Location Systems for Ubiquitous Computing Jeffrey Hightower Gaetano Borrielo University of Washington.

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1 Location Systems for Ubiquitous Computing Jeffrey Hightower Gaetano Borrielo University of Washington

2 Visão Geral ➲ Pesquisa e taxonomia de sistemas de localização para aplicações de computação ubíqua ➲ Produtos e tecnologias atuais ➲ Descrição da Localização: Física Vs. Simbólica e Absoluta Vs. Relativa

3 Física ➲ Coordenadas físicas retratam informações de forma precisa ➲ Utiliza-se de informações quantitativas, como distância, direção, latitude, longitude, altitude... ➲ Andrea está a 30 cm do quadro negro ➲ Maria está a 47°28'37'' N / 121°35'29'' O a 23,5 m de altura ➲ Aplicações podem usar localização física para determinar correspondente localização simbólica

4 Simbólica ➲ Coordenadas simbólicas retratam relacionamentos de localização entre entidades sem muita precisão ➲ Descreve idéias abstratas de onde algo está: na cozinha, em São Paulo, próximo à caixa de correio, em um ônibus aproximando-se goiânia...

5 Localização ➲ Física Vs. Simbólica: paradigma ligado à qualidade da informação ➲ Absoluta Vs. Relativa: paradigma ligado ao framework de coordenadas utilizado

6 Absoluta ➲ Localização absoluta pode ser transformada em uma localiação relativa; ➲ Pode-se usar triangulação para determinar uma localização absoluta de multiplas leituras relativas se for conhecida a posição absoluta dos pontos de referência;

7 Relativa ➲ Utiliza-se de uma referência compartilhada para todos os objetos situados ➲ Cada objeto tem seu próprio bloco de referência

8 Técnicas de Localização ➲ Triangulação ➲ Proximidade ➲ Análise do Cenário

9 Triangulação ➲ Verifica a proximidade do objeto a outras entidades do sistema ➲ Lateração: usa múltiplas medidas de distância entre pontos conhecidos ➲ Angulação: medidas de ângulos ou referências relativas de pontos com conhecidas separações

10 Proximidade ➲ Verifica a intensidade de um sinal ➲ Sinal enviado pelo sensor ou refletido ➲ Usa medidas aproximadas para um conhecido conjunto de pontos ➲ Infravermelho

11 Análise do Cenário ➲ Analisa imagens provenientes de câmeras ➲ Procura por padrôes que identifiquem pessoas ou objetos específicos ➲ Câmeras em posiçoes específicas e bem focalizadas

12 Computação da Localização ➲ Após as leituras dos dados é necessário o processamento ➲ Computação feita pelo objeto ➲ Computação feita pela infraestrututra

13 Computação feita pelo Objeto ➲ Dispositivo a ser localizado dispõe de recursos de processamento ➲ Obtém as informações tanto de sensores quanto de uma infraestrutura e infere sua localização ➲ Garantia de privacidade implícita ➲ Apenas o prórpio dispositivo detém as informações de sua localização

14 Computação pela Infraestrutura ➲ Utilizada quando o objeto a ser localizado possui pouco poder de processamento ➲ A infraestrutura faz as medições necessárias, proveniente de sensores e infere a localização ➲ Posição do objeto é conhecida pelo sistema e a privacidade depende da política de acesso do sistema

15 Precisão e Certeza ➲ Precisão indica qual o erro de medição ➲ Certeza indica a probabilidade dessa medição e seu erro estarem corretos ➲ Por exemplo: um objeto com precisão de 2 m em 95% das medidas efetuadas

16 Limitações ➲ Tecnologia de sensores utilizada ➲ Sistemas de Infravermelho encontram problemas se utilizados a céu aberto, pois a radiação solar interfere nos receptores ➲ Ondas de rádio podem ter interferência de outros equipamentos elétricos ou absorção por objetos metálicos

17 Identificação ➲ Além da localização, em alguns sistemas a identificação se faz necessária ➲ Utilizado para associar outras informações às entidades do sistema ➲ GUIDs (Globals Unique IDs)

18 GPS (Global Positioning System) ➲ Sistema de localização via satélite ➲ Tecnologia de Localização Física: latitude, longitude, altitude ➲ Edifício Meatrix 47°39'17'' S 122°18'23'' L 20,5 m de altura ➲ $100

19 Active Badge ➲ Sistema celular que usa tecnologia de infravermelho difuso

20 MotionStar DC ➲ Perseguidor magnético ➲ Captura de movimentos para animações em computadores ➲ 108 sensores em um objeto ou cena

21 Digiclops 3D ➲ Easy Living ➲ Câmeras de alta performance de tempo real ➲ Comportamento dependente de atividades executadas por habitantes de um local ➲ SQL

22 Robôs ➲ Possuem muitos sensores onboard ➲ Localização ➲ Colaboração entre multi- robôs

23 SpotON ➲ Protótipo de sinais de rádio ➲ Tag usa atenuação de sinal para executar ad hoc lateração

24 Ad Hoc

25 Conclusão Sistemas de Localização não devem ser dependentes de uma tecnologia de sensores particular.

26 UBISENSE Sistema de Localização em Tempo Real (RTLS)

27 UBISENSE ➲ Tecnologia UWB (ultra-wideband) ➲ Empregada na logística, automação, forças armadas, entretenimento, ambientes perigosos, etc.

28 Motivação ➲ Visualização 3D com bom custo benefício; ➲ Sistemas de RF convencionais; ➲ Sistemas baseados em infravermelho;

29 Localização 3D ➲ Determinada por dois algoritmos; ➲ TDOA (Time Difference of Arrival) ➲ AOA (Angle of Arrival)

30 AOA (Angle of Arrival)

31 TDOA (Time Difference of Arrival)

32 Hardware do sistema

33 Software do sistema

34

35 Segmentos de Mercado ➲ Medicina ➲ Treinamento Militar

36 Conclusão a cerca do sistema UBISENSE ➲ Perda de liberdade e privacidade; Big Brother????

37 Referências [1] J. Hightower e G. Borriello, “Locations System For Ubiquitous Computing”, 2001 IEEE [2] www.ubisense.net [3] www.uk.research.att.com/location