{"id":3029,"date":"2021-02-13T12:20:27","date_gmt":"2021-02-13T17:20:27","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/?p=3029"},"modified":"2026-08-04T21:42:37","modified_gmt":"2026-08-05T02:42:37","slug":"5-2-localiza-por-trilateracion-intervalos-algoritmo-python","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/5-2-localiza-por-trilateracion-intervalos-algoritmo-python\/","title":{"rendered":"5.2 Localiza por Trilateraci\u00f3n \u2013 Intervalos. Algoritmo Python"},"content":{"rendered":"\n

Algoritmo en Python<\/h2>\n\n\n
\n# Localizaci\u00f3n por trilateraci\u00f3n\n# Ubicaci\u00f3n de puntos en el mapa\n# Girni 2020-10-07 propuesta: edelros@espol.edu.ec\n\nimport numpy as np\nimport sympy as sym\nimport matplotlib.pyplot as plt\n\nimport pandas as pd\nimport json\nimport girni_lora_libreria as girni\n\n# INGRESO\n# revisar parametros al inicio\nmodo   = 'rx'\nmedida = 'rssi'\n\n# archivos de entrada\narch_medUbAtrib = 'rsmP06_'+medida+'UbicaUsar01.txt'\narch_ecuaciones = 'rsmP06_ecuaciones01.json'\n\n# archivos de salida\narch_trilatera = 'rsmP07_'+medida+'trilatera01.txt'\n\n# grupo a procesar\nmostrargrp   = ['FIEC'] #['FIEC','FCNM','RECT','CIRC']\nmostrartip   = ['punto']\nmostrarfuera = [0,1]    #[0,1]\ntolera_error = 2 # decimales en error\n\n# Referencias\nbaliza  = {'d1':'gtwRECT',\n           'd2':'gtwFIEC',\n           'd3':'gtwFCNM'}\n\n# PROCEDIMIENTO \nbaliza_key = list(baliza.keys())\nbaliza_val = list(baliza.values())\n\n# leer datos\nwith open(arch_ecuaciones) as json_file: \n    ecuacion = json.load(json_file) \ntabla = pd.read_csv(arch_medUbAtrib, index_col='etiqueta')\ntabla = pd.DataFrame(tabla)\n\n# coordenadas de baliza\ncoordbaliza = {}\nfor cadabaliza in baliza:\n    cualbaliza = baliza[cadabaliza]\n    coordbaliza[cadabaliza] = [tabla['c_este'][cualbaliza]]\n    coordbaliza[cadabaliza].append(tabla['c_norte'][cualbaliza])\n\n# inicializa ubicados, encontrados, intervalos fuera, errores\n# ubicados tiene [distancia, distancia+1s, distancia +2s,total]\nubicados   = np.zeros(shape=(3,4),dtype=int)\ntabla['interv_fuera'] = ''\ntabla['encontrado'] = np.nan\n# suma de errores\nsumatrilat = np.zeros(shape=(2,4),dtype=float)\nsumagps    = np.zeros(shape=(2,4),dtype=float)\nsumagpsdx  = np.zeros(shape=(2,4),dtype=float)\nsumagpsdy  = np.zeros(shape=(2,4),dtype=float)\n\n# distancias y errores a cada baliza\nfor unabaliza in baliza_val:\n    donde = baliza_val.index(unabaliza)\n    cualbaliza = baliza_key[donde]\n    columna = medida+'_'+modo+'_'+cualbaliza\n    tabla['dist0_'+cualbaliza] = np.nan\n    tabla['dist1_'+cualbaliza] = np.nan\n    tabla['dist2_'+cualbaliza] = np.nan\n    \n    # distancia estimada por punto\n    for cadapunto in tabla.index:\n        p_rssi = tabla[columna][cadapunto]\n        esgrupo = tabla['grupo'][cadapunto]\n        estipo  = tabla['tipo'][cadapunto]\n        # ecuacion a usar\n        ecuacion_rssi = ecuacion[unabaliza]\n        if not(np.isnan(p_rssi)):\n            if (esgrupo in mostrargrp) and (estipo in mostrartip):\n                ubicados[2,donde] = ubicados[2,donde] + 1\n            dist = girni.dist_rssi(p_rssi,ecuacion_rssi)\n            [distancia,e_mean,e_1std,e_2std,interv_fuera] = dist\n            dist1 = distancia + e_1std\n            dist2 = distancia + e_2std\n            tabla.loc[cadapunto,'dist0_'+cualbaliza] = distancia\n            tabla.loc[cadapunto,'dist1_'+cualbaliza] = dist1\n            tabla.loc[cadapunto,'dist2_'+cualbaliza] = dist2\n            if interv_fuera>0:\n                if len(tabla['interv_fuera'][cadapunto])==0:\n                       separador=''\n                else:\n                       separador=','\n                tabla.loc[cadapunto,'interv_fuera'] = tabla['interv_fuera'][cadapunto]+separador+cualbaliza\nprocesados = np.max(ubicados[2,:])\n\n# trilateraci\u00f3n. estima localizaci\u00f3n cada punto\n# inicializa cada punto a i*std\nfor i in range(0,3,1):\n    tabla['trilat_este_'+str(i)] = np.nan\n    tabla['trilat_norte_'+str(i)] = np.nan\n    tabla['trilat_error_'+str(i)] = np.nan\n    tabla['ubicado_'+str(i)] = np.nan\n    tabla['trilat_gps_error_'+str(i)] = np.nan\n    tabla['trilat_gps_dx_'+str(i)] = np.nan\n    tabla['trilat_gps_dy_'+str(i)] = np.nan\n\n# procesa cada punto\nfor cadapunto in tabla.index:\n    esgrupo = tabla['grupo'][cadapunto]\n    if esgrupo in mostrargrp:\n        # coordenadas GPS del punto\n        c_este  = tabla['c_este'][cadapunto]\n        c_norte = tabla['c_norte'][cadapunto]\n\n        # cada punto a i*std\n        punto = {}\n        for i in range(0,3,1):\n            punto[i] = {}\n            cuenta = 0\n            for unabaliza in baliza:\n                punto[i][unabaliza] = tabla['dist'+str(i)+'_'+unabaliza][cadapunto]\n                # si existe distancia\n                if not(np.isnan(punto[i][unabaliza])):\n                    cuenta = cuenta + 1\n            # Hay 3 mediciones a baliza\n            if cuenta==3:\n                localiza = girni.trilatera(punto[i],\n                                           coordbaliza,\n                                           tolera = 10e-4)\n                baricentro = localiza['baricentro']\n                barerror   = localiza['barerror']\n                poligono   = localiza['poligono']\n                sumabaricentro = np.sum(baricentro)\n                # Hay coordenadas de baricentro\n                if not(np.isnan(sumabaricentro)):\n                    tabla.loc[cadapunto,'trilat_este_'+str(i)]  = baricentro[0]\n                    tabla.loc[cadapunto,'trilat_norte_'+str(i)] = baricentro[1]\n                    tabla.loc[cadapunto,'trilat_error_'+str(i)] = np.round(barerror,tolera_error)\n\n                    # error trilatera hacia gps\n                    dx = baricentro[0] - c_este\n                    dy = baricentro[1] - c_norte\n                    error_gps = np.sqrt(dx**2+dy**2)\n                    tabla.loc[cadapunto,'trilat_gps_error_'+str(i)] = np.round(error_gps,tolera_error)\n                    tabla.loc[cadapunto,'trilat_gps_dx_'+str(i)] = np.round(dx,tolera_error)\n                    tabla.loc[cadapunto,'trilat_gps_dy_'+str(i)] = np.round(dy,tolera_error)\n\n                    # cuenta error si encuentra primera vez\n                    cond1 = np.isnan(tabla['encontrado'][cadapunto])\n                    cond2 = len(tabla['interv_fuera'][cadapunto])>0\n                    k = int(cond2) # intervalo extendido\n                    if cond1:\n                        tabla.loc[cadapunto,'encontrado'] = i\n                        ubicados[k,i]   = ubicados[k,i]+1\n                        sumatrilat[k,i] = sumatrilat[k,i] + np.round(barerror,tolera_error)\n                        sumagps[k,i]    = sumagps[k,i] + np.round(error_gps,tolera_error)\n                        sumagpsdx[k,i]  = sumagpsdx[k,i] + np.round(np.abs(dx),tolera_error)\n                        sumagpsdy[k,i]  = sumagpsdy[k,i] + np.round(np.abs(dy),tolera_error)\n\n# contabiliza errores de localizados\nubicasuma = np.zeros(2)\nubicasumporc = np.zeros(2)\nubicaporc = np.zeros(shape=(2,3))\nfor k in range(0,2,1):\n    ubicados[k,3] = int(np.sum(ubicados[k,0:3]))\n    ubicasuma[k]  = np.sum(ubicados[k,0:3])\n    ubicasumporc[k] = np.round(100*ubicasuma[k]\/ubicados[k,3],1)\n    for i  in range(0,3,1):\n        ubicaporc[k,i]  = np.round(100*ubicados[k,i]\/ubicasuma[k],1)\n        if ubicados[k,i]>0:\n            sumatrilat[k,i] = np.round(sumatrilat[k,i]\/ubicados[k,i],1)\n            sumagps[k,i]    = np.round(sumagps[k,i]\/ubicados[k,i],1)\n            sumagpsdx[k,i]  = np.round(sumagpsdx[k,i]\/ubicados[k,i],1)\n            sumagpsdy[k,i]  = np.round(sumagpsdy[k,i]\/ubicados[k,i],1)\n\n# SALIDA\nprint('Errores localizacion')\n\nimport prettytable as ptt\nprint('Errores estimado: Cota-Trilatera-pol\u00edgono y Trilatera_vs_GPS')\nmostrar = ptt.PrettyTable(['punto','i*std','fuera','trilat',\n                           'gps','gps_dx','gps_dy',\n                           'u_d1','u_d2','u_d3'])\nfor cadapunto in tabla.index:\n\n    # selecciona puntos a mostrar\n    encontrado = tabla['encontrado'][cadapunto]\n    esgrupo = tabla['grupo'][cadapunto]\n    interv_fuera = int(len(tabla['interv_fuera'][cadapunto])!=0)\n    cond1 = not(np.isnan(encontrado))\n    cond2 = esgrupo in mostrargrp\n    cond3 = interv_fuera in mostrarfuera \n\n    if cond1 and cond2 and cond3:\n        encontrado = int(encontrado)\n        \n        mostrar.add_row([cadapunto,\n                str(int(tabla['encontrado'][cadapunto])),\n                tabla['interv_fuera'][cadapunto],\n                str(tabla['trilat_error_'+str(encontrado)][cadapunto]),\n                str(tabla['trilat_gps_error_'+str(encontrado)][cadapunto]),\n                str(tabla['trilat_gps_dx_'+str(encontrado)][cadapunto]),\n                str(tabla['trilat_gps_dy_'+str(encontrado)][cadapunto]),\n                tabla['usar_d1'][cadapunto],\n                tabla['usar_d2'][cadapunto],\n                tabla['usar_d3'][cadapunto]])\nprint(mostrar)\nprint('puntos con medidas:        ',procesados)\nloc_alg = np.round(100*np.sum(ubicados[:,3])\/procesados,1)\nprint('localizados con algoritmo: ',\n      np.sum(ubicados[:,3]),\n      '  , '+str(loc_alg)+'%' )\nprint('Errores Promedio:')\nresumen = ptt.PrettyTable(['error+i*std','cant','%',\n                           'trilat','gps','gps_dx',\n                           'gps_dy'])\nfor k in range(0,2,1):\n    if k == 0:\n        texto = 'dentro'\n    if k == 1:\n        texto = 'fuera'\n    resumen.add_row(['interv_'+texto,ubicados[k,3],'',\n                     '','','',''])\n    for i in range(0,3,1):\n        resumen.add_row(['error_'+str(i),ubicados[k,i],\n                         str(ubicaporc[k,i])+'%',\n                         sumatrilat[k,i],sumagps[k,i],\n                         sumagpsdx[k,i],sumagpsdy[k,i],\n                         ])\nprint(resumen)\n\n# salida hacia archivo\ntabla.to_csv(arch_trilatera)\n\n# Grafica ubicados ------------\n# Referencias para gr\u00e1fica\ngrupo   = ['FIEC' ,'FCNM'  ,'RECT','CIRC']\ncolores = ['green','orange','grey','magenta']\ntipo    = ['punto','1m' ,'gtw','dispositivo']\nmarcas  = [    'o','D'  ,'D'  ,'*' ]\ncolorstd = ['lightblue', 'lightgreen','orange']\ncolorlin = ['lightblue', 'lightgreen','orange']\n\nfigura,grafica = plt.subplots()\n# balizas\nfor unabaliza in coordbaliza:\n    g_este = coordbaliza[unabaliza][0]\n    g_norte = coordbaliza[unabaliza][1]\n    grafica.scatter(g_este,g_norte,\n                    color = 'red',\n                    marker = 'D',\n                    label = cadapunto)\n    grafica.annotate(unabaliza,\n                     (g_este,g_norte))\n# Puntos\nfor cadapunto in tabla.index:\n    g_este  = tabla['c_este'][cadapunto]\n    g_norte = tabla['c_norte'][cadapunto]\n\n    # selecciona puntos a mostrar\n    encontrado = tabla['encontrado'][cadapunto]\n    esgrupo = tabla['grupo'][cadapunto]\n    interv_fuera = int(len(tabla['interv_fuera'][cadapunto])!=0)\n    cond1 = not(np.isnan(encontrado))\n    cond2 = esgrupo in mostrargrp\n    cond3 = interv_fuera in mostrarfuera \n\n    if cond1 and cond2 and cond3:\n        encontrado = int(encontrado)\n        p_este  = tabla['trilat_este_'+str(encontrado)][cadapunto]\n        p_norte = tabla['trilat_norte_'+str(encontrado)][cadapunto]\n        grafica.scatter(p_este,p_norte,\n                        color = colorstd[encontrado],\n                        label = cadapunto)\n        grafica.plot([p_este,g_este],\n                     [p_norte,g_norte],\n                     color = colorstd[encontrado],\n                     linestyle='dotted')\n        grafica.scatter(g_este,g_norte,\n                        color = 'blue',\n                        label = cadapunto)\n        grafica.annotate(cadapunto,(g_este,g_norte),\n                         color='blue')\n\ngrafica.set_xlabel('UTM_este')\ngrafica.set_ylabel('UTM_norte')\ngrafica.grid()\ngrafica.set_title('Puntos Ubicados')\n\nplt.show()\n<\/pre><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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