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miércoles, 3 de junio de 2015

Of how statistics makes good a low quality sensor / De cómo la estadística hace bueno un sensor malo

Imaginemos el siguiente par de sucesos. Por un lado, un tirador olímpico con una bala, por otro, un tirador mediocre con un millón de balas. Si tuviéramos que aportar cual acertará al menos una vez en la diana, ¿Por cual apostaríamos?

Imagine us the next couple of events. On the one hand, an Olympic shooter with a bullet, on the other hand, a lackluster shooter with a million bullets. If we had to bet which will hit at least once in the target. By which we'd bet?

¿Porqué nos hacemos este planteamiento?
Why are we doing this approach?

Del artículo anterior (http://carreteras-laser-escaner.blogspot.com.es/2015/05/the-discrete-gis-i-el-gis-discreto-i.html) he recibido muchos correos preguntándome como había hecho las mediciones como resulta más tedioso contestar uno a uno que responder en grupo redacto esta nueva entrada del blog.
Since the publication of our previous article (http://carreteras-laser-escaner.blogspot.com.es/2015/05/the-discrete-gis-i-el-gis-discreto-i.html) We have received many emails wondering how we'd done the measurements. As is more tedious answer one to one we reply to group in this new entry.

La respuesta es muy sencilla, simplemente con un teléfono móvil. Se que a partir de aquí empezaré a tener muchas críticas en cuanto un dispositivo móvil no tiene la misma exactitud que un aparato específico de medición de las altas frecuencias.
The answer is very simple, just with a cell phone. From here I will begin to have many reviews as a mobile device does not have the same accuracy as a specific high frequencies measuring device.

Para ello explicaré como hacer que un simple teléfono móvil tenga la exactitud de un aparato profesional. El primer paso es disponer de un aparato de medición de altas frecuencias fiable. El precio de estos está entre 200€ y 2000€.
For it I will explain how to make a simple mobile phone has the accuracy of a professional unit. The first step is to have a high frequencies measuring device. The price of these is between 200 € and 2000 €.

Por otra parte hay que conocer un poco de programación de android. Cuando en nuestro móvil buscamos cuantas redes hay disponibles, Podemos ver algo parecido a ésto:
On the other hand we must know a little android programming. When we look for at our few mobile networks are available, we can see something like this:


La información de cuantas redes hay disponibles la tenemos con el acceso:
Information on how many networks are available, we have to the access;

import android.net.wifi.WifiManager; // Permitirá la inclusión de funciones de escaneo wifi
...
WifiManager wifi; //Permitirá tener acceso a los valores de la clase wifiManager
...
wifi.getScanResults() // Matriz de datos.

como caso partícular con wifi.getScanResults().size, se obtiene el número de redes. Lo que tenemos que hacer es jugar con los valores de intensidad de la señal (de cada una de ellas) y el número de ellas:
As a particular case wifi.getScanResults().Size give us the number of networks. What we have to do is play with the intensity values of the signal (of each) and the number of them:

La función más simple sería:
The simplest function would be:

medida = k1 x n  (n=número señales) Podemos asegurar que esta solución no produce unos buenos resultados.
Measure = k1 = xn (n = number signals) We can ensure that this solution does not produce good results.


Una solución más compleja:
A solution more complex:

medida = k1 x n + k2 x n^2
measure = k1 x n + k2 x n^2
Error < 22%

ó

medida = k1 x n + k2 x n^2 + k3 x n^3
measure = k1 x n + k2 x n^2 + k3 x n^3
Error < 19%

Este tipo de soluciones polinomiales no mejoran el acercamiento a las mediciones de nuestro aparato de precisión. hacer depender sólo del número de señales. No se notan mejorías desde la segunda potencia y el error no baja del 20%. Hay que decir que para tener una idea aproximada de donde hay mas radiación es más que suficiente. Hay que tener además la volatilidad de estas redes según sean medidas según la hora del día o el día de la semana.

Si quisiéramos ser más exigentes tendríamos que saber cual es la intensidad de cada señal y promediarlo ponderadamente.

This type of polynomial solutions do not improve the approach to the measurement precision of our devices. With only the number of signals no are noticeable improvement from the second power, and the error is 20% in any case.It notes that have an approximate idea of where there is more radiation is sufficient. It should also be volatile as these networks are measured by time of day or day of the week.

If we have to be more demanding to know what the intensity of each signal and average it ponderously.

La solución ponderada más simple sería del tipo:
The simplest weighted solution would be as this kind:

medida= C x {(k11 x i1 + k12 x i1^2 + k13 x i1^3) + (k21 x i2 + k22 x i2^2 + k23 x i2^3) + .. +(kn1 x in + kn2 x in^2 + kn3 x in^3)} / n 
measure= C x {(k11 x i1 + k12 x i1^2 + k13 x i1^3) + (k21 x i2 + k22 x i2^2 + k23 x i2^3) + .. +(kn1 x in + kn2 x in^2 + kn3 x in^3)} / n 

Los coeficientes C, kij hay que buscarlos. Esta labor es muy tediosa y los errores comparados con nuestro medidor profesional da resultados con errores menores al 2%.
The coefficients C, kij must be sought. This work is very tedious and errors compared to our professional meter gives results with errors less than 2%.

Limitaciones: Evidentemente todo esto se realiza con mediciones de radiación debidas al las emisiones wifi. A otro tipo de emisiones no se puede cunatificar el dispositivo móvil porque simplemente carece de tales sensores.
Limitations: Obviously all this is done with measurements of radiation emissions caused by the the wifi. Another type of emissions can not be quantified because the mobile device simply lacks such sensors.

Una solución a este último problema se puede conseguir partiendo de un medidor de contaminación electro magnética que permite enviar los datos obtenidos por bluetooth.
A solution to the latter problem can be achieved based on an electro magnetic contamination meter that sends the data via Bluetooth.

Como siempre, la primera pregunta a hacerse es para qué queremos los datos. La mejor solución sería de tipo mixto. Es decir el primer paso sería una toma de datos general de un amplio territorio con nuestro móvil y un estudio exhaustivo de detalle en las zonas de más alta radiación.
As always, the first question to ask is why do we need the data. The best solution would be of mixed type. Is the first step would be a general data it takes a large territory with our smartphone and a comprehensive study of detail in areas of higher radiation.


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