Aplicación de una red de sensores inalámbricos distribuidos de bajo coste para el análisis de las propiedades dinámicas en 3 dimensiones de barcos en posiciones estacionarias
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Date
2021-04-30
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Publisher
Centro Universitario de la Defensa de Marín
Abstract
La navegación es uno de los medios de transporte de mercancías y personas más importantes y
variados. Dedicado principalmente al almacenaje y a la seguridad del entorno marítimo alrededor del
mundo, hoy en día uno de los problemas más comunes para la ciencia es la respuesta a la pregunta de
cómo mejorar las herramientas y sistemas de navegación, tanto en lo relativo a temas como la
optimización de métodos de propulsión, los sistemas de navegación autónoma o los sistemas asociados
a la seguridad del tráfico marítimo .
Recientemente, la investigación en el área de la navegación sin emplear sensores no inerciales (como
el GPS) ha cobrado mayor importancia, sobre todo como un mecanismo estratégico que permita navegar
con seguridad en situaciones en las que la señal GPS no esté disponible. Para ello se analizan los métodos
de fusión de diferentes sensores como cámaras (navegación mediante odometría visual), magnetómetros
(orientación del objeto respecto a los ejes Norte/Sur/Este/Oeste) y las unidades inerciales. Las unidades
de medida inercial (IMU) son dispositivos electrónicos, normalmente de bajo coste, que se utilizan para
obtener la información de las aceleraciones lineales y las velocidades angulares del objeto en el que se
encuentran instaladas, de forma que mediante técnicas de fusión y filtrado permiten estimar la
orientación (ángulos) y desplazamiento relativo (posiciones x,y,z) del objeto de estudio.
En este trabajo nos centramos en la aplicación de este tipo de sensores inerciales de forma que se
procede a elaborar un prototipo en el que, mediante estos sensores, estudiaremos el comportamiento de
dos objetos flotantes (con diferentes propiedades) dentro de una cubeta de agua por medio de la
realización de una serie de tests que provoquen el movimiento de la estructura. En cada uno de los
objetos se instalan una serie de sensores inerciales cuya información se envía por medio de una red wifi
(protocolo MQTT) a un servidor que los recoge y almacena para su posterior procesado. Se aplicarán,
además, métodos para el filtrado del ruido de las señales obtenidas y corrección del desvío provocado
por los offsets en la señal recibida en reposo. Por último, se diseñarán algoritmos para la estimación de
la orientación angular del objeto (roll y pitch) así como una introducción a un posible sistema de
detección y localización de impactos del objeto flotante.
Description
Keywords
Dinámicas de cuerpos flotantes, Sensores inerciales, Filtrado, Estimación, Detección de choques