Resumen

La localización en interiores basada en señales de ultrasonidos ha sido llevada a cabo por varios grupos de investigación. La mayoría de las técnicas se basan en un único pulso de ultrasonidos, en el que se calcula el tiempo de vuelo entre los emisores de ultrasonidos y un receptor. También se han investigado técnicas de modulación ortogonal de ultrasonidos que permiten calcular el alcance entre el receptor y múltiples emisores simultáneos con mayor precisión. Sin embargo, no se ha encontrado ninguna investigación comparativa sobre las posibilidades de cada una de las técnicas de modulación, que comprenden el espectro ensanchado de secuencia directa, el espectro ensanchado de salto de frecuencia y el espectro ensanchado chirp. Tampoco se dispone de técnicas comunes de demodulación y correlación optimizadas para implementaciones preparadas para FPGA. Por otra parte, los requisitos de hardware para la captura de señales de ultrasonido moduladas no se pudo encontrar para todas las técnicas. En este trabajo, las diferentes técnicas de modulación se optimizan e implementan en una FPGA. Se desarrolla un hardware receptor de ultrasonidos personalizado basado en MEMS para la captura de señales de ultrasonidos de banda ancha. Se desarrollan y aplican varios parámetros de modulación para el procesamiento optimizado de la señal. Se evalúa el consumo de recursos de la FPGA para los métodos implementados. Todos los métodos se comparan con el método normal de alcance por pulsos, tanto en modo de acceso único como de acceso múltiple. Los resultados muestran que, por término medio, se pueden demodular hasta 8 emisores modulados por ultrasonidos con una secuencia ortogonal de longitud 63 en una FPGA Zynq7020. En la mayoría de los casos, se demuestra un alcance de hasta 8 m tanto en modo de acceso único como múltiple, con precisiones que, por lo general, se mantienen en un nivel centimétrico. En las conclusiones se destacan los requisitos y capacidades de cada uno de los esquemas de modulación.

• Materias:Biotecnología Minería de datos Redes de sensores Sistema de sensores Tecnología de sensores
• Subjects:Biotechnology Data mining Sensor networks Sensor system Sensor technology
• Palabras claves:espectro, señales ultrasónicas, captación de señales ultrasónicas de banda ancha, mems ultrasónicas personalizadas dedicadas, consumos de recursos fpga, varios parámetros de modulación, diferentes técnicas de modulación, múltiples emisores simultáneos, técnicas de modulación ortogonal, varios grupos de investigación
• Keywords:spectrum, ultrasound signals, broadband ultrasound signal capturing, dedicated custom ultrasound mems, fpga resource consumptions, several modulation parameters, different modulation techniques, multiple simultaneous emitters, orthogonal modulation techniques, several research groups