This work considers the study of chance constrained Model Predictive Control (MPC) for reliable spacecraft trajectory tracking and landing. Objectives of the master thesis: • To identify and study mathematical dynamic models of a spacecraft. • To study the trajectory design and landing schemes for a given mission. • To study the source of uncertainty in the model parameters and external disturbances. • To study the chance constrained MPC scheme for the reliable and optimal trajectory tracking and landing. • To testing the new analytic approximation approaches, Inner and Outer, for chance constraints. • To study appropriate MPC algorithms and implement on case-studies. In the first part of the thesis considers deterministic dynamical models of spacecraft are discussed. The first example is about the tracking of trajectory and soft landing on the surface of an asteroid EROS433, this model uses Cartesian coordinates. In the second example, in a similar way to the first example, the trajectory and soft landing is performed on the surface of a celestial body. It is assumed that the celestial body is a perfect sphere, something that does not happen in the first example. Thus, the second example uses a Spherical coordinate system. The third example is about a Lander that enters the Martian atmosphere. This Lander follows a designed trajectory until reaching a certain altitude over the Martian surface. At this altitude the Lander deploys a parachute to make the landing. To solve the deterministic examples described above, the following sequence of steps are: • pose the deterministic Nonlinear Optimal Control Problem (NOCP), • convert the infinite Optimal Control Problem (OCP) to a finite Nonlinear Programming Problem (NLP), applying the Runge-Kutta 4th order discretization method, • apply the Quasi-sequential method to the deterministic NLP obtained from the previous step, • solution of the reduced NLP obtained from the previous step using IpOpt software. The steps outlined above are also part of the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) approach. In the second part of the thesis, the same examples of the first part are used but now with stochastic variables. To find the control law in each model, the stochastic NMPC was used. The above mentioned approach begins with a chance constrained OCP. The latter is discretized obtaining an NLP. The problem with this NLP, with chance constraints, is that is very difficult to solve in analytic form. So these chance constraints are approached by a different method that exist in the state of the art. This thesis work is focused on approaching the chance constraints through Analytic Approximation Strategies, specifically by the recent: Inner and Outer Approximation methods. The chance constrained MPC is expensive from a computational point of view, but it allows to find a control law for a more reliable trajectory-tracking and soft landing . That is suitable for applications with random disturbances, model inaccuracies, and measurement errors. / Tesis

Programa de Doctorado “Sistemas industriales, computación y reconocimiento de formas”. / Proyecto de investigación “Sistema de visión para navegación autónoma” (CICYT TAP98-0333-C03-03).

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Dada la continua ola de asaltos y/o pérdida vehicular así como la necesidad de conocer la posición de un vehículo en un momento dado, el problema de monitorear parte de la falta de información para lo cual la teoría GPS brinda la posibilidad de conocer la posición de una unidad vehicular en un instante dado con lo cual la probabilidad de no perder la unidad bajo algún problema de este tipo se reduce considerablemente. En el siguiente trabajo se propone elaborar el prototipo de un sistema de información para realizar el monitoreo de estas unidades vehiculares a través de la información brindada por el GPS, así reconocer las rutas que recorren las unidades vehiculares y llevar un control de las mismas y principalmente obtener indicadores de gestión de transporte. / Trabajo de suficiencia profesional

El objetivo de la tesis consiste en el estudio y análisis de la localización de objetos en el entorno real mediante sonidos, así como la posterior integración y ensayo de un dispositivo real basado en tal técnica y destinado a personas con discapacidad visual. Con el propósito de poder comprender y analizar la localización de objetos se ha realizado un profundo estado de arte sobre los Sistemas de Navegación desarrollados durante las últimas décadas y orientados a personas con distintos grados de discapacidad visual. En el citado estado del arte, se han analizado y estructurado los dispositivos de navegación existentes, clasificándolos de acuerdo con los componentes de adquisición de datos del entorno utilizados. A este respecto, hay que señalar que, hasta el momento, se conocen tres clases de dispositivos de navegación: 'detectores de obstáculos', que se basan en dispositivos de ultrasonidos y sensores instalados en los dispositivos electrónicos de navegación con el objetivo de detectar los objetos que aparecen en el área de trabajo del sistema; 'sensores del entorno' - que tienen como objetivo la detección del objeto y del usuario. Esta clase de dispositivos se instalan en las estaciones de autobús, metro, tren, pasos de peatones etc., de forma que cuando el sensor del usuario penetra en el área de alcance de los sensores instalados en la estación, éstos informan al usuario sobre la presencia de la misma. Asimismo, el sensor del usuario detecta también los medios de transporte que tienen instalado el correspondiente dispositivo basado en láser o ultrasonidos, ofreciendo al usuario información relativa a número de autobús, ruta etc La tercera clase de sistemas electrónicos de navegación son los 'dispositivos de navegación'. Estos elementos se basan en dispositivos GPS, indicando al usuario tanto su locación, como la ruta que debe seguir para llegar a su punto de destino. Tras la primera etapa de elaboración del esta / Dunai ., L. (2010). Design, modeling and analysis of object localization through acoustical signals for cognitive electronic travel aid for blind people [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8441 / Palancia

En la presente tesis se describen los trabajos desarrollados para obtener un sistema completo de navegación autónoma para robots terrestres con cinemática Ackermann operando en entornos exteriores no estructurados y dinámicos. Los trabajos aquí descritos abarcan las principales áreas de la robótica móvil terrestre, incluyendo localización, detección y seguimiento de obstáculos dinámicos, análisis del terreno, planificación y control, e incluso la creación de plataformas robóticas de investigación a partir de máquinas convencionales. A lo largo de la tesis se mantiene un especial énfasis en la modularidad y escalabilidad del sistema y en lograr la capacidad de navegación en ausencia de mapas (sin renunciar a las ventajas de poder integrar otro tipo de planteamientos en caso necesario), lo cual es especialmente interesante en entornos exteriores de grandes dimensiones, o en los que la escasez de landmarks dificulta la localización mediante técnicas de SLAM. En general, la tesis se articula en torno a la complementariedad de la percepción local basada en sensores LiDAR tridimensionales -capaces de generar una ingente cantidad de información geométrica de gran precisión del entorno en el que se encuentra el robot- con la capacidad de los sistemas de posicionamiento basado en satélite de proporcionar información de localización con un error acotado en cualquier punto del planeta. En concreto, se puede decir que la presente tesis narra el camino realizado desde el nacimiento de la idea abstracta (el diseño de un sistema de navegación), hasta la obtención de un sistema completamente autónomo, capaz de operar en la red peatonal de un campus universitario. / Esta tesis ha sido financiada por la ayuda para la Formación del Profesorado Universitario con código FPU15/04446 del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.

El presente proyecto de tesis consiste en el diseño de un sistema anticolisión basado en un radar de onda continua para aeronaves no tripuladas pequeñas. El primer capítulo comprende los aspectos generales de las tecnologías involucradas en el diseño del sistema, así mismo se expone la problemática que aparece al diversificarse el uso de UAVs en los sectores comercial y civil, y el precoz desarrollo de sistemas de detección y evasión. En el segundo capítulo se presenta la teoría que involucra el desarrollo del sistema y de manera específica el principio de funcionamiento de un radar de onda continua. Además, el estado de arte de los sistemas que se están desarrollando en la actualidad, donde se revisan los conceptos y características de los sistemas. Por último, se define el alcance y objetivos de la tesis. En el tercer capítulo se realiza el procedimiento para el diseño del sistema, describe el proceso seguido para diseñar el sistema, desde la adquisición de datos del radar, la digitalización de la señal, y el procesamiento necesario para que el UAV realice una acción evasiva. En el cuarto capítulo se muestran las pruebas obtenidas siguiendo el protocolo de pruebas diseñado para el sistema, y se analiza los resultados en cada bloque y su funcionabilidad. Finalmente, se muestran las conclusiones del análisis de los resultados y las recomendaciones para trabajos posteriores.

El final de la Segunda Guerra Mundial había estimulado el rápido desarrollo de la tecnología de la aviación. Se hizo evidente a principios de 1940 que la industria del transporte aéreo civil fue preparada para un crecimiento rápido una vez que la guerra había terminado. Sin embargo, para que el transporte aéreo prospere había dos obstáculos que sobrepasar, los políticos y técnicos. Es así que en 1944 se reúnen en la ciudad de Chicago 52 países para redactar lo que ahora se llama el Convenio internacional de aviación civil, en la cual se establecen los principios universales para la navegación aérea internacional. Adicionalmente se creó la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), una organización que forma parte de las Naciones Unidas, como ente rector de la aviación civil a nivel mundial. / Tesis

La tesis propone la redacción de un procedimiento operativo, para gestionar la información meteorológica necesaria para la planificación de la travesía y el control de la navegación para buques amenazados por sistemas meteorológicos con tiempo severo. Para ello, se han considerado los principios que rigen los Sistemas de Gestión Integrada, y los incluidos en el Código Internacional para la Gestión de la Seguridad en buques mercantes. Recoge y aplica conceptos relativos a la gestión operativa como la mejora continua, la gestión por enfoque basado en procesos o la responsabilidad y el liderazgo. También trata aspectos relativos a la seguridad como el análisis de riesgos. El objetivo es proporcionar al profesional una herramienta que guíe sus acciones en el supuesto considerado, de forma que se minimicen los riesgos derivados de la navegación en circunstancias meteorológicas de tiempo severo en latitudes afectadas por ciclones tropicales. / The thesis proposes the drafting of an operating procedure to manage the meteorological information necessary for passage planning and navigation control for ships threatened by severe weather systems. To do this, we have considered the principles of Integrated Management Systems, and those included in the International Safety Management Code for merchant ships. Collects and applies concepts related to operational management and continuous improvement, management by processes and a based on responsibility and leadership approach. It also addresses issues relating to safety and risk assessment. The aim is to provide the professional a tool to guide their actions in the case considered, so that the risks of navigation in severe weather conditions in latitudes affected by tropical cyclones are minimized.

La gestión de los recursos es un proceso complejo que requiere un análisis multidisciplinar amplio. Ello supone no sólo preservar los recursos, sino también procurar una actividad sostenible para el sector económico que los explota. Es necesario analizar los factores socioeconómicos e institucionales que afectan al desarrollo del sector pesquero, que permitan determinar los niveles sostenibles de producción, renta y empleo regionales; así como garantizar una aplicación equitativa tanto de ayudas como de medidas restrictivas, que impidan un reparto y desarrollo desigual de las flotas de las regiones y países afectados. De acuerdo con lo indicado anteriormente, son numerosas las publicaciones que avalan de forma incuestionable la transcendencia del sector pesquero en la actividad económica regional, aunque de forma cualitativa. Sin embargo, desde el punto de vista cuantitativo son escasos los trabajos publicados que evalúen la magnitud de dichas trascendencia en cuanto a los impactos socioeconómicos que dicha actividad pudiera originar en la economía regional. Asimismo no se conocen modelos que expliquen el comportamiento de la actividad pesquera aplicable a todas las regiones y tampoco indicadores con lo que evaluar las diferencias, tecnológicas y productivas, que pudieran darse con otros sectores pesqueros. Por todo ello, el objetivo del presente trabajo es formalizar una metodología para el análisis económico del sector pesquero y, empíricamente, determinar para Cantabria modelos que expliquen el comportamiento de la flota extractiva, multiplicadores que midan su impacto socioeconómico en la economía regional e indicadores de desigualdad que evalúen sus diferencias con otros sectores pesqueros.

La carrera por dotar a los vehículos de mayor seguridad y de comodidades hasta hace poco inimaginables, ha espoleado los avances en novedosos sistemas inteligentes de transporte, o intelligent transportation systems (ITS). De hecho, tal es la cantidad de líneas de trabajo y ámbitos de la ciencia que conforman los ITS, que la investigación se ha visto diversificada en gran medida en el último lustro. Uno de los campos que más interés procesa (si no el que más) es el de la telemática vehicular. Los nuevos servicios de a bordo englobados por la informática y las telecomunicaciones no paran de crecer en el ámbito científico, e incluso los modelos comerciales empiezan a incorporarlos en forma de sistemas de navegación integrados o mecanismos de tele-asistencia, por ejemplo.La tesis doctoral se encuadra dentro de este ámbito, mediante la definición de una plataforma integral para la provisión de servicios telemáticos tradicionales y de carácter ubicuo. La investigación puntual en los principales subsistemas de a bordo y del lado de la infraestructura, completa las piezas del puzzle que comprende un sistema de carácter genérico de despliegue de servicios ITS. La adecuación de un vehículo prototipo de referencia se ha enriquecido con una unidad de a bordo basada en un computador de propósito general, que incluye una propuesta de plataforma software modular basada en pasarela de servicios. El sistema de navegación toma como referencia a GPS, y explota las capacidades de los sistemas de aumento de señal, o satellite based augmentation systems (SBAS). De esta manera, se mejora la precisión y la disponibilidad, pero, sobre todo, se añade la funcionalidad necesaria para la monitorización de la integridad del sistema. La red vehicular cubre el hueco existente entre las soluciones poco flexibles basadas en redes de infraestructura, y las demasiado localizadas y distribuidas (VANET), mediante una arquitectura de comunicación overlay que funciona sobre unas resurgidas redes celulares. Finalmente, la plataforma se completa con un soporte remoto adicional de la infraestructura, para la definición de servicios pervasivos con capacidades de monitorización de la red viaria, procesamiento global, e inferencia descentralizada de información contextual adaptada a las preferencias de los usuarios. / Due to the growing interest that current society has in new technologies, new products in the fields of information and communication technologies are emerging in new environments still unexploited. In this way, vehicles are a perfect frame for installing a lot of useful functionalities traditionally available at work or home environments. However, this expansion needs a suitable hardware and software support adapted for the market and user demands. The on-board software architecture developed in the frame of the thesis covers some of these issues and acts as the basis for the rest of proposals presented in the work. Integration of telematics and vehicular communications in next-generation cars will turn the provision of contextual information into the cornerstone of vehicular services. In the world of intelligent transportation systems (ITS) such capability has a key role in the transmission of traffic incidences. Although there are multitude of solutions for the problem of sharing information between vehicles and between the vehicle and the infrastructure, none presents a valid general communication architecture for the notification, storage, management and provision of context-aware information on traffic and current location. The proposal given in the thesis offers a solution using an integrated vehicle to vehicle (V2V) and vehicle to infrastructure (V2I) communication paradigm enriched with an information management system. The infrastructure manages all the collected safety hazards heard from vehicles and the interesting information to be provided to the user, and adapts these to the car's context and driver's preferences. Moreover, positioning requirements of this new generation of ITS services are continuously growing. New applications in the vehicular domain require positioning sensors with a high level of accuracy, availability, continuity and integrity. The proposed navigation and networking architectures are of special relevance in the thesis and, as it is explained, both of them imply novel designs not only in the vehicle, but also in the remote and road side support. In addition to the system design, a real vehicle prototype and the whole implementation of the system are presented. This test-bed has been also used to perform multitude of experimental evaluations, which demonstrate the suitability of the whole proposed platform.