Publicação: Explorando a banda ultralarga (UWB) para posicionamento e transferência de dados entre VANTs em ambientes cooperativos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
O avanço da robótica moderna possibilitou a interação e a coordenação entre múltiplos robôs na realização conjunta de atividades complexas, como missões de exploração em ambientes desafiadores. Para que essa coexistência seja eficaz, dois requisitos fundamentais devem ser atendidos: a capacidade de localização dos robôs noambiente e a troca eficiente de informações entre eles. Diversas tecnologias têm sido empregadas no gerenciamento dessa interação. Este trabalho propõe a aplicação da tecnologia de comunicação por banda ultralarga (UWB) em ambientes cooperativos com veículos aéreos não tripulados (VANTs), destacando seu potencial e robustez para integrar tarefas de localização precisa e troca de dados, eliminando a necessidade de tecnologias adicionais para esse fim. Isso minimiza custos e a complexidade dos sistemas.
A metodologia envolveu a implementação de um sistema experimental em duas dimensões (2D) por meio de um veículo terrestre não tripulado (VTNT) e o método de localização Two-Way Ranging (TWR). A realização dos experimentos em um plano bidimensional permitiu a eliminação da complexidade associada às medições em três dimensões (3D). Foram avaliadas diferentes configurações de parâmetros e carga de dados, incluindo a transmissão simultânea de fragmentos de imagem durante as operações de localização.
Os resultados indicaram que o ajuste adequado dos parâmetros físicos e da carga de dados transmitida pode promover a integração eficiente entre as funcionalidades de localização e comunicação de dados, reforçando a viabilidade do uso da tecnologia UWB como uma solução unificada para aplicações cooperativas entre robôs móveis.
Abstract
The advancement of modern robotics has enabled the interaction and coordination among multiple robots in the joint execution of complex tasks, such as exploration missions in challenging environments. For such coexistence to be effective, two fundamental requirements must be met: the ability of robots to localize themselves within the environment and the efficient exchange of information among them. Various
technologies have been employed to manage this interaction. This work proposes the application of ultra-wideband (UWB) communication technology in cooperative environments involving unmanned aerial vehicles (UAVs), highlighting its potential and robustness in integrating precise localization and data exchange tasks, while eliminating the need for additional technologies, thus reducing system costs and complexity.
The methodology involved the implementation of a two-dimensional (2D) experimental system using an unmanned ground vehicle (UGV) and the Two-Way Ranging (TWR) localization method. Conducting the experiments in a bidimensional plane allowed for the elimination of the complexity associated with three-dimensional (3D) measurements. Different configurations of physical parameters and data payloads
were evaluated, including the simultaneous transmission of image fragments during localization operations.
The results indicated that properly adjusting physical parameters and transmitted data load can promote efficient integration between localization and data communication functionalities, reinforcing the feasibility of using UWB technology as a unified solution for cooperative mobile robot applications.
Palavras-chave
Ultra-wideband, UWB indoor localization, Localização relativa, Posicionamento, Data communication, Relative localization, Positioning, Engenharia elétrica, Robótica, Sistemas de transmissão de dados
Citação
VITAL, Luis Antonio Vieira . Explorando a banda ultralarga (UWB) para posicionamento e transferência de dados entre VANTs em ambientes cooperativos. 2025. 85 f. Dissertação (Mestrado Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5576
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