Análisis del efecto de los obstáculos en un sistema Ultra Wideband de localización en interiores

Abstract

La localización en interiores es una tecnología en expansión que empieza a introducirse en el mercado civil, dejando de ser exclusiva de fines militares. Ya sea para localizar objetos en los almacenes de diversos comercios o monitorizar pacientes con necesidades especiales en los hospitales, es necesaria una tecnología precisa que permita ubicar al elemento deseado sin errores independientemente de las circunstancias que lo rodeen (obstáculos, cambios en el canal, etc.). Es por ello que se propone el uso de la tecnología Ultra Wide Band (UWB) con este fin debido a su gran resolución temporal e inmunidad al multitrayecto, propio de entornos interiores. Con esta tecnología de localización es palpable la influencia de los obstáculos dispuestos entre el elemento cuya posición se pretende estimar y cada uno de los sensores que toman medidas para lograr la estimación de posición. Por ello, en este trabajo se tiene como objetivo, mediante el uso del equipo incluido en un kit de evaluación de transmisores UWB disponible en el mercado, realizar medidas para determinar de manera empírica el comportamiento del error en las estimaciones de distancia en relación con las características del trayecto entre emisor y receptor (casos con visión directa LOS “Line Of Sight” o sin visión directa NLOS “Non-Line Of Sight). Además según la literatura estudiada se puede hacer una distinción en los casos sin visión directa, dependiendo de si se detecta o no el rayo directo (NLOS-DDP o NLOS-UDP). Determinados autores afirman que la presencia o ausencia de este rayo directo es la que realmente determina un aumento significativo en el error a la hora de estimar distancias. Una vez realizadas las medidas se estudiará la distribución estadística del error para los casos comentados, relacionándolos con la literatura.

Indoor ranging is an expanding technology that begins to enter the civil market, ceasing to be exclusively for military purposes. Either to locate objects in the stores of various shops or to monitor patients with special needs in hospitals, a precise technology is needed to locate the desired item without errors, regardless of the circumstances that surround it (obstacles, changes in the channel, etc...). That is why the use of Ultra Wide Band (UWB) technology is proposed for this purpose due to its high temporal resolution and immunity to multipath, typical of indoor environments. With this ranging technology, the influence of the obstacles placed between the element whose position is intended to estimate and each of the sensors that take measurements to achieve the position estimation is palpable. Therefore, in this work we aim, through the use of the equipment included in a UWB transmitter evaluation kit available in the market, to take measurements to empirically determine the error behaviour in the ranging estimation in relation to the characteristics of the path between transmitter and receiver (cases with “line of sight”, LOS; or with obstacles, NLOS "Non-Line Of Sight”). Furthermore, according to the studied literature, a distinction can be made in cases without line of sight, depending on whether the direct path is detected or not (NLOS-DDP or NLOS-UDP). Some authors affirm that the presence or absence of this direct path is what really determines a significant increase in the error when estimating distances. Once the measurements are made, the statistical distribution of the error will be studied for the mentioned cases, relating them to the literature.