Contribución al diseño de un LPS ultrasónico de amplia cobertura empleando técnicas de codificación

Resumen

En esta tesis se presenta la contribución al diseño de un sistema de posicionamiento local ultrasónico (ULPS) de amplia cobertura que emplea técnicas de codificación. Entre los principales objetivos de la tesis se encuentra el diseño de una baliza ultrasónica, para ser ubicada en el techo de un espacio interior, a partir de la elección de un transductor comercial, que mejore su patrón de radiación con objeto de aumentar la zona de cobertura sobre el suelo. También el desarrollo de un sistema completo ULPS con codificación y detección de señal basadas en la técnica de Acceso Múltiple por División en el Código y Tiempo, que mejore la capacidad de detección de la señal ultrasónica emitida por las balizas, prescindiendo de un sincronismo externo entre el móvil a posicionar y las balizas. Una característica importante en cualquier LPS es su cobertura. La elección del transductor óptimo no es tarea fácil, cuando además ha de cumplir una serie de características, como es en este caso un amplio ancho de banda, para poder utilizar técnicas de espectro ensanchado. A partir de la elección de un transductor comercial, se plantea un estudio de diseño de un reflector cónico con el objetivo de mejorar su lóbulo de radiación o patrón de emisión y obtener una mayor área de cobertura con cierta homogeneidad en el nivel de señal recibida con objeto de poder implementar un sistema de balizamiento con el menor número de balizas posibles. Para comprobar el comportamiento del ULPS se realiza un análisis y simulación desde el punto de vista de detección de las señales emitidas por las balizas en la posición del móvil, teniendo en cuenta que se utilizan balizas ultrasónicas codificadas que emiten de forma continua y periódica, considerando los distintos efectos introducidos por el emisor, canal y receptor, y que puede estar sometido además, a diversos tipos de ruido. Se proponen diversas técnicas de detección, tanto en el dominio del tiempo como de la frecuencia, valorando sus características más sobresalientes. Además, se ha hecho un análisis de las interferencias MAI e ISI que aparecen en los sistemas multiacceso, las técnicas habituales empleadas en su mitigación, y se ha propuesto una nueva forma de emisión que mejora el comportamiento del sistema ante este tipo de interferencias. Con objeto de comparar los resultados obtenidos en la simulación con datos reales, se ha realizado una propuesta de diseño e implementación de un ULPS real. De las medidas reales realizas en posiciones fijas del entorno y sobre un robot en movimiento se han validado dichos resultados tras verificarlos con los obtenidos en simulación.