Localização em Sistemas Ubíquos Ubiquitous Computing Carlos Bento :: bento@dei.uc.pt Marco Veloso :: mveloso@dei.uc.pt Coimbra, 2004

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 Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

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, … Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Dispositivos Móveis Equipamento com um elevado crescimento de recursos disponíveis Capacidade computacional, armazenamento Mobilidade Acompanham-nos no nosso quotidiano Disponibilidade Equipamento omnipresente, estando disponível em todos os contextos Forte ligação e ecomunicação entre diferentes equipamentos Pervasive and Ubiquitous Computing Devices “WHEREVER WHENEVER HOWEVER” Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Dispositivos Móveis (cont.) PDAs (Personal Digital Assistant) Celular Phones Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

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 Angulation semelhante à lateration, recorrendo a ângulos Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

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 Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Técnicas de Localização (cont.) Proximidade Detecção de contacto físico Monitorização de pontos de acessos Verificação de sistemas de identificação automática Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

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, …) Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Tecnologias e Propriedades Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

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 Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

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 medições é 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 objectos dois ou mais objectos podem estar relacionados pela proximidade, posição numa região, ou formação geométrica Incerteza deve ser preservada as aplicações necessitam de conhecer a incerteza associada a uma localização por forma a inferirem as acções seguintes Aplicações encontram-se, geralmente, focadas em actividades a obtenção de informação sobre localização não é usada directamente nas aplicações mas permite o raciocínio sobre as actividades do utilizador Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Solucionar a multiplicidade de equipamentos (cont.) Location Stack: estrutura em camadas Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Investigação Possível Fusão sensorial Juntar informação da localização física com agenda ou anotações pessoais do equipamento móvel para determinar com mais certeza a localização Mecanismos de computação a baixo custo Permitir um elevado grau de certeza na localização física recorrendo a GSP e GSM, reduzindo a comunicação com as estações base GSM Proactividade Partindo do conhecimento relativo à localização, dotar um equipamento de proactividade, tomando decisões, e agindo autonomamente Localização Ad Hoc Inexistência uma infra-estrutura para a identificação e localização dos objectos, cooperando estes com os seus vizinhos Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Projectos pioneiros OXYGEN MIT AURA Carnelie Mellon University Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Questões Pertinentes Privacidade Segurança Recursos Determinar 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 Recursos Realizar as operações necessárias tendo em conta os recursos limitados existentes, como a capacidade computacional e de armazenamento Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Problemas a solucionar Determinar a posição a partir de um equipamento GSP leitura da posição de um equipamento GPS Leitura das células GSM aceder a informação como célula activa, potência de sinal Manipulação do Sistema Operativo interagir com a camada que manipula o hardware do equipamento (Symbian) Acesso a informação de aplicações aceder à informação de agendas pessoais, anotações e outras aplicações Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Referências Conferências Artigos 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 Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004

Ubiquitous Computing AILab – Artificial Intelligence Laboratory CISUC Carlos Bento :: Marco Veloso bento@dei.uc.pt mveloso@dei.uc.pt Localização em Sistemas Ubíquos Carlos Bento, Marco Veloso Coimbra, 2004