Temario Tentativo

Temario Tentativo

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA


Anteproyecto de
TRABAJO DE GRADO

Título
Diseño e implementación de un sistema de posicionamiento y detección de obstáculos,
mediante el estándar GPS-3GPP, para mejorar la movilidad de personas con discapacidad
visual

Presentado por: María Eugenia Serrano Flores, Dennis Paúl Guamán Ochoa, Óscar
Eduardo Sislema Miranda, Dayana Karina Ordóñez Berrones

Director: Msc. Verónica Elizabeth Mora Chunllo

Escuela: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes

Tipo de Trabajo de Grado: Trabajo de investigación

Fecha de presentación del anteproyecto: 30 de noviembre del 2016

2. 1. TITULO DEL ANTEPROYECTO DEL TRABAJO DE GRADO:

Diseño e implementación de un sistema de posicionamiento y detección de obstáculos, mediante el estándar
GPS-3GPP, para mejorar la movilidad de personas con discapacidad visual


2. INFORMACIÓN GENERAL

2.1 PROPONENTES:

NOMBRE: María Eugenia Serrano Flores
CEDULA: 171655635-0
E-MAIL: [email protected]
ESCUELA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes
CARRERA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes

NOMBRE: Dennis Paúl Guamán Ochoa
CEDULA: 060473514-2
E-MAIL: guamanochoa_hotmail.com
ESCUELA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes
CARRERA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes

NOMBRE: Óscar Eduardo Sislema Miranda
CEDULA: 060411504-8
E-MAIL: [email protected]
ESCUELA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes
CARRERA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes

NOMBRE: Dayana Karina Ordóñez Berrones
CEDULA: 060362026-1
E-MAIL: [email protected]
ESCUELA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes
CARRERA: Escuela De Ingeniería en Electrónica, Telecomunicaciones Y Redes


2.4 DIRECTOR DEL TRABAJO DE GRADO :

NOMBRE: MSc. Verónica Elizabeth Mora Chunllo
CEDULA: 060281198-6
E-MAIL: [email protected]

2.5 EMPRESA / INSTITUCIÓN DONDE SE APLICARÁ EL TRABAJO:

ESCUELA FISCAL ESPECIAL DE CIEGOS DE CHIMBORAZO


3. FORMULACION GENERAL DEL PROYECTO DEL TRABAJO DE GRADO

3.1 PLANTEMIENTO DEL PROBLEMA / ANTECEDENTES

En la antigüedad, muchas veces las personas invidentes eran dejadas de lado por su
condición, teniendo que adaptarse a un mundo desconocido, donde los problemas que
ocurrían tenían soluciones tardías o a veces carecían de las mismas, debido a la dificultad
de comunicación y a los escasos recursos de todo tipo; es así que a través de la ayuda de
varas, canes o una persona, que era llamada su lazarillo; sin embargo después de la
Segunda Guerra Mundial, en un hospital de Estados Unidos, en donde se llevaba a cabo un
programa de rehabilitación para ciegos veteranos, se observó que los ciegos se movían con

3. pesados y cortos bastones, que les brindaban poco apoyo al anticipar obstáculos, lo que
indujo al diseño de un bastón largo y liviano, que les permitió desplazarse de manera más
autónoma y segura. [2]

Posteriormente con el aparecer de las computadoras de mesa, el mundo dio un gran cambio
para todo el mundo, siendo especialmente un gran impacto en la gente que sufría una
discapacidad, que rápidamente se “acostumbró” a estos medios tecnológicos para resolver
los problemas que los aquejaban el día a día. A partir de esto, hubo un punto de inflexión en
las personas con capacidades especiales, que ocurrió un antes y un después en la
resolución de problemas, en mirar la vida de una manera distinta y cambiar la mentalidad de
las personas con respecto a la tecnología. [4]

Es así que la utilización de la tecnología en nuestro mundo actual, aún más en el medio en
donde se desenvuelve este grupo vulnerable, es una necesidad más que un lujo, es tanto el
uso que se le ha dado a la tecnología que prácticamente no se concibe su vida o su futuro
sin ella; en este punto es en donde se desenvuelve este trabajo de tesis, en ayudar a mejorar
las condiciones de movilidad gracias a la tecnología de detección de obstáculos ha sido
revolucionaria debido a los diversos avances en las diferentes áreas como lo es, en el campo
del posicionamiento global a partir de sensores de movimiento y proximidad asegurando la
libertad y autonomía en su participación sociocultural y laboral dinámica que responda a las
necesidades personales, familiares y de la comunidad en la que viven. [1, 2,4]

Analizando los datos de estudios realizados por la OEA los últimos años muestran que el
Ecuador cuenta con un 12,8% de discapacitados en su población de las cuales un valor
estimado de 18 mil personas, son discapacitadas visualmente. Mostrando con ello que es
un grupo vulnerable que necesita de proyectos enfocados al mejoramiento de su calidad de
vida, es por ello que este tema de tesis se enfoca y busca principalmente tener un impacto
tecnológico y social en una zona de población vulnerable, donde se considera necesario
desarrollar el diseño e implementación de un sistema de asistencia de movilidad mediante
posición y detección de obstáculos la ESCUELA FISCAL ESPECIAL DE CIEGOS DE
CHIMBORAZO, situada en la ciudad de Riobamba, donde la mayoría de personas invidentes
de la provincia se encuentran concentradas. [1, 2,4]


3.2 JUSTIFICACION DEL TRABAJO DE GRADO
3.2.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA

La realización de este proyecto está fundamentada en base al tema de investigación
desarrollado como tema de tesis en la Unidad Profesional “Adolfo López Mateos” del Instituto
Politécnico Nacional de la ciudad de México D.F., el cual se desarrolló en el ámbito
socioeconómico llegando a obtener resultados favorables con niños invidentes y con
debilidad visual, estas pruebas fueron realizadas únicamente para el desarrollo del proyecto
mas no fueron socializadas. Estudios realizados por la OEA muestran que el Ecuador cuenta
con un 12,8% de discapacitados en su población de las cuales un valor estimado de 18 mil
personas son discapacitadas visualmente. [1,2,4]

El proyecto se desarrollará en base a un sistema de comunicaciones a través del
posicionamiento global asistido, mediante sensores inerciales.

Debido a que la tecnología A-GPS, será utilizada en la realización de este proyecto, la
investigación se basa en el protocolo de posicionamiento, en el cuerpo de estandarización
3GPP definido por RRLP o lo que se conoce como protocolo de ayuda de posicionamiento
para la localización de la fuente a través de radio en redes GSM, que a su vez cumple el
método de MS-asistido que realiza mediciones GPS transfiriendo los datos a la red, donde
la geolocalización es desarrollada dentro de la red portadora. [3]

4. El resultado esperado de este proyecto se enfoca en un crecimiento exponencial en el uso
de este dispositivo en personas no videntes, así como una evidente mejora progresiva en
las habilidades de uso, es decir, no se espera un resultado inmediato de mejora en la
capacidad de movilidad que tengan las personas invidentes, sino que, de forma progresiva
a como se vayan adaptando al dispositivo se vea un resultado de mayor capacidad tanto en
su manejo como en su aplicación que sería el movilizarse con mayor libertad e
independencia en el medio. [2,4]


3.2.2 JUSTIFICACIÓN APLICATIVA

La tecnología a aplicarse en el proyecto mediante un sistema de posicionamiento global, el
cual está basado en el estándar GPS-3GPP, la cual nos indica sobre especificaciones de las
tecnologías de radio acceso de los sistemas global de comunicaciones de tercera
generación 3G y sistemas evolucionados GSM (Sistema Global de Telecomunicaciones
Móviles) junto con sensores inerciales que medirán la aceleración y la velocidad angular a
través de una aplicación de captura y análisis de movimiento que será desarrollada en la
tarjeta programable llamada RaspberryPi. [3]

Esto será llevado a cabo a través de los sistemas globales de posicionamiento asistido, el
mismo que a través del ya mencionado GPS-3GPP, trabaja junto con el protocolo por RRLP
o lo que se conoce como protocolo de ayuda de posicionamiento para la localización de la
fuente a través de radio en redes GSM, donde el dispositivo móvil realiza mediciones GPS
E-OTD o, y envía los datos de medición como datos primarios a la red. Donde el cálculo de
la geolocalización se realizará dentro de la red del operador, no en el propio teléfono, sino
sobre los sensores inerciales, los cuales eran en este caso, el giroscopio, el acelerómetro y
sensor de obstáculos. [3]

3.3 OBJETIVOS
3.3.1 OBJETIVOS GENERALES:

Diseñar e implementar un sistema de posicionamiento y detección de obstáculos, a través
del estándar GPS-3GPP, para reformar la movilidad de personas con discapacidad visual.

3.3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:

1. Indagar estudios realizados, acerca de las dificultades presentes en la movilidad
diaria de las personas con discapacidad visual
2. Investigar dispositivos electrónicos que ayuden a disminuir el impacto social y físico
provocado por esta discapacidad.
3. Plantear un esquema de diseño a través del método MS-asistido junto a un sistema
GSM, que cumpla con los parámetros planteados en el proyecto.
4. Legitimar los resultados del proyecto, a través de la etapa del periodo de prueba.


3.4 MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO I.
3.4.1 Sistemas de Posicionamiento Global

3.4.1.1 GPS
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un servicio propiedad de los EE.UU.
que proporciona a los usuarios información sobre posicionamiento, navegación y
cronometría. Este sistema está constituido por tres segmentos: el segmento
espacial, el segmento de control y el segmento del usuario. La Fuerza Aérea de los
Estados Unidos desarrolla, mantiene y opera los segmentos espacial y de control.

5. SEGMENTO ESPACIAL
El segmento espacial GPS consta de una constelación de satélites que transmiten
señales de radio a los usuarios. Los Estados Unidos se compromete a mantener la
disponibilidad de al menos 24 satélites GPS operacionales, el 95% de las veces.

SEGMENTO DE CONTROL
Es el responsable de la apropiada operación de la constelación.
Reciben las señales de los satélites y calculan la órbita exacta.
Calculan los errores existentes en la información orbital de cada satélite (ephemeris
data) y es corregida y enviada a cada satélite.

El segmento de control de GPS consta de una red global de instalaciones de tierra
que hacen un seguimiento de los satélites GPS, monitorean sus transmisiones,
realizar análisis, y enviar comandos y datos a la constelación.

SEGMENTO DEL USUARIO
Compuesto por los usuarios del sistema y los receptores GPS.
Recibe las señales que envían los satélites y las utiliza para determinar la posición
de un punto.
Empleando las señales de cuatro satélites un receptor GPS puede calcular la
posición en el espacio tridimensional (X, Y, Z) y el tiempo (UTC*).
La aplicación principal del sistema GPS es la navegación en tres dimensiones (X, Y,
Z).

3.4.1.2 Servicios del GPS
Los satélites del GPS proporcionan servicios a usuarios civiles y militares. El servicio
a civiles es gratuito y está a disposición de todos los usuarios de manera permanente
y global. El servicio militar se presta a las fuerzas armadas de los Estados Unidos,
sus aliados y los organismos de gobierno debidamente autorizados.

AMPLIACIONES
Para satisfacer los requisitos de posicionamiento, navegación y cronometría (PNT)
de determinados usuarios, existen varias ampliaciones del Sistema de
Posicionamiento Global (GPS).
Una ampliación es todo sistema que perfeccione el GPS proporcionándole precisión,
integridad, fiabilidad u otra mejora para el posicionamiento, la navegación y la
cronometría, que no sea parte integrante del propio sistema.

DESEMPEÑO
Una mayor precisión se puede alcanzar mediante el uso de GPS en combinación
con sistemas de aumentación. Estos permiten posicionamiento en tiempo real dentro
de unos pocos centímetros, y las mediciones post-misión en el nivel de milímetro

3.4.1.3 Futuro del GPS
Existen objetivos políticos adicionales para satisfacer la creciente demanda por
mejorar el rendimiento de los servicios de GPS, y para seguir siendo competitivos
con los sistemas internacionales de navegación por satélite.

El programa de modernización del GPS es un esfuerzo continuo, se invertirá mucho
trabajo para mejorar los segmentos espacial y de control de GPS con nuevas
características para mejorar el rendimiento del GPS. Estas características incluyen
nuevas señales civiles y militares. [5]

6. CAPÍTULO II
3.4.2 Estándar GPS-3GPP
3.4.2.1 3GPP El proyecto 3ª Generation Partnership (3GPP) congrega a [siete]
telecomunicaciones organizaciones de desarrollo estándar (ARIB, ATIS, CCSA,
ETSI, TSDSI, TTA, TTC), conocido como "Socios de organización" y proporciona a
sus miembros con un entorno estable para producir los informes y especificaciones
que definen las tecnologías 3GPP.
El proyecto abarca las tecnologías de redes de telecomunicaciones celulares,
incluyendo acceso de radio, la red básica de transporte, y las capacidades de
servicio - incluyendo el trabajo sobre los códecs, seguridad, calidad de servicio - y
por lo tanto proporciona las especificaciones completas del sistema. Las
especificaciones también proporcionan enlaces de acceso de radio no a la red
central, y para el interfuncionamiento con redes Wi-Fi

3.4.2.2 Especificaciones

Especificaciones 3GPP y estudios son la contribución impulsada por las empresas
miembros, en grupos de trabajo y en el nivel de la Especificación técnica del Grupo.

Los tres Especificación Grupos Técnicos (TSG) en 3GPP son;

Las redes de acceso de radio (RAN)
Servicios y Aspectos de Sistemas (SA)
Red Central y Terminales (CT) [6]



CAPÍTULO IV
3.4.4 Sistemas GSM

3.4.4.1 Red celular
Las redes de telefonía móvil se basan en el concepto de celdas, es decir zonas
circulares que se superponen para cubrir un área geográfica.

Las redes celulares se basan en el uso de un transmisor-receptor central en cada
celda, denominado "estación base" (o Estación base transceptora, BTS).

Cuanto menor sea el radio de una celda, mayor será el ancho de banda disponible.
Por lo tanto, en zonas urbanas muy pobladas, hay celdas con un radio de unos
cientos de metros mientras que en zonas rurales hay celdas enormes de hasta 30
kilómetros que proporcionan cobertura.

En una red celular, cada celda está rodeada por 6 celdas contiguas (por esto las
celdas generalmente se dibujan como un hexágono). Para evitar interferencia, las
celdas adyacentes no pueden usar la misma frecuencia. En la práctica, dos celdas
que usan el mismo rango de frecuencia deben estar separadas por una distancia
equivalente a dos o tres veces el diámetro de la celda

3.4.4.2 Arquitectura de la Red GSM
En una red GSM, la terminal del usuario se llama estación móvil. Una estación móvil
está constituida por una tarjeta SIM (Módulo de identificación de abonado), que
permite identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil, es decir, al
dispositivo del usuario (normalmente un teléfono portátil).

Las terminales (dispositivos) se identifican por medio de un número único de
identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador internacional de equipos
móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación único (y secreto)

7. denominado IMSI (Identificador internacional de abonados móviles). Este código se
puede proteger con una clave de 4 dígitos llamada código PIN.

Por lo tanto, la tarjeta SIM permite identificar a cada usuario independientemente de
la terminal utilizada durante la comunicación con la estación base. Las
comunicaciones entre una estación móvil y una estación base se producen a través
de un vínculo de radio, por lo general denominado interfaz de aire (o en raras
ocasiones, interfaz Um).

Todas las estaciones base de una red celular están conectadas a un controlador de
estaciones base (o BSC), que administra la distribución de los recursos. El sistema
compuesto del controlador de estaciones base y sus estaciones base conectadas es
el Subsistema de estaciones base (o BSS).

Los controladores de estaciones base están físicamente conectados al Centro de
conmutación móvil (MSC) que los conecta con la red de telefonía pública y con
Internet; lo administra el operador de la red telefónica. El MSC pertenece a un
Subsistema de conmutación de red (NSS) que gestiona las identidades de los
usuarios, su ubicación y el establecimiento de comunicaciones con otros usuarios.

3.4.4.3 Tarjeta SIM
Una tarjeta SIM contiene la siguiente información:

- El número telefónico del abonado (MSISDN).
- El número internacional de abonado (IMSI, Identificación internacional de
abonados móviles).
- El estado de la tarjeta SIM.
- El código de servicio (operador).
- La clave de autenticación.
- El PIN (Código de identificación personal).
- El PUK (Código personal de desbloqueo). [6]

3.5 TEMARIO TENTATIVO DESGLOSADO, CAPITULOS, SUBCAPITULOS

1. Estado del arte
2. Estudio de la movilidad de las personas con discapacidad visual
2.1 Censo de personas en la ciudad de Riobamba.
2.2 Principales Adversidades.
3. Dispositivos GPS
3.1 Dispositivos GSM.
3.2 Protocolo GPS-3GPP.
4. Sensores inerciales.
4.1 Acelerómetro.
4.2 Giroscopio.
4.3 Detector de Obstáculos.
5. Resultados
5.1 Pruebas experimentales del rendimiento del dispositivo.
5.2 Análisis estadístico.
6. Conclusiones y Recomendaciones.
6.1 Conclusiones.
6.2 Recomendaciones.

8. 3.6 BIBLIOGRAFIA

[1] C. Pérez, "Estudiantes con discapacidades, dificultades de aprendizaje y desventajas: Estadísticas e
indicadores de los países de la OEA," México: OECD (Organisation for Economic Co-operation and
Development), Edebé. Consultado el, vol. 20, p. 2011, 2007.
[2] R. ÁVILA GUTIÉRREZ, "DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BASTÓN CON SISTEMA
ULTRASÓNICO PRODUCIDO POR UN MICROCONTROLADOR PIC16F84 PARA NIÑOS
INVIDENTES Y DÉBILES VISUALES," 2015.
[3] R. Bachl, W. Gerstacker, and R. Rau, "Method for improving receivers for the 3GPP standard by
employing coded control-symbols as additional pilot symbols," ed: Google Patents, 2002.
[4] D. d. C. Ribón Barrios, "Diseño y construcción de un prototipo de bastón sensorial para invidentes
mediante la utilización de ultrasonido," 2015.
[5] Fallas J., (2002), Costa Rica . "Laboratorio de Teledetección y Sistemas de Información Geográfica".
[6] De la Cruz Á. (2004). Colombia. Revista de la Facultad de Ingeniería. "Sistemas móviles celulares
GSM"




4. EJECUCION DEL PROYECTO DE TRABAJO DE GRADO

4.1 METODOS Y TECNICAS
4.2 RECURSOS NECESARIOS
4.2.1 HARDWARE
4.2.2 SOFTWARE
4.2.3 MATERIALES A UTILIZAR
2.2.4 OTROS
4.3 PLAN GENERAL DE TRABAJO
4.4 CRONOGRAMA TENTATIVO (GANTT)
4.5 PRESUPUESTO:
4.6 FUENTE DE FINANCIAMIENTO:



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DIRECTOR



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PROPONENTE