Análisis geométrico de un sistema de posicionamiento basado en focos LED y un array de fotodiodos

Abstract

Los sistemas de posicionamiento local (LPS) basados en luz visible (VLP) son actualmente una alternativa viable, que ha comenzado a expandirse debido a su bajo coste, fácil integración en el entorno de trabajo y ausencia de riesgo para la salud. En la mayoría de los casos, la posición del receptor se obtiene mediante el uso de fotodetectores y técnicas de posicionamiento como triangulación o multilateración, con medidas de tiempos de vuelo, de la atenuación de la señal o del ángulo de llegada. En este trabajo se presenta un análisis geométrico de un sistema de posicionamiento mediante luz visible donde se estudia matemáticamente el comportamiento del array de fotodiodos empleado, así como la influencia de la posición del receptor y de la altura de la apertura en el fotorreceptor QADA en la cobertura del sistema. El sistema propuesto utiliza medidas del ángulo de llegada para estimación de la posición media del receptor. Además, las simulaciones realizadas muestran como óptima la utilización de una apertura a una altura de 2.6 mm.

Local Positioning Systems (LPS) based on visible light (VLP) are, nowadays, a reliable alternative which is being developed due to its low cost, environment friendly and the absence of any risk to human health. The receiver positioning is obtained mainly by using photodetectors and positioning techniques such as triangulation or multilateration, through times-of-flight measurements, signal attenuation measurements or angle-of-arrival measurements. This work geometrically analyzes a positioning system based on visible light. The behavior of the photodiode array used has been mathematically studied, as well as the influence from the receiver position and from the QADA aperture height on the system coverage map. The proposed positioning system uses anglesofarrival measurements in order to estimate an averaged receiver position. Simulations provides as optimal the use of a 2.6mm aperture height.