Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

Modeling Mixed Distributions related to Sea Clutter observed at Medium and High Grazing Angles

La complejidad creciente de los dispositivos de radar, y la variedad de escenarios navales y costeros en los que los mismos necesitan ser desplegados, hacen necesaria la modelación estocástica del clutter marino para la evaluación de la respuesta de los sistemas antes de la implementación. Específicamente, cuando se colocan radares en aeronaves o locaciones de elevación considerable, la distribución estadística de los ecos del fondo se modifica con respecto a aquella comúnmente supuesta para ángulos rasantes bajos. Para la representación precisa del clutter marino de ángulos rasantes medios y altos, los autores modelaron en MATLAB las distribuciones compuestas Weibull-Weibull y K-K, reconocidas por su amplia aplicación. Las funciones informáticas implementadas brindan un acceso fácil a la manipulación de funciones de densidad, distribución y supervivencia, a la generación de variables aleatorias y a la estimación de momentos centrados y algebraicos. Además, fueron incorporados mecanismos complementarios que permitieron validar el código por comparación con los resultados de otros autores y mediante la interacción de las propias funciones. El código creado modela distribuciones que no están en la mayoría de las aplicaciones informáticas disponibles, debido a su aplicación específica en entornos de radares. Por tanto, se espera que la presente investigación lleve a la creación de soluciones de detección adaptadas a diferentes ambientes de operación y que contribuya a la formación de una biblioteca informática especializada en radar.

The increasing complexity of radar devices, and the variety of naval and coastal scenarios in which they need to be deployed, motivates the need for the stochastic modelling of the sea clutter, which will contribute to the assessment of the system before the implementation. Specifically, when radars are placed on aircrafts or elevated locations, the statistical distribution of the background echoes gets modified and therefore differs from the one commonly assumed for low grazing angles. For the accurate representation of the sea clutter observed at medium and high grazing angles, the authors modelled in MATLAB the Weibull-Weibull and K-K mixed distributions, which are frequently used in the literature. The implemented functions provide an easy access to the handling of density, cumulative distribution and survival functions, as well as the generation of random variables and the estimation of central and algebraic moments of the addressed distributions. Besides, additional functions were included, enabling the validation of the code by comparison with the results provided by other investigations and through the interaction of the functions. The created code models distributions which are commonly ignore by most software for statistical simulation, due to their specific application in radar related studies. Therefore, the current research is expected to lead to the conception of enhanced detection solutions adapted to different operation scenarios, also contributing to the creation of a framework specialized in radar clutter.

Study on the L1 guiding strategy for the tracking of straight and curved paths in UAV

El desarrollo de los vehículos autónomos es un tema de gran interés en la comunidad científica internacional. Para el cumplimiento de misiones sin intervención humana es de vital importancia contar con un algoritmo o ley de guiado. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos mediante simulaciones con el algoritmo de guiado basado en la distancia L1, durante el seguimiento de caminos rectos y circulares por parte de un vehículo aéreo no tripulado (UAV, por sus siglas en inglés). El algoritmo produce un mando de aceleración lateral que es interpretado por el controlador de balanceo para lograr la convergencia al camino. Los resultados de la simulación demuestran las buenas prestaciones del algoritmo, tanto para caminos rectos como en caminos circulares.

The development of autonomous vehicles is a subject of great interest in the international scientific community. For the accomplishment of missions without human intervention it is vitally to have an algorithm or guiding law. In this paper we present the results obtained by simulation with the guidance algorithm based on distance L1, during the tracking of straight and circular paths by an autonomous aerial vehicle (UAV). The algorithm produces a lateral acceleration command that is interpreted by the balancing controller to achieve convergence to the path. The results of the simulation demonstrate the good performance of the algorithm, for both straight and circular paths.

Reducing Vector Space Dimensionality in Automatic Classification for Authorship Attribution

For automatic classification, the implications of having too many classificatory features are twofold. On the one hand, some features may not be helpful in discriminating classes and should be removed from the classification. On the other hand, redundant features may produce negative effects as their number grows therefore their detrimental impact must be minimized or limited. In text classification tasks, where word and word-derived features are commonly employed, the number of distinctive features extracted from text samples can grow quickly. For the specific context of authorship attribution, a number of features traditionally used, such as n-grams or word sequences, can produce long lists of distinctive features, a great majority of which have very few instances. Previous research has shown that in authorship attribution feature reduction can supersede the performance of noise tolerant algorithms to solve the issues associated with the abundance of classificatory features. However, there has been no attempt to explore the motivation of this solution. This article shows how even in the small collections of data characteristically used in authorship attribution, the frequency rank of common elements remains stable as their instances accumulate and novel, uncommon words are constantly found. Given this general vocabulary property, present even in very small text collections, the application of techniques to reduce vector space dimensionality is especially beneficial across the various experimental settings typical of authorship attribution. The implications of this may be helpful for other automatic classification tasks with similar conditions.

Para la clasificación automática, el exceso de rasgos clasificatorios tiene dos implicaciones. Por un lado, los rasgos pueden no ser útiles para discriminar clases y deberían ser removidos. Por otro lado, los rasgos redundantes pueden tener efectos perjudiciales conforme el número de los mismos crece y su impacto negativo debería ser minimizado o limitado. En la clasificación de texto, donde se suelen utilizar rasgos que son palabras o se derivan de éstas, el número de rasgos extraídos puede crecer rápidamente. Para el caso específico de la atribución de autoría, diversos rasgos tradicionalmente empleados, como los n-gramas o secuencias de palabras, producen largas listas de elementos, la mayoría de los cuales tienen muy pocas instancias. Investigaciones previas han mostrado que la reducción de rasgos puede superar a algoritmos resistentes al ruido en la solución de los problemas asociados con la abundancia de rasgos clasificatorios en esta tarea. Sin embargo, falta mostrar la motivación de esta solución. Este artículo muestra como incluso en las pequeñas colecciones de texto típicas de la atribución de autoría, el rango de frecuencia de los rasgos comunes permanece estable mientras sus instancias se acumulan y nuevas palabras poco comunes son constantemente encontradas. Dada esta propiedad del vocabulario general, presente incluso en colecciones de texto pequeñas, la aplicación de técnicas de reducción de dimensionalidad del espacio vectorial es especialmente benéfica bajo las diversas condiciones experimentales de la atribución de autoría. Las implicaciones de esto podrían ser útiles para otras tareas de clasificación automática con condiciones similares.

QoE based QoS parameters evaluation on IP services

El crecimiento y amplio despliegue que han tenido los servicios IP que requieren buenos niveles de calidad han impuesto a los proveedores de servicios de telecomunicaciones la tarea de formular procedimientos y métodos para evaluar la forma en que el usuario consume y disfruta los servicios, por lo que la QoE se ha convertido en un tema de estudio recurrente en la actualidad. Uno de los elementos fundamentales para la evaluación exitosa de la QoE consiste en gestionar los valores de QoS por la relación directa que existe entre ellas. Este artículo aborda los principales aspectos de la QoS, su relación con la QoE y con los servicios IP. A partir de esto se propone un procedimiento para la evaluación de la QoE en servicios IP basada en parámetros de QoS y medidas a tomar en caso de deterioro de la misma. Esto se aplica, para su validación y análisis, a un escenario de VoIP.

IP services growth and widespread deployment that require good levels of quality had imposed on telecommunications services providers the task of developing procedures and methods for assessing how the user consumes and enjoy the services, so the QoE has become a frequent topic of study today. One of the main elements for QoE successful evaluation compends on QoS management due to direct relationship with it. This article includes the main aspects of QoS and its relationship with IP services. Regarding this a procedure is proposed with the goal of evaluate QoE based in QoS parameters on IP services, besides actions are proposed if needed for obtaining well QoE values. This is applied, for its validation and analysis, on a VoIP scenary.

Alghorithm of near field transformation to far field in planes coordinates

Las mediciones estándar en campo lejano, para antenas de grandes dimensiones, son difíciles de realizar porque la distancia entre la antena a medir y la sonda se hace demasiado grande para enmarcarla dentro de un rango de prueba real. Sin embargo, se hace necesaria la medición en esta región porque en ella se determinan parámetros fundamentales como el patrón de radiación. Estas mediciones pueden realizarse, no obstante, en el campo cercano, lo cual proporciona un rápido y exacto método para determinar, mediante el empleo de las técnicas de transformación de Fourier, los parámetros fundamentales de una antena bajo prueba (AUT). La utilización de un "software", en este caso el MATLAB, permite la simulación del comportamiento en el campo lejano y comprobar la exactitud del modelo a medir a partir de una medición de campo cercano. El objetivo del trabajo es implementar un algoritmo de transformación utilizando el sistema de coordenadas planas. El mismo ha sido desarrollado por el grupo de investigación de Radiopropagación, del Departamento de Telecomunicaciones y Telemática. Con esto se pretende contribuir al diseño de la cámara anecoica en la CUJAE y utilizarlo como el método para la transformación de las mediciones hechas en campo cercano dentro de la cámara a mediciones de campo lejano. El algoritmo propuesto ha sido validado, tomando como base una antena cuya característica direccional es conocida como una bocina piramidal.

The standard measurements of far-field antennas are difficult to implement for large antennas, since the measurement distance between the measuring antenna and the probe may become too large to place it within a range of actual test. However, it is necessary to make the measurement in this region because important parameters of antennas are determined as radiation pattern. These measurements can then be performed in the near field that provides a method for determining, through the use of processing techniques, the basic parameters of an antenna under test (AUT). The use of a software, in this case MATLAB, allows the simulation of far field behavior and prove the accuracy of the model from a near field measurement. This work is to implement an algorithm for planar coordinate transformation. His development is linked to researching of Radiopropagation group in Telecommunications and Telematics Department. This is the researching aims to contribute to the design of the anechoic chamber in CUJAE and in the use of the method that transforms near-field results (measured inside the chamber) to far field. The work has been validated with a known radiation pattern as is from a pyramidal horn.

Kinematic and Dynamic Models for a 4-DOF robot

En este trabajo se obtienen los modelos cinemático y dinámico de un robot industrial de cuatro grados de libertad. El modelo cinemático se valida a través de una plataforma experimental, un microcontrolador y un programa de computadora de alto nivel. Con base en el modelo dinámico, se determina la capacidad de carga del manipulador. Se toman en cuenta las principales referencias bibliográficas actuales para el análisis de los robots industriales y se realiza una discusión de los resultados de varias simulaciones. Los modelos se pueden aplicar al diseño de mecanismos, componentes y controladores de robots de semejante morfología.

In this work the kinematic and dynamic models of an industrial robot of four degrees of freedom is obtained. The kinematic model is validated through an experimental platform, a microcontroller and a high-level computer program. Based on the dynamic model, the load capacity of the manipulator are determined. The main references for the analysis of industrial robots are taken into account and a discussion of the results of several simulations is made. The models are applicable to manipulators with the same morphology in order to design mechanisms, components and controllers.

Digital Down Converter for Smart Antennas

Las antenas inteligentes adaptativas tienen la ventaja de mitigar las interferencias y, de esta forma, aumentar la capacidad de las comunicaciones inalámbricas; por lo que se reconoce como una tecnología prometedora para mejorar las prestaciones en los entornos móviles actuales. Este artículo presenta el diseño de un convertidor digital de bajada (DDC) para ser usado en sistemas de antenas inteligentes. Se propone el diseño flexible de un DDC basado en el uso de tecnologías como: field programmable gate array (FPGA) y radio definido por software; capaz de procesar señales moduladas en M-QAM, de esta manera, se obtienen razones de bit erróneo (BER) despreciables para niveles de Relación Señal a Ruido (SNR) de 5 dB, 15 dB y 20 dB usando QPSK, 16-QAM y 64-QAM respectivamente. Para su implementación se utilizó la tarjeta Spartan3E XC3S500Efg320 que fue programada mediante las herramientas MatLab y System Generator.

Smart Adaptive Antennas have the advantage of reducing interference levels and because of increasing wireless communication capacity that is the reason why this technology is recognized as a promising one, which improves mobile environment benefits. In this article it is presented a Digital Down Converter (DDC) designed to be used on Smart Antenna Systems. It is proposed a flexible DDC design based on technologies such as: field programmable gate array (FPGA) and Software defined Radio; which is capable of processing M-QAM modulated signals, obtaining inconsiderable Bit Error Rates (BER) for Signal to Noise Ratio (SNR) levels of 5 dB, 15 dB and 20 dB using QPSK, 16 QAM and 64-QAM respectively. The XC3S500Efg320 board was used to implement the DDC that was programmed through MatLab and System Generator Softwares.

Proposal of multiservice schemes in DTMB, using LDM and TDM multiplexation techniques

El presente trabajo [Montalban, 2015 #4]realiza una propuesta de esquemas de multiservicios basado en el estándar de TV digital DTMB (del inglés Digital Terrestrial Multimedia Broadcast), utilizando las técnicas de multiplexación TDM (del inglés Time Division Multiplexing) y LDM (del inglés Layered Division Multiplexing). Si bien es conocido que TDM constituye una técnica ampliamente difundida y utilizada en múltiples aplicaciones, LDM es una novedosa técnica de multiplexación aceptada como una de las tecnologías esenciales en el desarrollo de la nueva generación de sistemas de TV digital terrestre, dado que posibilita implementar eficientemente esquemas de multi-servicios con diferente robustez y tasa de bits utilizando el mismo canal de radiofrecuencia. Una estructura de dos capas para dos servicios: móvil y fijo, es la propuesta de implementación LDM que se aborda en este trabajo. Han sido definidos tres escenarios de esquemas TDM con el objetivo de realizar un análisis comparativo del desempeño de ambos esquemas para cada uno de los servicios. Finalmente, tomando como base los resultados de las simulaciones realizadas, se identifican los puntos de operación óptimos que presentan cada una de las técnicas de multiplexación empleadas.

This paper intends to formalize a proposal of multiservice schemes based on the Digital Terrestrial Multimedia Broadcast (DTMB) standard, using the TDM (Time Division Multiplexing) and LDM (Layered Division Multiplexing) techniques. It is a well-known fact, that TDM is a widely used technique, which has been implemented in multiple applications; on the other hand, LDM which grew out from the Cloud Transmission concept, is a new promising multiplexing technique for offering simultaneously stationary and mobile/indoor services with different robustness and bitrates using the same radiofrequency channel. Recently, LDM has been accepted as a baseline technology for the new generation digital terrestrial television standards (ATSC 3.0). The proposed LDM implementation that is addressed in this paper is based on a structure of two layers for the services: mobile and fixed. In the same way, three different scenarios of TDM schemes have been defined, with the aim of performing a comparative analysis of the performance of both schemes. Finally, based on the obtained results of the simulations carried out, for each of the multiplexing techniques were identified the optimal operating points.