Posicionamiento local de precisión mediante reconocimiento con dispositivos móviles de balizas de luz visible codificada

Abstract

En este trabajo de tesis se propone un sistema de posicionamiento en interiores que utiliza luz visible codificada, lo que permite su identificación mediante dispositivos portables. Para alcanzar este objetivo se han diseñado un módulo emisor construido sobre una luminaria LED comercial doméstica para la transmisión de datos. La baliza resultante utiliza un microcontrolador para modular la señal, así como otros componentes electrónicos, montados en una PCB diseñada para tal fin. Dicho microcontrolador proporciona una interfaz disponible a través de Wi-Fi a través de la que se puede modificar el comportamiento de la baliza una vez desplegada. El sistema de codificación elegido, Manchester, ofrece una luminosidad relativa idéntica para todas las balizas que compartan el mismo espacio, lo que permite aprovechar la infraestructura de iluminación existente sin perturbaciones apreciables por el ojo humano. El receptor aprovecha las capacidades de los dispositivos portables para realizar las tareas de decodificación y posicionamiento. Para ello se utiliza su cámara, que adquiere muestras en las que la baliza presente proporciona todo lo necesario para realizar la decodificación de los datos transmitidos por la baliza. En cada toma se capturan dos muestras que, combinadas, permiten optimizar el rendimiento del sistema de comunicación de datos, aumentando su alcance. De esas dos tomas, una se puede aprovechar para reconstrucción de la pose en la que se encontraba el receptor cuando realizó la adquisición de datos, logrando así estimar su posición.

This thesis proposes an indoor positioning system using coded visible light and its identification using portable devices. To achieve this goal, an emitter module built on a commercial domestic LED luminaire has been designed for data transmission. The resulting beacon uses a microcontroller to modulate the signal, as well as other electronic components, mounted on a specially designed PCB. Said microcontroller provides an interface available via Wi-Fi through which the behaviour of the beacon, once deployed, can be modified. The chosen encoding system, Manchester, provides identical relative brightness for all beacons sharing the same space, allowing to take advantage of the existing lighting infrastructure without appreciable disturbances to the human eye. The receiver is a portable device programmed to perform decoding and positioning tasks. For this purpose, its camera is used, acquiring samples in which the beacon is present and providing everything necessary to decode the data transmitted by the beacon. In each shot, two samples are captured, which, combined, allow the performance of the data communication system to be optimized, increasing its range. Of these two samples, one can be used to reconstruct the pose in which the receiver was at the time of data acquisition, thus estimating its position.