Desarrollo de un algoritmo inteligente para optimización de cobertura de un sistema de posicionamiento para entornos complejos

Abstract

En el presente trabajo se exponen las características de la herramienta software desarrollada en Python con ánimo de encontrar las posiciones de balizas electromagnéticas que permitan obtener un campo magnético óptimo en un recinto dado. Estas balizas servirán a posteriori en otros proyectos para idear un sistema de localización según diversas técnicas como el posicionamiento por triangulación o el posicionamiento por huellas. De esta forma, se considera necesario desarrollar una herramienta que permita obtener qué posiciones deben tener las balizas electromagnéticas para que creen el campo magnético más beneficioso para utilizar dichas técnicas. Por tanto, en primer lugar se desglosarán en detalle las restricciones que modelan el problema, como pueden ser las características de los recintos en los que optimizar el campo magnético, las condiciones que debe cumplir un punto del espacio para ser óptimo o la caracterización física de las balizas a utilizar. En segundo lugar se expondrán las distintas funciones que permitirán encontrar soluciones al problema según las diversas restricciones que hayan sido definidas. En concreto, no sólo se ha desarrollado y se explicará en profundidad la función que permitirá obtener las posiciones óptimas de las balizas, sino que también se expondrán diversas funciones creadas con el fin de estudiar numérica y visualmente las distintas soluciones obtenidas. Por último, se comentará el funcionamiento y características de la interfaz gráfica para usuarios desarrollada con el fin de poder configurar de forma rápida y sencilla cualquier tipología de problema a resolver y; finalmente se realizará un ejemplo de aplicación real que nos permita comprender la potencia del software desarrollado. En dicho ejemplo de aplicación podrá observarse que un mismo problema puede ser definido de distintas formas por el usuario y consecuentemente podrán obtenerse distintas soluciones; lo que hace comprender la complejidad del problema y la versatilidad de la herramienta desarrollada.

In this work, the characteristics of the software tool developed in Python in order to find the positions of electromagnetic beacons that allow obtaining an optimal magnetic field in a given enclosure are exposed. These beacons will be used in other projects to develop a location system according to various techniques such as positioning by triangulation or positioning by fingerprinting. In this way, it is considered necessary to develop a tool that allows obtaining which positions the electromagnetic beacons should have so that they create the most beneficial magnetic field to use these techniques. Therefore, in the first place, the restrictions that model the problem will be broken down in detail, such as the characteristics of the enclosure where the magnetic field must be optimized, the conditions that a point in this enclosure must meet to be optimal or the physical characterization of the beacons used. Secondly, the different functions that will allow finding solutions to the problem according to the various restrictions that have been defined will be exposed. In particular, not only the function that obtains the optimal positions of the beacons will be explained in depth, but also various functions created in order to study numerically and visually the different solutions obtained. Last but ot least, the motion and characteristics of the graphical user interface developed to quickly and easily configure any type of problem will be commented and; finally an example of a real application will be shown in order to allow us understanding the power of the software developed. In that application example, it can be observed that the same problem can be defined in different ways by the user and consequently different solutions can be obtained; what allows us to understand the complexity of the problem and the versatility of the developed tool.