Sistema de procesamiento de un sensor de oleaje basado en señales de radar, procesadas en una SBC

Abstract

Desde el año 2012, el grupo de investigación en Telecomunicaciones de la Universidad del Norte ha estado trabajando en el diseño de un sistema de sensado remoto del oleaje de bajo costo que utiliza ondas de radar para medir características del oleaje. Este sistema consta de un radar que opera a 9.4 GHz, una tarjeta de adquisición de datos con un conversor A/D, y un computador con una aplicación desarrollada en el software Matlab la cual es la encargada del procesamiento. El objetivo del proyecto es adaptar este sistema de procesamiento de imágenes de radar para que sea capaz de ejecutarse sobre una SBC y obtener variables oceánicas como la altura significativa de la ola, su periodo y frecuencia y la dirección del oleaje. Se busca que los valores arrojados por el sistema original y el adaptado sean similares y que además sean acordes con los valores reales de dichas variables. En el proyecto se utilizó la SBC Odroid-XU4 como hardware de procesamiento, y se utilizó Python como lenguaje de programación para los algoritmos adaptados junto a bibliotecas especializadas en el procesamiento de imágenes como OpenCV y en operaciones con matrices multidimensionales como Numpy y Scipy. Para el cálculo de las variables oceánicas, este sistema procesa grupos de 128 imágenes y aplica técnicas de procesamiento digital de imágenes, cálculos estadísticos y filtros en el dominio de la frecuencia. También se realizan pruebas donde se compara el rendimiento y validación de datos del sistema adaptado con respecto al sistema original. Como resultado de estas pruebas se determinó que el sistema realiza las operaciones de forma más rápida y los resultados son acordes al del sistema original.

Since 2012, Telecommunications research group of Universidad Del Norte has been working on the design of a low cost system of remote wave sensing that uses radar waves to measure wave features. This system consists of a radar operating at 9.4 GHz, a data acquisition card with an A/D converter, and a computer with a software developed in Matlab which does the processing.The objective of the project is to adapt this radar image processing system so that it is capable of running on a SBC and obtaining oceanic variables such as significant wave height, wave period, frequency and wind direction. It is sought that original system and adapted system give similar values according to true values of that variables. In the project was used the SBC Odroid-XU4 as processing hardware, and Python as programming language together with the libraries Numpy and Scipy, and the specialized library for image processing OpenCV for the adapted algorithms.For to calculate ocean variables, this system processes batches of 128 images and applies techniques of digital image processing, statistical calculation and filters in the frequency domain. Test were also made comparing performance and data validation between original system and the adapted system. As a result of these test, it was concluded that new system does the operations more quickly and the results are consistent with the original system.