Implementación de un sistema radar móvil usando un sensor doppler para la detección de obstáculos

Incluye figuras, tablas y anexo.

Autores:
Barreto Chitiva, Andrés Mauricio
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2019
Institución:
Universidad de los Llanos
Repositorio:
Repositorio Digital Universidad de los LLanos
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
https://repositorio.unillanos.edu.co/handle/001/4503
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Palabra clave:
Sensores radar
Procesado de señal radar
Detección de obstáculos
Efecto Doppler
Sistema radar móvil
Radar sensors
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Obstacle detection
Doppler effect
Mobile radar system
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openAccess
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Derechos Reservados - Universidad de los Llanos, 2019
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La tecnología radar tiene un amplio campo de investigación y uso, la ventaja de los sistemas radares en comparación a las tecnologías mencionadas anteriormente, es que las señales emitidas sufren menos cambios en condiciones ambientales como lluvia, neblina y diferentes escenarios de luz. Utilizando la amplitud de la señal recibida de un sensor radar onda continua se dio un estimado del rango de distancia donde se encontraba el obstáculo, valiéndonos del hecho que existe un movimiento relativo entre la distancia de separación del blanco y el radar. Para la adquisición de las señales radar se usó una tarjeta de adquisición STEMlab Red pitaya, la cual tiene una velocidad de adquisición de 125MS/s y las API del fabricante son muy sencillas de implementar. Se estableció conexión SSH y se aplicaron comandos en sistema operativo Linux que hoy en día son muy importantes para comunicación de redes. Además, esta tarjeta nunca se había trabajo en la universidad de los llanos. El proyecto se realizó por modalidad pasantía para terminar los estudios de pregrado y obtener el título de ingeniero electrónico, realizar prácticas en una empresa ayuda mucho para aprender sobre el ambiente interno, adaptarse a un horario laboral, realizar cotizaciones, hablar con proveedores, trabajar con equipos profesionales, aprender nuevo conocimiento del grupo de trabajo y obtener experiencia laboral que hoy en día en un factor impórtate para un recién egresado.The main objective of this project is the implementation of a short-range mobile radar system, using a low-cost continuous wave Doppler sensor for the detection of obstacles. For the detection of obstacles, they are usually used infrared systems, cameras and ultrasounds, among others. Radar technology has a wide field of research and use, the advantage of radar systems compared to the technologies mentioned above, is that the signals emitted suffer less changes in environmental conditions such as rain, fog and different light scenarios. Using the amplitude of the signal received from a continuous wave radar sensor, an estimate was given of the distance range where the obstacle was located, taking into account the fact that there is a relative movement between the separation distance of the target and the radar. For the acquisition of the radar signals, a STEMlab Red pitaya acquisition card was used, which has an acquisition speed of 125MS / s and the APIs of the manufacturer are very simple to implement. An SSH connection was established and commands were applied in the Linux operating system that are nowadays very important for network communication. Besides, this card had never been worked in the university of the plains. The project was carried out by internship to finish the undergraduate studies and obtain the title of electronic engineer, doing internships in a company helps a lot to learn about the internal environment, adapt to a working schedule, make contributions, talk with suppliers, work with professional teams, learn new knowledge of the work group and obtain work experience that today is an important factor for a recent graduate.Resumen. – Justificación. -- 1. Introducción. -- 1.1 Problema. -- 2. Objetivo. -- 2.1 Objetivo general. -- 2.2 Objetivos específicos. -- 3. Metodología. -- 4. Marco contextual. -- 4.1 Clutter. -- 4.2 RCS (Radar Cross-Section). -- 4.3 Sistemas radar. -- 4.3.1 Número de antenas. -- 4.3.2 Frecuencia de trabajo. -- 4.3.3 Forma de onda. -- 4.3.4 Principio del Efecto Doppler. -- 4.3.5 Tipos de sensores radar para la detección de obstáculos. -- 5. Implementación. -- 5.1 Hardware. -- 5.1.1 Modulo HB100. -- 5.1.2 Hardware de adquisición. -- 5.1.3 Sistema de Visualizacion. -- 5.2 Software. -- 5.2.1 Timer. -- 5.2.2 ADC. -- 5.2.3 Filtro Digital. -- 5.2.4 Procesamiento. -- 5.2.5 Visualización de distancia. -- 5.3 Plataforma móvil. -- 5.3.1 Plataforma Robótica. -- 5.3.2 Puente H L298N. -- 5.3.3 Tarjeta de programación Arduino. -- 5.3.4 Aplicación Android (App). -- 5.3.5 Módulo Bluetooth. -- 6. Protocolo de pruebas. -- 6.1 Objetivo. -- 6.2 Elementos necesarios. -- 6.2.1 Plataforma móvil con sensor radar embarcado. -- 6.2.2 Obstáculo de pruebas. -- 6.2.1 Medidor de distancia. -- 6.2.2 Sistema de grabado de videos. -- 6.3 Escenario de pruebas. -- 6.3.1 Escenario 1. -- 6.3.2 Escenario 2. -- 6.4 Determinación del número de muestras. -- 6.5 Procedimiento. -- 6.5.1 Pruebas blanco en movimiento, radar estático. -- 6.6 Pruebas radar en movimiento, blanco estático. -- 7. Resultados y análisis. -- 7.1 Resultados Pruebas con radar estático y blanco en movimiento. -- 7.2 Análisis Pruebas con radar estático y blanco en movimiento. -- 7.3 Resultados Pruebas con radar en movimiento y blanco estático. -- 7.3.1 Pared. -- 7.3.2 Sillas. -- 7.3.3 Persona. -- 7.3.4 Rama. -- 7.3.5 Sin obstáculo. -- 7.3.6 Pared, sillas y personas. -- 7.3.7 Pared, sillas, personas y rama. -- 7.4 Análisis pruebas con radar en movimiento y obstáculos estáticos. -- 7.4.1 Análisis resultados separados. -- 7.4.2 Análisis conjunto sin rama. -- 7.4.3 Análisis conjunto de los obstáculos. -- 7.5 Dificultades encontradas. – 8. Conclusiones. -- 9. Referencias. -- 10. Anexos. -- 10.1 Código en C sistema radar móvil. -- 10.2 Tabla de datos pruebas estáticas. -- 10.3 Tabla de datos pruebas movimiento.Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico.PregradoIngeniero(a) Electrónico(a)79 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los LlanosFacultad de Ciencias Básicas e IngenieríaVillavicencioIngeniería ElectrónicaSede BarcelonaDerechos Reservados - Universidad de los Llanos, 2019https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Implementación de un sistema radar móvil usando un sensor doppler para la detección de obstáculosTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Proyectos de investigaciónGonzález, Daniel Vargas. Detección de movimiento mediante técnicas radar CW-FM en banda W. Barcelona : Universitat Politècnica de Catalunya, 2014.Agrelo, David Varela. Diseño y Validación de un radar CW-FM a 94GHz. Barcelona : Universitat Politècnica de Catalunya, 2013.Pérez, Jordi Marco. Prueba de concepto de un radar pasivo multiestático para aplicaciones aeronáuticas . 2015.Zozaya, A. J. Definiciones básicas de un sistema de radar . s.l. : Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE), Escuela Politécnica Nacional (EPN), 2016.Basics on Radar Cross Section Reduction. Rezende, Marcelo A. S. Miacci and Mirabel C. brazil : Institute of Aeronautics and Space, Department of Aerospace Science and Technology,, 2012.http://www.rfcafe.com. [En línea] [Citado el: 15 de 12 de 2018.] http://www.rfcafe.com/references/electrical/ew-radar-handbook/radar-cross-section.htm.Skolnik, Merrill I. INTRODUCTION TO RADAR SYSTEMS. s.l. : McGRAW-HILL, 1981.motorpasion. [En línea] 19 de 07 de 2018. 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