Modulazione “Spread Spectrum” per comunicazioni ad ultrasuoni

Da sempre, sono tanti i campi dell’ingegneria che si occupano di trovare soluzioni per automatizzare il monitoraggio di strutture quali ponti, edifici, monumenti. Si parla di Structural Health Monitoring (SHM) in riferimento ad un insieme di metodi atti a monitorare lo stato di salute di una struttura ingegneristica in modo automatico. Fra le varie tecniche applicabili in ambito SHM una delle più promettenti è quella basata sulle onde ultrasoniche guidate (onde di Lamb). Questo tipo di diagnostica permette infatti di raccogliere dati sfruttando i meccanismi di propagazione delle onde meccaniche del mezzo. I nodi sensori impiegati nelle analisi SHM comunicano fra di loro sfruttando un mezzo di propagazione condiviso. Tale cosa porta a delle interferenze legate all'accesso multiplo al canale (MAI). Pertanto, lo scopo del progetto consiste nel realizzare tecniche basate sulla divisione di codice per l'accesso multiplo al canale (CDMA) di tipo Spread Spectrum (SS) per garantire una migliore comunicazione per mezzo delle onde di Lamb fra i dispositivi impiegati nel monitoraggio. Per la generazione dei codici utilizzati nella codifica CDMA sono stati implementati degli appositi algoritmi. Essi producono un numero di sequenze utilizzabili per identificare in maniera univoca i trasmettitori nella rete. Inoltre, ogni algoritmo genera dei codici con delle specifiche proprietà di cross-correlazione, pertanto è stato realizzato il codice MATLAB per analizzare i risultati ottenuti dai vari algoritmi di codifica considerati. Sono stati fatti, dunque, dei test per mezzo di un simulatore che sfrutta un algoritmo di raytracing appositamente sviluppato per simulare la propagazione sul mezzo. Infine, è stato scelto l'algoritmo di Kasami ed è stato realizzato il codice in C per l'implementazione su un microcontrollore della famiglia STM32. A tale scopo il codice è stato realizzato in maniera ottimizzata per essere compatibile con le limitate risorse a bordo del sistema embedded.