Satellite-to-indoor wave propagation for positioning applications

Resumo

Debido a la proliferación de dispositivos móviles dotados de conexión de datos continua, se prevé un incremento importante en los servicios que proporcionan posicionamiento. Por ello, la localización continua del usuario adquiere una especial relevancia. Un ejemplo familiar son los dispositivos de navegación en los automóviles, cuya difusión se ha visto fuertemente incrementada en los últimos años. Sin el conocimiento de su posición, el dispositivo puede mostrar un mapa de la zona pero no es capaz de guiar al conductor hasta su destino. Con el despliegue del Sistema Global de Posicionamiento (GPS) fue posible la localización con una precisión su¿ciente para poder ser utilizada en aplicaciones comerciales en condiciones de cielo abierto. En los próximos años los mercados se centrarán en dar solución al problema de la localización en entornos di¿cultosos como los cañones urbanos o en interiores, donde los servicios de posicionamiento actuales no son adecuados. Particularmente, el posicionamiento ininterrumpido desde exteriores hacia interiores sería el gancho comercial para publicitar nuevos dispositivos de navegación. La necesidad de una localización en interiores surge del hecho de que las personas se encuentran la mayor parte del tiempo dentro de edi¿cios. No obstante, la exactitud del posicionamiento por medio de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSSs) se ve drásticamente reducida en interiores debido a la propagación multicamino y a la baja intensidad de la señal recibida causada por la atenuación de a los materiales de construcción. Por tanto, la baja precisión de los sistemas actuales de posicionamiento está incentivando la investigación de nuevos métodos y nuevos sistemas de sensores con el propósito de dar solución a este problema. Los sistemas autónomos que pueden usarse independientemente de la infraestructura local, como por ejemplo los sistemas basados en sensores inerciales montados en el pie del usuario o los sistemas basados cámaras, ofrecen claras ventajas. Éstos se componen en muchos casos de una combinación de sensores montados sobre el cuerpo que son independientes de la infraestructura existente, pudiéndose utilizar sin limitación alguna en cualquier parte del mundo. Sin embargo, la desventaja de estos sistemas independientes de la infraestructura es que trabajan en un sistema de coordenadas local centrado en el usuario, el cual debe ser transformado a un sistema de coordenadas global y de esta manera poder ofrecer la estimación de la posición del usuario sobre un mapa. Por lo tanto puede ser ventajoso, aun siendo de manera irregular, vincular un sistema independiente de la infraestructura con un sistema de posicionamiento global, como lo es GPS. Sin duda, los sistemas de navegación para interiores se bene¿ciarán de la disponibilidad de la información de posición basada en GNSS cuanto m¿as a menudo esté disponible y mayor sea su precisión. Pero ¿cómo aumentamos la precisión y la disponibilidad de GNSS en interiores, sobre todo considerando peatones en movimiento? Los ¿ltros secuenciales Bayesianos son una solución prometedora para lidiar con cambios temporales, extrapolando la situación actual y actualizando la predicción cuando nuevas medidas estén disponibles. De esta manera se obtiene una estimación ¿suavizada¿ de la posición del usuario que puede usarse para la navegación en interiores. Para diseñar de manera óptima los algoritmos avanzados de procesado de señal para la navegación en interiores basados en GNSS, es necesario conocer exactamente la variación espacial del canal de propagación desde el satélite hasta el receptor en el interior del edi¿cio. En esta tesis se evalúa la variación espacial del canal satélite-interiores para obtener un modelo que reproduzca ¿elmente el canal para un receptor en movimiento.