ITTO20110284A1 - Procedimento di localizzazione cooperativa e relativi apparati - Google Patents

Description

“PROCEDIMENTO DI LOCALIZZAZIONE COOPERATIVA E RELATIVI APPARATIâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento e a relativi apparati di localizzazione cooperativa. In particolare, la presente invenzione riguarda un procedimento e relativi apparati che consentono di calcolare la stima della posizione di apparati radio che non hanno accesso a sistemi di localizzazione, oppure questi non sono funzionanti o efficienti, nel quale l’acquisizione dei dati per calcolare le posizioni incognite avviene tramite la cooperazione di apparati che si trovano nell’area circostante.

La determinazione della posizione di apparati à ̈ cresciuta di importanza negli ultimi anni, sia per l’interesse per i servizi denominati LBS (Location Based Services), sia per corredare le chiamate di emergenza con i dati di posizione del chiamante. Sono stati perciò studiati e realizzati diversi metodi e sistemi che determinano la posizione di apparati radio, alcuni dei quali sono basati su sistemi satellitari, quali il GPS (Global Positioning System), il GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), il GALILEO (in via di realizzazione da parte dell’UE) e il COMPASS (in via di realizzazione da parte della Cina), mentre altri sono basati su sistemi radio terrestri, ed in particolare su sistemi cellulari.

I metodi terrestri più noti per determinare la posizione di un terminale sono:

− l’identificazione della cella radio da cui proviene il segnale del terminale;

− la determinazione dell’area di copertura comune delle stazioni radio che ricevono contemporaneamente il segnale del terminale;

− l’identificazione della cella radio da cui proviene il segnale del terminale combinata con la stima della distanza del terminale dalla stazione radio base;

− la triangolazione, ovvero la determinazione delle direzioni di provenienza del segnale del terminale in almeno altre due stazioni radio, con il calcolo dell’intersezione delle corrispondenti rette;

− la multilaterazione, ovvero la stima della distanza del terminale da almeno tre stazioni radio base, di cui sono note le coordinate geografiche, con la determinazione del punto che soddisfa a dette distanze;

− la determinazione di almeno due casi diversi di differenza di distanza fra il terminale e le due stazioni base di una coppia di stazioni, con il calcolo del punto che soddisfa a dette differenze di distanza.

Alcuni dei metodi terrestri elencati sopra utilizzano la stima di distanze del terminale da stazioni radio, che possono essere ottenute mediante diverse tecniche:

− il rapporto fra la potenza del segnale ricevuto e la potenza del segnale trasmesso, sia nel verso base-mobile (nel caso del WCDMA questo rapporto corrisponde al parametro RSCP - Received Signal Code Power), sia nel verso opposto;

− la misura del tempo di propagazione fra trasmettitore e ricevitore;

− la misura del tempo di andata e ritorno delle onde elettromagnetiche dalla stazione base al terminale (in alcuni sistemi, fra cui il GSM, può essere dedotto dal TA (Timing Advance), ovvero dell’intervallo di tempo di cui il terminale deve anticipare l’emissione dei propri segnali per farli arrivare alle stazioni base nelle prescritte finestre di tempo),

− qualsiasi altra tecnica che permetta di ottenere il medesimo risultato.

In altri casi i metodi terrestri utilizzano tre o più differenze di distanza fra il terminale e due stazioni radio e le intersezioni delle iperboli che tali differenze definiscono. Queste differenze sono in generale calcolate osservando la differenza di tempo che i segnali radio impiegano per percorrere i due diversi cammini di propagazione (Observed Time Difference, OTD), con varianti di tecniche dipendenti dal procedimento utilizzato per sincronizzare le stazioni o per tenere conto dello sfasamento fra i loro orologi.

Le soluzioni note sopra esposte presentano però alcuni problemi tecnici e svantaggi. In particolare, i sistemi di localizzazione satellitare richiedono la visibilità elettromagnetica di più satelliti da parte dell’apparato da localizzare e comportano tempi di acquisizione iniziale lunghi. Con il procedimento A-GPS (Assisted-GPS), le stazioni cellulari forniscono ai terminali dati preliminari sul sistema satellitare con i quali i terminali possono aumentare la sensibilità di ricezione dei segnali GPS e abbreviare l’acquisizione iniziale, ma rimangono molti luoghi in cui il GPS à ̈ indisponibile perché la propagazione dei segnali trasmessi dai satelliti à ̈ impedita da ostacoli naturali o artificiali.

Analogamente, escluse le tecniche che fanno riferimento ad una sola stazione radio, in molti luoghi non sono utilizzabili le tecniche di localizzazione basate su reti cellulari, perché non sempre vi à ̈ visibilità elettromagnetica fra l’apparato da localizzare e almeno due stazioni radio (richieste dalla poco precisa tecnica di triangolazione citata sopra) o tre stazioni radio, necessarie ai sistemi iperbolici o di multilaterazione. D’altra parte le tecniche che fanno riferimento ad una sola stazione radio offrono normalmente accuratezze insufficienti, perciò si deve concludere che, in molti luoghi, sia i sistemi di localizzazione satellitare, sia quelli terrestri non sono disponibili o non forniscono la stima della posizione del terminale con sufficiente accuratezza. Per sopperire a queste mancanze sono stati proposti metodi che, per stimare la posizione di un apparato che non può accedere a sistemi di localizzazione, utilizzano dati di posizione di altri apparati che si trovano nelle vicinanze. A questa categoria appartiene il procedimento descritto nel brevetto EP1206152. Secondo questo procedimento, il terminale da localizzare dispone di un sistema radio di ricetrasmissione che gli consente di stabilire connessioni bi-direzionali con altri terminali che si trovano nelle vicinanze. Per mezzo di detto sistema radio di ricetrasmissione il terminale da localizzare si fa mandare dai terminali vicini i dati delle loro rispettive posizioni e stima la distanza da ciascuno di essi con una valutazione dell’attenuazione di propagazione. Sulla base di questi dati, il terminale da localizzare valuta la propria posizione.

In una prima forma di realizzazione del procedimento, la posizione incognita à ̈ calcolata come media della posizione dei terminali che hanno fornito la propria posizione. In questo caso non vi sono garanzie sull’accuratezza della posizione calcolata, perché non vi sono informazioni sulla posizione relativa del terminale da localizzare rispetto a quelli che si trovano nelle vicinanze, soprattutto se si assume che il terminale da localizzare dispone, come quelli circostanti da cui attende dati, di un sistema di localizzazione a cui al momento non può accedere. In questo caso i terminali molto vicini a quello da localizzare si trovano probabilmente pure essi nell’impossibilità di determinare la propria posizione tramite un sistema di localizzazione esterno. È perciò probabile che le posizioni di cui si calcola la media corrispondano a punti lontani dal terminale da localizzare, e non disposti uniformemente intorno ad esso, ma più probabilmente disposti in modo non uniforme e sbilanciato. Inoltre la stima delle distanze fatta sulla base delle attenuazioni di propagazione può essere fuorviante, soprattutto se si considerano le condizioni in cui si propagano i segnali negli interni degli edifici o in aree con ostacoli naturali o artificiali. Ad esempio, un terminale vicino, ma separato da un muro o da un soffitto può apparire più distante di un terminale i cui segnali provengono attraverso una finestra da un punto esterno e lontano. Applicando il procedimento del brevetto EP1206152 à ̈ quindi probabile che un terminale che si trova all’interno di un edificio calcoli invece di trovarsi all’esterno.

In una seconda forma di realizzazione del procedimento del brevetto EP1206152, la posizione incognita à ̈ calcolata con una multilaterazione delle distanze e delle posizioni dei terminali che hanno comunicato i dati della propria posizione. In questo caso occorre che ci siano almeno tre terminali, che dispongono della propria posizione, in visibilità elettromagnetica del terminale dal localizzare e la probabilità che ciò si verifichi potrebbe non essere tanto grande. Qualora poi si trovino tre terminali in dette condizioni, come detto sopra à ̈ probabile che essi non siano vicini al terminale da localizzare e che la determinazione delle distanze da essi mediante la misura della potenza dei segnali da essi ricevuti sia fuorviante. Dunque il procedimento del brevetto EP1206152 non appare affidabile.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un procedimento e relativi apparati di localizzazione cooperativa che consentano di calcolare la posizione di uno o più apparati che richiedono il proprio posizionamento senza avere accesso a metodi di localizzazione.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un procedimento di localizzazione cooperativa oggetto della rivendicazione 1.

Inoltre, i suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione vengono raggiunti con apparati di radiocomunicazione oggetto delle rivendicazioni da 17 a 20.

Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.

La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la Fig. 1a mostra un diagramma rappresentante un esempio di primo stadio di sviluppo di una rete di localizzazione;

- la Fig. 1b mostra un diagramma rappresentante un esempio di un secondo stadio di sviluppo di una rete di localizzazione;

- Fig. 1c mostra un diagramma rappresentante un esempio di un terzo stadio di sviluppo di una rete di localizzazione;

- la Fig. 1d mostra un diagramma rappresentante un esempio di un quarto stadio di sviluppo di una rete di localizzazione;

- la Fig. 2a mostra una tabella rappresentante una tavola delle distanze relativa all’esempio di Fig. 1a;

- la Fig. 2b mostra una tabella rappresentante una tavola delle distanze relativa all’esempio di Fig. 1b;

- la Fig. 2c mostra una tabella rappresentante una tavola delle distanze relativa all’esempio di Fig. 1c;

- la Fig. 2d mostra una tabella rappresentante una tavola delle distanze relativa all’esempio di Fig. 1d;

- la Fig. 3a mostra una tabella dei dati relativa all’esempio di Fig. 1a;

- la Fig. 3b mostra una tabella dei dati relativa all’esempio di Fig. 1b,

- la Fig. 3c mostra una tabella dei dati relativa all’esempio di Fig. 1c;

- la Fig. 3d mostra una tabella dei dati relativa all’esempio di Fig. 1d;

- la Fig. 4 mostra un diagrammi rappresentante un esempio di calcolo di posizione con insufficienza di dati geometrici;

- la Fig. 5 mostra un diagramma di flusso relativo ad una procedura di calcolo delle posizioni di apparati;

- la Fig. 6 mostra un diagramma di flusso relativo ad una procedura di calcolo delle coordinate geografiche; e

- la Fig. 7 mostra un diagramma rappresentante un ciclo di accensione e spegnimento del ricevitore in un regime di “sleep mode†.

Nel prosieguo della descrizione verranno utilizzati i seguenti nomi con le relative definizioni:

− apparato di transito: apparato che fa da ponte per le connessioni fra altri apparati;

− conduttore (apparato conduttore): l’apparato cooperatore (vedi sotto) che ha correntemente il ruolo di gestire la procedura di localizzazione;

− cooperatore (apparato cooperatore): apparato che coopera al processo di localizzazione;

− esploratore (apparato esploratore): apparato incaricato dal conduttore di emettere un segnale di esplorazione e di riportare al conduttore i dati raccolti con le risposte a detto segnale;

− cooperatore attivo: apparato cooperatore in grado di espletare sia la funzione di conduttore, sia la funzione di esploratore, sia la funzione di apparato di transito;

− cooperatore passivo: apparato cooperatore non dotato dei mezzi specifici del procedimento della presente invenzione e perciò non in grado di fungere né da apparato conduttore né da apparato esploratore né da apparato di transito, ma dotato di sistemi di telecomunicazioni che consentono ad apparati cooperatori attivi, dotati degli stessi sistemi di telecomunicazioni dell’apparato cooperatore passivo, di stimare la distanza e/o di ricevere oppure ricavare dati sulla posizione assoluta dall’apparato cooperatore passivo;

− cooperatore inerte: apparato cooperatore dotato di mezzi che consentono a cooperatori attivi di rilevare la sua presenza, di stimare la distanza da esso e di ottenere indirettamente dati sulla sua posizione, incrociando dati provenienti dal cooperatore inerte con dati provenienti da almeno un'altra fonte informativa;

− maglia di localizzazione: insieme degli apparati cooperatori e delle tratte radio con cui essi si interconnettono che formano un reticolo di triangoli adiacenti, di cui sono noti i lati;

− nodo: apparato che si trova in un vertice di uno dei triangoli della maglia di localizzazione; − rete di localizzazione: insieme degli apparati cooperatori e delle loro possibili connessioni;

− tavola delle distanze: matrice di dati contente le distanze che separano gli apparati cooperatori, con le relative incertezze e l’ora a cui si riferisce la misura;

− tabella dei dati: tabella che contiene vari dati relativi ai singoli apparati cooperatori, come descritto nel seguito.

Gli apparati cooperatori attivi sono dotati preferibilmente dei seguenti mezzi specifici:

− sistema radio di ricetrasmissione adeguato per trasmettere e ricevere i messaggi ed i dati necessari all’implementazione del procedimento secondo la presente invenzione;

− mezzi per la stima delle distanze fra apparati in reciproca visibilità elettromagnetica secondo i requisiti della presente invenzione;

− memorie numeriche per memorizzare almeno la tavola delle distanze e la tabella dei dati;

− mezzi di elaborazione per eseguire programmi di istruzioni, elaborare dati ricevuti ed eseguire calcoli numerici necessari all’implementazione del procedimento secondo la presente invenzione.

Inoltre essi sono preferibilmente dotati di

− mezzi di calcolo atti ad implementare algoritmi di ottimizzazione per eseguire calcoli di coordinate disponendo di dati ridondanti o mancanti e affetti da incertezze.

Nel testo che seguirà e nelle figure allegate sono inoltre utilizzati i simboli seguenti:

− HM: numero massimo di tratte radio da un apparato cooperatore all’apparato conduttore oltre il quale un apparato cooperatore non può assumere il ruolo di esploratore;

− NM: numero massimo di apparati che si possono coinvolgere nella procedura di posizionamento, oltre il quale la procedura di sviluppo della rete di localizzazione termina;

− Ta: durata di accensione del ricevitore in un ciclo di “sleep mode†;

− Tc: durata del ciclo di “sleep mode†del ricevitore;

− TE: intervallo tempo minimo che deve intercorrere fra due assunzioni del ruolo di esploratore da parte dello stesso apparato;

− TL: tempo limite oltre il quale si chiede conferma dell’interesse per il calcolo della posizione;

− Tp: durata del codice di allerta, inviato nel preambolo del segnale di esplorazione per allertare i ricevitori;

− Ts: durata di spegnimento del ricevitore in un ciclo di “sleep mode†;

− TW: intervallo di tempo a partire dall’istante più recente in cui un apparato à ̈ stato impegnato in trasmissione o in ricezione dopo il quale il ricevitore dell’apparato passa in “sleep mode†.

In generale, così come si vedrà in seguito con maggior dettaglio, il procedimento secondo la presente invenzione à ̈ basato sulla creazione di una maglia di localizzazione, costituita da triangoli adiacenti ai cui vertici, detti nodi della maglia, si trovano apparati che cooperano al posizionamento. Oltre agli apparati che stanno nei nodi della maglia, vi sono anche apparati che, direttamente o indirettamente, possono stabilire connessioni con tali nodi e cooperare al processo di posizionamento, ma che non appartengono alla maglia, perché non hanno un numero sufficiente di vincoli per costituire il vertice di un triangolo. L’insieme di tutti gli apparati che cooperano al calcolo delle posizioni richieste (apparati cooperatori) e delle connessioni che essi possono stabilire costituiscono la rete di localizzazione. In relazione con le tratte radio, tramite le quali gli apparati cooperatori possono stabilire connessioni, si stima la distanza fra i corrispondenti apparati. Tale stima della distanza può essere ottenuta mediante una qualsiasi tecnica, quale per esempio, una di quelle già citate in precedenza. La scelta di tale tecnica non ha alcuna importanza ai fini della presente invenzione e verrà pertanto ignorata in tutta la trattazione che segue.

La rete di localizzazione viene quindi gradualmente espansa a passi successivi in modo da reperire, attraverso gli apparati che via via si aggiungono, dati sufficienti per posizionare la maglia di localizzazione e, di conseguenza, i suoi nodi, finendo per calcolare anche la posizione del nodo–apparato da localizzare.

Uno degli apparati della rete di localizzazione assume la funzione di conduttore del processo di localizzazione. Preferibilmente, la funzione di conduttore à ̈ assegnata ad uno degli apparati di cui occorre determinare la posizione, ma può essere assegnata anche ad apparati che non richiedono il posizionamento. Nel corso della fase di creazione e di sviluppo della rete di localizzazione la funzione di conduttore può essere spostata da un apparato ad un altro.

La creazione e lo sviluppo della rete di localizzazione avviene mediante successive emissioni di appropriati “segnali di esplorazione†da parte di apparati cooperatori in seguito alla ricezione di appositi comandi di esplorazione emessi dall’apparato conduttore ed eventualmente inoltrati attraverso apparati intermedi, che operano da apparati di transito. Gli apparati che rispondono ai segnali di esplorazione (denominati apparati rispondenti) sono aggiunti all’insieme degli apparati cooperatori e il conduttore à ̈ informato della loro esistenza e delle connessioni dirette che essi hanno con gli altri apparati cooperatori mediante messaggi di risposta che gli apparati esploratori ricevono dagli apparati rispondenti e che inoltrano al conduttore attraverso, eventualmente, gli apparati di transito suddetti.

La topologia delle connessioni fra gli apparati cooperatori à ̈ preferibilmente del tipo ad albero, ma può essere anche di altro tipo (per esempio, a maglia). Nel caso esemplificativo di struttura ad albero, la radice dell’albero delle connessioni coincide preferibilmente con l’apparato conduttore che gestisce sia le connessioni sia la creazione della rete di localizzazione e che, terminato lo sviluppo della rete di localizzazione, calcola la posizione di ciascuno degli apparati che la richiedono e la comunica loro.

Lo sviluppo della rete di localizzazione termina in uno dei casi seguenti:

− quando si trova un numero sufficiente di dati di posizione e di distanza che consentono di determinare geometricamente la posizione e l’orientamento della maglia di localizzazione nello spazio, oppure

− quando si raggiunge o si supera un numero limite NMdi apparati cooperatori, prefissato in modo da evitare il coinvolgimento di un numero eccessivo di apparati, oppure

− quando si supera un prefissato limite tempo TLdal momento in cui il processo à ̈ stato avviato.

È definito inoltre un limite HMsul numero di tratte radio necessarie per connettere un apparato cooperatore all’apparato conduttore. Se per connettere un dato apparato occorre un numero di tratte radio maggiore o uguale a detto limite HM, a detto dato apparato à ̈ preclusa la possibilità di emettere segnali di esplorazione. Questa preclusione limita generalmente ad HMil numero delle tratte radio necessarie per connettere un apparato cooperatore all’apparato conduttore, giacché in cascata a detto dato apparato cooperatore non si possono aggiungere altri cooperatori. Questo limite può essere superato, ad esempio, se la connessione di un apparato cooperatore con il conduttore avviene attraverso apparati di transito e, a causa del mutamento delle condizioni di propagazione, uno di detti apparati di transito viene escluso dalla rete di localizzazione e il transito attraverso di esso viene rimpiazzato dalla cascata di transiti attraverso altri due o più apparati.

Qualora lo sviluppo della rete di localizzazione termini senza che sia stato acquisito un numero di dati sufficiente per determinare geometricamente la posizione degli apparati che l’hanno richiesta, si applicano correlazioni con limiti radioelettrici e con la mappa del luogo in cui si trova la rete di localizzazione per restringere le incertezze.

Il sistema radio di ricetrasmissione con cui si realizzano le connessioni fra gli apparati può essere realizzato ad hoc o può essere uno di quelli noti, purché consenta di stimare le distanze fra apparato e apparato con sufficiente accuratezza. Inoltre esso può anche non essere omogeneo, ovvero la rete di localizzazione può contenere connessioni effettuate mediante sistemi e standard di ricetrasmissione diversi tra loro (GSM/GPRS, UMTS, LTE, bluetooth, Wi-Fi, RFID, eccetera). Basta infatti che si possano stabilire connessioni fra coppie di apparati e perciò basta che gli apparati abbiano a due a due uno stesso sistema di ricetrasmissione, purché vi siano apparati dotati di mezzi per fare da interfaccia fra apparati che utilizzano sistemi di trasmissione diversi. Ad esempio, se un primo insieme di apparati usa il sistema di ricetrasmissione P2P Wi-Fi ed un secondo insieme di apparati usa il sistema ZigBee, qualunque apparato appartenente a tale primo insieme può interconnettersi con qualunque apparato appartenente a tale secondo insieme se esiste almeno un apparato che dispone sia del P2P Wi-Fi sia del ZigBee.

In particolare, il procedimento secondo la presente invenzione comprende almeno una fase di creazione e sviluppo di una rete di localizzazione, la cui descrizione à ̈ fornita per mezzo di un esempio illustrativo semplice, nel quale si ipotizza di dover calcolare la posizione di un solo apparato che non ha accesso a sistemi di localizzazione. Successivamente si estende la descrizione a situazioni più complesse.

Nella Fig. 1a à ̈ mostrato un primo stadio dell’esempio illustrativo della fase di creazione e sviluppo di una rete di localizzazione finalizzata a determinare le coordinate geografiche dell’apparato rappresentato dal cerchio 119.

Nell’esempio illustrativo si ipotizza che l’apparato 119 riceva dall’utente, o da un’entità connessa tramite un sistema di telecomunicazioni, la richiesta di determinare la propria posizione, mentre non può accedere ad alcun sistema di localizzazione o mentre tale sistema non à ̈ in grado di localizzare l’apparato per una qualsiasi ragione. In queste condizioni, l’apparato 119 assume il ruolo di conduttore e, a seguito di un comando di esplorazione ricevuto dal proprio sistema di ricetrasmissione radio specifico del procedimento secondo la presente invenzione emette un primo segnale di esplorazione, contenente un messaggio dal significato: “Io sono 119. Gli apparati che ricevono questo messaggio mi rispondano con un riscontro che includa un codice identificativo del rispondente, e, se noti, dati che permettono di individuare la loro rispettiva posizione assoluta†.

In linea generale, se si utilizza un sistema radio preferito per l’implementazione della presente invenzione, quale per esempio il Wi-Fi Direct, il semplice arrivo della risposta da parte di un apparato rispondente consente all’esploratore di stimare la distanza che li separa. In caso di impiego di altri sistemi radio il segnale di esplorazione potrebbe comprendere la richiesta di inviare dati necessari alla stima di detta distanza (per esempio potenza di trasmissione e/o informazioni sul tempo di emissione della risposta).

Inoltre à ̈ vantaggioso che il segnale di esplorazione contenga la richiesta di altri dati ausiliari di cui parleremo più diffusamente in seguito, che sono eventualmente noti al rispondente e la cui conoscenza à ̈ utile per il compito assolto dal conduttore 119. In via preferenziale, qualora il sistema radio lo consenta, il segnale di esplorazione può contenere una richiesta di tutti i dati potenzialmente utili alla localizzazione dell’apparato da localizzare, che dovrebbero preferibilmente essere contenuti in un singolo messaggio di risposta. Ciò consente di minimizzare il tempo impiegato e il numero di messaggi necessari all’acquisizione delle informazioni di localizzazione. Comunque, a causa per esempio del particolare sistema radio utilizzato e/o dalle caratteristiche degli apparati comunicanti, potrebbero essere necessari molteplici scambi di messaggi di andata e ritorno per consentire all’esploratore di acquisire dal rispondente tutti i dati ritenuti necessari, che dovranno essere inviati da quest’ultimo all’apparato conduttore in un generico passo di esplorazione del procedimento.

Tornando ora a questo primo passo di espansione della rete di localizzazione dell’esempio illustrativo, l’apparato 119 assume il ruolo di unico esploratore e anche di unico apparato cooperatore. Per maggiore chiarezza gli apparati delle Figure 1a, 1b, 1c e 1d che hanno emesso l’ultimo segnale di esplorazione sono stati contrassegnati con un puntino centrale.

In questo esempio illustrativo, al primo messaggio emesso dall’apparato esploratore 119 rispondono gli apparati 107, 111, 127 e 123, che assumono così il ruolo di cooperatori. Con le risposte di tali apparati, ricevute in questo caso direttamente senza l’ausilio di apparati intermedi, per mezzo di una qualsiasi tecnica di stima delle distanze, l’apparato 119 acquisisce anche le distanze 112, 118, 121 e 122 che lo separano rispettivamente dagli apparati 107, 111, 127 e 123. Le distanze sono quindi raccolte nella tavola delle distanze, che relativamente alla situazione in esame, à ̈ riportata nella Fig. 2a, nella quale in ogni casella à ̈ riportata la distanza in metri fra gli apparati indicati in testa alla corrispondente riga e alla corrispondente colonna: associati a ciascun dato di distanza vi sono l’incertezza della misura e l’istante di tempo in cui la misura à ̈ stata fatta. La tavola delle distanze à ̈ evidentemente simmetrica e gli elementi della sua diagonale principale sono tutti nulli, perciò, nella realizzazione pratica, detta tavola può essere implementata in una forma più compatta di quella mostrata nelle figure allegate. In ogni caso essa costituisce uno di molteplici modi equivalenti noti al tecnico del ramo per rappresentare la rete di connessioni che si forma fra gli apparati cooperatori e i relativi parametri caratteristici delle tratte radio e dei nodi che la costituiscono. Si noti che in generale la tavola delle distanze può contenere anche molteplici valori di distanza e di ora di calcolo nel caso di connessioni punto-punto multiple dovute alla presenza di scambi di messaggi su molteplici sistemi radio su cui i due apparati terminali coinvolti possono comunicare. E’ l’apparato conduttore che decide eventualmente quali connessioni mantenere e aggiornare in base, per esempio, alla tipologia, all’affidabilità e alla precisione dei dati ottenibili sulla distanza corrispondente a una determinata tratta radio. Per semplicità, nell’esempio illustrativo si à ̈ supposto che tutte le connessioni della rete siano singole.

Gli istanti di tempo riportati nella tavola delle distanze, così come quelli riportati nella tabella dei dati commentata in seguito, tengono conto dei ritardi di trasmissione e dei disallineamenti fra gli orologi degli apparati. Il modo di tener conto di questi fattori à ̈ trattato in seguito.

I valori numerici che si trovano nelle figure allegate sono puramente a scopo illustrativo e non fanno riferimento ad alcuna situazione reale.

In aggiunta al codice identificativo dei rispondenti, l’apparato conduttore 119 acquisisce anche alcuni dati dei singoli apparati rispondenti, da questi trasmessi, che sono raccolti nella tabella dei dati. La Fig. 3a mostra una versione semplificata di tale tabella dei dati in relazione allo stato del sistema rappresentato in Fig. 1a. Nella tabella di Fig. 3a, la prima colonna riporta un codice identificativo dell’apparato. Nell’esempio si utilizzano come identificatori gli stessi codici utilizzati per individuare gli elementi nelle altre figure allegate. Nelle applicazioni pratiche come identificativi si possono utilizzare gli indirizzi MAC (Medium Access Control) degli apparati, o codici concordati fra conduttore e cooperatore, o altri identificativi che possano essere messi in corrispondenza biunivoca con gli apparati.

Nella seconda colonna della tabella dei dati à ̈ indicato se l’apparato richiede o no il posizionamento. In questa colonna, come nelle altre caselle delle tabelle e delle tavole allegate, il simbolo “Y†rappresenta l’affermazione, mentre il simbolo “N†rappresenta la negazione.

In generale, come si vedrà in seguito, gli apparati per cui si richiede il posizionamento possono essere più di uno e devono essere in ogni caso identificati.

Fra i criteri utilizzati nello sviluppo della rete di localizzazione, vi à ̈ quello di tendere a fare in modo che gli apparati di cui si richiede il posizionamento vengano a trovarsi in nodi della maglia di localizzazione.

Nella terza colonna à ̈ indicato se l’apparato à ̈ un nodo della maglia o no. Questa informazione à ̈ utilizzata come uno dei criteri di scelta dell’apparato a cui ordinare l’emissione di un segnale di esplorazione, simile a tale primo segnale di esplorazione, come si vedrà in seguito.

Nella quarta colonna si trova il numero di tratte radio che separano l’apparato in considerazione dall’apparato conduttore. come si à ̈ detto, agli apparati con un numero di tratte radio maggiore o uguale ad HM(numero massimo di tratte radio dall’apparato conduttore) à ̈ preclusa la possibilità di emettere i segnali di esplorazione. In questa colonna il valore “zero†identifica l’apparato conduttore, mentre l’assenza di valori potrebbe capitare solamente in situazioni di anomalia.

Nella quinta colonna à ̈ indicato se l’apparato à ̈ mobile o no. Quest’informazione à ̈ utilizzata per stabilire eventuali necessità di aggiornare dati.

Nelle otto colonne successive si trovano i dati di localizzazione e di velocità, ciascuno seguito dalla rispettiva incertezza. Ad esse segue la colonna dei tempi, che riporta l’istante di tempo a cui i dati della riga sono aggiornati. Essendo più di uno i dati su ciascuna riga, come istante di aggiornamento dei dati di una riga si assume quello del dato aggiornato nell’istante più remoto.

Dopo la colonna dei tempi ci sono altre colonne con “dati ausiliari†di varia natura e di varia utilità. Ad esempio, si possono trovare:

− l’elenco degli utenti e degli enti che richiedono la localizzazione;

− gli indirizzi a cui inviare i risultati;

− l’istante di tempo in cui l’apparato ha assunto più recentemente il ruolo di esploratore;

− il tipo di apparato (terminale cellulare, punto di accesso Wi-Fi, cordless, elettrodomestico, ecc…); − la disponibilità di sistemi di localizzazione satellitare;

− la disponibilità di sistemi di localizzazione terrestri;

− la disponibilità di metodi di misura di distanze.

Queste informazioni possono determinare criteri di preferenza nella scelta degli apparati a cui ordinare l’emissione di detti segnali di esplorazione.

Ad ogni stadio della procedura di posizionamento, l’apparato conduttore, mediante un apposito programma di elaborazione, analizza i dati raccolti e stabilisce il successivo passo da compiere. Nell’esempio che si sta illustrando, l’apparato conduttore 119 analizza i dati della tabella di dati della Fig. 3a, e trova che non ci sono vincoli a punti fissi sufficienti per posizionare l’apparato 119. Il conduttore stabilisce perciò di espandere l’esplorazione dell’area circostante per individuare altri apparati e reperire ulteriori dati. L’espansione dell’esplorazione avviene ordinando ad altri apparati di emettere un secondo segnale di esplorazione, simile al primo segnale di esplorazione emesso dall’apparato 119, e di riportare all’apparato conduttore 119 i dati raccolti in risposta, tramite eventuali apparati di transito interposti tra gli apparati rispondenti al segnale di esplorazione e l’apparato conduttore.

Questo passo di espansione può avvenire secondo molte alternative che includono, per esempio, quella di richiedere l’emissione del secondo segnale di esplorazione a tutti i rispondenti al primo segnale di esplorazione, oppure a un sottoinsieme di rispondenti, o in particolare ad uno solo di tali rispondenti. Ciascun esploratore selezionato sarà perciò raggiunto da un apposito comando di esplorazione indirizzato ad esso, emesso dall’apparato conduttore ed eventualmente inoltrato da apparati cooperatori intermedi di transito. Nell’esempio illustrativo che si sta considerando, si assume che sia conveniente limitare il più possibile sia il numero di apparati coinvolti nella procedura sia il numero di messaggi che si trasmettono via radio. Applicando questo criterio il conduttore comanda ad uno solo di detti rispondenti del passo precedente di emettere un secondo segnale di esplorazione.

Per scegliere l’apparato a cui ordinare l’emissione del secondo segnale di esplorazione si possono applicare vari criteri, in funzione dalla situazione corrente. Nel corso di questa illustrazione si applicano alcuni di questi criteri solo a titolo di esempio non limitativo, essendo chiaro che molti altri criteri possono essere applicati singolarmente o in combinazione.

Il conduttore verifica innanzitutto quali sono gli apparati per i quali il numero di tratte radio che li separano dall’apparato conduttore 119 non supera il limite HM, che si assume, a titolo di esempio, pari a cinque. Il valore di HMpuò essere preimpostato o essere impostato all’avvio del processo. Dati i valori riportati nella tabella di Fig. 3a, nessun apparato risulta escluso dal limite HM.

Nello stato caratterizzato dai dati della tavola delle distanze riportata in Fig. 2a e della tabella dei dati riportata in Fig. 3a, si osserva, ad esempio, che ciò che differenzia i rispondenti al primo segnale di esplorazione à ̈ solamente la distanza che essi hanno dall’apparato 119. Assumendo che l’apparato 119 sia dotato di un sistema di localizzazione satellitare (informazione disponibile fra i dati ausiliari della tabella dei dati) e considerando che, ciononostante, non dispone della propria localizzazione, si ipotizza che l’apparato 119 si trova fuori dalla copertura del sistema satellitare. Di conseguenza si può ipotizzare che l’apparato che più probabilmente può accedere ad un sistema di localizzazione satellitare sia quello più lontano dall’apparato 119, che nell’esempio in considerazione à ̈ l’apparato 123. Il conduttore sceglie perciò l’apparato 123 per far emettere un secondo segnale di esplorazione ed emette un apposito comando di esplorazione indirizzato a tale apparato. Se invece l’apparato 119 non fosse dotato di alcun sistema di localizzazione, potrebbe essere più ragionevole far emettere il secondo segnale di esplorazione dall’apparato ad esso più vicino, ipotizzando che si possano stimare meglio le distanze da apparati vicini più che da apparati lontani. In questo secondo caso il comando di esplorazione sarebbe indirizzato all’apparato cooperatore più vicino a quello di cui occorre determinare la posizione (in questo caso l’apparato conduttore stesso).

Si sottolinea che i criteri di scelta possono essere numerosi e diversi, ma, come si comprenderà seguendo l’illustrazione del procedimento, l’uso di criteri diversi e l’adozione di decisioni diverse non pregiudica in generale il raggiungimento del risultato, ma può soltanto determinare un diverso numero di passi e un diverso numero di apparati coinvolti nel processo.

Proseguendo dunque l’illustrazione con l’assunzione che sia l’apparato 123 ad emettere un secondo segnale di esplorazione, la Fig. 1b rappresenta un’ipotesi di situazione che segue all’emissione del secondo segnale di esplorazione. Tale situazione corrisponde al caso in cui al secondo segnale di esplorazione rispondono l’apparato 107, che aveva già risposto al primo segnale di esplorazione, gli apparati 109 e 128, che hanno caratteristiche simili all’apparato 107, e l’apparato 125, rappresentato con un cerchio nero ad indicare che esso dispone anche dei dati della propria posizione, che sono inclusi nel messaggio di risposta. Ovviamente il conduttore 119 non risponde, in quanto riconosce, dalle intestazioni del segnale di esplorazione, che à ̈ stato esso stesso ad emettere il comando di esplorazione. Anche in questo caso, con le risposte al secondo segnale di esplorazione, si acquisiscono gli identificativi dei rispondenti e le distanze 113, 114, 124 e 126, dei rispondenti dall’apparato che ha emesso il secondo segnale di esplorazione.

L’apparato 123 trasferisce tutte le suddette informazioni direttamente all’apparato 119, conduttore della procedura, e l’apparato 119 aggiorna la tavola delle distanze, come mostrato in Fig. 2b, e la tabella dei dati, come mostrato in Fig. 3b.

Dall’analisi della tavola delle distanze di Fig. 2b risulta che gli apparati 107, 119 e 123 stanno ai vertici di un triangolo di cui sono noti i lati (esiste infatti la stima delle distanze fra tutte le coppie di detti tre apparati). Si à ̈ perciò costituito un primo embrione di maglia di localizzazione. Per maggior chiarezza, le tratte radio costituenti lati di triangoli sono raffigurate in modo ombreggiato; le tratte radio che percorrono distanze note da nodi-apparati di cui si conosce la posizione assoluta sono raffigurate in modo tratteggiato. Questa risultanza à ̈ riflessa nella colonna “Nodo†della tabella di Fig. 3b, nella quale gli apparati 107, 119 e 123 sono catalogati come nodi. Dall’analisi di tale tabella dei dati si rileva che l’apparato 125 dispone della propria posizione nello spazio.

Per determinare la posizione dell’apparato 119 ora basterebbe calcolare la posizione di tale triangolo che però à ̈ vincolato ad un solo punto fisso (l’apparato 125) da una sola distanza (124), e di conseguenza non può essere posizionato geometricamente. Si procede pertanto ad un’ulteriore espansione della rete di localizzazione.

Come nel caso dell’emissione del secondo segnale di esplorazione, si procede con l’emissione di un terzo segnale di esplorazione da parte di un solo apparato. Anche in questo caso si trova che nessuno degli apparati elencati nella tabella dei dati di Fig. 3b supera il limite HM= 5 sul numero di tratte radio, e l’apparato conduttore 119 procede con la scelta dell’apparato da incaricare dell’emissione fra tutti quelli elencati nella prima colonna della Fig. 3b.

Per brevità non ci si dilunga sulla discussione delle varie alternative e dei vari criteri di scelta dell’apparato da incaricare dell’emissione del terzo segnale di esplorazione, ma si fa soltanto notare che l’apparato 107 à ̈ l’unico di quelli che stanno ai vertici di detto triangolo che non ha ancora emesso segnali di esplorazione. L’apparato conduttore 119 decide quindi che sia l’apparato 107 ad emettere un terzo segnale di esplorazione, emettendo uno specifico comando di esplorazione indirizzato ad esso.

Si assume poi che a tale terzo segnale di esplorazione rispondano gli apparati 101, 102 e 109, mostrati in Fig. 1c e che i dati che si ottengono a seguito delle risposte di tali apparati rispondenti siano quelli riportati nelle figure 2c e 3c, come inoltrati all’apparato conduttore 119 dall’esploratore 107.

Dall’analisi della tavola delle distanze riportata in Fig. 2c risulta che si à ̈ costituito un secondo triangolo ai cui vertici ci sono gli apparati 123, 107 e 109. Coerentemente, nella colonna “Nodo†della tabella di Fig. 3c, l’apparato 109 à ̈ ora classificato come nodo. Questo nuovo triangolo ha il lato 113 coincidente con quello del triangolo 119-123-107, perciò si à ̈ costituita una maglia di due triangoli che ha come nodi gli apparati 119, 123, 109 e 107.

Dall’analisi della tabella dei dati di Fig. 3c si rileva che l’apparato 102 dispone della propria posizione nello spazio, perciò risulta che tale maglia di due triangoli ha due vincoli verso gli apparati 102 e 125, costituiti dalle distanze 105 e 124 (Fig. 1c). Questi due vincoli non sono sufficienti per posizionare geometricamente la maglia (una maglia di triangoli su un piano ha tre gradi di libertà). Occorre dunque espandere ulteriormente la rete di localizzazione.

Analogamente alle espansioni precedenti, previa la verifica sui superamenti del limite HM, l’apparato conduttore fa emettere un quarto segnale di esplorazione, mediante emissione di un relativo comando di esplorazione, scegliendo come esploratore destinatario l’apparato 109, perché l’apparato 109 à ̈ l’unico dei nodi della maglia che non ha ancora emesso segnali di esplorazione. La trasmissione del comando di esplorazione dall’apparato conduttore 119 all’apparato 109 e delle eventuali risposte dai rispondenti all’esploratore in senso contrario avviene con transito attraverso l’apparato di transito 123 invece dell’alternativa di transito attraverso l’apparato 107, perché in occasione del transito attraverso l’apparato 123 si aggiornano alcuni dati relativi all’apparato 123 e quelli relativi alla tratta 112, che sono meno recenti dei dati relativi all’apparato 107 (si veda, a tale proposito, la tavola dei dati riportata in Fig. 3c) e di quelli della tratta 122 (come riportato nella tavola delle distanze riportata in Fig. 2c). Quindi il conduttore emette un comando di esplorazione indirizzato all’apparato 109, instradandolo attraverso l’apparato di transito 123.

Si assume che a tale quarto segnale di esplorazione rispondano gli apparati 103, 117, 120, 125, 123 e 107, mostrati in Fig. 1d e che i dati che si ottengono a seguito delle risposte di tali apparati siano quelli riportati nelle Figg. 2d e 3d. Tali dati sono inoltrati dall’esploratore 109 al conduttore 119 attraverso lo stesso apparato di transito 123 attraverso cui all’esploratore 109 era pervenuto il comando di esplorazione.

Dall’analisi della tavola delle distanze riportata in Fig. 2d risulta che si à ̈ creata una maglia di tre triangoli nei cui cinque nodi si trovano gli apparati 119, 123, 125, 109 e 107. Tale maglia di cinque nodi ha quattro vincoli, forniti dalle distanze 105 e 110 e dal nodo localizzato 125, i quali sono non solo sufficienti, ma anche ridondanti al fine di posizionare tale maglia di tre triangoli. Si possono perciò calcolare geometricamente le coordinate di tutti i nodi di tale maglia, ed in particolare le coordinate del nodo 119. Il conduttore può perciò terminare la fase di sviluppo della rete di localizzazione e passare al calcolo delle posizioni.

Mentre nell’esempio illustrativo fin qui utilizzato, la fase di creazione della rete di localizzazione à ̈ terminata al punto in cui si à ̈ reperito un numero sufficiente di dati per calcolare la posizione degli apparati da localizzare, l’arresto dello sviluppo della rete di localizzazione può avvenire anche a seguito dei seguenti due eventi:

a) superamento del limite NMsul numero di apparati cooperatori;

b) superamento del tempo limite TLdal momento in cui la procedura à ̈ stata avviata.

L’arresto nel caso dell’evento a) à ̈ motivato dalla necessità di evitare il coinvolgimento di un numero eccessivo di apparati, che potrebbe avvenire in ambienti particolarmente affollati di apparati e causare livelli inaccettabili di interferenze e di collisioni di pacchetti radio.

Nel corso della fase di sviluppo della rete di localizzazione, può però capitare che si identifichino condizioni in cui alcuni cooperatori risultano superflui (ad esempio, cooperatori molto vicini al conduttore senza dati di localizzazione mentre sono stati identificati cooperatori lontani posizionati). In questi casi il conduttore può depennare i cooperatori superflui, oppure non conteggiarli nelle verifiche sul superamento del limite NM, visto che non interverranno più nella procedura di calcolo.

L’arresto nel caso dell’evento b) evita che il risultato possa arrivare quando non à ̈ più di interesse, qualora lunghe attese di stime di distanze, il reperimento di dati di coordinate geografiche, la ripetizioni di messaggi non ricevuti correttamente, eccetera comportassero ritardi eccessivi.

Anche nel caso di arresto a seguito degli eventi a) e b), il procedimento prosegue con il calcolo delle posizioni, utilizzando i dati fino al momento raccolti, come à ̈ spiegato in seguito.

Nell’esempio illustrativo fin qui utilizzato, il ruolo di conduttore à ̈ rimasto sempre all’apparato 119. In generale, però, nel corso della creazione della rete di localizzazione, il ruolo di conduttore può passare da un apparato ad un altro. Il cambiamento del conduttore può essere motivato, per esempio, dai vantaggi di avere il conduttore in una posizione baricentrica della rete di localizzazione. Oppure il ruolo di conduttore potrebbe passare sistematicamente all’apparato incaricato di un’esplorazione. D’altra parte, occorre tenere conto che il passaggio del ruolo di conduttore da un apparato ad un altro comporta il trasferimento della tavola delle distanze e della tabella dei dati, nonché l’aggiornamento della colonna che indica il numero di tratte radio che separano l’apparato in considerazione dall’apparato conduttore, perciò la convenienza di attuare un passaggio del ruolo di conduttore à ̈ valutata da un appropriato algoritmo, che confronta il numero di messaggi necessari per attuare il trasferimento del ruolo di conduttore con la stima del risparmio di messaggi che, se si facesse detto trasferimento, si otterrebbe nel prosieguo della procedura di calcolo.

Nel corso dello sviluppo di una prima rete di localizzazione può capitare che, a un certo passo di esplorazione, ci si imbatta in apparati che fanno parte di una seconda rete di localizzazione, ed in particolare apparati da posizionare che appartengono a una seconda rete di localizzazione. In tale evenienza, gli sviluppi della prima e della seconda rete di localizzazione proseguono preferibilmente in modo indipendente. In alternativa le due reti si possono fondere, con il vantaggio di evitare eventuali duplicazioni di richieste di dati ai cooperatori, ma con gli svantaggi di:

− richiedere che gli apparati da localizzare appartengano possibilmente ad una stessa maglia di localizzazione più complessa delle due distinte che si svilupperebbero indipendentemente;

− negoziare la scelta del conduttore della rete di localizzazione risultante dalla fusione;

− trasferire e combinare i dati raccolti fino al momento della fusione al conduttore unico.

Inoltre la fusione di due reti, implicando lo sviluppo di una rete più complessa, comporta probabilmente un numero maggiore di passi di esplorazione e una maggior probabilità di superare il limite NMo il tempo TL.

L’alternativa preferita che si assume nella descrizione del procedimento à ̈ dunque quella di mantenere separate le reti di localizzazione che eventualmente si incontrano e si compenetrano. L’esperto della tecnica può però facilmente immaginare come avverrebbe la fusione di reti di localizzazione ed il successivo sviluppo della rete di localizzazione ottenuta dalla fusione.

Mantenendo separate ed indipendenti reti di localizzazione che si compenetrano, gli apparati che appartengono a più di una rete di localizzazione rispondono alle sollecitazioni dei diversi conduttori in modo indipendente. Eventuali collisioni di messaggi provenienti da conduttori diversi sono risolte dal sistema radio di ricetrasmissione, come descritto nel seguito.

Il procedimento secondo la presente invenzione comprende inoltre una fase di calcolo delle posizioni degli apparati da localizzare.

Se alla fine del processo di sviluppo della rete di localizzazione ci sono apparati da localizzare diversi dal conduttore corrente, le coordinate degli apparati da localizzare sono preferibilmente calcolate dal conduttore e poi trasmesse ai rispettivi apparati. In alternativa, il conduttore trasferisce agli apparati interessati tutti i dati raccolti, o una parte di essi che includa quelli necessari per il calcolo delle rispettive posizioni, ed i singoli apparati interessati calcolano le proprie posizioni a partire dai dati ricevuti.

Alla chiusura dello sviluppo della rete di localizzazione, ai fini del calcolo delle posizioni degli apparati da localizzare si possono avere le seguenti situazioni:

c) ridondanza di vincoli rispetto al minimo indispensabile per calcolare le posizioni con calcoli geometrici (come nell’esempio illustrativo fin qui utilizzato);

d) numero di vincoli pari a quello geometricamente necessario;

e) numero di vincoli minore di quello geometricamente necessario.

Nel caso c), il calcolo delle posizioni à ̈ eseguito per mezzo di un algoritmo di ottimizzazione, che tiene conto dell’affidabilità dei singoli dati, dei valori assoluti delle distanze rilevate o dei loro rapporti, delle incertezze dei dati stimati, sia di posizione sia di distanza, e della velocità di spostamento degli apparati (valori che, per l’esempio descritto, si trovano nella tavola delle distanze di Fig. 2d e nella tabella dei dati di Fig. 3d).

Nel caso d) il calcolo delle posizioni à ̈ fatto con regole geometriche ben note all’esperto della tecnica.

Sia nel caso c) sia nel caso d), si possono avere le seguenti cause di errore:

− incertezze sui valori dei dati raccolti;

− errori di stima di coordinate e di distanze; − valori di coordinate e di distanze misurati in tempi diversi e quindi potenzialmente incoerenti a seguito di spostamenti degli apparati mobili.

Per le suddette cause di errore, i risultati dei calcoli di posizione sono in generale affetti da incertezze e possono avere qualche incoerenza.

Nel caso e), oltre alle cause di incertezza che ci sono per i casi c) e d), c’à ̈ almeno un grado di libertà nel posizionamento degli apparati da localizzare. L’esistenza di gradi di libertà, ovvero la carenza di vincoli, corrisponde ad aree di incertezza sulle posizioni degli apparati, per diminuire le quali il procedimento dell’invenzione determina i limiti alle posizioni degli apparati che si calcolano considerando le portate di ricetrasmissione e, se sono disponibili, le piantine del luogo e le demarcazioni create da ostacoli e da oggetti presenti sul posto.

Un esempio à ̈ mostrato nella Fig. 4, nella quale à ̈ riprodotta la Fig. 1d senza gli apparati 111 e 127 e senza le distanze 112, 118 e 121, mentre si à ̈ aggiunta la distanza 408, essendo ora l’apparato 128 più vicino all’apparato 125. La distanza 112 manca perché nella Fig. 4 si ipotizza che l’apparato 119 sia più lontano dall’apparato 107 e che vi sia un ostacolo 401 che interrompe le onde radio sul cammino fra l’apparato 119 e l’apparato 107. L’apparato da localizzare à ̈ ancora quello identificato dall’etichetta 119.

La maglia di triangoli 109, 107, 123, 128 e 125 à ̈ geometricamente posizionata, essendo posizionato il suo nodo 125 ed essendoci il vincolo della distanza 105 dall’apparato 102.

L’apparato 119 à ̈ però vincolato alla maglia di localizzazione solamente all’apparato 123 dalla distanza 122, perciò, dal punto di vista geometrico, la sua posizione può essere in uno qualunque dei punti della circonferenza 405, che ha centro nell’apparato 123 e raggio pari alla distanza 122.

Il conduttore (nell’esempio, l’apparato 119 stesso), può però calcolare che l’apparato 119 non può trovarsi sull’arco della circonferenza 405 che va dai pressi del nodo 128 ai pressi del nodo 125, perché tale arco à ̈ prossimo alla congiungente dei due nodi 128 e 125, che sono in reciproca visibilità elettromagnetica; perciò, se l’apparato 119 si trovasse su tale arco, potrebbe stabilire una tratta radio con almeno uno dei due detti nodi 128 e 125, e potrebbe stimare la rispettiva distanza da essi. Analogamente il conduttore può calcolare che l’apparato 119 non può trovarsi sull’arco della circonferenza 405 che va dai pressi del nodo 125 ai pressi del nodo 109, né sull’arco che va dai pressi del nodo 109 ai pressi del nodo 107. Dunque, alla luce dei calcoli fin qui fatti, l’apparato 119 deve trovarsi sul più breve dei due archi della circonferenza 405 delimitati dai nodi 107 e 128.

Il conduttore può anche calcolare la portata di ricetrasmissione dei nodi 107 e 128, calcolandola conservativamente per il caso in cui la propagazione sia ostacolata da ostruzioni. In Fig. 4 tale portata à ̈ rappresentata dagli archi di circonferenza 402 e 407 rispettivamente per il nodo 107 e il nodo 128. Il raggio di tali archi sarebbe ovviamente maggiore se nei calcoli non si tenesse conto dell’attenuazione introdotta dall’eventuale presenza di dette ostruzioni. Gli archi 402 e 407 incrociano la circonferenza 405 rispettivamente nei punti 403 e 406, perciò, alla luce dei calcoli fin qui fatti, l’apparato 119 dovrebbe trovarsi sul più breve dei due archi della circonferenza 405 delimitati dai punti 403 e 406.

Infine, se il conduttore dispone della mappa del luogo e da essa rileva la presenza dell’ostacolo 401 e l’assenza di altre ostruzioni fra l’ostacolo 401 ed il nodo 107, calcola che la portata del nodo 107 arriva fino all’ostacolo 401 e che perciò la possibile posizione dell’apparato 119 più vicina a quella del nodo 107 à ̈ rappresentata dal punto 404.

Il risultato finale dei calcoli indica che l’apparato 119 si trova sul più breve dei due archi della circonferenza 405 delimitati dai punti 404 e 406. Tenendo poi conto delle incertezze sulla posizione della maglia di tre triangoli 109, 107, 123, 128 e 125, e in particolare delle conseguenti incertezze delle posizioni dei nodi 123 e 128, e tenendo altresì conto dell’incertezza della misura della distanza 122, il conduttore può calcolare l’area di incertezza della posizione dell’apparato 119.

Tendo conto infine delle distribuzioni di probabilità delle grandezze affette da incertezza, mediante elaborazioni statistiche note all’esperto della tecnica, il conduttore calcola il valore più probabile della posizione dell’apparato 119 e i parametri statistici che ne caratterizzano la distribuzione nello spazio.

L’esempio descritto con riferimento alla Fig. 4 dimostra che si possono limitare sostanzialmente le aree di incertezza anche se il numero di vincoli alle posizioni di apparati o della maglia di localizzazione à ̈ minore del minimo indispensabile per la geometria euclidea.

Dunque, in tutti i tre casi c), d) ed e) si possono calcolare e limitare le incertezze di posizionamento e le incoerenze geometriche.

Se le incertezze dei risultati e le eventuali incoerenze sono entro limiti accettabili, il conduttore fornisce il risultato del posizionamento ai richiedenti, altrimenti il conduttore, moltiplicando la velocità di spostamento degli apparati mobili per le differenze di tempo a cui i dati attuali si riferiscono, calcola i fattori di incertezza che ne derivano e valuta se sia necessario aggiornare tutti o in parte i dati disponibili. Se l’aggiornamento risulta necessario, il conduttore invia una richiesta di aggiornamento agli apparati cooperatori che devono aggiornare i dati di loro competenza, con l’indicazione dell’istante di tempo in cui il rilevamento di tali dati deve essere fatto, in modo che, qualunque siano i ritardi che si interpongono fra l’emissione della richiesta e l’esecuzione delle misure, le misure siano riferite allo stesso istante. Anche in questo caso nell’invio della richiesta di aggiornamento il conduttore tiene conto dei ritardi di trasmissione e del disallineamento degli orologi degli apparati, come spiegato in seguito.

Aggiornati i dati, il conduttore calcola le posizioni richieste e le relative incertezze. Se le incertezze dei risultati e le eventuali incoerenze sono entro limiti accettabili, il conduttore fornisce il risultato del posizionamento ai richiedenti, altrimenti, se il tempo limite TLnon à ̈ stato superato, riesuma lo sviluppo della rete di localizzazione ed effettua un ulteriore passo di esplorazione della fase di sviluppo della rete, come già visto sopra. Terminata questa ulteriore fase di esplorazione, risulta nuovamente terminata anche la fase di sviluppo della rete di localizzazione e si entra perciò nella fase di calcolo delle coordinate degli apparati da localizzare.

Se invece il tempo limite TLà ̈ stato superato, la procedura prosegue con la fornitura ai richiedenti del risultato di posizionamento ottenuto, con le relative incertezze, insieme con un avviso sull’affidabilità del risultato e la richiesta agli utenti e alle entità che richiedono il posizionamento di indicare se vi à ̈ o no interesse per affinare i calcoli. Se l’interesse per l’affinamento à ̈ espresso da almeno un richiedente, il procedimento viene riesumato con la fase di effettuare un’ulteriore esplorazione di sviluppo della rete di localizzazione. Il tempo limite viene reimpostato, preferibilmente allo stesso valore precedente di TL, oppure ad altro valore, e i richiedenti che rinunciano al posizionamento sono depennati dall’elenco dei richiedenti.

Le reiterazioni eventualmente continuano fino all’esaurimento dei richiedenti che confermano l’interesse per il risultato.

A seguito di aggiornamenti o di successivi sviluppi della rete di localizzazione, a causa di mutate condizioni, dovute per esempio allo spostamento degli apparati mobili, può accadere che apparati o distanze precedentemente rilevate non si trovino più. In questi casi i dati e gli apparati mancanti sono depennati dalle tavole e dalle tabelle e le procedure proseguono come se non ci fossero mai stati.

In particolare, i diagrammi di flusso della Fig. 5 e della Fig. 6 illustrano le fasi di creazione e sviluppo della rete di localizzazione e di calcolo delle posizioni del procedimento secondo la presente invenzione

La Fig. 5 rappresenta infatti lo schema complessivo della procedura, dall’inizio (fase 501), quando la procedura si avvia, alla fine (fase 516), quando si rendono disponibili i risultati all’apparato che li ha richiesti, che nell’esempio illustrativo coincide con l’apparato conduttore 119.

La fase 517, rappresenta lo stato di attesa di una richiesta di calcolo di posizione. Per semplicità sono omesse le verifiche sulla possibilità di ottenere la posizione richiesta tramite un sistema di localizzazione convenzionale, assumendo per principio che non vi sia la possibilità di accedere ad alcuno di essi o che essi abbiano fallito, o abbiano fornito dati insoddisfacenti oppure che si voglia verificare la correttezza del risultato ottenuto tramite un procedimento di localizzazione alternativo.

All’arrivo di una richiesta di localizzazione (fase 518), si passa alla fase 502 in cui si assegnano le impostazioni iniziali, le quali, tutte o in parte, possono essere preimpostate senza l’intervento dell’utente che richiede la localizzazione, oppure possono essere assegnate tramite una qualunque interfaccia di comunicazione uomo-apparato. In particolare, si assegnano, all’apparato in cui il procedimento si avvia, sia il ruolo di conduttore, sia il ruolo di esploratore. Il tempo limite TL, oltre il quale il procedimento si arresta per chiedere ai richiedenti delle posizioni l’eventuale interesse per il proseguimento dei calcoli, à ̈ preferibilmente preimpostato, ma può anche essere chiesto al richiedente del posizionamento mediante l’interfaccia suddetta.

Con i dati impostati nella fase 502, si avvia la fase di esplorazione 503, dalla quale si ottengono i dati dei rispondenti e le distanze che separano gli esploratori dai rispondenti. A valle della fase di esplorazione 503 non à ̈ previsto un controllo sulla possibilità che non vi siano rispondenti all’esplorazione, perché questo caso à ̈ implicitamente trattato dalla procedura nel suo complesso, come si vedrà in seguito.

Supponendo ora che vi siano rispondenti al segnale di esplorazione, sia che si tratti della prima esplorazione attuata dal conduttore all’inizio del procedimento di localizzazione, sia che si tratti di una generica esplorazione effettuata nel corso delle espansioni successive della rete di localizzazione, i dati raccolti attraverso la fase di esplorazione 503 sono analizzati nella fase 505 e, con i risultati di tale analisi, si verifica (fase 507) se vi siano dati sufficienti per calcolare geometricamente le posizioni richieste. Se i dati disponibili non sono sufficienti per calcolare geometricamente le posizioni richieste, si verifica (fase 511) se sia stato superato il tempo TLo il limite NMsul numero massimo di apparati che si possono coinvolgere nella procedura. Se né TLné NMsono stati superati, si passa alla fase di scelta degli esploratori 506 per eseguire un nuovo passo di espansione della rete di localizzazione. Come si vedrà in seguito, la fase 506 di scelta dell’esploratore consente di scegliere anche un apparato che ha già assunto in passato il ruolo di esploratore, ma solamente se dall’ultima assunzione di tale ruolo à ̈ passato almeno un tempo pari a TE. In generale TEà ̈ minore di TLed à ̈ dimensionato in modo da evitare, da una parte, una ripetizione eccessivamente frequente del ciclo costituito dalle fasi 503-505-507-511-506, e da permettere, d’altra parte, di riconsiderare come esploratori apparati cooperatori già investiti di tale ruolo, in modo da poter esaminare condizioni ambientali mutate a seguito di spostamenti di apparati o di altri oggetti.

Tornando al diagramma di Fig. 5, scelto l’insieme degli esploratori (fase 506) si esegue un’esplorazione (fase 503) e si analizzano i dati disponibili (fase 505). Supponendo ora che i vincoli non siano più insufficienti per calcolare geometricamente le posizioni richieste, dalla fase 507 si passa alla fase 508, che à ̈ descritta in seguito con riferimento alla Fig. 6. Calcolate le posizioni, con le relative incertezze, che tengono conto anche di eventuali incongruenze causate da errori di stima di posizioni e di distanze, nella fase 509 di Fig. 5 si verifica se le incertezze siano accettabili. Se le incertezze sono accettabili, si fornisce il risultato (fase 516) ed il procedimento termina. Se invece le incertezze non sono accettabili si verifica (fase 510) se vi sono dati reperiti in tempi troppo diversi o troppo remoti in relazione con i possibili mutamenti ambientali (spostamenti di apparati e di oggetti). Se vi sono dati da aggiornare, si procede con il loro aggiornamento (fase 504) e si rientra nella fase 505 di analisi dei dati disponibili. Se invece non ci sono dati da aggiornare si passa alla fase 512, in cui si verifica se à ̈ stato superato NM. Se NMà ̈ stato superato, si termina il procedimento alla fase 516, con la fornitura dei risultati raggiunti e l’avviso che i risultati forniti sono affetti da incertezze maggiori del limite accettabile. Se invece NMnon à ̈ stato superato, si passa alla fase 515 in cui si verifica se à ̈ stato superato il tempo TL.

Se il tempo TLnon à ̈ stato superato, si ritorna alla fase 506 per la scelta di un nuovo esploratore e l’esecuzione di un nuovo tentativo di espansione della rete di localizzazione, come già visto. Se invece il tempo TLà ̈ stato superato, si passa alla fase 514 in cui si verifica se i richiedenti dei posizionamenti sono interessati ad affinare i calcoli. Per semplicità di illustrazione, nella Fig. 5 non sono rappresentate le fasi di invio dei risultati provvisori ai richiedenti dei posizionamenti, di presentazione della domanda sull’interesse per l’affinamento dei risultati e dell’attesa di risposta. L’esperto della tecnica à ̈ però in grado di immaginare quali siano le fasi omesse in questo ed in altri punti del diagramma di Fig. 5 per semplicità di rappresentazione grafica. Tornando alla fase 514 di Fig. 5, se vi à ̈ interesse per affinare i risultati si reimposta TL(fase 513) e si passa alla fase di scelta dell’esploratore (fase 506) per l’esecuzione di un nuovo tentativo di espansione della rete di localizzazione. Se invece non vi à ̈ interesse per l’affinamento dei risultati, si chiude la procedura con la fornitura dei risultati acquisiti (fase 516).

Consideriamo ora i casi in cui non vi siano rispondenti al segnale di esplorazione irradiato nella fase di esplorazione 503. Se non ci sono rispondenti al primo segnale di esplorazione emesso dal conduttore, attraverso l’analisi dei dati disponibili (fase 505) e la fase di determinazione 507 della sufficienza o insufficienza dei dati acquisiti per calcolare geometricamente le posizioni, si arriva alla fase di verifica 511 sul superamento del tempo TLe del numero NM. Se né TLné NMsono stati superati, si passa alla fase di scelta dell’esploratore 506. Non essendo, per il conduttore, cambiato alcun dato, a parte l’istante di tempo dell’esplorazione più recente, il ruolo di esploratore à ̈ riassegnato allo stesso apparato, cioà ̈ al conduttore stesso, ma, come si à ̈ detto, dopo un tempo TEdall’assegnazione precedente dello stesso ruolo. Si ripete così il ciclo di fasi 503-505-507-511-506 finché non si trovano condizioni diverse, o perché, essendo cambiate le condizioni ambientali o le distanze di apparati presenti nelle vicinanze, si trova qualche rispondente al segnale di esplorazione, o perché si supera TLo NM.

Se si trovano rispondenti ai segnali di esplorazione, si ricade nel caso generale descritto sopra. Se invece non si trovano rispondenti e si supera TLo NM, dalla fase 511 si passa al calcolo delle coordinate (fase 508) che, ovviamente, non fornisce risultati utili sicché dalla fase 509 si passa alla fase 510. Non essendoci evidentemente dati da aggiornare, si passa alla fase 512. Se NMà ̈ stato superato, si termina il procedimento alla fase 516 con la fornitura dei risultati ottenuti e l’avvertenza che le incertezze sono maggiori dei limiti accettabili. Se invece NMnon à ̈ stato superato, si passa alla fase 515 e si prosegue come nel caso generale descritto sopra.

Quando non ci sono rispondenti a segnali di esplorazione emessi da apparati diversi dal conduttore, a seguito della fase di esplorazione 503, oltre all’istante di tempo dell’esplorazione più recente, solamente i dati delle distanze fra gli apparati coinvolti nella ricetrasmissione dei messaggi della procedura di esplorazione possono cambiare, perciò i vincoli geometrici della rete di localizzazione non cambiano e il primo passaggio dalle fasi 503-505-507-511 si svolge come nel caso visto sopra, in cui non ci sono rispondenti al primo segnale di esplorazione irradiato dal conduttore. Alla fase 506, invece, se ci sono più apparati suscettibili di essere scelti come esploratore, l’insieme degli apparati esploratori può cambiare e si può rientrare nel caso più generale, visto precedentemente, in cui vi sono rispondenti al segnale di esplorazione. Se invece alla fase 505 si riassegna il ruolo di esploratore agli stessi apparati, rispettando l’intervallo TEdall’assegnazione precedente, si reitera l’esplorazione come nel caso di assenza di rispondenti al primo segnale di esplorazione irradiato dal conduttore.

Qualora alla fase 511 si uscisse dal ciclo 503505-507-511-506 per il superamento di TLo di NM, si entrerebbe, alla fase 508, nel caso generale della procedura di calcolo delle posizioni, con tutte le alternative già descritte sopra, compresa la possibilità di trovare alla fase 509 incertezze accettabili e di terminare alla fase 516 con la fornitura dei risultati agli apparati interessati.

La fase di scelta degli esploratori 503, come già spiegato nel corso dell’esempio illustrativo fatto sopra, comprende numerosi criteri, che si applicano in funzione dello stato della rete e dei dati al momento raccolti. Esempi, non esaustivi né limitativi, di condizioni e di criteri preferenziali per la scelta di un apparato per il ruolo di esploratore sono:

− apparato che dispone di mezzi di localizzazione;

− apparato geograficamente lontano da apparati che dispongono di mezzi di localizzazione, ma non della possibilità di acquisire direttamente la propria posizione;

− apparato geograficamente vicino ad apparati che non dispongono di mezzi di localizzazione;

− apparato coincidente con un nodo della maglia di localizzazione;

− apparato che non ha assunto il ruolo di esploratore da almeno un tempo TE;

− apparato fisso;

− apparato mobile con una velocità di spostamento bassa.

Si ricorda inoltre che, preferibilmente, il ruolo di esploratore non può essere assegnato ad apparati che stanno ad un numero di tratte radio dal conduttore uguale o maggiore di HM.

La fase di esplorazione 503 à ̈ stata descritta con l’esempio illustrativo esposto sopra. Ulteriori dettagli sono dati in seguito in connessione con la descrizione del sistema radio di ricetrasmissione.

La fase di analisi dei dati 505 consiste nell’applicazione di noti criteri matematici e geometrici con i quali si determina se i vincoli trovati sono sufficienti per calcolare le posizioni richieste per mezzo della geometria.

La fase di aggiornamento di dati, già descritta con l’esempio illustrativo, consiste nel richiedere agli apparati, che hanno fornito dati potenzialmente non più attuali, di aggiornare i valori misurati, che vengono inoltrati all’apparato conduttore 119 per la loro raccolta e analisi, secondo le modalità già descritte in precedenza.

La fase di calcolo delle posizioni à ̈ stata descritta sopra nel corso dell’esempio illustrativo, anche in relazione con la Fig. 4. La Fig. 6 ne dà una rappresentazione schematica.

Come à ̈ stato detto nel corso dell’esposizione dell’esempio illustrativo, la fase di calcolo delle posizioni (fase 508 di figura 5) può essere intrapresa con un numero ridondante di vincoli geometrici, o con un numero strettamente sufficiente di vincoli geometrici, o con un numero insufficiente di vincoli geometrici. In Fig. 6, dopo la fase iniziale 601, si verifica se il numero di vincoli geometrici à ̈ ridondante (fase 602). Se il numero di vincoli geometri à ̈ ridondante, i dati della rete di localizzazione passano ad un algoritmo di ottimizzazione che, sulla base di tutti i dati disponibili e delle rispettive incertezze, determina la posizione più probabile di ogni apparato da localizzare e calcola le incertezze associate alle posizioni calcolate, con eventuali parametri statistici di caratterizzazione (fase 603). Le incertezze e i parametri statistici tengono conto anche di eventuali discrepanze che possono essere causate da errori di stima di valori contenuti nei dati della rete di localizzazione. Tali errori hanno l’effetto di ampliare le aree di incertezza dei risultati. Infine, nella fase 608, i risultati ottenuti sono trasferiti in uscita alla successiva fase di verifica 509 di accettabilità delle incertezze.

Se il numero di vincoli geometrici non à ̈ ridondante, si passa alla fase 604 dalla quale, se il numero di vincoli geometrici à ̈ strettamente sufficiente, i dati della rete di localizzazione passano alla fase 605 di calcolo delle posizioni da determinare con calcoli geometrici. Anche in questo caso si calcolano le incertezze delle posizioni calcolate tenendo conto delle incertezze dei dati di localizzazione e di eventuali incongruenze, come detto sopra a riguardo del caso con vincoli geometrici ridondanti. I risultati ottenuti sono trasferiti in uscita nella fase 608.

Se alla fase 604 il numero di vincoli non risulta strettamente sufficiente, si passa alla fase 606, dove la mancanza di vincoli rispetto al minimo indispensabile per calcolare geometricamente le posizioni à ̈ innanzitutto tradotta in aree di incertezze. Nel caso dell’esempio illustrativo rappresentato in Fig. 4, utilizzando un sistema di coordinate polari con polo nella posizione del nodo costituito dall’apparato 123, la mancanza di un vincolo alla posizione dell’apparato 119 à ̈ stata inizialmente fatta corrispondere ad un’incertezza totale sulla coordinata angolare della posizione di tale nodo 119. Dopo le considerazioni fatte nell’illustrazione di tale esempio, l’incertezza di tale coordinata angolare à ̈ stata ridotta all’angolo convesso delimitato dalle semirette uscenti dalla posizione del nodo 123 e passanti per i punti 404 e 406. Come à ̈ stato fatto nell’esempio illustrativo citato sopra, la fase 606 di Fig. 6 minimizza le incertezze conseguenti alla mancanza di vincoli delimitando le aree di incertezza con limiti derivanti dalle portate di ricetrasmissione e da ostruzioni presenti nel luogo. Alla fase 606 segue la fase 607, che calcola le posizioni da determinare con algoritmi simili a quelli della fase 605, ma particolareggiati per trattare anche valori con incertezze grandi. I risultati sono infine forniti in uscita tramite la fase 608.

La presente invenzione riguarda inoltre un apparato di localizzazione cooperativa comprendente almeno un sistema radio di ricetrasmissione per lo scambio dei pacchetti di dati fra gli apparati: vantaggiosamente, tale sistema radio di ricetrasmissione non deve necessariamente essere progettato ad hoc, ma può essere uno dei sistemi noti, come mostrato in seguito, purché abbia le seguenti caratteristiche:

− possibilità di trasmettere direttamente da apparato ad apparato brevi pacchetti di dati;

− disponibilità di meccanismi di risoluzione delle collisioni di pacchetti radio;

− portata di ricetrasmissione adeguata alle condizioni di operatività previste per l’applicazione di interesse;

− possibilità di stimare le distanze fra apparato e apparato con l’accuratezza necessaria per i requisiti del servizio di posizionamento richiesto; − possibilità di far funzionare i ricevitori a basso consumo di energia.

A titolo d’esempio, se il procedimento della presente invenzione à ̈ applicato per la localizzazione di apparati cellulari in eventi di emergenza, la portata di ricetrasmissione richiesta potrebbe essere dell’ordine di 30-40 m negli interni e 100-150 m in esterno, mentre, se la posizione degli apparati deve avere un’incertezza entro ±10 m, l’incertezza delle misure di distanza dovrebbe essere dell’ordine di ±2 m, per tener conto di varie cause di errore che si combinano, incluse quelle determinate da condizioni di propagazione anomale.

Ovviamente, come già detto, le distanze possono essere stimate mediante uno dei metodi noti nella tecnica.

Circa il consumo di energia da parte dei ricevitori, si applicano tecniche simili a quelle utilizzate in molti sistemi, note agli esperti della tecnica con il termine “sleep mode†. Secondo tali tecniche, i ricevitori hanno due regimi di funzionamento, un “regime di attività†nei periodi in cui essi sono impegnati in una localizzazione cooperativa,e un regime di “sleep mode†: nel regime di attività i circuiti dei ricevitori sono costantemente alimentati per poter rispondere prontamente alle richieste di fornire dati o di inviare messaggi, mentre nel regime di “sleep mode†i circuiti dei ricevitori sono ciclicamente accesi per un tempo Tae spenti per un tempo Ts, in un ciclo ripetitivo Tcdi durata:

Tc= Ta+ Ts

come mostrato in Fig. 7.

Dal regime di “sleep mode†i ricevitori passano al regime di attività quando captano il segnale di allerta, descritto in seguito, mentre dal regime di attività passano al regime di “sleep mode†dopo che sia trascorso un tempo pari a TWdall’ultimo istante in cui il rispettivo apparato à ̈ stato impegnato nella trasmissione o nella ricezione di messaggi o di dati riguardanti una procedura di localizzazione cooperativa. Il ricevitore dell’apparato conduttore invece passa preferibilmente in “sleep mode†quando la procedura di localizzazione cooperativa in atto termina.

Il trasmettitore di ogni apparato cooperatore à ̈ invece normalmente sempre spento e si attiva solamente per trasmettere pacchetti di dati quando: − l’apparato deve emettere detto primo segnale di esplorazione all’inizio della procedura di calcolo della propria posizione, mentre non ha accesso a sistemi che gliela possono fornire direttamente;

− l’apparato riceve una richiesta da parte di un conduttore di trasmettere messaggi necessari per la localizzazione di un altro apparato.

L’emissione di segnali da parte del conduttore perdura finché la fase di calcolo delle posizioni da determinare non termina. Poiché gli altri apparati non emettono segnali se non su comando del conduttore, la cessazione delle emissioni del conduttore comporta la cessazione anche delle emissioni di tutti gli apparati cooperatori.

Il passaggio dei ricevitori dal regime di “sleep mode†al regime di attività può essere ottenuto in vari modi.

Come esempio non limitativo, i segnali di esplorazione, ed in generale tutti i segnali diretti ad apparati che sono rimasti inattivi per un tempo maggiore di TW, sono costituiti da un preambolo seguito dal contenuto informativo. In preambolo contiene un “codice di allerta†noto a tutti i ricevitori degli apparati con le funzionalità proprie del procedimento della presente invenzione, di durata Tpminore di Ta/n, con n intero maggiore dell’unità. Tale codice di allerta à ̈ ripetuto per un numero di volte almeno pari all’intero superiore del rapporto nTc/Tp. In questo modo, nell’intervallo Tadi accensione periodica dei ricevitori, capitano n repliche del codice di allerta, di cui n-1 sicuramente non interrotte, mentre una può eventualmente essere costituita da una parte iniziale di una prima replica e da una parte finale di una seconda replica. La possibilità di ricevere più repliche del codice di allerta nell’intervallo Taconsente di ridurre le probabilità di mancata rivelazione e di falsa rivelazione del codice di allerta. D’altra parte, fissata la durata del codice di allerta, quanto maggiore à ̈ il numero di repliche da far capitare nell’intervallo Ta, tanto maggiore à ̈ la durata di Ta. Ricevuto e decodificato il codice di allerta, il ricevitore passa dal regime di “sleep mode†al regime di attività.

Ogni messaggio trasmesso sul canale radio contiene indicazioni sui destinatari, ed in particolare contiene un campo informativo che indica se il messaggio à ̈ destinato a “tutti†gli apparati che lo ricevono o se invece à ̈ destinato solo ad apparati di un insieme definito. In tal modo gli apparati che non sono tra i destinatari del messaggio non emettono a loro volta alcun messaggio evitando un’inutile moltiplicazione a valanga di messaggi non necessari ad ottenere la localizzazione degli apparati che l’hanno richiesta.

I tipi principali di messaggi sono quelli elencati qui di seguito a puro titolo esemplificativo non limitativo:

− m01: richiesta a tutti di inviare un riscontro di ricezione, la cui risposta deve essere destinata solo al richiedente del riscontro;

− m02: richiesta di esplorazione, che implica l’emissione di una richiesta m01 e il riporto al richiedente dei dati raccolti;

− m03: richiesta di dati (distanze, coordinate, ecc…);

− m04: richiesta a tutti di inviare un riscontro di ricezione, la cui risposta deve comprendere una richiesta m01;

− m05: conferma di ricezione.

Vi sono inoltre i messaggi di risposta a tali messaggi m01÷m05 ed altri non elencati per brevità.

I dati disponibili nella tabella dei dati e nella tavola delle distanze sono caratterizzati dall’istante di tempo in cui essi sono stati rilevati. Tali istanti di tempo devono essere riferiti ad un riferimento di tempo comune, mentre gli orologi degli apparati possono essere disallineati. Per allineare tali tempi ad un riferimento comune si possono utilizzare tecniche note all’esperto della tecnica. Ad esempio, ogni apparato, invece di trasmettere l’istante di tempo in cui, secondo il proprio orologio, ha eseguito una particolare misurazione, trasmette l’ammontare del proprio tempo di elaborazione, definito come la durata dell’intervallo di tempo intercorso fra l’istante in cui ha eseguito tale particolare misurazione e l’istante di tempo in cui dalla propria antenna à ̈ stato emesso il segnale recante il valore di tale particolare misurazione. I cooperatori, che sono interposti come ripetitori (apparati di transito) fra il cooperatore che ha originato tale valore ed il conduttore, a tale tempo di elaborazione aggiungono ciascuno il proprio tempo di elaborazione, ovvero il tempo che intercorre fra la ricezione del segnale recante tale valore alla propria antenna ricevente e la ritrasmissione, dalla propria antenna trasmittente, del segnale recante tale valore. Il conduttore a tali tempi di elaborazione aggiunge il proprio tempo di elaborazione e aggiunge altresì i tempi impiegati dalle onde elettromagnetiche a percorrere le tratte radio attraverso cui il segnale gli à ̈ pervenuto, avendo di esse la lunghezza. Il conduttore calcola così il tempo totale intercorso fra l’istante in cui à ̈ stata eseguita tale particolare misurazione e l’istante in cui tale particolare misurazione à ̈ risultata disponibile per le elaborazioni. Il conduttore, sottraendo, per esempio, tale tempo totale all’ora indicata dal proprio orologio, riferisce l’istante di tempo di tale misurazione all’ora indicata dal proprio orologio, e così può fare di ogni altra misurazione. Nel caso in cui, durante la procedura di calcolo delle posizioni, il ruolo di conduttore passa da un primo apparato, con un primo orologio, ad un secondo apparato, con un secondo orologio, eventualmente sfasato rispetto al primo, il primo apparato converte i tempi memorizzati nella propria tabella dei dati e nella propria tavola delle distanze in differenze di tempo rispetto al proprio orologio, assunto come orologio di riferimento, e trasmette tale tabella e tale tavola con tali differenze di tempo. La trasmissione avviene con le stesse modalità viste sopra per la trasmissione del valore di tale particolare misurazione, sicché tale secondo apparato può riferire tutti gli istanti di tempo memorizzati a detto secondo orologio.

Simmetricamente, quando il conduttore invia ad un cooperatore una richiesta di aggiornare il valore di una misura ad un prescritto istante di tempo, non invia il valore di tale prescritto istante di tempo secondo il riferimento del proprio orologio, ma invia il ritardo di tempo a cui la misura deve essere eseguita dal momento in cui tale cooperatore riceve la richiesta. Similmente al caso visto sopra di comunicazioni di tempi di riferimento da cooperatori a conduttore, il conduttore trasmette un valore di ritardo che tiene conto del proprio tempo di elaborazione e dei tempi impiegati dalla propagazione radio, mentre i cooperatori attraverso cui eventualmente transita detto segnale di richiesta, sottraggono, al valore di tale ritardo che si trova nel messaggio che ricevono, il proprio tempo di elaborazione ed inoltrano tale messaggio di richiesta con detto valore di ritardo così corretto.

Si sottolinea che, nel sistema secondo la presente invenzione, qualunque apparato, fisso o mobile, che sia dotato del sistema radio di ricetrasmissione specifico per il procedimento della presente invenzione, può diventare apparato cooperatore attivo, ovvero assumere il ruolo di conduttore o esploratore.

Una forma preferita di realizzazione del sistema secondo la presente invenzione à ̈ l’implementazione del procedimento precedentemente descritto in terminali cellulari che, oltre ad avere il sistema radio di ricetrasmissione proprio della rete cellulare a cui sono affiliati, dispongono anche del sistema radio di ricetrasmissione noto con il nome di “Wi-Fi Direct†o di “Peer-to-Peer Wi-Fi†o di “P2P Wi-Fi†.

Come à ̈ noto all’esperto della tecnica, il P2P Wi-Fi consente comunicazioni dirette fra apparati con portate dell’ordine di 40÷150 m, in funzione dalle condizioni di propagazione. Inoltre, il suo sistema di ricetrasmissione ha una buona capacità di recuperare i pacchetti di ricevuti male a causa a causa di cattive condizioni di propagazione, insufficienza di segnale, interferenze e collisioni fra pacchetti. Il P2P Wi-Fi ha dunque prestazioni adeguate per l’implementazione del procedimento della presente invenzione.

Molti tipi di terminali cellulari sono già dotati del Wi-Fi, perciò, con l’aggiunta di appropriati moduli software, tali tipi di terminali possono implementare il procedimento della presente invenzione in combinazione con i mezzi di elaborazione, di memoria e di calcolo delle distanze ivi previsti. Possono inoltre divenire cooperatori della fase di calcolo della posizione di uno o più di detti terminali cellulari tutti gli apparati dotati del P2P Wi-Fi, compresi gli “Access Point†Wi-Fi, i Personal Computer dotati di Wi-Fi e tutte le apparecchiature periferiche (per esempio stampanti) dotate del Wi-Fi per il trasferimento di dati.

Nella descrizione fatta sopra si à ̈ assunto di dover preferibilmente minimizzare il numero di apparati coinvolti nel procedimento di localizzazione ed il numero di messaggi trasmessi via radio. Per perseguire questo obiettivo si à ̈ limitata l’emissione dei segnali di esplorazione ad un apparato alla volta, in modo da poter decidere sulla necessità di lanciare eventuali nuovi passi di esplorazione dopo aver acquisito e analizzato i dati raccolti da quelli già eseguiti. Se si vuole invece raggiungere più rapidamente il risultato, eventualmente rinunciando alla massima efficienza in termini di numero di messaggi e numero di apparati coinvolti, a un certo passo di esplorazione si può far emettere un segnale di esplorazione a più apparati contemporaneamente, in modo da raccogliere contemporaneamente una maggiore quantità di dati.

Nell’esempio illustrativo si à ̈ ipotizzato che l’apparato conduttore 119 costruisca una rete di localizzazione per mezzo di messaggi radio che gli apparati cooperatori si scambiano, e che verifichi ad ogni passo di sviluppo di detta rete se, in base ai dati raccolti, esso sia in grado di calcolare la posizione dell’apparato da localizzare. Inoltre, nel caso in cui il calcolo sia possibile, à ̈ l’apparato conduttore stesso che stima la posizione, o le posizioni, da determinare attraverso specifici mezzi di elaborazione e di memoria, utilizzando eventualmente tecniche di approssimazione e di ottimizzazione, a seconda della completezza e della precisione dei dati a disposizione. In alternativa à ̈ possibile far sì che l’apparato conduttore 119 invii i dati raccolti ad un altro apparato, da esso raggiungibile, mediante un qualsiasi mezzo di comunicazione, demandando a questo il compito di eseguire i calcoli. Detto apparato che esegue i calcoli invia poi i risultati all’apparato conduttore, che mantiene il controllo della procedura ed in particolare stabilisce se porre termine alla procedura di localizzazione o se invece proseguirla.

Benché il P2P Wi-Fi si presti ottimamente per implementare il procedimento dell’invenzione, a lungo termine il sistema radio di ricetrasmissione potrebbe essere realizzato ad hoc, o sviluppato tendo conto anche dei requisiti specifici di servizi di sicurezza e di brevi messaggi. Con questi requisiti ci sono molte applicazioni fra quelle chiamate “Machine-to-Machine†, per le quali si prospettano mercati importanti e che potrebbero vantaggiosamente condividere il sistema radio di ricetrasmissione con il procedimento della presente invenzione. Vi sono inoltre proposte di studio di una rete radio di segnalazione, che soddisfi in modo generalizzato e universale alle ricetrasmissioni dei messaggi necessari per accedere alle reti di telecomunicazioni senza fili e per negoziare le prestazioni di ricetrasmissione prima dell’assegnazione dei canali di traffico. I requisiti di un tale tipo di rete si sposano bene con quelli dell’invenzione in oggetto, perciò, se si realizzasse una tale rete, in moltissimi apparati, sia mobili sia fissi, se ne troverebbero i ricetrasmettitori, rendendo il procedimento della presente invenzione realizzabile a costi marginali minimi su larghissima scala.

La descrizione dell’invenzione, per semplicità di esposizione, à ̈ stata fatta assumendo che tutti gli elementi appartenenti al sistema di localizzazione e coinvolti nel relativo procedimento di localizzazione giacessero su un piano, ma à ̈ chiaro all’esperto della tecnica che il procedimento può essere applicato egualmente bene anche in uno spazio tridimensionale, considerando cioà ̈ non solo longitudini e latitudini, ma anche le altitudini a cui si trovano apparati e punti di riferimento.

Pure per semplicità di esposizione, fin qui non sono state commentate le distinzioni fra apparati cooperatori attivi, apparati cooperatori passivi e apparati cooperatori inerti. In generale, però, possono far parte delle “rete di localizzazione†, e cooperare nella procedura di calcolo delle posizioni, detti tre tipi di apparati, che hanno le caratteristiche descritte nel seguito.

Gli apparati cooperatori attivi sono dotati dei seguenti mezzi:

• un primo sistema radio per la ricetrasmissione diretta da apparato ad apparato di messaggi e di dati;

• mezzi per stimare la distanza da altri apparati che si trovano in visibilità elettromagnetica; • mezzi di memoria;

• mezzi di elaborazione, che possono comprendere opzionalmente algoritmi di ottimizzazione.

Inoltre i cooperatori attivi possono opzionalmente disporre di dati sulla propria posizione.

Gli apparati cooperatori attivi, avendo tutti i mezzi specifici del procedimento della presente invenzione, possono assumere sia il ruolo di conduttore sia il ruolo di esploratore sia il ruolo di apparato di transito.

Esempi non esaustivi né limitativi di apparati che possono divenire cooperatori attivi sono terminali P2P WiFi, dotati delle funzionalità proprie della presente invenzione, e terminali cellulari dotati del P2P WiFi e delle funzionalità proprie della presente invenzione.

Gli apparati cooperatori passivi sono apparati che dispongono di dati sulla propria posizione, ma non sono dotati dei mezzi specifici del procedimento della presente invenzione. Essi non possono perciò assumere né il ruolo di conduttore, né il ruolo di esploratore, né il ruolo di apparato di transito.

I cooperatori passivi sono dotati di almeno un secondo sistema radio bidirezionale, non necessariamente diverso da tale primo sistema radio. Tale secondo sistema radio consente di:

• scambiare dati e messaggi con cooperatori attivi dotati anche di tale secondo sistema radio;

• stimare, da parte di cooperatori attivi dotati anche di tale secondo sistema radio, la distanza corrispondente al cammino di propagazione dei segnali con cui si scambiano detti dati e messaggi con cooperatori attivi.

I cooperatori passivi possono, opzionalmente, essere in grado di stimare la distanza corrispondente al cammino di propagazione dei segnali con cui si scambiano detti dati e messaggi con cooperatori attivi e inviare tali stime a questi ultimi.

Esempi non esaustivi né limitativi di apparati che possono divenire cooperatori passivi sono:

− stazioni radiobase di sistemi cellulari;

− stazioni radiobase di sistemi WiMax;

− “Access Points†Wi-Fi;

− †Personal Computers†dotati di uno o più sistemi di ricetrasmissione bi-direzionali quali il P2P Wi-Fi, il Bluetooth, il ZigBee;

− in generale tutti gli apparati che hanno mezzi per stabilire connessioni bi-direzionali con altri apparati, ma che non sono in grado di fungere da conduttore o esploratore.

Nell’esempio illustrativo utilizzato sopra per descrivere il metodo della presente invenzione, l’apparato 117, raffigurato in Fig. 1d con l’immagine di un traliccio con antenna, può essere considerato come cooperatore passivo. In particolare si può assumere che l’apparato 117 sia una stazione cellulare di una rete LTE. In questo caso i segnali emessi dall’apparato 117 possono consentire all’apparato 109, che li riceve, di stimare la distanza 110 fra l’apparato 109 e l’apparato 117. Inoltre l’apparato 117 può trasmettere all’apparato 109 i dati sulla propria posizione assoluta tramite una delle normali connessioni cellulari che si possono stabilire fra l’apparato 117 e l’apparato 109. In alternativa, l’apparato 109, dopo aver identificato la sigla della stazione base 117, che essa stessa diffonde nella propria area di copertura, può reperire i dati sulla posizione dell’apparato 117 in una base dati accessibile all’apparato 109.

Gli apparati cooperatori inerti sono apparati dotati solamente di mezzi che consentono a cooperatori attivi di rilevare la loro presenza, di stimare la distanza da essi e di ottenere, indirettamente, dati sulla loro posizione. Detti dati sulla posizione di un cooperatore inerte si intendono rilevati indirettamente in quanto il cooperatore attivo, dopo aver rilevato l’identificativo del cooperatore inerte, reperisce i dati della posizione di questo in una base dati accessibile al cooperatore attivo non forniti direttamente dal cooperatore inerte, ma acquisiti da altre fonti di informazione.

I cooperatori inerti non possono evidentemente assumere né il ruolo di conduttore, né il ruolo di esploratore, né il ruolo di apparato di transito.

Esempi non esaustivi né limitativi di apparati che possono divenire cooperatori inerti sono apparati con RFID (Radio Frequency IDentification) incorporati, di cui può essere fornita la posizione.

Un esempio di inclusione di un cooperatore inerte nella rete di localizzazione à ̈ il seguente: quando un cooperatore attivo dotato di lettore RFID e con la possibilità di accedere ad una “base dati RFID†, assume il ruolo di esploratore, attiva il proprio lettore RFID e, su comando originato dal conduttore, emette mediante il sistema radio RFID un segnale di esplorazione; se l’esploratore rileva la presenza di un dispositivo RFID, interroga tale “base dati RFID†e, se tale base dati di dispositivi RFID ha i dati di posizione assoluta di tale apparato dotato di RFID, annovera, fra i cooperatori inerti, l’oggetto identificato tramite tale lettura RFID, con la posizione di detto oggetto acquisita da tale “base dati RFID†. Inoltre il cooperatore attivo stima la propria distanza dal dispositivo RFID sulla base del livello di segnale che da esso riceve e del tipo di RFID che emette tale segnale (es., RFID privo di alimentazione, RFID dotato di una batteria interna, RFID dotato di un sistema di alimentazione connesso con una rete elettrica) e/o sulle caratteristiche di emissione radio che il dispositivo RFID ha, se note. Essendo generalmente piccole le distanze a cui i dispositivi RFID possono essere rilevati, l’errore assoluto sulla stima della distanza da un RFID à ̈ piccolo. In alternativa la posizione del dispositivo RFID può essere resa disponibile all’esploratore anche in altri modi, quale, per esempio, la trasmissione di detta posizione in una particolare area attorno al dispositivo RFID in messaggi emessi da parte di altri apparati ricetrasmittenti radio che l’esploratore può ricevere e utilizzare.

Tornando all’esempio illustrativo, supponiamo che l’apparato esploratore 107 di Fig. 1c sia dotato di un lettore RFID e che l’apparato 102 sia un apparato con incorporato un RFID avente una portata trasmissiva massima di 3 metri. A seguito della ricezione di un comando di esplorazione tramite un determinato sistema radio, per esempio di tipo Wi-Fi Direct, il cooperatore attivo 107 emette, nel ruolo di esploratore, il segnale di esplorazione anche tramite il sistema radio RFID e riceve una risposta dal dispositivo RFID 102, il quale risponde inviando il proprio identificativo. L’esploratore 107 può quindi individuare la posizione assoluta di tale dispositivo 102 consultando un data base locale o remota che associa l’identificativo del dispositivo rispondente con la sua posizione assoluta. Il cooperatore attivo 107, stima la distanza 105 che lo separa dall’apparato 102 utilizzando qualsiasi metodo noto (per esempio il ritardo della risposta, le informazioni sulla portata, la potenza del segnale ricevuto, ecc.), e trasmette detta distanza e la posizione dell’apparato 102, divenuto cooperatore inerte, al conduttore, con le modalità viste sopra.

La classificazione degli apparati in uno dei tre suddetti tipi (attivo, passivo, inerte) può opzionalmente essere indicata in una specifica colonna della tabella dei dati, che non à ̈ stata menzionata sopra per semplicità di esposizione. Tale colonna fa parte dell’insieme di colonne che stanno sotto l’etichetta “Dati ausiliari†della tabella dei dati mostrata nelle Figg. 3a-3d allegate.

Il procedimento e gli apparati secondo la presente invenzione consentono quindi vantaggiosamente di calcolare la posizione di apparati in luoghi in cui non sono disponibili sistemi di localizzazione o in cui i sistemi di localizzazione sono inattivi o inaffidabili. In particolare l’implementazione del procedimento secondo la presente invenzione richiede che gli apparati che implementano la presente invenzione dispongano semplicemente di un sistema radio di ricetrasmissione che consenta di stabilire connessioni dirette da apparato ad apparato, e di una specifica applicazione software. Il P2P Wi-Fi, per esempio, à ̈ perfettamente adatto come sistema radio di ricetrasmissione perciò, essendo il Wi-Fi già presente in molti apparati di telecomunicazioni, inclusi molti tipi di terminali cellulari, il procedimento della presente invenzione può essere largamente implementato solamente con l’aggiunta di applicazioni software.

Il procedimento secondo la presente invenzione consente inoltre di calcolare non solo la posizione di apparati in cui à ̈ implementato il procedimento stesso, ma anche la posizione di apparati che non dispongono del procedimento della presente invenzione, se tali apparati che non dispongono di tale procedimento possono connettersi con almeno un apparato che ha le caratteristiche di cooperatore attivo, secondo la presente invenzione, ed inviare ad esso la richiesta di calcolare la propria posizione. Infatti, un apparato ricetrasmittente che può stabilire collegamenti radio con apparati con le caratteristiche di cooperatori attivi può essere incluso in una maglia di localizzazione che i cooperatori attivi ad esso circostanti possono costituire. Calcolata la posizione e l’orientamento della maglia di localizzazione, e di conseguenza la posizione di detto apparato ricetrasmittente, l’apparato conduttore invia a detto apparato ricetrasmittente i dati della sua posizione.

Considerando che le chiamate di emergenza sono attivate in percentuale rilevante da luoghi non raggiunti da sistemi di localizzazione, implementando in terminali cellulari il procedimento descritto, si possono fornire dati accurati della posizione del chiamante dove altrimenti non si avrebbe la possibilità di localizzare il punto di origine della chiamata, se non con l’approssimazione grossolana della cella da cui la chiamata proviene.

Il procedimento descritto consente inoltre di calcolare la posizione di apparati utilizzando solamente le capacità di comunicazione del sistema radio di ricetrasmissione specifico della presente invenzione. Con esso si può dunque localizzare qualunque apparato, senza la necessità di disporre né di sistemi di localizzazione né di altri sistemi di telecomunicazioni. Ad esempio, qualunque PC dotato del P2P Wi-Fi può determinare la propria posizione senza stabilire alcuna connessione con reti di telecomunicazioni pubbliche.

Infine il procedimento secondo la presente invenzione può essere applicato per calcolare la posizione relativa di un gruppo chiuso di apparati anche in assenza di dati di localizzazione assoluta, come à ̈ ovvio per l’esperto della tecnica. La posizione relativa degli apparati di tale gruppo chiuso può essere visualizzata su uno o più terminali dotati di mezzi di visualizzazione (display di tipo LCD, OLED, eccetera) per offrire servizi professionali o per usi civili, per esempio del tipo Location Based Service (LBS). Tale visualizzazione può in generale essere applicata secondo l’invenzione anche a tutti gli apparati cooperatori dotati di tali mezzi di visualizzazione.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di localizzazione cooperativa per calcolare la posizione assoluta di almeno un apparato da localizzare (119) appartenente ad una pluralità di apparati cooperatori atti a cooperare, mediante scambio di messaggi e di dati, alla localizzazione di detto apparato da localizzare (119), detti apparati cooperatori essendo dotati di almeno un sistema radio di ricetrasmissione diretta da apparato ad apparato di messaggi e di dati e di mezzi per stimare la distanza fra apparati di detto insieme di apparati cooperatori, detto insieme includendo almeno un apparato (119) conduttore del procedimento dotato anche di mezzi di memoria e di elaborazione, comprendente le seguenti fasi: a) selezionare dall’insieme degli apparati cooperatori un insieme di apparati, denominati esploratori (119; 123; 107; 109) dotati di almeno un sistema di ricetrasmissione radio atto a diffondere e a ricevere segnali radio nella zona circostante rispettivamente ciascuno di detti esploratori; b) far emettere un segnale di esplorazione da ciascuno di detti apparati esploratori (119; 123; 107; 109), detto segnale di esplorazione essendo destinato a tutti gli apparati che lo possono ricevere e contenente una richiesta di risposta; c) raccogliere, tramite almeno un sistema di ricetrasmissione radio, i messaggi di risposta a detto segnale di esplorazione provenienti da apparati rispondenti (111, 107, 127, 123; 109, 128, 125; 102, 101), divenuti pertanto cooperatori, che hanno ricevuto detto segnale di esplorazione, e calcolare, mediante detti mezzi per stimare la distanza, le distanze fra gli apparati cooperatori fra cui si stabiliscono tratte radio per la ricetrasmissione di segnali e messaggi, l’insieme di dette tratte radio e di detti apparati cooperatori a cui dette tratte radio fanno capo costituendo una rete denominata rete di localizzazione; d) acquisire ed elaborare detti messaggi di risposta e dette distanze mediante detti mezzi di memorizzazione e di elaborazione dell’apparato conduttore, in modo da creare una rappresentazione di detta rete di localizzazione, nella quale se uno di detti apparati cooperatori (125, 102, 117) à ̈ caratterizzato dalla sua posizione assoluta, detta posizione assoluta viene inserita nel relativo messaggio di risposta; e) verificare (507) se l’insieme dei dati disponibili acquisiti ed elaborati alla fase d) sia sufficiente per calcolare la posizione di detto apparato da localizzare (119); f) se la verifica della fase e) dà esito positivo, calcolare (508) la posizione di detto apparato da localizzare (119) in base a detti dati disponibili, o g) se la verifica della fase e) dà esito negativo, reiterare i passi a), b), c) e d) a meno che non si sia verificato un ulteriore evento predeterminato (511).
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la selezione dell’insieme degli apparati esploratori della fase a) avviene tenendo conto di almeno uno dei seguenti criteri: − necessità di calcolare la posizione assoluta dei singoli apparati di detta rete di localizzazione; − coincidenza dei singoli apparati cooperatori di detta rete di localizzazione con i nodi di una parte di detta rete di localizzazione che eventualmente forma una maglia di triangoli adiacenti, denominata maglia di localizzazione; − mobilità dei singoli apparati di detta rete di localizzazione e rispettiva velocità di spostamento; − configurazione corrente di detta rete di localizzazione; − configurazione corrente di detta maglia di localizzazione; − valore di dette distanze stimate fra apparati di detta rete di localizzazione; − disponibilità dei singoli apparati di detta rete di localizzazione di dati di localizzazione, di mezzi di localizzazione, di mezzi di stima delle distanze; − superamento di un livello massimo di soglia (HM) del numero minimo di dette tratte radio da attraversare per raggiungere, a partire dall’apparato conduttore, l’apparato cooperatore candidato ad essere incluso in detto insieme di apparati esploratori; − massimizzazione dell’estensione di detta maglia di localizzazione contenuta in detta rete di localizzazione; − assegnazione precedente del ruolo di esploratore da almeno un tempo maggiore di una soglia predeterminata (TE).
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la fase (508) di calcolare la posizione di detto apparato da localizzare (119) comprende le fasi di: h) verificare se la quantità di detti dati disponibili à ̈ maggiore di quella strettamente necessaria per calcolare la posizione di detto apparato da localizzare (119); i) se la verifica della fase h) dà esito positivo, calcolare detta posizione tramite un algoritmo di ottimizzazione che, sulla base di detti dati disponibili e delle rispettive incertezze, calcola la posizione più probabile di detto apparato da localizzare e calcola le incertezze associate a detta posizione, o j) se la verifica della fase h) dà esito negativo, verificare se la quantità di dati disponibili à ̈ strettamente necessaria per calcolare la posizione dell’apparato da localizzare (119); k) se la verifica della fase j) dà esito positivo, calcolare detta posizione in base a detti dati disponibili ed in base alle incertezze associate a detta posizione, o l) se la verifica della fase j) dà esito negativo, eseguire i seguenti passi: - calcolare le aree di incertezza dovute alla mancanza del numero minimo di dati necessari per calcolare geometricamente detta posizione assoluta; - minimizzare le incertezze conseguenti a detta carenza di detti dati disponibili, ricavando delimitazioni delle aree di incertezza sulla base dei risultati di almeno uno dei seguenti calcoli: i) correlazione con le portate di ricetrasmissione di detti apparati cooperatori, ii) correlazione con la configurazione fisica e geometrica del luogo in cui si trovano i singoli detti apparati di detta pluralità; - calcolare, in base a detti dati disponibili e a dette delimitazioni, la posizione più probabile di detto apparato da localizzare, nonché le incertezze associate a detta posizione (607).
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto evento predeterminato (511) comprende il verificarsi di almeno una delle seguenti condizioni: 4a) superamento di un predeterminato limite sul tempo trascorso dall’avvio del procedimento (TL) (515); 4b) superamento di un predeterminato limite (NM) sul numero totale di apparati cooperatori compresi in detta rete di localizzazione (512).
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che a seguito della fase e) di calcolo della posizione assoluta di detto apparato da localizzare (119), esso comprende le seguenti fasi: m) verificare se l’incertezza calcolata su detta posizione assoluta à ̈ maggiore di un predeterminato livello di soglia (509); n) se la verifica della fase m) dà esito positivo, rendere (516) detta posizione assoluta disponibile all’apparato che l’ha richiesta (119), o o) se la verifica della fase m) dà esito negativo, verificare se vi sono dati di detti dati disponibili da aggiornare (510); p) se la verifica della fase o) dà esito positivo, far aggiornare detti dati disponibili agli apparati cooperatori che hanno fornito dati divenuti obsoleti (504) e passare all’esecuzione della fase d); q) se la verifica della fase o) dà esito negativo, verificare se à ̈ accaduto un evento predeterminato secondo la parte caratterizzante della rivendicazione 4.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di verificare la condizione 4b) e r) in caso di esito positivo, rendere (516) detta posizione assoluta disponibile all’apparato che l’ha richiesta (119), o q) in caso di esito negativo, verificare la condizione 4a) e s) in caso di esito positivo, verificare se il richiedente del posizionamento à ̈ interessato ad affinare i calcoli di detta posizione assoluta da localizzare (514); - in caso di esito negativo, passare all’esecuzione della fase a); - se la verifica della fase s) dà esito positivo, reimpostare, eventualmente su richiesta, il valore del limite predeterminato sul tempo trascorso dall’avvio del procedimento (TL) (513) e saltare alla fase a); - se la verifica della fase s) dà esito negativo, rendere disponibile (516) detta posizione assoluta all’apparato che l’ha richiesta (119).
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di delimitare le incertezze sulle posizioni di detta pluralità di detti apparati cooperatori sulla base dei risultati di almeno uno dei seguenti calcoli: - stima delle portate di ricetrasmissione fra coppie di detti apparati cooperatori di detta pluralità di apparati, - correlazioni con la configurazione fisica e geometrica del luogo in cui si trovano i singoli detti apparati di detta pluralità.
8. 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase in cui almeno una parte delle comunicazioni fra un primo detto apparato cooperatore e un secondo detto apparato di detta rete di localizzazione avviene transitando attraverso uno o più di detti apparati cooperatori, denominati apparati di transito.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di selezionare detti apparati di transito in base ad uno o più di seguenti criteri preferenziali di scelta: − numero di tratte radio fra detto primo apparato e detto secondo apparato; − intervalli di tempo trascorsi dagli istanti a cui sono riferiti detti dati caratteristici memorizzati in detti mezzi di memoria; − intervalli di tempo trascorsi dagli istanti a cui sono riferite dette distanze stimate memorizzate in detti mezzi di memoria; − lunghezza delle tratte radio.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere, nell’insieme degli apparati cooperatori, almeno uno dei seguenti tipi di apparati: - apparato denominato cooperatore attivo, caratterizzato dalla capacità di assumere sia detto ruolo di conduttore, sia detto ruolo di esploratore, sia detto ruolo di apparato di transito; - apparato cooperatore passivo, caratterizzato dall†̃incapacità di assumere sia detto ruolo di conduttore, sia detto ruolo di esploratore, sia detto ruolo di apparato di transito, ma con la capacità di stabilire connessioni radio con apparati cooperatori attivi e di consentire la stima delle distanze da apparati cooperatori attivi e di fornire direttamente a un cooperatore attivo dati della propria posizione; - apparato cooperatore denominato inerte, caratterizzato dall’incapacità di assumere sia detto ruolo di conduttore, sia detto ruolo di esploratore, sia detto ruolo di apparato di transito nonché dall’incapacità di fornire direttamente a un cooperatore attivo la propria posizione, ma con la capacità di consentire che almeno un cooperatore attivo possa individuare il cooperatore classificato come cooperatore inerte, stimare la distanza fra detto almeno un cooperatore attivo e detto apparato cooperatore inerte, e acquisire indirettamente la posizione di detto cooperatore inerte.
11. 11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di memorizzare in detti mezzi di memoria un insieme di dati comprendente uno o più dei seguenti dati: − necessità o assenza di necessità di calcolare la posizione del rispettivo apparato; − elenco dei soggetti che richiedono la localizzazione del rispettivo apparato; − indirizzi dei soggetti a cui inviare i risultati dei calcoli di posizione del rispettivo apparato; − coincidenza o non coincidenza del rispettivo apparato con un nodo di detta maglia di localizzazione; − numero delle tratte radio che separano il rispettivo apparato da detto apparato conduttore; − mobilità o staticità del rispettivo apparato; − classificazione del rispettivo apparato secondo una classificazione di apparato cooperatore attivo, apparato cooperatore passivo, apparato cooperatore inerte; − istante di tempo in cui il rispettivo apparato ha assunto più recentemente il ruolo di esploratore, − tipo del rispettivo apparato (terminale cellulare, punto di accesso Wi-Fi, cordless, elettrodomestico, ecc...); − disponibilità nel rispettivo apparato di sistemi di localizzazione satellitare; − disponibilità nel rispettivo apparato di sistemi di localizzazione terrestri; − disponibilità nel rispettivo apparato di sistemi di misura di distanze.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase in cui detto conduttore, mediante detti mezzi di elaborazione, effettua l’aggiornamento del calcolo di detta posizione assoluta, sulla base di almeno uno dei seguenti dati: − dimensioni delle aree di incertezza di detta posizione assoluta che si calcolano allo stato corrente dello sviluppo di detta rete di localizzazione; − istanti di tempo a cui risalgono le stime di dette distanze stimate, memorizzate in detti mezzi di memoria; − istanti di tempo a cui risalgono i rilevamenti di detti dati caratteristici memorizzati in detti mezzi di memoria; − velocità di spostamento, memorizzate in detti mezzi di memoria, degli apparati di detta rete di localizzazione la cui posizione influisce su detti dati di calcolo di detta posizione assoluta.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase in cui detto apparato conduttore (119) comanda l’aggiornamento ad un comune istante di tempo di tutti o di parte dei dati disponibili per calcolare detta posizione assoluta, inserendo nel messaggio di comando, che detto conduttore dirama verso detti apparati di detta rete di localizzazione deputati all’aggiornamento di detti dati di calcolo, un valore di ritardo calcolato distintamente per ogni singolo apparato di detti apparati deputati all’aggiornamento, essendo detto valore di ritardo calcolato in modo da compensare i tempi di propagazione dei segnali che portano detto messaggio di comando da detto conduttore a detti apparati deputati a detto aggiornamento.
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase in cui gli apparati di transito attraverso cui transitano i messaggi di detto comando di aggiornamento sottraggono ciascuno, a detto valore di ritardo contenuto in detti messaggi di aggiornamento, un tempo di elaborazione corrispondente al tempo di transito di detto messaggio dall’antenna ricevente all’antenna trasmittente del rispettivo apparato di transito.
15. 15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che uno di detti apparati rispondenti risponde a un segnale di esplorazione inviando un proprio identificativo in base al quale detto apparato esploratore calcola la posizione assoluta di detto rispondente mediante consultazione di una base dati, ad esso accessibile, comprendente una associazione tra detto identificativo e detta posizione assoluta.
16. 16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti apparati cooperatori scambia alcuni messaggi e dati con un primo gruppo di apparati di detta rete di localizzazione mediante un primo sistema di comunicazione radio e scambia altri messaggi e dati con un secondo gruppo di apparati mediante un secondo sistema di ricetrasmissione radio, essendo detto almeno un apparato cooperatore in grado di convertire messaggi e dati ricevuti tramite uno di detti sistemi radio in messaggi e dati emessi tramite l’altro di detti sistemi radio.
17. 17. Apparato di radiocomunicazioni dotato di almeno un sistema per la ricetrasmissione radio diretta da apparato ad apparato di messaggi e di dati, comprendente: - mezzi per stimare la propria distanza da apparati di un insieme di altri apparati cooperanti nella determinazione della posizione assoluta di un apparato da localizzare (119), - mezzi di elaborazione, e - mezzi di memoria, configurati in modo da renderlo in grado di fungere da apparato cooperatore in un procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 16.
18. 18. Apparato di radiocomunicazioni (119) dotato di almeno un sistema di ricetrasmissione radio per scambiare messaggi e dati con un insieme di apparati cooperatori (119, 111, 107, 127, 123; 109, 128, 125; 102, 101, 120, 103, 117) a cui appartiene e con cui à ̈ in grado di cooperare nel determinare la posizione assoluta di almeno un apparato da localizzare (119), e altresì dotato di mezzi per stimare la propria distanza da altri apparati, nonché di mezzi di elaborazione e mezzi di memoria, in grado di: a) selezionare dall’insieme degli apparati cooperatori un insieme di apparati, denominati esploratori (119; 123; 107; 109) dotati di almeno un sistema di ricetrasmissione radio atto a diffondere e a ricevere segnali radio nella zona circostante rispettivamente ciascuno di detti esploratori; b) far emettere un segnale di esplorazione da ciascuno di detti apparati esploratori (119; 123; 107; 109), detto segnale di esplorazione essendo destinato a tutti gli apparati che lo possono ricevere e contenendo una richiesta di risposta; c) raccogliere, tramite almeno un sistema di ricetrasmissione radio, i dati contenuti nei messaggi di risposta a detto segnale di esplorazione provenienti da apparati rispondenti (111, 107, 127, 123; 109, 128, 125; 102, 101), divenuti pertanto cooperatori, che hanno ricevuto detto segnale di esplorazione, e le distanze fra gli apparati cooperatori fra cui si stabiliscono tratte radio per la ricetrasmissione di segnali e messaggi, l’insieme di dette tratte radio e di detti apparati cooperatori a cui dette tratte radio fanno capo costituendo una rete denominata rete di localizzazione; d) acquisire ed elaborare detti messaggi di risposta e dette distanze mediante detti mezzi di memorizzazione e di elaborazione in modo da creare una rappresentazione di detta rete di localizzazione, nella quale se esiste fra detti apparati cooperatori (125, 102, 117) un apparato con i dati della propria posizione assoluta, detta posizione assoluta viene inserita nel relativo messaggio di risposta; e) verificare (507) se l’insieme dei dati disponibili acquisiti ed elaborati alla fase d) sia sufficiente per calcolare la posizione di detto apparato da localizzare (119); f) se la verifica della fase e) dà esito positivo, calcolare (508) la posizione di detto apparato da localizzare (119) in base a detti dati disponibili, o g) se la verifica della fase e) dà esito negativo, reiterare i passi a), b), c) e d) a meno che non si sia verificato un ulteriore evento predeterminato (511).
19. 19. Apparato di radiocomunicazioni (123) dotato di almeno un sistema di ricetrasmissione radio per scambiare messaggi e dati con un insieme di apparati cooperatori a cui appartiene e con cui à ̈ in grado di cooperare nel determinare la posizione assoluta di almeno un apparato da localizzare (119), e altresì dotato di mezzi per stimare la propria distanza da altri apparati, in grado di: - ricevere un comando di esplorazione emesso da un apparato di radiocomunicazioni denominato conduttore (119) atto a indurlo a emettere almeno un segnale di esplorazione per verificare la presenza di altri apparati che possano cooperare alla determinazione di detta posizione assoluta; - emettere detto segnale di esplorazione destinato a tutti gli apparati che lo possono ricevere e contenente una richiesta di risposta; - raccogliere, mediante almeno un sistema di ricetrasmissione radio, i messaggi di risposta a detto segnale di esplorazione provenienti da apparati rispondenti (109, 128, 125), divenuti pertanto cooperatori, che hanno ricevuto detto segnale di esplorazione, e calcolare le distanze da detti apparati rispondenti mediante detti mezzi per stimare la propria distanza da altri apparati, detti messaggi di risposta comprendendo la posizione assoluta dei rispondenti che ne dispongono; - trasmettere, mediante almeno un sistema di ricetrasmissione radio, a detto apparato conduttore (119) le stime delle distanze da detti apparati rispondenti (109, 128, 125) nonché le loro posizioni assolute ricevute.
20. 20. Apparato di radiocomunicazioni (107) dotato di almeno un sistema di ricetrasmissione radio per scambiare messaggi e dati con un insieme di apparati cooperatori (119, 101, 102, 109, 123) a cui appartiene e con cui à ̈ in grado di cooperare nel determinare la posizione assoluta di almeno un apparato da localizzare (119), in grado di: - ricevere da un primo apparato cooperatore (119) un comando di esplorazione emesso da un apparato di radiocomunicazioni, denominato conduttore (119), atto a indurre l’emissione di almeno un segnale di esplorazione indirizzato a un terzo apparato cooperatore, denominato esploratore (109), per verificare la presenza di altri apparati che possano cooperare alla determinazione di detta posizione assoluta; - inoltrare detto comando di esplorazione a un secondo apparato cooperatore (109) in direzione di detto apparato esploratore (109); - ricevere da detto secondo apparato cooperatore (109), mediante almeno un sistema di ricetrasmissione radio, i messaggi provenienti da detto apparato esploratore (109) contenenti le risposte a detto segnale di esplorazione emessi da apparati rispondenti (103, 117, 120, 125) a detto apparato esploratore (109), indirizzati a detto apparato conduttore (119), detti messaggi di risposta comprendendo le stime delle distanze da detti rispondenti e le posizioni assolute dei rispondenti che sono eventualmente note; - trasmettere a detto primo apparato cooperatore (119), mediante almeno un sistema di ricetrasmissione radio, in direzione di detto apparato conduttore (119), le stime delle distanze da detti apparati rispondenti (109, 128, 125) nonché le loro posizioni assolute ricevute.
21. 21. Apparato di radiocomunicazioni secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto di essere dotato di mezzi per stimare la propria distanza da altri apparati, e di essere in grado di effettuare i seguenti ulteriori passi: - stimare, mediante detti mezzi per stimare la propria distanza da altri apparati, la propria distanza da detti primo e secondo apparato cooperatore mediante i messaggi ricevuti da detti primo e secondo apparato cooperatore; - trasmettere a detto primo apparato cooperatore (119), mediante almeno un sistema di ricetrasmissione radio, in direzione di detto apparato conduttore (119), dette distanze stimate fra esso stesso e detti primo e secondo apparato cooperatore.
22. 22. Apparato di radiocomunicazioni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 21, caratterizzato dal fatto di essere capace di stabilire alcune connessioni con un primo gruppo di apparati di detto insieme di apparati cooperatori mediante un primo sistema di ricetrasmissione radio e di stabilire altre connessioni con un secondo gruppo di apparati di detto insieme di apparati cooperatori mediante un ulteriore sistema di ricetrasmissione radio, essendo detto apparato di radiocomunicazioni in grado di convertire messaggi ricevuti tramite l’uno di detti sistemi di ricetrasmissione radio in messaggi emessi tramite l’altro di detti sistemi di ricetrasmissione radio.
23. 23. Apparato di radiocomunicazioni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 21, caratterizzato dal fatto di essere dotato di un sistema di ricetrasmissione radio della tecnologia nota con i nomi di “Wi-Fi Direct†, “Peer-to-Peer Wi-Fi†o “P2P Wi-Fi†.
24. 24. Apparato di radiocomunicazioni secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 21, caratterizzato dal fatto che negli intervalli temporali in cui detto sistema di ricetrasmissione radio non à ̈ impegnato nello scambio di messaggi e dati con altri apparati cooperatori, esso entra in un regime di funzionamento in cui i circuiti del ricevitore del sistema di ricetrasmissione radio sono ciclicamente accesi per un tempo Tae spenti per un tempo Ts, in un ciclo ripetitivo Tcdi durata: Tc= Ta+ Ts.