El trabajo desarrollado en la presente tesis consiste en diseñar un sistema de adquisición de datos de un radar de onda continua en frecuencia modulada y montarlo en un UAV (vehículo aéreo no tripulado), con la finalidad de simular un radar de apertura sintética. En el capítulo 1 nos enfocaremos en introducir los sistemas de radar de apertura sintética, analizaremos su importancia, ventajas, desventajas y limitaciones que existen hoy en día. En el capítulo 2 nos enfocaremos en el radar utilizado describiendo el diseño implementado, su funcionamiento y las etapas que integra todo el proyecto, haciendo hincapié en el sistema de adquisición de datos y almacenamiento. En el capítulo 3 se explica el desarrollo del proyecto del sistema de radar de onda continua en frecuencia modulada, se añade el sistema de adquisición de datos y almacenamiento. Finalmente se detalla el proceso de montado en el vehículo aéreo no tripulado con la finalidad de adquirir los datos en vuelo. En el capítulo 4 se muestran las pruebas y los resultados obtenidos del sistema de adquisición de datos tanto en tierra como en aire. Las pruebas en tierra servirán para validar que el sistema de adquisición funciona correctamente, ya que se tiene un procesamiento para el radar estático donde se mide la distancia que recorre un objeto en movimiento. Las pruebas en vuelo nos servirán para validar que el chasis elaborado fue capaz de ser montado en el UAV con la mayor estabilidad posible. Finalmente se plantean las conclusiones y opciones de mejora de la presente tesis. / Tesis

En la actualidad, en el Perú, no existe una gran difusión acerca de la electromiografía ni a todos los posibles usos que se le puede dar a esta ciencia. La electromiografía es usada clínicamente en el diagnóstico de enfermedades neuromusculares, tales como falta de fuerza, retraso en el desarrollo motor, trastorno de lenguaje, alteraciones ortopédicas, entre otras. Por otro lado es usada en el análisis biomecánico de deportistas, para mejorar su rendimiento deportivo, o en la rehabilitación para personas con cierto tipo de lesiones. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un sistema que sea capaz de adquirir las señales electromiográficas que se generan durante la actividad muscular mediante el uso de electrodos de superficie. El sistema desarrollado tiene la capacidad de adquirir señales EMG de las extremidades superiores (bíceps, tríceps, flexor del antebrazo) e inferiores (gemelos). Este sistema cuenta con una etapa de adquisición de las señales bioeléctricas, una etapa de acondicionamiento de las señales y finalmente, una etapa de digitalización y comunicación con la PC, en donde se visualizarán las señales obtenidas en una escala temporal a través de una interfaz desarrollada. De las pruebas realizadas al sistema, se hizo posible notar una diferencia en el comportamiento de la señal EMG debido a parámetros como el tipo de contracción, tipo de músculo, peso con el que se realiza el ejercicio y el individuo al cual se le practican los ensayos. / Tesis

Una de las tecnologías actuales que está causando gran impacto en la vida de las personas con discapacidad motora severa es el Interfaz Cerebro-Máquina(BMI, por sus siglas en inglés), sistema que permite convertir pensamiento o intención de movimiento de una persona en medios de comunicación y comandos de control de dispositivos, logrando independencia para el usuario. Sin embargo, los equipos actuales dependen de una PC que realice el procesamiento de las señales cerebrales, lo que dificulta que el sistema sea portable y de bajo costo. La presente tesis estudia y propone el uso de un sistema embebido (microcomputadora) como alternativa al uso de la PC en el BMI. Las microcomputadoras a diferencia de las PC comunes, son diseñadas para ciertos propósitos específícos, esto presenta una reducción de costo y mayor portabilidad del equipo. Con ello se pretende contribuir al desarrollo de esta nueva tecnología en el Perú haciéndolo accesible para personas de escasos recursos, lo que impactaría en la mejora de calidad de vida de las personas con discapacidad motora severa. Los resultados muestran que el sistema embebido Odroid-xu4(que cuesta 20 veces menos y es 45 veces mas liviano) puede realizar el entrenamiento de los algoritmos y el procesamiento en tiempo real de señales EEG con la misma tasa de acierto que la laptop, tardando aproximadamente 9 veces más; sin embargo estos tiempos son mínimos para aplicaciones del interfaz cerebro-máquina por lo que se demuestra que el Odroid-xu4 puede ser usado como equipo de procesamiento para una BMI portable, confiable y de bajo costo. / Tesis

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista / En esta memoria se propone un diseño para un módulo de interfaz digital-análogo, usado como modem, codificador y decodificador. Su función es enviar y recibir información digital a través de un canal de audio en radiofrecuencia. Se presenta además el estudio y análisis de la factibilidad técnica de este diseño. En periodos de catástrofe o en lugares aislados los servicios de emergencia y seguridad requieren plataformas de comunicación exclusivas, portables y de bajo costo (en lo posible desechables). Como eventual solución se plantean globos aerostáticos y/o vehículos aéreos autónomos (UAVs) de bajo costo que puedan actuar como repetidor de comunicación de audio. Sin embargo la posición GPS de estos objetos es necesaria para el monitoreo y toma de decisiones de la comunicación haciendo necesario un módulo interfaz que permita transmitir los datos digitales de la posición a través de este canal de audio. En particular el objetivo de este trabajo es el desarrollo de un prototipo del módulo interfaz que incluye tanto hardware como software. El hardware del módulo está compuesto principalmente por un microcontrolador y un modem de audio, mientras que el software de comunicación se basa en el protocolo APRS. En este documento se especifica el diseño del software y de los algoritmos que manejan el protocolo y las funcionalidades del sistema. El hardware de bajo costo, el cual es requisito para esta solución, dificulta el uso de protocolos de comunicación estándares dado el ruido y distorsiones de las señales que este producen. Debido a esto el software de comunicación debe ser más robusto que los protocolos usuales. El nuevo protocolo presentado en este trabajo cambia la estrategia de muestreo y decodificación de los datos. Finalmente se realiza un análisis funcional del software que controla el hardware del módulo. Los resultados de desempeño del módulo son presentados junto con estrategias de mejoras futuras.

Ingeniero Civil Eléctrico / Se construye un arreglo de antenas capaz de localizar las señales de radiofrecuencia emitidas por celulares, para lo cual se utiliza un arreglo de antenas por fases en el rango de frecuencias 1850-1920 MHz, que corresponde a una de las bandas de subida de datos de un celular para la tecnología 3G. Actualmente, este tipo de tecnología es utilizado en aplicaciones militares, radio astronómicas y \emph{broadcasting} en este trabajo se tiene la idea de dar una aplicación a esta tecnología en situaciones como por ejemplo, localización de personas en lugares de catástrofe y detección de celulares en donde no se permite portar uno, entre otros. El alcance de esta memoria estará centrado en el diseño, construcción y pruebas de un prototipo funcional. En todo este trabajo se hace un énfasis en el proceso que lleva a conseguir los resultados obtenidos, como los componentes que se utilizan y el método con el que se realizan las pruebas, para que esta memoria sirva como un hito importante en el desarrollo de este proyecto.

La banda de los terahertz (THz) ha sido una de las regiones menos estudiadas del espectro electromagnético debido a la falta de fuentes y detectores. No obstante, desde mediados de los ochenta con los avances tecnológicos se comenzaron a desarrollar sistemas que permitían generar y detectar dichas señales. Los mismos, fueron útiles para realizar espectroscopía que es la aplicación que suscita mayor interés. Esto es debido a que trabajar en la región de los THz posibilita estudiar materiales de manera no invasiva, y no ionizante. También lo es, porque contribuye a aplicaciones en imágenes que es una herramienta que ya se esta utilizando como medio de diagnostico médico, o como sistema de seguridad entre otras cosas. En el trabajo de tesis se desarrolló un espectrómetro de THz mediante el uso de un láser de pulsos ultracortos de luz y antenas fotoconductoras. Para su realización, se desarrollaron piezas mecánicas e implementaciones de hardware y software. También, se propuso una técnica de medición del ancho del pulso láser necesaria para asegurar el correcto funcionamiento del sistema. Finalizado el montaje del espectrómetro, se realizaron medidas de materiales verificando el buen funcionamiento del mismo. En una segunda parte, se innovaron en técnicas de procesamientos de datos para materiales monocapa, birrefringente, y multicapa. Tales enfoques, valieron tres publicaciones en revistas internacionales.

El radar es un sistema de sensado remoto que utiliza técnicas de procesamiento estadístico de señales para obtener información de la señal recibida. Los radares convencionales son sistemas activos que operan transmitiendo energía en forma de ondas electromagnéticas y recibiendo las señales reflejadas por el entorno y el objeto iluminado. Una de las dificultades a tener en cuenta en los sistemas de radar es que la señal de interés suele encontrarse obscurecida por las reflexiones producidas por el ambiente, fenómeno al que se denomina {\it clutter}. Generalmente, y dependiendo de la aplicación, el clutter es considerado una fuente de interferencia y perturbaciones cuyos efectos se deben eliminar o reducir. Por lo tanto, en vista de su naturaleza aleatoria, es importante el desarrollo de métodos estadísticos de procesamiento de señales para poder detectar objetivos y estimar sus propiedades en situaciones de clutter intenso y dinámico. Para obtener algoritmos eficientes, es fundamental utilizar modelos realistas de las señales recibidas por el radar. Estos modelos deben enfatizar las diferencias entre el objeto de interés y el clutter. De esta forma, los métodos de procesamiento de señal son usados para separar el objetivo del clutter y reducir el efecto degradante de este último. En esta tesis se aborda el problema de detección en presencia de clutter dinámico para aplicaciones de radar. En especial se desarrollan modelos que contemplan las variaciones del escenario y utilizan la historia del clutter para mejorar su caracterización en el instante actual y las predicciones a tiempo futuro. La primera alternativa considera el clutter como una serie temporal que presenta heteroscedasticidad condicional autorregresiva generalizada, utilizando los denominados procesos GARCH. Este tipo de procesos poseen la característica de ser impulsivos, pero presentan la desventaja de que no cuentan con una expresión explícita para su función densidad de probabilidad. Por este motivo, se analizan alternativas para estimar sus parámetros y determinar la calidad de la estimación. Asimismo, se adaptan los test de hipótesis usuales para deducir un esquema de detección basado en el modelo GARCH. Con el fin de incorporar información de múltiples pulsos en los instantes de decisión, se extiende el modelo anterior combinando un proceso GARCH en dos dimensiones (GARCH-2D) con un proceso autorregresivo (AR) y se deriva el detector correspondiente para este modelo de clutter. La parte GARCH-2D del modelo preserva la propiedad impulsiva de los procesos GARCH y la AR en las innovaciones permite modelar la correlación pulso a pulso que existe en los datos. En ambos casos se deducen expresiones para las probabilidades de falsa alarma y, dada su complejidad matemática, la probabilidad de detección se evalúa por medio de simulaciones numéricas. Además, se analiza la sensibilidad del desempeño de los detectores ante errores en la estimación de sus parámetros. A pesar de que no resultan de tasa de falsa alarma constante, muestran un comportamiento robusto en situaciones prácticas. Por último, el desempeño de los detectores propuestos es comparado con algoritmos de detección existentes en la literatura utilizando mediciones reales de clutter marítimo. Los resultados muestran que presentan un mejor desempeño respecto de los demás detectores, es decir, una probabilidad de detección mayor para una tasa de falsa alarma menor, independientemente de la relación señal a clutter. Finalmente se estudia el problema de estimación secuencial de los parámetros de los procesos GARCH. Si bien de los análisis de sensibilidad se concluye que en los detectores porpuestos no es necesaria una actualización frecuente de los mismos, su estimación es la etapa de mayor costo computacional en los esquemas de detección propuestos. Siguiendo el enfoque de estimación Bayesiano se deduce un estimador lineal de mínimo error cuadrático medio para la varianza condicional de los procesos GARCH, que es el parámetro del cual depende el estadístico de los detectores desarrollados. La deducción del algoritmo es análoga a la del filtro de Kalman, pero en este caso las matrices del sistema son aleatorias.

En este trabajo se presenta y evalúa un modelo de volatilidad estocástica, basado en el modelo determinístico Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity (GARCH), para describir la relación entre los retornos de un proceso financiero y la volatilidad de éstos. Este modelo, a diferencia de la estructura GARCH, considera que las observaciones de los retornos pueden explicarse a través de un proceso de innovación, cuya distribución a priori se asume idéntica a la que especifica el modelo GARCH para dichos retornos. La estructura propuesta recibe el nombre de unobserved GARCH (uGARCH), ya que considera que un proceso de innovación no observado --en lugar de una secuencia determinística-- es el que dirige la evolución de la volatilidad. La estructura propuesta uGARCH, entre otros modelos convencionales de volatilidad, ha sido utilizada para resolver el problema de estimación de estado, en conjunto con esquemas basados tanto en filtro de partículas (PF), como en el filtro extendido de Kalman (EKF). Además, con dichos filtros se identificaron adaptativamente los parámetros del modelo usando el concepto de evolución artificial de parámetros. El PF utilizado corresponde al muestreo de importancia con remuestro (SIR), mientras que la estructura basada en EKF considera un banco de filtros. Ambas estructuras estiman conjuntamente los estados y parámetros del sistema. Las técnicas presentadas han sido evaluadas cuantitativamente --mediante la introducción de índices de desempeño-- en simulación y con datos reales. En este último caso se consideró la volatilidad del índice NASDAQ Composite, la cual se estimó durante el período Julio 21, 2008 hasta Julio 17, 2009, y se predijo al día Diciembre 15, 2008 considerando horizontes de predicción entre 1 y 45 días. Tanto en simulación como en la aplicación mencionada, los resultados reportados por el conjunto uGARCH-PF son auspiciosos en el sentido de que mediante su implementación (i) el filtrado es altamente exacto y preciso según los índices propuestos, y (ii) las predicciones del intervalo de confianza son consistentes con el valor real (o mejor aproximación) del proceso.

Ingeniera Civil Eléctrica / El presente trabajo corresponde al diseño de una superficie selectiva en frecuencia para interponer en el camino óptico de los receptores de Banda 9 de ALMA. El propósito de la estructura es brindar una reflexión conveniente de la Banda 6 para redirección del haz, preservando una transmisión considerable de la Banda 9, permitiendo la medición simultánea en ambas bandas. Las potenciales simplificaciones constructivas junto a otros atributos, como baja polarizaci ón cruzada asociada, sugieren el uso de una geometría del tipo Cruz de Jerusalén en versión ranurada. Se obtiene un diseño de una sola capa conductora de espesor 30 um, con celda unitaria de 220 um de longitud. La superficie ha sido diseñada considerando que el proceso de manufactura empleará el equipamiento LPKF (cortadora láser) del que dispone el Laboratorio de ondas milimétricas y submilimétricas del departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile. La correspondencia entre frecuencias características de la geometría escogida y los má- ximos/mínimos de transmisión deseados fue examinada inicialmente en la versión dipolo. Haciendo uso de la estructura complementaria(ranurada) se escogió que la transmisión fuera monótonamente creciente hasta alcanzar su primer máximo en la frecuencia central de la Banda 9. Esta elección tiene la ventaja de situar las frecuencias relevantes en un rango en que se ven escasamente afectadas por la polarización respecto al plano de incidencia y por el ángulo de incidencia. Así mismo se aseguran anchos de pistas y de celda unitaria mayores que otros modelos basados en segundos o terceros máximos de transmisión, aspecto que puede facilitar la fabricación. La optimización sobre los parámetros geométricos de la estructura lleva a conjuntos de valores sobre los que nuevamente se escoge aquellos que proporcionan mejores desempeños y suponen mayores ventajas constructivas.

Los sistemas de comunicaciones digitales, y en particular, los moduladores y demoduladores han sido históricamente implementados mediante circuitos analógicos. El propósito de este trabajo es estudiar la factibilidad de realizar esta implementación en forma digital y resolver las posibles dificultades que se puedan presentar durante este proceso de migración. El trabajo de memoria presenta los resultados de la implementación de un modulador y demodulador digital sobre plataformas FPGA (Field Programmable Gate Array ) Spartan3E y Spartan3AN. La investigación conecta los campos de telecomunicaciones y la electrónica. Mientras que el primero aporta la teoría de comunicaciones digitales, el segundo provee los fundamentos de la lógica digital a través de compuertas. Por ello, el reporte comienza por los fundamentos de modulación y demodulación digital, medidas de desempeño y el manejo de interferencia intersimbólica y continúa luego con una introducción al tratamiento digital de señales, la teoría y el diseño de filtros digitales, y la aritmética binaria empleada para efectuar ambas implementaciones. Los resultados de este trabajo comprenden la programación, pruebas de funcionamiento y manejo de errores de un sistema de modulación PAM binario antipodal usando pulsos raíz cuadrada de coseno alzado como forma de onda principal. La primera etapa, programación, se realizó mediante lenguaje Verilog y esquemáticos a través del software ISE, de la empresa Xilinx. La segunda etapa, pruebas de desempeño, se concentró en la transmisión y recepción de secuencias binarias aleatorias de hasta 128 Kbits de longitud. El funcionamiento correcto del sistema da cuenta de una exitosa etapa de programación de los diversos bloques funcionales mientras que la ausencia de errores, en las pruebas realizadas, da cuenta de la minimización del efecto producido por la interferencia intersimbólica. Algunos desafíos derivados de este trabajo corresponden a la optimización de recursos lógicos ocupados por los diferentes bloques del sistema, optimización del rendimiento de los bloques y, por ende, a la mejora de la tasa de transferencia de símbolos, la implementación de tipos de modulación de mayor complejidad y a la prueba de este sistema en ambientes de comunicación inalámbrica.