{"id":3867,"date":"2021-11-05T09:43:02","date_gmt":"2021-11-05T14:43:02","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/?p=3867"},"modified":"2022-07-24T22:53:41","modified_gmt":"2022-07-25T03:53:41","slug":"perfil-y-zona-fresnel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/perfil-y-zona-fresnel\/","title":{"rendered":"3.1. Coordenadas - Perfil y zona Fresnel"},"content":{"rendered":"

Observar el perfil del terreno en una ruta, y estimar la primera zona de Fresnel permite revisar algunas situaciones donde se presente bloqueo, dispersi\u00f3n, difracci\u00f3n de la se\u00f1al en el enlace.<\/p>\n

Los datos del perfil se obtienen del proceso anterior desde el siguiente archivo:<\/p>\n

Granja2021_LOS.csv<\/a><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

En el proceso se a\u00f1ade al perfil la altura de las antenas en los dispositivos, la altura de la vegetaci\u00f3n promedio y se genera la gr\u00e1fica mostrada.<\/p>\n

punto,altitud,altitud_gps,dist_Gw03,latitud,longitud,utm_este,utm_norte,utm_zLetra,utm_zNum,vegetacion,alt_antena\r\nGw03,65.0,68.3,0.0,-2.140439491218423,-79.96247385948875,615377.0,9763377.0,M,17,65.0,73.0\r\nLOS01,64.0,66.16,24.74,-2.140222431275481,-79.96252795441376,615371.0,9763401.0,M,17,64.0,65.0\r\nLOS02,59.0,66.16,75.93,-2.139770213855424,-79.96262716484223,615360.0,9763451.0,M,17,59.0,60.0\r\nLOS03,58.0,66.16,99.64,-2.139553123308579,-79.96263630222327,615359.0,9763475.0,M,17,59.5,59.0\r\n...\r\n<\/pre>\n
El resultado se guarda en un archivo.csv y en la gr\u00e1fica.png<\/p>\n
Instrucciones en Python<\/h2>\n
# Procesa perfiles y Zona Fresnel<\/span>\r\n# girni-fiec-espol Revisi\u00f3n: 20220724<\/span>\r\n# http:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/<\/span>\r\n\r\nimport<\/span> numpy as<\/span> np\r\nimport<\/span> pandas as<\/span> pd\r\nimport<\/span> matplotlib.pyplot as<\/span> plt\r\nimport<\/span> os\r\n\r\n# INGRESO<\/span>\r\narchivocsv  = 'Granja2021_LOS.csv'<\/span>\r\ncarp_coord  = 'coordenadas'<\/span>\r\ncarpeta_rsm = 'resultado_LOS'<\/span>\r\nLineaObs  = 'LOS'<\/span>\r\nsegmentos = ['Gw03'<\/span>,'LOS'<\/span>]\r\n# Fresnel, selecciona dispositivo<\/span>\r\nanaliza_punto = 'LOS09'<\/span>\r\n\r\n# vegetacion<\/span>\r\nplantas_entre  = [0, 0] #[90,250]<\/span>\r\nplantas_altura = 1.6\r\n\r\n# antenas<\/span>\r\nalturaGw    = 8\r\nalturapunto = 1\r\n\r\n# parametros Fresnel<\/span>\r\nnFres = 1\r\nfreq  = 915 # 915MHz<\/span>\r\n\r\n# Gr\u00e1ficas<\/span>\r\nmuestras = 41 # resoluci\u00f3n<\/span>\r\nguarda = True<\/span>\r\n\r\n# PROCEDIMIENTO<\/span>\r\nprocesoCompleto = 0\r\n\r\n# ruta de archivo<\/span>\r\nif<\/span> len<\/span>(carp_coord)>0:\r\n    carp_coord = carp_coord+'\/'<\/span>\r\narchivo_ruta = carp_coord + archivocsv\r\nif<\/span> os.path.exists(archivo_ruta):\r\n    puntostodos  = pd.read_csv(archivo_ruta,\r\n                               index_col='punto'<\/span>)\r\n    procesoCompleto = 1\r\n\r\nif<\/span> procesoCompleto == 1:\r\n    # busca gateway<\/span>\r\n    Gw_nombre = ''<\/span>;\r\n    for<\/span> unpunto in<\/span> puntostodos.index:\r\n        if<\/span> unpunto.startswith('Gw'<\/span>):\r\n            Gw_nombre = unpunto\r\n    if<\/span> len<\/span>(Gw_nombre)>0:\r\n        procesoCompleto = 2\r\n\r\nif<\/span> procesoCompleto == 2:\r\n    #ordena por distancia<\/span>\r\n    puntostodos = puntostodos.sort_values(by=['dist_'<\/span>+Gw_nombre])\r\n    puntostodos['enruta'<\/span>]=0\r\n    for<\/span> unpunto in<\/span> puntostodos.index:\r\n        for<\/span> elemento in<\/span> segmentos:\r\n            if<\/span> unpunto.startswith(elemento):\r\n                puntostodos.loc[[unpunto],['enruta'<\/span>]] = 1\r\n\r\n    puntos = puntostodos[puntostodos['enruta'<\/span>]==1].copy()\r\n    procesoCompleto = 3\r\n\r\nif<\/span> procesoCompleto == 3:\r\n    # busca gateway y ubicaci\u00f3n de punto observado<\/span>\r\n    i_punto = -1 ; i_Gw=-1\r\n    i=0\r\n    for<\/span> unpunto in<\/span> puntos.index:\r\n        if<\/span> unpunto.startswith('Gw'<\/span>):\r\n            i_Gw = i\r\n        if<\/span> unpunto==analiza_punto:\r\n            i_punto = i\r\n        i = i+1\r\n    if<\/span> i_punto>=0 and<\/span> i_Gw>=0:\r\n        procesoCompleto = 4\r\n    \r\nif<\/span> procesoCompleto ==4:\r\n    # plantaci\u00f3n sector<\/span>\r\n    puntos['vegetacion'<\/span>] = puntos['altitud'<\/span>]\r\n    for<\/span> unpunto in<\/span> puntos.index:\r\n        dist_punto = puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre][unpunto]\r\n        envegetacion = (dist_punto>=np.min(plantas_entre))\r\n        envegetacion = envegetacion and<\/span> (dist_punto<=np.max(plantas_entre))\r\n        if<\/span> envegetacion:\r\n            puntos.at[unpunto,'vegetacion'<\/span>] = puntos['altitud'<\/span>][unpunto] + plantas_altura\r\n\r\n    # a\u00f1ade alturas de antenas<\/span>\r\n    puntos['alt_antena'<\/span>] = puntos['altitud'<\/span>] + alturapunto\r\n    puntos.at[Gw_nombre,'alt_antena'<\/span>] = puntos['altitud'<\/span>][Gw_nombre] + alturaGw\r\n\r\n    procesoCompleto = 5\r\n\r\nif<\/span> procesoCompleto == 5:\r\n    # lambda Fresnel<\/span>\r\n    lamb = 300\/freq #300e6(m\/s)\/(freq*1e6)<\/span>\r\n\r\n    # Zona de Fresnel<\/span>\r\n    xi = puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre]\r\n    yi_ant = puntos['alt_antena'<\/span>]\r\n    if<\/span> i_punto>0:\r\n        \r\n        # linea directa<\/span>\r\n        dy = yi_ant[i_punto]-yi_ant[i_Gw]\r\n        dx = xi[i_punto]-xi[i_Gw]\r\n        m = dy\/dx\r\n        alpha = np.arctan(m)\r\n        yi_f = lambda<\/span> x: m*x + yi_ant[i_Gw]\r\n\r\n        xi_D = np.linspace(xi[i_Gw],xi[i_punto],\r\n                           muestras)\r\n        yi_D = yi_f(xi_D)\r\n        dist_D = np.sqrt(dx**2+dy**2)\r\n\r\n        # zona Fresnel 1<\/span>\r\n        F1_up = np.zeros(len<\/span>(xi_D))\r\n        F1_down = np.zeros(len<\/span>(xi_D))\r\n        for<\/span> i in<\/span> range<\/span>(0,len<\/span>(xi_D),1):\r\n            d1 = xi_D[i]\/np.cos(alpha)\r\n            d2 = dist_D-d1\r\n            F1 = np.sqrt(np.abs(nFres*lamb*d1*d2)\/(d1+d2))\r\n\r\n            xiu = xi_D[i]-F1*np.sin(np.abs(alpha))\r\n            d1_u = xiu\r\n            d2_u = dist_D-d1_u\r\n\r\n            xid = xi_D[i]+F1*np.sin(np.abs(alpha))\r\n            d1_d = xid\r\n            d2_d = dist_D-d1_d\r\n            # Fresnel, formula<\/span>\r\n            Fup = np.sqrt(np.abs(nFres*lamb*d1_u*d2_u)\/(d1_u+d2_u))\r\n            Fdown = np.sqrt(np.abs(nFres*lamb*d1_d*d2_d)\/(d1_d+d2_d))\r\n            \r\n            # Linea directa +\/- Fresnel<\/span>\r\n            F1_up[i]   = yi_D[i] + Fup*np.cos(alpha)\r\n            F1_down[i] = yi_D[i] - Fdown*np.cos(alpha)    \r\n\r\n    procesoCompleto = 6\r\n\r\n\r\n# SALIDA<\/span>\r\nif<\/span> procesoCompleto == 6:\r\n    print<\/span>(puntos)\r\n    # guarda el reporte en csv<\/span>\r\n    unreporte = carpeta_rsm+'\/perfil_'<\/span>+LineaObs+'.csv'<\/span>\r\n    if<\/span> os.path.exists(carpeta_rsm):\r\n        puntos.to_csv(unreporte)\r\n    else<\/span>:\r\n        print<\/span>('no existe carpeta:'<\/span>,carpeta_rsm)\r\nelse<\/span>:\r\n    print<\/span>('proceso completado hasta:'<\/span>, procesoCompleto)\r\n    print<\/span>('Revisar errores en proceso:'<\/span>, procesoCompleto+1)\r\n    print<\/span>('   Procesos:'<\/span>)\r\n    print<\/span>('1: abrir archivo de datos '<\/span>,archivocsv )\r\n    print<\/span>('2: encontrar gateway con nombre Gw##'<\/span>)\r\n    print<\/span>('3: ordenar tabla por distancias al gateway'<\/span>)\r\n    print<\/span>('4: encontrar punto a analizar:'<\/span>,analiza_punto)\r\n    print<\/span>('5: a\u00f1adir altura de antenas y plantas'<\/span>)\r\n    print<\/span>('6: calcular zona de fresnel'<\/span>)\r\n\r\nif<\/span> procesoCompleto == 6:\r\n    # GRAFICA<\/span>\r\n    figura,(grafica1,grafica2) = plt.subplots(2,1)\r\n\r\n    # vegetacion<\/span>\r\n    con_veget = np.array(puntos['vegetacion'<\/span>]-puntos['altitud'<\/span>])\r\n    xiv = np.array(puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre])[con_veget>0]\r\n    perfil = np.array(puntos['altitud'<\/span>])[con_veget>0]\r\n    vegetacion = np.array(puntos['vegetacion'<\/span>])[con_veget>0]\r\n\r\n    grafica1.fill_between(xiv,perfil,vegetacion,\r\n                          color='lightgreen'<\/span>)\r\n    # perfil<\/span>\r\n    grafica1.plot(puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre],\r\n                  puntos['altitud'<\/span>],label='Perfil'<\/span>,\r\n                  color='brown'<\/span>)\r\n        \r\n    # antenas<\/span>\r\n    grafica1.scatter(puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre],\r\n                     puntos['alt_antena'<\/span>],\r\n                     color='blue'<\/span>)\r\n    # etiquetas y lineas enlace<\/span>\r\n    xigw = puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre][Gw_nombre]\r\n    yigw = puntos['alt_antena'<\/span>][Gw_nombre]\r\n    for<\/span> unpunto in<\/span> puntos.index:\r\n        xip = puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre][unpunto]\r\n        yip = puntos['alt_antena'<\/span>][unpunto]\r\n        grafica1.annotate(unpunto,(xip,yip),\r\n                          rotation=45)\r\n        grafica1.plot((xigw,xip),(yigw,yip),\r\n                      color = 'green'<\/span>,\r\n                      linestyle='dotted'<\/span>)\r\n    untitulo = 'Ruta: '<\/span>+LineaObs\r\n    untitulo = untitulo + ', Antena: Gw '<\/span>+str<\/span>(alturaGw)\r\n    untitulo = untitulo + 'm Dispositivo '<\/span>+str<\/span>(alturapunto)\r\n    untitulo = untitulo + 'm'<\/span>\r\n    grafica1.set_title(untitulo)\r\n    grafica1.set_ylabel('altura'<\/span>)\r\n    grafica1.legend()\r\n    grafica1.grid(True<\/span>,linestyle='dotted'<\/span>,\r\n                  axis='x'<\/span>,which='both'<\/span>)\r\n    # plt.axis('equal')<\/span>\r\n\r\n    grafica2.fill_between(xiv,perfil,vegetacion,\r\n                          color='lightgreen'<\/span>)\r\n    # perfil<\/span>\r\n    grafica2.plot(puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre],\r\n                  puntos['altitud'<\/span>],\r\n                  color='brown'<\/span>)\r\n        \r\n    # antenas<\/span>\r\n    grafica2.scatter(puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre],\r\n                     puntos['alt_antena'<\/span>],\r\n                     color='blue'<\/span>)\r\n    # etiquetas y lineas enlace<\/span>\r\n    xigw = puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre][Gw_nombre]\r\n    yigw = puntos['alt_antena'<\/span>][Gw_nombre]\r\n    for<\/span> unpunto in<\/span> puntos.index:\r\n        if<\/span> unpunto in<\/span> [Gw_nombre, analiza_punto]:\r\n            xip = puntos['dist_'<\/span>+Gw_nombre][unpunto]\r\n            yip = puntos['alt_antena'<\/span>][unpunto]\r\n            grafica2.annotate(unpunto,(xip,yip),\r\n                              rotation=45)\r\n\r\n    if<\/span> i_punto>0:\r\n        # Fresnel<\/span>\r\n        grafica2.plot(xi_D,yi_D,\r\n                      label='linea enlace'<\/span>,\r\n                      color='orange'<\/span>,\r\n                      linestyle = 'dashed'<\/span>)\r\n        grafica2.plot(xi_D,F1_down,\r\n                      label='Fresnel1'<\/span>,color='orange'<\/span>)\r\n        grafica2.plot(xi_D,F1_up,\r\n                      color='orange'<\/span>)\r\n\r\n    grafica2.set_xlabel('distancia'<\/span>)\r\n    grafica2.set_ylabel('altura'<\/span>)\r\n    grafica2.legend()\r\n    grafica2.grid(True<\/span>,linestyle='dotted'<\/span>,\r\n                  axis='x'<\/span>,which='both'<\/span>)\r\n    # plt.axis('equal')<\/span>\r\n\r\n    unarchivo = carpeta_rsm+'\/perfil_'<\/span>+LineaObs+'.png'<\/span>\r\n    if<\/span> (guarda==True<\/span>) and<\/span> os.path.exists(carpeta_rsm):\r\n        plt.savefig(unarchivo)\r\n\r\n    plt.show()\r\n<\/pre>\n
Referencia<\/strong><\/em>: https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Zona_de_Fresnel<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Observar el perfil del terreno en una ruta, y estimar la primera zona de Fresnel permite revisar algunas situaciones donde se presente bloqueo, dispersi\u00f3n, difracci\u00f3n de la se\u00f1al en el enlace. Los datos del perfil se obtienen del proceso anterior desde el siguiente archivo: Granja2021_LOS.csv En el proceso se a\u00f1ade al perfil la altura de … <\/p>\n
Continuar leyendo \"3.1. Coordenadas - Perfil y zona Fresnel\"<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":8043,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1466681],"tags":[],"class_list":["post-3867","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-lorawan-registro-de-estados"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3867","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8043"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3867"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3867\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4001,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3867\/revisions\/4001"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3867"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3867"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/girni\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3867"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}