La teledetección mediante tecnologías radar es un campo de trabajo en constante progresión. Las posibilidades que ofrecen los dispositivos radar están aún por explorar. Sus aplicaciones tienen cabida en campos tan diversos como la meteorología, la seguridad, la caracterización de alimentos, de suelos y un largo etcétera. Esta es una de las áreas de mayor importancia en atlanTTic, las patentes logradas en este área dan buena fe de la calidad de los resultados obtenidos.

En el que respeta al uso en meteorología, durante las dos últimas décadas, las agencias meteorológicas de los países desarrollados implementaron redes de radares Doppler para la detección y seguimiento de fenómenos meteorológicos. Estos radares son capaces de localizar precipitaciones, medir trayectorias y estimar el tipo de lluvia y cantidad. Dentro de los radares meteo existe un tipo denominado radares polarimétrico. Estos tienen la capacidad de emitir ondas con diferente polarización, permitiendo introducir más información para contrastar datos. El éxito y beneficios (alerta temprana de tormentas y tornados, predicción de desbordamientos e inundaciones, control de recursos hidrográficos, etc.) derivados de la operación de dichas redes de radares llevaron a la expansión y actualización continua de las mismas.

En otros aspectos como la seguridad en lugares públicos, la creciente amenaza del terrorismo, la vigilancia de personas en puestos de control de seguridad, como aeropuertos y estaciones de tren y autobús, es cada vez más importante. Los sistemas de ondas milimétricas, generalmente en la banda de 30 a 300 Ghz, son las soluciones más prometedoras puesto que las ondas milimétricas son no ionizantes y, por tanto, no representan ningún peligro conocido para la salud a niveles de potencia moderados. Los escáneres de ondas milimétricas permiten ofrecer una solución a la dicha demanda tecnológica, debido a su buen compromiso entre resolución de la imagen obtenida, capacidad de penetración a través de tejidos y otros materiales, uso de radiación no ionizante, y coste relativamente bajo.

 

Líneas de investigación

  • Sistema de medidas Doppler polarimétrico
    Sistema de medidas que proporciona toda la información polarimétrica y Doppler. El transmisor consta de dos canales de transmisión con polarización diferente y dos canales de recepción. El encausado de los datos proporciona los estimadores insesgados de mínima varianza de la matriz de covarianza polarimétrica sin reducir la capacidad Doppler del radar.
  • Sistema de aterrizaje de drones asistido por sistemas de navegación satelital
    Sistemas de radar pasivo. Son sistemas radar que se basan en el uso oportunista de las señales emitidas por otros sistemas de telecomunicaciones. Detecta los blancos y determina su posición y otras características mediante la recepción y procesado de la señal que dispersan los blancos al ser iluminados por las señales emitidas por otros sistemas radio.
  • Sistemas aerotransportados y métodos para la detección, localización y obtención de imágenes de objetos enterrados y la caracterización de la composición del subsuelo
    GEODRON (georradar embarcado en un dron) es un nuevo sistema para la evaluación no destructiva e identificación y detección de objetos enterrados en el suelo, orientado principalmente a la detección de explosivos como minas antipersona, pero de utilidad para cualquier aplicación en la que sea necesario la detección de objetos no identificables a simple vista.
  • Identificación dinámica de amenazas en controles de seguridad basada en tecnología de ondas milimétricas
    Los escáneres de ondas milimétricas permiten ofrecer una solución a la demanda de mayor seguridad en los aeropuertos, debido a su buen compromiso entre resolución de la imagen obtenida, capacidad de penetración a través de tejidos y otros materiales, uso de radiación no ionizante, y coste relativamente bajo. Además, el diferente comportamiento de las ondas milimétricas al interactuar con diferentes materiales puede ayudar a su identificación por parte del sistema de exploración. El proyecto se centra en el desarrollo de un nuevo sistema para la inspección de personas.
  • Antenas reflectantes de exploración de nueva generación en sistemas de detección en milimétricas para la reconstrucción de imágenes en movimiento en aplicaciones de seguridad
    Como resultado de proyectos anteriores, fue construido y satisfactoriamente validado un prototipo de radar de imagen a 300 Ghz, que incluye una sofisticada antena reflectante bifocal desarrollada por el grupo. Sobre la base de esa experiencia y dada la importancia del tema, esta propuesta se centra en el desarrollo de un nuevo sistema para la inspección de personas mejorando el diseño anterior.
  • Sistema de caracterización de la firma radar de blancos navales
  • Sistema de caracterización de la firma radar de todo tipo de blancos
  • Caracterización, identificación y/o detección no destructiva de materiales y sustancia mediante espectrometría en THz
  • Alineación del haz con ayuda del sensor en mmWave y aplicaciones vehiculares
    Uno de los retos clave en mmWave es el overhead de entrenamiento de haz o estimación de canal, necesaria para establecer el enlace. Estudiamos como usar información había sido de banda proporcionada por sensores u otros sistemas de comunicación para reducir la sobrecarga de configuración del manojo. Esta idea es especialmente interesante en los escenarios vehiculares, donde el alta movilidad complica la configuración del sistema. Una herramienta esencial para explotar información había sido de banda es la traducción de información de canal entre diferentes bandas. También estudiamos la integración del radar mmWave y la comunicación en vehículos conectados.
  • Prototipos en mmWave
    Estamos prototipando un sistema MIMO mmWave híbrido con 2 cadenas de RF, 2 en el rx y 2 en el rx, proporcionando un ancho de banda de 1 Ghz en la banda de frecuencia de 60 Ghz. Para el prototipo BB estamos utilizando una plataforma basada en chasis de National Instruments, con un controlador incorporado, líneas de interconexión interna y los siguientes módulos FPGA cored: 2 módulos de modulación y DAC que funcionan en 1,25 GS/s, 2 módulos ADC y demodulación trabajando a 1,5 GS/s, 4 módulos de gestión de reloj con referencia externa compensada, 2 módulos de codificación, 4 módulos de decodificación y 1 módulo de gestión MAC. Además de los algoritmos estándares necesarios para cualquier enlace básico de mmWave MIMO, actualmente estamos implementando nuestros algoritmos de procesamiento MIMO para la estimación de canales y la precodificación híbrida. También estamos implementando la codificación / decodificación turbo y LDPC.

 

Grupos de investigación

 

Radar & Remote Sensing
 

El laboratorio experimental “Antelia” dispone de los equipos necesarios para el diseño, fabricación y prueba de los circuitos que componen este tipo de sistemas. Particularmente hay que mencionar la capacidad de medir las características de las antenas incluida la ganancia de la antena conforme a un ensayo en cámara anecoica, con la acreditación ENAC 1141/LLE2222.

Otras instalaciones para destacar:

  • Cámara anecoica / semianecoicca de medidas electromagnéticas de 9m x 7m x 7m (L x W x H) diseñada para operar hasta 24Ghz dotada con sistemas de posicionadores automatizados de altas prestaciones, equipamiento de alta gama y software de transformación campo alejado-próximo. Sistema de medida de rango esférico.
  • Sistemas de cabezas milimétricas formado por (a) analizador vectorial de redes Agilent PNA 5222A, (b) módulos (Tx/Rx + Rx) en las bandas 220-330 Ghz, 500-750Ghz y 750-1.100Ghz + kit de calibración en esas bandas + antenas.
  • Espectrómetros en THz: (a) en el dominio temporal (THz-TDS). Rango espectral superior a 2 THz (típico >3THz), margen dinámico de hasta 50 dB, 5 Ghz de resolución espectral; (b) de onda continua (THz-CWS). Rango espectral desde 100 Ghz hasta 2 THz, margen dinámico de hasta 80 dB, 10 MHz de resolución espectral.
  • Clúster de supercomputación. Está compuesto por 4 nodos, cada uno de ellos con 64 núcleos de cálculo y 1 TB de memoria RAM.

  • Servicios meteorológicos
  • Fabricantes de equipos de radar.
  • Navegación marítima y aérea.
  • Seguridad. Detección de armas y explosivos.
  • Médico. Caracterización de muestras. Detección de tumores cutáneos (radiación no ionizante)
  • Industrial (alimentario). Detección de cuerpos extraños en cadenas de producción. Determinación de contenidos de alcohol y azúcar en alimentos. Inspección de alimentos empaquetados.
  • Industrial (farmacéutico). Caracterización de antibióticos.

Título
Sistema de medidas Doppler polarimétrico
Resumen Sistema de medidas que proporciona toda la información polarimétrica y Doppler. El transmisor consta de dos canales de transmisión con polarización diferente y dos canales de recepción. El procesado de los datos proporciona los estimadores insesgados de mínima varianza de la matriz de covarianza polarimétrica sin reducir la capacidad Doppler del radar.
Aplicaciones y ventajas Se han convertido en una herramienta fundamental para los servicios meteorológicos después de proporcionar datos de gran valor para los algoritmos numéricos de predicción a medio y largo plazo y facilitan el desarrollo de algoritmos nowcasting para la detección y alerta de fenómenos meteorológicos adversos que puedan causar daño a las personas o sus bienes.
Sectores de aplicación Servicios meteorológicos. Fabricantes de equipos. Marca 3-PolD registrada en España, Europa y EEUU.
Propiedad intelectual Patentes en curso

 

Título
Sistema de aterrizaje de drones asistido por sistemas de navegación satelital
Resumen Sistemas de radar pasivo. Son sistemas radar que se basan en el uso oportunista de las señales emitidas por otros sistemas de telecomunicaciones. Detecta los blancos y determina su posición y otras características mediante la recepción y procesado de la señal que dispersan los blancos al ser iluminados por las señales emitidas por otros sistemas radio.
Aplicaciones y ventajas Todas las relacionadas con la tecnología radar convencional. Las principales ventajas son: (1) Equipamiento ligero que no requiere la transmisión de señales, (2) Bajo consumo de energía, (3) Alta precisión, (4) Fiable, (5) Baja probabilidad de que produzca interferencias a otros sistemas, (6) Coste reducido, (7) Peso reducido
Sectores de aplicación Navegación marítima y aérea.
Propiedad intelectual Patente en trámite

 

Título
Sistemas aerotransportados y métodos para la detección, localización y obtención de imágenes de objetos enterrados y la caracterización de la composición del subsuelo (E 2 577 403 B2) (Geodron)
Resumen GEODRON (georradar embarcado en un dron) es un nuevo sistema para la evaluación no destructiva e identificación y detección de objetos enterrados en el suelo, orientado principalmente a la detección de explosivos como minas antipersona, pero de utilidad para cualquier aplicación en la que sea necesaria la detección de objetos no identificables a primera vista.
Aplicaciones y ventajas Principales ventajas:

    • Utiliza drones para detectar objetos enterrados en el suelo mediante técnicas innovadoras en el ámbito de las señales y su procesamiento.
    • Puede simultáneamente caracterizar un terreno y detectar elementos enterrados en él.
    • Permite obtener una imagen nítida del subsuelo y de los posibles elementos enterrados en él gracias a un algoritmo de procesado SAR combinado con un algoritmo para eliminación del clutter y un algoritmo para corregir el desenfocado de la imagen radar debido a posibles oscilaciones del dron.

Emite y/o captura señales radar en diferentes posiciones para poder obtener imágenes 3D del subsuelo con resolución centimétrica.

Sectores de aplicación Detección de minas, caracterización de terrenos.
Propiedad intelectual Patentado

 

Título
Identificación dinámica de amenazas en controles de seguridad basada en tecnología de ondas milimétricas
Resumen Los escáneres de ondas milimétricas permiten ofrecer una solución a demanda de mayor seguridad en los aeropuertos, debido a su buen compromiso entre resolución de la imagen obtenida, capacidad de penetración a través de tejidos y otros materiales, uso de radiación no ionizante, y coste relativamente bajo. Además, el diferente comportamiento de las ondas milimétricas al interactuar con diferentes materiales puede ayudar a su identificación por parte del sistema de exploración. El proyecto se centra en el desarrollo de un nuevo sistema para la inspección de personas.
Aplicaciones y ventajas Seguridad en aeropuertos y otras instalaciones de acceso público.
Sectores de aplicación Seguridad.
Propiedad intelectual Secreto industrial.

 

Título
Antenas reflectoras de exploración de nueva generación en sistemas de detección en milimétricas para la reconstrucción de imágenes en movimiento en aplicaciones de seguridad
Resumen Como resultado de proyectos anteriores, fue construido y satisfactoriamente validado un prototipo de radar de imagen a 300 Ghz, que incluye una sofisticada antena reflectora bifocal desarrollada por el grupo. Sobre la base de esa experiencia y dada la importancia del tema, esta propuesta se centra en el desarrollo de un nuevo sistema para la inspección de personas mejorando el diseño anterior.
Aplicaciones y ventajas Optimización conjunta de redes backhaul y de acceso, con las siguientes ventajas:
Seguridad en recintos de acceso público.
Sectores de aplicación Seguridad.
Propiedad intelectual Secreto industrial

 

Título
Sistema de caracterización de la firma radar de blancos navales y de todo tipo de blancos.
Resumen
Aplicaciones y ventajas
Sectores de aplicación Seguridad.
Propiedad intelectual Secreto industrial.

 

Título
Caracterización, identificación y/o detección no destructiva de materiales y sustancias mediante espectrometría en THz.
Resumen
Aplicaciones y ventajas
Sectores de aplicación Alimentación, uso farmacéutico, uso médico.
Propiedad intelectual N/A

 

Título
Alineación del haz con ayuda del sensor en mmWave y aplicaciones vehiculares
Resumen Uno de los retos clave en mmWave es la sobrecarga de entrenamiento de haz o estimación de canal, necesaria para establecer el enlace. Estudiamos cómo usar información fuera de banda proporcionada por sensores u otros sistemas de comunicación para reducir la sobrecarga de configuración del haz. Esta idea es especialmente interesante en los escenarios vehiculares, donde la alta movilidad complica la configuración del sistema. Una herramienta esencial para explotar información fuera de banda es la traducción de información de canal entre diferentes bandas. También estudiamos la integración del radar mmWave y la comunicación en vehículos conectados.
Aplicaciones y ventajas Mejora de prestaciones en escenarios en movilidad.
Sectores de aplicación Vehículos conectados
Propiedad intelectual N/A

 

Título
Prototipos en mmWave
Resumen Estamos prototipando un sistema MIMO mmWave híbrido con 2 cadenas de RF, 2 en rx y 2 en tx, proporcionando un ancho de banda de 1 Ghz en la banda de frecuencia de 60 Ghz. Para el prototipo BB estamos utilizando una plataforma basada en chasis de National Instruments, con un controlador incorporado, líneas de interconexión interna y los siguientes módulos FPGA cored: 2 módulos de modulación y DAC que funcionan en 1,25 GS/s, 2 módulos ADC y demodulación trabajando a 1,5 GS/s, 4 módulos de gestión de reloj con referencia externa compensada, 2 módulos de codificación, 4 módulos de decodificación y 1 módulo de gestión MAC. Además de los algoritmos estándares necesarios para cualquier enlace básica de mmWave MIMO, actualmente estamos implementando nuestros algoritmos de procesamiento MIMO para la estimación de canales y la precodificación híbrida. También estamos implementando la codificación / decodificación turbo y LDPC.
Aplicaciones y ventajas Mejora de prestaciones en tecnologías 5G.
Sectores de aplicación Multisectorial en los sectores de impacto de la nueva tecnología 5G.
Propiedad intelectual N/A