Diseño e implementación de un sistema de comunicación subacuática basado en la emisión y recepción de señales en el rango de frecuencias de ultrasonido

Communications in marine environments represent a special case within information transmission and reception systems, given the characteristics of the medium that obviously affect the propagation of radio signals, resulting in a predominance, at least in submarine implementations, Acoustic wave or o...

Full description

Autores:
Uribe Gómez, Andrés Felipe
Vélez Hurtado, Javier Alberto
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad de San Buenaventura
Repositorio:
Repositorio USB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:bibliotecadigital.usb.edu.co:10819/7033
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10819/7033
Palabra clave:
Comunicación Subacuática
Ultrasonido
Transductor piezoeléctrico
Underwater communication
Ultrasound
Piezoelectric transducer
Sistema acústico
Ondas
Sistemas de comunicación
Acústica submarina
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License
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
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description Communications in marine environments represent a special case within information transmission and reception systems, given the characteristics of the medium that obviously affect the propagation of radio signals, resulting in a predominance, at least in submarine implementations, Acoustic wave or optical link based communications. It is proposed to implement an underwater communications system which is based on ultrasonic waves and which can be used in telemetry applications or the like, having a relatively low transmission rate. In order to verify the effectiveness and performance of such systems, the design and implementation of an acoustic source underwater will be carried out and controlled by electronic circuits for the transmission of information. The reception will be carried out with the aid of an arrangement of hydrophones and electronic demodulation-decoding circuits. Alternatively, you can use computer equipment, data acquisition cards, development platforms that use processors of 32 or more bits, or similar devices to assist in the reception stage when the transmission scheme so requires. It is hoped to contribute with this work to an area that has few registers of study and experimentation at local level, also looks for to find new possibilities for systems of telemetry in marine environments that can be adapted to different scenarios that require of underwater communication. The fields of application and experimentation for underwater communication solutions range from the control and monitoring of remotely operated submarine vehicles to underwater sensor networks, to name a few.
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In order to verify the effectiveness and performance of such systems, the design and implementation of an acoustic source underwater will be carried out and controlled by electronic circuits for the transmission of information. The reception will be carried out with the aid of an arrangement of hydrophones and electronic demodulation-decoding circuits. Alternatively, you can use computer equipment, data acquisition cards, development platforms that use processors of 32 or more bits, or similar devices to assist in the reception stage when the transmission scheme so requires. It is hoped to contribute with this work to an area that has few registers of study and experimentation at local level, also looks for to find new possibilities for systems of telemetry in marine environments that can be adapted to different scenarios that require of underwater communication. The fields of application and experimentation for underwater communication solutions range from the control and monitoring of remotely operated submarine vehicles to underwater sensor networks, to name a few.Las comunicaciones en entornos marinos representan un caso especial dentro de los sistemas de transmisión y recepción de información, esto dado las características del medio que, evidentemente, afectan la propagación de las señales radioeléctricas, lo que resulta en una predominancia, al menos en implementaciones submarinas, de comunicaciones por onda acústica o basadas en enlaces ópticos. Se propone la implementación de un sistema de comunicaciones subacuático que esté basado en ondas ultrasónicas y que pueda ser utilizado en aplicaciones de telemetría o similares, que tengan una tasa de transmisión relativamente baja. Con el fin de verificar la efectividad y rendimiento de dichos sistemas se realizará el diseño e implementación de una fuente acústica subacuática que será controlada por circuitos electrónicos para la transmisión de información. La recepción se realizará con la ayuda de un arreglo de hidrófonos y circuitos electrónicos de demodulación-decodificación. Alternativamente se puede a recurrir a equipos de cómputo, tarjetas de adquisición de datos, plataformas de desarrollo que utilizan procesadores de 32 o más bits, o dispositivos similares para ayudar en la etapa de recepción cuando el esquema de transmisión así lo exija. Se espera contribuir con este trabajo a un área que posee pocos registros de estudio y experimentación a nivel local, asimismo se busca encontrar nuevas posibilidades para sistemas de telemetría en entornos marinos que puedan ser adaptados a diferentes escenarios que requieran de comunicación subacuática. Los campos de aplicación y de experimentación para soluciones de comunicación subacuática van desde el control y monitoreo de vehículos submarinos operados remotamente hasta las redes subacuáticas de sensores, por mencionar algunaspdf96 páginasRecurso en lineaapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10819/7033spaIngenieriasIngeniería ElectrónicaMedellínAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaPor medio de este formato manifiesto mi voluntad de AUTORIZAR a la Universidad de San Buenaventura, Sede Bogotá, Seccionales Medellín, Cali y Cartagena, la difusión en texto completo de manera gratuita y por tiempo indefinido en la Biblioteca Digital Universidad de San Buenaventura, el documento académico-investigativo objeto de la presente autorización, con fines estrictamente educativos, científicos y culturales, en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión Andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995 y demás normas generales sobre derechos de autor. Como autor manifiesto que el presente documento académico-investigativo es original y se realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto, la obra es de mi exclusiva autora y poseo la titularidad sobre la misma. La Universidad de San Buenaventura no será responsable de ninguna utilización indebida del documento por parte de terceros y será exclusivamente mi responsabilidad atender personalmente cualquier reclamación que pueda presentarse a la Universidad. Autorizo a la Biblioteca Digital de la Universidad de San Buenaventura convertir el documento al formato que el repositorio lo requiera (impreso, digital, electrónico o cualquier otro conocido o por conocer) o con fines de preservación digital. Esta autorización no implica renuncia a la facultad que tengo de publicar posteriormente la obra, en forma total o parcial, por lo cual podrá, dando aviso por escrito con no menos de un mes de antelación, solicitar que el documento deje de estar disponible para el público en la Biblioteca Digital de la Universidad de San Buenaventura, así mismo, cuando se requiera por razones legales y/o reglas del editor de una revista.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2[1] F. Ruiz, «Eficiencia y Control de Potencia en Canales de Comunicaciones Acústicas Subacuáticas (Tesis de Doctorado),» 2012. [En línea]. Available: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?Codigo=45980.[2] S. Sendra, «Comunicaciones Inalámbricas Subacuáticas a 2,4 ghz para la Transmisión de Datos con Altas Tasas de Transferencia (Trabajo de Grado),» 2011. [En línea]. Available: https://riunet.upv.es/handle/10251/14605.[3] B. Benson, K. Domond, B. Faunce, R. Kastner, D. Kimball, Y. Li y C. Schurgers, «Design of a Low Cost Underwater Acoustic Modem for Short Range Sensor Networks, » IEEE Embedded Systems Letters, vol. 2, nº 3, pp. 58-61, 2010.[4] E. Ramírez, «Comunicaciones Submarinas Modelado de la Propagación de Ondas Acústica en el Océano Producidas por una Fuente en Movimiento en la Superficie del Mismo (Tesis de Maestría),» 2006. [En línea]. Available: http://www.remeri.org.mx/portal/REMERI.jsp? Id=oai:tesis.ipn.mx:123456789/15854.[5] H. Medwin, Sounds in the Sea. From Ocean Acoustics to Acoustical Oceanography, Cambridge: Cambridge University Press, 2005.[6] A. Hernandez, «Diseño y Construcción de un Emisor y Transmisor Acústico para la Localización de Equipo Oceanográfico Fondeado en un Cuerpo de Agua (Tesis de Maestría),» 2015. [En línea]. Available: http://tesis.ipn.mx:8080/xmlui/handle/123456789/14947.[7] A. Arias, «Acústica Submarina,» s.f. [En línea]. Available: http://www.academia.edu/13725873/Ac%C3%bastica_submarina.[8] J. Quino, «Propagación de Onda Acúst ca en Océanos (Tesis de Doctorado),» 2009. [En línea]. Available: http://repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/13126.[9] A. Sanchez, «Sistema de Comunicación Acústica para Redes de Sensores Inalámbricas Subacuáticas en Aguas Someras (Tesis de Doctorado),» 2013. [En línea]. Available: https://riunet.upv.es/discover.[10] M. Gonzáles, «Propuesta de Solución de Comunicación Subacuática Entre el Submarino HRC-AUV y una Estación Remota (Tesis de Doctorado),» 2016. [En línea]. Available: http://dspace.uclv.edu.cu/handle/123456789/6677?Show=full.[11] A. Ángeles y G. Flores, «Análisis de la Ecuación de Dispersión como Parte Fundamental del Método de Modos Normales Enfocado a las Comunicaciones Subacuaticas (Trabajo de Grado),» 2008. [En línea]. Available: http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/6310.[12] H. Young y R. Freedman, Sears y Zemansky Física Universitaria, Mexico: Pearson, 2013.[13] J. 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Available: https://goo.gl/Zavd6P.Universidad de San Buenaventura - MedellínBiblioteca USB Medellín (San Benito) CD-4458tBiblioteca Digital Universidad de San BuenaventuraComunicación SubacuáticaUltrasonidoTransductor piezoeléctricoUnderwater communicationUltrasoundPiezoelectric transducerSistema acústicoOndasSistemas de comunicaciónAcústica submarinaIngeniero ElectrónicoDiseño e implementación de un sistema de comunicación subacuática basado en la emisión y recepción de señales en el rango de frecuencias de ultrasonidoTrabajo de grado - PregradoTrabajo de Gradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fPublicationORIGINALDiseno_Implementacion_Sistema_Uribe_2017.pdfDiseno_Implementacion_Sistema_Uribe_2017.pdfapplication/pdf4254344https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/0c524968-9f83-44f0-9874-5ee236e0429c/downloadf99da800c5ca669ba3a4dc6a3802be2cMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82071https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/26ba73d9-0525-4e11-a4a9-a4255f287ce4/download0c7b7184e7583ec671a5d9e43f0939c0MD52TEXTDiseno_Implementacion_Sistema_Uribe_2017.pdf.txtDiseno_Implementacion_Sistema_Uribe_2017.pdf.txtExtracted texttext/plain126935https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/2b8b8811-4313-4f95-8847-84356fcaac7b/download10341ac672f59b396d1a423fc5a60352MD53THUMBNAILDiseno_Implementacion_Sistema_Uribe_2017.pdf.jpgDiseno_Implementacion_Sistema_Uribe_2017.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg7201https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/669a1f33-fab9-4e37-9858-7434245fcd77/downloadc352c25b883aae671b5659534b386ef0MD5410819/7033oai:bibliotecadigital.usb.edu.co:10819/70332023-02-24 11:31:40.686http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/https://bibliotecadigital.usb.edu.coRepositorio Institucional Universidad de San Buenaventura Colombiabdigital@metabiblioteca.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