Los científicos del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. Han desarrollado un algoritmo novedoso que permite la localización de humanos y robots en áreas donde el GPS no está disponible.
Según los investigadores de ARL, Gunjan Verma y el Dr. Fikadu Dagefu, el Ejército debe poder localizar a los agentes que operan en entornos físicamente complejos, desconocidos y con poca infraestructura.
"Esta capacidad es crítica para ayudar a encontrar soldados desmontados y para que los humanos y los agentes robóticos se unan de manera efectiva", dijo Verma. "En la mayoría de las aplicaciones civiles, las soluciones como el GPS funcionan bien para esta tarea y nos ayudan, por ejemplo,navegar a un destino a través de nuestro automóvil "
Sin embargo, señalaron los investigadores, tales soluciones no son adecuadas para el entorno militar.
"Por ejemplo, un adversario puede destruir la infraestructura p. Ej., Satélites necesaria para el GPS; alternativamente, los entornos complejos p. Ej., Dentro de un edificio son difíciles de penetrar para la señal del GPS", dijo Dagefu. "Esto es porque es complejoy los entornos desordenados impiden la propagación en línea recta de las señales inalámbricas "
Dagefu dijo que los obstáculos dentro del edificio, especialmente cuando su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda de la señal inalámbrica, debilitan la potencia de la señal atenuación y redirigen su flujo llamado multirruta, haciendo que la señal inalámbrica sea muypoco confiable para comunicar información sobre la ubicación.
Según los investigadores, los enfoques típicos de localización, que utilizan la potencia o el retraso de una señal inalámbrica es decir, cuánto tiempo se tarda en alcanzar un objetivo desde una fuente, funcionan bien en escenas al aire libre con obstáculos mínimos; sin embargo, funcionan malen escenas ricas en obstáculos.
El equipo de científicos de ARL, incluidos Dagefu y Verma, desarrolló una técnica novedosa para determinar la dirección de llegada, o DoA, de una fuente de señal de radiofrecuencia, que es un habilitador fundamental de localización.
"La técnica propuesta es robusta a múltiples efectos de dispersión, a diferencia de los métodos existentes, como los que dependen de la fase o el tiempo de llegada de la señal para estimar la DoA", dijo Verma. "Esto significa incluso en presencia de oclusores quedispersar la señal en diferentes direcciones antes de que sea recibida por el receptor, el enfoque propuesto puede estimar con precisión la dirección de la fuente ".
La idea subyacente es que el gradiente de la intensidad de la señal recibida muestreada espacialmente, o RSS, transporta información sobre la dirección de la fuente.
"Extraer el DoA requiere un análisis teóricamente fundamentado para obtener un estimador robusto en presencia de fenómenos de propagación indeseables", dijo Verma. "Por ejemplo, grandes obstáculos hacen que las muestras RSS cercanas se vuelvan altamente correlacionadas el denominado" sombreado correlacionado". Si no se corrige, esta correlación puede sesgar seriamente la estimación DoA".
La invención clave según los investigadores es un algoritmo que modela estadísticamente el gradiente RSS y controla los valores atípicos espaciales y las correlaciones.
Importantemente, cuando la señal es extremadamente ruidosa, el estimador emite correctamente que no hay DoA presente, en lugar de estimar incorrectamente una dirección arbitraria.
El resultado es un DoA estimado y la incertidumbre asociada.
Los investigadores han validado el enfoque con varios conjuntos de datos de medición recopilados internamente y disponibles internamente en bandas de 40MHz y 2.4GHz, así como datos de simulaciones de alta fidelidad.
La técnica funciona en condiciones de múltiples trayectos pesados en los que fallarían las estimaciones basadas en la fase clásica o el tiempo de llegada.
Además de no requerir ninguna infraestructura fija, la técnica propuesta tampoco se basa en ningún dato de entrenamiento previo, conocimiento sobre el medio ambiente, antenas múltiples o calibración previa entre nodos.
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Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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