Balizas (II) Balizas (III)

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1 Índice de Contenidos 1. INTRODUCCIÓN A LOS SENSORES PARA POSICIONAMIENTO DE ROBOTS MÓVILES 1.1. Conceptos previos 1.2. Clasificación de sensores y algoritmos de posicionamiento asociados 2. SENSORES PARA POSICIONAMIENTO RELATIVO 2.1. Navegación Inercial con Acelerómetros y Giróscopos 2.2. Odometría 3. SENSORES PARA POSICIONAMIENTO ABSOLUTO 3.1. Ultrasonidos 3.2. Infrarrojo 3.3. Balizas y GPS ( Global Positioning System ) 3.4. Visión Página 1 Balizas (I)!Funcionamiento: Varios elementos emisores o receptores en entorno del robot para obtener su posición en función de la de los primeros: Balizas!Tipos de Balizas: luminosas (infrarrojo, visión), ultrasónicas o de RF!Posibilidades de uso: Interiores y Exteriores (solo GPS)!Ventaja: proporcionan exactitud y fiabilidad con mínimo procesamiento (triangulación y trigonometría)!inconvenientes: "Coste alto de instalación y de mantenimiento "Ángulo detección limitado: posicionamiento solo posible en determinada área de localización del robot respecto a balizas "Distancia detección limitada: emisión focalizada!!! Cuántas medidas son necesarias para ubicación del móvil?? " Medida de tres distancias (trilateration) " Medida de tres ángulos (triangulation) " Otros (Asterel: dos distancias y un ángulo) Página 2

2 Balizas (II) Triangulation:! Medida de ángulos a 3 balizas de posición conocida para [x,y,θ] (2 si sólo se desea [x,y])! Solución común: receptores externos y emisor embarcado (balizas pasivas) [S 1,S 2,S 3 ] + [λ 1,λ 2,λ 3 ] = [x 0,y 0,θ] Alternativas " Emisores externos y receptor embarcado (balizas activas) " Receptores externos y emisor embarcado (balizas pasivas) Página 3 Balizas (III) Algoritmos para posicionamiento por triangulación [Cohen&Cross]: " Triangulación Geométrica, solo si el robot está entre las 3 balizas " Geometría de Intersección de Círculos, excepto si el robot está en mismo círculo que 3 balizas " Newton&Raphson, necesario conocer posición inicial del robot!además necesaria separación angular de las marcas de más de 45º con cualquiera de los algoritmos!en general se utilizan varios algoritmos y se fusiona el resultado (mínimos cuadrados) Página 4

3 Balizas (IV) Sistemas comerciales:! Generalmente balizas infrarrojas! El elemento a bordo del robot es un escáner emisor y/o receptor! Las balizas pueden ser pasivas (reflectoras) o activas (si escáner sólo receptor o como repetidores del infrarrojo del escáner emisor) Escáner Láser Emisor Receptores conectados a PC donde se calculan los ángulos Alcance: m 2 Precisión: mm y 0.1º Página 5 Balizas (V) Trilateration:! Medida de distancias a 3 balizas de posición conocida para [x,y,θ]! Muy usado con balizas activas ultrasónicas (interiores)! Método usado también con GPS (exteriores) Ejemplo:!Balizas ultrasónicas activas!nada a bordo del robot!obtiene solo [x,y] de un robot respecto a otro Alcance: 10 m 2 Precisión: mm Página 6

4 GPS Global Positioning Systems (I) Funcionamiento:!Satélites emisores (24+3 reserva) envían señales RF codificadas!receptor terrestre ha de captar información de al menos 4 satélites!por tiempo de vuelo de la señal RF se obtiene: latitud, longitud y altitud Sistema de posicionamiento desarrollado por el ministerio de Defensa de USA Página 7 GPS Global Positioning Systems (II) Problemas! Sincronización temporal entre satélite y receptor GPS: " Relojes atómicos para sincronizar satélites " 4º satélite para corregir reloj GPS receptor! Localización precisa en tiempo real de satélites: " Controlada por estaciones base " Incluida en información enviada por balizas! Relación S/N en caso de interferencias (largas distancias)! Alta velocidad de transmisión... Más problemas...! Se introducen errores en tiempo por motivos de seguridad: " Accesibilidad selectiva (SA) Solo estaciones militares pueden corregirlos " Producen errores de hasta 100m en posición Página 8

5 GPS Global Positioning Systems (III) Solución a SA: DGPS Corrige errores por comparación de datos de posición obtenidos con dos receptores (GPS de usuario y auxiliar de ubicación conocida) Problemas para aplicación en robótica:! Bloqueo de señales en zonas de difícil recepción (tráfico, montañas, etc.)! Interferencias Página 9 GPS Global Positioning Systems (III) Problemas para aplicación en robótica:! Bloqueo de señales en zonas de difícil recepción (tráfico, montañas, etc.)! Interferencias! Insuficiente exactitud para ser único método de sensado (1 a 4m) Página 10

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