Modelamiento de la propagación inalámbrica en cultivos de arroz

En el ámbito de la agricultura de precisión, los modelos y características de los canales inalámbricos son un recurso valioso para garantizar que una red de sensores tenga una buena comunicación. Se llevó a cabo un experimento que consiste en transmitir una señal inalámbrica a través de un cultivo d...

Full description

Autores:
Zambrano Meza, Juan Camilo
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Repositorio:
Vitela
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:vitela.javerianacali.edu.co:11522/2520
Acceso en línea:
https://vitela.javerianacali.edu.co/handle/11522/2520
Palabra clave:
Precision Agriculture
Wireless Channel characteristics
Rice fields
Enviromental conditions
Two ray adjusted model
RSSI
Received power
Rights
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description En el ámbito de la agricultura de precisión, los modelos y características de los canales inalámbricos son un recurso valioso para garantizar que una red de sensores tenga una buena comunicación. Se llevó a cabo un experimento que consiste en transmitir una señal inalámbrica a través de un cultivo de arroz, variando la distancia entre antenas y su altura, en las etapas de macollamiento, alargamiento del entrenudo y producción del grano. Se comparó la variación de atenuación para diferentes distancias de transmisión y se analizó la comparación entre los valores de RSSI estimados y los medidos con base en diferentes modelos de propagación. Se usó un análisis de regresión para ajustar los modelos de espacio libre y dos rayos convencionales al canal estudiado, determinar un modelo Log-distancia y plantear un modelo de dos rayos ajustado. El RE (error relativo) para los modelos de espacio libre y dos rayos se obtuvo entre 7.07 % – 7.41 % y 5.34 % - 28.79 % respectivamente, lo que hace que estos modelos no sean adecuados para la estimación de RSSI en cultivos de arroz. Los rangos de RE (error relativo) para el modelo Log-distancia y el de dos rayos ajustado variaron entre 6.06 % - 7.01 % y 4.33 % - 5.76 % respectivamente. El modelo Log-distancia y el de dos rayos ajustado tuvieron un mejor desempeño para modelar el RSSI de un canal inalámbrico presente en un cultivo de arroz. El modelo de dos rayos ajustado mejoró el rendimiento del modelo de dos rayos convencional, obteniendo la mayor precisión entre todos los modelos estudiados. A medida que la planta se desarrolla, se incrementan las atenuaciones en el canal presente a través de un cultivo de arroz y aumentar la altura de las antenas incrementa el rango de transmisión de un enlace. Esta investigación sirve como base para el modelado de canales inalámbricos para redes de sensores dentro de cultivos de arroz.
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Se usó un análisis de regresión para ajustar los modelos de espacio libre y dos rayos convencionales al canal estudiado, determinar un modelo Log-distancia y plantear un modelo de dos rayos ajustado. El RE (error relativo) para los modelos de espacio libre y dos rayos se obtuvo entre 7.07 % – 7.41 % y 5.34 % - 28.79 % respectivamente, lo que hace que estos modelos no sean adecuados para la estimación de RSSI en cultivos de arroz. Los rangos de RE (error relativo) para el modelo Log-distancia y el de dos rayos ajustado variaron entre 6.06 % - 7.01 % y 4.33 % - 5.76 % respectivamente. El modelo Log-distancia y el de dos rayos ajustado tuvieron un mejor desempeño para modelar el RSSI de un canal inalámbrico presente en un cultivo de arroz. El modelo de dos rayos ajustado mejoró el rendimiento del modelo de dos rayos convencional, obteniendo la mayor precisión entre todos los modelos estudiados. A medida que la planta se desarrolla, se incrementan las atenuaciones en el canal presente a través de un cultivo de arroz y aumentar la altura de las antenas incrementa el rango de transmisión de un enlace. Esta investigación sirve como base para el modelado de canales inalámbricos para redes de sensores dentro de cultivos de arroz.In the field of precision agriculture, the models and characteristics of wireless channels are a valuable resource to ensure that a sensor network has good communication. An experiment was carried out that consists of transmitting a wireless signal through a rice crop by varying the distance between antennas and their height, in the stages of tillering, jointing and grain production. The attenuation variation for different transmission distances was studied and the comparison between the estimated and measured RSSI values based on different propagation models was analyzed. Regression analysis was used to fit the free space and conventional two-ray models to the studied channel, determine a Log-distance model, and propose a fitted two-ray model. The RE (relative error) for the free space and two-ray models was obtained between 7.07 - 7.41 % and 5.34 - 28.79 % respectively, which makes these models not suitable for estimating RSSI in rice crops. The RE ranges for the Log-distance model and the adjusted two-ray model varied between 6.06-7.01 % and 4.33-5.76 % respectively. The Log-distance model and the adjusted two-ray model had a better performance to model the RSSI of a wireless channel present in a rice crop. The adjusted two-ray model improved the performance of the conventional two-ray model obtaining the highest precision among all the models studied. As the plant develops, the attenuations in the channel present through a rice crop increase and increasing the height of the antennas increases the transmission range of a link. This research serves as a basis for the modeling of wireless channels for sensor networks within rice crops.90 p.application/pdfspaPontificia Universidad Javeriana Calihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Precision AgricultureWireless Channel characteristicsRice fieldsEnviromental conditionsTwo ray adjusted modelRSSIReceived powerModelamiento de la propagación inalámbrica en cultivos de arrozhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/redcol/resource_type/TPFacultad de Ingeniería y Ciencias. Ingeniería ElectrónicaPontificia Universidad Javeriana CaliPregradoLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/c2b84831-3442-4417-91d1-a5bd38899e4e/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51ORIGINALTrabajo de grado Juan Camilo Zambrano.pdfTrabajo de grado Juan Camilo Zambrano.pdfapplication/pdf5643003https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/d45c998b-c85d-46f4-9011-ab12d5ffb310/download60d010c70b83d15bcc8116ff0cc35fa1MD51LicenciaAutorizaciónJuanCamiloZambranoMeza.pdfLicenciaAutorizaciónJuanCamiloZambranoMeza.pdfapplication/pdf229546https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/9117ebf6-62bf-4547-b2c4-641f551b9286/download086ccbf6e6e6c5228838cd225a912a9eMD52TEXTTrabajo de grado Juan Camilo Zambrano.pdf.txtTrabajo de grado Juan Camilo Zambrano.pdf.txtExtracted texttext/plain101759https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/998376d2-6d18-4ac2-8d6d-d685bf92364e/downloaddffe94b3541200b1dca65490f1230758MD57LicenciaAutorizaciónJuanCamiloZambranoMeza.pdf.txtLicenciaAutorizaciónJuanCamiloZambranoMeza.pdf.txtExtracted texttext/plain4803https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/b1101252-3907-431b-9499-18b41a7dede2/downloadd2d4632bb94ce395af7357339050c95cMD59THUMBNAILTrabajo de grado Juan Camilo Zambrano.pdf.jpgTrabajo de grado Juan Camilo Zambrano.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3478https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/b57725c7-b8d8-4aba-ab39-ed90943005d3/download7c80e97c0b77469f769dbbb83fa6a992MD58LicenciaAutorizaciónJuanCamiloZambranoMeza.pdf.jpgLicenciaAutorizaciónJuanCamiloZambranoMeza.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5325https://vitela.javerianacali.edu.co/bitstreams/4618a228-baee-418f-a7ec-4a3cbb799a7a/downloadc31e59f33230c2e3f8fa81f40f2fc675MD51011522/2520oai:vitela.javerianacali.edu.co:11522/25202024-06-25 05:14:44.02https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/open.accesshttps://vitela.javerianacali.edu.coRepositorio Vitelavitela.mail@javerianacali.edu.coTk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo=