Se ha considerado a este trabajo como un aporte al establecimiento de una red global de sensores donde los humanos (agentes inteligentes), y computadoras potentes interactúan con redes piloto de sensores inalámbricos, distinguiendo en la red global 3 subdominios: • Una red superior existente, donde los distintos nodos ejecutan las aplicaciones en potentes computadoras que pueden interconectarse vía Internet u otras redes globales. • Los dispositivos sensores que forman una red piloto y se comunican entre sí por medio inalámbrico. • Un portal de servidores, formado por nodos que controlan las redes piloto, y permiten la interacción entre los nodos de la red superior y los dispositivos de la WSN. Los temas a desarrollar en esta tesis son: •Modelado y simulación: La simulación es utilizada para evaluar sistemas desarrollados y a implementar en redes reales. La utilidad de los datos obtenidos depende puramente del realismo y la precisión de los modelos a implementar. Fundamentalmente se avanzan con simulaciones que simplifican la instalación de las WSNs. •Entorno de desarrollo de aplicaciones: Necesario para la corrida de las simulaciones como también desarrollo de las aplicaciones a ser instaladas en los nodos físicos existentes. •Alternativa de soporte de las WSN: la preexistencia de situaciones donde la prestación de servicios de transmisión de datos es sumamente ineficiente y provisto por una empresa de manera monopólica. Ciertas veces el servicio es inexistente en la locación del proyecto. Por ello se avanzó en la búsqueda de un soporte a la red de WSN no basada en la Red Digital Soporte de la prestadora en la región de desarrollo del trabajo.

[EN] The current command and control systems are based on wireless technologies such as TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, satellite links, etc., despite providing a wide scope, usually have a very limited bandwidth. Because of these limitations they can only provide voice communications and data transmission at low speeds which could not completely reproduce the COP (Common Operational Picture) of a conflict or emergency. Communications on the battlefield are mainly wireless, only on a few trunks wired networks are used. Wireless data networks are considerably less robust, since generally they only provide a fraction of the transmission capacity of the wired counterparts, and also suffer problems due to interference and radio environment propagation effect which do not happen in wired networks. To combat these effects, wireless protocols typically send additional information for error correction, and may include some redundant transmission. In the military field, bandwidth it is really low and certain technologies do not allow the transmission of video information. The VHF and HF radio equipment widely used in armies around the world are a clear example. Therefore becomes latent the need to have a command and control system that allows information flows to and from troops in a quickly and reliable way. This thesis is framed in the development and practical evolution of a communications architecture for wireless networks C4ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Information Surveillance and Reconnaissance), particularly for small units. Being a small unit one located at battalion hierarchical level or lower in the military, or an autonomous unit of intervention in the field of emergencies. In this thesis, it is described a communications architecture for SIMACOP (Which is a Spanish acronym for: SIstema de MAndo y Control de Pequeña Unidad), which is a C4ISR system based on COTS technology with capabilities for multimedia content distribution and sensor fusion. Major technological contributions in this context are: the cognitive cross-layer communications architecture proposed, the introduction of high quality video and audio streaming included in the communications architecture of the C4ISR system, detecting elements through GPS, merging data collected by various sensors deployed in the area of operations and integration of several wireless communication systems with different bandwidths. For example, VHF, HF, satellite communications, IEEE 802.11 and WiMAX (IEEE 802.16d), which builds the network at different levels of command that will be described in this thesis. The main objectives are to study and identify the needs in command and control at the level of tactical communications in both the civil and the military side, and raise a global communications architecture for C4ISR systems to establish multimedia communications over next generation IP-based mobile tactical networks, including video streaming to improve situational awareness (SA) at each level of the chain of command with a scheme of multi-resolution representation. This improvement of the SA will be tested in both civil and military fields. / [ES] Los actuales sistemas de mando y control se basan en tecnologías inalámbricas como TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, enlaces satelitales, etc., que a pesar de dar un amplio alcance, disponen de un ancho de banda muy limitado. Debido a estas limitaciones sólo se puede disponer de comunicaciones vocales y de transmisión de datos a velocidades bajas que no reproducen por completo el COP (Common Operacional Picture) de la situación de conflicto o emergencia. Las comunicaciones en el campo de batalla son principalmente inalámbricas, sólo en algunos enlaces troncales se utilizan redes cableadas. Las redes de datos inalámbricas son considerablemente menos robustas, ya que generalmente sólo tienen una fracción de la capacidad de transmisión de sus homólogas cableadas, y también sufren problemas debido a la interferencia y propagación del entorno radio efecto que en las redes cableadas no suceden. Para combatir estos efectos, los protocolos inalámbricos suelen enviar información adicional para la corrección de errores, y pueden incluir algún tipo de transmisión redundante. En el ámbito militar el ancho de banda es realmente bajo y ciertas tecnologías no permiten la transmisión de información de vídeo. Los equipos radio HF y VHF utilizados ampliamente en los ejércitos de todo el mundo son un claro ejemplo. Por lo tanto se hace latente la necesidad de disponer de un sistema de mando y control que permita proveer información desde y hacia las tropas de forma rápida y fiable. La presente tesis doctoral se enmarca en el desarrollo y evolución práctica de una arquitectura de comunicaciones de redes inalámbricas para sistemas C4ISR (Command Control, Computers and Communications Information Surveillance and Reconaissance), en particular los relativos a pequeñas unidades. Por pequeña unidad se entiende aquella que es de orden jerárquico menor o igual al de batallón en el ámbito militar o a una unidad autónoma de intervención en el ámbito de las emergencias. En la tesis doctoral se describe la arquitectura de comunicaciones de SIMACOP (SIstema de MAndo y COntrol de Pequeñas unidades), el cual es un sistema C4ISR basado en tecnología COTS con capacidades de distribución de contenidos multimedia y fusión sensorial. Las principales contribuciones tecnológicas en este marco son las siguientes: la arquitectura de comunicaciones cross-layer y cognitiva propuesta, la introducción de streaming de video y audio de alta calidad en la arquitectura de comunicaciones del sistema C4ISR, la detección de elementos a través de GPS, la fusión de datos recogida mediante distintos sensores desplegados en la zona de operaciones y la integración de diversos sistemas de comunicaciones inalámbricas con diversos anchos de banda. Por ejemplo, VHF, HF, comunicaciones satelitales, IEEE 802.11 y WiMAX (IEEE 802.16d), las cuales conforman la red a distintos niveles de mando que serán descritas en el presente trabajo. Los objetivos principales son estudiar e identificar las necesidades existentes en mando y control a nivel de comunicaciones tácticas, tanto en la vertiente civil como en la militar, y plantear una arquitectura de comunicaciones global para sistemas C4ISR que permita establecer comunicaciones multimedia a través redes móviles tácticas de nueva generación basadas en IP, incluyendo streaming de video para mejorar la conciencia situacional (SA) en cada nivel de la cadena de mando con un esquema de representación multi resolución. Esta mejora de la SA se probará tanto en el ámbito civil como en el militar. / [CA] Els actuals sistemes de comandament i control es basen en tecnologies sense fils com TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, enllaços satelitales, etc., que tot i donar un ampli abast, disposen d'un ample de banda molt limitat. A causa d'aquestes limitacions només es pot disposar de comunicacions vocals i de transmissió de dades a velocitats baixes que no reprodueixen per complet el COP (Common Operacional Picture) de la situació de conflicte o emergència. Les comunicacions en el camp de batalla són principalment sense fils, només en alguns enllaços troncals s'utilitzen xarxes cablejades. Les xarxes de dades sense fils són considerablement menys robustes, ja que generalment només tenen una fracció de la capacitat de transmissió de les seves homòlogues cablejades, i també pateixen problemes a causa de la interferència i propagació de l'entorn ràdio efecte que a les xarxes cablejades no succeeixen. Per combatre aquests efectes, els protocols sense fils solen enviar informació addicional per a la correcció d'errors, i poden incloure algun tipus de transmissió redundant. En l'àmbit militar l'ample de banda és realment baix i certes tecnologies no permeten la transmissió d'informació de vídeo. Els equips ràdio HF i VHF utilitzats àmpliament en els exèrcits de tot el món són un clar exemple. Per tant es fa latent la necessitat de disposar d'un sistema de comandament i control que permeti proveir informació des de i cap a les tropes de forma ràpida i fiable. La present tesi doctoral s'emmarca en el desenvolupament i evolució pràctica d'una arquitectura de comunicacions de xarxes sense fils per a sistemes C4ISR (Command Control, Computers and Communications Information Surveillance and Reconaissance), en particular els relatius a petites unitats. Per petita unitat s'entén aquella que és d'ordre jeràrquic menor o igual al de batalló en l'àmbit militar oa una unitat autònoma d'intervenció en l'àmbit de les emergències. En la tesi doctoral es descriu l'arquitectura de comunicacions de SIMACOP (sistema de comandament i control de Petites unitats), el qual és un sistema C4ISR basat en tecnologia COTS amb capacitats de distribució de continguts multimèdia i fusió sensorial. Les principals contribucions tecnològiques en aquest marc són les següents: l'arquitectura de comunicacions cross-layer i cognitiva proposta, la introducció de streaming de vídeo i àudio d'alta qualitat en l'arquitectura de comunicacions del sistema C4ISR, la detecció d'elements a través de GPS , la fusió de dades recollida mitjançant diferents sensors desplegats a la zona d'operacions i la integració de diversos sistemes de comunicacions sense fils amb diversos amples de banda. Per exemple, VHF, HF, comunicacions satelitales, IEEE 802.11 i WiMAX (IEEE 802.16d), les quals conformen la xarxa a diferents nivells de comandament que seran descrites en el present treball. Els objectius principals són estudiar i identificar les necessitats existents en comandament i control a nivell de comunicacions tàctiques, tant en el vessant civil com en la militar, i plantejar una arquitectura de comunicacions global per a sistemes C4ISR que permeti establir comunicacions multimèdia a través xarxes mòbils tàctiques de nova generació basades en IP, incloent streaming de vídeo per millorar la consciència situacional (SA) en cada nivell de la cadena de comandament amb un esquema de representació multi resolució. Aquesta millora de la SA es provarà tant en l'àmbit civil com en el militar. / Hernández Blanco, LE. (2016). Arquitectura de comunicaciones de datos inalámbricas para sistemas C4ISR [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61458

En esta tesis doctoral se han diseñado arquitecturas hardware de algunos subsistemas digitales característicos de los sistemas de comunicaciones de elevadas prestaciones, buscando implementaciones optimizadas para dichos sistemas. El trabajo realizado se ha centrado en dos áreas: la aproximación de funciones elementales, concretamente el logaritmo y la arcotangente, y el diseño de un emulador de canal de ruido Gaussiano aditivo. Las arquitecturas se han diseñado en todo momento teniendo como objetivo lograr una implementación eficiente en dispositivos Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), debido a su uso creciente en los sistemas de comunicaciones digitales de elevadas prestaciones. Para la aproximación del logaritmo hemos propuesto dos arquitecturas, una basada en la utilización de tablas multipartidas y la otra basada en el método de Mitchell sobre el que añadimos dos etapas de corrección: una interpolación lineal por rectas con pendientes potencias de dos y mantisa truncada, y una tabla para la compensación del error cometido en la interpolación por rectas. Una primera arquitectura para la aproximación de la atan(y/x) está basada en el cómputo del recíproco de x y en el cálculo de la arcotangente, utilizando básicamente tablas Look-up (LUT) multipartidas. Esta propuesta ya permite reducir el consumo de potencia con respecto a las mejores técnicas recogidas en la bibliografía, como las basadas en CORDIC. Una segunda estrategia para la aproximación de la atan(y/x) está basada en transformaciones logarítmicas, que convierten el cálculo de la división de las dos entradas en una sencilla resta y que hacen necesario el cómputo de atan(2w). Esta segunda estrategia se ha materializado en dos arquitecturas, una primera en la que tanto el logaritmo como el cálculo de atan(2w) se han implementado con tablas multipartidas, combinado además con el uso de segmentación no-uniforme en el cálculo de atan(2w), y una segunda arquitectura que emplea interpolación lineal por tramos con pendientes potencias de dos y tablas de corrección. / Gutiérrez Mazón, R. (2011). Implementaciones de Funciones Elementales en Dispositivos FPGA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11519

In this thesis, we consider an analog antenna combining architecture for a MIMO wireless transceiver, while pointing out its advantages with respect to the traditional MIMO architectures. In the first part of this work, we focus on the transceiver design, especially the calculation of the beamformers that must be applied at the RF. This analysis is performed in an OFDM system under different assumptions on the channel state information. As a result, several criteria and algorithms for the selection of the beamformers are proposed. In the second part, we address the FPGA design and implementation of a baseband processor for this architecture. This baseband processor is based on the standard IEEE 802.11a. Finally, some real-time tests of the implemented baseband processor are carried out both in stand-alone configuration and also with the whole physical layer setup. / En esta tesis consideramos una arquitectura de combinación analógica de antenas para una estación inalámbrica MIMO, señalando las ventajas de ésta con respecto a la arquitectura tradicional MIMO. En la primera parte de este trabajo analizamos el cálculo de los pesos que se deben aplicar en RF. Este análisis es realizado para un sistema OFDM bajo diferentes suposiciones sobre el conocimiento del canal en el transmisor. Como resultado, se ofrecen varios criterios y algoritmos para el cálculo de los pesos. La segunda parte se centra en el diseño y la implementación FPGA de un procesador banda base para esta arquitectura. Este procesador está basando en el estándar IEEE 802.11a. Finalmente se llevan a cabo algunos experimentos en tiempo-real del procesador banda base. Estos experimentos se han realizado tanto con el procesador aislado como integrado en el resto de la capa física del sistema.

[ES] Los sistemas de audio han experimentado un gran desarrollo en los últimos años gracias al aumento de dispositivos con procesadores de alto rendimiento capaces de realizar un procesamiento cada vez más eficiente. Además, las comunicaciones inalámbricas permiten a los dispositivos de una red estar ubicados en diferentes lugares sin limitaciones físicas. La combinación de estas tecnologías ha dado lugar a la aparición de las redes de sensores acústicos (ASN). Una ASN está compuesta por nodos equipados con transductores de audio, como micrófonos o altavoces. En el caso de la monitorización acústica del campo, sólo es necesario incorporar sensores acústicos a los nodos ASN. Sin embargo, en el caso de las aplicaciones de control, los nodos deben interactuar con el campo acústico a través de altavoces. La ASN puede implementarse mediante dispositivos de bajo coste, como Raspberry Pi o dispositivos móviles, capaces de gestionar varios micrófonos y altavoces y de ofrecer una buena capacidad de cálculo. Además, estos dispositivos pueden comunicarse mediante conexiones inalámbricas, como Wi-Fi o Bluetooth. Por lo tanto, en esta tesis, se propone una ASN compuesta por dispositivos móviles conectados a altavoces inalámbricos mediante un enlace Bluetooth. Además, el problema de la sincronización entre los dispositivos de una ASN es uno de los principales retos a abordar, ya que el rendimiento del procesamiento de audio es muy sensible a la falta de sincronismo. Por lo tanto, también se lleva a cabo un análisis del problema de sincronización entre dispositivos conectados a altavoces inalámbricos en una ASN. En este sentido, una de las principales aportaciones es el análisis de la latencia de audio cuando los nodos acústicos de la ASN están formados por dispositivos móviles que se comunican altavoces mediante enlaces Bluetooth. Una segunda contribución significativa de esta tesis es la implementación de un método para sincronizar los diferentes dispositivos de una ASN, junto con un estudio de sus limitaciones. Por último, se ha introducido el método propuesto para implementar aplicaciones de zonas sonoras personales (PSZ). Por lo tanto, la implementación y el análisis del rendimiento de diferentes aplicaciones de audio sobre una ASN compuesta por dispositivos móviles y altavoces inalámbricos es también una contribución significativa en el área de las ASN. Cuando el entorno acústico afecta negativamente a la percepción de la señal de audio emitida por los altavoces de la ASN, se uti­lizan técnicas de ecualización para mejorar la percepción de la señal de audio. Para ello, en esta tesis se implementa un sistema de ecualización inteligente. Para ello, se emplean algoritmos psicoacústicos para implementar un procesamiento inteligente basado en el sis­tema auditivo humano capaz de adaptarse a los cambios del entorno. Por ello, otra contribución importante de esta tesis es el análisis del enmas­caramiento espectral entre dos sonidos complejos. Este análisis permitirá calcular el umbral de enmascaramiento de un sonido con más precisión que los métodos utilizados actualmente. Este método se utiliza para implementar una aplicación de ecualización perceptiva que pretende mejorar la percepción de la señal de audio en presencia de un ruido ambien­tal. Para ello, esta tesis propone dos algoritmos de ecualización diferentes: 1) la pre-ecualización de la señal de audio para que se perciba por encima del umbral de enmascaramiento del ruido ambiental y 2) diseñar un con­trol de ruido ambiental perceptivo en los sistemas de ecualización activa de ruido (ANE), para que el nivel de ruido ambiental percibido esté por debajo del umbral de enmascaramiento de la señal de audio. Por lo tanto, la ultima aportación de esta tesis es la implementación de una aplicación de ecualización perceptiva con los dos diferentes algorit­mos de ecualización embebidos y el análisis de su rendimiento a través del banco de pruebas realizado en el laboratorio GTAC-iTEAM. / [CA] El sistemes de so han experimentat un gran desenvolupament en els últims anys gràcies a l'augment de dispositius amb processadors d'alt rendiment capaços de realitzar un processament d'àudio cada vegada més eficient. D'altra banda, l'expansió de les comunicacions inalàmbriques ha permès implementar xarxes en les quals els dispositius poden estar situats a difer­ents llocs sense limitacions físiques. La combinació d'aquestes tecnologies ha donat lloc a l'aparició de les xarxes de sensors acústics (ASN). Una ASN està composta per nodes equipats amb transductors d'àudio, com micr`ofons o altaveus. En el cas del monitoratge del camp acústic, només cal incorporar sensors acústics als nodes de l'ASN. No obstant això, en el cas de les aplicacions de control, els nodes han d'interactuar amb el camp acústic a través d'altaveus. Una ASN pot implementar-se mitjant¿cant dispositius de baix cost, com ara Raspberry Pi o dispositius mòbils, capaços de gestionar di­versos micròfons i altaveus i d'oferir una bona capacitat computacional. A més, aquests dispositius poden comunicar-se a través de connexions inalàmbriques, com Wi-Fi o Bluetooth. Per això, en aquesta tesi es proposa una ASN composta per dispositius mòbils connectats a altaveus inalàmbrics a través d'un enllaç Bluetooth. El problema de la sincronització entre els dispositius d'una ASN és un dels principals reptes a abordar ja que el rendiment del processament d'àudio és molt sensible a la falta de sincronisme. Per tant, també es duu a terme una anàlisi profunda del problema de la sincronització entre els dispositius comercials connectats als altaveus inalàmbrics en una ASN. En aquest sentit, una de les principals contribucions és l'anàlisi de la latència d'àudio quan els nodes acústics en l'ASN estan compostos per dispositius mòbils que es comuniquen amb els altaveus corresponents mitjançant enllaços Bluetooth. Una segona contribuciò sig­nificativa d'aquesta tesi és la implementació d'un mètode per sincronitzar els diferents dispositius d'una ASN, juntament amb un estudi de les seves limitacions. Finalment, s'ha introduït el mètode proposat per implemen­tar aplicacions de zones de so personal. Per tant, la implementació i l'anàlisi del rendiment de diferents aplicacions d'àudio sobre una ASN composta per dispositius mòbils i al­taveus inalàmbrics és també una contribució significativa a l'àrea de les ASN. Quan l'entorn acústic afecta negativament a la percepció del senyal d'àudio emesa pels altaveus de l'ASN, es fan servir tècniques d'equalització per a millorar la percepció del senyal d'àudio. En consequència, en aquesta tesi s'implementa un sistema d'equalització intel·ligent. Per això, s'utilitzen algoritmes psicoacústics per implementar un processament intel·ligent basat en el sistema audi­tiu humà capaç d'adaptar-se als canvis de l'entorn. Per aquest motiu, una altra contribució important d'aquesta tesi és l'anàlisi de l'emmascarament espectral entre dos sons complexos. Aquesta anàlisi permetrà calcular el llindar d'emmascarament d'un so sobre amb més precisió que els mètodes utilitzats actualment. Aquest mètode s'utilitza per a imple­mentar una aplicació d'equalització perceptual que pretén millorar la per­cepció del senyal d'àudio en presència d'un soroll ambiental. Per això, aquesta tesi proposa dos algoritmes d'equalització diferents: 1) la pree­qualització del senyal d'àudio perquè es percebi per damunt del llindar d'emmascarament del soroll ambiental i 2) dissenyar un control de soroll ambiental perceptiu en els sistemes d'equalització activa de soroll (ANE) de manera que el nivell de soroll ambiental percebut estiga per davall del llindar d'emmascarament del senyal d'àudio. Per tant, l'última aportació d'aquesta tesi és la implementació d'una aplicació d'equalització perceptiva amb els dos algoritmes d'equalització embeguts i l'anàlisi del seu rendiment a través del banc de proves realitzat al laboratori GTAC-iTEAM. / [EN] Audio systems have been extensively developed in recent years thanks to the increase of devices with high-performance processors able to per­form more efficient processing. In addition, wireless communications allow devices in a network to be located in different places without physical limitations. The combination of these technologies has led to the emergence of Acoustic Sensor Networks (ASN). An ASN is com­posed of nodes equipped with audio transducers, such as microphones or speakers. In the case of acoustic field monitoring, only acoustic sensors need to be incorporated into the ASN nodes. However, in the case of control applications, the nodes must interact with the acoustic field through loudspeakers. ASN can be implemented through low-cost devices, such as Rasp­berry Pi or mobile devices, capable of managing multiple mi­crophones and loudspeakers and offering good computational capacity. In addition, these devices can communicate through wireless connections, such as Wi-Fi or Bluetooth. Therefore, in this dissertation, an ASN composed of mobile devices connected to wireless speak­ers through a Bluetooth link is proposed. Additionally, the problem of syn­chronization between the devices in an ASN is one of the main challenges to be addressed since the audio processing performance is very sensitive to the lack of synchronism. Therefore, an analysis of the synchroniza­tion problem between devices connected to wireless speakers in an ASN is also carried out. In this regard, one of the main contributions is the analysis of the audio latency of mobile devices when the acoustic nodes in the ASN are comprised of mobile devices communicating with the corresponding loudspeakers through Bluetooth links. A second significant contribution of this dissertation is the implementation of a method to synchronize the different devices of an ASN, together with a study of its limitations. Finally, the proposed method has been introduced in order to implement personal sound zones (PSZ) applications. Therefore, the imple­mentation and analysis of the performance of different audio applications over an ASN composed of mobile devices and wireless speakers is also a significant contribution in the area of ASN. In cases where the acoustic environment negatively affects the percep­tion of the audio signal emitted by the ASN loudspeakers, equalization techniques are used with the objective of enhancing the perception thresh­old of the audio signal. For this purpose, a smart equalization system is implemented in this dissertation. In this regard, psychoacous­tic algorithms are employed to implement a smart processing based on the human hearing system capable of adapting to changes in the envi­ronment. Therefore, another important contribution of this thesis focuses on the analysis of the spectral masking between two complex sounds. This analysis will allow to calculate the masking threshold of one sound over the other in a more accurate way than the currently used methods. This method is used to implement a perceptual equalization application that aims to improve the perception threshold of the audio signal in presence of ambient noise. To this end, this thesis proposes two different equalization algorithms: 1) pre-equalizing the audio signal so that it is perceived above the ambient noise masking threshold and 2) designing a perceptual control of ambient noise in active noise equalization (ANE) systems, so that the perceived ambient noise level is below the masking threshold of the audio signal. Therefore, the last contribution of this dissertation is the imple­mentation of a perceptual equalization application with the two different embedded equalization algorithms and the analysis of their performance through the testbed carried out in the GTAC-iTEAM laboratory. / This work has received financial support of the following projects: • SSPRESING: Smart Sound Processing for the Digital Living (Reference: TEC2015-67387-C4-1-R. Entity: Ministerio de Economia y Empresa. Spain). • FPI: Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores (Reference: BES-2016-077899. Entity: Agencia Estatal de Investigación. Spain). DANCE: Dynamic Acoustic Networks for Changing Environments (Reference: RTI2018-098085-B-C41-AR. Entity: Agencia Estatal de Investigación. Spain). • DNOISE: Distributed Network of Active Noise Equalizers for Multi-User Sound Control (Reference: H2020-FETOPEN-4-2016-2017. Entity: I+D Colaborativa competitiva. Comisión de las comunidades europea). / Estreder Campos, J. (2022). Smart Sound Control in Acoustic Sensor Networks: a Perceptual Perspective [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181597

[ES] Las ciudades modernas están al límite de su capacidad en el plano horizontal. Muchas de ellas tienen un problema de tráfico muy complejo de paliar o resolver. La movilidad aérea urbana promete ser la revolución que puede resolver la saturación del tráfico en los futuros escenarios urbanos. Se espera que el crecimiento del mercado de la movilidad aérea urbana muestre una tendencia positiva constante, pero la tecnología asociada necesita aumentar su madurez. La gestión de múltiples vehículos aéreos, que dependen de tecnologías en auge como la inteligencia artificial y las estaciones de control en tierra automatizadas, requerirá una conexión tierra-aire-tierra sólida e ininterrumpida para completar sus trayectorias. La exigencia de una conexión ininterrumpida está naturalmente relacionada con una comprensión completa de los fenómenos que afectan al canal aire-tierra. La primera contribución es proponer un modelo de canal que pueda capturar las consecuencias de dichos fenómenos. Normalmente, un modelo de este tipo puede emitir el estado del canal en un punto determinado, prediciendo el estado del canal a lo largo de la trayectoria de la aeronave. Un modelo muy detallado exige herramientas y datos que proporcionen la información necesaria. La descripción y enumeración de cada pieza de información necesaria para una simulación de canal satisfactoria componen la segunda contribución. Una vez conocido el estado del canal, se pueden optimizar los puntos recorridos por la aeronave para cubrir aquellos con mejor rendimiento del canal. La tercera y última contribución es la propuesta de un conjunto de algoritmos de optimización para encontrar la ruta más adecuada. El algoritmo de optimización constituye el planificador de trayectorias, del que se espera que explore eficazmente el espacio de búsqueda y proponga una trayectoria que cumpla con los objetivos predefinidos: máxima calidad aire-tierra, disponibilidad y tiempo de vuelo. Cada método propuesto se pone a prueba en varios escenarios. Estos escenarios incluyen diversas situaciones que pueden estresar a los métodos y favorecer la elección de uno de ellos. Las situaciones incluidas son diferentes condiciones del terreno y zonas de exclusión aérea. / [CA] Les ciutats modernes estan al límit de la seua capacitat al pla horitzontal. Moltes tenen un problema de trànsit molt complex de pal·liar o resoldre. La mobilitat aèria urbana promet ser la revolució que pot resoldre la saturació del trànsit als futurs escenaris urbans. S'espera que el creixement del mercat de la mobilitat aèria urbana mostre una tendència positiva constant, però la tecnologia associada necessita augmentar-ne la maduresa. La gestió de múltiples vehicles aeris, que depenen de tecnologies en auge com la intel·ligència artificial i les estacions de control a terra automatitzades, requerirà una connexió terra-aire-terra sòlida i ininterrompuda per completar les seues trajectòries. L'exigència d'una connexió ininterrompuda està relacionada naturalment amb una comprensió completa dels fenòmens que afecten el canal aire-terra. La primera contribució és proposar un model de canal que puga capturar les conseqüències dels fenòmens esmentats. Normalment, un model d'aquest tipus pot emetre l'estat del canal en un punt determinat, predient l'estat del canal al llarg de la trajectòria de l'aeronau. Un model molt detallat exigeix eines i dades que proporcionen la informació necessària. La descripció i l'enumeració de cada peça d'informació necessària per a una simulació de canal satisfactòria componen la segona contribució. Una vegada conegut l'estat del canal, es poden optimitzar els punts recorreguts per l'aeronau per tal de cobrir aquells amb el millor rendiment del canal. La tercera i última contribució és la proposta d'un conjunt d'algorismes d'optimització per trobar la ruta més adequada. L'algorisme d'optimització constitueix el planificador de trajectòries, del qual s'espera que explore eficaçment l'espai de cerca i propose una trajectòria que complisca els objectius predefinits: màxima qualitat aire-terra, disponibilitat i temps de vol. Cada mètode proposat es posa a prova a diversos escenaris. Aquests escenaris inclouen diverses situacions que poden estressar els mètodes i afavorir-ne l'elecció. Les situacions incloses són diferents condicions del terreny i les zones d'exclusió aèria. / [EN] Modern cities are at the limit of their capacity in the horizontal plane. Many of them have a traffic problem that is highly complex to alleviate or solve. Urban air mobility promises to be the revolution that can solve traffic saturation in future urban scenarios. The growth of the urban air mobility market is expected to show a constant positive tendency, but the associated technology needs to raise its readiness levels. Managing aerial vehicle fleets, dependent on rising technologies such as artificial intelligence and automated ground control stations, will require a solid and uninterrupted connection to complete their trajectories. The requirement for an uninterrupted connection is naturally connected to a complete understanding of phenomena affecting the air-to-ground channel. The first contribution to the field is to propose a channel model that can capture the consequences of said phenomena. Typically, such a model can output the channel state at a given point, predicting the channel state throughout the aircraft's trajectory. A highly detailed model demands tools and data to deliver the necessary information. The description and enumeration of each piece of information required for a successful channel simulation compose the second contribution to the field. Once the channel state is known, the travelled points by the aircraft can be optimised to cover those with better channel performance. The third and last contribution to the field is proposing a set of optimisation algorithms to find the most suitable route. The optimisation algorithm forms the path planner, expected to efficiently explore the search space and propose a trajectory compliant with predefined objectives: maximum air-to-ground quality, availability, and flight time. Each proposed method is tested in various scenarios. These scenarios include various situations that can stress the methods and favour the choice of one. Included situations are different terrain conditions and no-fly zones. / Expósito García, A. (2023). Deterministic model of the radio channel applied to the optimization of the UAV trajectory for optimum air-to-ground communication in the environment of future urban scenarios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192614