Search

This work project will be divided in 5 chapters. Firstly, chapter two reviews the basics of radiometry, emission theory and types of radiometer. Chapter three covers the avionic system in place aboard the platform, describing the set of sensors aboard. Chapter four describes the main functions and algorithms implemented in the ARIEL Processor - Soil Moisture Retrieval (AP-SMR). The main steps of data processing will be explained: synchronisation, calibration and soil moisture retrieval. Chapter five describes the graphical interface of AP-SMR, how to use it, and how to get the geo-referenced images over Google Earth. Chapter six presents the soil moisture estimations obtained and comments the radiometric data from two different flights. Finally chapter seven presents some conclusions and future research lines.

Tot i que l'aigua retinguda pel sòl constitueix una petita fracció del volum total d'aigua que hi ha a la Terra, l'humitat del sòl juga un paper important als models climàtics i hídrics. La radiometria en banda L (1.400 a 1.427 GHz) és la tecnologia més adient per a mesurar l'humitat, no tan sols per la seva gran sensibilitat al contingut d'aigua sinó també perquè proporciona mesures independentment de les condicions meteorològiques. Dues missions espacials mesuraran l'humitat de sòl a escala global: SMOS de l'ESA i SMAP de la NASA. La present tesi doctoral s'ha realitzat dins el marc de les activitats prèvies al llançament de SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity). La càrrega útil de SMOS, anomenada MIRAS, és el primer radiòmetre interferomètric per síntesi d'obertura en dues dimensions aplicat a l'observació de la Terra. Cada pixel de la Terra serà observat sota diversos angles d'incidència, de manera que es disposarà d'informació multiangular per a cadascun d'ells. A aquesta tesi doctoral es presenten en primer lloc els sensors de microones i experiments relacionats amb l'estimació de l'humitat del sòl, a més d'incloure una revisió dels fonaments teòrics de la radiometria i de la física del sòl, i dels models que existeixen en la actualitat per a modelar-ne l'emissió. Després es passa a la part central de la tesi, on es tracten les campanyes de mesura que ha dut a terme el grup de radiometria de la UPC i els resultats i conclusions que s'han derivat de l'estudi de les dades. Les mesures radiomètriques van ser adquirides amb el radiòmetre LAURA (L-band Automatic Radiometer), dissenyat i construït a la UPC. La freqüència de funcionament de LAURA és 1.4 GHz, la mateixa que MIRAS. L'emissivitat del sòl depén de la interacció de molts paràmetres propis del sòl i de la coberta de vegetació que hi ha al damunt, com per exemple la humitat, la temperatura, i la rugositat del sòl, i l'atenuació i la dispersió que introdueix la vegetació. A cadascuna de les campanyes de mesura que es presenten a aquesta tesi doctoral s'ha tractat un d'aquests factors: · MOUSE 2004: efecte de la textura en els perfils d'humitat i temperatura del sòl, en l'emissivitat, i en l'algoritme de recuperació d'humitat del sòl a partir de les mesures multiangulars adquirides per LAURA.· T-REX 2004/2006: efecte de la rugositat en l'emissivitat. Les mesures es comparen amb prediccions teòriques i semi-empíriques dels models existents, els quals tenen en compte de manera diferent l'efecte del paràmetre de rugositat efectiva. · SMOS REFLEX 2003/2006: efectes de les vinyes i de la fracció de pedres. S'estudia la dependència de l'emissivitat amb l'humitat del sòl i amb l'angle d'observació. Aquests experiments es van dur a terme a la Valencia Anchor Station, una regió que ha estat seleccionada per a dur a terme activitats de cal/val de SMOS durant els sis mesos posteriors al llançament.· TuRTLE 2006: efecte de la topografia a les mesures adquirides des d'un sensor a terra.Els resultats mostren que el processador de SMOS hauria de tener en compte un model de constant dielèctrica diferent en funció de la textura, ja que els errors a la recuperació d'humitat poden variar en un 5% segons el tipus de sòl. La rugositat té un impacte important a l'emissivitat, sobre tot a sòls secs. Els models de rugositat segueixen el comportament de les mesures a sòls secs i H-pol, però divergeixen al cas de sòl humit. L'atenuació i dispersió de les vinyes és independent de la polarització. L'error en la recuperació d'humitat sobre camps de vinyes va ser del 2.3%, menor que el 4% requerit per SMOS. L'impacte de la topografia en les mesures és important i no pot modelar-se tenint en compte només la vegetació., Although water hold by soils represents a small fraction of the Earth's water budget, soil moisture plays an important role in climate models. In the near future, two space missions will measure soil moisture at global scale: ESA' SMOS and NASA's SMAP. The present Ph.D. Thesis has been performed in the context of the SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) mission pre-launch activities over land. An important feature of SMOS is that a given pixel on the Earth is imaged at various observation angles as the satellite moves over it, so multi-angular information of each pixel will be available.A description of the field campaigns over land carried out by the Universitat Politècnica de Catalunya and of their results is provided in this PhD Thesis. Radiometric measurements were acquired using the UPC L-band Automatic Radiometer (LAURA), which has a working frequency of 1.4 GHz, the same as SMOS payload MIRAS. The execution of these experiments, the data processing, and the physical interpretation of measurements constitute the core of this PhD Thesis. The emissivity of land surfaces depends upon the interaction of several soil and vegetation characteristics such as soil moisture, roughness, and temperature, and vegetation opacity and albedo. Each of the experiments focused on one of the parameters affecting the emission from soils:· MOUSE 2004: impact of soil texture on soil moisture and temperature profiles, soil emissivity, and the impact on the soil moisture retrieval using multi-angular dual-polarisation radiometric observations.· T-REX 2004/2006: impact of soil roughness on the brightness temperature. Data collected during the T-REX experiments are compared to theoretical simulations using various models for the effective soil roughness.· SMOS REFLEX 2003/2006: effects of rock-fraction and vines. The brightness temperature dependence on soil moisture and observation angle is studied, and soil moisture retrieval is discussed. The experiment site in Valencia has already been selected as a SMOS calibration and validation site.· TuRTLE 2006: impact of topography on soil emissivity at L-band.Results suggest that the SMOS Level 2 soil moisture processor should select the soil dielectric constant model as a function of soil texture, since the root mean squared error can vary from 2% to 7% depending. Soil roughness was found to have a strong impact on land brightness temperature, especially for dry soils. In general, all semi-empirical land emission models follow the trend of dry soils measurements at H-pol, whereas discrepancies exist for wet soils. On the other hand, vines opacity and albedo were found to be independent on the polarisation. The error between ground-truth and estimated soil moisture over vineyards was 2.3%, better than the 4% required for SMOS. Topography effects are important and cannot be accounted for in the models only by the introduction of the vegetation canopy.

Per altra banda, aquest document fa un anàlisi de les prestacions dels radiòmetres digitals en general així com de les millores que proporcionen respecte a les anteriors topologies totalment analògiques. Paràmetres com el número de bits necessaris en la digitalització per tal de no modificar l’estadística dels senyals amb els que es treballa o per garantir una òptima recuperació de la temperatura passant per les diferents topologies que poden tenir aquests radiòmetres i les seves especificacions. Una part molt important d’aquest PFC s’emmarca dins del projecte SEOSAT, (capítol 5), primer satèlWlit Espanyol d’observació terrestre i exposa les millores proposades al sistema PAU per a embarcarlo. El document està centrat en l’instrument PAU i en les modificacions que es proposen per al seu embarcament a SEOSAT però qualsevol dels estudis i simulacions que s’han realitzat al llarg d’aquest PFC poden ser de gran utilitat de cara a qualsevol altre radiòmetre digital.

En las últimas décadas, ha habido un creciente interés en la determinación de algunos parámetros como la salinidad y altura de la superficie marina (SSS y SSH), o la humedad del suelo. Algunas de estas variables son determinantes a la hora de desarrollar nuevos modelos climáticos más precisos. La salinidad en la superficie marina por ejemplo, es uno de los factores más importantes en la generación de la circulación termohalina. En términos oceanográficos, se llama circulación termohalina a la circulación convectiva que afecta de modo global al conjunto de las masas de agua oceánicas. Este concepto tiene especial relevancia por su significativa participación en el flujo neto de calor desde las regiones tropicales hacia las polares, sin la que no se comprendería el clima terrestre. La circulación es debida a la diferencia de densidad que tiene el agua a diferentes temperaturas y salinidades, con las masas más densas tendiendo a hundirse y las menos densas a ascender. En el caso de las masas oceánicas, esta densidad depende de dos factores: la temperatura y la salinidad. La densidad decrece cuando aumenta la temperatura y crece con la salinidad. Por su parte, la salinidad está ligada a los efectos de la evaporación y las precipitaciones. Al entrar en contacto el aire caliente en las zonas tropicales con la superficie marina, éste produce que el agua se evapore, reduciendo su temperatura e incrementando la concentración salina. Las precipitaciones por su parte, reducen la concentración de sales en la superficie.La importancia que tiene la salinidad en la superficie marina ha hecho que sea necesario conocer su valor con cierta periodicidad y precisión. Gracias a la relación que hay entre la salinidad y la emisión electromagnética que se produce en la superficie marina, se han desarrollado algunas misiones basadas en sistemas de radiometría embarcados en satélites artificiales. Con el propósito de medir la SSS y la humedad del suelo surge, en 1998, la misión SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) de la ESA (European Space Agency: Agencia Espacial Europea). Ésta se basa en un radiómetro interferométrico en banda L para la estimación de la temperatura de brillo de la superficie observada y, a partir de esta, poder recuperar la información deseada. Por su parte, el Departament de Teoria del Senyal y Comunicacions (TSC) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), trabaja desde 2003 en un proyecto muy ambicioso llamado PAU (Passive Advanced Unit for ocean monitoring). Dentro de este proyecto se trabaja con sistemas de medición híbridos formados por tres instrumentos:reflectómetro GNSS (Global Navigation Satellite Signal); radiómetro interferométrico; y radiómetro de infrarrojos. Este proyecto está dedicado al radiómetro interferométrico de uno de estos instrumentos: PAU-SA (Passive Advanced Unit – Synthetic Aperture), más concretamente al desarrollo de un interfaz que permita procesar los datos generados por el radiómetro. Por otro lado, parte del trabajo también ha consistido en apoyar la implementación física del instrumento mediante planos virtuales. Los dos primeros capítulos de este documento están dedicados a los principios teóricos de la radiometría y de los radiómetros interferométricos. En el tercer capítulo se ofrece una descripción global de PAU-SA, y más detallada de la parte dedicada al radiómetro interferométrico. En el capítulo 4 se describe el interfaz de PAU-SA, haciendo especial hincapié en la interacción que este ofrece al usuario. En los capítulos 5 y 6 se describe paso a paso el procedimiento que lleva a cabo el interfaz para realizar la simulación del procesado realizado en el instrumento, y de los algoritmos empleados en la calibración de sus errores. A continuación, el capítulo 7 está dedicado a mostrar algunos resultados obtenidos con el interfaz. Finalmente, en el capítulo 8 se muestran algunos de los estudios realizados para apoyar la implementación de PAU-SA.

L’oceanografia per satèl•lit ha esdevingut una integració consolidada de les tècniques convencionals de monitorització in situ dels oceans. Un coneixement precís dels processos oceanogràfics i de la seva interacció és fonamental per tal d’entendre el sistema climàtic. En aquest context, els camps de salinitat mesurats regularment constituiran directament una ajuda per a la caracterització de les variacions de la circulació oceànica global. La salinitat s’utilitza en models oceanogràfics predictius, pero a hores d’ara no és possible mesurar-la directament i de forma global. La missió Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) (en català, humitat del sòl i salinitat de l’oceà) de l’Agència Espacial Europea pretén omplir aquest buit mitjançant la implementació d’un satèl•lit capaç de proveir aquesta informació sinòpticament i regular. Un nou instrument, el Microwave Imaging Radiometer by Aperture Synthesis (MIRAS) (en català, radiòmetre d’observació per microones per síntesi d’obertura), ha estat desenvolupat per tal d’observar la salinitat de la superfície del mar (SSS) als oceans a través de l’adquisició d’imatges de la radiació de microones emesa al voltant de la freqüència de 1.4 GHz (banda L). SMOS portarà el primer radiòmetre orbital, d’òrbita polar, interferomètric 2D i es llençarà a principis de 2009. Així com a qualsevol altra estimació de paràmetres geofísics per teledetecció, la recuperació de la salinitat és un problema invers que implica la minimització d’una funció de cost. Per tal d’assegurar una estimació fiable d’aquesta variable, la resta de paràmetres que afecten a la temperatura de brillantor mesurada s’ha de tenir en compte, filtrar o quantificar. El producte recuperat seran doncs els mapes de salinitat per a cada passada del satèl•lit sobre la Terra. El requeriment de precisió proposat per a la missió és de 0.1 ‰ després de fer el promig en finestres espaciotemporals de 10 dies i de 20x20. En aquesta tesi de doctorat, diversos estudis s’han dut a terme per a la determinació del balanç d’error de la salinitat de l’oceà en el marc de la missió SMOS. Les motivacions de la missió, les condicions de mesura i els conceptes bàsics de radiometria per microones es descriuen conjuntament amb les principals característiques de la recuperació de la salinitat. Els aspectes de la recuperació de la salinitat que tenen una influència crítica en el procés d’inversió són: • El biaix depenent de l’escena en les mesures simulades, • La sensibilitat radiomètrica (soroll termal) i la precisió radiomètrica, • La definició de la modelització directa banda L • Dades auxiliars, temperatura de la superfície del mar (SST) i velocitat del vent, incerteses, • Restriccions en la funció de cost, particularment en el terme de salinitat, i • Promig espacio-temporal adequat. Un concepte emergeix directament de l’enunciat del problema de recuperació de la salinitat: diferents ajustos de l’algoritme de minimització donen resultats diferents i això s’ha de tenir en compte. Basant-se en aquesta consideració, la determinació del balanç d’error s’ha aproximat progressivament tot avaluant l’extensió de l’impacte de les diferents variables, així com la parametrització en termes d’error de salinitat. S’ha estudiat l’impacte de diverses dades auxiliars provinents de fonts diferents sobre l’error SSS final. Això permet tenir una primera impressió de l’error quantitatiu que pot esperar-se en les mesures reals futures, mentre que, en un altre estudi, s’ha investigat la possibilitat d’utilitzar senyals derivats de la reflectometria per tal de corregir les incerteses de l’estat del mar en el context SMOS. El nucli d’aquest treball el constitueix el Balanç d’Error SSS total. S’han identificat de forma consistent les fonts d’error i s’han analitzat els efectes corresponents en termes de l’error SSS mig en diferents configuracions d’algoritmes. Per una altra banda, es mostren els resultats d’un estudi de la variabilitat horitzontal de la salinitat, dut a terme utilitzant dades d’entrada amb una resolució espacial variable creixent. Això hauria de permetre confirmar la capacitat de la SSS recuperada per tal reproduir característiques oceanogràfiques mesoscàliques. Els principals resultats i consideracions derivats d’aquest estudi contribuiran a la definició de les bases de l’algoritme de recuperació de la salinitat., Satellite oceanography has become a consolidated integration of conventional in situ monitoring of the oceans. Accurate knowledge of the oceanographic processes and their interaction is crucial for the understanding of the climate system. In this framework, routinely-measured salinity fields will directly aid in characterizing the variations of the global ocean circulation. Salinity is used in predictive oceanographic models, but no capability exists to date to measure it directly and globally. The European Space Agency’s Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission aims at filling this gap through the implementation of a satellite that has the potential to provide synoptically and routinely this information. A novel instrument, the Microwave Imaging Radiometer by Aperture Synthesis, has been developed to observe the sea surface salinity (SSS) over the oceans by capturing images of the emitted microwave radiation around the frequency of 1.4 GHz (L-band). SMOS will carry the first-ever, polar-orbiting, space-borne, 2-D interferometric radiometer and will be launched in early 2009. Like whatsoever remotely-sensed geophysical parameter estimation, the retrieval of salinity is an inverse problem that involves the minimization of a cost function. In order to ensure a reliable estimation of this variable, all the other parameters affecting the measured brightness temperature will have to be taken into account, filtered or quantified. The overall retrieved product will thus be salinity maps in a single satellite overpass over the Earth. The proposed accuracy requirement for the mission is specified as 0.1 ‰ after averaging in a 10-day and 2ºx2º spatio-temporal boxes. In this Ph.D. Thesis several studies have been performed towards the determination of an ocean salinity error budget within the SMOS mission. The motivations of the mission, the rationale of the measurements and the basic concepts of microwave radiometry have been described along with the salinity retrieval main features. The salinity retrieval issues whose influence is critical in the inversion procedure are: • Scene-dependent bias in the simulated measurements, • Radiometric sensitivity (thermal noise) and radiometric accuracy, • L-band forward modeling definition, • Auxiliary data, sea surface temperature (SST) and wind speed, uncertainties, • Constraints in the cost function, especially on salinity term, and • Adequate spatio-temporal averaging. A straightforward concept stems from the statement of the salinity retrieval problem: different tuning and setting of the minimization algorithm lead to different results, and complete awareness of that should be assumed. Based on this consideration, the error budget determination has been progressively approached by evaluating the extent of the impact of different variables and parameterizations in terms of salinity error. The impact of several multi-sources auxiliary data on the final SSS error has been addressed. This gives a first feeling of the quantitative error that should be expected in real upcoming measurements, whilst, in another study, the potential use of reflectometry-derived signals to correct for sea state uncertainty in the SMOS context has been investigated. The core of the work concerned the overall SSS Error Budget. The error sources are consistently binned and the corresponding effects in terms of the averaged SSS error have been addressed in different algorithm configurations. Furthermore, the results of a salinity horizontal variability study, performed by using input data at increasingly variable spatial resolution, are shown. This should assess the capability of retrieved SSS to reproduce mesoscale oceanographic features. Main results and insights deriving from these studies will contribute to the definition of the salinity retrieval algorithm baseline.

Los radares de apertura sintética basados en tierra (GB-SAR) son instrumentos que, aun siendo relativamente jóvenes, se utilizan con éxito para monitorizar operacionalmente deslizamientos de tierra. Por otra parte, el manto nivoso se ha estudiado tradicionalmente a nivel local con sensores invasivos o con radares de onda continua. El trabajo presentado en esta tesis contribuye a la conjunción de ambos campos: el uso de sensores GB-SAR para la monitorización del manto nivoso. En los capítulos 5, 6 y 7 se muestran las tres técnicas desarrolladas: cálculo de la altura del manto nivoso, cálculo del volumen de nieve desplazado en una avalancha, y detección y clasificación de avalanchas.La altura del manto nivoso se calcula a partir de la fase interferométrica diferencial de dos adquisiciones SAR consecutivas bajo la hipótesis de nieve seca y asumiendo un modelo de nieve de una capa. El volumen desplazado en una avalancha se obtiene mediante la resta de dos modelos del terreno digitales (DTM) generados justo antes y después del fenómeno avalancha. Los DTMs se obtienen con el modo topográfico del instrumento: dos antenas separadas una cierta distancia reciben simultáneamente los ecos de una tercera antena que transmite. La tercera técnica de monitorización, detección y clasificación de avalanchas, se realiza mediante la magnitud de la coherencia compleja entre dos imágenes SAR consecutivas. Las avalanchas de nieve presentan valores de coherencia muy bajos en el área afectada, que puede ser identificada mediante un modelo basado en características morfológicas y estadísticas. En la presente tesis se presenta un innovador algoritmo para la detección y clasificación de avalanchas.El GB-SAR del Joint Research Centre, una vez mejorado para permitir su uso continuado 24h al día y 7 días a la semana (capítulo 3), ha sido utilizado para desarrollar y verificar las técnicas mencionadas anteriormente. Se han realizado medidas durante seis inviernos, que han proporcionado más de 120000 imágenes SAR a una frecuencia aproximada de 12 minutos por imagen. Se han estudiado dos emplazamientos, cada uno con características diferentes con el fin de verificar el uso operativo de las técnicas bajo condiciones reales. Los resultados muestran que la obtención de la altura del manto nivoso es posible pero su aplicación está limitada al campo experimental ya que su uso está condicionado por fuertes restricciones. Un estudio de viabilidad posteriormente confirmado con medidas muestra, en cambio, las limitaciones de precisión de los instrumentos GB-SAR para obtener una estima del volumen de nieve desplazado en una avalancha. Finalmente, la técnica más prometedora es la de detección y clasificación de avalanchas, la cuál se demuestra factible y robusta desde un punto de vista operativo y práctica desde una perspectiva de usuario final., Ground-based synthetic aperture radars (GB-SAR) are instruments that, although relatively young, are operationally used to monitor landslides with sub-millimetre accuracy. There are however other application fields that deserve some attention. Monitoring of the snow cover and, in particular, of those processes associated with the snow avalanches are a clear example of this. To date, monitoring of the snow cover has been traditionally carried out at local scale either with invasive sensors or with continuous wave (CW) radars, while at wider scales air- or satellite-borne sensors have been employed. The work presented in this PhD thesis is a first attempt to study the potential use of GB-SAR sensors to monitor the snow cover. Three techniques for monitoring snow cover with GB-SAR are presented through Chapters 5, 6 and 7: snow height retrieval, snow avalanche volume retrieval and avalanche events detection and classification.Snow height is retrieved by using the differential interferometric phase of two consecutive SAR acquisitions under the assumption of single layer model and dry snow conditions. The volume displaced in a snow avalanche is computed by subtracting two digital terrain models (DTM) generated immediately before and after the avalanche event.DTMs are obtained with the topographic interferometric mode of the instrument: a spatial base line separates two antennas that simultaneously receive the echoes of a third transmitting antenna. The third monitoring technique, avalanche detection and classification, is achieved identifying low-coherence anomalies in the coherence image between two successive SAR acquisitions. Snow avalanches present a low-coherence signature that can be identified by a morphological and statistical parameter model. A novel detection and classification scheme for snow avalanches is proposed.The Joint Research Centre's GB-SAR sensor, upgraded to allow continuou operation 24 hours a day 7 days a week, also as part of the work of this thesis (Chapter 3), was used to develop and assess the before mentioned techniques. Measurements were carried out during six winters, providing more than 120000 SAR images at a rate of one image every 12 minutes approximately. Two test sites were studied, each with different characteristics in order to assess under real conditions the operational use of the monitoring techniques. Results show that snow height retrieval is achievable but remains, for the moment, an on-going research topic due to strong constraints limiting its use. A feasibility study is presented showing the accuracy limitations of GB-SAR to compute the snow volume involved in an avalanche. Finally, the most promising technique is snow avalanche detection and classification, which is demonstrated to be feasible and robust from an operational point of view and practical from an end user perspective.

Memoria de tesis doctoral presentada por Carolina Gabarró Prats para obtener el título de Doctora por la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), realizada bajo la dirección del Dr. Jordi Font Ferré del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y del Dr. Adriano Camps Carmona.-- 201 pages, [CAT] El treball realitzat en aquesta tesi està emmarcat en la missió SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) de l’Agència Espacial Europea. El satèl•lit es llançarà el febrer del 2007, i mesurarà la salinitat superficial del mar i la humitat del sòl. L’instrument (MIRAS) consisteix en un radiòmetre interferomètric en banda L (1,400-1,430 GHz). Serà la primera vegada que es posarà en òrbita un instrument d’aquestes característiques i que es mesuraran aquests paràmetres des de l’espai. No obstant, encara son molts els aspectes científics que queden per resoldre. Aquesta tesi, doncs, ha intentat abordar alguns del temes oberts en la recuperació de la salinitat a partir de les mesures de SMOS. [...], [EN] This PhD thesis has been done in the framework of the SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) mission, from the European Space Agency. This satellite will be launched in February 2007 and will provide global sea surface salinity and soil moisture maps, variables that never have been measured before from space. The payload instrument (MIRAS) is an L-band interferometric radiometer. This will be the first time an instrument with this characteristics is put in orbit. However, there are still a lot of issues that need to be solved. This thesis is focused on some open questions of the salinity retrieval process from SMOS measurements. [...]

El estudio de la medida de la salinidad del océano junto con la humedad del terreno constituyen dos de las aplicaciones más importantes dentro del mundo de la teledetección que no han sido estudiadas hasta la fecha. Concretamente esta tesis se va a centrar en la primera de ellas. La concentración salina de los océanos está ligada al clima y, en consecuencia su conocimiento a nivel global en cada instante puede representar un buen índice de referencia a la hora de realizar las predicciones climáticas, ya que es un indicador de las corrientes marinas, y de la diferencia entre evaporación y precipitación. En el mes de mayo de 1999 la Agencia Espacial Europea (ESA) seleccionó la misión SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) con el fin de realizar estudios en ambos campos, utilizando un radiómetro de apertura sintética bidimensional en banda L (MIRAS; Microwave Imagin Radiometer by Aperture Synthesis) instalado en un satélite que se prevé será puesto en órbita a principios del año 2007.Con objeto de mejorar los modelos de emisión del mar en banda L y de estudiar la recuperación de la salinidad mediante medidas radiométricas multiangulares, la ESA aprobó el experimento WISE (WInd and Salinity Experiment) que se realizó a lo largo de dos campañas, durante los últimos meses de los años 2000 y 2001 en la plataforma petrolífera Casablanca, situada 50 Km mar adentro frente a las costas de Tarragona. En dichas campañas participaron cinco grupos de científicos de diferentes países (España, Francia y Estados Unidos).La finalidad de los experimentos fue el estudio de la temperatura de brillo del mar teniendo en cuenta la influencia de su estado provocado por el viento, la espuma, el mar de fondo, etc. Para ello se utilizó un radiómetro de apertura real tipo Dicke completamente polarimétrico, diseñado y construido en la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya) a tal efecto.La tercera campaña, FROG (Foam, Rain, Oil slicks and GPS reflectometry) fue patrocinada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología y se realizó durante la primavera del año 2003, junto a la desembocadura del Río Ebro. Ésta consistió en determinar la contribución en la variación de la temperatura de brillo debida a algunos de los efectos ya mencionados tales como: la espuma, la lluvia y las manchas de aceite. Las medidas de la temperatura de brillo se realizaron variando la concentración salina a voluntad, desde 0 psu hasta 38 psu y, estudiando separadamente cada uno de estos efectos.

Per millorar la resolució espaial dels mapes d'humitat d'alta resolució amb SMOS s'han d'utilitzar dades d'altres missions com MODIS. Però en aquest cas hi ha el problema de que al treballar a freqüències properes al visilble es veuenafectades pels núbols. Es preten obtenir dades d'humitat d'alta resolució en presència de núvols. El temps és una complexa combinació de diferents processos com el vent, la neu, la pluja i la temperatura que són crucials per entendre les seves principals canvis. La humitat del sòl és una variable que uneix aigua, energia i carboni dels cicles de la Terra. Les mesures de la humitat del sòl, que controlen l'evaporació de l'aigua, poden ajudar a detectar àrees específiques amb alt risc d'inundacions, sequeres o incendis forestals, entre d'altres. Els mapes d'humitat del sòl poden ajudar en la prevenció d'aquests desastres naturals. La humitat del sòl i la salinitat dels oceans són paràmetres crucials per al control dels cicles hidrològics. Fins fa molt poc no hi havia mesures globals d'escala d'aquests dos paràmetres perquè la tecnologia no estava preparada per a l'enviament d'una missió que podria obtenir mapes amb suficient resolució. Al novembre de 2009, la missió SMOS (Soil Moisture and Ocean salinitat) va ser llançada per al mesurament d'aquests dos paràmetres crucials. SMOS forma part de la missió Earth Explorer de l'ESA (European Space Agency) i està inclòs en el Living Planet Program (http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/SMOS/). AQUARIUS (llançat en 2011) i SMAP (llançat al gener de 2015) són les dues missions d'Estats Units dedicades a la salinitat i la humitat del sòl, respectivament. Això significa una millora significativa en les prediccions climàtiques i també porta a terme innovacions en sensors remots. Només mitjançant l'ús de les missions de teledetecció per satèl·lit és possible obtenir mapes a escala mundial regularment en petits períodes de temps (per exemple, cada 3 dies). El tiempo es una compleja combinación de diferentes procesos como el viento, la nieve, la lluvia y la temperatura que son cruciales para entender sus principales cambios. La humedad del suelo es una variable que une agua, energía y carbono de los ciclos de la Tierra. Las mediciones de la humedad del suelo, que controlan la evaporación del agua, pueden ayudar a detectar áreas específicas con alto riesgo de inundaciones, sequías o incendios forestales, entre otros. Los mapas de humedad del suelo pueden ayudar en la prevención de estos desastres naturales. La humedad del suelo y la salinidad de los océanos son parámetros cruciales para el control de los ciclos hidrológicos. Hasta hace muy poco no había mediciones globales de escala de estos dos parámetros porque la tecnología no estaba preparada para el envío de una misión que podría obtener mapas con suficiente resolución. En noviembre de 2009, la misión SMOS (Soil Moisture and Ocean salinidad) fue lanzada para la medición de estos dos parámetros cruciales. SMOS forma parte de la misión Earth Explorer de la ESA (European Space Agency) y está incluido en el Living Planet Program (http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/SMOS/). AQUARIUS (lanzado en 2011) y SMAP (lanzado en enero de 2015) son las dos misiones de Estados Unidos dedicadas a la salinidad y la humedad del suelo, respectivamente. Esto significa una mejora significativa en las predicciones climáticas y también lleva a cabo innovaciones en sensores remotos. Sólo mediante el uso de las misiones de teledetección por satélite es posible obtener mapas a escala mundial regularmente en pequeños periodos de tiempo (por ejemplo, cada 3 días). Weather is a complex combination of different processes like wind, snow, rain and temperature that are crucial in order to understand its main changes. Soil moisture is a variable linking the Earth's water, energy and carbon cycles. Soil moisture measurements control the evaporation of water and it can help to detect specific areas with high risk of floods, droughts or forest fires among others. Soil moisture maps can help in preventing these natural disasters. It is already known that soil moisture and ocean salinity are crucial parameters for controlling hydrological cycles. Until very recently there were no global scale measurements of these two parameters because the technology was not prepared for sending a mission which could obtain maps with enough resolution. In November 2009, SMOS (Soil Moisture and Ocean salinity) mission was launched for measuring these two crucial parameters. SMOS is one of the ESA (European Space Agency) Earth Explorer mission included in the Living Planet Program (http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/SMOS/). AQUARIUS (launched in 2011) and SMAP (launched in January 2015) are the two USA missions devoted to salinity and soil moisture respectively. This means a significant improvement in climate predictions and also carries out innovations in remote sensing. Only by using Remote Sensing satellite missions it is possible to obtain maps at global scale regularly in small periods of time (for example, every 3 days).

El projecte tracta sobre la implementació d'un algorisme de mitigació d'interferències en temps real per aplicacions de navegació per satèl·lit. El candidat haurà de programar l'algorisme en llenguatge VHDL sobre un dispositiu SDR, i comprovar el seu correcte funcionament amb senyals interferents reals i receptors GNSS comercials. In this project there is the implementention of a mitigation algorithm in real-time to satellite appliances. It is necessary to program the algorithm on a SDR device and check their properly work with real inteference signals. El proyecto trata de la implementación de un algoritmo de mitigación de interferencias en tiempo real para aplicaciones de navegación por satelite. En este proyecto se reprograma el algoritmo sobre un dispositivo SDR y se comprueba su correcto funcionamiento con señales interferentes reales. El projecte tracta sobre la implementació d'un algorisme de mitigació d'interferències en temps real per aplicacions de navegació per satèl·lit. En aquest projecte es programa l'algorisme sobre un dispositiu SDR, i comprovar el seu correcte funcionament amb senyals interferents reals.

3Cat-3 is a nanosatellite based on the 6 unit cubesat standard. Its payload is an optical multispectral imager that imposes stringent downlink requirements for a nanosatellite. This TFG is based on the experience gained in 3Cat-1 and 3Cat-2 communications systems to develop a "high speed" (goal >= 5 Mbps) downlink for nanosatellites based on the TI CC3200. In order to accomplish the objectives of the next generation of nanosatellites high-speed downlinks have to be designed. This goal faces stringent design constraints as nanosatellites are limit in power, processing capabilities and dimensions. In the quest for higher bit rates the widely used VHF band has to be replaced for higher frequency bands and the link budged margin tightened, decreasing the SNR at reception. The proposed solution uses COTS 2.4 GHz WiFi adapters as transceivers. Range limitations imposed by the default 802.11 mode of operation are bypassed by using packet forging and injection at transmission jointly with monitor mode at reception. A loss-resilient unidirectional downlink is achieved by using application-layer encoding by means of LPDC-Staircase codes. This solution has been already implemented in 3CAT-2, a 6 unit cubesat GNSS-R mission to be launched in July 2016. In addition, bursts of errors are combated by using Reed-Solomon. The system has been tested under Doppler shift and scintillation effects, and a 188Km link between Barcelona and Mallorca has been performed, showing satisfactory results.

Descripción de la historia, situación actual y futuro de los CubeSats. Diseño e implementación de un transceptor y antenas de un CubeSat y otros módulos secundarios. [ANGLÈS] CubeSat transmission system development: antenna adaptation, BALUN and transceiver. Also includes a crystal LCD shutter control system development. [CASTELLÀ] Desarrollo del sistema de transmisión de un CubeSat: adaptación de antenas, BALUN y transceptor. También se incluye el desarrollo del sistema de control de un obturador basado en un cristal LCD. [CATALÀ] Desenvolupament del sistema de transmissió d'un CubeSat: adaptació de les antenes, BALUN i transceptor. A més, inclou el desenvolupament del sistema de control d'un obturador basat en un cristall LCD.

Implementation of a UHF transceiver for the ³Cat-1 satellite ground station and development of a graphical environment to send telecommands to the satellite and receive and decode the satellite telemetry.

Following the advance in climate change on our planet, appears the need to study accurately the weather of Earth. In this PFC, Soil Moisture (SM) has been the focus of study , which is one of the fundamental parameters to understand the water flow and to make more specific weather forecasts, to increase agricultural productivity, to reduce the risks of climate disasters, etc. Taking reference of SMOS and SMIGOL projects, obtaining soil moisture is carried out by reflectometry GPS, in other words, based algorithms used in the calculation of specular reflection points of the GPS signals on the ground. While the area in which it has developed the PFC can be considered as a flat ground, the necessary equations for rough terrain has been defined as well. They define three mathematical conditions between the vectors formed between the point of the ground and the antenna, the point and the satellite and the normal to the ground. As a result we obtain all points of the ground where, for a given satellite position (azimuth and elevation), we can consider that there is a specular reflection. To capture satellite signals GPS, direct and reflected by the ground, Down and Up Observa- tions (DUO) instrument was used, which is a two-channel reflectometer that is based on a very high directivity antenna (D=26,25 dB, a parabolic reflector with a diameter of 1.5 m). This reflector is feed by a dual-polarized feeder (Vertical and Horizontal). Furthermore, using a GPS receiver which allows to obtain the map of visible satellites. The receiver antenna has been fixed to a mo- tor that moves it from a PC controller in azimuth and elevation in order to point to the sky or ground. The data capture process consists of 3 steps, the first point directly to the satellite and get one minute of data. The second point to the specular reflection point and get samples during 8 minutes. In that time the position of the satellite and the reflection point is updated every 2 minu- tes. Finally, the data is saved in a text file and the process is repeated with the next satellite visible. As we do not have internet access on the ground where the study has been conducted, the DUO data has been stored in order to study it later. Using these data the reflectivity values es- timated for each of the polarizations are obtained. To simplify the effects of the roughness of the terrain, both reflectivity values are divided and estimated is obtained. On the other hand, from the theoretical formulas the values of theoretical reflectivity are obtained for all soil moisture va- lue, then a division between polarizations is made to obtain atheory. Finally, a comparison between theory atheory and aestimated is made in order to extract the estimated value of Soil Moisture (SM). To PFC operation have been developed Matlab and Visual Basic the scripts for controlling the movements of the antenna, capturing data in the field, obtaining the soil moisture and the representation on Google Earth (GE). To conclude, a web side has been created to show the results obtained. This would be useful in the case of having internet access on study area, because that data could be sent in real time.

Disseny antena bibanda, disseny receptor RF. [ANGLÈS] Design of a dual band GPS antenna hexagonal array and a RF frontend with beamforming capabilities. [CASTELLÀ] Diseño de una agrupación hexagonal de antenas bibanda para GPS y de un cabezal de RF con un sistema de beamforming digital. [CATALÀ] Disseny d'una agrupació hexagonal d'antenes bibanda per a GPS i d'un capçal d'RF amb un sistema de beamforming digital.

The vision of the NanoSat Lab of the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC BarcelonaTech) is the exploration and development of innovative applications and remote sensing techniques based on standard nano-satellite platforms (e.g. CubeSats). At the same time, we aim at developing our own platforms, while complying with the CubeSat standard. From the experience gained in our previous mission (3Cat-2, launched in August 2016), the NanoSat Lab is now continuing its labour with the 3Cat-4; whose mission is to demonstrate the capabilities of nano-satellites, and in particular those based on the 1U CubeSat, for challenging Earth observation using GNSS-R and L-Band microwave radiometry. Moreover, this mission has been selected by the European Space Agency (ESA) as part of the Fly Your Satellite! (FYS) 2017 programme and it is now under the supervision and guidance of ESA.

Classical GNSS positioning in urban environments presents a variety of problems such as satellite signal blockage, reflection and fading, mainly caused by buildings. These issues reduce the number of available satellites, introduce distance biases into the signal path and lower their SNR, compromising the accuracy of the position solution obtained. The use of 3D city models alongside GNSS data enables the constructive usage of these problems. Signal reflections can be predicted in order to compensate the distance bias. Furthermore, a score can be assigned to candidate positions by comparing the expected signal characteristics to those of the actual received signals. Image similarity methods are also made possible, based on comparing user images to the 3D models to infer their real position. This thesis presents three main contributions: Firstly, an algorithm to obtain sky visibility data (Building Boundaries, or BB) from 3D models. Secondly, an implementation of an already established positioning method, Shadow Matching. Finally, the design and implementation of a new method, Artificial Photo Matching, which uses user images and BB data to obtain a position solution. The theory and implementation behind these techniques is presented, and their results discussed. El posicionamiento por GNSS clásico en entornos urbanos presenta diversos problemas, como bloqueo, reflexión y desvanecimiento de las señales de satélite. Estos impedimentos reducen el número de satélites disponibles, introducen un sesgo en la distancia recorrida por las señales, y disminuyen su SNR, comprometiendo la precisión de la posición estimada. El uso de modelos en 3D de ciudades, en combinación con datos de GNSS, permite un uso constructivo de estos problemas. Además, se pueden asignar puntuaciones a posiciones candidatas según el grado de similitud entre las señales que se espera recibir y la que realmente llega al receptor. Métodos basados en la comparación de imágenes también son posibles, basados en el parecido de las imágenes del usuario respecto al modelo 3D con tal de inferir su posición. Esta tesis presenta tres contribuciones principales: Primero, un algoritmo para obtener datos de visibilidad del cielo (Building Boundaries o BB) a partir de modelos 3D. Después, una implementación de un método ya establecido, Shadow Matching. Finalmente, el diseño e implementación de un nuevo método, Artificial Photo Matching, que usa imágenes y BBs con tal de estimar la posición. La teoría y implementación detrás de estas técnicas es presentado, y sus resultados comentados. El posicionament per GNSS clàssic, en entorns urbans, presenta diversos problemes, com bloqueig, reflexió i esvaniment dels senyals dels satèl·lits. Aquests impediments limiten el nombre de satèl·lits disponibles, incrementen la distància recorreguda pel senyal i en baixen la SNR, degradant la precisió de la posició estimada. L’ús de models en 3D de les ciutats, en combinació amb dades de GNSS, permet fer un ús constructiu d’aquests problemes. Les reflexions dels senyals poden ser predites per tal de compensar l’esbiaix introduït. A més a més, es poden assignar puntuacions a posicions candidates segons el grau de similitud entre la senyal que s’espera rebre i la que realment arriba al receptor. Mètodes basats en la comparació d’imatges també són possibles, basades en la ressemblança de les imatges de l’usuari respecte al model 3D per tal d’inferir la seva posició. Aquesta tesi presenta tres contribucions principals: Primer, un algorisme per obtenir dades de visibilitat del cel (Building Boundaries o BB) a partir de models 3D. Després, una implementació d’un mètode ja establert, Shadow Matching. Finalment, el disseny i implementació d’un nou mètode, Artificial Photo Matching, que fa servir imatges de l’usuari i BBs per tal d’estimar la posició. La teoria i implementació al darrere d’aquestes tècniques és presentada, i els resultats obtinguts comentats.

This work is the result of 6 months of work devoted to the analysis of GNSS scattered signals over coastal Sea. It starts introducing different ways of monitoring Sea surface level focusing on the use of GNSS reflected signals (GNSS-R) with a GNSS antenna looking to the zenith. This method had been partially studied in other universities such as CU in Boulder and in Chalmers University in Sweden, but not covered before in Spain. Apart from that, as a novelty, the already installed European GNSS reference Network (EUREF) is used instead of proprietary hardware. This thesis is a continuation of the research done by Dr. Nereida Rodriguez and Dr. Alberto Alonso Arroyo at UPC, although their analysis was focused on linear polarized antennas looking to the horizon and custom-made hardware. The benefit of using zenith looking antennas is that no specific equipment is needed, since GNSS stations already available can be used for this purpose. The main method analyzed in this thesis, which is based on spectral analysis, is explained theoretically and demonstrated practically using data from two different GNSS reference stations located in Mallorca and Tarifa. The methodologies analyzed use the Lomb Scargle Periodogram and the Lomb Scargle Spectrogram to infer the Sea Surface Height from the interaction between the direct and reflected signals acquired at each GNSS Station. A geophysical retrieval algorithm allows to measure the distance between the Sea Surface and the antenna receiver phase center from the oscillation frequency observed in the interference pattern. Apart from that, a state of the art method is also presented and tested, called Inverse modeling using B-Splines. This method consists of the use of B-Splines and non-linear least squares methods to obtain the Sea Surface Height information using the same data. The results obtained encourage the use of GNSS-R technology to monitor Sea Surface Height as an alternative to current methods (altimeters, tide gauges and buoys), although the accuracy and the coverage need to be improved. Therefore, they could be used together or even combined to increase the amount of available observations. Aquest Treball de Fi de Grau és el resultat de 6 mesos fent recerca en l’estudi de la senyal reflectida de sistemes GNSS a la costa. El treball comença introduint els principals mètodes per a monitoritzar el nivell del mar, prestant especial atenció al us de les senyals reflectides de sistemes GNSS (GNSS-R) captades per una antena GNSS mirant cap al zenit. Aquest mètode ha estat parcialment estudiat en altres universitats com la CU en Boulder o la Universitat Chalmers en Suècia, però no pas en cap institució espanyola. A més a més, com a novetat, es farà us de les instal·lacions proporcionades per la Xarxa de GNSS de Referencia Europea (EUREF) i, d’aquesta manera, s’evita la necessitat de desenvolupar hardware específic per aquesta tasca. Aquesta Tesi és una continuació natural del treball desenvolupat pels Drs. Nereida Rodriguez i Alberto Alonso en la UPC, tot i que el seu anàlisis va anar focalitzat en antenes polaritzades linealment i mirant cap a l’horitzó, dissenyades específicament per a rebre senyals GNSS. El benefici d’utilitzar antenes mirant cap al zenit és que no requereix del desenvolupament de hardware específic, ja que les estacions de GNSS porten incorporades una antena GNSS mirant cap al zenit per a proveir posicionament i localització en qualsevol indret del mon. El principal mètode utilitzat per a determinar el nivell del mar és aplicant anàlisi espectral. El desenvolupament analític del mètode, així com també l’avaluació de resultats, són analitzats en dos estacions GNSS situades en Mallorca i Tarifa respectivament. El mètode desenvolupat fa us del Periodograma Lomb Scargle i del Espectograma Lomb Scargle per a determinar l’alçada del nivell del mar a partir de la interacció entre dos tipus de senyals rebudes en la estació de GNSS, la senyal directa i la reflectida en el mar. Mitjançant fórmules de la física, es pot determinar la distancia entre la superfície del mar i el centre de fase de la antena receptora simplement observant la freqüència de les oscil·lacions que es produeixen en el patró d’interferència del senyal emmagatzemat. El segon mètode estudiat, anomenat Modelatge Invers a partir de B-Splines, fa us de B-Splines i d’un algoritme de minimització no lineal per a modelar el comportament del mar, i es analitzat en les mateixes dos estacions que el primer mètode i amb les mateixes dades. Després d’analitzar els resultats per a diferents sistemes i diferents freqüències, els resultats són força encoratjadors i podria ser un primer pas per a monitoritzar el nivell del mar sense necessitat d’utilitzar eines específiques per aquesta tasca, com podrien ser altímetres o boies. Per a que sigui viable utilitzar aquest mètode a escala global es necessita encara una reducció en l’error comès i també una major freqüència en les dades obtingudes. Este Trabajo de Fin de Grado es el resultado de 6 meses haciendo investigación en el estudio de las señales reflejadas de sistemas de GNSS en la costa. La Tesis empieza introduciendo los principales métodos de monitorización del nivel del mar, prestando especial atención al uso de las señales reflejadas de sistemas GNSS (GNSS-R) captadas por una antena GNSS mirando al zenit. Este método ha sido parcialmente estudiado en otras universidades como la CU en Boulder o la Universidad de Chalmers en Suecia, pero aún no en ninguna institución española. Además, como novedad, se hace uso de las instalaciones proporcionadas por la Red de GNSS de Referencia (EUREF) y, de esta manera, se evita la necesidad de desarrollar hardware específico. Esta Tesis es una continuación natural del trabajo desarrollado por los Drs. Nereida Rodriguez y Alberto Alonso en la UPC, aunque su análisis se focalizaba en el uso de antenas polarizadas linealmente y orientadas hacia el horizonte, diseñadas específicamente para recibir la señal reflejada de GNSS. El beneficio de utilizar antenas orientadas hacia el zenit es que no se requiere del desarrollo específico de hardware, ya que las estaciones de GNSS llevan incorporadas antenas de GNSS orientadas hacia el zenit para proveer de posicionamiento y localización en cualquier parte del mundo. El principal método utilizado para determinar el nivel del mar es aplicando análisis espectral. El desarrollo teórico, así como la evaluación de los resultados, serán analizados para dos estaciones GNSS situadas en Mallorca y Tarifa respectivamente. El método desarrollado hace uso del Periodograma Lomb Scargle y del Espectrograma Lomb Scargle para determinar la altura del nivel del mar a partir de la interacción entre dos tipos de señales recibidas en la estación GNSS, la señal directa y la reflejada en el mar. Mediante fórmulas de la física, se puede determinar la distancia entre la superficie del mar y el centro de fase de la antena receptora simplemente observando la frecuencia de las oscilaciones que se producen en el patrón de interferencia del señal obtenido. El segundo método estudiado, llamado Modelado Inverso a partir de B-Splines, hace uso de BSplines y de un algoritmo de minimización no lineal para modelar el comportamiento del mar, y es analizado para las mismas dos estaciones y los mismos datos que el primer método. Después de analizar los resultados para diferentes sistemas y frecuencias, las conclusiones son bastante esperanzadores y podría ser un primer paso para monitorizar el nivel del mar sin la necesidad de utilizar herramientas específicas para esta misión, como podrían ser altímetros o boyas. Para implementar este método a escala global, aún es necesario reducir el error en los resultados y aumentar la frecuencia de obtención de los datos.

Design and implementation of the communications protocols of the 3cat-2 nanosatellite and a remotely controlled receiving ground station consisting of a VHF and S-band down-links, and a UHF up-link.

Water surface monitoring using the IPT technique for geophysical parameter retrieval. [ANGLÈS] This Master Thesis follows the future research lines recommended in Dr. Nereida Rodríguez Álvarez Ph.D Thesis dissertation. It is based on the application of the Interference Pattern Technique (IPT) on dynamic surfaces trying to monitor the water-level. The Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signals are presented and then the Delay Doppler Map (DDM) technique and the IPT technique are introduced in detail. The basic equations are presented to fully understand the concepts. Both techniques can be applied today to Earth observation to retrieve geophysical parameters of the surface, such as the soil moisture, the topography and the wind speed. Then, the instrument that implements the IPT technique is described: it is the Soil Moisture Interference pattern technique GNSS-R Observations at L-band (SMIGOL) reflectometer. SMIGOL is an autonomous instrument consisting of a patch antenna with a symmetric pattern, a commercial GPS receiver, a GPS amplifier, a datalogger, a microcontroller, and a well-tailored power supply system containing batteries, solar panels, a buck boost power supply, and a battery charger. Some of the applications developed in the remote sensing laboratory (RSLab) using the IPT are presented, including soil moisture, vegetation height, water surface monitoring on reservoirs and topography. All these applications are supported with a critical analysis, and with the results of different field campaigns performed to validate the algorithms developed. Finally, a very detailed analysis of a field campaign performed in Vilanova i la Geltrú, Catalunya, Spain, to see how the IPT performs over dynamic surfaces is shown. All the intermediate steps of the signal processing are explained. From this campaign two different conclusions result; water-level monitoring cannot be performed under the same hypotheses as in reservoirs, and; the high dynamics of the water appear as a noise in the interference patterns which is correlated to the wind speed. An empirical formula relating the IPT observables and the wind speed is derived. [CASTELLÀ] Esta Tesis de Máster sigue las líneas futuras de investigación recomendadas en la Tésis doctoral de Dra. Nereida Rodríguez Álvarez. Se basa en la aplicación de la técnica patrón de interferencias (IPT) sobre superficies dinámicas para monitorizar el nivel del agua. Las señales los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) son presentadas para, consecuentemente, introducir la técnica Delay Doppler Map (DDM) y la técnica de IPT que se presenta en detalle. Se muestran también las ecuaciones básicas para comprender plenamente los conceptos. Ambas técnicas se pueden aplicar a día de hoy para la observación de la Tierra para recuperar parámetros geofísicos de la superficie, tales como la humedad del suelo, la topografía y la velocidad del viento. El instrumento que aplica la técnica de IPT se describe: es el reflectómetro Soil Moisture Interference pattern technique GNSS-R Observations at L-band (SMIGOL). SMIGOL es un instrumento autónomo que consta de una antena parche con un diagrama de radiación simétrico, un receptor GPS comercial, un amplificador de GPS, un datalogger, un microcontrolador y un sistema de alimentación bien confeccionado que contiene baterías, paneles solares, una fuente de alimentación conmutada, y un cargador de baterías. Algunas de las aplicaciones desarrolladas en el Laboratorio de Teledetección (RSLab) usando la IPT se presentan, incluyendo la humedad del suelo, altura de la vegetación, la monitorización del nivel de agua en embalses y la topografía. Todas estas aplicaciones son analizadas críticamente, junto con los resultados de diferentes campañas de medida realizadas para validar los algoritmos previamente desarrollados. Por último, se muestra un análisis muy detallado de una campaña de medida realizada en Vilanova i la Geltrú, Catalunya, España, para ver cómo la IPT funciona sobre superficies dinámicas. Se muestran detalladamente todos los pasos intermedios del procesado de los datos. De esta campaña de medidas se obtienen dos conclusiones distintas; la monitorización del nivel de agua sobre superficies dinámicas no puede realizarse bajo las mismas hipótesis que en el caso de los embalses, y; la alta dinámica del mar aparece en forma de ruido en los patrones de interferencia y dicho ruido está correlado con la velocidad del viento. Se deriva una fórmula empírica sobre las características observables del IPT y la velocidad del viento. [CATALÀ] Aquesta Tesi de Màster segueix les línies futures de recerca recomanades en la Tesi doctoral de Dra Nereida Rodríguez Álvarez. Es basa en l'aplicació de la tècnica patró d'interferències (IPT) sobre superfícies dinàmiques per monitoritzar el nivell de l'aigua. Els senyals dels Sistemes Globals de Navegació per Satèl lit (GNSS) són presentats per, conseqüentment, introduir la tècnica Delay Doppler Map (DDM) i la tècnica d'IPT que es presenta en detall. Es mostren també les equacions bàsiques per a comprendre plenament els conceptes. Ambdues tècniques es poden aplicar a dia d'avui per a l'observació de la Terra per recuperar paràmetres geofísics de la superfície, com ara la humitat del sòl, la topografia i la velocitat del vent. L'instrument que aplica la tècnica d'IPT es descriu: és el reflectòmetre Soil Moisture Interference pattern technique GNSS-R Observations at L-band (SMIGOL). SMIGOL és un instrument autònom que consta d'una antena impresa amb un diagrama de radiació simètric, un receptor GPS comercial, un amplificador de GPS, un datalogger, un microcontrolador i un sistema d'alimentació ben confeccionat que conté bateries, panells solars, una font de alimentació commutada, i un carregador de bateries. Algunes de les aplicacions desenvolupades en el Laboratori de Teledetecció (RSLAB) usant la IPT es presenten, incloent la humitat del sòl, alçada de la vegetació, la monitorització del nivell d'aigua en embassaments i la topografia. Totes aquestes aplicacions són analitzades críticament, juntament amb els resultats de diferents campanyes de mesura realitzades per validar els algorismes prèviament desenvolupats. Finalment, es mostra una anàlisi molt detallat d'una campanya de mesures realitzada a Vilanova i la Geltrú, Catalunya, Espanya, per veure com la IPT funciona sobre superfícies dinàmiques. Es mostren detalladament tots els passos intermedis del processat de les dades. D'aquesta campanya de mesures s'obtenen dues conclusions diferents: la monitorització del nivell d'aigua sobre superfícies dinàmiques no pot realitzar sota les mateixes hipòtesis que en el cas dels embassaments, i; l'alta dinàmica del mar apareix en forma de soroll en els patrons d'interferència i aquest soroll està correlat amb la velocitat del vent. Es deriva una fórmula empírica sobre les característiques observables de la IPT i la velocitat del vent.

English: Lack of frequent and global global observations from space is currently a limiting factor Earth observation missions. In recent years, as a low-cost alternative, Global Navigation Satellite System's signals Reflectometry (GNSS-R) has stood a potential powerful remote sensing technique. The existing research has shown that GNSS-R has the potential to give environmental scientist a low-cost, wide-coverage measurement network that will allow to derive geophysical parameters such as ocean altimetry, sea state or soil moisture. This data has the potential to greatly increase our knowledge of the Earth's environmental processes. During the last ten years, the Remote Sensing Laboratory of the Department of Signal Theory and Communications at the Univeristat Politècnica de Catalunya, has worked on the design and implementation of the appropriate receivers in order to track and process this GNSS-R signals in real-time to avoid the storage of huge volumes of raw data. One of its most remarkable efforts is the Passive Advanced Unit for ocean monitoring (PAU) project. In this work, the possibility of adapting an existing Global Position System (GPS) receiver for GNSS-R applications is explored. This GPS receiver is the Namuru-GPL a open source software receiver implemented for the Namuru development platform developed by the University of New South Wales Satellite Navigation and Positioning Laboratory (SNAP). A modified version of the Namuru-GPL has been implemented. This modified version of the receiver has been able to simultaneous track a C/A L1-band signal and a delayed version of it that simulated a reflected signal with the associated longer propagation path. In addition, the receiver has measured pseudorange differences with a tested resolution up 3 m with a single measurment in a controlled experimental scenario, thus validating the Namuru-GPL capabilities for GNSS-R altimetry applications. In addition, a new Acquisition Module has been developed. This module dramatically reduces the Namuru-GPL receiver average acquisition time from a few minutes to 2.5 s approximately, thanks to implementing the parallel code acquisition method. Moreover, the Acquisition Module requires low hardware resources and generates Delay Doppler Maps (DDMs). All the development process stages, including validation through testing of these proposed designs are summarized within this work. Castellano: La falta de observaciones frecuentes y a escala global desde el espacio es actualmente un factor limitador de las misiones de observación de la Tierra. En los últimos años, y como alternativa al uso de constelaciones de satélites de propósito especifico y alto coste, la reflectometría con señales de oportunidad de los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS-R) ha demostrado ser una técnica de teledetección con gran potencial. Las investigaciones realizadas hasta ahora demuestran que las técnicas GNSS-R poseen el potencial para obtener datos ambientales de alto interés científico a bajo coste y con una amplia cobertura de las mediciones realizadas. Dichas mediciones permitirían obtener o mejorar la medida de parámetros geofísicos importantes, como el estado del mar, altimetría, o la humedad del suelo. Una mejor medida de dichos parámetros tienen el potencial de aumentar considerablemente nuestro conocimiento de los procesos ambientales de la Tierra. Durante los últimos diez años, el Remote Sesing Lab que pertenece al departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC) de la UPC, ha trabajado en el diseño y la implementación de receptores adecuados para adquirir y procesar señales GNSS-R en tiempo real para evitar el almacenamiento de enormes volúmenes de datos. Uno de los esfuerzos más notables es el proyecto "Passive Advanced Unit for Ocean monitoring" o proyecto PAU. En este trabajo, se explora la posibilidad de adaptar un receptor GPS para a aplicaciones GNSS-R. Este receptor es el Namuru-GPL, un receptor software open source implementado sobre la plataforma de desarrollo Namuru, desarrollada por el University of New South Wales Satellite Navigation and Positioning Laboratory (SNAP). La versión modificada del receptor Namuru-GPL que se ha implementado, ha sido capaz de seguir una señal GPS C/A en la banda L1 y simultáneamente una versión retardada de la misma que simulaba ser una señal reflejada con un camino de propagación más largo. Además, el receptor ha sido capaz de medir diferencias de pseudorangos con una resolución máxima de hasta 3 m con una única medida, en un escenario experimental controlado, validando así las capacidades del Namuru-GPL para aplicaciones de altimetría mediante GNSS-R. Además, se ha desarrollado un nuevo Módulo de Adquisición. Este módulo es capaz de reducir drásticamente el tiempo medio de adquisición del Namuru-GPL de unos pocos minutos a 2,5 s aproximadamente, gracias al método de adquisición en paralelo. Además, el Módulo de Adquisición necesita relativamente pocos recursos hardware y es capaz de generar "Delay Doppler Maps" (DDMs). Todas las etapas del proceso de desarrollo de los diseños propuestos, incluida la validación experimental se encuentran resumidos en este trabajo. Català: La manca d'observacions freqüents i a escala global des de l'espai és actualment un factor limitador de les missions d'observació de la Terra. En els últims anys, i com a alternativa a l'ús de constel·lacions de satèl·lits de propòsit específic i alt cost, la reflectometría amb senyals d'oportunitat dels sistemes globals de navegació per satèl·lit (GNSS-R) ha demostrat ser una tècnica de teledetecció amb un alt potencial. Les investigacions realitzades fins ara demostren que les tècniques GNSS-R disposen del potencial per obtenir dades ambientals d'alt interès científic a baix cost i amb una àmplia cobertura de les mesures realitzades. Aquestes mesures permetrien obtenir o millorar la mesura de paràmetres geofísics importants, tals com l'estat de la mar, altimetria, o la humitat del sòl. Una millor mesura d'aquests paràmetres té el potencial d'augmentar considerablement el nostre coneixement dels processos ambientals de la Terra. Durant els últims deu anys, el Remote Sesing Lab pertanyent al departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC) de la UPC, ha treballat en el disseny i la implementació de receptors adequats per rastrejar i processar senyals GNSS-R en temps real i evitar així haver d'emmagatzemar enormes volums de dades. Un dels seus esforços més rellevants és el projecte "Passive Advanced Unit for Ocean monitoring" o projecte PAU. En aquest treball, s'explora la possibilitat d'adaptar un receptor GPS per aplicacions GNSS-R. Aquest receptor és el Namuru-GPL, un receptor open source implementat sobre la plataforma de desenvolupament Namuru, desenvolupada pel University of New South Wales Satellite Navigation and Positioning Laboratory (SNAP). La versió modificada del receptor Namuru-GPL implementada, ha estat capaç de seguir un senyal GPS C/A a la banda L1 i simultàniament una versió retardada del mateix que simulava ser un senyal reflectit amb un camí de propagació més llarg. A més, el receptor ha estat capaç de mesurar diferències de pseudorangs amb una resolució màxima de fins a 3 m en una única mesura a un escenari experimental controlat, validant així les capacitats del Namuru-GPL per a possibles aplicacions d'altimetria mitjançant GNSS-R. També s'ha desenvolupat un nou Mòdul d'Adquisició. Aquest mòdul és capaç de reduir dràsticament el temps mitjà d'adquisició del Namuru-GPL d'uns pocs minuts a 2,5 s aproximadament, gràcies al mètode d'adquisició en paral·lel. A més, el Mòdul d'Adquisició consumeix relativament pocs recursos hardware i és capaç de generar "Delay Doppler Maps" (DDMs). Totes les etapes del procés de desenvolupament dels dissenys proposats, inclosa la seva validació experimental es troben resumits en aquest treball.

This thesis work concentrates on the development of telecommand and telemetry handler software for a 2 kg Aalto-2 nanosatellite, currently scheduled for launch in October 2016. The satellite is part of the international QB50 termosphere mission and it is developed by Aalto University in Espoo, Finland. The telecommand and telemetry (TC/TM) handler, in charge of communications, is one of the most important systems of satellite software, which is executed by On Board Computer (OBC). In this thesis, the TC/TM handler subsystem is designed, giving it a special attention in maintaining simplicity and reliability. The design process is started with the derivation of requirements and constraints. The software is implemented for FreeRTOS, an open-source real-time operating system, which is selected as operation environment of the satellite OBC software. The designed software uses a Concatenative Language approach and complies with ECSS-PUS standard. It features different libraries that provide capabilities for on-board data handling needs, the most notable of which is the Dyncall library. The library provides functions of dynamic function call in C. The UHF driver handles incoming and outgoing low-level communications protocols, and the Coffee File System implements storage management. The work gives an overview of small satellite communication architectures and relevant standards and interfaces. Esta tésis se centra en el desarrollo de sistemas de telecontrol y software controlador de telemetría para el nanosatélite Aalto-2, cuyo lanzamiento está previsto para octubre de 2016. El satélite forma parte de la misión internacional QB50 termosphere y ha sido desarrollado por la Universidad de Aalto en Espoo, Finlandia. El controlador de telecomando y telemetría (TC/TM), a cargo de las comunicaciones, es uno de los sistemas más importantes del software del satélite. Este software es ejecutado por el Ordenador de abordo (OBC). El proceso de diseño se inicia con la derivación de los requisitos y limitaciones. El software está implementado para FreeRTOS, un sistema operativo en tiempo real de código abierto, que es seleccionado como entorno operativo del software del OBC. El software diseñado utiliza un enfoque de programación concatenativa y cumple con la norma de ECSS-PUS. Cuenta con diferentes librerias que proporcionan capacidades de datos de abordo necesidades de manipulación, el más notable de los cuales es la libreria Dyncall. Esta proporciona funciones de llamada dinámica en C. Los drivers de la UHF maneja los protocolos de comunicación de bajo nivel de entrada y salida, y el sistema de archivo es implementado por el Coffe File System o CFS. El trabajo ofrece una visión general de las arquitecturas de comunicaciones de nanosatélites, las normas pertinentes y las interfaces. Aquesta tési es centra en el desenvolupament de sistemes de telecontrol i programari controlador de telemetria per al nanosatèl·lit Aalto-2, el llançament del qual està previst per octubre del 2016. El satèl·lit forma part de la missió internacional QB50 termosphere i ha estat desenvolupat per la Universitat d'Aalto a Espoo, Finlàndia. El controlador de telecomandament i telemetria (TC / TM), se'n fa càrrec de les comunicacions i és un dels sistemes més importants del programari del satèl·lit. Aquest és executat per l'ordinador d'abord (OBC). El procés de disseny s'inicia amb la derivació dels requisits i limitacions. El programari està implementat per FreeRTOS, un sistema operatiu en temps real de codi obert, que és seleccionat com a entorn operatiu del OBC. El programari dissenyat utilitza un enfocament de programació concatenada i compleix amb la norma de ECSS-PUS. Compta amb diferents llibreries que proporcionen capacitats de dades d'abordo necessitats de manipulació, el més notable dels quals és la llibreria Dyncall. Aquesta proporciona funcions de crida dinàmica en C. Els drivers de la UHF controla els protocols de comunicació a baix nivell d'entrada i sortida, i el sistema d'arxiu és implementat pel Coffe File System o CFS. El treball ofereix una visió general de les arquitectures de comunicacions de nanosatèl·lits, les normes pertinents i les interfícies.

This project deals with the study of those signals and modulations suitable for a Robust Tracking System in front of Radio-Frequency Interferences. The aim of this project is to simulate and implement a Robust Tracking System (RTS), capable of tracking a transmitter when Global Position System (GPS) signals are not available, offering high resistance to Radio Frequency Inference signals (RFI). This is a project developed in the Theory of the Signal and Communication (TSC) Department in the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). RTS combines the use of the hyperbolic navigation techniques; the Least Mean Squares (LMS) algorithm, to estimate the transmitter position; and the use of a spread-spectrum signal modulation, in order to achieve greater robustness against RFI signals. A study and comparison of the different spread-spectrum modulations is performed in order to find out the best one and an implementation with the available hardware is designed to examine the performance of this modulation in a real scenario. The spread-spectrum modulation that has proven to be the best for the system is the Frequency Hopping Spread-Spectrum (FHSS) since it is the one that provides a greater Signal-to-Interference Ratio (SIR) after the demodulation has been performed. Future work will be oriented to the design of an application that would gather all the information and present it to the final user in a more visual way. III Resumen El objetivo de este proyecto es simular e implementar un sistema capaz de rastrear un transmisor cuando el sistema de posicionamiento global (GPS) no está disponible, un sistema que ofrezca una alta resistencia a las señales interferentes de radio, llamado Robust Tracking System (RTS). Se trata de un proyecto desarrollado en el Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC) en la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). RTS combina el uso de las técnicas de navegación hiperbólica; el método de mínimos cuadrados, para estimar la posición del transmisor; y el uso de una modulación de señal de espectro ensanchado, con el fin de lograr una mayor robustez frente a señales radio interferentes. Se ha realizado un estudio, así como una comparación de las diferentes modulaciones de espectro ensanchado para determinar la mejor e implementarla usando el hardware disponible para examinar, de este modo, el comportamiento del sistema en un escenario real. La modulación de espectro ensanchado que ha demostrado ser la mejor para el sistema es la ?Frequency Hopping Spread-Spectrum? (FHSS), ya que es la que proporciona una mayor relación de señal a interferente una vez se ha hecho la demodulación de la señal recibida. Un trabajo para el futuro podría ser el diseño de una aplicación que reúna toda la información del sistema y la presente al usuario final de una manera visual e interactiva. L'objectiu d'aquest projecte és simular i implementar un sistema capaç de rastrejar un transmissor quan el sistema de posicionament global (GPS) no està disponible, un sistema que ofereixi una alta resistència als senyals ràdio interferents, anomenat Robust Tracking System (RTS). Es tracta d'un projecte desenvolupat al Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC) a la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). RTS combina l'ús de les tècniques de navegació hiperbòlica; el mètode de mínims quadrats, per estimar la posició del transmissor; i l'ús d'una modulació de senyal d'espectre eixamplat, per tal d'aconseguir una major robustesa enfront de senyals ràdio interferents. S'ha realitzat un estudi, així com una comparació de les diferents modulacions d'espectre eixamplat per determinar la millor i implementar-la usant el hardware disponible per examinar, d'aquesta manera, el comportament del sistema en un escenari real. La modulació d'espectre eixamplat que ha demostrat ser la millor per al sistema és la "Frequency Hopping Spread-Spectrum" (FHSS), ja que és la que proporciona una major relació de senyal a interferent un cop s'ha fet la desmodulació del senyal rebut. Un treball per al futur podria ser el disseny d'una aplicació que reuneixi tota la informació del sistema i la presenti a l'usuari final d'una manera visual i interactiva.

[ANGLÈS] This project is focused on the design and implementation of an attitude control system for the satellite 3Cat-1. Using a passive system cwith permanent magnets and an active system, consisting of a coil as actuator. [CASTELLÀ] Este proyecto está centró en el diseño y la implementación de un sistema de control de la actitud del satélite 3Cat-1. Mediante un sistema pasivo, compuesto por imanes, y un sistema activo, formado por una bobina como actuador. [CATALÀ] Aquest projecte està centrar en el diseny i l'implementació d'un sistema de control de l'actitud del satèl·lit 3Cat-1. Mitjançant un sistema passiu, compost per imants, i un sistema actiu, format per una bobina com a actuador.

This project analyzes the feasibility of boarding a medium resolution multipectral payload on a 6 unit CubeSat for Earth Remote Sensing purposes. The project should include the conceptual design of the payload and the satellite bus architecture and requirements, as well as perform the complete mission analysis (e.g. orbital propagator, thermal analysis, power budget, communications budget...).

Design and implementation of an L-band radiometer at 1.43 GHz, based on a low-cost software defined radio (SDR) with radio-frequency interference detection and mitigation capabilities. Nowadays the aerospace industry is doing its next step to a new generation of satellites, simplest, smaller and cheaper. The CubeSats are small satellites formed by cube units of 10x10x10 cm3 and are usually designed to carry devices that have to be tested on space or even scientific payloads. The NanoSat Lab of the UPC works on these new space platforms. They have developed the 3Cat-1, which it is ready to be launched, and the 3Cat-2, which was already launched. The future projects of this laboratory are the 3Cat-3, in collaboration with the Cartographic and Geologic Institute of Catalonia (ICGC), and the 3Cat-4, the satellite that will carry the payload designed on this thesis. The 3Cat-4 was born when it comes a call from Fly Your Satellite program from the ESA. This educational program intends to promote the development of CubeSats on the universities, so it selects six universities and it makes the mentoring of the project and also proportionate the launcher. This thesis intends to design the scientific payload of the 3Cat-4, which will carry two applications of remote sensing and one Automatic Identification System (AIS). The remote sensing applications are a GNSS-Receiver and an L-Band Radiometer. The L-Band Radiometer has the heritage of the work developed on Engineering Advanced Project course (PAE) where the investigations about the implementation of a radiometer on a small platform using a low cost receiver, the RTL-SDR. Overall, although the main topic of the thesis is the radiometry, the project will be specially focused on the developing of the three experiments integrated on the same payload. Actualmente la industria aeroespacial está dando el próximo paso hacia una generación de satélites más sencillos, más pequeños y más baratos. Los CubeSats son pequeños satélites formados por unidades cúbicas de 10x10x10 cm3, y normalmente están diseñados para llevar aparatos que tiene que ser testeados en el espacio o incluso cargas útiles científicas. En el NanoSat Lab de la UPC se trabaja en este nuevo tipo de plataformas espaciales. Han desarrollado el 3Cat-1, que ya está listo para ser enviado al espacio, y el 3Cat-2, que ya se envió al espació. Los próximos proyectos que se llevaran a cabo són el 3Cat-3, en colaboración con el Instituto Cartográfico y Geológico de Catalunya (ICGC), y el 3Cat-4, el satélite que llevará la carga útil diseñada en este trabajo. El 3Cat-4 nació cuando llegó la propuesta del programa Fly Your Satellite de la ESA. Este programa educativo tiene como objetico promover el desarrollo de CubeSats a las universidades, por ese motivo seleccionan a seis participantes y los guía durante el proceso además de proporcional el lanzador. Este trabajo tiene como objetico diseñar la carga útil del 3Cat-4, la cual llevará dos aplicaciones de teledetección y un Sistema de Identificación Automático (AIS). Las aplicaciones de teledetección son un receptor GNSS y un radiómetro en banda L. El radiómetro hereda el trabajo realizado durante el curso de Proyecto Avanzado de Ingeniería (PAE), en el que se llevaron a cabo investigaciones sobre la implementación de un radiómetro en una plataforma pequeña y de bajo coste, el RTL-SDR. En general, aún que el tópico principal de este trabajo sea la radiometría, el proyecto estará especialmente enfocado en el desarrollo de los tres experimentos integrados en la misma carga útil. Actualment la indústria aeroespacial està donant el seu proper pas cap a una generació de satèl·lits més senzills, més petits i més barats. Els CubeSats són petits satèl·lits formats per unitats cúbiques de 10x10x10 cm3, i normalment estan dissenyats per dur aparells que han de ser testejats al espai o inclús càrregues útils científiques. Al NanoSat Lab de la UPC es treballa en aquest nou tipus de plataformes espacials. Han desenvolupat el 3Cat-1, que ja està llest per enviar al espai, i el 3Cat-2, que ja es va enviar al espai. Els pròxims projectes que es duran a terme són el 3Cat-3, en col·laboració amb l?Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC), i el 3Cat-4, el satèl·lit que portarà la càrrega útil dissenyada en aquest treball. El 3Cat-4 va néixer quan va arribar la proposta del programa Fly Your Satellite de la ESA. Aquest programa educatiu té com a objectiu promoure el desenvolupament de CubeSats a les universitats, per això selecciona a sis participants i els guia durant el procés i a més proporciona el llançador. Aquest treball té com a objectiu dissenyar la càrrega útil del 3Cat-4, la qual portarà dos aplicacions de teledetecció i un Sistema d?Identificació Automàtic (AIS). Les aplicacions de teledetecció són un receptor GNSS i un radiòmetre en banda L. El radiòmetre en banda L hereta la feina feta durant el curs de Projecte Avançat d?Enginyeria (PAE), en la que es van dur a terme investigacions sobre la implementació d?un radiòmetre en una plataforma petita i de baix cost, el RTL-SDR. En general, encara que el tòpic principal d?aquest treball sigui la radiometria, el projecte estarà especialment centrat en el desenvolupament dels tres experiments integrats a la mateixa càrrega útil.