Localizzazione associata a sistemi cellulari

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Localizzazione associata a sistemi cellulari
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Possibili applicazioni del MOBILE LOCATION
Chiamate demergenza

• 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

• CGITA
• 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 dutente 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 allutente GPS

• SPS è lo Standard Positioning Service
• Precisione orizzontale 100 m
• Precisione verticale 156 m
• Precisione temporale 340 ns
• PPS è il Precise Positioning Service
• Precisione orizzontale 22.0 m
• Precisione verticale 27.7 m
• Precisione temporale 200 ns

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Trilaterazione
(X1-Ux)2(Y1-Uy)2(Z1Uz)(t1 c)2
(X2-Ux)2(Y2-Uy)2(Z2Uz)(t2 c)2
(X3-Ux)2(Y3-Uy)2(Z3Uz)(t3 c)2
(X4-Ux)2(Y4-Uy)2(Z4Uz)(t4 c)2 c
è la velocità della luce Ux, Uy, Uz sono le
coordinate del satellite X, Y, Z 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 derrore
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 allatmosfera
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
Linformazione 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