ES2376737B1 - Método de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real. - Google Patents

Método de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real.

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Abstract

Sistema de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real, mediante pulseras provistas de un emisor de RF, comprendiendo una red de receptores de radio frecuencia fijos (2), que permiten al sistema central (3) la recepción de las señales; contempla la utilización de otros nodos (4) de la red, utilizando la adaptación de direcciones IP a tramas de radio frecuencia y la asociación de dispositivos para la creación de redes de radio frecuencia sobre redes TCP/IP. Con la potencia recibida en los receptores fijos (2) define, mediante algoritmo, distancia entre receptor y emisor, y área en que se encuentra el emisor. Para optimizar el transporte de información, utiliza identificador de red de 16 ó 64 bits alcanzable por cualquier otro receptor en la red TCP/IP.

Description

SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE DISPOSITIVOS MÓVILES EMISORES DE RADIO FECUENCIA, A NIVEL DE ÁREAS Y EN TIEMPO REAL
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real, aportando a la función a que se destina notables ventajas y características de novedad, frente a otros sistemas actualmente conocidos en el mercado para el mismo fin.
Más en particular, el objeto de la invención se centra en un método de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, realizándose dicha localización a nivel de áreas y en tiempo real, para la identificación, control y seguridad de dispositivos móviles en áreas predefinidas, el cual siendo del tipo aplicable para localizar individuos y monitorizar su localización y trazabilidad en determinadas áreas previamente definidas y mediante la utilización de pulseras de identificación, está basado en un sistema de receptores de radio frecuencia instalados fijos, siendo eminentemente aplicable para entornos hospitalarios, residencias de ancianos y en general edificios o entornos acotados.
El método usa básicamente un sistema de receptores fijos de radio frecuencia instalados en las áreas predefinidas y está destinado a la localización de una pluralidad de dispositivos emisores de radio frecuencia, preferentemente constituidos por unas pulseras, que portan cada uno de los individuos designados o colgantes que se asocian a los equipos a monitorizar, y tiene como finalidad constituirse en un sistema para la localización y trazabilidad de los individuos o equipos designados, permitiendo a la persona responsable del sistema tener en todo momento controlados a todos y cada uno de los individuos y
equipos
designados que porten dicho dispositivo de
radio
frecuencia, tanto de forma global como
individualizada,
permitiéndole, además, entre otras
ventajas, acceder a información adicional sobre diferentes aspectos de cada uno.
Además, el sistema de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia utiliza la adaptación de direcciones IP a tramas de Radio frecuencia y la asociación de dispositivos para la creación de redes de Radio frecuencia sobre redes TCP/IP. Este mecanismo utiliza un identificador de red de 16 o 64 bits alcanzable por cualquier otro dispositivo a través de una red TCP/IP y así poder transmitir las tramas por un medio distinto a la radiofrecuencia, optimizando el transporte de la información de los emisores de radio frecuencia al sistema central. De esta manera se permite que la información pueda estar disponible a tiempo para que el sistema pueda utilizar el método de localización propuesto y poseer toda la información en tiempo real para una correcta localización.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de las tecnologías de localización por radiofrecuencia,
aplicadas a la seguridad de grupos de personas y equipos en ambientes predefinidos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, RFID (siglas de Radio Frequency Identification, en español Identificación por radiofrecuencia) es un sistema de almacenamiento y recuperación de datos remoto que usa dispositivos denominados etiquetas, transpondedores o tags RFID. El propósito fundamental de la tecnología RFID es transmitir la identidad de un objeto (similar a un número de serie único) mediante ondas de radiofrecuencia. Las tecnologías RFID se agrupan dentro de las denominadas Auto ID (Automatic Identification, o Identificación Automática) .
Una etiqueta RFID es un dispositivo pequeño, similar a una pegatina, que puede ser adherida o incorporada a un producto, animal o persona. Contienen antenas para permitirles recibir y responder a peticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID, denominados frecuentemente lectores de RFID. Las etiquetas pasivas no necesitan alimentación eléctrica interna, mientras que las activas sí lo requieren, normalmente utilizando una pila para ello. Una de las ventajas del uso de radiofrecuencia (en lugar, por ejemplo, de la tecnología de infrarrojos) es que no se requiere visión directa entre emisor y receptor.
Sobre esta tecnología están apareciendo sistemas que permiten, bien, detectar el paso de personas (RFID pasiva), o bien, localizar en un área a personas (RFID activa), proporcionando soluciones más completas de trazabilidad y seguridad.
En el estado de la técnica encontramos:
Sistemas para seguimiento de personas con infraestructuras fijas y basados en RFID activa: Modelo de Utilidad ES 1064033 U, Patente ES 2303465. Se componen principalmente de una infraestructura de lectores y antenas colocadas en las zonas de paso de las personas, las cuales llevan una tarjeta RFID activa que es identificada cuando la persona pasa por la zona con antenas. Permiten cierta distancia (típicamente de pocos metros) entre tag y antena para una correcta identificación.
Sistemas basados en identificación de objetos utilizando lectores móviles: patente PI 0700437, ES 2159502. Se componen de un dispositivo móvil que actúa como lector RFID que permite, a mayor (RFID activa) o menor (RFID pasiva) distancia, el control principalmente de objetos.
Sistemas basados en la detección de ale j amiento de obj etos : patente PI O 7 O O 43 7. Sistemas que detectan el alejamiento de un objeto de un lector central.
Sistemas para la seguridad de objetos: patente ES 2280888. Sistemas basados en RFID para evitar robos de objetos.
Por lo tanto la tecnología RFID es combinada de forma diferente para ofrecer distintas soluciones:
-
Infraestructura de antenas y lectores fijos para identificación de paso de tags RFID pasivos (con acción del usuario) o activos (para detección automática de paso de personas y objetos). Permite la trazabilidad y/o la localización de personas y objetos.
Utilización de Lectores RFID móviles, principalmente utilizado por individuos, para la identificación de personas y objetos principalmente utilizando tags RFID pasivos y mediante el acercamiento del lector RFID.
-
Uso de lectores RFID fijos y móviles para detectar el alejamiento de tags RFID activos, con fines de seguridad contra robos
La combinación y el diferente uso de la tecnología RFID ofrece diversas soluciones a problemas de identificación, trazabilidad, localización, control, seguridad, etc., de objetos y personas, sin embargo, no se ha encontrado en el estado de la técnica actual ningún documento o patente que, tal como hace la invención aquí preconizada, dé solución a la siguiente situación genérica:
Localización y Trazabilidad de individuos o equipos los cuales portan un dispositivo emisor de radio frecuencia y mediante una red f i j a de antenas colocadas en las diferentes áreas predefinidas pueden localizar e identificar a nivel de área, sin tener por qué colocar dicha antena en lugares de paso. Los sistemas tradicionales están basados en la relación entre el aumento de la potencia recibida con una mayor proximidad a la baliza correspondiente. En el método presentado la potencia recibida define el máximo de distancia entre el dispositivo y la baliza. En base a esa información y teniendo en cuenta las condiciones del entorno se acota un área en la cual se asegura que se encuentra el dispositivo.
Hay que mencionar que el propio solicitante es titular de una patente relativa a un sistema del tipo que aquí concierne, en la que se describe a un equipo electrónico para la identificación, control y seguridad de grupos de individuos en movilidad, el cual, sin embargo, presenta determinados aspectos susceptibles de ser mejorados, siendo este uno de los principales objetivos del método aquí preconizado.
Son pues los objetivos de la presente invención:
La
localización en áreas predefinidas de
los
individuos o equipos definidos por parte del
sistema central.
-
Control de presencia individualizada de los diferentes individuos y equipos en las áreas predefinidas.
-
Monitorización en tiempo real del grado de ocupación de cada área predefinida
Conocer el número de individuos y dispositivos así como sus identidades en cada área en cada momento
-
Trazar de forma individualizada o colectiva los recorridos y tiempos empleados en los traslados entre las diferentes áreas predefinidas
Los sistemas tradicionales los cuales están basados en la relación entre el aumento de la potencia recibida con una mayor proximidad a la baliza correspondiente. En el método novedoso presentado la potencia recibida define el máximo de distancia entre el dispositivo y la baliza. En base a esa información y teniendo en cuenta las condiciones del entorno se acota un área en la cual se asegura que se encuentra el dispositivo emisor de radio frecuencia. Así se permite la monitorización de un mayor número y tamaño de áreas con un menor número de receptores fijos.
El uso de la localización en interiores y áreas predefinidas de individuos o dispositivos se define en base a algoritmos de posicionamiento x e y, necesitando instalaciones de muchos receptores para su fiabilidad y precisión. En el método descrito, al utilizar el concepto relativo a la máxima distancia, y uniéndolo a la utilización de la definición previa de las áreas monitorizadas, el número de receptores fijos necesarios se reduce de manera considerable, además de conseguir una gran precisión a nivel de área.
Al tratarse de recintos normalmente interiores, edificios o recintos con multitud de áreas se trata de sistemas con multitud de receptores y emisores funcionando al mismo tiempo y a distancias distintas. Además la información a utilizar por el sistema central para calcular la correcta localización debe llegar a tiempo y desde muy diversas localizaciones y distancias de manera sincronizada. Para conseguir un óptimo transporte de la información se ha procedido a un método de adaptación de direcciones IP a tramas enviadas por Radio Frecuencia que utilizan protocolo IEEE 802.15.4 y la asociación de dispositivos creando redes de Radio Frecuencia sobre redes TCP/IP.
Así, pues, por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ninguna otra invención que presente unas características técnicas, estructurales y
de configuración semejantes a las que presenta el método de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia aquí preconizado, cuyos detalles caracterizadores se encuentran adecuadamente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Así, pues, y tal como se ha señalado anteriormente, la invención preconiza un método de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia a nivel de áreas basado en un sistema de receptores de radio frecuencia instalados fijos el cual constituye una herramienta para la localización y trazabilidad de un grupo de individuos o equipos de forma continua y autónoma, permitiendo a una persona tener en todo momento controlado a todos y cada uno de dichos individuos o equipos.
El método está destinado para ser aplicado en la localización y trazabilidad de individuos y equipos en entornos hospitalarios, residencias de ancianos, edificios, etc., además de poseer una base de datos de interés de cada individuo o equipo.
Para ello el método utiliza un concepto novedoso que, mediante un algoritmo preestablecido, la potencia recibida define el máximo de distancia entre el dispositivo y la baliza. En base a esa información y teniendo en cuenta las condiciones del entorno, se acota un área en la cual se asegura que se encuentra el dispositivo emisor de radio frecuencia.
Además el método es aplicado mediante un sistema de receptores de radio frecuencia fijos, instalados en las diferentes áreas predefinidas, y unos emisores de radio frecuencia móviles, normalmente pulseras. Dichos emisores emiten una señal periódica la cual es captada por diferentes receptores dentro del sistema y en base al concepto aplicado sobre las distancias máximas y la predefinición de áreas permite la localización del emisor de radiofrecuencia.
Así, por ejemplo, en un posible uso del método en un hospital, el sistema funcionaría de manera automática mediante la utilización de una red de balizas fijas (receptores de radio frecuencia) instaladas en las diferentes áreas a monitorizar y la pulsera portada por los pacientes, permitiendo la localización instantánea y trazabilidad automática en todo momento. Todo el sistema estaría centralizado en
un servidor, al cual se accede para gestionar la información en tiempo real de cada paciente de una manera fácil y sencilla. Además cada pulsera es
asignada a un paciente individual permitiendo el acceso a su información.
Gracias a la recepción continua de la señal emitida por las pulseras, el gestor del sistema en el hospital accede a distintas funcionalidades:
Seguridad clínica mediante la identificación segura del paciente en entrada en área o mediante lectura por aproximación de dispositivos.
Trazabilidad efectiva y automatizada de recorridos de pacientes y actividad, además del uso y ocupación de las áreas predefinidas
Localización de personas y activos
hospitalarios en tiempo real que permite dar información tanto a profesionales como a familiares.
Gestión de la seguridad física evitando posibles accesos a zonas no permitidas por parte de los pacientes y posibles fugas y robos, o mediante la localización de los pacientes en tiempo real y la detección de posibles situaciones anómalas de pacientes en áreas o tiempos no apropiados.
Además de las funcionalidades descritas, se contempla una aplicación de pe que permite la administración de los individuos, de las áreas, y la asignación de pulseras, así como la posibilidad de gestionar información de los profesionales, permisos de acceso a la información, además de dar acceso a todas las funcionalidades descritas anteriormente.
El descrito sistema de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real representa, pues, una estructura innovadora de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora para tal fin,
razones
que unidas a su utilidad práctica, le dotan de
fundamento
suficiente para obtener el privi legio de
exclusividad que
se solicita.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.-Muestra una representación esquemática de un ejemplo de los
elementos que intervienen en el sistema de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real, objeto de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de la mencionada figura, y de acuerdo con la numeración adoptada en ella, se observa como los elementos básicos que intervienen para la aplicación del método preconizado son los siguientes:
Una pluralidad de pulseras (1) con un emisor de radio frecuencia cada una, que envían la señal de localización, recibida por los receptores de una red de receptores de radio frecuencia instalados fijos (2 ) en las áreas a controlar, y un sistema central PC (3 ) donde se reciben todas las señales de radio frecuencia recibidas aplicando el método descrito para la localización y trazabilidad.
La antena es, por ejemplo, una antena en microstrip adaptada por un balun comercial.
Todo el dispositivo está alimentado a través de un portapilas para una pila de botón.
Cada pulsera (1) envía una trama de identificación, conteniendo la información de la dirección IEEE (un OUI de 64 bits) del chip
transceptor de radiofrecuencia y el valor de batería,
quedando entre trama y trama en modo bajo consumo.
Para ello el firmware de la pulsera consta de cuatro bloques diferenciados:
-
Bloque de control de radiofrecuencia que se encarga del envío de tramas IEEE 802.15.4.
Bloque de temporización de tramas de localización, que se encarga de la aleatorización del tiempo entre tramas para evitar las colisiones y monta la trama de localización a enviar. También incluye el dato del nivel de batería en la trama.
-
Bloque de control del botón, que ejecuta la rutina de atención a la interrupción cuando se presiona el botón de la pulsera.
El bloque de control de la batería, que monitoriza el nivel de la batería y determina si dicho valor se encuentra por encima del valor mínimo para el funcionamiento de la pulsera.
La red (2) de receptores de radio frecuencia fijos están instalados en las diferentes áreas predefinidas (llamadas balizas), y está destinada a conseguir localizar en ciertas áreas definidas dónde se encuentra cada pulsera en cada momento, estando formada
cada
baliza por una PCB como soporte, más los
componentes
adicionales necesarios para su
funcionamiento:
System on Chip incluyendo
microcontrolador y transceptor de radiofrecuencia (por ejemplo CC2430 de Texas Instruments) o bien transceptor y microcontrolador por separado (por ejemplo CC2520 + MSP430, también de Texas Instruments), dos cristales para los relojes, condensadores de desacoplo,
resistencias de polarización, adaptación para el puerto RF, alimentación, y antena.
Por su parte, el Sistema Central PC (3) es un ordenador personal o servidor donde se instala el software de gestión del sistema y la implementación software del método descrito, llamado motor de
localización, para lo cual está dotado de una aplicación dónde se podrán gestionar todos los
dispositivos
y usuarios del sistema, así como de un
repositorio
de datos que incluirá los datos de la
aplicación.
Por último, otros nodos (4 ) de la red permiten que la información recibida en los receptores de radio frecuencia llegue de manera óptima al sistema central (3) , habiéndose representado esquemáticamente en la figura 1 unidos a la red de área local (LAN) referenciada con (5).
En resumen, el sistema preconizado de localización de dispositivos móviles emisores de radio frecuencia, a nivel de áreas y en tiempo real, es aplicable para localizar individuos y monitorizar su localización y trazabilidad en determinadas áreas previamente definidas mediante la utilización de pulseras de identificación provistas de un emisor de RF para el envío periódico de señales de identificación a un sistema central (3), distinguiéndose por el hecho de comprender la instalación de una red de receptores de radio frecuencia f i j os (2), destinados a permitir al sistema central (3) la recepción de las señales de
radiofrecuencia enviadas por las pulseras de identificación. Dicho sistema central (3 ) está
capacitado para el tratamiento de los datos contenidos en dicha señal y localizar cada pulsera en un área
predefinida. Además, el método propuesto se distingue porque contempla la utilización de otros nodos de la red (4) para que la información recibida en los receptores de radio frecuencia fijos (2) llegue de manera óptima al sistema central (3), utilizando la adaptación de direcciones IP a tramas de radio
frecuencia
y la asociación de dispositivos para la
creación de redes
de radio frecuencia sobre redes
TCP/IP.
El método propuesto utiliza la potencia recibida en los receptores f i j os (2) para definir el máximo de distancia entre el receptor y el emisor y, en base a esa información y teniendo en cuenta las condiciones del entorno, se define un área en la cual se asegura que se encuentra el dispositivo emisor de radio frecuencia, permitiendo la monitorización de un mayor número y tamaño de áreas con un menor número de receptores fijos.
Finalmente cabe destacar que optimiza el transporte de la información utilizando un identificador de red de 16 o 64 bits alcanzable por cualquier otro receptor en la red TCP / IP mediante un mecanismo de adaptación de direcciones IP a tramas enviadas por Radio Frecuencia que utilizan protocolo IEEE 802.15.4 Y la asociación de dispositivos nuevos creando redes de Radio Frecuencia sobre redes TCP/IP.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras
formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. -SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE DISPOSITIVOS MÓVILES EMISORES DE RADIO FRECUENCIA, A NIVEL DE ÁREAS y EN TIEMPO REAL, del tipo aplicable para localizar individuos o equipos y monitorizar su localización y trazabi1idad en determinadas áreas previamente
    definidas
    y mediante la utilización de pulseras de
    identificación
    provistas de un emisor de RF para el
    envío
    periódico de señales de identificación a un
    sistema
    central (3), caracterizado por el hecho de
    comprender
    la instalación de una red de receptores de
    radio
    frecuencia fijos (2), destinados a permitir al
    sistema
    central (3) la recepción de las señales de
    radiofrecuencia
    enviadas por las pulseras de
    identificación,
    estando dicho sistema central (3)
    capacitado para el tratamiento de los datos contenidos en dicha señal y localizar cada pulsera en un área predefinida; porque contempla la utilización de otros nodos (4) de la red para que la información recibida en los receptores de radio frecuencia fijos (2) llegue de manera óptima al sistema central (3), utilizando la adaptación de direcciones IP a tramas de radio frecuencia y la asociación de dispositivos para la creación de redes de radio frecuencia sobre redes TCP/IP; y porque contempla la utilización de la potencia recibida en los receptores fijos (2) para definir, mediante un algoritmo preestablecido, el máximo de distancia entre el receptor y el emisor, en base a esa información se define una superficie en la cual se asegura que se encuentra el dispositivo emisor de radio frecuencia, y, teniendo en cuenta las condiciones del entorno (materiales, paredes y objetos fijos, velocidad de los elementos a localizar y distancias entre áreas de localización), se calcula el área de localización predefinida definitiva donde se
    encuentra el dispositivo emisor de radiofrecuencia.
  2. 2. -SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE DISPOSITIVOS MÓVILES EMISORES DE RADIO FRECUENCIA, A NIVEL DE ÁREAS 5 y EN TIEMPO REAL, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, para optimizar el transporte de la información, contempla la utilización de un identificador de red de 16 o 64 bits alcanzable por cualquier otro receptor en la red TCP/IP mediante
    10 un mecanismo de adaptación de direcciones IP a tramas enviadas por radio frecuencia que utilizan protocolo IEEE 802.15.4 Y la asociación de dispositivos nuevos creando redes de radio frecuencia sobre redes TCP/IP.
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