SignalTrack
SignalTrack to projekt który otrzymał finansowanie ze środków projektu niekonkurencyjnego pt. „Wsparcie studentów w zakresie podniesienia ich kompetencji i umiejętności” realizowanego przez Ministerstwo Nauki Szkolnictwa Wyższego.
W ramach projektu stworzyliśmy modułową platformę eksperymentalną do prowadzenia badań nad rozproszonymi i mobilnymi systemami komunikacji bezprzewodowej. Zbudowaliśmy mobilne jednostki wyposażone w urządzenia Software Defined Radio USRP B210, komputery pokładowe oraz system sterowania ruchem oparty na mikrokontrolerach ESP32. Połączenie systemów radiowych z mobilnymi platformami pozwala na prowadzenie eksperymentów, w których położenie urządzeń może być dynamicznie zmieniane, a transmisja i odbiór sygnałów realizowane są w różnych konfiguracjach przestrzennych.
Opracowaliśmy również centralny system sterowania, który odpowiada za koordynację i synchronizację wszystkich elementów platformy. Mobilne jednostki współpracują z pozostałymi elementami systemu, a komunikacja pomiędzy nimi realizowana jest z wykorzystaniem protokołu MQTT. Modułowa architektura pozwala na zmianę konfiguracji platformy, dołączanie kolejnych urządzeń oraz implementację różnych algorytmów bez konieczności przebudowy całego systemu.
Jednym z rozwijanych zastosowań platformy SignalTrack jest lokalizacja źródeł sygnałów radiowych. W przygotowanym eksperymencie cztery mobilne jednostki wyposażone w USRP B210 zostały wykorzystane jako odbiorniki pracujące na częstotliwości 868 MHz. Za ich pomocą wykonywaliśmy pomiary z zastosowaniem beamformingu, dzięki czemu zamiast pojedynczej wartości mocy odbieranego sygnału otrzymujemy jego charakterystykę dla różnych kierunków. Podczas pojedynczego pomiaru układ przeszukuje zakres kątów od −70° do +70° z krokiem 5°, uzyskując 29 wartości mocy odbieranego sygnału.
Aby sprawdzić działanie systemu w warunkach zbliżonych do środowiska podziemnego, zbudowaliśmy również specjalne stanowisko w formie tunelu. Konstrukcja została wykonana z płyt MDF pokrytych folią aluminiową i obejmuje proste odcinki, skrzyżowanie oraz dodatkowe odgałęzienie. Pozwoliło to uzyskać zarówno warunki bezpośredniej widoczności radiowej, jak i sytuacje, w których sygnał dociera do odbiorników przede wszystkim poprzez odbicia i propagację wielodrogową. W przygotowanym środowisku wykonaliśmy pomiary w 22 kolejnych pozycjach rozmieszczonych co 15 cm, dla dwóch różnych położeń lokalizowanego nadajnika.
Całość tworzy platformę łączącą mobilne urządzenia SDR, beamforming, centralne sterowanie, przetwarzanie sygnałów oraz uczenie maszynowe. SignalTrack może dzięki temu służyć zarówno do badań nad rozproszonym beamformingiem i adaptacyjnymi metodami transmisji, jak również do rozwijania metod lokalizacji źródeł radiowych w trudnych środowiskach propagacyjnych, takich jak tunele czy inne przestrzenie, w których występują silne odbicia i propagacja wielodrogowa.