Sistema de localización acústico empleando conjuntos de secuencias complementarias
- Autores: Carlos Manuel de Marziani
- Directores de la Tesis: Jesús Ureña Ureña (dir. tes.), Álvaro Hernández Alonso (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2006
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Ramón Mazo Quintas (presid.), Juan Jesús García Domínguez (secret.), Antonio Ramón Jiménez Ruiz (voc.), Fernando Javier Álvarez Franco (voc.), Herbert Peremans (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En esta tesis se presenta el diseño de un sistema de localización para objetos, fijos o móviles, que realizan sus tareas en espacios interiores. El principal objetivo es el desarrollo de un sistema de localización relativo donde únicamente se utilizan emisiones acústicas codificadas con medio sensorial para determinar las relaciones espaciales entre los objetos que participan del sistema.
El diseño se estructura a partir de la utilización de emisiones codificadas a través de Conjuntos Complementarios de Secuencias, aprovechado sus adecuadas propiedades que permiten operar de modo fiable, aun en condiciones adversas, Esta codificación posibilita obtener una elevada inmunidad al ruido, discriminar simultáneamente las emisiones realizadas por cada nodo sensor y, además, conseguir una gran precisión en la mediad de relaciones temporales entre emisiones. Gracias a estas características se ha logrado una precisión milimétrica en la estimación de las posiciones de cada objeto.
La viabilidad del esquema de codificaciones propuesto se sustenta en el desarrollo de algoritmos que permiten fácilmente obtener Conjuntos Complementarios de Secuencias. Además, a partir de estos algoritmos, se ha obtenido un sistema de correlación a partir del cual se reduce notablemente el numero total de operaciones requeridas para la detección de las señales codificada. Si bien los algoritmos obtenidos se emplearan en el sistema propuesto, los mismos pueden ser utilizados para otros tipos de aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones y de los sistemas sensoriales tanto en espacios exteriores como interiores.
Teniendo en cuenta las características de los transductores acústicos empleados y los requerimientos de la codificación propuesta, se han desarrollado algoritmos que permiten realizar una emisión y recepción eficiente de las señales transmitidas por cada nodo. Tales algoritmos, logran minimizar la degradación en las propiedades de la codificación que introduce el uso de sensores con un ancho de banda limitado.
También, se ha desarrollado un novedoso esquema que permite medir simultáneamente las relaciones temporales existentes entre las emisiones que realizan los nodos sin necesidad de emplear enlaces adicionales de sincronización. Este método se ha denominado S-RTOF (Simultaneous- Rpimd- Tri Time ¿ Of- Flight) ya que se determinan simultáneamente los tiempos de propagación requeridos por las emisiones para cubrir el doble camino entre pares de nodos. De esta manera es posible inferir las relaciones espaciales entre los objetos mediante técnicas de reducida complejidad de implementación. Esto hace factible la adaptación de la arquitectura propuesta en diversos tipos de sistemas que dispongan de transductores acústicos no específicos.
Con la información recolectada por el mecanismo de medida propuesto, en cada nodo u objeto se realiza el computo de las posiciones. Esta ultima tarea requirió una cuidadosa selección de algoritmos que han permitido obtener una elevada precisión en la estimación de las coordenadas de cada nodo, considerando las diferentes fuentes de errores que están asociadas al mecanismo de medida propuesto. A fin de verificar estas características, ha analizado y simulado el comportamiento de los algoritmos con los distintos niveles de errores.
Por último, los algoritmos de procesamiento propuestos fueron implementados sobre una arquitectura configurable que ha hecho posible la operación del sistema en tiempo real. Se realizaron pruebas experimentales que han permitido comprobar el funcionamiento del sistema y la buena precisión alcanzable por el mismo para el cómputo de las relaciones espaciales entre los nodos, mediante el sistema de medida propuesto a través de Conjuntos Complementarios de Secuencias.
