PARRiOT : Implementación de RTK sobre red LoRa/LoRaWAN

Abstract

La creciente automatización de los procesos productivos y tareas cotidianas hace que se vuelva una necesidad encontrar soluciones para el problema de la localización de objetos (como máquinas o incluso seres vivos). Es en este marco que surgen soluciones basadas en el mapeo del espacio mediante distintos tipos de sensores, así como también aquellas basadas en la navegación por satélite. En este proyecto se hará foco en este último tipo de solución. Dadas las características y restricciones del sistema planteado, la principal de ellas la necesidad de tener línea vista con los satélites, es que se piensa en aplicaciones agrícolas como ser el riego de precisión. Cualquier tipo de posicionamiento vía satelital se basa en inferir la ubicación de un objeto en el globo terrestre a partir de las distancias calculadas a varios satélites. La distancia se calcula midiendo el tiempo de viaje de la señal desde un satélite a un receptor. El método básico para la ubicación vía GNSS (Global Navigation Satellite System) tiene una precisión de entre 5 y 10 metros, que resulta insuficiente para aplicaciones de precisión como ser el movimiento autónomo de robots. Existen variadas técnicas, con distintos rendimientos, para mejorar la precisión de este tipo de solución, una de ellas RTK (Real-Time Kinematics). La técnica RTK logra eliminar las mayores fuentes de error, siendo éstas las debidas al defasaje de los relojes de satélite y receptor y los retrasos introducidos por la refracción de las señales en la atmósfera, logrando una precisión de unos pocos centímetros. Para implementar una solución utilizando la técnica RTK se requiere, además del receptor propio del objeto que se quiere ubicar, una estación base de referencia que le transmitirá información adicional. Se crearon entonces dos prototipos, uno de nodo y otro de estación base, que se comunican entre sí mediante un enlace de radiofrecuencia con modulación LoRa. Así mismo se integró este sistema a una red LoRa/LoRaWAN con una aplicación final capaz de desplegar en un mapa las coordenadas calculadas. Se logró desarrollar los prototipos para la solución RTK con un costo menor a 20% de las opciones que ofrece el mercado y se los integró a un sistema cuyo desempe~no se encuentra en el entorno de los 2 cm de precisión.