[ES] La presente tesis propone un nuevo entorno general para la construcción de sistemas flexibles de tiempo real estricto, esto es, sistemas que necesitan de garantías de tiempo real estricto y de un comportamiento flexible. El entorno propuesto es capaz de integrar tareas con varios niveles de criticidad y diferentes paradigmas de planificación en el mismo sistema. Como resultado, el entorno permite proporcionar garantías de tiempo real estricto a las tareas críticas y además conseguir una planificación adaptativa e inteligente de las tareas menos críticas. El entorno se define en términos de un modelo de tareas, una arquitectura software y un conjunto de servicios. El modelo de tareas propone construir una aplicación flexible de tiempo real estricto como un conjunto de tareas, donde cada tarea se estructura en una secuencia de componentes obligatorios y opcionales. La arquitectura software propone separar la ejecución de las tareas en dos niveles de planificación interrelacionados, de manera que un nivel planifica los componentes obligatorios mediante una política de planificación de tiempo real estricto mientras que el otro nivel planifica los componentes opcionales mediante una política de planificación basada en la utilidad. El conjunto de servicios incluye, por una parte, un sistema de comunicación entre los componentes de las tareas (tanto obligatorios como opcionales) y, por otra, una serie de mecanismos para la detección y tratamiento de excepciones temporales producidas en ejecución. Por otra parte, la presente tesis muestra que el entorno teórico propuesto puede ser implementado realmente. En concreto, se presenta el diseño e implementación de un sistema de ejecución (es decir, un núcleo de sistema operativo) capaz de soportar las características de dicho entorno. Este sistema, denominado Flexible Real-Time Linux (FRTL), ha sido desarrollado a partir de un núcleo mínimo existente denominado Real-Time Linux (RT-Linux). Finalmente, esta tesis presenta una caracterización temporal completa del sistema FRTL y medidas reales de su sobrecarga. La caracterización temporal ha permitido el desarrollo de un test de garantía completo de todo el sistema (incluyendo la aplicación y el núcleo de FRTL), que puede ser utilizado para verificar las restricciones temporales de cualquier aplicación implementada sobre FRTL. Por su parte, las medidas de la sobrecarga de FRTL muestran que este núcleo ha sido diseñado e implementado de manera eficiente. En conjunto, se demuestra que el núcleo FRTL es a la vez predecible y eficiente, dos características que informan de su utilidad en la implementación real de aplicaciones flexibles de tiempo real estricto. / [CA] Aquesta tesi proposa un nou entorn general per a la construcció de sistemes flexibles de temps real estricte, això és, sistemes que requereixen garanties de temps real estricte i un comportament flexible. L'entorn proposat és capaç d'integrar tasques amb diferentsnivells de criticitat i diferents paradigmes de planificació al mateix sistema. Com a resultat, l'entorn permet proporcionar garanties detemps real estricte a les tasques crítiques i a més aconseguir una planificació adaptativa i intel¿ligent de les tasques menys crítiques. L'entorn es defineix en termes d'un model de tasques, una arquitectura software i un conjunt de serveis. El model de tasques proposa la construcció d'una aplicació flexible de temps real estricte com a un conjunt de tasques on cadascuna és estructurada com una seqüència de components obligatòries i opcionals. L'arquitectura software proposa la separació de l'execució de les tasques en dos nivells de planificació interrelacionats, de manera que un nivel planifica les components obligatòries mitjançant una política de planificació de temps real estricte mentre que l'altre nivell planifica les components opcionals mitjançant una política de planificació basada en la utilitat. El conjunt de serveis inclou, per una part, un sistema de comunicació entre les components de les tasques (tant obligatòries com opcionals) i, per una altra, una sèrie de mecanismes per a la detecció i tractament d'excepcions temporals produïdes en execució. Per altra banda, la present tesi mostra que el proposat entorn teòric pot ésser implementat realment. En concret, es presenta el diseny i la implementació d'un sistema d'execució (es a dir, un nucli de sistema operatiu) capaç de suportar les característiques d'aquest entorn. Aquest sistema, anomenat Flexible Real-Time Linux (FRTL), ha sigut desenvolupat a partir d'un nucli mínim existent anomenat Real-Time Linux (RT-Linux). Finalment, aquesta tesi presenta una caracterització temporal completa del sistema FRTL i mesures reals de la seua sobrecàrrega. La caracterització temporal ha permés el desenvolupament d'un test de garantia complet de tot el sistema (incloent l'aplicació i el nucli FRTL), que pot ésser utilitzat per a verificar les restriccions temporals de qualsevol aplicació implementada sobre FRTL. Per la seua part, les mesures de la sobrecàrrega de FRTL mostren que aquest nucli ha sigut disenyat i implementat de manera eficient. En conjunt, es demostra que el nucli FRTL és al mateix temps predible i eficient, dos característiques que informen de la seua utilitat a la implementació real d'aplicacions flexibles de temps real estricte. / Terrasa Barrena, AM. (2001). Flexible Real-Time Linux a New Environment for Flexible Hard Real-Time Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18060

[ES] Esta tesis doctoral propone el desarrollo de una arquitectura para sistema de detección de actividades criminales en vídeo aplicado a sistemas de mando y control para seguridad ciudadana. Este sistema está basado en la técnica de Deep Learning Faster R-CNN y tiene el novedoso enfoque de tratar las acciones criminales como los hurtos callejeros, en donde pueden ser identificados objetos como evidencia en una escena de vídeo. Esta tesis muestra el desarrollo de dicha aplicación, que demuestra ser efectiva, identificando la manera de reducir el costo computacional del análisis de vídeo cuadro a cuadro obteniendo rendimientos congruentes con las tasas de cuadros por segundo generados por cámaras de sistema de vídeo vigilancia ciudadana. También es objeto de estudio una posible implementación en el sistema de seguridad ciudadana de la Policía Nacional de Colombia. / [EN] This doctoral thesis proposes the development of a system to detect criminal activities in video applied to command and control systems for citizen security. This system is based on the Deep Learning technique called Faster R-CNN and has the novel approach of treating criminal actions like street thefts as objects that can be identified in a video scene. This thesis shows the development of this application and the way to reduce the computational cost of the video analysis frame by frame, obtaining performances congruent with the frame rate generated by citizen video surveillance system cameras. There is also a possible implementation in the citizen security system of the National Police of Colombia is being studied. / [CA] Esta tesi doctoral proposa el desenrotllament d'una arquitectura per a sistema de detecció d'activitats criminals en vídeo aplicat a sistemes de comandament i control per a seguretat ciutadana. Este sistema està basat en la tècnica de Deep Learning Faster R-CNN i té el nou enfocament de tractar les accions criminals com les afanades guies de carrers com a objectes que poden ser identificats en una escena de vídeo. Esta tesi mostra el desenrotllament de la dita aplicació, que demostra ser efectiva, identificant la manera de reduir el cost computacional de l'anàlisi de vídeo quadro a quadro obtenint rendiments congruents amb les taxes de cuados per segon generats per cambres de sistema de vídeo vigilància ciutadana. També s'estudia una possible implementació en el sistema de seguretat ciutadana de la Policia Nacional de Colòmbia. / Suárez Páez, JE. (2020). Arquitectura de detección de actividades criminales basada en análisis de vídeo en tiempo real [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153162 / TESIS

Los sistemas informáticos se encuentran presentes en muchos ámbitos, desde los relacionados con la industria hasta el hogar. Cada vez con más frecuencia, uno de los requisitos principales a la hora de diseñar sistemas informáticos es que presenten un alto grado de confiabilidad, especialmente aquellos considerados como críticos, ya que su mal funcionamiento puede poner el peligro la integridad de las personas o puede ocasionar grandes pérdidas económicas. Además, la confiabilidad también puede ser un factor importante en su expansión y competitividad en el mercado. La confiabilidad permite al usuario depositar una confianza justificada en el funcionamiento del producto y debe ser evaluada antes de su fase operacional mediante la verificación y validación del comportamiento del sistema según el servicio especificado tanto en condiciones normales como en presencia de fallos. Sin embargo la tasa de fallos en un sistema informático suele ser baja, siendo necesario recurrir a técnicas de validación experimental como la Inyección de Fallos que aceleran la validación mediante la introducción deliberada y controlada de fallos en el sistema. En general, el efecto de los fallos físicos en los semiconductores actuales, donde el incremento de la frecuencia de funcionamiento y la densidad de integración son notables, es más importante que el observado con tecnologías menos avanzadas. Ya no es justificable el asumir que un fallo simple sólo genera un error simple, siendo necesario validar el sistema ante errores múltiples causados no sólo por fallos localizados en memoria, sino también en la lógica combinacional o en soldaduras y metalizaciones, acrecentados estos últimos por la reducción de la distancia entre pistas. Existen diversas técnicas y herramientas de inyección de fallos, entre ellas, la Inyección física a nivel de pin. Una de sus principales ventajas es su aplicación externa, no generando sobrecarga adicional en el sistema o perturbando la ejecución normal de sus tar / Blanc Clavero, S. (2004). Validación de la arquitectura TTA mediante inyección física de fallos a nivel de PIN [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2344 / Palancia

Las inundaciones pluviales en zonas urbanas ocurren cuando lluvias intensas y de corta duración no pueden ser evacuadas lo suficientemente rápido por el sistema de drenaje o infiltrado del suelo, por lo tanto, el agua fluye hacia las calles y las estructuras cercanas. A menudo, en zonas donde el sistema de drenaje urbano es deficiente, las inundaciones pluviales se convierten en inundaciones repentinas peligrosas a los pocos minutos con altos valores de velocidad y nivel del agua. Una medida de disminución del riesgo generado por las inundaciones pluviales repentinas es la implementación de sistemas de alerta temprana para el envío de información oportuna a la comunidad en riesgo. Esta tesis doctoral llevó a cabo el diseño e implementación de un sistema de alerta temprana (SAT) para la detección del nivel de peligrosidad de inundaciones pluviales repentinas en cuencas urbanas. El SAT desarrollado mide en tiempo real la cantidad de lluvia que cae sobre una cuenca urbana y a través de un modelo hidrológico-hidráulico estima el nivel y la velocidad del flujo en las calles. Posteriormente, estos datos son utilizados para genera las alertas de peligrosidad las cuales son visualizadas a través de una aplicación Web y enviadas por redes sociales a los usuarios suscritos. Este sistema de alerta temprana está dividido en dos secciones: diseño del sistema y modelo hidrológico-hidráulico. El diseño del sistema describe los sistemas de adquisición de datos, comunicación, alimentación y visualización de la información. El modelo hidrológico-hidráulico explica el proceso de transformación de la lluvia en niveles de peligrosidad y su variación espacial y temporal. Este SAT fue implementado como ejemplo en la ciudad de Barranquilla (Colombia), el cual es la ciudad de Colombia más afectada por inundaciones pluviales repentinas, conocidas como arroyos peligrosos. Se tomó como objeto de estudio el arroyo peligroso conocido como "La 65" que tiene una longitud aproximada de 4.5 Km. Se compararon los datos nivel del agua, velocidad del agua y peligrosidad obtenida por los sensores y el modelo propuesto durante eventos de lluvia fuertes comprobando la efectividad del modelo para emitir alertas oportunas a la comunidad en riesgo. / Les inundacions pluvials en zones urbanes ocorren quan pluges intenses i de curta durada no poden ser evacuades prou ràpid pel sistema de drenatge o infiltrat del sòl, per tant, l'aigua flueix cap als carrers i les estructures properes. Sovint, en zones on el sistema de drenatge urbà és deficient, les inundacions pluvials es converteixen en inundacions sobtades perilloses als pocs minuts amb alts valors de velocitat i nivell de l'aigua. Una mesura de disminució del risc generat per les inundacions pluvials sobtades és la implementació de sistemes d'alerta primerenca per a l'enviament d'informació oportuna a la comunitat en risc. Aquesta tesi doctoral va dur a terme el disseny i implementació d'un sistema d'alerta primerenca (SAP) per a la detecció del nivell de perillositat d'inundacions pluvials sobtades en conques urbanes. El SAP desenvolupat mesura en temps real la quantitat de pluja que cau sobre una conca urbana i a través d'un model hidrològic-hidràulic estima el nivell i la velocitat del flux en els carrers. Posteriorment, aquestes dades són utilitzades para genera les alertes de perillositat les quals són visualitzades a través d'una aplicació Web i enviades per xarxes socials als usuaris subscrits. Aquest sistema d'alerta primerenca està dividit en dues seccions: disseny del sistema i model hidrològic-hidràulic. El disseny del sistema descriu els sistemes d'adquisició de dades, comunicació, alimentació i visualització de la informació. El model hidrològic-hidràulic explica el procés de transformació de la pluja en nivells de perillositat i la seua variació espacial i temporal. Aquest SAP va ser implementat com a exemple en la ciutat de Barranquilla (Colòmbia), el qual és la ciutat de Colòmbia més afectada per inundacions pluvials sobtades, conegudes com a rierols perillosos. Es va prendre com a objecte d'estudi el rierol perillós conegut com "La 65" que té una longitud aproximada de 4.5 Km. Es van comparar les dades nivell de l'aigua, velocitat de l'aigua i perillositat obtinguda pels sensors i el model proposat durant esdeveniments de pluja fortes comprovant l'efectivitat del model per a emetre alertes oportunes a la comunitat en risc. / Urban pluvial flooding occurs when intense, short-duration rainfall cannot be evacuated quickly enough through the drainage system or infiltrated into the ground; therefore, water flows into streets and nearby structures. Often, in areas where the urban drainage system is deficient, pluvial flooding become dangerous flash floods after a few minutes of rainfall with high values of water level and water velocity. A measure to reduce the risk generated by pluvial flash floods is the implementation of early warning systems to send timely information to the community at risk. This doctoral thesis presents the design and implementation of an early warning system (EWS) for detecting the hazard level during pluvial flash floods in urban basins. The developed EWS measures in real- time the amount of rain that falls on an urban basin and through a hydrological-hydraulic model, estimates the water level and water velocity in the streets. Subsequently, these data are used to generate hazard alerts that are displayed through a Web application and sent by social networks to subscribed users. This early warning system is divided into two sections: system design and hydrological-hydraulic model. The system design describes the systems for data acquisition, communication, power supply and information visualization. The hydrological-hydraulic model explains the process of transforming rain into hazard levels and its spatial and temporal variation. This EWS was implemented in the city of Barranquilla (Colombia), which is the city of Colombia most affected by flash floods, known as dangerous streams. The dangerous stream known as "La 65" was selected as the study object, which has a length of 4.5 km approximately. It was compared water level, water velocity and the hazard levels values obtained by the sensors with the proposed model during heavy rain events demonstrating the model effectiveness to send timely alerts to the community at risk. / Acosta Coll, MA. (2018). Sistema de Alerta temprana para la predicción del nivel de peligrosidad en inundaciones pluviales repentinas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114797 / TESIS

[ES] En nuestra vida cotidiana, cada vez más ordenadores controlan nuestro entorno: teléfonos móviles, procesos industriales, asistencia a la conducción, etc. Todos estos sistemas presentan requisitos estrictos para garantizar un comportamiento adecuado. En muchos de estos sistemas, cumplir con las restricciones de tiempo es un factor tan importante como el resultado lógico de los cálculos. Desde hace aproximadamente 40 años, los sistemas en tiempo real son muy atractivos en el campo de la computación y hoy en día se aplican en áreas de gran alcance como aplicaciones industriales, aplicaciones aeroespaciales, telecomunicaciones, electrónica de consumo, etc. Algunos retos a abordar en el campo del tiempo real son el determinismo y la predecibilidad del comportamiento temporal del sistema. En este sentido, garantizar la ejecución del programa y los tiempos de respuesta del sistema son requisitos esenciales que deben cumplirse estrictamente a través de estrategias apropiadas de planificación de tareas. Además, las arquitecturas multiprocesador se están volviendo más populares debido al hecho de que las capacidades de procesamiento y los recursos computacionales de los sistemas están aumentando. Un estudio reciente estima que existe una tendencia creciente entre las arquitecturas multiprocesador a combinar diferentes niveles de criticidad en el mismo sistema. En este sentido, proporcionar aislamiento entre las aplicaciones es extremadamente necesario. La tecnología particionada es capaz de lidiar con este propósito. Además, la gestión de la energía es un problema relevante en los sistemas en tiempo real. Muchos sistemas empotrados de tiempo real, como dispositivos portátiles o robots móviles que requieren baterías, buscan encontrar técnicas que reduzcan el consumo de energía y, como consecuencia, aumenten la vida útil de sus baterías. También se obtienen claros beneficios operativos, financieros, monetarios y ambientales al minimizar el consumo de energía. Con todo ello, este trabajo aborda el problema de planificabilidad y contribuye al estudio de las nuevas técnicas de planificación en sistemas particionados de tiempo real. Estas técnicas proporcionan el tiempo mínimo para planificar de manera factible conjuntos de tareas. Además, se proponen técnicas de asignación para sistemas multiprocesador cuyo objetivo principal es reducir el consumo de energía del sistema global. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos así como los trabajos futuros relacionados con este trabajo / [CAT] En la nostra vida quotidiana, cada vegada més ordenadors controlen el nostre entorn: telèfons mòbils, processos industrials, assistència a la conducció, etc. Tots aquests sistemes presenten requisits estrictes per a garantir un comportament adequat. En molts d' aquests sistemes, complir amb les restriccions de temps és un factor tan important com el resultat lògic dels càlculs. Des de fa aproximadament 40 anys, els sistemes en temps real són molt atractius en el camp de la computació i hui dia s' apliquen en àrees de gran abast com a aplicacions industrials, aplicacions aeroespacials, telecomunicacions, electrònica de consum, etc. Alguns reptes a abordar en el camp del temps real són el determinisme i la predictibilitat del comportament temporal del sistema. En aquest sentit, garantir l'execució del programa i els temps de resposta del sistema són requisits essencials que han de complir-se estrictament a través d'estratègies apropiades de planificació de tasques. A més, les arquitectures multiprocessador s'estan tornant més populars a causa del fet que les capacitats de processament i els recursos computacionals dels sistemes estan augmentant. Un estudi recent estima que existeix una tendència creixent entre les arquitectures multiprocessador a combinar diferents nivells de criticitat en el mateix sistema. En aquest sentit, proporcionar aïllament entre les aplicacions és extremadament necessari. La tecnologia particionada és capaç de bregar amb aquest propòsit. A més, la gestió de l'energia és un problema rellevant en els sistemes en temps real. Molts sistemes embebits de temps real, com a dispositius portàtils o robots mòbils que requereixen bateries, busquen trobar tècniques que reduïsquen el consum d'energia i, com a conseqüència, augmenten la vida útil de les seues bateries. També s'obtenen clars beneficis operatius, financers, monetaris i ambientals en minimitzar el consum d'energia. Amb tot això, aquest treball aborda el problema de planificabilitat i contribueix a l'estudi de les noves tècniques de planificació en sistemes particionats de temps real. Aquestes tècniques proporcionen el temps mínim per a planificar de manera factible conjunts de tasques. A més, es proposen tècniques d'assignació per a sistemes multiprocessador l'objectiu principal del qual és reduir el consum d'energia del sistema global. Finalment, es presenten els resultats obtinguts així com els treballs futurs relacionats amb aquest treball. / [EN] In our everyday lives, more and more computers are controlling our environment: mobile phones, industrial processes, driving assistance, etc. All these systems present strict requirements to ensure proper behaviour. In many of these systems, the time at which the action is delivered is as important as the logical result of the computation. About 40 years ago, real-time systems began to attract attention in computing field and nowadays are applied in wide ranging areas as industrial applications, aerospace, telecommunication applications, consumer electronics, etc. Some real-time challenges that must be addressed are determinism and predictability of the temporal behaviour of the system. In this sense, to guarantee program execution and system response times are essential requirements that must be strictly met through appropriate task scheduling strategies. Furthermore, multiprocessor architectures are becoming more popular due to the fact that processing capabilities and computational resources are increasing. A recent study estimates that there is an increasing tendency among multiprocessor architectures to combine different levels of criticality in the same system. In this sense, to provide isolation between applications is extremely required. Partitioned technology is able to deal with this purpose. In addition, energy management is a relevant problem in real-time systems. Many real-time embedded systems, as wearable devices or mobile robots that require batteries, seek to find techniques that reduce the energy consumption and, as a consequence, increase the lifetime of their batteries. Also clear operational, financial, monetary and environmental gains are reached when minimizing energy consumption. Faced with all this, this work addresses the problem of schedulability and contributes to the study of new scheduling techniques in partitioned real-time systems. These techniques provide the minimum time to feasible schedule tasks sets. Moreover, allocation techniques for multicore systems whose main objective is to reduce the energy consumption of the overall system are also proposed. Finally, some of the obtained results are discussed as conclusions and future works are introduced. / Guasque Ortega, A. (2019). Study, analysis and new scheduling proposals in partitioned real-time systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/135279 / TESIS

[EN] Precise Point Positioning (PPP) method involves an absolute positioning technique from a single receiver with GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Its theoretical basis consists of solving the position with observations using a single receiver, with clock and orbit state models, among other products. The main advance concerning the current differential technique is that differential or relative positioning uses the double-differences solution that requires, at least, two receivers to get a precise position or a receiver connected to a network of reference stations. However, until recently, and from a practical point of view, a precise absolute positioning with centimeter accuracy with a single GNSS receiver was considered unfeasible. The reason was the difficulty in cancellation of errors and the ambiguity resolution. The main factor that limits Precise Point Positioning (PPP) accuracy is the dependence on external information, which models the error sources, that is to say: the performance of the orbit and clock products, the quality of the observations, and the effects of the un-modeled or un-calibrated error sources. Precise ionospheric corrections and troposphere state models are also essential in order to improve positioning at centimeter level. Furthermore, in real-time PPP precise streams of products and state models are needed, and they must meet certain requirements of latency and continuous availability. In the case study of real-time positioning, the PPP technique is very sensible to gaps and outliers in the reception of the products and fluctuations in the constellation, producing lost of convergence, delay in initialization and a lack of accuracy in the results. Nowadays, this situation is changing, but it needs to evolve even more, because the real-time determination and the performance of the orbital parameters, clock states or other modeled errors of the GNSS satellites and signals, are still in a stage of improvement by the International GNSS Service, by the Analysis Centers and by researches all around the world. Therefore, the objective of this investigation was the study of Precise Point Positioning technique applied to the real-time case study, considering the performance of the available products in several sceneries and environments. The study focused on its application and how to improve limitations in the performance. The main tasks developed are: -A preliminary study of the multi - constellation context, the state of the art of Precise Point Positioning technique and modeling error sources, (chapters 1 and 2). -The review of the emission of the state models into a standard format and the discussion of the limitations in the alternatives in the generation of the models, (chapters 3 and 4). -The analysis of the optimization of this method with the development of new constellations, by means of the test of new products, and multiple simultaneous observations performed, (chapter 6). -To explore the possibilities of real-time recovering of integer ambiguities for PPP and the impact in the performance, providing practical demonstrations with experimental and standardized approaches, (chapter 7). -To study tactics to provide combined products in quasi-real time and real-time latency, (chapter 8), and in a regional or continental frame, with own applied solutions, (chapter 9). -The design and development of processing and analysis tools, (chapter 5), monitoring and distribution of results with the real-time PPP method, (chapter 10), and the study of potential applications, (chapter 11). / [ES] El método Precise Point Positioning, (PPP), consiste en una técnica de posicionamiento absoluto con un solo receptor GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Su fundamento teórico se basa en resolver la posición con las observaciones de un único equipo, utilizando correcciones de osciladores y de órbitas de satélites, entre otros modelos. La potencia del método con respecto a la técnica diferencial reside en que el posicionamiento diferencial o relativo utiliza la solución de dobles diferencias que requiere, al menos, dos receptores para obtener una posición precisa o un receptor conectado a una red de estaciones de referencia. Sin embargo hasta hace poco y a efectos prácticos, un posicionamiento absoluto con precisión de centímetros con un solo equipo se ha considerado irrealizable. El motivo reside en la dificultad de la cancelación de errores y de obtener la resolución de ambigüedades enteras. El principal factor que limita, por tanto, el posicionamiento absoluto preciso es la dependencia de productos externos que modelen las fuentes de error, es decir: el rendimiento de los modelos de órbitas y relojes, la calidad de las observaciones, y los errores no modelados o no calibrados. Las correcciones ionosféricas y modelos de estado de la troposfera también son esenciales para alcanzar precisiones a nivel del centímetro. Por otro lado, si se trabaja con la técnica PPP en tiempo real, se necesita productos y modelos de estado recibidos continuamente a través de paquetes de datos por Internet, que deben cumplir con ciertos requisitos de latencia y disponibilidad continua. En el caso de estudio de posicionamiento en tiempo real, la técnica PPP es además muy sensible a las anomalías y las pérdidas en la recepción de los productos, y a las fluctuaciones de la constelación, produciendo pérdidas de convergencia, retrasos en la inicialización, y falta de continuidad y exactitud en los resultados. En este momento esta situación está experimentando grandes cambios, pero necesita evolucionar aún más, ya que la determinación en tiempo real y el rendimiento de los parámetros orbitales, estados de reloj u otros modelos de error de los satélites GNSS y sus señales, se encuentra todavía en fase de mejora por parte del International GNSS Service, por parte de los Centros de Análisis y por parte de investigadores de todo el mundo. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo ha sido el estudio de la técnica de posicionamiento Precise Point Positioning enfocada al caso de tiempo real, en base al rendimiento de los productos disponibles en varios escenarios y entornos. El estudio se centró en su aplicación y en la implementación de soluciones para mejorar sus limitaciones. Las principales tareas desarrolladas son: -Un estudio preliminar del entorno multi-constelación, del estado del arte de la técnica Precise Point Positioning, así como de los errores a modelar, (capítulos 1 y 2). -La supervisión de la emisión de modelos en un formato estándar, y la discusión de las limitaciones existentes en las alternativas para su generación, (capítulos 3 y 4). -El análisis de la optimización de este método con el desarrollo de nuevas constelaciones, a través de la evaluación de nuevos productos y sesiones simultáneas de observación, (capítulo 6). -La exploración de las posibilidades de recuperación de la naturaleza entera de las ambigüedades y su repercusión en términos de rendimiento, proporcionando demostraciones reales, con aproximaciones experimentales y estandarizadas, (capítulo 7). -El estudio de las tácticas para proporcionar productos combinados robustos en tiempo quasi-real y real, (capítulo 8), y en un marco regional o continental, (capítulo 9), con soluciones propias aplicadas. -El diseño y desarrollo de herramientas de cálculo y apoyo, (capítulo 5), de monitorización y distribución de resultados procedentes de PPP en tiempo real, (capítulo 10), y el e / [CAT] El mètode Precise Point Positioning, (PPP), consisteix en una tècnica de posicionament absolut amb un sol receptor GNSS (Global Navigation Satellite Systems). El seu fonament teòric consisteix a resoldre la posició amb observacions d'un únic equip utilitzant correccions d'oscil¿ladors i d'òrbites de satèl¿lits, entre altres models. La potència del mètode respecte a la tècnica diferencial és que el posicionament diferencial o relatiu utilitza la solució de dobles diferències que requereix, almenys, dos receptors per a obtenir una posició precisa o un receptor connectat a una xarxa d'estacions de referència. No obstant això, fins fa poc i a efectes pràctics, un posicionament absolut amb precisió de centímetres amb un sol equip GNSS s'ha estat considerant irrealitzable. El motiu es troba en la dificultat de la cancel¿lació d'errors i d'obtenir la resolució d'ambigüitats senceres. El principal factor que limita, per tant, el posicionament absolut precís és la dependència de productes externs que modelen les fonts d'error, es a dir: el rendiment dels models d'òrbites i oscil¿ladors, la qualitat de les observacions, i els errors no modelats o no calibrats. Les correccions ionosfèriques i models d'estat de la troposfera també són essencials per a aconseguir precisions a nivell del centímetre amb un equip. D'altra banda, si es treballa amb la tècnica PPP en temps real, es necessita productes i models d'estat rebuts contínuament a través de paquets de dades per Internet, que han de complir amb certs requisits de latència i disponibilitat contínua. En el cas d'estudi de posicionament en temps real, la tècnica PPP és a més molt sensible a les anomalies i les pèrdues en la recepció dels productes, i a les fluctuacions de la constel¿lació, produint pèrdues de convergència, retards en la inicialització i falta de continuïtat i exactitud en els resultats. En aquest moment aquesta situació està experimentant grans canvis, però necessita evolucionar encara més, ja que la determinació en temps real i el rendiment dels paràmetres orbitals, els estats de rellotge o altres models d'error dels satèl¿lits GNSS i els seus senyals, es troben encara en fase de millora per part de l'International GNSS Service, per part dels Centres d'Anàlisi i per part d'investigadors de tot el món. Per tant, l'objectiu d'aquest treball ha consistit en l'estudi de la tècnica Precise Point Positioning enfocat al cas de temps real, fonamentat amb el rendiment dels productes disponibles a diversos escenaris i entorns. L'estudi es va centrar en la seva aplicació i en la implementació de solucions per millorar les limitacions en la seua productivitat. Les principals tasques desenvolupades són: -Un estudi preliminar de l'entorn multi-constel¿lació, l'estat de l'art de la tècnica Precise Point Positioning, així com dels errors a modelar, (capítols 1 i 2). -La supervisió de l'emissió de models amb un format estàndard, i la discussió de les limitacions en les alternatives a la generació de models, (capítols 3 i 4). -Anàlisi de l'optimització d'aquest mètode amb el desenvolupament de noves constel¿lacions, amb l'avaluació de nous productes i múltiples sessions simultànies d'observació, (capítol 6). -L'exploració de les possibilitats de recuperació de la naturalesa sencera de les ambigüitats i la seva repercussió en termes de rendiment, proporcionant demostracions reals, utilitzant aproximacions experimentals i estandarditzades, (capítol 7). -L'estudi de les tàctiques per a proporcionar productes combinats robustos en temps quasi-real i en temps real, (capítol 8), i en un marc regional o continental, amb solucions pròpies aplicades, (capítol 9). -El disseny i desenvolupament d'eines de càlcul i suport (capítol 5), de monitorització i distribució de resultats aplicats al cas de PPP en temps real, (capítol 10), i l'estudi de potencials aplicacions de la tècnica, (capí / Capilla Romá, R. (2015). Aportación al estudio de la capacidad de los modelos conceptuales en posicionamiento absoluto preciso (Precise Point Positioning) para tiempo real a través del análisis del rendimiento de productos y prototipos en un escenario multi-constelación GNSS [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52814 / TESIS

Esta tesis consiste en tres trabajos enfocados al desarrollo de varios sistemas que sean capaces de registrar el movimiento sísmico de la tierra y grabarlo en ficheros para su posterior análisis. Partimos de la base de la creación de una serie de sensores para el registro del ruido sísmico, dispuestos en forma circular y así poder detectar las ondas sismológicas. La hipótesis con la que trabajamos es la de interconectar entre si los nodos sensoriales y de esta manera crear una red sensorial la cual reporte las muestras de ruido sísmico a un servidor y éste sea capaz de mostrar la forma de las señales en tiempo real. Este sistema nos facilitará el almacenamiento y tratamiento de los datos registrados por cada uno de los nodos con la posibilidad de análisis casi instantáneo. Como línea de partida, se ha implementado un sistema de comunicación sensorial a través de una red wifi en la cual se monitoriza en tiempo real un sistema de climatización y se optimiza el consumo de éste regulando distintos factores en función de los valores de los sensores distribuidos por toda el área afectada. Este trabajo ha generado el primer artículo de investigación publicado en la revista Sensors (doi:10.3390/s20133611). El código generado junto con la experiencia, las pruebas realizadas y los resultados obtenidos nos van a servir para los sensores sísmicos. En el segundo trabajo se ha diseñado, implementado y probado un sistema de zonificación mediante una red wireless de sensores triaxiales los cuales son capaces de registrar en tiempo real el movimiento sísmico de edificios y mostrar estas señales en un navegador cliente ubicado en Internet. Este trabajo ha generado el segundo artículo de investigación publicado en la revista Sensors (doi: 10.3390/s21113875). En el tercer y último trabajo se ha diseñado, implementado y probado un sistema de grabación del ruido sísmico en array por medio de una red de sensores wireless. El sistema es capaz de utilizar sensores verticales de 4,5Hz de bajo coste y también sensores triaxiales proporcionando una curva de dispersión cuasi idéntica a los sistemas comeciales actuales pero a un coste mucho menor. Este trabajo ha generado el tercer artículo de investigación publicado en la revista Sensors (doi: 10.3390/s22218103). Este trabajo a dado pie a una solicitud de patente (P202230702).

Las exigencias actuales en cuanto a calidad del contenido de video, a la par con el incremento del ancho de banda destinado a la transmisión de video, impulsan la necesidad de desarrollar estándares de codificación que sean más eficientes en cuanto a la calidad de reconstrucción de las imágenes decodificadas y a la cantidad de bits usados para la codificación. En este contexto, surge el nuevo estándar HEVC (High Efficiency VideoCoding) denominadoH.265[1]. Si bien el estándar HEVC ha superado enormemente a sus predecesores con la inclusión de nuevas herramientas tales como el particionamiento en bloques de dimensión variable de los cuadros de la secuencia de video, así como nuevas técnicas de predicción de vectores de movimiento como el AMVP (Advanced Motion Vector Prediction), la etapa de codificación no es del todo eficiente. Con el objetivo de mejorar la eficiencia de codificación del HEVC se incorpora la técnica de Block Merging. Esta técnica busca provechar las redundancias temporales y espaciales entre bloques de predicción vecinos, de manera que se puedan codificar en conjunto aquellos bloques que cumplan con ciertos criterios de selección [2]. Por lo tanto, el algoritmo de Block Merging tiene como finalidad encontrar, a partir de una lista de posibles candidatos, el bloque de predicción (bloque de píxeles de 8x8,16x16,32x32 o 64x64) cuyo vector de movimiento tenga asociado el mejor costo RD (Rate-Distortion). Al codificar en conjunto bloques de predicción, se evita enviar parámetros (como los vectores de movimiento) repetidas veces, logrando así una importante reducción en la cantidad de bytes a emplear durante la codificación de cuadros de video , considerando que resoluciones de 4k u 8k son cada vez más comunes en los contenidos audiovisuales[2]. El presente trabajo se enfoca en implementar la etapa de elección del mejor candidato usando el algoritmo de SATD (Sum of Absolute Transformed Differences) como parte del algoritmo de Block Merging. La arquitectura fue descrita usando Verilog-HDL y sintetizada en dispositivos FPGA (Field Programmable Gate Array) de la familia Kintex 7 de Xilinx. Por otra parte, se verificó el funcionamiento de la arquitectura mediante el uso conjunto del simulador RTL (Register Transfer Level) de la herramienta Vivado Design Suite y un software de referencia en MATLAB (Matrix Laboratory), logrando una frecuencia de operación de 263.158 MHz. Tomando en cuenta una lista de tres candidatos y un particionamiento variable con un Parámetro de Cuantizaciónn QP (Quantization Parameter) en el rango de 22 hasta 36 considerado en trabajos pasados, la tasa de procesamiento de secuencias de video 4k (3840x2160) de la presente arquitectura se encuentra en el rango de 77.30 fps hasta 145.93 fps, lo cual se ajusta a los requerimientos por parte del estándar HEVC para transmitir video en tiempo real.

Un Sistema de Tiempo Real (STR) debe garantizar que sus resultados, además de correctos, cumplan también con un conjunto de restricciones temporales. En general, esto implica asegurar que sus tareas finalicen su ejecución antes de un vencimiento. Para cumplir esto, la predictibilidad y el determinismo adquieren suma importancia. El campo de aplicación clásico de los STR ha sido la industria, como por ejemplo la aviónica, la exploración espacial, equipamiento médico, sistemas de control, etc. Todos estos sistemas tienen en común el de ser de misión crítica, donde un fallo tiene consecuencias graves, como pérdidas materiales y económicas, daños al medio ambiente o poner en riesgo la vida humana. Por lo general estos sistemas son estáticos, y utilizan arquitecturas de hardware y algoritmos de efectividad comprobada. En muchas ocasiones su diseño e implementación es ad-hoc. Sin embargo, en las últimas décadas el campo de aplicación de los STR se ha extendiendo. En la actualidad son utilizados en ámbitos y productos de lo más variados: electrodomésticos, productos electrónicos de consumo, telefonía celular, automóviles, comunicaciones, sistemas de reservas de pasajes, etc. Muchos de estos sistemas están constituidos tanto por tareas críticas como por tareas no-críticas. Un fallo en la ejecución de las primeras tiene consecuencias graves, en tanto que el incumplimiento de las restricciones temporales de las últimas afecta la calidad de servicio esperada. Es vital entonces que las tareas no-críticas no afecten la correcta ejecución de las tareas críticas. Un STR con estas características se denomina heterogéneo. En los últimos años, gracias al incremento de la potencia de cálculo de los microprocesadores, y la reducción de sus costos, el número de STR que permiten que coexistan estos dos conjuntos de tareas ha aumentado. Para lograr una correcta ejecución de un STR heterogéneo, se requiere de técnicas que calculen y administren en línea, el tiempo ocioso disponible. De esta manera, el planificador puede mantener la garantía decumplimiento de las constricciones temporales de las tareas críticas, y al mismo tiempo brindar una atención aceptable a las tareas sin requerimientos estrictos. En la actualidad, microprocesadores más potentes abren la posibilidad de implementar estos métodos incluso en sistemas que antaño contaban con muy baja potencia de cálculo. Sin embargo, la sobrecarga que agregan no es despreciable, por lo que reducir el costo computacional de estos métodos sigue siendo de suma utilidad, aún cuando se dispone de hardware con mayor capacidad de computo. Existe una amplia literatura que aborda la problemática de la planificación de STR heterogéneos. Sin embargo, existe una brecha significativa entre los desarrollos teóricos en la disciplina, y las técnicas efectivamente utilizadas en la industria. Es necesario poder comprobar el costo real y las ventajas y desventajas objetivas de implementar los modelos teóricos de punta. Muchos modelos teóricos no tienen en cuenta costos adicionales presentes en implementaciones concretas. Estos son comúnmente considerados despreciables en la modelización, a fin de simplificar el análisis, la evaluación y el desarrollo del sistema. Como consecuencia, en la implementación real se estos parámetros se sobrestiman, lo que resulta en una menor eficiencia del sistema. Un ejemplo común es el uso de microprocesadores con una capacidad de cálculo por encima de la realmente requerida, lo que impacta negativamente en el consumo de energía y en los costos. Un modelo más detallado en la etapa de diseño, implementación y verificación, permitiría mejorar el desempeño del sistema final, sin abandonar la garantía de predictibilidad temporal. Igualmente importantes, se deben contar con técnicas y herramientas que permitan implementar estos modelos métodos teóricos de manera eficiente. La presente tesis se basa en la hipótesis de que los STR heterogéneos pueden ser eficaces en la planificación de sus conjuntos de tareas y en el uso de sus recursos computacionales. Bajo esta premisa, se presentan nuevos modelos y mejoras a modelos ya existentes, junto con simulaciones, pruebas y desarrollos necesarios para su verificación. El trabajo se basa fuertemente en la implementación práctica de los resultados teóricos, identificando las dificultades reales que su puesta en práctica trae aparejado. De esta manera, se busca reducir la brecha existente entre los resultados obtenidos por la investigación científica en la disciplina de los STR, y aquello concretamente utilizado e implementado realmente en la industria, la investigación y el desarrollo tecnológico. / A Real-Time System (RTS) must warrant that its results are correct and fulfill a set of temporal restrictions. This implies that each task completes its execution before a specific deadline. In order to accomplish this, the predictibility and determinism of the system as a whole is very important. These kind of systems are used in several industries, like aircraft avionics, space exploration, medical equipment, etc., which are mission critical. A failure in this systems could have catastrophic consequences, like loss of human lives. Most of the time the design and implementation of these systems is ad-hoc. In the last decades, thanks to the growth and sophistication of embedded systems, the application domain of the RTS increased. Nowdays they can be found on consumer electronics, cellphones, communications systems, cars, etc. A lot of these new kind of real-time systems are composed of both critical and noncritical tasks. A failure in the execution of the former have severe consequences, but a missed deadline of the later only affects the quality of service. Such a RTS is known as a heterogeneus one. In order to accomplish a correct execution of a heterogeneus RTS, methods and techniques that calculates and manages the system idle-time are needed. With these tools, the system scheduler can guarantee that all the time-critical tasks fulfill their deadlines. Nonetheless, these techniques add an execution overhead to the system. Although severalworks in the literature proposes solutions for many of the scheduling problems in a heterogeneus RTS, a gap exists between these results and what is actually used and implemented in the industry. Many theoretical models do not take into account the additional costs present in a concrete implementation. These are commonly considered negligible in order to simplify the analysis, evaluation and development of the system. As a consequence, some parameters are overestimated, resulting in reduced system efficiency. A common scenario is the use of microprocessors more powerful than required, with negative impact on energy consumption and production costs. A more detailed model in the design and implementation stage could improve the performance of the final system, without abandoning the guarantee of temporal predictability. Equally important, there must be techniques and tools that allow the implementation of these theoretical results. The working hipothesis of this thesis is that a heterogeneus RTS could be efficient in the scheduling of their tasks and resources. Following this premise, new models and improvements to existing ones are presented, in conjunction with several simulations and implementations of the theoretical results, in order to identify the real difficulties that the implementation brings about. This seeks to reduce the gap between the scientific research in the discipline of RTS and what actually implemented in the industry.

En esta tesis se investigaron modelos de simulación en tiempo real para animaciones de superficies líquidas, basados en un modelo de Lattice Boltzmann de la física de aguas superficiales. La implementación de dichos modelos permitió implementar un motor físico capaz de producir escenas de estanques o aguas abiertas, cuya superficie reacciona a las perturbaciones introducidas interactivamente por el usuario. Estas perturbaciones pueden ser por ejemplo la agitación provocada por un objeto movible (hélice, barco u otro objeto definido mediante una triangulación arbitraria), u otro tipo de perturbaciones externas, como por ejemplo efectos de lluvia. Un aspecto significativo del modelo investigado fue el tratamiento de bordes y obstáculos internos móviles, que intervienen como condiciones de contorno en el esquema numérico. Se implementó para ello un modelo completo de interacción fluido-objeto que simula en forma flexible escenarios de ondas producidas por embarcaciones, reflejos del frente de onda en puentes, y otras situaciones de interés en animación, tanto para la animación de efectos especiales como para simuladores de entrenamiento náutico. En particular, se propuso una estrategia novedosa para el cálculo de la fuerza de flotabilidad basada en la integral de la presión del fluido sobre la superficie sumergida del objeto. El método propuesto es más versátil y exacto que otros esquemas que estiman el volumen y aproximan el centro de carena, y es muy fácil de incorporar a cualquier implementación de simulación de fluidos basada en grillas. Los tiempos de cálculo obtenidos son razonables y permiten utilizar el método en aplicaciones de computación gráfica interactivas con una adecuada tasa de cuadros por segundo en equipos de cómputo convencionales. La validación se realizó con escenarios tridimensionales, mostrando muy buena concordancia con otras simulaciones y métodos numéricos más sofisticados y que consumen muchos más recursos. El modelo completo de simulación está disponible en Internet1 para ser utilizado como biblioteca y ha sido descargado más de 4.000 veces con visitas de Croacia, EEUU, Rusia y Turquía. Adicionalmente, los videos generados a partir de esta tesis, han conseguido más de 21.000 visitas en el sitio Youtube. La facilidad de uso del módulo ha hecho que se utilice en aplicaciones de campos tan variados como el arte escénico, la domótica o los videojuegos. Clasificación (ACM CSS 1998): I.3.5 Computer Graphics - Computational Geometry and Object Modeling, Physically based modeling. I.3.7 Computer Graphics - Three-Dimensional Graphics and Realism, Animation. Palabras clave: LBM, Animación basada en física, Computación Gráfica, Simulación de superficies de fluido / This thesis presents the research results of real-time algorithms for interactive liquid surfaces animation, based on a Lattice Boltzmann model which represents the surface-water interface equations. These results are developed and thoroughly tested, resulting in a physical engine able to produce dynamic scenes of ponds or open waters, with surfaces that react to the perturbations introduced interactively by the users. Examples of these perturbations are the agitation induced by moving objects (ships, propellers, or any specific object defined by an arbitrary triangulation), or other type of external perturbation, like rain drops. A major topic developed in this work was the treatment of fixed and dynamic borders, like bridges’ columns or boats, which are represented as dynamic boundary conditions or external forces that interact with the numeric simulation. The solution led to a complete model for fluid-structure interaction (i.e., fluid-to-structure and structure-to fluid) that provides flexible representations of waves produced by boats, wave reflections in bridges, and other situations of interest in computer animation, either for the creation of special effects or in the graphic support of nautical training simulators. In particular, a novel strategy for the calculation of the buoyancy force was introduced, based in the integration of the hydrostatic pressure over the solid immersed surfaces. The proposed method is more versatile and accurate than other schemes based on the tracking of the center of buoyancy, and it is very easy to implement in grid based representations. Even though the main purpose of this work was aimed to produce physically and visually accurate simulations, the resulting implementation achieves reasonable calculation times. Thus, the application of this model in interactive computer graphics achieves an adequate frame rate using conventional desktop computers without losing accuracy, using more efficiently the computational resources than other more sophisticated numerical methods. The engine is freely available on the Internet2 as a library, which was downloaded more than 4,000 times including visits from Croacia, USA , Russia and Turkey. Additionally, the videos generated using the product of the present thesis have been viewed by more than 21,000 visits in YouTube. The flexibility of the engine was demonstrated in the variety of applications generated from it, like scenic art, domotics and videogames. Clasification (ACM CSS 1998): I.3.5 Computer Graphics - Computational Geometry and Object Modeling, Physically based modeling. I.3.7 Computer Graphics - Three-Dimensional Graphics and Realism, Animation. Keywords: LBM, Physics based animation, Computer Graphics, Surface waters.