Wireless Ultrasound Positioning System

Il progetto, realizzato in collaborazione con la CF Advanced, per il D.I.M.E.T. (Dipartimento di Informatica, Matematica, Elettronica e Trasporti) della Facoltà di Ingegneria dell' Università degli Studi “Mediterranea” di Reggio Calabria , consiste in una soluzione wireless che, sfruttando la tecnologia degli ultrasuoni, consente di risolvere il problema  dell’ “Autorilevamento della Posizione di un Robot in Ambiente Indoor”.

 

1.Descrizione Progetto

La soluzione da noi individuata per la risoluzione del problema  dell’“Autorilevamento della Posizione di un Robot in Ambiente Indoor” , prevede l’interazione di 2 componenti fondamentali:

  • una serie di dispositivi posizionati sul “cielo” dell’ambiente indoor da mappare, nel seguito definiti “remoti” ;
  • un dispositivo montato a bordo del robot, il quale deve conoscere la propria posizione all’interno del predetto ambiente; nel seguito definito “base”.
1.1    Dispositivi

Tutti i dispositivi del sistema, per garantire la massima flessibilità di utilizzo, presentano la medesima struttura hardware.
Ognuno di essi è costituito da un circuito stampato sul quale sono montati:

  • n° 1 microcontrollore a 8 bit;
  • n° 1 sensore di temperatura DS1820;
  • n° 1 trasduttore ultrasonico SRF02;
  • n° 1 modulo di trasmissione con protocollo 802.15.4
  • tutti i componenti attivi, passivi e di interfaccia per il funzionamento del sistema.

La differenza fondamentale tra i due dispositivi (nda remoto e base) risiede nel  firmware autoconfigurante che discerne lo stato del dispositivo in base all’ ID assegnato al modulo Zig-Bee.

 

2.Principio di Funzionamento

Il dispositivo “base” invia, a tutti i dispositivi “remoti” (nella portata della radiofrequenza) contestualmente, un segnale in radiofrequenza ed un segnale ultrasonico, il primo viaggiando alla velocità della luce arriva “istantaneamente” a tutti i “remoti” , che sono in grado di riceverlo, e permette al microcontrollore interno di avviare un timer, il quale fermerà il suo conteggio alla ricezione del segnale ultrasonico che, viaggiando alla velocità del suono, arriverà dopo un certo tempo.
A questo punto ogni dispositivo “remoto” ha memorizzato in un buffer il tempo di volo dell’ultrasuono, quindi “conosce” la sua distanza dalla fonte del segnale (nda dispositivo “base”) e non deve fare altro che trasmettere questa informazione, insieme al proprio ID e alla temperatura misurata al dispositivo “base” .
La “base” , ricevute le letture dei “remoti” le reindirizza per l’elaborazione ad un software di calcolo al quale bastano 3 misurazioni valide per determinare la posizione del robot all’interno dell’ambiente.

 

Il Sistema W.U.P.S. è stato testato dal Laboratorio di Automazione e Controlli del Dipartimento D.I.M.E.T. (Università degli Studi "Mediterranea Reggio Calabria") diretto dal Prof. Ing. Massimiliano Mattei, ed è stato ritenuto perfettamente funzionante e conforme alle  specifiche richieste.
Il Sistema è attualmente integrato in un progetto di ricerca sulla "Localizzazione Indoor" in corso nel suddetto laboratorio, e si trova pertanto nella loro disponibilità.
Al momento non ci è possibile rendere disponibili ulteriori dettagli tecnici e immagini in quanto il Sistema W.U.P.S. è in corso di brevetto.