Al implementar un algoritmo de procesamiento digital de señales en hardware es muy común encontrarse con funciones matemáticas trascendentales las cuales, en principio, se pueden implementar usando la serie de Taylor o diseñando un hardware específico para cada función. A fin de mejorar su rendimiento se desarrolló el algoritmo Coordenado Circular, Hiperbólico y Lineal (CORDIC), el cual reduce tanto el uso de compuertas lógicas como el número de iteraciones empleadas al implementar una función trascendental.

En el capítulo 1 se hace una breve descripción de los sistemas de Radar de Apertura Sintética y su funcionamiento conjunto con Aeronaves No tripuladas. Posteriormente se hace un análisis de los beneficios y limitaciones de las principales unidades de radar existentes, y se describe los términos comúnmente utilizados en unidades de radar, como el rango, resolución, el azimut y la frecuencia Doppler. En el capítulo 2 se hace una descripción del Radar de Onda Continua en Frecuencia Modulada y el Radar Doppler, luego se desarrolla a detalle el funcionamiento del primero, mencionando aspectos como su ecuación de Radar, modulación en frecuencia y resolución. Además se hace una descripción de los componentes de radiofrecuencia utilizados en este tipo de radar. En el capítulo 3 se expone la metodología utilizada para el diseño e implementación del Radar de Onda Continua en Frecuencia Modulada propuesto en el presente documento. Para esto, se detallan los bloques constitutivos del radar, diseño de filtros, cálculos de potencia, etapas de procesamiento y alimentación. En el capítulo 4 se muestran las pruebas y los resultados obtenidos a partir de la operación de la unidad de radar implementada. La validación de dicha unidad se llevará a cabo utilizando un velocímetro para las pruebas de velocidad y una cinta métrica para las pruebas de distancia. Finalmente, se muestran las conclusiones y recomendaciones a las que se llegó al realizar la presente tesis.

La robótica móvil ha buscado desde sus inicios la autonomía móvil en su desplazamiento hacia sus objetivos. Conforme fue evolucionando esta área de la robótica se desarrollaron diversas metodologías para hacer más eficiente el movimiento autónomo de los robots. Gran cantidad de estas metodologías se desarrollaron para movilizar al robot en un entorno con obstáculos no estables. Se obtuvieron buenos resultados a costa de la alta complejidad de sus algoritmos, así como la gran cantidad de sensores implementados en el robot y entorno. La presente tesis busca reducir la complejidad de algoritmos para calcular las trayectorias más cortas hacia el objetivo de recorrido de un robot móvil en un entorno con obstáculos estables (entorno estructurado). Para la solución del problema se elige trabajar con un robot móvil de tracción diferencial. Se elaboró un programa en lenguaje C++/CLI con una interfaz gráfica de usuario (IGU) para poder, en esta, detallar información sobre el entorno y la posición final del robot y, también, para habilitar la comunicación usuario-robot. Posteriormente en el algoritmo principal del programa se hacen cálculos matemáticos para determinar la trayectoria que es más corta a recorrer con las condiciones especificadas previamente en la IGU. Con la trayectoria obtenida se generan las señales de control que son enviadas al robot móvil para que recorra dicha trayectoria. Se hacen pruebas de la generación de trayectorias y seguimiento de las mismas con obstáculo y sin obstáculo. En los resultados de las pruebas experimentales se presentaron errores de precisión y se mejoraron con un arreglo correctivo de velocidades de los motores del robot. Con este ajuste los resultados obtenidos fueron los esperados en relación con la correcta generación de la trayectoria así como el seguimiento de la misma. Se concluye que las velocidades a las que se desempeñan los motores deben ser corregidas para disminuir el error de precisión en las pruebas experimentales del sistema. Finalmente, la precisión del sistema depende de la longitud y forma de las trayectorias a seguir.

El sistema de Adquisición de señales es un dispositivo que se encarga de adquirir diferentes señales generadas por el cuerpo humano. Dichas señales representan las diferentes funciones o actividades como la del corazón, musculo o cerebro. En la actualidad diferentes universidades e institutos de investigación utilizan equipos de adquisición, pero estos no ofrecen flexibilidad en su arquitectura. En el presente trabajo se desarrolla el diseño de un Sistema de Adquisición de señales biomédicas sobre FPGA para adquirir señales ECG, EMG y EEG que tiene una amplitud entre 100uV a 10mV y se encuentran en un rango de frecuencias de 0.01Hz a 10KHz. El diseño abarca desde la digitalización, la transmisión y visualización de los datos en el software diseñado. Además se tiene en cuenta la norma de estándar eléctrico IEC 60601 para equipos médicos. A continuación se describe las partes que conforman este documento: Capitulo 1 muestra problemática de los dispositivos en el área de investigación. Así mismo se describe las características y las tendencias que existen en la actualidad. Además se menciona cual es la demanda y los usuarios de dichos equipos. El capítulo 2 presenta el estado de arte de cada etapa del sistema de adquisición, las tecnologías que se desarrollaron dentro de cada etapa y el fundamento teórico que se utiliza en la tesis. En capitulo 3 se muestra el diseño del Sistema de Adquisición. Se establece los objetivos de la tesis y la metodología que se utilizada para el desarrollo. Después se muestra el diagrama de bloques, la selección de cada componente, los diagramas esquemáticos, descripción del hardware del FPGA y la descripción de cada etapa. El capitulo 4 presenta los resultados obtenidos en las pruebas de cada bloque descrito en el FPGA, la prueba de software. Cada resultado obtenido dentro de cada etapa, además el presupuesto para la implementación del sistema. Finalmente se presenta las conclusiones y recomendaciones generadas después de haber realizado el presente trabajo de tesis.

La presente tesis consiste en el desarrollo de un dispositivo electrónico capaz de interferir las señales de los operadores móviles en lugares donde no se tiene permitido el uso de teléfonos móviles que operan en la banda GSM. Después de presentar los conceptos teóricos concernientes a la radiofrecuencia, se presenta un análisis entre las diversas técnicas de jamming y los diferentes tipos de jammer con el fin de elegir la mejor opción para el desarrollo del dispositivo. Posteriormente, se realiza el diseño por etapas del dispositivo y su correspondiente simulación de operación. Además se explica brevemente el proceso del desarrollo de la aplicación y se exponen los resultados obtenidos. Con ello se abarcan la parte del generador de funciones y el área de cobertura efectiva del bloqueador. El dispositivo jammer desarrollado opera exitosamente de 0.5 a 1.7 metros a la redonda aproximadamente y toma de 30 a 35 segundos para bloquear completamente al teléfono móvil de cualquier interacción con la red celular GSM.

Actualmente se vive en un mundo competitivo donde el conocimiento de las nuevas tecnologías y tendencias se ha convertido en la herramienta más poderosa. Las personas acuden más frecuentemente a todo tipo de conferencias y exposiciones para enterarse de los últimos avances e investigaciones en los campos que a cada uno le conciernen. Este tipo de eventos tienen lugar dentro de salas de conferencias o auditorios los cuales han sido diseñados para brindar la mejor infraestructura y acústica posible para el público usuario. Sin embargo no se ha logrado controlar los altibajos de niveles de presión sonora del micrófono del expositor producido por los movimientos naturales de su cabeza, lo cual genera problemas de inteligibilidad y distracción en el público. El objetivo de la presente tesis es localizar la dirección de mayor intensidad de la voz de un orador respecto a un punto como parte de un proyecto que pretende ecualizar un micrófono para lograr en la medida de lo posible un mismo nivel y grado de inteligibilidad durante una exposición hablada que solucione el problema antes mencionado. En el primer capítulo, se muestra información teórica sobre la voz humana y los micrófonos, puesto que es sumamente importante conocer la fuente y el receptor de señales y cómo es que interaccionan entre sí. En el segundo capítulo, se describe el marco problemático y los posibles métodos de localización para resolver el problema, además se encuentra la investigación realizada de los últimos avances en localización sonora. En el tercer capítulo, se define el método a emplear y el diseño del algoritmo que toma en cuenta los requerimientos del método y las características de la voz humana. En el cuarto capítulo se muestran los resultados de la implementación del diseño basándose en las pruebas realizadas y el costo del proyecto. Finalmente se presentan las conclusiones, las cuales muestran que se cumplieron con los objetivos planteados y se dan algunas recomendaciones para futuras investigaciones sobre el proyecto.

La presente investigación tiene por objetivo el estudio de las técnicas de creación de imágenes ultrasónicas, tanto a gran escala como a pequeña escala, trabajando con bajas y altas frecuencias. Para el caso de gran escala se propone un diseño de un sistema telemétrico. Por otro lado, para el caso de pequeña escala se tomará énfasis en la técnica conocida como SAFT (Técnica de Enfocamiento mediante Apertura Sintética) debido a su compromiso costoresolución. Se realizará comparaciones entre estas técnicas y se indicarán propuestas de mejoramiento como el uso de transductores enfocados.

El Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) es un centro de investigaci on ubicado a 25 km al este de la ciudad de Lima. Durante m as de 55 a~nos ha proporcionado informaci on cient ca en base a radar que han sido relevantes para el desarrollo de la f sica ionosf erica, f sica del plasma y din amica atmosf erica. El ROJ se esfuerza en expandir sus capacidades t ecnicas y cient cas. En esas circunstancias el ROJ busca implementar un radar per lador de vientos que opera a 445 MHz con el n de proporcionar a la comunidad cient ca un instrumento de investigaci on troposf erica. Este radar entregar a informaci on valiosa sobre velocidad de vientos y sobre precipitaciones que podr an atenuar el impacto de los fen omenos atmosf ericos en la poblaci on peruana. Para lograrlo, el ROJ plantea aprovechar al m aximo los conocimientos y tecnolog as adquiridos en radares y de esa forma generar, de manera local, la tecnolog a y recursos humanos para el desarrollo de este proyecto. En base a esa necesidad, la presente tesis busca el an alisis y dise~no de los m odulos generaci on de se~nal, conversi on de frecuencia tanto para transmisi on como para recepci on, ampli caci on y ltrado y reloj para un radar que opera 445 MHz y que permita aprovechar los equipos, conocimientos y tecnolog as actuales del ROJ. Se determin o que la frecuencia UHF de 445 MHz es adecuada para detectar tanto vientos como precipitaciones. Las ecuaciones de radar permiten obtener la sensibilidad m nima de recepci on, asumiendo un transmisor con una potencia de 5 kW. Se utiliza una se~nal RF modulada por c odigo binario en 25 MHz, por lo que fue necesario trasladar esa se~nal a 445 MHz. Recogidas las especi caciones se dise~n o etapas de conversi on de frecuencia basados en mezcladores y ltros tanto para la etapa de up-converter (25 MHz a 445 MHz) como para la de down-converter (de 445 a 25 MHz). La frecuencia de batimiento es de 420 MHz y esta se~nal est a sincronizada con los otros relojes del sistema. Finalmente, se hicieron pruebas de laboratorio para determinar la calidad de los ltros, y se realiz o una prueba de se~nal completa desde la modulaci on BPKS de 25 MHz, su conversi on a 445 MHz, atenuaci on, ampli caci on y conversi on nuevamente a 25 MHz. Con esas pruebas se demostr o la factibilidad del dise~no, as como la necesidad de especial cuidado tanto en los niveles de se~nal de mezcla como en el dise~no en ultra alta frecuencia.

In image processing, the l0 gradient regularization (l0-grad) is an inverse problem which penalizes the l0 norm of the reconstructed image’s gradient. Current state-of-the art algorithms for solving this problem are based on the alternating direction method of multipliers (ADMM). l0-grad however, reconstructs images poorly in cases where the noise level is large, giving images with plain regions and abrupt changes between them, that look very distorted. This happens because it prioritizes keeping the main edges but risks losing important details when the images are too noisy. Furthermore, since kÑuk0 is a non-continuous and non-convex regularizer, l0-grad can not be directly solved by methods like the accelerated proximal gradient (APG). This thesis presents a novel edge-preserving filtering model (Ql0-grad) that uses a relaxed form of the quadratic envelope of the l0 norm of the gradient. This enables us to control the level of details that can be lost during denoising and deblurring. The Ql0-grad model can be seen as a mixture of the Total Variation and l0-grad models. The results for the denoising and deblurring problems show that our model sharpens major edges while strongly attenuating textures. When it was compared to the l0-grad model, it reconstructed images with flat, texture-free regions that had smooth changes between them, even for scenarios where the input image was corrupted with a large amount of noise. Furthermore the averages of the differences between the obtained metrics with Ql0- grad and l0-grad were +0.96 dB SNR (signal to noise ratio), +0.96 dB PSNR (peak signal to noise ratio) and +0.03 SSIM (structural similarity index measure). An early version of the model was presented in the paper Fast gradient-based algorithm for a quadratic envelope relaxation of the l0 gradient regularization which was published in the international and indexed conference proceedings of the XXIII Symposium on Image, Signal Processing and Artificial Vision.

En latitudes ecuatoriales, el estudio de las señales de radar de dispersión incoherente (ISR, por sus siglas en inglés) en la región E de la Ionósfera es perjudicado drásticamente por la interferencia de potentes señales provenientes del Electrochorro Ecuatorial (EEJ, por sus siglas en inglés). En base a que estas dos señales (ISR y EEJ) provienen de regiones en el cielo con posiciones angulares distintas, en la presente tesis se evalúa la factibilidad de emplear técnicas de filtrado espacial con el radar del Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) para mejorar las medidas de dispersión incoherente reduciendo la interferencia del EEJ. Con ello se pretende resolver un problema existente desde 1961 cuando entró en funcionamiento el ROJ. El filtro espacial a implementar debe garantizar la mínima distorsión en la medición de las señales ISR. Para ello se evaluaron diferentes técnicas no paramétricas de filtrado espacial, así como diversas configuraciones de arreglos de antenas en condiciones muy cercanas a la realidad por medio de la simulación numérica del proceso en su conjunto. Esta simulación contempló: la generación de señales y patrones de radiación de las antenas, la interacción de los dominios espacio-ángulo, y el procesamiento de datos que conduce a la obtención de los coeficientes del filtro. Los resultados obtenidos son muy satisfactorios hasta los casos con niveles de potencia del EEJ de 60dB más fuertes que los ecos de ISR. Las principales contribuciones de este trabajo son: la solución de este problema bidimensional con un tratamiento unidimensional por medio de un arreglo lineal de 6 antenas distribuidas espacialmente en forma no redundante, y la estrategia matemática empleada para lograr, con este arreglo no redundante, resultados similares a los que se hubieran obtenido con un número mayor de antenas. / Tesis