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Posters que cantam e camisas falantes: Engenheiros transformam objetos em estações FM

Uma nova técnica permite cartazes “cantantes” e roupas "inteligentes" enviar áudio ou dados diretamente para o rádio do Seu Carro ou seu smartphone por meio de Sinais de rádio FM.
O sistema de retrodifusão FM codifica áudio ou dados em cima de uma transmissão FM regular, mas usa uma frequência desocupada na banda de rádio FM para enviar essas informações para um smartphone ou receptor de rádio de carro.
Imagine que você está esperando em seu carro e um cartaz para um concerto de uma banda lhe chama a atenção na rua. E se você pudesse ajustar seu carro a uma estação de rádio e ouvir a música da banda? Ou talvez você veja o cartaz ao lado de uma parada de ônibus. E se ele pudesse enviar ao seu smartphone um link para ingressos com desconto ou dar instruções para o local do concerto? Indo mais longe, imagine que você vá para uma corrida, e que sua camisa possa sentir sua transpiração e enviar dados sobre seus sinais vitais diretamente para o seu telefone.
Uma nova técnica iniciada pelos engenheiros da Universidade de Washington (UW) torna esses cartazes e roupas "inteligentes" uma realidade, permitindo que eles se comuniquem diretamente com o rádio do seu carro ou com seu smartphone. Por exemplo, os outdoors de paradas de ônibus podem enviar conteúdo digital sobre atrações locais. Um sinal de rua pode transmitir o nome de uma intersecção ou aviso de que é seguro atravessá-la, melhorando a acessibilidade para os deficientes. Além disso, o vestuário com sensores integrados poderia monitorar os sinais vitais e enviá-los para um telefone.
"O que queremos fazer é permitir cidades inteligentes e tecidos onde os objetos do dia-a-dia em ambientes externos - sejam cartazes ou sinais de rua ou mesmo a camisa que você está vestindo - possam “falar” com você enviando informações para seu telefone ou carro" disse o professor assistente da UW (University of Washington) de Informática e de Engenharia, Shyam Gollakota.
"O desafio é que as tecnologias de rádio como WiFi, Bluetooth e os rádios convencionais de FM durariam menos de meio dia com uma bateria de célula ao transmitir as informações", disse o co-autor e estudante de doutorado de Engenharia Elétrica da UW, Vikram Iyer. "Então nós desenvolvemos uma nova forma de comunicação onde enviamos informações refletindo os sinais de rádio FM que já estão no ar, e que não consomem praticamente nada de energia ".
A equipe UW - pela primeira vez - demonstrou como aplicar uma técnica chamada"backscattering"para sinais de rádio FM ao ar livre. O novo sistema transmite mensagens refletindo e codificando áudio e dados nestes sinais que estão presentes em ambientes urbanos, sem afetar as transmissões de rádio originais. Os resultados serão publicados em um trabalho a ser apresentado em Boston no 14º Simpósio USENIX sobre Design e Implementação de Sistemas em Rede que será realizado em março de 2017.
A equipe demonstrou que um "cartaz que canta" para a banda Simply Three colocada em uma parada de ônibus poderia transmitir um trecho da música da banda, bem como seu anúncio, para um smartphone a uma distância de 4 metros ou para um carro a mais de 18 metros de distância. Eles sobrepuseram o áudio e os dados sobre os sinais de notícias de uma estação de rádio local.
"Os sinais de rádio FM estão em toda parte, você pode ouvir música ou notícias em seu carro e é uma maneira comum de obtermos nossas informações", disse o co-autor e estudante de doutorado em Ciência da Computação e Engenharia, Anran Wang. "Então, o que fazemos é basicamente transformar cada um desses objetos cotidianos em uma mini estação de rádio FM em potência quase zero".
Essa conectividade universal de baixa potência também pode permitir que aplicações inteligentes de tecido, como roupas integradas com sensores, monitorem a marcha de um corredor e sinais vitais que transmitam as informações diretamente para o telefone de um usuário. Em uma segunda demonstração, os pesquisadores da UW Networks & Mobile Systems Lab usaram fio condutor para costurar uma antena em uma camiseta de algodão, que foi capaz de usar sinais de rádio para transmitir dados para um smartphone a taxas de até 3,2 quilobits por segundo.
O sistema funciona tomando um sinal de rádio FM diário transmitido de uma torre de rádio urbana. O cartaz ou a camiseta "inteligentes" usam um refletor de baixa potência para manipular o sinal de uma forma que codifica o áudio ou dados desejados no topo da transmissão FM para enviar uma "mensagem" para o receptor do smartphone em uma frequência desocupada na banda de rádio FM.
"Nosso sistema não perturba as frequências de rádio FM existentes", disse o co-autor Joshua Smith, professor associado da UW de Ciência da Computação e e de Engenharia Elétrica. "Enviamos nossas mensagens em uma banda adjacente que ninguém está usando - para que possamos enviar suas notícias favoritas ou canal de música sem perturbar a transmissão original."
A equipe demonstrou três métodos diferentes para enviar sinais de áudio e dados usando retrodifusão de FM: um simplesmente sobrepõe a nova informação sobre os sinais existentes, outra tira proveito de porções não utilizadas de uma transmissão FM estéreo e o terceiro usa a cooperação entre dois smartphones para decodificar a mensagem.
"Devido à estrutura única de sinais de rádio FM, multiplicar o sinal original com o sinal retrodifundido realmente produz uma mudança de frequência aditiva", disse o co-autor Vamsi Talla, pesquisador pós-doutorado da UW em Ciência da Computação e Engenharia. "Essas mudanças de frequência podem ser decodificadas como áudio nos receptores de FM normais construídos em carros e smartphones".
Nas demonstrações da equipe, o consumo total de energia do sistema de retrodifusão foi de 11 microwatts, que poderiam ser facilmente fornecidos por uma minúscula bateria de célula tipo moeda por alguns anos ou alimentados com minúsculas células solares.
Fonte:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170301142200.htm


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