ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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CONTRIBUCIÓN AL POSICIONAMIENTO EN INTERIORES BASADO EN EMISORES DE SEÑAL ÓPTICA Y DETECTORES PSD
Autor/aLlana Calvo, Alvaro de la
DepartamentoElectrónica
Director/aLázaro Galilea, José Luis
Codirector/aGardel Vicente, Alfredo
Fecha de defensa13/05/2020
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaElectrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011)
Mención internacionalSi
ResumenEsta tesis se centra en aportar propuestas que permitan establecer la base de desarrollo de sistemas de posicionamiento local (LPS) basados en señales ópticas y que utilicen sensores PSD. La principal fuente de error de los sistemas LPS desarrollados a partir de señales ópticas es el efecto del multicamino producido por las diferentes reflexiones de la luz en el entorno. Gran parte del trabajo se ha centrado en analizar su influencia para poder decidir qué técnica de medida es más inmune a este efecto. Para conocer cómo se va a reflejar la luz procedente del emisor en los distintos materiales del entorno se ha desarrollado un modelo de reflexión. Se ha demostrado que el modelo propuesto es válido para la gran mayoría de los materiales. Además, se ha propuesto un método para obtener los parámetros del modelo de forma sencilla y con pocas medidas. Conocido cómo se refleja la luz en los distintos materiales, se ha propuesto un método para obtener la respuesta al impulso del canal debida al efecto del multicamino, utilizando el modelo de reflexión propuesto. Además, se ha desarrollado un método que permite analizar la influencia del efecto del multicamino en sistemas basados en AoA con sensores PSD obteniendo el punto de impacto y la potencia con la que llega cada uno de los multicaminos, después de k rebotes de la señal en el entorno, a la superficie del PSD. Una vez desarrollado el método, se ha analizado qué técnica de medida es más inmune al efecto del multicamino. Se han estudiado los efectos sobre las técnicas de ángulo de llegada (AoA) y fase de llegada (PoA), concluyendo que la técnica más inmune es AoA. Se ha demostrado la validez del método con pruebas experimentales. Dado que en ocasiones es necesario poder distinguir entre varios agentes en sistemas de posicionamiento local, se han analizado distintas técnicas de discriminación multiagente para su uso en posicionamiento local con sistemas que utilicen PSD y señales ópticas, como pueden ser el acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) y de código (CDMA). Tras analizarlas en distintos entornos se ha concluido que la técnica usada en el LPS será FDMA ya que, eligiendo correctamente los filtros, la interferencia entre emisores es mínima y se evitan los problemas de interferencia por acceso múltiple (MAI) de CDMA y se reducen los tiempos de obtención de la posición. Se han expuesto distintas propuestas para el posicionamiento 3D con sensor PSD en función del número de emisores dentro del campo de visión (FoV) del receptor. Finalmente, se han realizado distintas pruebas en entornos reales donde se demuestra que se pueden obtener, a partir de las propuestas presentadas, una alta precisión y exactitud en el posicionamiento, con errores de pocos centímetros y en algunos casos por debajo del centímetro.