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Departamento de electronica Universidad de Alcala

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    LEMUR

    Datos Generales
    Nombre del Proyecto: 
    Localización continua en entornos extensos mediante ultrasonidos y radiofrecuencia, y su aplicación a robots móviles
    Acrónimo: 
    LEMUR
    Tipo de proyecto: 
    Nacional
    Referencia: 
    TIN2009-14114-C04-01
    Entidad financiadora: 
    Ministerio de Ciencia e Innovación
    Coordinado: 
    Nombre del proyecto coordinado: 
    Localización continua en entornos extensos mediante ultrasonidos y radiofrecuencia, y su aplicación a robots móviles
    Fecha de inicio: 
    1 Jan 2010
    Fecha de finalización: 
    31 Dec 2012
    Participantes
    Entidades participantes: 
    GEINTRA - Departamento de Electrónica - Universidad de Alcalá
    Instituto de Automática Industrial - CSIC
    Universidad de Valladolid
    Universidad de Extremadura
    Investigador Principal: 
    Investigador principal del coordinado: 
    Jesús Ureña Ureña

    Resumen

    El proyecto LEMUR persigue avances fundamentales en el desarrollo de sistemas de posicionamiento local (LPS), que operen de modo transparente al usuario, en espacios extensos (incluyendo entornos interiores y exteriores restringidos) mediante la combinación de tecnologías ultrasónicas y de radiofrecuencia, y permitiendo una localización continua y robusta mediante la conmutación o fusión dinámica entre plataformas. Se plantea investigación de tipo fundamental en todos los niveles de diseño de un sistema LPS, y parte de los conocimientos previos en esta área de los grupos proponentes. Los objetivos planteados son: (a) Obtención de modelos físicos apropiados de la propagación de las señales  US y RF, tanto en entornos exteriores como interiores. (b) Estudio de las técnicas de modulación, codificación y detección digital de las señales ultrasónicas, siguiendo técnicas CDMA y UWB, para avanzar en el procesamiento óptimo de las señales US y RF con objeto de obtener estimaciones precisas de tiempos de vuelo (TOF) y de potencia recibida de las señales (RSS). (c) Obtención de algoritmos robustos de posicionamiento, desde distintos enfoques, que podrán ser complementarios si ambas tecnologías (US y RF) están operativas a la vez; para ello se combinarán métodos de trilateración y multilateración con técnicas bayesianas; en su caso, se integrará información del movimiento del usuario, si está disponible por odometría o sensores inerciales.  (d) Estudios sobre la optimización de la distribución de los nodos sensores US/RF en el entorno para maximizar la cobertura y precisión, así como el autocalibrado del sistema de forma automática para facilitar su puesta en funcionamiento. (e) Estudio sobre fusión sensorial y conmutación entre tecnologías para garantizar el posicionamiento continuo en espacios extensos. (f) Determinación de las prestaciones (granularidad, exactitud, robustez, etc.) del sistema de localización en sus diversas configuraciones. (g) Implementación de dos demostradores prácticos: un sistema integrado para localización continua y guiado de personas en grandes edificios y un sistema LPS de ayuda a la navegación de robots móviles, compatible con los sistemas sonar de a bordo. 
     

    Summary

    The main goal of LEMUR project is to achieve significant improvements in Local Positioning Systems (LPS), in order to operate in extensive areas (including indoor and restricted outdoor environments) in a transparent way for possible users or services. Continuous and robust localization will be possible with a combination of ultrasounds and radio technologies, by means of switching or dynamic fusion among different platforms.

    To improve the development of accurate and robust LPS, capable of operating in large areas, the LEMUR project proposes to merge several complementary technologies such as ultrasounds and certain radio-frequency standards (WiFi, ZigBee, RFID or UWB). The ultrasound-based (US) LPS provides high-precision positioning (centimetre) at close range, whereas those based on radio frequency (RF) provide details in the range of few meters, but with wider coverage and lower costs.
    The LEMUR project proposes to research in all the levels of LPS design, starting from the previous and large experience of the proponents in this area. The main objectives are:
    a) To find appropriate physical models of US and RF signal propagation, both in outdoor and indoor environments.
    (b) The study of modulation, encoding and digital detection of signals, using CDMA and UWB techniques, to enhance optimal processing of US and RF signals in order to achieve accurate estimations of times-of-flight (TOF) and of received strength-of-signals (RSS).
    (c) To obtain robust positioning algorithms from different approaches, which may be complementary if both technologies (US and RF) are operating at the same time; this will be carried out by combining trilateration and multilateration methods with Bayesian techniques; furthermore, information from the movement of objects will be integrated if odometry or inertial sensors are available.
    (d) To study the optimization of US/RF sensor node distribution in the environment, in order to maximize the coverage and accuracy, as well as the system auto-calibration to facilitate its implementation.
    (e) To study sensory fusion and switching between positioning technologies to provide and ensure continuous localization in wide spaces.
    (f) Determination of performances of the localization system (granularity, accuracy, robustness, etc.) in its different configurations.
    (g) Implementation of two demonstrators: an integrated system for continuous localization and guidance of people in large buildings; and a LPS for the navigation of mobile robots, compatible with the on-board sonar systems.

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