El explosivo crecimiento tecnológico que hemos presenciado en las últimas décadas ha sentado las bases para el desarrollo de ciudades inteligentes, cuyo propósito es empoderar a los ciudadanos de las zonas urbanas a través de diversos servicios.Al detectar el interior y/o el exterior de diversos espacios urbanos, las ciudades inteligentes pueden ayudar con tareas como rutas, logística, gestión del tráfico, prevención del delito y muchas más.

Sin embargo, las capacidades y servicios proporcionados por una ciudad inteligente están estrechamente vinculados a dos campos aplicados principales: la detección y las telecomunicaciones.Los esfuerzos recientes se han centrado en el uso de múltiples dispositivos LIDAR enredes de sensores, que puede recogeren tiempo realDatos 3D sobre la posición de cuerpos sólidos, como personas, vehículos y robots.A pesar de los avances sustanciales en las redes de sensores LIDAR múltiples para uso en exteriores, sus homólogos de interior todavía enfrentan desafíos críticos que deben abordarse.

en un estudiopublicadoenRevista de sensores IEEEEl 22 de junio de 2023, investigadores de Japón buscaron una solución innovadora para uno de los principales obstáculos de las redes LIDAR múltiples en interiores: operar una gran cantidad de sensores con la limitación de un ancho de banda limitado y fluctuante.Este estudio fue realizado por Ph.D.el estudiante Kuon Akiyama, Kenta Azuma y Ryoichi Shinkuma del Instituto de Tecnología Shibaura, así como Jun Shiomi de la Universidad de Osaka.

Para aclarar el tema que nos ocupa, es útil saber que las redes multi-LIDAR de interior suelen necesitar una mayor cantidad de sensores que las de exterior.Mientras que cuatro o cinco sensores pueden ser suficientes en un entorno exterior para cubrir los puntos ciegos, se requieren diez o más sensores en redes interiores porque su ubicación está limitada por techos y otros obstáculos.Dado que las redes interiores multi-LIDAR también dependen de la comunicación inalámbrica entre cada sensor y una computadora central, pueden surgir problemas de ancho de banda compartido si hay aumentos repentinos en el tráfico.

El equipo de investigación abordó este problema implementando un sistema capaz de controlar adaptativamente el volumen de datos enviado por cada sensor.En su diseño, cada unidad LIDAR está conectada a un dispositivo de control de sensores, que captura, almacena y transmite los datos a una computadora perimetral.La computadora monitorea y agrega constantemente los flujos de datos de cada sensor, inspeccionando cuidadosamente su latencia y fluctuación.

Lo más importante es que si la computadora detecta grandes retrasos en un sensor determinado (lo que puede ocurrir debido a problemas de red o de ancho de banda), se le indica al sensor que ajuste el volumen de datos que transmite.Para ello, cada sensor lleva un filtro que puede aumentar o reducir el tamaño de la nube de puntos transmitida en función de la "importancia" de cada región en el espacio 3D, predeterminada por el administrador para cada caso de uso específico.Al descartar los puntos menos importantes de los sensores que experimentan limitaciones de ancho de banda, la calidad de la nube de puntos agregada se puede preservar tanto como sea posible.

Los investigadores probaron su sistema en dos ambientes interiores experimentales bajo una variedad de condiciones."El diseño propuesto se evaluó con varios patrones de carga de 100 a 200 MB/s, incluidas cargas dinámicas que diferían en tamaño minuto a minuto", explica Akiyama.

"Descubrimos que nuestro sistema era capaz de satisfacer los requisitos de retardo y recibir puntos muy importantes incluso si la red estaba bajo carga dinámica. Esto sugiere que nuestro enfoque es efectivo cuando un objeto se mueve dentro del área de monitoreo y cuando el ancho de banda disponible de la red varía, independientementede la velocidad física decomunicación inalámbrica".

Uno de los principales casos de uso de las redes de sensores multi-LIDAR, tanto interiores como exteriores, es la creación de réplicas virtuales del mundo real, llamadas gemelos digitales.

"Se puede aprovechar una red de sensores con una gran cantidad de sensores LIDAR para construir un gemelo digital que cubra un área amplia. Estos gemelos digitales extensos podrían actualizarse continuamente en tiempo real para capturar los movimientos de personas, vehículos y robots móviles para optimizarsistemas de conducción autónomos", destaca Akiyama.

"Estas optimizaciones podrían mejorar la seguridad y la eficiencia de la movilidad autónoma y al mismo tiempo ahorrar costes".

Nuevos esfuerzos en este campo ayudarán a acelerar la llegada deciudades inteligentesy todos sus beneficios, haciendo de los espacios urbanos mejores lugares para vivir.

Más información:Kuon Akiyama et al, Transmisión de datos adaptativa en tiempo real contra diversas cargas de tráfico en una red de sensores LIDAR múltiples para monitoreo en interiores,Revista de sensores IEEE(2023).DOI: 10.1109/JSEN.2023.3287183