Investigación, diseño y desarrollo de un canal satelital para tecnologías con interfaz serial

Existen diversos sistemas de comunicaciones inalámbricas comerciales para la localización y el monitoreo de activos móviles (vehículos, flotas, transporte de hidrocarburos, transporte público, maquinaria pesada, transporte escolar, etc.) de cobertura local o regional mediante GPRS, de cobertura nacional o universal mediante GPS, y duales, que combinan ambas tecnologías. Sin embargo, no hay dispositivos electrónicos a los que se les puedan conectar equipos GPRS ya adquiridos por los usuarios, y que ofrezcan la posibilidad de un canal de respaldo para que la comunicación tenga la continuidad deseada.

 

Para solucionar el problema de investigación en cuestión – ¿Cómo habilitar en un equipo GPRS (unidad AVL) existente, que tiene cobertura celular, un canal de respaldo satelital que permita comunicación universal para cualquier tipo de aplicación que lo requiera?–, se propuso diseñar y construir un dispositivo OSP/satelital que reusara equipos GPRS existentes y le extendiera su cobertura celular a universal, para utilizarlo en la localización y el rastreo de activos móviles en Colombia. Como resultado de este trabajo de investigación, se sintetiza en este libro su proceso y resultados.

 

El producto OSP/Satelital es una solución tecnológica que integra hardware y software de comunicaciones, y está alineada con la necesidad tecnológica detectada en el mercado por la empresa beneficiaria y las capacidades de investigación y desarrollo demostradas por la entidad ejecutora

 

 

Introducción

 

Introducción

1. TECNOLOGÍA GPRS

1.1 ARQUITECTURA GPRS

Estación móvil (Mobile station: MS)

Subsistema de estación base

Subsistema de conmutación de red

Subsistemas de operación y mantenimiento

 

1.2 UNIDADES DE LOCALIZACIÓN VEHICULAR (AVL) COMERCIALES

Syrus

Skypatrol

Enfora

 

2. SATÉLITES DE ÓRBITA BAJA

2.1 CLASIFICACIÓN DE SATÉLITES LEO

Satélites LEO pequeños

LEO grandes

LEO de banda ancha

 

2.2 COMPARACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES POR SÁTELITES DE ÓRBITA BAJA CON LOS SISTEMAS TERRESTRES

Ventajas

Desventajas

 

2.3 ARQUITECTURA DE LA RED DE SATÉLITES DE ÓRBITA BAJA

Segmento espacial

Segmento de red terrestre

Segmento de usuario

CDMA para satélites de órbita baja

 

2.4 MÓDEMS SATELITALES

STX2 de Globalstar

Especificaciones principales

Comunicación

Formato de datos

Interfaz aérea

Antena

STX3 de Globalstar

Módem 9603 SBD (Short Burst Data) de Iridium

 

RUIDO TÉRMICO

 

CARACTERIZACIÓN DEL RUIDO

Descripción estadística

Ruido gaussiano

Caracterización por la forma que afecta a la señal

Descripción espectral

Temperatura y figura de ruido

Desvanecimiento

 

INFLUENCIA DE LOS DESVANECIMIENTOS

1. Modelamiento del canal

2. Desafíos que presenta el canal

3. Estrategias para minimizar los desafíos que presenta el canal

 

 

Introducción

 

1. METODOLOGIA

Enfoque metodológico

Diseño metodológico

Metodología para el diseño y construcción del hadware

Metodología para la programación del software y el firmware

 

2. DIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO

Identificación de las necesidades de los usuarios

Normativa y encerramiento eléctrico

FCC

Requisitos

Alcances

Cerramiento eléctrico

IP

NEMA

Estado de la cuestión

Dimensionamiento del dispositivo OPS/Satelital

Diseño de hadware

Descripción de módulos que constituyen el hadware del dispositivo OPS/Satelital

Diseño de módulos que constituyen el hadware

Diseño de la fuente de alimentación

Digitalización del plano electrónico

Circuito de protección

Fuente conmutada buck – boost 3.3 V

Circuito de visualización de ledes de color

Módulo bluetooth

Puerto ICSP

Puerto D89

Antena

Diseño de interfaces

Diseño de protocolos

Diseño del software

Modelamiento de microcontrolador e interfaces de comunicación

Módulo de transmisión/ recepción de datos 2

Módulo de procesamiento

Módulo satelital

Integración de hadware y software

 

3. IMPLEMENTACIÓN

Antena

Modelamiento y construcción de la caja

 

1. PROTOCOLO DE PRUEBAS Y MEDICIONES

Protocolo para pruebas de hadware

Pruebas de baquela

Pruebas de ensamble

Prueba eléctrica del dispositivo OSP/Satelital ensamblado

Pruebas de RF

Pruebas de normativa

 

2. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

Resultados de las mediciones y conformidad

Análisis de resultados

Identificación y caracterización de la innovación propuesta

 

3. AJUSTES DEL DISPOSITIVO OPS/SATELITAL

 

ANEXO 1a. Fabricantes de equipo AVL con cobertura celular

ANEXO 1b. Otros fabricantes de equipos para localización y rastreo de activos móviles con cobertura satelital

ANEXO 1c. Marcas de equipos AVL usados con más frecuencia en países de Centro y Suramérica

 

ANEXO 2. Formato de la encuesta

Introducción

Primera parte

Segunda parte

 

ANEXO 3a. Selección de componente secundario y detalles de conformidad de la norma para dicho componente, según Mouser Electronics

ANEXO 3b. Establecimiento de parámetros de diseño de la tarjeta OSP/Satelital usando el software Eagle

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Webgrafía

Siglas y acrónimos

Glosario

Índices

Índice de figuras

Índice de tablas