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3D Positioning system with optical sensors using encoding techniques
Esta tesis doctoral se centra en el desarrollo y la mejora de los Sistemas de Posicionamiento Locales (LPS) en interiores, los cuales se utilizan en entornos no compatibles con señales GNSS (Global Navigation Satellite Systems) para localizar, seguir y guiar a personas, objetos o vehículos. Se han realizado numerosos estudios para llevar a cabo un sistema de posicionamiento en entornos interiores, donde las personas pasan aproximadamente el 80% de su tiempo. Algunas de las técnicas propuestas emplean diversas señales, como acústicas, de radiofrecuencia, mecánicas u ópticas, entre otras. Por su bajo coste, facilidad de integración en el entorno de trabajo y ausencia de riesgos para la salud, la tecnología óptica es una alternativa viable que ha comenzado a expandirse rápidamente.
Esta tesis aporta propuestas que permiten establecer las bases para el desarrollo de un LPS óptico basado en técnicas de codificación y sensores QADA. Se han propuesto dos diseños: un LPS orientado a la privacidad, basado en un conjunto de cuatro LEDs transmisores, aunque fácilmente extensible a más emisores, que actúan como balizas en ubicaciones conocidas y un único sensor QADA que actúa como el receptor a posicionar; y un LPS centralizado basado en un conjunto de transmisores móviles y al menos dos receptores QADA colocados en ubicaciones conocidas.
Se han estudiado los módulos transmisor y receptor. En concreto, se propone un esquema de codificación para la emisión del transmisor, que proporciona capacidad de acceso múltiple, así como robustez frente a bajas relaciones señal a ruido y condiciones adversas como los efectos de multicamino y cerca-lejos. Además, para mejorar las prestaciones de la propuesta sin aumentar significativamente el tiempo de emisión, se han analizado diferentes secuencias y sus longitudes, como los códigos LS (Loosely Synchronized) o las secuencias pseudoaleatorias (Kasami).
Por otro lado, el módulo receptor está compuesto por un sensor QADA, una apertura cuadrada y una etapa de filtrado para reducir las interferencias no deseadas. El sensor QADA y la apertura se han modelado para, en primer lugar, analizar la influencia de la longitud de la apertura en la linealidad de las ecuaciones de estimación del punto imagen y, en segundo lugar, determinar los parámetros intrínsecos que modelan el receptor (longitud, altura, desalineación y descentrado de la apertura respecto al sensor QADA), de forma que se pueda implementar un algoritmo de calibración para mejorar la precisión del sistema propuesto.
El LPS tiene como objetivo estimar la posición 3D de un objeto estático o en movimiento. Para ello, se diseñan varios algoritmos basados en técnicas de triangulación con determinación de ángulos de llegada (AoA) y técnicas homograficas que resuelven el problema de la perspectiva de n puntos (PnP) del sistema pin-hole propuesto.
Todas las propuestas han sido verificadas mediante simulaciones y pruebas experimentales en una gran variedad de situaciones: utilizando luz visible o infrarroja, secuencias LS o Kasami, diferentes longitudes de apertura, distintas distancias entre transmisores y receptores, diferentes algoritmos de posicionamiento y varias rotaciones del receptor. Finalmente, las pruebas experimentales han demostrado que es posible posicionar con errores de menos de 5 centímetros
Efficient complementary sequences-based architectures and their application to ranging measurements
Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en 2015En las últimas décadas, los sistemas de medición de distancias se han beneficiado de los avances en el área de las comunicaciones inalámbricas. En los sistemas basados en CDMA (Code-Division Multiple-Access), las propiedades de correlación de las secuencias empleadas juegan un papel fundamental en el desarrollo de dispositivos de medición de altas prestaciones. Debido a las sumas ideales de correlaciones aperiódicas, los conjuntos de secuencias complementarias, CSS (Complementary Sets of Sequences), son ampliamente utilizados en sistemas CDMA. En ellos, es deseable el uso de arquitecturas eficientes que permitan generar y correlar CSS del mayor número de secuencias y longitudes posibles. Por el término eficiente se hace referencia a aquellas arquitecturas que requieren menos operaciones por muestra de entrada que con una arquitectura directa. Esta tesis contribuye al desarrollo de arquitecturas eficientes de generación/correlación de CSS y derivadas, como son las secuencias LS (Loosely Synchronized) y GPC (Generalized Pairwise Complementary), que permitan aumentar el número de longitudes y/o de secuencias disponibles. Las contribuciones de la tesis pueden dividirse en dos bloques: En primer lugar, las arquitecturas eficientes de generación/correlación para CSS binarios, derivadas en trabajos previos, son generalizadas al alfabeto multinivel (secuencias con valores reales) mediante el uso de matrices de Hadamard multinivel. Este planteamiento tiene dos ventajas: por un lado el aumento del número de longitudes que pueden generarse/correlarse y la eliminación de las limitaciones de las arquitecturas previas en el número de secuencias en el conjunto. Por otro lado, bajo ciertas condiciones, los parámetros de las arquitecturas generalizadas pueden ajustarse para generar/correlar eficientemente CSS binarios de mayor número de longitudes que con las arquitecturas eficientes previas. En segundo lugar, las arquitecturas propuestas son usadas para el desarrollo de nuevos algoritmos de generación/correlación de secuencias derivadas de CSS que reducen el número de operaciones por muestra de entrada. Finalmente, se presenta la aplicación de las secuencias estudiadas en un nuevo sistema de posicionamiento local basado en Ultra-Wideband y en un sistema de posicionamiento local basado en ultrasonidos
Correlator implementation for orthogonal CSS used in an ultrasonic LPS
This paper presents a new architecture for the correlation of orthogonal complementary sets of sequences (OCSS) and their performance in an ultrasonic local positioning system (U-LPS). OCSS are sets of sequences whose addition of correlation functions has ideal properties, that makes interference-free code-division multiple access (CDMA) possible. They can be used to encode the signals emitted by a CDMA based U-LPS, enhancing the performance of such systems in terms of immunity against noise, multipath propagation, and near-far effect. Also, the orthogonality of the codes offers an operation resistance to multiaccess interference, which endows the U-LPS with the capability of simultaneous emission from different beacons. On the other hand, the detection of OCSS codes can be performed by means of efficient algorithms. This paper presents an optimization of previous proposals allowing the simultaneous correlation of OCSS by using fewer operations and memory elements. Furthermore, the hardware implementation of the proposed optimization is also addressed, and an U-LPS based on this proposal is presented.Fil: Peréz Rubio, M. Carmen. Universidad de Alcalá; EspañaFil: Sanz Serrano, Rebeca. Universidad de Alcalá; EspañaFil: Ureña Ureña, Jesús. Universidad de Alcalá; EspañaFil: Hernández Alonso, Álvaro. Universidad de Alcalá; EspañaFil: de Marziani, Carlos Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Álvarez Franco, Fernando J.. Universidad Nacional de la Patagonia "San Juan Bosco". Facultad de Ingeniería - Sede Comodoro; Argentin
New quasi-orthogonal BCH-derived sequences for CDMA applications
European Transactions on Telecommunications, vol. 18Based on two methods recently proposed—the ‘Ranging Criterion’ (RC) and the ‘Generators Ranging Criterion’ (GRC)—new (quasi orthogonal) even BCH-derived sequences are generated which are very attractive for synchronous or quasi-synchronous Code Division Multiple-Access (CDMA) systems.
Numerical results show that the new family of BCH-derived sequences can contain a higher number of quasi-orthogonal sequences with lower correlation values and higher processing gains (PGs) than the spreading sequences typically used in the third generation of mobile communications system, UMTS or in the recent large area synchronised CDMA (LAS-CDMA) technology. It is shown that the even BCHderived
sequences are easily generated by a linear shift register generator, allowing the construction of systems with receiver structures of low complexity as compared with those of quasi-synchronous systems
using low correlation zone sequences, as for instance the LAS-CDMA system
Dispersed concentration of high-tech jobs in the new economy : the paradox of new information and communication technologies
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Urban Studies and Planning, 2006.Includes bibliographical references (leaves 97-103).More high-tech firms are conducting their business over long distances due to the use of new information and communication technologies (ICT). However, regional scientists articulate that geographic proximity is still important, at least, to the high-tech industry and the knowledge-related business activities. My research offers a ground work for understanding the paradox - more dispersed high-tech business practices and higher geographic concentration of high-tech jobs in the new economy than before. Drawing from diverse regional and economic literatures, I suggest a paradox of new information communication technology regarding the location pattern of high knowledge-generating jobs. From this perspective, I found a dispersed concentration pattern of high knowledge-generating jobs due to less transitory tacit knowledge than codified knowledge and implicit communication; and business organization change. Both my longitudinal empirical analysis and interviews suggest that the jobs in the high knowledge-generating production industries in the United States became further concentrated during the 1990s.(cont.) During the same period, the jobs in the high knowledge-generating customer-oriented industries dispersed. In the former industries, producers are the major knowledge generators, while in the latter industries, tacit knowledge is derived mostly from the interaction between firms and customers. In consequence, the jobs in the former industries tend to agglomerate with each other, but the jobs in the latter industries tend to disperse in order to be close to customers. Furthermore, five out of the six high-knowledge generating production industries show a "winner-takes-all" kind of spatial monopolization of jobs. For example, in the computer industry, the ratio of the job share of Silicon Valley, the top share holder, and the job share of the Boston metro area, the second highest job share holder, increased from 1.6 in 1990 to 2.9 in 2000. However, this finding fails to explain the phenomenon of R&D units of advanced multinational high-tech production firms locating in remote developing and middle-income countries.(cont.) To answer this puzzle, I identify their actual activities and compare multinational and local R&D operations in Korea. Interviews reveal that they are closer to being customer-relations intensive units, although the R&D units of the multinational firms in Korea are labeled "R&D." They are conduits of outreach to local customers, which conduct (1) the flexible customization of their products to meet local customers' demands and (2) customer management and marketing in the highly competitive global market.by Myounggu Kang.Ph.D