Estudio de la tecnología de banda ultra-ancha (UWB) en sistemas de localización en tiempo real en espacios interiores

Blanco Moreno, Borja
Asiain Ansorena, David (dir.)

Universidad de Zaragoza, ALM, 2024

Graduado en Ingeniería Mecatrónica

Abstract: En este proyecto se realiza un ensayo de posicionamiento en espacios interiores (IPS) donde se utiliza la tecnología de banda ultra ancha para medir la distancia entre dispositivos para obtener la posición de un objeto móvil en tiempo real.
Se diseñan y montan cuatro dispositivos y se someten a diferentes pruebas para verificar su funcionamiento propio y la interconectividad entre ellos, obteniendo valores de medida de distancia, calculados por tiempo de vuelo mediante Two-Way Ranging (TWR), de hasta cinco metros, teniendo un error de medida no superior a 10cm.
Para realizar las pruebas se programan los dispositivos con código escrito en el lenguaje de programación Arduino y basado en los ejemplos de una librería. Además, este código se modifica cuando es necesario para configurar los dispositivos durante las pruebas. Con uno de estos programas se calibra la antena de los dispositivos para mejorar la precisión de las medidas de distancia.
En el ensayo de posicionamiento tres dispositivos actúan como balizas fijas, mientras que el cuarto es el objeto móvil a posicionar dentro de un área de 4m2 (2m x 2m). El móvil se acomoda en diferentes posiciones que cambian cada 5 minutos para comprobar la precisión de los dispositivos en toda el área del ensayo.
Para llevar a cabo el ensayo de posicionamiento se escriben diferentes programas que permiten a los dispositivos comunicarse entre sí. Los dispositivos se configuran en base a los resultados obtenidos en las pruebas realizadas con anterioridad. Además, se escribe un programa en MATLAB encargado de calcular la posición en tiempo real del móvil, utilizando una resolución por matrices de las ecuaciones a partir del algoritmo de Newton-Raphson.
Los resultados obtenidos indican que las muestras tomadas de medida de distancia y los cálculos de posición siguen una distribución normal, teniendo una desviación inferior al 5%. Además, los errores de medida no superan los 20cm en el peor de los casos. También se encuentra que, si la distancia entre dispositivos es inferior a un metro, aparece una desviación en el valor promedio de medida de 10cm por debajo del valor real. En cambio, si se superan los dos metros de distancia aparece una desviación en el valor promedio, pero esta vez es de 10cm por encima del valor real.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado