Transduccion electromecanica para la codificacion de angulo

Resumen

En esta tesis doctoral se presenta una técnica novedosa para la localización pasiva de fuentes acústicas, que se puede incluir dentro de los métodos de localización pasiva basados en la estimación del retardo en la llegada del frente de onda a un conjunto de sensores. Estos métodos se ejecutan en dos etapas: estimación de los retardos, conocidos por las siglas TDOA, y localización de la fuente a partir de los retardos estimados, procedimiento denominado Localización Hiperbólica. Para estimar los retardos, se han desarrollado algoritmos recurrentes y concurrentes que pueden ser implementados en paralelo en arquitecturas FPGA reduciendo el tiempo de computación frente a los métodos existentes. La Localización Hiperbólica ha sido resuelta aplicando una interpretación novedosa, el Método de los Rumbos, que incorpora el tiempo como una variable independiente, a diferencia de las técnicas existentes que son solamente geométricas. Esta interpretación de la Localización Hiperbólica permite linealizar el sistema de ecuaciones y resolver la posición de la fuente en un solo paso, tras invertir una matriz. Aunque matemáticamente la solución es la misma que la que se obtiene por los métodos denominados paramétricos, el método de los Rumbos es el único que demuestra la linealidad de las ecuaciones y la independencia de las variables. Aplicando la teoría de propagación de errores en sistemas de ecuaciones lineales, se ha deducido una técnica para determinar la directividad en la precisión de la solución del problema de Localización Hiperbólica para cualquier distribución de sensores. También se ha desarrollado otra técnica para determinar la precisión necesaria en la estimación de los retrasos en función del alcance de detección del localizador. Las técnicas desarrolladas son una herramienta potente para el diseño y análisis de codificadores de ángulo. A modo de ejemplo se ha diseñado e implementado un localizador con un patrón de direcctividad omnidireccional, y un rango de localización de 10 metros con un error relativo inferior al 10%. Las medidas realizadas han permitido verificar el correcto funcionamiento tanto de las técnicas de diseño como de los algoritmos de estimación de retardos. Se puede concluir, a la vista de los resultados obtenidos en esta investigación, que los algoritmos paralelizables para la estimación de TDOA operan correctamente y pueden suponer una reducción notable en los tiempos de computación frente a los métodos existentes, permitiendo la implementación de codificadores de ángulo que determinen la posición de una fuente acústica en tiempo real. Así mismo, las técnicas de estimación de errores en la solución de la Localización Hiperbólica, han sido verificadas experimentalmente. Estas técnicas suponen una herramienta para investigar la influencia de la distribución geométrica de los sensores.