ailab_v0.1_2004

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					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                     Pág 2 de 18
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, …


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                      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”


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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

      Angulation
           semelhante 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 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

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                      Solucionar a multiplicidade de
                      equipamentos (cont.)
 Location Stack: estrutura em camadas




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                      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

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                      Projectos pioneiros




OXYGEN MIT

                           AURA Carnelie Mellon University




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                      Questões Pertinentes

 Privacidade
     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




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                      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


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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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Carlos Bento, Marco Veloso                                                           Pág 18 de 18
Coimbra, 2004
                             Ubiquitous Computing
               AILab – Artificial Intelligence Laboratory
                                 CISUC




                         Carlos Bento   ::     Marco Veloso
                      bento@dei.uc.pt
Localização em Sistemas Ubíquos
                                             mveloso@dei.uc.pt
Carlos Bento, Marco Veloso                                       Pág 19 de 18
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