(11) Número de Publicação: PT 106073 (51) Classificação Internacional: G09B 5/12 (2006) H04W 64/00 (2009) G01S 19/26 (2010) (12) FASCÍCULO DE PATENTE DE INVENÇÃO (22) Data de pedido: 2011.12.27 (30) Prioridade(s): (43) Data de publicação do pedido: 2013.06.27 (73) Titular(es): UNIVERSIDADE DE AVEIRO UATEC, ED. DA REITORIA 3º PISO, CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SANTIAGO 3810-193 AVEIRO PT INSTITUTO DE TELECOMUNICAÇÕES AVENIDA ROVISCO PAIS, Nº 1 LISBOA 1049-001 LISBOA PT (72) Inventor(es): NUNO MIGUEL GONÇALVES BORGES DE CARVALHO LUDIMAR BARRETO XIMBO GUENDA DIOGO MIGUEL DO CÉU CONDEÇO PT PT PT (74) Mandatário: ANABELA TEIXEIRA DE CARVALHO AV. DA BOAVISTA, ED. OCEANUS, N.º 3265-3.º ANDAR, ESCR. 3.8-3.7 4100-137 PORTO PT (54) Epígrafe: SISTEMA DE GUIA MULTIMÉDIA BASEADOS EM NAVEGAÇÃO MULTI-TECNOLOGIA (57) Resumo: ESTA PATENTE DESCREVE UM DISPOSITIVO QUE DESPOLETA CONTEÚDOS MULTIMÉDIA DE ACORDO COM A POSIÇÃO DO LEITOR, SEJA EM AMBIENTES INTERIORES OU EXTERIORES, RECORRENDO A SISTEMAS DE LOCALIZAÇÃO E GEO-REFERENCIAÇÃO POR SATÉLITE. OS CONTEÚDOS MULTIMÉDIA SERVEM COMO CICERONES TURÍSTICOS PARA PERCURSOS DIGITAIS OU COMO AUXILIARES DE NAVEGAÇÃO PARA PESSOAS COM NECESSIDADES ESPECIAIS. A PRESENTE INVENÇÃO COMPREENDE GEO- REFERENCIAÇÃO EXTERIOR NOMEADAMENTE POR SATÉLITE (1), EM PARTICULAR PELO SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL (GPS); LOCALIZAÇÃO INTERIOR, NOMEADAMENTE POR EMISSORES DE SINAIS RÁDIO DE FREQUÊNCIA DE CURTO ALCANCE (5); RELATIVAMENTE A PONTOS DE INTERESSE (2) PARA O UTILIZADOR DO SISTEMA; REPRODUTOR DE CONTEÚDOS ÁUDIO (3) CONTIDOS EM UM SISTEMA DE GUIA MULTIMÉDIA; E O DISPOSITIVO (4) RESPONSÁVEL POR SE LOCALIZAR USANDO AS VÁRIAS TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS E COMPARAR A SUA POSIÇÃO COM OS DADOS DOS PONTOS DE INTERESSE NA BASE DE DADOS, SENDO QUE QUANDO HÁ UMA CONDIÇÃO DE DISPARO, O FICHEIRO ÁUDIO CORRESPONDENTE AO PONTO É DESPOLETADO.
R E S U M O SISTEMA DE GUIA MULTIMÉDIA BASEADOS EM NAVEGAÇÃO MULTI- TECNOLOGIA Esta patente descreve um dispositivo que despoleta conteúdos multimédia de acordo com a posição do leitor, seja em ambientes interiores ou exteriores, recorrendo a sistemas de localização e geo-referenciação por satélite. Os conteúdos multimédia servem como cicerones turísticos para percursos digitais ou como auxiliares de navegação para pessoas com necessidades especiais. A presente invenção compreende geo-referenciação exterior nomeadamente por satélite (1), em particular pelo sistema de posicionamento global (GPS); localização interior, nomeadamente por emissores de sinais rádio de frequência de curto alcance (5); relativamente a pontos de interesse (2) para o utilizador do sistema; reprodutor de conteúdos áudio (3) contidos em um sistema de guia multimédia; e o dispositivo (4) responsável por se localizar usando as várias tecnologias disponíveis e comparar a sua posição com os dados dos pontos de interesse na base de dados, sendo que quando há uma condição de disparo, o ficheiro áudio correspondente ao ponto é despoletado.
D E S C R I Ç Ã O SISTEMA DE GUIA MULTIMÉDIA BASEADOS EM NAVEGAÇÃO MULTI- TECNOLOGIA Domínio técnico da invenção A presente invenção relata um sistema para criação de guias multimédia, quer turísticos, quer auxiliares de pessoas com necessidades especiais, despoletados automaticamente por reconhecimento do local georreferenciado do sistema. Antecedentes da Invenção Os sistemas de guias áudio permitem a visita de locais de interesse turístico de forma autónoma de um guia humano. Estes sistemas têm tido uma penetração no mercado muito interessante do ponto de vista estático, no qual o utilizador despoleta um som, ou um conteúdo audível, tendo intervenção na escolha do trecho de áudio a tocar de acordo com um mapa em papel. Estes guias áudio permitem assim a navegação e visita turística de uma forma eficiente e autónoma de qualquer tipo de guia físico. Recentemente estes sistemas têm evoluído pela introdução da navegação via GPS, permitindo em ambientes exteriores a navegação e o acompanhamento turístico de forma automática por recurso à geo-referenciação. Um desses exemplos é o documento nº US 6266614, 2001, com o nome de Travel Guide, que veio descrever um sistema de guias áudio utilizando o GPS para despoletar os conteúdos áudio tendo em atenção a posição geolocalizada do sistema áudio. 1
No entanto os problemas associados à recepção de sinais GPS em ambientes urbanos e no interior de edifícios é por demais conhecido, o que faz com que sistemas deste género sejam apenas utilizáveis em cenários exteriores, nos quais a recepção dos sinais via satélite são livres de interferência. Nesse sentido justifica-se a utilização de outros sistemas de localização, georreferenciação e navegação não recorrentes a sinais GPS, permitindo assim a utilização deste tipo de tecnologia em ambientes interiores de uma forma automática e continua com os ambientes exteriores. A localização em ambientes interiores, especialmente o arranque automático dos conteúdos em guias áudio em museus existe de uma forma eficiente e relativamente simples, recorrendo ou a emissores locais via bluetooth, ou emissores locais via FM, ou ainda por recurso a RFID. No entanto esta localização consiste basicamente na identificação de salas nas quais o sistema de guia áudio está, ou no caso de RFID pela leitura de uma identificação guardada num dispositivo de rádio, da peça a descrever. A localização em tempo real dentro de edifícios com uma resolução mais fina do que uma mera identificação da sala para fins de guias áudio não existe e a sua associação com sistemas de localização/navegação via satélite é inexistente. Referem-se de seguida os documentos do estado da técnica considerados mais relevantes. 2
Documento US2010070161 (A1) - Este sistema baseia-se num navegador com informação de pontos de interesse apenas com áudio e o sistema de localização é tipicamente outdoor, baseado em sistemas de geo-referenciação. Documento CN201251914 (Y) Este documento consiste num guia multimédia para guias áudio, mas não despoletadas automaticamente tendo em atenção a posição do utilizador. Documento WO2009106020 (A1) Este sistema baseia-se num guia turístico multimédia utilizando um telemóvel, mas não despoletado automaticamente. Documento CN200972655 (Y) Esta patente baseia-se num sistema de guia áudio turístico baseado em RFID, ou seja o conteúdo é despoletado apenas quando o turista acciona e lê um RFID, mais uma vez não sendo despoletado automaticamente. Documento US2009192707 (A1) Sistema de áudio guia baseado na posição do utilizador e na sua direcção baseada em GPS e por isso apenas ambientes exteriores, neste caso é apenas um guia áudio e não inclui a simultaneidade de ambientes interiores e exteriores. Documento KR20070014729 (A) Sistema de guia áudio por difusão rádio e baseado na posição GPS do utilizador, não permite localização interior nem interacção com o sistema de localização. Documento US 6266614, - Com o nome de Travel Guide, Descreve um sistema de guias áudio utilizando o GPS para despoletar os conteúdos áudio tendo em atenção a posição 3
geolocalizada do sistema áudio, mas como é GPS apenas funciona em ambientes exteriores. Documento CN201044161Y, - Com o nome de Electric Tourist Guide System, descreve um sistema de guias áudio utilizando o sinal rádio para despoletar os áudios, mas é omisso quanto à utilização de GPS e de simultaneidade de arranque em ambientes interiores e exteriores. Além disso o sistema rádio que utilizam é específico para a aplicação em questão. Na presente invenção, o receptor combina diversos sistemas rádio (nomeadamente WiFi, Bluetooth, FM, GSM/HSDPA) e um algoritmo de localização que permite realizar um posicionamento com menos ambiguidade. Documento 2009-L71759, - Com o nome de Electronic Guide System, utiliza sinais sem fios com uma codificação especial para despoletar áudios, não funciona em ambientes interiores nem com GPS. Descrição geral da invenção Esta patente vem exactamente colmatar o problema referido anteriormente, por combinação de sistemas de navegação via satélite com sistemas de localização recorrendo a sinais de curta distância rádio, caso de bluetooth, wi-fi, zig-bee e RFID de longo alcance e outros sistemas de longo alcance rádio. Considera-se, de forma habitual nesta área técnica, que um sistema rádio é de longo alcance quando a comunicação pode ser feita a mais de cerca de 5 metros. E considera-se de curto alcance no caso contrário. Estes sistemas combinados permitem a localização e navegação turística de uma forma eficiente de forma a possibilitar que um turista possa navegar num cenário livre 4
de barreiras, quer em ambientes interiores, quer em ambientes exteriores, sendo conduzido nestes ambientes de forma automática e despoletando conteúdos áudio de acordo com a posição do utilizador. O sistema agora apresentado consiste numa associação de vários dispositivos tecnológicos que combinados permitem a navegação quer em ambientes interiores, quer em ambientes exteriores e o despoletar de conteúdos audíveis baseados nessas mesma localização do utilizador. A navegação em ambientes interiores é realizada à custa de um sistema de navegação próprio utilizando para o efeito uma rede de comunicações, recorrendo a tecnologias tipo Zig-Bee, WiFi, Bluetooth ou RFID de longo alcance. Em todos estes casos o sistema utiliza uma combinação de técnicas RSSI (Received Signal Strength) e Identificação automática que permite a localização precisa do utilizador num ambiente interior ou exterior com fraca cobertura de sistemas de localização/navegação GPS. No cenário de ambiente exterior o sistema utiliza uma combinação de sistemas de navegação via satélite, tipo GPS ou Galileo, e sistemas de localização por sinal Rádio, que permite despoletar os conteúdos áudio tendo por base a localização do utilizador. Este conhecimento de qual o conteúdo áudio a despoletar baseia-se numa base de dados que está armazenada localmente e contêm a relação entre a posição georreferenciada e o conteúdo áudio a despoletar nessa posição. Esta base de dados é previamente carregada num dispositivo de memória tipo memória não volátil e interliga-se com um processador 5
que calcula a zona no qual o áudio respectivo vai ser despoletado. O sistema contêm ainda um circuito de adaptação do conteúdo áudio a um sistema de audição, quer este seja um auricular ou um dispositivo rádio para transmissão de áudio, caso de auriculares bluetooth ou transmissor FM de difusão de curta distância para permitir a audição em rádios receptores FM. Finalmente o sistema tem ainda um dispositivo de entrada tipo teclado, que permite parar, repetir e alterar a ordem de saída dos conteúdos áudio, permitindo ainda desencadear outras formas de iteração com o utilizador de forma audível mas não necessariamente o sistema de som do utilizador. Uma das novidades da presente invenção consiste na integração do despoletar de conteúdos áudio de forma automática, tendo em consideração a posição do utilizador. Nesta patente uma das inovações principais inclui a localização em ambientes interiores e exteriores, permitindo uma continuidade na navegação e nos conteúdos pela integração de várias tecnologias. Nesse sentido uma das novidades aqui apresentadas do ponto de vista técnico é a combinação de técnicas de localização de ambientes interiores e exteriores simultaneamente. Nesta patente o descreve-se a simultaneidade de despoletar conteúdos áudio em ambientes interiores e exteriores de forma automática, recorrendo a sistemas de localização, que no caso de ambientes exteriores recorre a sinais via satélite e marcadores de rádio, enquanto em ambientes interiores recorre a sinais de rádio frequência que podem ser emitidos de várias fontes, sejam eles WiFi, GSM, 6
ZigBee, FM, etc. A título de exemplo ilustrativo da localização baseada em FM, veja-se o documento Tuning to Your Position: FM radio based Indoor Localization with Spontaneous Recalibration, IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom), March 29 2010-April 2 2010, p. 153 161, cujo inteiro conteúdo é aqui reproduzido por referência. Esta invenção tem aplicabilidade imediata na indústria turística e em navegação de pessoas com necessidades especiais. Descrição das Figuras Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção. Figura 1: Representação esquemática do cenário preferencial de utilização do deste sistema onde (1) representa a rede de satélites que constituem o sistema de posicionamento global(gps), e permite que o dispositivo móvel se consiga localizar em ambientes exteriores. (2) representa um ponto de interesse para o utilizador do sistema, este ponto está previamente definido, assim como os sinais que define (3) representa um dispositivo que se pode ligar a uma saída de som e ouvir o áudio produzido pelo sistema de guia multimédia. (4) representa o objecto inventivo, este é responsável por se localizar usando as várias tecnologias disponíveis e comparar os dados da sua posição com os dados dos pontos de interesse na base de dados, e quando há uma condição de 7
disparo, o ficheiro áudio correspondente ao ponto é despoletado. (5) representa um dispositivo emissor de sinais de rádio de frequência de curto alcance. Estes dispositivos são usados para permitir que se consiga realizar uma localização dentro de edifícios, onde o sinal do GPS é muito fraco para ser usado. Figura 2: Representação esquemática de desenho técnico do dispositivo onde (6) representa o receptor de sinal de GPS, permitindo fazer a localização em ambientes exteriores., (7) representa dispositivo receptor de outros sinais de rádio de curto alcance, tais como WiFi, RFID, ZigBee ou Bluetooth. OS dados recebidos por este receptor são enviados para a unidade de processamento. (8) representa a unidade de processamento responsável pelo processamento dos dados recebidos pelos vários dispositivos de entrada de dados e também o despoletar dos eventos. (9) representa um teclado que permite a interacção do utilizador com o dispositivo. Através deste teclado, o utilizador pode realizar operações como deslizar o GPS ou um dos outros elementos receptores de sinal de rádio, assim como escolher a língua em que pretende ouvir os áudios, pausar, retomar e repetir o áudio. (10) representa um dispositivo emissor de sinal de rádio FM, e permite que reproduzido no dispositivo possa ser recebido em simples receptores de FM. Esta funcionalidade é essencial quando se pretende guiar um grande número de pessoas. Para tal, basta haver um utilizador equipado com o sistema apresentado, bastando os restantes elementos da visita disponham de um receptor de rádio FM. 8
(11) representa um elementos de memória onde são guardados os ficheiros áudio assim como a base de dados dos pontos de interesse. (12) representa um ecrã que permite ao utilizador acompanhar o funcionamento do dispositivo. (13) representa o elemento do sistema capaz de reproduzir ficheiros de áudio. Este dispositivo disponibiliza uma saída de áudio onde se pode ligar auscultadores. Figura 3: Representação esquemática de diagrama do funcionamento do dispositivo onde (14) representa o processo de inicialização dos dispositivos que se encontram ligados à unidade de processamento. (15) representa o processo de procura por uma fonte sinal de rádio frequência, proveniente de uma rede ou fonte isolada de sinal, onde o dispositivo consiga ler informação e seja capaz de se localizar. (16) representa o processo de obtenção de informação sobre um dado nó RF. (17) representa o processo de relacionar as informações sobre um dado nó RF com os dados existentes na base de dados. Caso haja uma correspondência entre os dados, é despoletado o evento. (18) representa o processo de obter informação sobre a posição do receptor GPS. Isto acontece quando não é possível realizar a localização através de uma fonte de sinal de RF de curto alcance. (19) representa o processo de verificar se a posição obtida através do receptor GPS se encontra dentro da área, previamente definida, onde se deve despoletar um evento. (20) representa o processo de despoletar um dado evento. Quando o sistema detecta que se encontra dentro da área de 9
um dado ponto de interesse, o áudio associado a esse ponto de interesse é reproduzido. Exemplo de realização O cenário de utilização ideal do sistema apresentado será aquele em que um utilizador pretende visitar um dado local para o qual já existe conteúdo multimédia e informação compilada. Depois de carregado o conteúdo para o dispositivo, o utilizador liga um auscultador ao dispositivo para assim ouvir o conteúdo reproduzido. O utilizador pode seguir um percurso definido ou visitar os pontos de interesse (poi) de forma aleatória. Estando num ambiente exterior, o receptor de GPS é usado para obter a posição do utilizador. Sabendo esse dado, quando o mesmo se aproxima de um dado poi e entra numa região centrada na posição do POI e cujo raio foi pré-definido, é despoletada a leitura de um ficheiro de áudio, presente no cartão de memória, que está associado a esse poi. Em ambientes interiores, o dispositivo irá tentar obter informação sobre redes de curto alcance que possam existir no local. Estes sinais podem ser instalados com o propósito de servir de suporte a visita, por exemplo RFID ou ZigBee, ou serem sinais já existentes, como por exemplo WIFI. No caso de algum destes sinais esteja associado a um poi, então é reproduzido o conteúdo multimédia associado. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais da presente invenção. Lisboa, 21 de Dezembro de 2012 10
R E I V I N D I C A Ç Õ E S 1. Sistema de guia multimédia para navegação multitecnologia caracterizado por compreender um dispositivo móvel que compreende: a. módulo de localização (4) em ambientes interiores e exteriores simultaneamente; b. módulo de guias áudio (3) configurados para desencadear automaticamente utilizando informação de localização mista, em ambientes interiores e exteriores, fornecida pelo referido módulo de localização. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o módulo de guias áudio (3) compreender uma base de dados (11) de conteúdos áudio georreferenciados guardada localmente no referido dispositivo móvel. 3. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo de localização do dispositivo móvel utilizar tecnologia de localização via satélite (6). 4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo de localização (4) do dispositivo móvel utilizar tecnologia Zig-Bee (5) para localização complementar (7) à localização via satélite (1). 5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo de localização (4) do dispositivo móvel utilizar 1
tecnologia Wi-Fi para localização complementar à localização via satélite (1). 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o dispositivo utilizar tecnologia Bluetooth (5) para localização complementar a localização via satélite (1). 7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o dispositivo utilizar tecnologia RFID (5) para localização complementar a localização via satélite (1). 8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um emissor FM (10) de difusão de curta distância para os referidos guias áudio. 9. Método de operação de guia multimédia para navegação multi-tecnologia caracterizado por compreender os passos de: a. localizar quer em ambientes interiores (15) e exteriores (16) a posição de um dispositivo móvel; b. desencadear (20) automaticamente (18, 19) guias áudio utilizando a referida informação de localização mista, em ambientes interiores e exteriores. 10. Método de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por armazenar e aceder uma base de dados (11) de conteúdos áudio georreferenciados, guardada 2
localmente no referido dispositivo móvel, quando desencadeia automaticamente os referidos guias áudio. 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado por localizar a posição do referido dispositivo móvel (16) por tecnologia de localização via satélite. 12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por localizar a posição do referido dispositivo móvel (17) por tecnologia Zig-Bee, Wi-Fi, Bluetooth, ou RFID. 13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado por emitir em FM de difusão de curta distância (10) os referidos guias áudio para permitir a audição em rádios receptores FM. Lisboa, 21 de Dezembro de 2012 3
F I G U R A S 1 5 3 4 3 2 2 4 FIGURA 1 1/3
6 7 GPS 8 Receptor de Sinais Rádio 9 10 FM Unidade de Processamento Teclado Memória 11 ÁUDIO Ecrã 12 13 Figura 2 2/3
14 Inicialização dos dispositivos NO 15 16 Captado sinal RF? NO YES 17 Obter Dados do GPS NO Obter Dados sobre nó RF Posição GPS dentro do raio de um POI? 18 ID do nó na base de dados? 19 20 YES Tocar áudio relacionado ao POI YES Figura 3 3/3
Relatório de Pesquisa de Portugal Ref. do pedido: 106073 CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA G09B 5/12, G01S 19/26, H04W 64/00 De acordo com a Classificação Internacional de Patentes DOCUMENTAÇÃO E BASES DE DADOS ELETRÓNICAS PESQUISADAS EPODOC, WPI, INTERNET, INSPEC, COMPDX, XPI3E, XPIEE, XPAIP, XPESP, XPESP2, NPL DOMÍNIOS TÉCNICOS PESQUISADOS G09B 5/12, G01S 19/26, H04W 64/00 De acordo com a Classificação Internacional de Patentes DOCUMENTOS CONSIDERADOS RELEVANTES Categoria* X Citação do documento, com indicação, sempre que apropriado, das passagens relevantes MAZZENGA, F., et al., Applications of Smart Tagged RFID Tapes for Localization Services in Historical and Cultural Heritage Environments, 19th IEEE International Workshop on Enabling Technologies: Infrastructures for Collaborative Enterprises, IEEE, 28 de junho de 2010, p. 186-191 Relevante para a reivindicação 1-13 A US 2007018890 A1 (KULYUKIN, V.) 2007.01.25 Todo o documento 1-13 A A CHI-YI, L., et al., A RFID-Based Personal Navigation System for Multistory Indoor Environments, 2011 International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA), IEEE, 26 de outubro de 2010, pp. 460-465 Todo o documento CHI-YI, L., et al., An End-to-End Logistics Management Application Over Heterogeneous Location Systems, Wireless Personal Communications, Springer, 1 de julho de 2011, Vol. 59, Número 1, p. 5-16 (incompleto, p. 5-6) Todo o documento 1-13 1-13 * Categorias dos documentos citados: A Estado da técnica; X Documento de particular relevância quando considerado isoladamente; Y Documento de particular relevância quando combinado com um ou mais deste tipo de documentos; E Pedido de patente anterior publicado na mesma data ou em data posterior à do pedido; L Documento citado por qualquer outra razão; Data do termo da pesquisa 2013.02.28 Data de elaboração do Relatório de Pesquisa 2013.02.28 T & P D O Princípio ou teoria subjacente à invenção; Documento membro da mesma família de documentos de patente; Documento publicado antes da data de pedido mas depois da data de prioridade; Documento citado no pedido; Documento que se refere a uma divulgação oral, uso, exibição ou qualquer outro meio. Técnico examinador: Telefone: Rui Gomes INPI, Campo das Cebolas, 1149-035 LISBOA Fax: 21 886 98 59 Assinatura Nota: Esta pesquisa refere-se aos elementos apresentados até à data da elaboração deste relatório de pesquisa. Quaisquer elementos que possam ter sido entregues posteriormente a esta data, não foram objeto de apreciação técnica. M0589.02 1/2
Anexo ao Relatório de Pesquisa de Portugal Informação sobre os membros da família de documentos de patente Ref. do pedido: 106073 Documento de patente citado no relatório Data de publicação US 2007018890 A1 2007.01.25 Membro(s) da família Data de publicação M0589.02 2/2