Influencia de las antenas en la zona de detección

La forma y el tamaño de la zona de detección en la que un sensor BT puede captar dispositivos BT dependen directamente del tipo de antena que se use. En este apartado se ha analizado la influencia de la direccionalidad, la polarización, la ganancia y la posición de la antena en la detección.

Inquiry i

ti-1 t ti

Momento en el que se detecta por primera vez el sensor

Error temporal

Tiempo que se le suele asignar a los sensores detectados en el ciclo i

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3.4.3.1 Direccionalidad de la antena

La direccionalidad de la antena determina la forma de la zona de detección (Raymaps, 2014), así las antenas omnidireccionales transmiten y reciben uniformemente en la dirección horizontal con la misma calidad, creando una zona, ver Imagen 13, alrededor de la misma con las mismas características, el patrón de radiación tiene forma toroidal.

Imagen 13. Ejemplo patrón 3D radiación antena omnidireccional bi-polar

Sin embargo, las antenas direccionales maximizan la señal a lo largo de una dirección y suprimen la señal en el resto de direcciones, de esta forma se consigue focalizar sobre una zona muy concreta la recepción y envío de señales.

Imagen 14. Ejemplo patrón 3D radiación antena direccional

Los ejemplos expuestos son teóricos, en las instalaciones reales estos patrones se ven afectados por aspectos como la atenuación y las reflexiones de la señal que se producen por la presencia de árboles, edificios, equipamiento, etc., situados en la zona de radiación.

3.4.3.2 Polarización de la antena

La polarización de la antena puede ser horizontal, vertical o circular y está definida por la orientación del campo eléctrico radiado por la antena. Varios son los estudios que se han realizado para analizar cómo influye la polarización en la detección, en

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el estudio realizado por Porter et al., 2011, se determinó que los mejores resultados se obtenían con antenas con polarización vertical en lugar de las circulares.

3.4.3.3 La ganancia

La ganancia de la antena determina en gran medida el alcance de la zona de detección de un sensor BT. Se define el alcance de un sensor BT como la máxima distancia, en una dirección dada, a la que el sensor puede comunicarse con un dispositivo BT de forma eficiente. En los estudios realizados por Bhaskar & Chung, 2013 se obtuvieron los siguientes valores de alcances en función de la ganancia de la antena:

Ganancia

antena (dBi)

Alcance (m)

3

35

9

100

20

150

Tabla 2. Alcance comunicación BT en función de la ganancia de la antena

Los estudios realizados por Porter et al., 2013, analizaron 5 tipos diferentes de antenas para determinar de qué manera influía la ganancia y la polarización de la antena en la cantidad y calidad de los datos obtenidos. En su caso, para el cálculo de tiempos de viaje usando la MAC de los dispositivos BT. Los resultados que obtuvieron indicaban que estos parámetros sí afectaban a los resultados, obteniéndose que las antenas que mejores resultados proporcionaron fueron las antenas de ganancias entre 9 y 12 dBi y con polarización vertical.

3.4.3.4 La localización de la antena

Los estudios realizados por Malinovskiy et al., 2010 para evaluar la influencia de la separación horizontal de las antenas, en la determinación de los tiempos de viaje de un tramo de 1,6 Km, determinaron que para reducir errores aleatorios en los resultados se necesitaría que los sensores estuviesen instalados a distancias mayores. Sin embargo, este problema no sería de aplicación a las matrices O/D.

También realizaron una propuesta sobre la posición vertical de la antena, argumentando que los materiales del vehículo producen una atenuación diferente

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de la señal BT, provocando mayor atenuación los elementos metálicos que los plásticos o cristales, por lo tanto propusieron la instalación de las antenas a la altura de las ventanillas de los vehículos.

Respecto a la localización vertical de la antena, Brennan et al., 2010, realizaron un estudio posicionándola en un poste de 3 m a diferentes alturas, a intervalos de 75 cm. El experimento demostró que los mejores resultados se presentaban entre los 2,25 m y los 3 m, siendo la posición óptima los 2,5 m. También se analizó como influía la posición de la antena respecto a los carriles de circulación, instalando la antena a 5,5 m del primer carril y a 34,7 m del último carril y modificando su posición vertical. Los resultados demostraron que cuando la antena se situaba a la altura de la calzada, la mayoría de las MAC se detectaban de los carriles más próximos, un 64%. También se comprobó que cuando se instalaba la antena a mayor altura sobre el poste, a 3 m, se conseguía equilibrar estos datos llegando a valores del 52%.

En los experimentos realizados por Puckett & Vickich, 2010, la antena del sensor se encontraba integrada con el sensor dentro de una maleta y se instaló solo en dos posiciones, a nivel del suelo detrás de la NewJersey y sobre ella, los resultados demostraron que la detección mejoraba sustancialmente sobre la barrera de hormigón.

Otro aspecto que se ha estudiado es el relativo a la instalación de varias antenas en un mismo punto de detección, Wieck, 2011, probó a situar dos sensores para cubrir una calzada en el mismo punto de una autopista y sus resultados indicaban que no se mejoraba de forma significativa la detección respecto a los valores que se obtenían de forma individual. Sin embargo, en el experimento realizado por Malinovskiy et al., 2011 determinaron que se mejoraba la detección, pasando de un 9,37% con una única antena a 15,35 % con dos antenas. Además se mejoraba el porcentaje de emparejamiento de MACs, pasando de un 3,43% a un 7,92%, así mismo se obtuvieron menores errores. Los mejores resultados se obtuvieron combinando antenas direccionales con omnidireccionales.

En el caso de Wieck, se podría explicar que no influyera la instalación de varias antenas debido a que las pruebas se realizaron en tramos urbanos en los que las

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velocidades de aproximación de los vehículos eran pequeñas y por lo tanto resulta más fácil poder detectar la MAC de los dispositivos. Tal y como determinaron Stevanovic et al., 2014 en su estudio, donde se demostró que se mejora el porcentaje de emparejado de direcciones MAC entre diferentes puntos de detección cuando las velocidades de los vehículos son bajas.