GPS de interior con LiFi

En un post anterior  se introdujo la cada vez más conocida y prometedora tecnología LiFi. Como se discutió, las características del LiFi no la hacen, a priori, una dura competidora en el ámbito de las comunicaciones electrónicas inalámbricas de banda ancha. Por el contrario vimos que sí podría adquirir un papel protagonista en el mundo de las Smart Cities y el M2M.

En este sentido, y como prometí en el mencionado post, traigo en esta ocasión una posible aplicación del LiFi para la implantación de sistemas de localización en interiores o "GPS indoor" (realmente estará basado en el estándar Visble Light Communication, el mismo que sostiene a LiFi).

Hasta la fecha se vienen utilizando tecnologías RFID o sistemas basados en tecnologías como WiFi, Bluetooth o Zigbee mediante técnicas de trilateración. En el primer caso destacan inconvenientes en cuanto a la complejidad y coste, y en el segundo se pone en tela de juicio el nivel de exactitud por tratarse de técnicas de estimación de la posición a raíz de la potencia recibida del objeto cuya localización se pretende averiguar.

En el South Summit del pasado año tuve la oportunidad de conocer una interesantísima solución de posicionamiento en interiores desarrollada por la empresa gallega Situm, que básicamente trata una aplicación para la localización de teléfonos móviles usando principalmente los sensores del teléfono y balizas Bluetooth. El escollo principal para aplicarlo a la solución que aquí se plantea es la necesidad de que los usuarios deban instalarse la aplicación en su terminales móviles para que el sistema funcione.

La solución concreta que planteo aquí es un sistema de localización de los típicos carritos de la compra de los hiper/super mercados. Conociendo la ubicación en tiempo real de los carritos de la compra de los clientes, se podrían ofrecer los siguientes tipos de servicios:

Servicios Big Data:

• Optimización en la organización de los establecimientos, al estudiar el tráfico de los clientes por el establecimiento, con el objetivo de facilitar la circulación de los clientes y establecer otras estrategias de venta en el sector del retail.


• Sistema de redistribución de tareas en tiempo real del personal que trabaja en el establecimiento en función del tráfico de clientes, por ejemplo, la apertura de nuevas cajas o la presencia de más trabajadores en las secciones donde exista mayor concentración de clientes.

Servicios de marketing directo: Creación un sistema de fidelización de clientes en tiempo real con la posibilidad de lanzar ofertas directas mientras que los clientes pasan por el pasillo donde se encuentra el producto.

Servicios antirrobo de carritos de la compra: El sistema podría detectar que un carrito abandona una determinada zona, alertando a los servicios de seguridad del establecimiento o implementando un sistema de bloqueo automático en las ruedas del carrito.

Y todo lo anterior, por el hecho de usar los carritos de la compra, sin necesidad de que el usuario decida o no instalarse ninguna aplicación en el terminal.

La solución técnica consiste básicamente en:

1. "Módulos techo".

Estos módulos se instalarían en los falsos techos de los establecimientos y serían capaz controlar las luminarias LED para lanzar unos códigos balizas que el módulo carrito sería capaz de descifrar.

[caption id="attachment_655" align="aligncenter" width="300"] Esquema del "modulo techo". Elaboración propia.[/caption]

La codifcación se produce mediante una técnica de modulación de la frecuencia de parpadeo de los LEDs basado en la modulación OOK (On-Off Keying) del estándar de VLC, Visible Light Commnication ( IEEE 802.15.7), a tal velocidad que es inapreciable para el ojo humano. Asimismo, estaría provisto de una interfaz ZigBee para integrarse en una red inalámbrica mallada con los demás componentes del sistema.

2. El "módulo carrito".

Emula al típico dispositivo de bloqueo que funciona con monedas, pero aportando numerosas funcionalidades extras. El desbloqueo mecánico funcionaría con un llaverito tomando el papel de la moneda en los sistemas tradicionales. Este llaverito está dotado con un chip RFID para que el módulo identifique al usuario e informe al sistema por radiofrecuencia, utilizando la red local inlámbrica. Asimismo este módulo está provisto de un sensor de luz que será capaz de descifrar cada código baliza que el módulo del techo envía a través de las mismas lámparas LED instaladas para proporcionar iluminación al establecimiento. De esta forma, este módulo es capaz de posicionarse e informar al sistema.

 

[caption id="attachment_654" align="aligncenter" width="300"] Esquema del "módulo techo". Elaboración propia.[/caption]

3. Red local inalámbrica mallada.

Todos los módulos del sistema estarán integrados en una red inalámbrica ZigBee, junto con un router pasarela conectado a internet que permitirá:

• Transmitir la información de la posición de cada usuario en el interior del establecimiento en tiempo real al Centro de Control Remoto.


• Configurar de forma remota los módulos instalados en el techo y en los carritos.

4. El Centro de Control Remoto.

Este centro se encargará de procesar y explotar la información de posicionamiento para la prestación del servicio demandado por los dueños de los establecimientos de venta, así como la gestión remota de los módulos instalado en el techo y en los carritos.

[caption id="attachment_656" align="aligncenter" width="590"] Esquema solución global de posicionamiento. Elaboración propia.[/caption]

El funcionamiento básico del sistema de localización planteado se podría pues resumir de la siguiente forma:

• El usuario desbloquearía el carrito de la compra con un llaverito RFID que sustituiría a las monedas y que los propietarios del establecimiento facilitarían.


• En ese momento el módulo del carrito se desbloquea e informa al sistema a través de la red inalámbrica mallada de que el carrito ha sido desbloqueado por un llaverito en concreto y que se encuentra en circulación.


• El lector VLC "módulo carrito" interpreta el código que se lanza a través de cada luminaria LED cuando pasa por su estrecho radio de cobertura e informa al sistema de su ubicación de forma precisa y real.


• En caso de no poder determinarse la posición por el lector VLC por entrar el cliente en alguna zona de sombra, se podría implementar un segundo sistema de localización usando para ello métodos de trilateración calculando las distancias a raíz de la potencia recibida por los módulos techo provenientes de los "módulos carrito". Para que esto sea posible se debe diseñar los nodos a instalar en el techo para que siempre cada módulo carrito esté conectado a 3 "módulos techo".

Os dejo un vídeo demostrativo de un prototipo básico que he montado y que implementa este sistema de localización. Para la implementación he utilizado un par de placas arduino, un par de flexos (que hacen el papel de las luminarias LED), un lector RFID, un llaverito RFID, un par de módulo ZigBee para implementar las comunicaciones inalámbricas entre las dos placas, y varios elementos electrónicos para montar los "circuitos drivers" que atacan a los LED y al fotodectector que interpreta los códigos enviados por los LED. No se ha implementado el sistema de bloqueo ni el centro de control remoto.

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=6xnCMKVTdic]

Para cualquier duda o sugerencia o tuvieras interés en implementar una solución de este tipo, contacta con nosotros para ayudarte en lo que podamos.

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