ESPARGOS – La Revolución del Sensado WiFi

Imagina que puedes «ver» las ondas WiFi a tu alrededor, como si fueran ondas en el agua cuando tiras una piedra. Ahora imagina que puedes usar esas ondas para saber si alguien está en una habitación, detectar la dirección de una señal o incluso triangular la ubicación de un dispositivo sin GPS. Suena a ciencia ficción, ¿verdad? Pues no lo es. Se llama ESPARGOS, y está aquí para revolucionar el mundo del sensado inalámbrico.

¿Qué es el Sensado?

El sensado es el proceso mediante el cual se recopila información del entorno a través de sensores. En el caso de ESPARGOS, el sensado WiFi se basa en analizar las variaciones en las señales inalámbricas para obtener datos sobre el espacio y los objetos dentro de él. Esto permite detectar presencia, movimientos o incluso estimar posiciones sin necesidad de hardware adicional en los dispositivos detectados.

¿Qué es ESPARGOS y por qué merece nuestra atención?

ESPARGOS es un sistema de sensado WiFi de bajo costo y alta precisión que usa una matriz de antenas basada en ESP32. Su función principal es captar y analizar la Información del Estado del Canal (CSI), permitiendo aplicaciones como:

• Localización en interiores sin necesidad de GPS.
• Detección de presencia a través de cambios en las señales WiFi.
• Estimación del ángulo de llegada de señales, como un radar para WiFi.

Si alguna vez usaste Google Maps dentro de un centro comercial y viste cómo se perdía la señal, sabrás lo frustrante que es localizar algo sin GPS. ESPARGOS puede cambiar eso, permitiendo una localización precisa en interiores usando solo las redes WiFi ya existentes.

Cómo Funciona ESPARGOS – Hardware y Arquitectura

ESPARGOS no es magia, aunque lo parezca. Su corazón es una matriz de antenas, que en este caso está compuesta por ocho microcontroladores ESP32-S2FH4 y ocho antenas patch de 2.4 GHz.

¿Qué es una Matriz o un Array de Antenas?

Una matriz de antenas es un conjunto de antenas dispuestas en una configuración específica para mejorar la recepción y el análisis de señales. Al trabajar juntas, las antenas pueden captar diferencias en el tiempo de llegada y la intensidad de las señales, lo que permite determinar la dirección de una fuente emisora o detectar variaciones en el entorno con alta precisión.

En ESPARGOS, las antenas están dispuestas en una configuración de 2 x 4 con una separación de media longitud de onda, lo que garantiza una captación precisa de las señales WiFi.

Piensa en un micrófono direccional: si tienes varios apuntando en distintas direcciones, puedes detectar de dónde viene el sonido. En este caso, en lugar de sonido, ESPARGOS analiza señales WiFi.

Además, cuenta con una placa controladora con otro ESP32 que:

• Sincroniza las señales de reloj y fase.
• Gestiona la transmisión de datos CSI vía Ethernet.
• Se alimenta por Power over Ethernet (PoE), eliminando cables adicionales.
  
  
  
  

ESPARGOS usa Sincronización de Fase y Frecuencia Para Evitar el Caos

Si alguna vez has intentado ver un concierto en vivo por streaming con amigos en distintas casas, te habrás dado cuenta de que el audio llega con retraso para cada uno. Esto pasa porque cada dispositivo maneja el tiempo a su manera. En ESPARGOS, algo similar sucede con las fases de las señales.

Para evitar este caos, ESPARGOS implementa un sistema de sincronización. Aunque todos los ESP32 comparten un reloj de 40 MHz, también necesitan alineación de fase. Para lograrlo, se distribuye una señal de referencia basada en WiFi a todas las antenas, asegurando que todas «escuchen» la señal de la misma forma.

pyespargos es La Biblioteca Python que Controla ESPARGOS

Para los desarrolladores, ESPARGOS no sería nada sin su software. pyespargos es la biblioteca Python que permite:

• Configurar y controlar ESPARGOS de forma sencilla.
• Recibir datos CSI en tiempo real.
• Aplicar algoritmos avanzados para localización y análisis de señales.

Aplicaciones de pyespargos

1. Espectro Espacial con el Algoritmo MUSIC:
   • Estima el ángulo de llegada de señales, útil para detección de dispositivos.
2. Visualización de CSI en Tiempo y Frecuencia:
   • Permite observar cómo cambia la señal WiFi en el tiempo.
3. Seguimiento de Fases por Antena:
   • Muestra la variación temporal de las fases recibidas.
4. Integración de Múltiples Matrices:
   • Se pueden combinar varias matrices para ampliar la cobertura.

Piensa en pyespargos como el «driver» de una impresora. Sin él, ESPARGOS sería solo un conjunto de antenas sin utilidad.

ESPARGOS Una Joven Promesa

ESPARGOS no solo pone el sensado WiFi al alcance de todos, sino que abre la puerta a una nueva era de localización y análisis de redes inalámbricas. Su accesibilidad, combinada con su precisión, lo convierten en una herramienta poderosa tanto para la investigación como para aplicaciones prácticas.

Desde el punto de vista del usuario casual, la idea de «ver» el WiFi y usarlo para cosas como detectar intrusos o encontrar objetos perdidos suena alucinante. Para los técnicos, la posibilidad de acceder a datos CSI en tiempo real con una solución de bajo costo es un sueño hecho realidad.

Habrá que seguirle la pista a ESPARGOS, porque todo apunta a que está solo en el comienzo de su revolución.