Università degli studi di Roma “Tor Vergata”
Facoltà di Ingegneria - Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni
Localizzazione
associata a
sistemi cellulari
Reti Mobili e Multimediali
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Possibili applicazioni del MOBILE LOCATION
Chiamate d’emergenza
• 911 e 112
• Assistenza stradale
Gestione delle risorse
• Controllo di una flotta di autoveicoli
• Gestione del personale
Commercio
• Tariffazione selettiva
Informazioni
•
•
•
Percorsi alternativi in caso di incidenti
Mappe turistiche interattive
Localizzazione degli amici
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Stime di mercato
• Dal 2005 ci saranno 1 miliardo di accessi ad internet da
terminali mobili
• 345 milioni di utenti del mobile location dal 2003
• Il mobile location è un mercato che crescerà da 720
milioni di dollari nel 2000 a 32,9 miliardi di dollari nel 2005
nella sola Europa.
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Tecniche di Mobile Location
Determinazione della posizione effettuata dal terminale mobile
•
•
•
GPS
A-GPS
E-OTD
Determinazione della posizione effettuata dalla rete
•
•
•
•
CGI+TA
TDOA
AOA
Location Pattern Matching
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Global Positioning System
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Segmento spaziale GPS
21 satelliti operativi
per il 98% del tempo.
Ogni satellite è dotato
di 2 clock al cesio e 2
al rubidio.
In orbita ci sono anche
dei satelliti di scorta
oltre alle vecchie
generazioni ancora
funzionanti.
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Segmento di controllo GPS
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Segmento d’utente GPS
Tale segmento è composto esclusivamente dal ricevitore il quale deve
ricevere segnali da almeno 4 satelliti al fine di poter determinare
posizione, velocità e tempo.
Ci sono due tipologie di servizi offerti all’utente GPS :
• SPS è lo Standard Positioning Service
– Precisione orizzontale
– Precisione verticale
– Precisione temporale
*
100 m
156 m
340 ns
PPS è il Precise Positioning Service
– Precisione orizzontale
– Precisione verticale
– Precisione temporale
22.0 m
27.7 m
200 ns
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Trilaterazione
(X1-Ux)^2+(Y1-Uy)^2+(Z1+Uz)=(t1 c)^2
(X2-Ux)^2+(Y2-Uy)^2+(Z2+Uz)=(t2 c)^2
(X3-Ux)^2+(Y3-Uy)^2+(Z3+Uz)=(t3 c)^2
(X4-Ux)^2+(Y4-Uy)^2+(Z4+Uz)=(t4 c)^2
c
Ux, Uy, Uz
X, Y, Z
è la velocità della luce
sono le coordinate del satellite
sono le coordinate del ricevitore GPS
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Dati di navigazione
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Codici GPS
•
•
C/A è una sequenza PRN che si ripete ogni 1023 chip ossia 1ms considerando un
chip rate di 1023MHz. Essa è resa disponibile per la SPS.
P è una sequenza che si ripete ogni 1014 chip corrispondenti a 267 giorni se si
considera un chip rate di 10,23MHz , si tratta di un codice unico per ogni satellite e
che viene resettato ogni settimana.
•
Il Navigation Message viene codificato e poi modulato in BPSK
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Segnali GPS
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Ricevitore GPS
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Demodulazione del Navigation Message
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Sorgenti d’errore
Gli errori orbitali vengono corretti sotto il
comando della master control station
La Selective Availability non è più
operativa dal 1 maggio 2000
I ritardi di propagazione dovuti
all’atmosfera dipendono dalla frequenza
quindi possono essere eliminati
utilizzando sia L1 che L2
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E-GPS
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E-OTD
Precisione 50m
Richiede aggiornamento alla rete
e ai terminali mobili
2 secondi per la localizzazione
La precisione scarseggia in ambiente urbano per via dei cammini
multipli
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CGI + TA
Cell Global Identity e Timing Advance sono
funzionalità già implementate nel sistema e quindi
possono fungere da sistema di localizzazione di
back-up per sistemi più efficaci.
Il raggio di una cella può variare tra 100m e 35Km
L’informazione sulla distanza prodotta dal TA va in multipli di 550m
La posizione viene acquisita in 5 secondi
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TDOA
Misurare tempi è più
semplice che misurare angoli
Richiede 3 BTS
sincronizzate tra loro per
poter fissare la posizione
La precisione è al massimo di 125m e la posizione viene acquisita in circa 10
secondi
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AOA
Richiede solo 2 BTS per
fissare la posizione.
Le antenne ad array utilizzate
stanno divenendo sempre
meno ingombranti ed
antiestetiche
La precisione del sistema diminuisce allontanandosi dalla BTS, al massimo è di
125m e la posizione viene acquisita in circa 10 secondi
I cammini multipli influiscono pesantemente sulle prestazioni
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Location Pattern Matching
La base station analizza il “multipath pattern” e compila un “signature
pattern” che viene confrontato con quelli relativi a delle posizioni note, in
tal modo si ottiene la posizione del terminale mobile
E’ necessaria una sola BTS che può anche non essere in visibilità
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Criteri di selezione della tecnica
• Precisione richiesta
• Necessità di adempiere alla normativa E-911
• Localizzazione occasionale o costante
• Tempo necessario alla localizzazione
• Costi di aggiornamento del sistema
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