Eco-localización por medio del uso de sub-muestreo y señales multi-tono en frecuencias ultrasónicas

Abstract

El presente trabajo propone el diseño y la construcción de un sistema de eco-localización que opera dentro del rango de las frecuencias ultrasónicas. La señal de excitación que es diseñada y generada digitalmente, posee varias componentes en frecuencia que la convierten en una señal con energía dispersa en el espectro y características temporales que ayudan a la eco-localización. Un arreglo de sensores ultrasónicos que se encuentran separados unos de otros, a una distancia calculada en base a las técnicas de diseño de arreglos de sensores, recogen la señal desde su emisión para pasar por una etapa de amplificación y ,finalmente, a una etapa de adquisición controlada por un micro-controlador (MCU) de 32 bits. La frecuencia de muestreo es controlada por un temporizador interno del MCU que es configurado para funcionar por debajo del limite de Nyquist, con lo cual, la señal sería sub-muestreada y se procedería, mediante el uso de técnicas digitales, a su reconstrucción y uso para la eco-localización mediante el filtrado espacial, que consiste en desfases temporales calculados aritméticamente y aplicados a cada elemento del arreglo de sensores. Se compararon los resultados obtenidos usando distintas señales de excitación para la localización, como también, usando distintas frecuencias de muestreo, donde se demostró que el uso de una frecuencia de muestreo que se encuentra por debajo del limite de Nyquist, puede obtener resultados similares a los que se obtendrían con una frecuencia de muestreo que respeta el teorema de muestreo.