Location Based Services

1) Possibili servizi Location Based :

• Navigazione
• Gestione delle emergenze
• Ritrovamento di oggetti rubati
• Controllo di flotte di veicoli
• Pedaggi stradali

2) Normativa E-911 :

E' una normativa USA che prevede che gli operatori di telefonia mobile debbano inviare ad un centro servizi anche la posizione del chiamante nel caso di chiamate d'emergenza.

3) Normativa E-112 :

E' una normativa Europea del 2002 che prevede che la posizione del chiamante nel caso di chiamate di emergenza venga resa disponibile dall'operatore di telefonia mobile qualora ciò sia tecnicamente fattibile.

4) PCF :

Position Calculation Function, essa può cooperare con Egnos al fine di calcolare la correzione alla posizione calcolata tramite il Cell-ID oltre che aggiungere informazioni di integrità.

5) SMLC :

Serving Mobile Location Centre.

6) GMLC :

Gateway Mobile Location Centre, gestisce il coordinamento delle risorse di rete al fine di determinare la posizione del terminale mobile come pure l'accuratezza attraverso il PCF.

7) Architettura di un sistema location based :

Si ha il Service Provider (LCS Client) che si interfaccia con la rete wireless (LCS Server) al fine di ricevere informazioni sulla posizione del terminale mobile desiderato, a seguire ne calcola la posizione precisa anche in ambienti urbani e semi-indoor oltre che effettuare la gestione di eventuali messaggi di allarme mediante redirect verso le giuste autorità pubbliche.

8) Modalità per aiutare il GPS nel calcolo della posizione :

• Inviare le effemeridi in modo da ristringere lo spazio delle frequenze doppler nelle quali cercare l'aggancio
• Inviare gli almanacchi in modo che il ricevitore conosca sia il codice PRN che il timing, gli pseudorange che esso calcola sono poi inviati al server

9) Architettura Telespazio  :

Un MPC (Mobile Position Centre) include sia SMLC che PCF e comunica con la rete wireless mediante il protocollo MLC (Mobile Location Protocol). Il terminale mobile può accedere ai servizi di posizionamento mediante protocolli HTTP e TCP veicolati tramite la rete GPRS.

10) Acquisizione di un ricevitore GPS  :

Per via del Doppler shift c'è una incertezza di più di 4,2KHz sulla frequenza del segnale GPS osservato, per ognuna di 40 frequenze viene effettuata la ricerca sequenziale su 1023 possibili chips, ne deriva uno spazio di ricerca ampio 1023*40 per ogni coppia frequenza/ritardo viene impiegato almeno un ms, quindi il processo di acquisizione viene ad impiegare sino a 40s al termine del quale si passa alla modalità di tracking ma si torna in acquisizione nel caso di perdita dell'aggancio.

11) A-GPS  :

Vengono inviate le effemeridi al ricevitore, in tal modo si riduce lo spazio di ricerca infatti è noto il Doppler shift, ciò consente di decimare il tempo di acquisizione oppure di aumentare la sensibilità del ricevitore di circa 10dB che però sono insufficienti per applicazioni indoor dove i segnali GPS sono più bassi di 20dB o 30dB rispetto all'esterno.

12) Metodi per implementare la convoluzione  :

• Processamento hardware, richiede 8000 correlatori per essere comparato all'approccio DSP ma con le tecnologie VLSI attuali ciò è fattibile
• Approccio DSP, effettua la convoluzione nel dominio della frequenza ma non è un metodo Real Time

13) Approccio hardware per Indoor GPS :

Si utilizzano 2000 correlatori per ogni satellite, in tal modo si possono calcolare le convoluzioni con tutti i possibili ritardi del codice PRN, integrando per 1s inoltre l'SNR aumenta di 30dB rispetto a quanto si ha integrando per 1ms e questo consente di operare in indoor con -150dBm.

14) Soluzione Global Locate per Indoor GPS :

Le posizioni dei satelliti e le correzioni dei clock degli stessi arrivano dal server, viene cosi ristretto lo spazio di ricerca, inoltre il clock del ricevitore A-GPS viene agganciato al canale FCCH al fine di avere una migliore sincronizzazione in frequenza. La riduzione dello spazio di ricerca velocizza di circa 100 volte il tempo di acquisizione.

15) Approccio DSP per Indoor GPS :

Memorizza 1s di dati IF nella RAM dopodichè ne calcola la FFT e ne effettua la convoluzione con la FFT del codice PRN, tramite la IDFT si ottiene la convoluzione nel tempo che integrata per 1s consente una elevata sensibilità.

16) Approccio Snaptrack :

I loop di tracking sono sostituiti da memorie di snapshot e da circuiti che performano convoluzioni veloci, quando viene richiesta la posizione del terminale mobile, i server gli inviano informazioni sui satelliti in vista e le predizioni del Doppler, i dati RF sono memorizzati dopodichè il DSP restituisce delle misure di pseudorange che vengono inviate al server insieme ad altre informazioni statistiche. I dati GPS vengono memorizzati non durante la trasmissione il che elimina delle potenziali auto-interferenze.

17) Approccio CellGuide :

Il ricevitore è sempre in fase di acquisizione, quando viene richiesto un posizionamento si fa una snapshot dei segnali RF al fine di misurare la distanza verso il numero massimo di satelliti possibile, per incrementare la sensibilità vengono elaborate delle snapshot coerenti di 0,5s che tuttavia sono sufficienti per incertezze in frequenza pari a 2Hz mentre la reale incertezza in frequenza è di circa 500Hz.

I dati delle snapshot vengono inseriti in una matrice, ogni riga è costituita da campioni relativi ad 1ms di campionamento per un totale di 500 righe, per ogni riga vi è una correzione per la deviazione in frequenza dopodichè si ha una FFT su di ogni colonna e sono effettuate l'individuazione del picco e l'interpolazione. Le snapshot debbono essere acquisite quando vengono emessi i bit del "time of week" il che accade ogni 6s.

18) Approccio SiRF :

Effettua una ricerca parallela nello spettro con 20 differenti codici, questo consente la riacquisizione del segnale in 100ms mentre altri ricevitori impiegano minuti, inoltre consente di effettuare stime anche quando si ha in visibilità un solo satellite. La maggiore sensibilità dei ricevitori basati su SiRF consente sia di risolvere i problemi di multipath che la perdita di aggancio dovuta al fogliame il quale determina una attenuazione del segnale di circa 20dB.