Dataset for Virtual Barrier Security Systems Performance and Errors using HC-SR04 in Uncontrolled Urban Environments In Lima

English Description

This dataset contains the experimental performance and error metrics of a low-cost virtual barrier security system based on the HC-SR04 ultrasonic sensor, interfaced with an ESP32 microcontroller. The study was conducted in uncontrolled, public urban environments in Lima, Peru, to evaluate the reliability and physics-bound limitations of ultrasonic sensing for perimeter defense applications.

The dataset compiles a total of 330 distance measurements structured across 11 distinct experimental scenarios designed to quantify accuracy degradations under vertical alignment, incidence angle variations, multi-target conditions, and background noise.

Dataset Structure & Scenarios:- E1a to E1f (Direct Incidence at 0°): Baseline performance evaluations at distances of 10 cm, 20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm, and 150 cm to identify signal degradation thresholds.- E2a to E2c (Angular Incidence at 30 cm): Measurements taken at 15°, 30°, and 45° to analyze the impact of acoustic specular reflection phenomena.- E3 (Multi-Target Detection): Performance evaluation under consecutive object placements at 30 cm.- E4 (Free-Field / No Object): Baseline noise extraction in an open public environment.

File Contents:Each sheet/CSV file includes high-resolution raw telemetry data:- "Tiempo_ms": Firmware-level timestamp in milliseconds.- "Dist_Real_cm": Nominal ground-truth distance.- "Lectura_cm": Sensor output distance.- "Error_Firma_cm" & "Error_absol_cm": Calculated signed and absolute errors.- Confusion Matrix parameters ("VP", "VN", "FP", "FN") for system reliability tracking.- Environmental metadata (Ambient Temperature: 20°C–24°C, Relative Humidity: 78%–85%, Ambient Noise: 60 dB–75 dB).

Descripción en Español

Este conjunto de datos contiene las métricas experimentales de rendimiento y error de un sistema de seguridad de barrera virtual de bajo costo basado en el sensor ultrasónico HC-SR04, controlado por un microcontrolador ESP32. El estudio se realizó en entornos urbanos públicos no controlados en Lima, Perú, con el fin de evaluar la confiabilidad y los límites físicos de la detección ultrasónica en aplicaciones de seguridad perimetral.

El dataset recopila un total de 330 mediciones de distancia estructuradas en 11 escenarios experimentales distintos, diseñados para cuantificar la degradación de la precisión bajo alineación directa, variaciones del ángulo de incidencia, condiciones de objetivos múltiples y ruido de fondo.