El objetivo general de este proyecto es desarrollar los fundamentos teóricos, algoritmos, y prototipos experimentales de sistemas de localización y guiado eficientes para espacios interiores. Los sistemas a desarrollar tendrán la propiedad que no usarán ninguno de los métodos reportados en la literatura como es el uso de infraestructura, estudio de la propagación de señales, o la necesidad de conocer la posición inicial en sistemas inerciales de navegación. Por el contrario, los sistemas propuestos usarán técnicas colaborativas y oportunistas entre nodos móviles donde el conocimiento individual de la trayectoria permitirá ubicar y guiar otros nodos dentro de la red. Nuestra propuesta toma ventaja de la movilidad habitual de usuarios con dispositivos móviles dentro de espacios interiores y la usa como una herramienta "gratuita" para lograr ubicar con precisión y guiar nodos dentro de la red. Una característica primordial de nuestra propuesta es que el error de ubicación y guiado, al contrario de sistemas reportados en la literatura, mejora su precisión conforme mas tiempo transcurra. Esto es debido que entre mayor es en numero de trayectorias conocidas por el sistema, mayor información esta disponible para la operación del mismo. Consideramos que esta propiedad será un aspecto importante en lograr que los sistemas de localización y guiado propuestos sean útiles para aplicaciones comerciales. En este proyecto propondremos el concepto de conectividad física, entendiéndose dicha conectividad como la capacidad que tienen nodos móviles de físicamente alcanzar otros nodos en la red. Lo anterior no solo a través de espacios abiertos, sino a través de pasillos, puertas etc. Este conocimiento permitirá el desarrollo de aplicaciones emergentes de guiado, localización y seguimiento de equipos y personas dentro de edificios, casas, fabricas, etc. Para lograr este gran objetivo es necesario resolver dos problemas que son el desarrollo de un método eficiente de detección de enlaces en línea de vista, y el descubrimiento de rutas físicas en espacios interiores. Una vez resueltos ambos problemas, propondremos un algoritmo de acomodo de dichas rutas sobre un mapa en 2D, mapa que será la base para indicar la posición y posible ruta de guiado para nodos dentro de la red. El acomodo de rutas es un problema complejo pues no existe nada parecido en la literatura, además que debe de escalar lo mejor posible evitando el uso de búsqueda por fuerza bruta. Por lo que respecta a guiado, desarrollaremos un sistema donde los nodos móviles registren la trayectoria de movimiento usando para ello el acelerómetro y brújulas disponibles en equipos móviles recientes. Trayectorias individuales se entrelazarán con otras trayectorias tomando como puntos de unión la posición de nodos comunes encontrados en linea de vista. En casos donde los dispositivos no cuenten con dichos sensores, utilizaremos un sistema de guiado basada en gradientes de atenuación de la señal donde los errores de navegación que cometa un nodo sirvan para que otros nodos no cometan los mismos errores en guiados subsecuentes. Dada nuestra experiencia previa en sistemas de localización y guiado para espacios abiertos así como en el modelado de redes, consideramos que nuestro grupo de investigación está en una posición ventajosa a nivel internacional para realizar contribuciones importantes sobre el estudio de sistemas de localización y guiado pero ahora en espacios cerrados. Así mismo, poder formar recursos humanos que incursionen en en esta área científica en nuestro país.

Investigación: El objetivo principal de esta propuesta es realizar investigación de punta a nivel internacional que permita incrementar y extender el conocimiento actual en sistemas de localización y guiado para espacios interiores. En el marco de este proyecto se desarrollarán los fundamentos teóricos, algoritmos, y prototipos experimentales de sistemas de localización y guiado eficientes para espacios interiores. Durante la investigación bibliográfica hemos encontrado que casi todos los sistemas de localización y guiado se pueden clasificar en dos grandes categorías. Por un lado, están los sistemas que requieren la instalación de una infraestructura previa de localización, combinada o no con un pre-estudio de la propagación de señales en el área de interés. La otra categoría son los sistemas inerciales de navegación que tienen la necesidad de conocer la posición inicial de los nodos. Pensamos que sistemas que requieren infraestructura no son viables por el costo de instalación de la propia infraestructura y por la necesidad de actualizar periódicamente las bases de datos que contienen las huellas de propagación. Por el otro lado, sistemas inerciales de localización y guiado NO requieren una infraestructura previa para operar, sin embargo, su aplicabilidad es limitada pues requieren datos precisos de la posición inicial, y mas importante, la precisión del sistema disminuye conforme el nodo móvil se aleja de la posición inicial. Consideramos que son estas limitantes en sistemas de localización y guiado actuales las que han impedido su uso en aplicaciones comerciales. Opuesto a sistemas reportados en la literatura, los sistemas propuestos en este proyecto no usaran ningún tipo de infraestructura o pre-estudio de propagación alguno, y no requerirán la posición inicial de los nodos móviles. Los métodos propuestos usaran técnicas colaborativas y oportunistas entre nodos móviles donde el conocimiento individual de la trayectoria de cada nodo móvil permitirá ubicar y guiar otros nodos dentro de la red para espacios interiores. Nuestra propuesta toma ventaja de la movilidad habitual de usuarios con dispositivos móviles dentro de espacios interiores y la usa como una herramienta “gratuita” para lograr ubicar con precisión y guiar nodos dentro de la red. Una característica primordial de nuestra propuesta es que el error de ubicación y guiado, al contrario de sistemas reportados en la literatura, mejora su precisión conforme mas tiempo transcurra. Esto es debido que entre mayor es el numero de trayectorias conocidas por el sistema, mayor información esta disponible para la operación del mismo. Esto último pensamos que será un aspecto importante en hacer de nuestros sistemas de localización y guiado sistemas útiles para aplicaciones comerciales. Publicaciones: Por su alcance y difusión, un aspecto primordial de nuestro trabajo es la publicación de resultados en conferencias y revistas de renombre internacional. El publicar nuestros resultados permite a la comunidad científica e industrial mundial entrar en conocimiento de los resultados derivados de nuestra investigación, lo que sirve como base para que otros investigadores extiendan todavía más los trabajos de investigación en esta área de las comunicaciones. El publicar y en su caso patentar nuestros resultados también permite la transferencia de las tecnologías que resulten de esta investigación a compañías fabricantes de equipo de equipos móviles inteligentes y de desarrollo de aplicaciones de software para dichos dispositivos, así como también a proveedores de soluciones integradas de localización para espacios interiores. Formación de recursos humanos: Un aspecto fundamental de este proyecto es la formación de recursos humanos que incursionen en esta área del conocimiento en México. Los responsables de este proyecto tuvimos la oportunidad de obtener una beca a través de la UNAM para realizar estudios de maestría y doctorado en el extranjero, y sabemos por participaciones previas en conferencias y congresos internacionales que existen muy pocos investigadores mexicanos trabajando en el área de redes de telecomunicaciones. Esta realidad nos motiva todavía más para trabajar con los estudiantes en este proyecto, tanto de licenciatura como de posgrado, y así crear nuevas generaciones de investigadores y profesionistas que incursionen en esta área de las telecomunicaciones. Al principio de este proyecto participarían tres alumnos de doctorado, dos alumnos de maestría y dos alumnos de licenciatura, todos ellos realizando su trabajo de tesis bajo la supervisión del responsable de este proyecto. Otra tesis de licenciatura, maestría y doctorado serán propuestas y dirigidas en caso de obtener el apoyo, pues esto nos permitiría incrementar nuestra infraestructura para incorporar a más estudiantes. Software Público para la comunidad científica e industrial: Pretendemos hacer del dominio público algunos de los programas que se generen como resultado de nuestra investigación. Esto tiene la doble función de proporcionar a terceras personas las herramientas para corroborar la veracidad de nuestros resultados, pero más importante, permite a la comunidad académica e industrial la capacidad de conocer mejor, experimentar y extender nuestro trabajo. En proyecto anteriores como Celular IP (www.comet.columbia.edu/celularip), CIMS (www.comet.columbia.edu/ micromobility) y mobiware (www.comet.columbia.edu/mobiware) hicimos público los programas generados de nuestra investigación los cuales fueron bajados de la red en el orden de miles, y sabemos que son usados y estudiados tanto en universidades como en centros de investigación de compañías privadas.