Sistema de posicionamiento interior escalable de luz visible utilizando RSS
Autores: Avendaño-Lopez, Carlos M.; Castro-Sanchez, Rogelio; Almanza-Ojeda, Dora L.; Avina-Cervantes, Juan Gabriel; Gomez-Martinez, Miguel A.; Ibarra-Manzano, Mario A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Sistema de posicionamiento interior escalable de luz visible utilizando RSS
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Propone un sistema de posicionamiento por luz visible
Lámparas LED
Receptores
Modulación
Trilateración
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un sistema de posicionamiento por luz visible que utiliza lámparas comerciales de Diodo Emisor de Luz (LED) como transmisores y fotodiodos de Silicio PIN como receptores. Las señales de luz se transmiten y reciben utilizando Modulación de Intensidad y Detección Directa (IMDD). Las lámparas se modulan utilizando Clave de Encendido-Apagado (OOK) con el código Manchester, y el control de acceso al medio se logra mediante Multiplexación por División de Tiempo (TDM). La posición se estima utilizando trilateración basada en la Fuerza de la Señal Recibida (RSS). La escalabilidad del sistema se logra replicando celdas de localización primarias compuestas por siete lámparas y aprovechando la sincronización del vecindario, explotando la propiedad de multiplexación espacial de la luz. Una unidad básica en la celda consta de tres lámparas formando un triángulo de localización; luego, una celda de localización primaria constará de seis triángulos compartiendo luces entre unidades básicas vecinas. Se implementó un prototipo de celda para demostrar el principio de funcionamiento del sistema. Se utilizaron tres métodos de estimación para calcular la posición: un enfoque determinista basado en regresión por mínimos cuadrados, una Red Neuronal Artificial (ANN) por lámpara y una ANN para el sistema completo. El mejor estimador por lámpara fue la ANN, calculando posiciones que alcanzaron una precisión experimental de 2.5 cm bajo condiciones de interior.
Descripción
Este documento propone un sistema de posicionamiento por luz visible que utiliza lámparas comerciales de Diodo Emisor de Luz (LED) como transmisores y fotodiodos de Silicio PIN como receptores. Las señales de luz se transmiten y reciben utilizando Modulación de Intensidad y Detección Directa (IMDD). Las lámparas se modulan utilizando Clave de Encendido-Apagado (OOK) con el código Manchester, y el control de acceso al medio se logra mediante Multiplexación por División de Tiempo (TDM). La posición se estima utilizando trilateración basada en la Fuerza de la Señal Recibida (RSS). La escalabilidad del sistema se logra replicando celdas de localización primarias compuestas por siete lámparas y aprovechando la sincronización del vecindario, explotando la propiedad de multiplexación espacial de la luz. Una unidad básica en la celda consta de tres lámparas formando un triángulo de localización; luego, una celda de localización primaria constará de seis triángulos compartiendo luces entre unidades básicas vecinas. Se implementó un prototipo de celda para demostrar el principio de funcionamiento del sistema. Se utilizaron tres métodos de estimación para calcular la posición: un enfoque determinista basado en regresión por mínimos cuadrados, una Red Neuronal Artificial (ANN) por lámpara y una ANN para el sistema completo. El mejor estimador por lámpara fue la ANN, calculando posiciones que alcanzaron una precisión experimental de 2.5 cm bajo condiciones de interior.