Localização em Sistemas Ubíquos Ubiquitous Computing Carlos Bento :: [email protected] Marco Veloso :: [email protected] Coimbra, 2004

Localização em Sistemas Ubíquos Ubiquitous Computing Carlos Bento :: [email protected] Veloso :: [email protected]

Coimbra, 2004

Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco VelosoCoimbra, 2004

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Índice

Localização (Conceito) Dispositivos Móveis Técnicas de Localização Taxonomia de Localização Tecnologias e Propriedades Solucionar a Multiplicidade de Equipamento Investigação e Projectos Questões associadas à Localização Problemas a solucionar


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Localização

Contexto onde nos encontramos, física e semanticamente (Context-Awareness)podemos estar localizados a 40.200°N, 8.4170°W, em Coimbra, numa apresentação, numa aula, a circular numa estrada, sentados na esplanada …

Definida pelo Ambiente envolvente som de um motor indica que estamos a conduzir, detecção da fotocopiadora indica que estamos no escritório, vento indica eu estamos no exterior, …

Posição relativa a outras pessoas, outros equipamentos ou referências físicas a partir do norte magnético, do telemóvel mais próximo, de um edifício, …

Vários mecanismos para determinação sensores Irda, movimento, cartões magnéticos, GPS, GSM, Bluetooth, Wi-Fi, …


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Dispositivos Móveis

Equipamento com um elevado crescimento de recursos disponíveisCapacidade computacional, armazenamento

MobilidadeAcompanham-nos no nosso quotidiano

DisponibilidadeEquipamento omnipresente, estando disponível em todos os contextos

Forte ligação e ecomunicação entre diferentes equipamentos

Pervasive and Ubiquitous Computing Devices “WHEREVER WHENEVER HOWEVER”


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Dispositivos Móveis (cont.)

PDAs (Personal Digital Assistant)

Celular Phones


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Técnicas de Localização

Triangulação recorre às propriedades geométricas dos triângulos

Lateration cálculo da posição a partir na distância a pontos de referência

Directa Time-Of-Flight Atenuação

Angulationsemelhante à lateration, recorrendo a ângulos


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Técnicas de Localização (cont.)

Análise de Cenários Observa as características dos objectos observados para inferir a localização do ponto de vista do utilizador

Análise estática Análise diferencial


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Técnicas de Localização (cont.)

Proximidade Detecção de contacto

físico Monitorização de pontos

de acessos Verificação de sistemas

de identificação automática


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Taxonomia da Localização

Física versus simbólica (40.200°N, 8.4170°W vs Coimbra)

Absoluta versus relativa (40.200°N vs sala 5)

Computação da localização pelo equipamento versus pelo sistema (GPS vs GSM)

Exactidão e Precisão (10m a 90%; 1-3m a 99%)

Escala (espaço, tempo, …)

Reconhecimento (tipos de objectos, indivíduos únicos, …)

Custo (tempo, espaço, recursos, financeiro, …)

Limitações (ambiente físico, recursos, tecnologia, …)


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Tecnologias e Propriedades


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Solucionar a multiplicidade de equipamentos

Uma abordagem: Location Stack Modelo em 7 camadas para localização em sistemas

ubíquos, baseado ao modelo OSI para redes Tratamento genérico dos dados, recorrendo a uma

infra-estrutura standard Motivação:

Disponibilidade crescente e difundida do hardware e sensores de localização

Possibilidade de suportar diferentes tecnologias Localização composta: recurso a múltiplos e distintos

sensores de localização


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Solucionar a multiplicidade de equipamentos (cont.)

Location Stack: 5 princípios de desenho Existe um conjunto fundamental de tipo de dados

dados provenientes de sensores poderão ser descritos por: distancia, ângulo, proximidade ou figuras não geométricas

Existem formas genéricas para combinação de mediçõesé possível a fusão de vários sensores para obter a localização genérica de um objecto em termos de tempo, posição e orientação

Existem formas genéricas de relacionar objectosdois ou mais objectos podem estar relacionados pela proximidade, posição numa região, ou formação geométrica

Incerteza deve ser preservadaas aplicações necessitam de conhecer a incerteza associada a uma localização por forma a inferirem as acções seguintes

Aplicações encontram-se, geralmente, focadas em actividadesa obtenção de informação sobre localização não é usada directamente nas aplicações mas permite o raciocínio sobre as actividades do utilizador


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Solucionar a multiplicidade de equipamentos (cont.)

Location Stack: estrutura em camadas


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Investigação Possível

Fusão sensorialJuntar informação da localização física com agenda ou anotações pessoais do equipamento móvel para determinar com mais certeza a localização

Mecanismos de computação a baixo custoPermitir um elevado grau de certeza na localização física recorrendo a GSP e GSM, reduzindo a comunicação com as estações base GSM

ProactividadePartindo do conhecimento relativo à localização, dotar um equipamento de proactividade, tomando decisões, e agindo autonomamente

Localização Ad HocInexistência uma infra-estrutura para a identificação e localização dos objectos, cooperando estes com os seus vizinhos


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Projectos pioneiros

OXYGEN MIT

AURA Carnelie Mellon University


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Questões Pertinentes

PrivacidadeDeterminar a nossa posição sem necessidade de informar outros sistemas (e.g. GSP)

Segurança Movimentarmo-nos sem necessidade que outros sistemas determinem o nosso percurso, ou na comunicação determinem dados remetidos a sistemas específicos

RecursosRealizar as operações necessárias tendo em conta os recursos limitados existentes, como a capacidade computacional e de armazenamento


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Problemas a solucionar

Determinar a posição a partir de um equipamento GSPleitura da posição de um equipamento GPS

Leitura das células GSMaceder a informação como célula activa, potência de sinal

Manipulação do Sistema Operativointeragir com a camada que manipula o hardware do equipamento (Symbian)

Acesso a informação de aplicaçõesaceder à informação de agendas pessoais, anotações e outras aplicações


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Referências

Conferências PERVASIVE (Pervasive Computing - http://www.pervasive.ifi.lmu.de/) UBICOM (Ubiquitous Computing - http://www.ubicomp.org/)

EUSAI (EUropean Symposium on Ambient Intelligence - http://www.eusai.net/)

Artigos Jerey Hightower, Gaetano Borriello, “A Survey and Taxonomy of Location

Systems for Ubiquitous Computing”, 2001 Karen Henricksen, Jadwiga Indulska, Andry Rakotonirainy, “Modeling Context

Information in Pervasive Computing Systems”, 2002 David Graumann, Jeffrey Hightower, Walter Lara, Gaetano Borriello, “Real-world

Implementation of the Location Stack: The Universal Location Framework”, 2003 Jeffrey Hightower, Barry Brumitt, Gaetano Borriello, “The Location Stack: A

Layered Model for Location in Ubiquitous Computing”, 2002


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Ubiquitous ComputingAILab – Artificial Intelligence Laboratory

CISUC

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