Indoor positioning: la nueva frontera

indoor positioningLa mayor parte de las personas pasan en torno a un 80%-90% de su tiempo en interiores. Sin embargo, mientras el posicionamiento en exteriores utilizando sistemas basados en satélite se considera ya una tecnología relativamente madura, su contrapartida en interiores está aún en una fase de desarrollo, con múltiples propuestas procedentes de varias compañías, y niveles de madurez sumamente heterogéneos. Iniciativas como la de Google tienen ya algún tiempo y se han extendido en numerosos lugares: puedes utilizarlo, por ejemplo, para encontrar tu camino en el complicado campus de IE Business School (veinte mil metros cuadrados en el centro de Madrid repartidos en más de veinte locales, a los que se une el campus de Segovia), así como en una creciente variedad de centros comerciales, museos, aeropuertos, etc.

La reciente adquisición de WiFiSlam por parte de Apple ha traído actualidad a un segmento en el que, sin duda, vamos a ver muchas novedades. ¿Quién es esta startup de algo más de dos años dirigida por un ex-becario de Google por la que Apple paga veinte millones de dólares, y para qué la quiere en su estrategia?

En lo referente a indoor positioning systems, IPS o posicionamiento en interiores hemos visto una amplia variedad de iniciativas, utilizando múltiples tecnologías que van desde el mapeo previo de señales WiFi disponibles y su catalogación en función de su intensidad relativa, hasta utilización de elementos como Bluetooth, RFID o incluso el magnetismo terrestre. No existe todavía un estándar aceptado para IPS, a pesar de que hablamos de un mercado en el que intervienen factores como la publicidad o el comercio geolocalizados en los que podemos hablar de muy elevadas previsiones, y que apuntan a que estamos entrando en toda una nueva era.

Lo que WiFiSlam (y otras compañías) hacen es, básicamente,utilizar una combinación de señales WiFi con los sensores de los terminales en los que se instala la aplicación. SLAM es un acrónimo que significa “Simultaneous Localization And Mapping”, y se refiere precisamente a esto, a la combinación de tecnologías utilizada. El mapeo WiFi exige un estudio previo que toma en cuenta tanto la situación de todos los diferentes nodos WiFi presentes en el área (estén abiertos o cerrados, todos pueden ser utilizados, dado que únicamente se tiene en cuenta la intensidad de la señal) como las características de la edificación (que determina factores como propagación a través de muros, rebotes, etc.), lo que determina que por lo general solo puedan establecerse sistemas de este tipo tras la coordinación con los responsables del local y un cierto trabajo de campo previo. En algunos casos, como el de Nokia, se incorporan otros sensores, como el Bluetooth, lo que exige llenar el espacio de emisores (beacons), pero es susceptible de ofrecer a cambio una mayor resolución.

Además, se recogen datos de los sensores del terminal en el que se instala la aplicación, tales como acelerómetros, giroscopios y magnetómetros, y se incorporan en forma de trayectorias, que permiten deducir ya no solo el posicionamiento estático (“estás aquí”), sino también la dirección del movimiento y el registro de ruta, o tracking. Si eres capaz de registrar un número suficientemente elevado de estas trayectorias y las sometes a algoritmos de machine learning junto con los mapas de señal WiFi, tienes la posibilidad de construir un mapa sustancialmente mejorado.

Tratemos de situar el tema: nuestros teléfonos y sus múltiples sensores, siendo utilizados para construir un mapa interior de un edificio, y a su vez, para registrar nuestros movimientos en él: cada vez que das un paso, éste es capturado por el giroscopio, que lo combina con los acelerómetros para calcular tu velocidad y orientación. Pero si esto todavía no es suficiente geek-porn para ti, trata de imaginarte incorporando el uso de tecnologías que permiten cronometrar el tiempo de llegada de los paquetes de datos a través de la WiFi para poder calcular mejor medidas de distancia a los hotspots, y combinándolas con señales magnéticas que son captadas por el magnetómetro de tu terminal, y finalmente, ya a otro nivel, con reconocimiento de imágenes y estudios psicológicos de toma de decisiones para intentar predecir rutas de personas en el interior de edificios.

Todo un entorno tecnológico que posiblemente no habías imaginado, con diferentes competidores tratando de poner en marcha sus soluciones y de conquistar un mercado sumamente interesante. Mientras Google lleva ya tiempo ofreciendo y difundiendo sus desarrollos en una amplia variedad de localizaciones, Apple ha venido adquiriendo compañías y conformando una interesante combinación para lanzar los suyos, un área en la que necesita indudablemente desarrollo tras el fiasco que supuso el lanzamiento de sus mapas. Y en el medio, muchas otras empresas con tecnologías similares o diferentes, pugnando por hacerse un hueco. Un área en la que, sin duda, vamos a ver en no mucho tiempo bastantes novedades interesantes.

9 comentarios

  • #001
    Gorki - 29 marzo 2013 - 13:48

    la Indoor positioning es fundamental para una nueva cosa que esta al caer, la robótica de consumo. En España solo he encontrado los barresuelos, pero esta claro que puede haber muchas aplicaciones similares para la limpiza y orden de la casa, del jardín o la piscina- Pero los robot tiene que saber, cual es el espacio en el que trabajan y donde están situados dentro de eses espacio, pues esta claro que el movimiento aleatorio que ahora tienen esos robots, no es la mejor soluciòn.
    Supongo que será el siguiente chisme de Apple el limpia suelos robotizado.

  • #002
    Elrohir - 29 marzo 2013 - 14:18

    En mi experiencia, lo que he visto de GPS recintemente han sido propuestas de aplicaciones y servicios (Capas de GMaps, por ejemplo); y sin embargo de IPS, al menos en mi entorno, todavía se está investigando en los problemas de localización propiamente dichos (Investigación básica).
    Yo más que a las start-up, vigilaría de momento a los centros de investigación. A pesar de los movimientos de Apple y Google, esta no es una tecnología que vamos a ver en los próximos 2 años; sino en bastante más tiempo. Yo apostaría por unos 10 años, que es el tiempo que pasó entre el completamiento de la constelación de satélites GPS y la popularización del Tomtom. Como tú mismo dices, todavía no hay un estándar aceptado, así que la cosa no es inminente.

  • #003
    antoni - 29 marzo 2013 - 14:23

    Estimado Enrique,

    cuando dices “cronometrar el tiempo de llegada de los paquetes de datos a través de la WiFi” podrías dar referencias? La velocidad de propagación de la WiFi es la de la luz. En un nanosegundo 30 cm. Se tiene que cronometrar diferencias de tiempo de nanosegundos, lo que teniendo en cuenta las latencias de un servidor Linux normal, parece un poco inalacanzable ..

    Precisiones fantásticas si que se han conseguido en los navegadores cerebrales (done una fuente de rayos infrarrojos se refleja en puntos de referencia de la cabeza del paciente y del bisturí del cirujano permitiéndole saber con gran precisión donde está.

  • #004
    Elrohir - 29 marzo 2013 - 14:42

    @antoni
    Te puedo contestar yo. Hay muchas formas de estimar la topología de la red en función de la señal, pero no creo que ninguna se base en cronometrar el tiempo de tránsito de la onda electromagnética. De hecho, como tu dices, eso requeriría unha grandísima precisión. (Aparte de que, para medir el retardo, tendrías que conocer el instante de salida antes de que la señal llege; y para eso el transmisor tendría que hacerte llegar ese dato ¡más rápido que la luz!).
    Intuyo que Enrique se refería a la medida del “retardo de grupo” de un filtro FIR, que un modelo sencillo bastante aceptable de una señal que se propaga por un número finito de distintos caminos reflejándose en las paredes. Intuyo que la idea es reconstruir la disposición de la sala en función de la información que esto aportaría de la reflexión de la señal. Sinceramente, aún así no veo como.
    Para localizar la posición propia, lo más sencillo en mi opinión sería utilizar antenas múltiples se puede estimar el “angle of arrival” de la señal, y estimar la “atenuacion con la distancia” de la señal mediante algun modelo de propagacion. Finalmente, conociendo la potencia transmitida y recibida, asi como la atenuacion, se tiene la distancia al emisor y combinada con el ángulo, su posición relativa. Si conocemos la posicion del emisor en el edificio (estudio previo) y la distancia y dirección relativa a la que nos encontramos de él, podemos decir que conocemos nuestra posición absoluta.

  • #005
    Enrique Dans - 29 marzo 2013 - 15:43

    #003, #004: Se refiere al uso de TDOA (Time Difference Of Arrival), puedes ver algo de información aquí. Si os interesa más detalle en el tema también podéis echar un ojo a la presentación de este paper del IEEE de hace unos años (2004).

  • #006
    mesosoma - 30 marzo 2013 - 03:18

    La mayor parte de las personas pasan
    en torno a un 80%-90% de su tiempo en interiores

    ¿Qué personas?
    Los espacios públicos (calles, plazas, estacionamientos) e infraestructuras (cableado electrico, tuberías de agua, etc) requieres miles de horas-hombres para su mantenimiento y limpieza comparados que cualquier tipo de trabajo en interiores, así que esta estadistica esta mal.

    Además el Indoor positioning no parece tener otra utilidad que hacer segmentación hiper-local para freímos otra vez con publicidad, sólo hay que ver la enorme cantidad de negocios que aparecen del Mall of America Minneapolis (Blog de Google)

  • #007
    Julio Lema - 30 marzo 2013 - 12:35

    “cronometrar el tiempo de llegada de los paquetes de datos”. Eso es algo que hace el GSM desde hace más de 20 años. Para ajustar la recepción de paquetes en el timeslot correspondiente, adelanta o retrasa la transmisión en función de la distancia entre estación y móvil.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Timing_advance

    Combinado con triangulación, permite el posicionamiento sin necesidad de GPS.

  • #008
    CMT - 30 marzo 2013 - 23:34

    De niño leí un libro titulado “Nautilus 90ºNorte” y me llamó enormemente la atención el sistema por el que los americanos pudieron atravesar el Polo Norte sin perder el rumbo y con total precisión. En 1.958, el submarino de propulsión nuclear USS Nautilus consiguió tal hazaña gracias a un sistema denominado “navegacion por inercia” desarrollado por una compañia llamada North American Aviation, más tarde absorbida por Boeing.

    El sistema en cuestión constaba de una serie de giróscopos y acelerómetros ultra sensibles conectados a un primitivo ordenador de válvulas de vacío:

    http://www.boeing.com/boeing/history/narrative/n067nar.page
    http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=4&iid=4

    No soy ni ingeniero ni nada que se le parezca pero, vistos los antecedentes que expongo, lo que no termino de entender es como no se ha podido desarrollar antes un sistema de navegación por interiores en los que no es posible captar la señal de ningún satélite GPS.

    Cuantos desarrollos militares no han llegado aún al ámbito civil?

    Un saludo.

  • #009
    CMT - 31 marzo 2013 - 01:12

    #006 Algunas de esas personas que trabajan en servicios públicos e infraestructuras lo hacen en espacios cerrados. Alcantarillas, galerías subterráneas de cableados eléctricos y telefónicos, sistemas de metro, túneles, etc, etc. El sistema también va dirigido a ellos pese a no ser trabajadores de chaqueta y corbata…

    Un saludo.

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