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Implementación de un sistema de geolocalización y posicionamiento mediante comunicaciones por luz visible

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2021
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2021-07-14
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Ante las carencias de cobertura de posicionamiento de GPS y de otros sistemas de radiofrecuencia en entornos hostiles, como túneles, aeropuertos o almacenes, surge la necesidad de estudiar el rango de frecuencias de la luz visible para el posicionamiento (VLP). Se plantea así emplear VLP en estos entornos hostiles donde tanto el comportamiento como guía de onda, la presencia de metales o las restricciones del uso de la radiofrecuencia hacen que utilizar VLP sea una buena solución. Para ello, se conceptualizarán las comunicaciones por luz visible (VLC), así como se enumerarán las ventajas que presenta frente a la radiofrecuencia. Se comentarán los posibles escenarios de implementación y los beneficios tanto sociales, como medioambientales y económicos que supone. Se analizarán las prestaciones y estudiará el estado del arte. También, se expondrán los diferentes algoritmos de posicionamiento, destacando los más óptimos para ser implementados con luz visible, y un prototipo de sistema de geolocalización y posicionamiento implementado sobre Raspberry Pi a través del puerto serie, lo que hace que pueda ser implementado en multitud de dispositivos. Posteriormente, se llevará a cabo una prueba de campo, donde se evaluarán las prestaciones del sistema y se compararán con una serie de simulaciones hechas en software.
Given the lack of coverage of GPS positioning and other radio frequency systems in harsh environments such as tunnels, airports or warehouses, it is proposed to study the frequency range of visible light for positioning (VLP). Thus, it is proposed to use VLP in these hostile environments where the behavior as a waveguide, the presence of metal or the radio frequency restrictions make VLP a good solution. To do that, visible light communication (VLC) must be characterized, as well as the advantages that it presents compared to radio-frequency systems. Possible implementation scenarios and the social, environmental and economic benefits they entail are discussed. The advantages are analyzed and the state of art is studied. Also, the different positioning algorithms are exposed, highlighting the most optimal to be implemented with visible light, and a prototype of a geolocation and positioning system implemented on Raspberry Pi through the serial port, which makes it possible to be implemented in a multitude of devices. Subsequently, a proof-of-concept is carried out, where the performance of the system will be evaluated and compared with some simulations made in software.
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Keywords
Visible Light Communication, Sistemas de geolocalización, Sistemas de posicionamiento, Algoritmos de posicionamiento, Visible Light Positioning, Geolocation systems, Positioning systems, Positioning algorithms
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