces a transmitir con más potencia y más frecuentemente sus últimos comandos.

También podría ser ventajoso, justo antes de que uno de los dos dispositivos haya determinado que está a punto de perder comunicación totalmente, incrementar la potencia de emisión por el transmisor 201 del dispositivo 120, para asegurarse de que las últimas coordenadas geográficas se reciben correctamente por la consola.

Sin embargo, si se da la situación que el portador se encuentra realmente tan lejos de la consola, o en una situación que no permita la radiación libre de ondas electromagnéticas, como por ejemplo en un bosque denso de arboles o una cueva, se puede configurar el dispositivo portador 120 para que, al dejar de recibir comandos de configuración de la consola por un tiempo superior a un umbral previamente definido, éste entraría en el modo de "ahorro de energía" en la cual dejaría de operar los módulos de posicionamiento y de comunicación de datos, y sólo funcionaria el transmisor pulsante del módulo radio-rastreo, o radio-tracking.

Opcionalmente, se puede definir un modo intermedio que se caracterizaría porque el módulo de posicionamiento se encendería para actualizar periódicamente los valores de posición, antes de volver al estado de bajo consumo. Consecuentemente el módulo de comunicación también entraría en actividad para. transmitir los últimos datos de posición, usando parámetros de "ahorro de energía", como la velocidad mínima de transmisión, antes de desactivarse temporalmente. Este modo de realización tiene la ventaja que aunque se haya perdido la comunicación entre ambos dispositivos, el dispositivo portador tendría siempre un seguimiento de su propia posición, y al emitir señales con esta información a muy baja frecuencia, permitirla, que la consola, siempre en modo de búsqueda y rastreo, tenga una señal para poder guiar al usuario hacia el portador con el fin de acercarse lo suficientemente como para restablecer el vinculo completo.

Aparte del envío de datos de posición, el dispositivo portador puede transmitir cualquier otro dato también, usando el protocolo de comunicación definida. Por ejemplo, cualquier dato telemétrico de interés para el mejor funcionamiento del sistema, como los distintos estados y parámetros del dispositivo, por ejemplo la tensión de la batería, se pueden transmitir a la consola ya sea para optimizar el funcionamiento del sistema o para dar a conocimiento del usuario la necesidad de tomar una acción, ya sea a través de la pantalla o por una señal sonora.

Podría ser de interés también enviar datos de sensores integrados en el dispositivo o colocados sobre el portador. De esta manera la consola haría la función de receptor central de una multitud de sensores enviados por medio de una pluralidad de dispositivos portador. Esto puede ser de interés para usuarios interesados en conocer el estado de salud de sus animales, o médicos haciendo seguimiento de parámetros médicos esenciales de un paciente, entre otros.

La mejora considerable sobre las soluciones del estado de la técnica reside también en que no sólo el dispositivo portador 120 transmite sus datos de posición a la consola 110, sino la consola también hace un cálculo de su posición usando los datos del módulo de posicionamiento 304.

La posición exacta de estos dos dispositivos permite el cálculo preciso del ángulo en el que se encuentra el portador en relación con el usuario, y la distancia con una exactitud de metros. Además, estos cálculos son independientes de la directividad de la antena utilizada. Adicionalmente el usuario no necesita girar sobre su mismo eje mientras busca la dirección por la cual recibe la señal más fuerte. El dispositivo objeto de la invención le provee ésta información en pantalla de forma automática, sin que el usuario tenga que girarse.

Para que el módulo de posicionamiento pueda hacer un cálculo exacto de la dirección en la que se encuentra el portador, normalmente la consola debe situarse en el plano horizontal que esté perpendicular al vector "peso de la consola". En cambio, en la práctica real, es molesto para un usuario en movimiento tener que concentrarse en intentar sujetar la consola continuamente respetando esta limitación, que normalmente ronda los \pm15º respecto al plano horizontal. Ademas, incluso con la cooperación activa del usuario, no se puede garantizar el mejor cálculo de posición.

Este problema se resuelve con la integración de un acelerómetro en la consola 110. La brújula electrónica opcional, con los datos del acelerómetro, permite que la consola 110 tenga en consideración las variaciones de su eje de peso en relación con el norte magnético terrestre y se autocorrija. La precisión en el cálculo de posición por tanto es mejorada sustancialmente, especialmente para usuarios móviles que lleven la consola, y por tanto la sometan a movimientos y cambios de ángulo continuos.

La interacción de los dispositivos consola y portador permiten una gama variada de modos de operación y aplicaciones distintas. El sistema 100 está diseñado para tener tres modos de operación en función de la intensidad de la cobertura GPS al cual está sometido cada dispositivo, y tres modos de comunicación en función de la intensidad de la señal recibida por el dispositivo consola del dispositivo portador.

Tanto la intensidad de la señal emitida por el dispositivo portador como la señal emitida por los satélites son influenciadas por varios factores, como por ejemplo, el tiempo, precipitaciones, temperatura, u obstáculos, como bosques, montañas, edificios, zonas abiertas, o mar. Además, la intensidad de la señal emitida por el dispositivo portador cambia en relación con la distancia entre éste y la consola. Por tanto, normalmente, cuanto más lejano esté un dispositivo de otro, menor será la intensidad de la señal.

En un primer modo de operación, llamado "posicionamiento", que se caracteriza por poder ofrecer el máximo de funcionalidad al usuario, ambos dispositivos están en comunicación a una distancia que permite un intercambio de datos fluido y tienen suficiente cobertura GPS como para hacer un cálculo completo de sus posiciones respectivas. En este modo el dispositivo portador 120 está configurado para transmitir, y la consola configurada para recibir, tanto las señales pulsantes radio-tracking como la información de posicionamiento GPS. Este intercambio de información es continuo y permite al dispositivo consola enviar comandos de configuración al dispositivo portador.

En cuanto se determina que el dispositivo portador no tiene suficiente cobertura de satélite para actualizar su posición, éste opcionalmente entra en un modo de envío de datos en la cual re-transmite las últimas coordenadas geográficas calculadas. También se puede ofrecer al usuario la opción de guiarse usando los pulsos radio-tracking.

En cuanto se determina que la consola no tiene suficiente cobertura de satélite, pero en cambio el dispositivo si, se puede desactivar temporalmente el módulo de posicionamiento para ahorrar energía, y ofrecer al usuario la opción de guiarse usando los pulsos radio-tracking, o usando última información de posición recibida del portador.

En cambio, cuando se determina que tanto la consola 110 como el dispositivo 120 carecen de cobertura de satélite, se entra en un segundo modo de operación, llamado "radio-tracking", en la cual el dispositivo portador emite solamente pulsos de energía electromagnética, permitiendo a la consola ajustar la última información de posición. del portador calculada. Incluso este modo de operación es ventajoso sobre las soluciones del estado de la técnica, ya que permite que los pulsos recibidos, y la información direccional correspondiente, se use para actualizar la última posición del portador móvil, permitiendo un rastreo con una exactitud menor, pero, útil para el usuario, mientras se espera a que mejore la cobertura de satélite. Este modo garantiza el seguimiento, aunque sea impreciso, del portador, evitando su perdida total.

En este segundo modo de operación, una vez que se haya restablecido el vinculo con los satélites de posicionamiento, se puede ofrecer, opcionalmente, al usuario la posibilidad de seguir en este modo de operación o conmutar al primer modo "posicionamiento". La ventaja de la conmutación reside en volver al cálculo exacto de la posición de los dispositivos, mientras que la ventaja de seguir en el segundo modo de operación reside en que, como la sensibilidad del receptor de pulsos 301 es mayor que la del receptor de datos en el módulo de comunicaciones 302, el alcance a la hora de recibir señales con intensidad baja es mayor, y puede superar típicamente de 2 a 50 veces la distancia del primer modo de operación.

La conmutación entre modos también se puede configurar de manera automática, para que el microprocesador de la consola decida, en función de la calidad e intensidad de la señal de datos recibida, si es mejor conmutar de modos o no. Esto se haría en base a la decisión de que, si la calidad es mala y no se puede decodificar los datos recibidos correctamente, es preferible recibir pulsos de energía que puedan al menos ayudar en el rastreo del portador, como en el segundo modo "radio-tracking" de operación, a arriesgarse a perder contacto total con el portador.

El tercer modo de operación se llama "geo-fence de pulsos" y se caracteriza porque se define un área de acción alrededor de la consola en donde el dispositivo portador transmite pulsos de energía radio-rastreo a una frecuencia inferior al segundo modo "radio-tracking" y los módulos de posicionamiento están desactivados. Cuando el portador se aleja de la radio de este entorno, hace saltar una alarma para que la consola empiece un procedimiento de búsqueda y rastreo como en el primer modo "posicionamiento" de operación. La ventaja de este tercer modo "geo-fence de pulsos" de operación es que cuando el usuario tiene la certeza que durante un periodo de tiempo el portador se vaya a encontrar en una zona delimitada, se ahorra mucha energía, y por tanto se alarga considerablemente la duración de las baterías de ambos dispositivos. La autonomía de los dispositivos aumenta en torno a 10 a 50 veces en comparación con los otros modos de operación.

También es ventajoso en aplicaciones donde una misma consola tenga bajo su supervisión múltiples portadores. El número alto de seguimientos constantes que habría que hacer para asegurarse de no perder a ningún portador es un trabajo laborioso para el usuario. En cambio, el modo "geo-fence de pulsos" le permite mantener un control sobre un área, y sólo dedicar tiempo y concentración en la búsqueda y rastreo de esos pocos portadores que se alejen de la zona delimitada.

La otra ventaja del modo "geo-fence de pulsos" es que los dispositivos consumen poca energía en este modo ya que mientras el portador se encuentre dentro del radio de acción, se conmuta a una configuración de parámetros de operación de bajo consumo. Un ejemplo de la periodicidad de transmisión de pulsos de energía se puede apreciar en la Fig. 8. Esto comprende una frecuencia de transmisión de pulsos mínima del dispositivo portador, con una potencia baja, que permite a la consola, después de un cálculo de potencia de recepción, estimar si el portador se encuentra dentro o fuera de la radio máxima previamente definida. La energía ahorrada se puede aprovechar posteriormente en el caso de que haya que emprender una búsqueda y rastreo de un portador alejado.

Los cambios entre modos de operación se aplican por medio de parámetros por defecto programados en cada dispositivo, o cuando las condiciones lo permitan, por medio de tele-comandos emitidos por la consola, de forma automática, o manualmente, al ofrecer la opción al usuario, tal coma descrito anteriormente.

Estos modos de operación se pueden apreciar en la Tabla 1.

TABLA 1

1

Como la intensidad de la señal emitida por el dispositivo portador cambia en relación con la distancia entre éste y la consola, de manera que cuanto más lejano esté un dispositivo de otro, menor será la intensidad de la serial, se definen varios modos de comunicación.

Un primer modo de comunicación llamado "bidireccional", se caracteriza porque ambos dispositivos se encuentran a una distancia que permite el intercambio de datos entre consola y al menos un dispositivo portador. En un ejemplo de realización, este intercambio de datos es posible a distancias entre dispositivos normalmente bajas.

A medida que el portador o el usuario se mueven de tal manera que se alejan el uno del otro, llega un punto en que, dada la relativamente baja sensibilidad en recepción del dispositivo portador, la transmisión de comandos del dispositivo consola no se recibe correctamente. En cambio sigue siendo posible la comunicación de datos del dispositivo portador a la consola, dada la alta sensibilidad en recepción de ésta. En esta situación se ha entrado en un segundo modo de comunicación "unidireccional". Este modo de realización tiene la ventaja que los datos de posicionamiento del portador pueden seguir siendo comunicados a distancias relativamente altas entre dispositivos, que pueden rondar aproximadamente entre 2 y 5 veces más qué el modo bidireccional.

Al alejarse los dispositivos aun más, se entra en un tercer modo de comunicación "no data", caracterizado porque los dispositivos se encuentran tan alejados que la comunicación de datos entre si no es posible. Por tanto, en este modo, el dispositivo portador está configurado para entrar por defecto en el modo radio-tracking, y enviar una señal pulsante que permita al dispositivo consola estimar la dirección y distancia del portador, a unas distancias altísimas entre dispositivos, que pueden rondar aproximadamente entre 2 a 50 veces más que los otros dos modos de operación.

Estos tres modos de comunicación se pueden apreciar en la Fig. 11, que muestra las tres zonas de cobertura según la sensibilidad en recepción de los dispositivos. Esta representación muestra un dispositivo portador 120 acercándose al dispositivo consola 110 en la dirección mostrada por la flecha rota. En la posición inicial, ambos dispositivos están tan lejos que no hay ningún tipo de comunicación entre ellos. Al acercarse, el portador 120 entrará en la primera zona de sensibilidad del dispositivo consola, representada por la cruz en la posición 1101. En esta zona se establece el segundo modo de operación "radio-tracking" y el tercer modo de comunicación "no data", que permite a la consola obtener una primera indicación de la dirección aproximada en la que se encuentra el portador. Esto a su vez permite al usuario empezar a aproximarse hacia el portador.

A medida que se acercan ambos dispositivos, el portador 120 se encontrará en el radio de sensibilidad representada por la cruz 1102. En esta zona se establecerá el primer modo de operación "posicionamiento" y el segundo modo de comunicación "unidireccional", permitiendo que la consola reciba las coordenadas geográficas del portador además de la señal de pulsos radio-rastreo. Por tanto se puede determinar con exactitud la posición del portador.

Una de las grandes ventajas de la invención se puede apreciar en la frontera entre estas dos zonas. Si el portador se volviera a alejar, y entrara en la zona 1101, un sistema del estado de la técnica perdería por completo al blanco. En cambio, el sistema objeto de la invención mantiene un "marcaje" permitiendo un seguimiento aproximado incluso en estas circunstancias por medio de la conmutación del primer modo de operación "posicionamiento" al segundo modo de operación "radio-tracking". Es de destacar que el aumento en el radio de acción de la zona 1102 al 1101 equivale a un aumento por un factor de 4 en el área de acción cubierta y monitorizada.

A la vez, cuando el portador se acerca y se vuelve a encontrar dentro del radio de acción de la zona 1102, se puede obtener con exactitud la posición del portador, y por tanto ofrecer al usuario con exactitud una indicación gráfica de la dirección a seguir y la distancia que hay entre ambos dispositivos por medio de la conmutación del segundo modo de operación "radio-tracking" al primer modo de operación "posicionamiento". Los sistemas de radio-rastreo del estado de la técnica no pueden ofrecer esta exactitud en el posicionamiento del blanco.

Las Fig. 12 y Fig. 13 muestran la representación gráfica en pantalla que visualiza el usuario de la consola, y como, en función de los cambios de modo, los datos y gráficos cambian en consecuencia. La Fig. 12 muestra la representación en el modo de operación "radio-tracking", y los cambios según la intensidad de la señal recibida y la cobertura vía satélite, o equivalentemente, las zonas de sensibilidad. La Fig. 13 muestra similares cambios, pero una vez dentro de las zonas de comunicación "unidireccional" y "bidireccional".

Finalmente, y siguiendo con la explicación de la Fig. 11, al acercarse incluso más, el portador se encontrará en la zona 1103, y se establece el primer modo de comunicación "bidireccional" mientras se mantiene el primer modo de operación "posicionamiento", que permite la configuración del dispositivo portador por parte de la consola. Con esta configuración dinámica se obtienen grandes beneficios en términos de ahorro de tiempo de búsqueda y localización, ahorro de molestias para los usuarios, e incremento en la autonomía de los dispositivos, tal como descritos anteriormente.

Los cambios entre modos de comunicación se aplican por medio de parámetros por defecto programados en cada dispositivo, o cuando las condiciones lo permitan, por medio de tele-comandos emitidos por la consola de forma automática o manualmente por el usuario. En cualquier momento de operación, cuando los dispositivos estén en marcha, se encontrarán en algún modo de operación y algún modo de comunicación, según la calidad del vínculo entre el dispositivo y algún satélite GPS, y la calidad del vinculo entre la consola y al menos un dispositivo portador.

El modo de operación y el modo de comunicación en la que se encuentre tanto el dispositivo portador o la consola se puede representar por la pantalla de la consola, junto con otros datos de interés para el usuario, como por ejemplo, una representación de la intensidad de la señal, de la cobertura GPS, la información posicional del portador junto con la frecuencia asignada de comunicación, la velocidad de transmisión, la velocidad de movimiento del dispositivo, indicador del estado del módulo GPS, contador de mensajes de telemetría, el tiempo transcurrido desde la última actualización, la intensidad de los pulsos de energía, la dirección y la distancia a seguir para poder rastrear y encontrar al portador, un indicador de tensión de batería, la antena seleccionada, si es interna o externa, y otros datos telemétricos, como parámetros de operación del dispositivo portador, o de sensores acoplados a éste.

También se puede proveer un indicador de la precisión en el calculo de la dirección y distancia. Esta indicación se puede basar sobre si en un momento dado sólo se usan los pulsos de energía para estimar estos valores, o la recepción de datos posicionales del dispositivo portador, y/o además el sensor magnético, y/o adicionalmente con el acelerómetro. Sobre este parámetro se puede decidir si conmutar entre modos de operación o no. El tiempo transcurrido desde la última actualización también sirve este propósito, por si trascurre demasiado tiempo en alguna zona de poca cobertura vía satélite, conmutar al modo "radio-tracking".

Opcionalmente se puede definir un umbral de distancia en la cual la consola envía un comando para encender una luz en el dispositivo portador, o que éste emita una señal sonora, facilitando su localización cuando se encuentre cerca del usuario.

De manera mas general, la consola esta también adaptada para tener registrada una pluralidad de dispositivos portador, permitiendo la búsqueda y rastreo de un grupo de portadores. Mientras en algún punto se hayan registrado todos los portadores objeto de la búsqueda, posteriormente se pueden seleccionar individualmente para localizar al portador en cuestión. Esta realización se puede apreciar en la Fig. 14. Opcionalmente se puede hacer una selección en grupo, con lo cual la consola está adaptada a presentar cíclicamente en pantalla los parámetros de interés, previamente definidos por el usuario para cada portador en un formato mapa.

En este modo de funcionamiento la consola estaría configurada para pedir la última actualización de la información de posición a cada uno de los portadores momentos antes de su visualización en pantalla, para poder así proveer al usuario la información en tiempo real. Esta característica tiene su ventaja para portadores móviles, que entre una visualización y otra podrían variar su posicionamiento de manera considerable.

En otro ejemplo de realización puede haber más de un usuario cooperando en la búsqueda del mismo portador, o en la búsqueda de un portador distinto que se tiene constancia forma parte de una manada y por tanto acompaña al portador, con el dispositivo acoplado, en sus movimientos. En este tipo de entornos los números de identificación de uno o más portadores se pueden compartir, por medio de un intercambio de datos directamente entre consolas.

Los distintos módulos lógicos, bloques, y circuitos descritos en relación con los ejemplos y realizaciones se pueden implementar con un procesador de aplicación general, un procesador de señales digitales, DSP, un application specific integrated circuit, ASIC, un field programable gate array, FPGA, u otro dispositivo programable, o una combinación de al menos dos de ellos.

Los métodos y algoritmos descritos pueden formar parte de realizaciones implementadas directamente en hardware, en un módulo software ejecutado por un procesador, o una combinación de ambos. En particular, los módulos de comunicación de datos se pueden implementar ya sea como un dispositivo electrónico, como un Software Definable Radio, o transmisor-receptor de radio programable por software, o una combinación de ambos. El módulo software puede residir en una memoria RAM, memoria flash, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, registros, disco duro, disco extraible, CD-ROM, DVD-ROM, o cualquier otro medio de almacenamiento conocido en el estado de la técnica.

El experto en la materia se puede dar cuenta que múltiples variaciones a las realizaciones descritas son posibles usando los conocimientos habituales en el campo en cuestión y las enseñanzas descritas. Por tanto distintos ejemplos y realizaciones descritas se pueden combinar por el experto en la materia sin alejarse del concepto de la invención.

Los ejemplos, realizaciones y dibujos no se han descrito de ninguna forma limitativa, sino para dar una explicación del concepto inventivo en su sentido más amplio en acuerdo con los principios y enseñanzas de las características novedosas descritas. Más bien, el concepto inventivo viene a definirse por las siguientes reivindicaciones.

Claims (19)

1. Método en un sistema de radio-rastreo para la localización y seguimiento de al menos un portador, el sistema comprendiendo al menos una consola usuario y al menos un dispositivo acoplado al portador, el método comprendiendo:

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transmisión por parte de al menos un portador de al menos una señal indicativa de su localización;

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recepción por parte de al menos una consola del al menos una señal;

-

determinación de la posición de la consola; y

-

provisión de información al usuario de la consola permitiendo la localización y rastreo del portador en base a al menos la posición de la consola y el al menos una señal indicativa de la localización del portador.

2. Método según la reivindicación 1, donde la provisión de información al usuario comprende la provisión de al menos una de entre la posición en forma de coordenadas geográficas, la posición sobre un mapa, la dirección en forma de una flecha, la distancia, o una combinación de ellas.

3. Método según la reivindicación 2, donde la señal transmitida por el al menos un portador comprende al menos un pulso de energía.

4. Método según la reivindicación 3, donde la señal transmitida por el al menos un portador comprende los datos de posición en los intervalos entre pulsos, y la determinación de datos de posición del dispositivo comprende la extracción de los datos de estos intervalos.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo:

un primer modo de operación donde la provisión de información al usuario se hace en base a una determinación de la localización del portador usando al menos los datos de posición de la consola y el al menos un portador; y

un segundo modo de operación donde la provisión de información al usuario se hace en base a una determinación de la localización del portador usando los datos del al menos un pulso de energía;

permitiendo por tanto la búsqueda y el rastreo continuo e ininterrumpido.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el al menos una consola transmite comandos de configuración a al menos un portador permitiendo la modificación de una pluralidad de parámetros, entre los cuales están la potencia de transmisión de la señal de pulsos o la señal de datos, la amplitud y duración del al menos un pulso, el intervalo entre al menos dos pulsos, o la frecuencia o velocidad de transmisión de datos, o el cambio de modos de operación y de comunicación.

7. Método según la reivindicación 6, donde la autonomía de los dispositivos se puede gestionar en base a la configuración de parámetros permitiendo minimizar la energía consumida y por tanto maximizar la vida del disposi-
tivo.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo adicionalmente un tercer modo de operación donde la funcionalidad de determinación de la posición esta desactivada en ambos dispositivos, y la provisión de información al usuario se hace en base a una determinación de la localización del portador dentro de un radio máximo usando los datos de un tren de pulsos de energía emitidas con periodicidad y potencia de emisión
baja.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo, dependiendo de la intensidad de la señal recibida por el dispositivo consola:

un primer modo de comunicación bidireccional que permite la recepción de datos emitidos por al menos un dispositivo portador por la consola, y la transmisión de datos de configuración al dispositivo portador; y

un segundo modo de comunicación unidireccional que permite la recepción de datos por parte de la consola.

10. Dispositivo de radio-rastreo para la localización y seguimiento de un portador del dispositivo, caracterizado por:

-

al menos un transmisor de pulsos de energía por radio frecuencia;

-

al menos un módulo de comunicación de datos;

-

al menos un módulo de posicionamiento; y

-

al menos un controlador;

y en que el dispositivo portador está configurado para proveer información sobre su localización permitiendo su búsqueda y rastreo.

11. Dispositivo consola de radio-rastreo para la localización y seguimiento de al menos un portador por al menos un usuario, caracterizado por:

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al menos un receptor de pulsos de energía por radio frecuencia;

-

al menos un módulo de comunicación de datos;

-

al menos un módulo de posicionamiento; y

-

al menos un controlador;

y en que el dispositivo consola está configurado para proveer información sobre la localización del al menos un portador al usuario permitiendo su búsqueda y rastreo.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 o 11, donde el al menos un módulo de posicionamiento comprende un módulo de determinación de las coordenadas geográficas del dispositivo basado en un protocolo de comunicación vía satélite.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, donde el al menos un módulo de posicionamiento comprende al menos un sensor magnético y/o al menos un acelerómetro.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 donde el al menos un módulo de comunicación de datos comprende al menos un transceptor, y el al menos un controlador está adaptado para permitir la transmisión o recepción de datos del módulo de comunicación de datos en los intervalos entre pulsos recibida por el receptor de pulsos.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, donde el al menos un receptor de pulsos está adaptado para extraer al menos un parámetro del al menos un pulso, entre los cuales está la intensidad, o duración, o fase, o el intervalo entre al menos dos pulsos.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, donde el al menos un controlador está adaptado para determinar la posición, la dirección y la distancia en la que se encuentra el portador en base a los datos recibidos por el módulo de comunicación de datos, o el cálculo de posición geográfica de la consola, o los parámetros extraídos de los pulsos recibidos, o una combinación de éstos.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, adaptado para transmitir comandos de configuración permitiendo la modificación de una pluralidad de parámetros, entre los cuales están la potencia de transmisión de la señal de pulsos o la señal de datos, la amplitud y duración del al menos un pulso, el intervalo entre al menos dos pulsos, o la frecuencia o velocidad de transmisión de datos.

18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, que comprende al menos un transductor de pulsos de energía, al menos una pantalla y teclado, y en que el controlador está adaptado para proveer información a una pantalla de la posición, dirección y la distancia en la que se encuentra el portador.

19. Sistema de radio-rastreo para la localización y seguimiento de al menos un portador, el sistema comprendiendo por lo menos un dispositivo portador según cualquiera de las reivindicaciones 10 y 12 a 14, y por lo menos un dispositivo consola según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18.