Desarrollo de un sistema de comunicación half-duplex para la transmisión de información visual comprimida, por RF, en tareas de intervención robótica y entornos subacuáticos

Abstract

El objetivo principal de este proyecto ha sido implementar un sistema de comunicación half duplex por radiofrecuencia para la transmisión de video comprimido en entornos subacuáticos, a una velocidad suficiente que permita una transmisión de imágenes en tiempo real. La calidad de las imágenes deb´ıa ser suficiente para poder ser utilizadas por los algoritmos t´ıpicos de pro cesamiento de imagen relativos a tareas de cooperación entre dos AUV, los cuales mantendr´ıan un enlace inalámbrico entre ellos de menos de 10 metros de distancia que posibilitar´ıa la com partición de imágenes capturadas por sus cámaras y cualquier otra información de utilidad, con el fin de realizar tareas de manipulación de objetos de forma cooperativa. Este documento presenta experimentaciones de transmisión de imágenes por RF en la banda UHF, comprimidas usando tanto JPEG como un algoritmo de compresión progresivo1, mucho más avanzado que JPEG, basado en el algoritmo SPIHT y en el uso de transformadas Wavelet, y que ha sido implementado por Eduardo Moscoso Rubino, miembro de IRSLab. Los resultados de una experimentación previa en el agua demuestran que es posible la transmisión sin errores de imágenes en tiempo real a velocidades de 1 Hz hasta los 6 metros de distancia en agua dulce, siendo la calidad de las imágenes suficiente para los algoritmos de procesamiento de imágenes orientados a tareas de manipulación rob i´tica de objetos. El proyecto ha resultado en el desarrollo de un sistema experimental de comunicación por RF, unidireccional, implementado sobre unos transmisores basados en la plataforma Arduino. El programa en el nodo transmisor permite especificar el tama~no comprimido de cada cuadro del video (algoritmo de compresión progresivo), el tama~no máximo de cada trama y el tiempo entre el env´ıo de una trama y la siguiente (control de flujo). El algoritmo de compresión utilizado por este sistema es el implementado por Eduardo Moscoso Rubino, y el código del sistema completo es compatible y ha sido testeado con las arquitecturas ARM hf y x86 64. El sistema de transmisión final ha sido adaptado y probado con ´exito sobre un Open ROV v2.6 (ROV libre basado en la plataforma Beagleboard y Arduino). Las pruebas realizadas demuestran la transmisión de video comprimido con una velocidad de transmisión de 2 KB/s. Aunque en este documento no se muestra ninguna experimentación en el agua con el OpenROV, en el TFM (Trabajo Final de Máster) de Michael Soler Beatty s´ı se muestra una experimenta ción de transmisión de imágenes JPEG usando la misma capa de enlace de datos del sistema desarrollado y presentado en este documento. En su trabajo, se demuestra que el OpenROV es capaz de establecer un canal de comunicación de hasta 1 metro de profundidad en una cuba metálica de agua dulce de 2.5x2.5x2.5 metros.