Posicionamiento en interiores (indoor positioning)

Hace tan sólo 30 años, para viajar comprábamos un mapa en una librería o una gasolinera y era común comentar la calidad que había entre los mapas de los diversos proveedores. Los mapas eran auténticas proezas de compresión de información en papel que permitían calcular la distancia entre puntos, saber el tipo de carretera, etc. A finales de los 90 la situación cambió: los mismos fabricantes de mapas ofrecían páginas web que calculaban las rutas y ofrecían indicaciones más o menos precisas del recorrido (el famoso “se pasa cerca”, o tomar una rotonda que según el tramo tenía un nombre de carretera u otro), pero aún era aconsejable llevar el mapa en papel. Básicamente porque la gente no se llevaba los ordenadores personales a cuestas. Ambas situaciones generaban no pocas discusiones en el interior de los vehículos, pero la mayoría de las veces acabábamos en el destino esperado (aunque no siempre a la hora esperada).

A principios de los 2000 la situación cambió: se popularizaron los navegadores por satélite (conocidos como GNSS, de los que los más populares son el GPS estadounidense o el GLONASS ruso, aunque Europa ha empezado a desplegar Galileo). Estos navegadores nos guían, nos dicen cuando nos equivocamos, nos dan una estimación de la hora de llegada, y en muchos casos nos evitan discusiones. Y actualmente, estos navegadores han pasado a los dispositivos móviles y nos guían en coche, a pie e incluso en bici, y nos guían tanto por la ciudad como por la montaña.

Pero quedan unas zonas que se resisten: los espacios interiores, más conocidos en el mundo científico por entornos indoor. En estos espacios los navegadores fallan, y seguimos mirando el plano del Centro Comercial para encontrar la tienda o el restaurante que buscamos.

paranoia

Pero, ¿por qué fallan los navegadores? Por dos motivos principalmente:

  • La señal de los satélites no es capaz de llegar con la intensidad necesaria a los espacios interiores.
  • Si llegara, habría que tener los mapas de los edificios de forma pública y en un formato adecuado para que un dispositivo móvil fuera capaz de guiarnos por ellos.

Por tanto, para los entornos indoor hay que buscar nuevas soluciones. El problema se resuelve con un nivel de precisión aceptable mediante balizas bluetooth, de ultrasonidos, de ultra wide band (UWB), de infrarrojos y usando otros tipos de sensores dedicados. Estos sistemas funcionan muy bien (no hay más que ver un almacén automatizado para darse cuenta), pero obligarían a sensorizar todos y cada uno de los edificios en que queremos conseguir posicionarnos y navegar. Y aún así, como usuarios, necesitaríamos un dispositivo distinto para cada edificio. Por tanto, aunque hay soluciones  para el posicionamiento en interiores que funcionan muy bien, éstas no son escalables al gran público.

Ambos temas son actualmente objeto de investigación y compañías importantes como Google o Samsung, e instituciones como el MIT  (o la UOC, como se verá más adelante) están apostando fuerte por encontrar una tecnología que permita al usuario final navegar por dentro de los edificios de la misma forma en que lo hace en espacios exteriores.

Para lograrlo, se están probando actualmente un gran número de técnicas, algunas de las cuales necesitan instalar infraestructura dedicada. Otras técnicas, sin embargo, son capaces de posicionar al usuario usando la infraestructura que ya hay presente. Así, encontramos (la clasificación es libre y se aleja de la típica que se encuentra en la literatura):

  • WiFi fingerprinting: utiliza la señal WiFi que recibe el móvil para hacer un mapa que se utiliza como referencia. Este mapa se compone de un conjunto de puntos que, a cada posición, asocia la lista de WiFi’s captadas por el móvil, con la intensidad de cada una. Después para el posicionamiento, se compara el valor que mide el móvil a posicionar con el mapa de referencia.
  • Fingerprinting: una evolución de la técnica anterior sería el Fingerprinting, pero usando cualquier tipo de señal que pueda ser captado por el móvil: WiFi, campo magnético, GPS (en el interior de los edificios la intensidad no es suficiente para posicionar, pero se puede recibir alguna señal), etc.
  • Campo magnético: el campo magnético también se puede usar para hacer un tipo de fingerprinting, pero en este caso no es tanto de puntos, como de líneas. Sería por tanto una técnica más útil para la navegación.

Estas técnicas funcionan relativamente bien cuando se requiere poca precisión, pero aun así el espectro de problemas que tienen que superar es muy amplio: la señal recibida en el móvil depende del sensor de cada móvil; las personas absorbemos radiación, por lo que el número de personas presente en la sala afecta los datos; hacer un mapa de fingerprinting es muy costoso en tiempo, aunque para probar algoritmos hay bases de datos de prueba y mecanismos capaces de aumentar la nube de puntos WiFi, etc.

Y finalmente, otro problema es la creación del mapa de interiores, un mapa que nos permita navegar por él al estilo de los mapas del navegador que todos utilizamos. En este sentido hay iniciativas como indoorGML que están trabajando en un estándar para crear estos mapas.

Como habéis leído, hay muchos “etcétera” en esta entrada. Para hablar de ellos  se ha organizado un simposio en Barcelona el 3 de mayo: Challenges of Fingerprinting in Indoor Positioning and Navigation. A este simposio se han invitado como ponentes a científicos de primer nivel y está abierto al público. La asistencia es gratuita pero se necesita para controlar el aforo de la sala se requiere inscribirse previamente.

Y lo más importante: los asistentes podéis jugar un papel activo ya que, si tenéis algún problema de posicionamiento en interiores, os podéis inscribir en la sesión de mañana con la opción de explicar vuestro problema y después hablar de él con los científicos para ver qué soluciones pueden aportar.

En la sesión de tarde, podréis ver también en qué punto está la ciencia y tecnología del posicionamiento indoor.

El simposio está patrocinado  por Obra Social la Caixa y actúan de organizadores y asesores científicos profesores de la Universitat Oberta de Catalunya y de la Universitat Jaume I de Castellón, todos ellos parte de la Red de Excelencia del Mineco en Posicionamiento Indoor, REPNIN.

PARA ASISTIR AL EVENTO: Challenges of WiFi Fingerprinting In Indoor Positioning and Navigation

Registrarse en: http://symposium.uoc.edu/event_detail/4323/programme/challenges-of-fingerprinting-in-indoor-positioning-and-navigation.html

(Veréis  que si sóis de una empresa u organización os podéis registrar como tales y tendréis unos minutos para explicar vuestro problema).

NOTA: El idioma del simposio es inglés.

Antoni Pérez Navarro es profesor de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación de la UOC, donde es experto en los ámbitos de Sistemas de Información Geográfica y de Física.

Jordi Conesa es profesor de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicaciones en la UOC. Su docencia se enfoca a las áreas de bases de datos y ingeniería del software.

CC BY-NC-SA 4.0 Posicionamiento en interiores (indoor positioning) por toni está licenciado bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

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