X Conferencia Internacional en Posicionamiento y Navegación en Interiores (IPIN)

Entre los días 30 de septiembre y 3 de octubre tuvo lugar en Pisa la X Conferencia Internacional en Posicionamiento y Navegación en Interiores, más conocida por sus siglas en inglés: IPIN, Indoor Positioning and Indoor Navigation. Ya habíamos hablado antes de la importancia del posicionamiento en interiores en varias entradas, aquí, aquí y aquí.

Las conferencias IPIN no sólo muestran el estado actual del posicionamiento en interiores, a través de ponencias y pósters, sino que también incluyen una competición para demostrar cuáles son estos avances.

¿Cómo se compite en la IPIN?

Las reglas en la Conferencia Internacional en Posicionamiento y Navegación en Interiores (IPIN), a grosso modo, son sencillas: los participantes tienen que seguir una ruta y gana el que dé la posición de determinados puntos con el mínimo error. El error se calcula mediante la distancia entre la posición de cada punto que da el equipo participante y el punto real, con una penalización por dar una planta errónea. Eso sí, no se tiene en consideración el error de todos los puntos, sino sólo los del tercer cuartil, que se considera que tiene en cuenta cómo se comporta el sistema fuera de su “zona de confort”, sin llegar a considerar errores aleatorios que pudieran aparecer en el cuarto cuartil.

La competición en la vigente edición

En 2019, la competición se ha organizado en 5 tracks, 2 on-site y 3 off-site. Los tracks 1 a 4 corresponden a los edificios del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) de Pisa. El track 5, como se verá, es un poco especial y los datos se tomaron en un restaurante y en una fábrica.

Los tracks on-site tienen lugar en el recinto de la competición un día determinado, que este año fue el día antes del inicio del congreso. Los participantes tienen que llevar a cabo un recorrido marcado por la organización, de unos 10 minutos, que tiene marcados diversos puntos que son los que los participantes tienen que facilitar. Al final del recorrido envían sus datos a la organización. Si lo creen oportuno, tienen derecho a una segunda ronda. El recorrido incluye también acciones concretas como pararse ante la máquina de café, sentarse, subir y bajar escaleras y ascensores, puertas cerradas que hay que abrir, etc. Los tracks on-site de 2019 han sido:

Track 1: Smartphone based: los participantes tenían que conseguir la posición usando sólo los sensores del smartphone. En este track hubo 10 solicitudes de participación pero finalmente participaron 6. Organizado por Antonino Crivello y Filippo Palumbo del ISTI-CNR (Italia).

Track 2: Video based: los participantes llevan equipos de video en la parte superior del cuerpo (sin profundidad, sin Lidar), el procesamiento se realiza utilizando un smartphone, tableta o ordenador. En este track hubo 6 solicitudes de participación pero finalmente participaron 4. Organizado por Soyeon Lee de ETRI (Corea del Sur).

Los tracks off-site se preparan unos meses antes de la competición. En ellos se recoge un dataset de medidas referenciadas para que los participantes puedan entrenar sus algoritmos (dataset de entrenamiento y validación), y después se facilita el dataset de la competición (dataset de evaluación), sin ningún punto de referencia. Los participantes tienen que facilitar la ruta de este dataset, y de ahí se obtiene el error. Los tracks off-site de 2019 han sido:

Track 3: Smartphone based. El posicionamiento se basa exclusivamente en las medidas recogidas por un teléfono móvil. Para recoger las medidas para los diversos datasets se ha usado la aplicación Android desarrollada por el CSIC “GetSensor-Data 2.0”. Esta aplicación permite recoger información de todos los sensores disponibles en el teléfono (acelerómetro, barómetro, magnetómetro, GPS, bluetooth, WiFi, etc.) y, si se quisiera, incluso de sensores externos. El dataset de evaluación correspondía a una ruta de unos 20 minutos por los edificios de la competición que incluía paradas en la máquina de café, movimientos aleatorios e incluso una llamada telefónica. La criticidad de este proceso ha llevado a la organización a organizar un Workshop asociado al IPIN sobre la recogida y preparación de datos para la competición. Este Workshop lo impartieron el Dr. Torres-Sospedra y Germán Mendoza-Silva de la Universitat Jaume I, el Dr. A. Perez-Navarro de la Universitat Oberta de Catalunya y los Dres. Antonio Jiménez y Fernando Seco del CSIC. En este track hubo 16 solicitudes de participación pero finalmente participaron 12. Organizado por Joaquín Torres-Sospedra de la Universitat Jaume I y Antonio R. Jiménez Ruiz del CSIC (España).

Track 4: basada en IMU montada en el pie: un peatón lleva a PERSY (Sistema de referencia de peatones), un sistema de navegación inercial de última generación que produce datos IMU, datos MAG y datos GNSS. En este caso, como en el anterior, el dataset de evaluación correspondía a un recorrido de unos 20 minutos. En este track hubo 5 solicitudes de participación pero finalmente participaron 4. Organizado por Miguel Ortiz y Johan Perul del GEOLOC Team, IFSTTAR (Francia)

Track 5: xDR en escenarios industriales: rendimiento práctico de los métodos xDR en escenarios industriales: los datos de los sensores se miden en las operaciones reales mediante dispositivos Android. En este caso, no se considera sólo el error del posicionamiento, sino que se tienen en cuenta otros datos propios de un entorno de trabajo como la frecuencia de actualización, la detección de obstáculos, etc. En este caso los datos incluían una fábrica con 17,5 horas de datos; y un restaurante con 55,4 horas de datos. En ambos casos se utilizaron sensores BLE y un aparato (un smartphone) que el usuario lleva en el cuerpo . En este track hubo 5 solicitudes de participación pero finalmente participaron 4. Organizado por Ryosuke Ichikari, Ryo Shimomura de AIST y University of Tsukuba (Japón)

En total en la X Conferencia Internacional en Posicionamiento y Navegación en Interiores IPIN hubo 42 solicitudes de participación de las cuáles 30 finalmente materializaron su participación.

_{Imagen de los organizadores de la competición junto con los participantes en las competiciones on-site.}

Ganadores del IPIN 2019 y conclusiones

A continuación, facilitamos los nombres de los ganadores de este año, con el 3er cuartil del error:

Track 1: equipo SNU-NESL (Corea del Sur) con una precisión de 3,38 m. El segundo fue el equipo TLBS con una precisión de 7,4 m.

Track 2: equipo HANA-MICRON (Corea del Sur) con una precisión de 3,64 m. El segundo equipo fue el STEPS (Israel) con una precisión de 8,47 m. En este caso hay una gran diferencia entre la precisión media del equipo (2,05 m, inferior a la media del equipo ganador, de 2,15 m) y la precisión del tercer cuartil (8,47 m), lo que muestra la importancia de tomar los datos del tercer cuartil, ya que se premia dar el máximo de puntos cercanos a la posición real, y no el posicionar muy bien unos pocos puntos.

Track 3: equipo INTEL LABS (EE.UU.) con una precisión de 2,27 m; el segundo equipo fue el NAVER LABS Europe (Francia) con una precisión de 2,36 m.

Track 4: equipo KIU-SNU (Corea del Sur) con una precisión de 1,6 m; el segundo equipo fue el KIT (Alemania) con una precisión de 1,7 m.

Track 5: en este caso había dos ganadores, en el restaurante, el ganador fue el equipo Kyushu University (Japón) con 3,36 m, y en la fábrica ganó el equipo Kawaguchi Lab (Japón) con 9,04 m, aunque en este caso no se usaba sólo la posición para dar el ganador. Las segundas posiciones fueron para los mismos equipos, pero invertidas.

Como se puede ver, en situaciones on-site, que son las más críticas ya que los equipos se enfrentan con su sistema a un entorno nuevo, la precisión llega a poco más de 3 m, más que aceptable para muchas aplicaciones. Sin embargo, el hecho de que los segundos clasificados estén lejos de esta cifra muestra la excepcionalidad del resultado. Esta precisión se consigue también en algunos casos en entornos industriales. En el caso off site, los equipos llegan a precisiones inferiores a los 2 m con IMU y inferiores a los 3 m. Sin embargo, estas precisiones se logran en lo que todavía se da en llamar entornos “de laboratorio” ya que, aunque la competición se lleva a cabo en entornos reales, los sistemas son prototipos de investigación. Sí que vale la pena destacar que, salvo en el track 5, donde se usan dispositivos BLE, en el resto de tracks se logran estas precisiones sin infraestructura dedicada, lo que facilita el despliegue y mantenimiento de los sistemas.

En 2020, la Conferencia Internacional en Posicionamiento y Navegación en Interiores IPIN se celebrará en Pekín, donde se espera incluir un track de posicionamiento de vehículos en interiores; y en 2021, los EIMT, el grupo de investigación ICSO y el IN3, en colaboración con la Universitat Jaume I, organizaremos la XIIa edición del IPIN. ¡Os esperamos!