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Este documento se considera que es una ponencia de congresos en lugar de un capítulo de libro., 10th International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN 2019) Pisa, Italy, September 30th - October 3rd, 2019., The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) has increased dramatically in recent years because of their huge potential in both civil and military applications and the decrease in prize of UAVs products. Location detection can be implemented through GNSS technology in outdoor environments, nevertheless its accuracy could be insufficient for some applications. Usability of GNSS in indoor environments is limited due to the signal attenuation as it cross through walls or the absence of line of sight. Considering the big market opportunity of indoor UAVs many researchers are devoting their efforts in the exploration of solutions for their positioning. Indoor UAV applications include location based services (LBS), advertisement, ambient assisted living environments or emergency response. This work is an update survey in UAV indoor localization, so it can provide a guide and technical comparison perspective of different technologies with their main advantages and drawbacks. Finally, we propose an approach based on an ultrasonic local positioning system., Universidad de Alcalá, Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha, Agencia Estatal de Investigación

Esta tesis doctoral se centra en el desarrollo y la mejora de los Sistemas de Posicionamiento Locales (LPS) en interiores, los cuales se utilizan en entornos no compatibles con señales GNSS (Global Navigation Satellite Systems) para localizar, seguir y guiar a personas, objetos o vehículos. Se han realizado numerosos estudios para llevar a cabo un sistema de posicionamiento en entornos interiores, donde las personas pasan aproximadamente el 80% de su tiempo. Algunas de las técnicas propuestas emplean diversas señales, como acústicas, de radiofrecuencia, mecánicas u ópticas, entre otras. Por su bajo coste, facilidad de integración en el entorno de trabajo y ausencia de riesgos para la salud, la tecnología óptica es una alternativa viable que ha comenzado a expandirse rápidamente. Esta tesis aporta propuestas que permiten establecer las bases para el desarrollo de un LPS óptico basado en técnicas de codificación y sensores QADA. Se han propuesto dos diseños: un LPS orientado a la privacidad, basado en un conjunto de cuatro LEDs transmisores, aunque fácilmente extensible a más emisores, que actúan como balizas en ubicaciones conocidas y un único sensor QADA que actúa como el receptor a posicionar; y un LPS centralizado basado en un conjunto de transmisores móviles y al menos dos receptores QADA colocados en ubicaciones conocidas. Se han estudiado los módulos transmisor y receptor. En concreto, se propone un esquema de codificación para la emisión del transmisor, que proporciona capacidad de acceso múltiple, así como robustez frente a bajas relaciones señal a ruido y condiciones adversas como los efectos de multicamino y cerca-lejos. Además, para mejorar las prestaciones de la propuesta sin aumentar significativamente el tiempo de emisión, se han analizado diferentes secuencias y sus longitudes, como los códigos LS (Loosely Synchronized) o las secuencias pseudoaleatorias (Kasami). Por otro lado, el módulo receptor está compuesto por un sensor QADA, una apertura cuadrada y una etapa de filtrado para reducir las interferencias no deseadas. El sensor QADA y la apertura se han modelado para, en primer lugar, analizar la influencia de la longitud de la apertura en la linealidad de las ecuaciones de estimación del punto imagen y, en segundo lugar, determinar los parámetros intrínsecos que modelan el receptor (longitud, altura, desalineación y descentrado de la apertura respecto al sensor QADA), de forma que se pueda implementar un algoritmo de calibración para mejorar la precisión del sistema propuesto. El LPS tiene como objetivo estimar la posición 3D de un objeto estático o en movimiento. Para ello, se diseñan varios algoritmos basados en técnicas de triangulación con determinación de ángulos de llegada (AoA) y técnicas homograficas que resuelven el problema de la perspectiva de n puntos (PnP) del sistema pin-hole propuesto. Todas las propuestas han sido verificadas mediante simulaciones y pruebas experimentales en una gran variedad de situaciones: utilizando luz visible o infrarroja, secuencias LS o Kasami, diferentes longitudes de apertura, distintas distancias entre transmisores y receptores, diferentes algoritmos de posicionamiento y varias rotaciones del receptor. Finalmente, las pruebas experimentales han demostrado que es posible posicionar con errores de menos de 5 centímetros.

La presente tesis contribuye en el desarrollo de estrategias eficientes de sincronización y estimación de canal para sistemas de comunicaciones por la red eléctrica (Power-Line Communications – PLC), que utilizan modulación multiportadora por división de frecuencias ortogonales (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM). El principal objetivo es disminuir la complejidad asociada respecto a variantes existentes en la literatura, y a su vez mantener un desempeño competitivo. Para ello, se realiza el diseño de un símbolo piloto construido a partir de pares de secuencias complementarias y se definen algoritmos de sincronización y estimación de canal. Se analizan las técnicas de sincronización gruesa por Autocorrelación (AC) y Correlación Cruzada (CC) en sistemas PLC, y se define un algoritmo de sincronización fina y estimación de canal a partir de la reutilización de la CC. La propuesta se evalúa por simulaciones estudiando el efecto en cada etapa de: el canal PLC, el ruido de fondo coloreado y las diversas fuentes de ruido impulsivo. Adicionalmente, se determina la degradación en el desempeño de cada etapa y se proponen soluciones en un escenario con restricción en la cantidad de subportadoras habilitadas para la transmisión del símbolo piloto, al aplicar una máscara espectral de compatibilidad electromagnética., Tesis en co-tutela con la Universidad de Alcalá (España)., Facultad de Ingeniería

This PhD Thesis contributes with the development and improvement of Indoor Location and Positioning Systems (ILPS), which are used to locate, position and track people, as well as mobile and/or connected targets, such as robots or smartphones, not only inside buildings in the lack of GNSS (Global Navigation Satellite Systems) signals, but also in constrained outdoor situations with reduced coverage. Indoor positioning applications and their interest are growing in certain environments, such as commercial centres, airports, hospitals or factories. Several sensory technologies have already been applied to indoor positioning systems, as infrared, Wi-Fi, light, cameras, or radiofrequency, where ultrasounds are a common solution due to its low cost and simplicity. This thesis deals with the development of 3D positioning systems based on ultrasounds. So, its contributions are divided into three blocks. The first one proposes a 3D Ultrasonic Local Positioning System (ULPS), based on a set of three asynchronous ultrasonic beacon units, capable of transmitting coded signals independently, and on a 3D mobile receiver prototype. The proposal is based on the aforementioned beacon unit, which consists of five ultrasonic transmitters oriented towards the same coverage area and has already been proven in 2D positioning by applying hyperbolic multilateration. Those beacon units are manually calibrated and placed in strategic and known positions of three perpendicular walls (generally in the centre of the ceiling and two perpendicular walls). This approach has been characterized and experimentally verified, trying to maximize the coverage zone, at least for typical sizes in most common public room and halls. The second block deals with several fusion methods, to obtain the final estimated position of the mobile receiver existing inside the positioning space, assuming a low accumulative error, after merging the particular results from each beacon unit. Two merging ways have been presented and implemented: the loosely and the tightly coupled fusions. For the loosely coupled method, three algorithms have been applied: the Maximum Likelihood Estimation (MLE) fusion algorithm, the Linear Kalman Filter (LKF) and the Adaptive Kalman Filter (AKF). These algorithms fuse the positions obtained from several ULPSs to get a final more accurate position. With regard to the tightly coupled fusion methods, three algorithms have also been applied, which are based on: the Extended Kalman Filter (EKF) for only one ULPS; three EKFs for the three independent ULPS; and finally only one EKF for all the set of three ULPSs. On the other hand, the third block proposes a preliminary SoC architecture based on a FPGA device for the receiver stage, so it can be deployed on board a mobile target (people, robot, drone, smartphones, etc.). The architecture involves a specific hardware peripheral, connected to the processor, which is in charge of implementing the low-level processing of the ultrasonic signals (particularly a BPSK demodulation and a transmission encoding with Kasami sequences). Finally, all the proposals aforementioned have been verified by simulations and experimental tests, contributing to the design and improvement of the ultrasonic LPSs as well as to the deployment of these systems in several real environments. Simulations and experimental tests have been satisfactory, achieving a positioning accuracy in the range of centimetres in the zone where the coverages from the three ultrasonic beacon units are available, whereas it is in the range of decimetres whether the coverage from one or more beacon units is missing. Particularly, two different experimental environments have been considered: a small volume with many furniture (Lab), and a large and empty volume (Hall); tests have been carried out at points distributed in the environment to consider those cases of interest., Esta tesis doctoral contribuye al desarrollo y mejora de los sistemas de localización y posicionamiento en interiores (ILPS), que se utilizan para localizar, posicionar y rastrear personas, así como objetivos móviles y/o conectados, como robots o teléfonos inteligentes, no sólo en el interior de edificios en ausencia de señales de GNSS (Sistemas Globales de Navegación por Satélite), sino también en situaciones exteriores limitadas con cobertura reducida. Las aplicaciones de posicionamiento en interiores y su interés están creciendo en determinados entornos, como centros comerciales, aeropuertos, hospitales o fábricas. Ya se han aplicado varias tecnologías sensoriales a los sistemas de posicionamiento en interiores, como el infrarrojo, el Wi-Fi, la luz, las cámaras o la radiofrecuencia, en los que los ultrasonidos son una solución común debido a su bajo coste y simplicidad. Esta tesis trata del desarrollo de sistemas de posicionamiento 3D basados en ultrasonidos. Sus contribuciones se dividen en tres bloques. El primero propone un Sistema de Posicionamiento Local por Ultrasonidos en 3D (ULPS), basado en tres unidades de baliza asíncrona de ultrasonidos, capaces de transmitir señales codificadas de forma independiente, y en un prototipo de receptor móvil en 3D. La propuesta se basa en la mencionada unidad de baliza, que consta de cinco transmisores de ultrasonidos orientados hacia la misma zona de cobertura y que ya ha sido probada en el posicionamiento 2D mediante la aplicación de la multilateración hiperbólica. Esas unidades de baliza se calibran manualmente y se colocan en posiciones estratégicas y conocidas de tres paredes perpendiculares (generalmente en el centro del techo y dos paredes perpendiculares). Este enfoque se ha caracterizado y verificado experimentalmente, tratando de maximizar la zona de cobertura, al menos para los tamaños típicos en la mayoría de las salas y espacios públicos. El segundo bloque trata de varios métodos de fusión, para obtener la posición final estimada del receptor móvil existente dentro del espacio de posicionamiento, suponiendo un bajo error acumulativo, después de fusionar los resultados particulares de cada unidad de baliza. Se han presentado e implementado dos formas de fusión: la fusión de acoplamiento loosely y la de acoplamiento tightly. Para el método de acoplamiento débil se han aplicado tres algoritmos: el algoritmo de fusión de la Estimación de Máxima Verosimilitud (MLE), el Filtro Lineal de Kalman (LKF) y el Filtro Adaptativo de Kalman (AKF). Estos algoritmos fusionan las posiciones obtenidas de los diversos ULPSs para obtener una posición final más precisa. En cuanto a los métodos de fusión fuertemente acoplados, también se han aplicado tres algoritmos, que se basan en: el Filtro de Kalman Extendido (EKF) para un solo ULPS; tres EKF para los tres ULPSs independientes; y finalmente un solo EKF para los tres ULPSs. Por otra parte, el tercer bloque propone una arquitectura preliminar SoC basada en un dispositivo FPGA para la etapa receptora, de manera que pueda ser desplegada a bordo de un objetivo móvil (personas, robot, dron, smartphones, etc.). La arquitectura implica un periférico de hardware específico, conectado al procesador, que se encarga de implementar el procesamiento de bajo nivel de las señales ultrasónicas (en particular una demodulación BPSK y una detección de transmisiones codificadas con secuencias Kasami). Por último, todas las propuestas mencionadas se han verificado mediante simulaciones y pruebas experimentales, lo que ha contribuido al diseño y la mejora de los LPS ultrasónicos, así como a la implantación de estos sistemas en varios entornos reales. Las simulaciones y pruebas experimentales han sido satisfactorias, logrando una precisión de posicionamiento en el rango de centímetros en la zona en que se dispone de las coberturas de las tres unidades de baliza ultrasónicas, mientras que está en el rango de decímetros cuando falta la cobertura de una o más unidades de baliza. En particular, se han considerado dos entornos experimentales diferentes: un pequeño volumen con muchos muebles (Lab), y un volumen grande y vacío (Hall); se han realizado pruebas en puntos distribuidos en el entorno para considerar los casos de interés.

En las últimas décadas se ha despertado un creciente interés en los sistemas de comunicaciones por la red eléctrica (Power-Line Communications – PLC) debido a su importante rol en el desarrollo de las redes eléctricas inteligentes. Los canales PLC presentan una marcada selectividad de frecuencia debido al efecto multicamino y diversas fuentes de ruido, lo que conforma un escenario desafiante para el desarrollo de sistemas de comunicaciones confiables. La multiplexación por división de frecuencias ortogonales (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM) se ha propuesto como una solución eficiente para los sistemas PLC debido a su robustez frente a los canales de desvanecimiento selectivo en frecuencia. Sin embargo, los sistemas OFDM requieren de una sincronización adecuada, en conjunto con la estimación y ecualización del canal PLC para un desempeño apropiado. La presente tesis contribuye en el desarrollo de estrategias eficientes de sincronización y estimación de canal para sistemas OFDM-PLC, que representen una disminución en la complejidad asociada respecto a variantes existentes en la literatura, y a su vez mantengan un desempeño competitivo. En primer lugar, se realiza el diseño de un símbolo piloto novedoso construido a partir de pares de secuencias complementarias, bajo el criterio de presentar adecuadas propiedades de correlación, un procesamiento de reducida complejidad, y la flexibilidad necesaria para poder aplicar técnicas de sincronización gruesa basadas en autocorrelación (AC) y correlación cruzada (CC), y efectuar una sincronización fina y estimación de canal a partir de esta última. Con respecto a la sincronización gruesa, se realiza una comparación exhaustiva entre las técnicas basadas en AC y CC en las condiciones particulares del canal PLC. Luego, se desarrolla un algoritmo de sincronización fina a partir de la CC eficiente del símbolo piloto propuesto, en el que los cómputos realizados pueden reutilizarse posteriormente para obtener una estimación de la respuesta al impulso del canal, reduciendo la complejidad del conjunto respecto a un enfoque individual de cada etapa. Se realiza un análisis estadístico de las métricas planteadas en la etapa de sincronización gruesa así como aquellas planteadas en la etapa de sincronización fina, y se derivan umbrales de detección apropiados para los algoritmos de sincronización en cada caso. Finalmente, se evalúa la propuesta de sincronización y estimación de canal conjunta en un escenario de transmisión en el que se limita el número de subportadoras activas a partir de una máscara espectral de compatibilidad electromagnética. Se evalúa la degradación de las propiedades del símbolo piloto propuesto, y a partir de ello se redefinen los umbrales de detección utilizados en las etapas de sincronización gruesa y fina. Se plantea la modificación de la correlación cruzada en el receptor para completar las subportadoras inactivas de manera tal de contrarrestar el efecto nocivo de la máscara espectral en la estrategia de estimación de canal. A lo largo del trabajo se lleva a cabo un análisis de la complejidad asociada al cómputo de los algoritmos propuestos en los distintos escenarios planteados, y se verifica que la propuesta representa una opción de reducida complejidad gracias al diseño del símbolo piloto propuesto y su arquitectura de correlación eficiente.

Este proyecto tiene como objetivo la simulación y comparativa de modelado térmico de dispositivos de potencia empleando distintas herramientas informáticas como Simulink, PLECS y el software online propio del fabricante ABB. El trabajo se estructura a partir de distintas simulaciones, variando una serie de parámetros que alteran el comportamiento de un inversor trifásico, analizando los datos obtenidos de pérdidas y temperatura de los semiconductores que forman el convertidor. Por último, se realiza una comparativa entre las distintas prestaciones que ofrecen los distintos paquetes de software utilizados., This project deals with the simulation and comparative of the thermal modelling using different software tools such as Simulink, PLECS and the ABB manufacturer’s own online software. The work is structured from different simulations, varying a series of parameters that alter the behavior of a three-phase inverter, analyzing the data obtained on losses and temperature evolution of the power semiconductors that make up the circuit. Finally, a comparison is made between the features offered by the different software tools used., Máster Universitario en Ingeniería Electrónica

El presente TFG se centra en el estudio de fuentes para recolección de energía (EH, por sus siglas en inglés, Energy Harvesting) para sistemas de muy bajo consumo. Adicionalmente, se analizará y usará el módulo DEV-BLE-NS, fabricado por PowerFilm, el cual es capaz de aprovechar la máxima energía a partir de una alta variedad de fuentes naturales existentes, gracias a su configuración electrónica. A partir de esta energía generada en forma de electricidad por una de las fuentes elegidas, se pretende analizar la posibilidad de alimentar redes de sensores, principalmente sensores para localización y posicionamiento en interiores. Una vez se haya realizado esto, se deberá concluir si la propuesta es apta o no para aplicaciones reales., This TFG focuses on the study of sources of energy harvesting for very low consumption systems. Additionally, the DEV-BLE-NS module, manufactured by PowerFilm, will be analyzed and used, which is able to harness maximum energy from a wide variety of existing natural sources, thanks to its electronic configuration. From this energy generated in the form of electricity by one of the chosen sources, it is intended to analyze the possibility of power sensor networks, mainly sensors for indoor location and positioning. Once this has been done, it must be concluded whether or not the proposal is suitable for real applications., Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

Ultrasonic guided waves (UGW) technique has the advantages of low detection frequency, long detection distance, strong anti-electromagnetic interference ability, and large coverage. Hence it has potential advantages in real-time detection of breakages in the rail. Based on the research background of UGW-based broken rail detection, this paper focuses on the characteristics optimization of piezoelectric ultrasonic transducers (PUTs) to improve the propagation efficiency of UGW in the rail. Due to the influence of energy attenuation, multimodal, dispersion, and on-site noise when the UGW propagates in the rail, the amplitude of the received UGW signal is low and the signal-to-noise ratio is poor. Therefore, this thesis mainly systematically studies the characteristics optimization of PUTs from the aspects of impedance matching, driving circuit optimization, and excitation signal optimization. The main work is as follows: 1. To deeply study of the electromechanical characteristics of longitudinal vibration sandwich piezoelectric ultrasonic transducer (referred to as PUTs), the PSpice equivalent circuit models of a piezoelectric ultrasonic transducer and the PSpice equivalent circuit model of a pitch-catch setup are established based on one-dimensional wave and transmission line theory. The PSpice model of the PUT and the PSpice model of the pitch-catch setup are analyzed from the time and frequency domains, respectively, and the accuracy of the built PSpice models is verified through some experiments. It is shown that the PSpice model of a PUT established above is highly scalable and can be combined with amplifiers, driving circuits, diodes. 2. With the aim of solving the problem of impedance mismatch between the piezoelectric ultrasonic transducer and the driving circuit and the rail surface, the effect of the impedance matching on the electromechanical properties of the piezoelectric ultrasonic transducer was studied from the electrical and acoustic ends, respectively. From the electrical side, the effects of different electrical impedance matching networks on the electromechanical characteristics of PUTs are studied in both time and frequency domains. It is shown that in the two LC impedance matching networks, the matching network formed by the series inductance and parallel capacitance is better. From the acoustic side, an experimental method is used to study the effect of acoustic impedance matching on the transient characteristics of PUTs. It is concluded that when the epoxy resin is doped with 10% tungsten powder and the coating thickness is 8 mm, the acoustic impedance matching effect is better. 3. To overcome the problems of the existing driving circuits that the excitation voltage is not high enough, the extra high voltage DC voltage is required and the impedance matching is not considered, this thesis proposed a high voltage pulse driving circuit based on the full-bridge topology. The driving circuit takes into account the suppression of overshoot and oscillation when the power MOSFET is turned off, and at the same time conducts the impedance matching and tailing absorption of the excitation signal for PUTs. The suppression of overshoot and oscillation adopts the RC snubber circuit, and the tailing absorption is accomplished by a bleeder resistor and a bidirectional thyristor. The correctness and effectiveness of the proposed high-voltage pulse driving circuit are verified through experiments. It was also found that the combined use of electrical impedance matching and absorption circuits can effectively improve the energy conversion efficiency of PUTs. 4. To obtain the optimal performance of PUTs, the excitation signal of PUTs is optimized in terms of excitation signal frequency and excitation coding. First of all, to solve the problem of PUTs with having a resonance frequency shift after loading, this thesis proposes an optimal excitation frequency tracking method based on a digital band-pass tracking filtering. Then its correctness and stability are verified through some field experiments. Secondly, to improve the signal-to-noise ratio of the UGW signal, it is proposed to apply the Barker code excitation method to the broken rail detection, and use the pulse compression technique at the receiving end to realize the rapid recognition of the signal characteristics. Finally, for the case where the pulse-compressed signal produces undesirable peak sidelobes due to the effects of bandwidth, multipath, and noise, an adaptive peak detection algorithm based on the Hilbert transform combined with a digital bandpass tracking filter and a triangle filter. The accuracy and effectiveness of the above-mentioned Barker code excitation method and the adaptive peak detection algorithm are verified through experiments. The study in this thesis presents a feasible solution for improving the propagation efficiency of UGW in the rails and at the same time provides theoretical guidance for the large-scale application of the real-time broken rail detection system based on UGW.

Hoy en día, la necesidad de localización y navegación para personas, móviles u objetos, en entornos interiores o exteriores va tomando cada vez más importancia, debido a los avances tecnológicos que lo posibilitan y a las aplicaciones que de ello se derivan. En espacios interiores no existe una solución única (como GNSS en exteriores). Normalmente se presenta una solución en base a Sistemas de Posicionamiento Local (LPS) que puede comprender posicionamiento 2D o 3D, según necesidades. Este trabajo propone el estudio de un sistema LPS 3D donde se analizan los distintos métodos para obtener la posición cuantificando los errores cometidos., Nowadays, the need for location and navigation of people, vehicles or objects, in indoor or outdoor environments is becoming increasingly important, due to the technological advances that make it possible and the applications that can be derived. In indoor spaces there is no single solution (such as GNSS outdoors). Normally there is proposed a solution based on Local Positioning Systems (LPS) that can include 2D or 3D positioning, according to needs. This work proposes the study of a 3D LPS system where different methods are analysed to obtain the position with a quantification of errors., Máster Universitario en Ingeniería de Telecomunicación (M125)

En el presente TFG pretende diseñar un sistema de adquisición de variables eléctricas con una frecuencia de muestro suficientemente elevada como para programar algoritmos de detección de eventos para una posterior aplicación como puede ser la desagregación de energía y con ello la monitorización de personas a tiempo real. Como solución se propone un diseño hardware basado en el chip ADE9153 para extraer los datos de la tensión y corriente eficaces, consiguiendo una frecuencia de adquisición de 4 kHz. A su vez los datos obtenidos se procesarán, y se aplicará un algoritmo capaz de detectar las transiciones bruscas de nivel, identificando así la conexión y desconexión de algunos tipos de cargas a la red., This TFG aims to design a system for acquiring electrical variables with a high sampling frequency to program event detection algorithms for a subsequent application such as energy disaggregation and ulterior real-time people monitoring. A hardware solution based on the ADE9153 chip is proposed to extract the voltage and current RMS data, obtaining an acquisition frequency of 4 kHz. The data obtained will be processed, and an algorithm capable of detecting abrupt level transitions will be applied, identifying the connection and disconnection of some loads to the network., Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

El presente proyecto consta de una serie de documentos que sirven para ejecutar y poner en marcha las instalaciones eléctricas en alta y baja tensión de un edificio de oficinas situado en la ciudad de Madrid. El diseño se ha realizado conforme al RBT y conforme a susinstrucciones técnicas complementarias. Todas las reglas no son de uso en este proyecto, por lo que en cada apartado se especifica la norma a seguir. También, se ha seguido normativa requerida por la suministradora de energía. Los documentos que se presentan son la memoria descriptiva, cálculos justificativos, pliego de condiciones, presupuesto y planos., The present project consists of a series of documents that serve to execute and start the high and low voltage electrical installations of an office building located in the city of Madrid. The design has been carried out in accordance with the RBT and in accordance with its complementary technical instructions. All the rules are not of use in this project, reason why in each section the norm to be followed is specified. Also, regulations required by the energy supplier have been followed. The documents that are presented are the descriptive memory, justificatory calculations, specifications, budget and plans., Máster Universitario en Ingeniería Industrial (M141)

En este trabajo Fin de Grado se ha realizado el diseño y la implementación de un sistema de alimentación ininterrumpida para dispositivos de baja potencia. El proyecto se divide en tres grandes etapas de desarrollo ; la primera etapa consiste en intentar buscar el mejor diseño que encaje en las necesidades de la aplicación, se traducirá el diseño a una primera placa de potencia PCB mediante un software de diseño electrónico llamado Kicad, una segunda etapa será el estudio del gestor de energía MAX 8862 y su integración dentro del sistema completo y en la última etapa se desarrolla el ensamblaje de ambas placas, la de potencia y el gestor de energía, consiguiendo así el sistema de alimentación ininterrumpida para dispositivos de baja potencia., In End of Degree work deals with the design and implementation of an uninterruptible power supply system for low power devices. The project is divided into three major stages of development; The first stage is to try to find the best design to fit the needs of the device, translate the design to a first PCB power board using an electronic design software called Kicad, a second stage will be the study of the power manager MAX 8862 And its integration in the complete system and in the last stage the assembly of the two plates, the power and the energy manager, is developed, thus obtaining the uninterrupted power supply system for low power devices., Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

Esta tesis nace con la motivación de afrontar dos grandes problemas de nuestra era: la falta de recursos energéticos y el envejecimiento de la población. Respecto al primer problema, nace en la primera década de este siglo el concepto de Smart Grids con el objetivo de alcanzar la eficiencia energética. Numerosos países comienzan a realizar despliegues masivos de contadores inteligentes ("Smart Meters"), lo que despierta el interés de investigadores que comienzan a desarrollar nuevas técnicas para predecir la demanda. Así, los sistemas NILM (Non-Intrusive Load Monitoring) tratan de predecir el consumo individual de los dispositivos conectados a partir de un único sensor: el contador inteligente. Por otra parte, los grandes avances en la medicina moderna han permitido que nuestra esperanza de vida aumente considerablemente. No obstante, esta longevidad, junto con la baja fertilidad en los países desarrollados, tiene un efecto secundario: el envejecimiento de la población. Unos de los grandes avances es la incorporación de la tecnología en la vida cotidiana, lo que ayuda a los más mayores a llevar una vida independiente. El despliegue de una red de sensores dentro de la vivienda permite su monitorización y asistencia en las tareas cotidianas. Sin embargo, son intrusivos, no escalables y, en algunas ocasiones, de alto coste, por lo que no están preparados para hacer frente al incremento de la demanda de esta comunidad. Esta tesis doctoral nace de la motivación de afrontar estos problemas y tiene dos objetivos principales: lograr un modelo de monitorización sostenible para personas mayores y, a su vez, dar un valor añadido a los sistemas NILM que despierte el interés del usuario final. Con este objetivo, se presentan nuevas técnicas de monitorización basadas en NILM, aunando lo mejor de ambos campos. Esto supone un ahorro considerable de recursos en la monitorización, ya que únicamente se necesita un sensor: el contador inteligente; lo cual da escalabilidad a estos sistemas. Las contribuciones de esta tesis se dividen en dos bloques principales. En el primero se proponen nuevas técnicas NILM optimizadas para la detección de la actividad humana. Así, se desarrolla una propuesta basada en detección de eventos (conexiones de dispositivos) en tiempo real y su clasificación a un dispositivo. Con el objetivo de que pueda integrarse en contadores inteligentes. Cabe destacar que el clasificador se basa en modelos generalizados de dispositivos y no necesita conocimiento específico de la vivienda. El segundo bloque presenta tres nuevas técnicas de monitorización de personas mayores basadas en NILM. El objetivo es proporcionar una monitorización básica pero eficiente y altamente escalable, ahorrando en recursos. Los procesos Cox, log Gaussian Cox Processes (LGCP), monitorizan un único dispositivo si la rutina está estrechamente ligada a este. Así, se propone un sistema de alarmas si se detectan cambios en el comportamiento. LGCP tiene la ventaja de poder modelar periodicidades e incertidumbres propias del comportamiento humano. Cuando la rutina no depende de un único dispositivo, se proponen dos técnicas: una basada en gaussianas mixtas, Gaussian Mixture Models (GMM); y la otra basada en la Teoría de la Evidencia de Dempster-Shafer (DST). Ambas monitorizan y detectan deterioros en la actividad, causados por enfermedades como la demencia y el alzhéimer. Únicamente DST usa incertidumbres que simulan mejor el comportamiento humano y, por tanto, permite alarmas en caso de un repentino desvío. Finalmente, todas las propuestas han sido validadas mediante la evaluación de métricas y la obtención de resultados experimentales. Para ello, se han usado medidas de escenarios reales que han sido recopiladas en bases de datos. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios, demostrando que este tipo de monitorización es posible y muy beneficioso para nuestra sociedad. Además, se ha dado a lugar nuevas propuestas que serán desarrolladas en el futuro. Códigos UNESCO: 120320 - sistemas de control medico, 332201 – distribución de la energía, 120701 – análisis de actividades, 120304 – inteligencia artificial, 120807 – plausibilidad, 221402 – patrones.

Indoor Positioning based on WiFi has receivedextensive focus from research communities, owing its promises ofubiquitous positioning indoors for a variety of applications. Themajority of the existing research on WiFi positioning centersaround the improvement of positioning accuracy. However, tothis end there is missing a unanimous evaluation methodologyappropriately reflecting criteria relevant in real-world use. Assessingand advancing the state-of-the-art is often hindered byincomparable evaluation settings, and in many cases a missingrigor in describing evaluation methodology, metrics, and datacollection, which is often decoupled from realistic use scenariosand their diversity. This leads to major challenges—and oftendisappointments—when implementing positioning methods in thehope of the promised accuracies. We believe that this holds especiallyin large real world environments, as only few experimentalevaluations have been reported in such environments.This paper presents a comparative evaluation of severalindoor positioning techniques set at a large university hospitalspanning 160, 000m2—an environment where several location andcontext-aware logistic applications are in daily use. Thepositioning methods covered utilizes received signal strength fromexisting WiFi infrastructure to ease deployment and maintenance.We identify meaningful key metrics which describe differentaspects of the methods’ performance. Using these metrics, wefurthermore report on experiences with implementing and usingindoor positioning solutions in a highly diverse environment, inwhich building types and materials, as well as building use differacross the complex. Correspondingly, the evaluation data we useis gathered at different complex parts, days, and daytimes, andboth at static locations as well as traveling within the buildingcomplex. Our results illustrate and quantify the challenges andbreakdowns in transferring performance results from a smallcontrolled setting, such as a small office environment, to a largedynamic building complex.

En este Trabajo Fin de Grado se ha realizado un sistema software de simulación de inversores de potencia para uso docente. El proyecto ha sido desarrollado mediante Simulink y GUIDE, ambas herramientas de Matlab, creando una interfaz gráfica sencilla y didáctica. La aplicación permite la simulación de las diferentes tipologías de inversor estudiadas en distintas asignaturas relacionadas con la electrónica de potencia. En este Trabajo Fin de Grado se han estudiado diferentes técnicas de modulación PWM en inversores monofásicos y trifásicos, incluida la modulación vectorial en el inversor trifásico. Modificando los parámetros del circuito de una manera sencilla, el alumno puede visualizar el comportamiento del mismo, lo que facilita su comprensión., This work proposes a software simulation system of power inverters using Matlab-Simulink and a Guide application. The application allows to simulate different typologies of inverters studied in subjects related to Power Electronics. In this work several PWM modulation techniques in single-phase and three-phase inverters are studied, including space-vector modulation in three-phase inverters. The proposed application allows the students to better understand the different modulation techniques in power inverters and the effect of the different parameters in the whole system., Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

El presente trabajo de fin de grado expone el proyecto realizado por parte del alumno para llevar a cabo la implementación de un convertidor DC/AC sobre una FPGA, obteniendo un diseño configurable en donde la técnica de modulación PWM, frecuencia, THD y amplitud del primer armónico se pueden ajustar según las necesidades de la aplicación. Se ha creado por tanto un sistema de potencia didáctico capaz de servir como apoyo en asignaturas relacionadas con la Electrónica de potencia. El trabajo abarca todos los aspectos del diseño desde su implementación VHDL hasta el funcionamiento de todo el sistema de potencia formado por el cubo de potencia Semiteach-IGBT, un circuito de adaptación, la propia tarjeta FPGA y una carga escogida., This document presents the final grade thesis done by the student to carry out the implementation of a DC/AC converter on a FPGA. The design allows to change in real time the PWM modulation methodology, frequency, THD and first harmonic amplitude, so as to be adapted to the requirements of the application. Therefore, a teaching power system capable of serving as support in subjects related to power electronics has been created. The work covers all aspects of the VHDL design from implementation to operation of the entire power system formed by the cube power Semiteach-IGBT, an adaptation circuit, self FPGA card and a chosen load., Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

Este proyecto consiste en el diseño e implementación de convertidores DC/DC a partir del dispositivo Semiteach-­‐IGBT para docencia en Electrónica de Potencia. De este modo, los alumnos pueden realizar pruebas experimentales en una plataforma real de los contenidos teóricos vistos en clase o simulados. Mediante técnicas de Modulación por Ancho de Pulsos (PWM) se gestiona la apertura y cierre de los interruptores del dispositivo Semiteach-­‐IGBT. Para la generación de estas señales de control se ha utilizado un dispositivo Field Programmable Gate Array (FPGA) de Xilinx. En concreto, en este Trabajo Fin de Grado (TFG) se ha diseñado un circuito de aislamiento y acondicionamiento de las señales PWM de salida de la FPGA y el circuito de potencia. Por otro lado, se ha realizado un estudio del conexionado del dispositivo Semiteach-­‐IGBT y diseñado una carga RLC variable que se conectará a la salida del equipo. Asimismo, se ha propuesto un conjunto de prácticas orientadas a la experimentación de los alumnos en el laboratorio de la asignatura de Electrónica de Potencia., This project consists in the design and implementation of DC / DC converters with a Semiteach-­‐ IGBT device for teaching in Power Electronics. In this way, students can make experimental tests on a real platform of the theoretical contents studied in class. Using techniques of pulse-­‐width modulation (PWM) it allows the control of the Semiteach-­‐ IGBT’s switches. To generate these control signals it uses a device Field Programmable Gate Array (FPGA) from Xilinx. Specifically, in this Final Project (TFG) an isolation and conditioning circuit between the PWM output signals of the FPGA and the power circuit has been designed. Additionally, the study of the connection of Semiteach-­‐IGBT device is presented and a variable load RLC to be connected to the output of the device has been designed. Furthermore, a set of experiments to guide the students in the laboratory of a Power Electronics course has been proposed., Grado en Ingeniería en Electrónica y Automática Industrial

En este trabajo se mostrarán los conceptos esenciales a tener en cuenta a la hora de realizar un diseño electrónico de alta velocidad. Este documento muestra los elementos hardware y la disposición de los mismos a la hora de llevar a cabo el diseño de una tarjeta electrónica, impidiendo posibles problemas una vez fabricada y posibilitando el cumplimiento de las normativas vigentes. A modo de ejemplo se ha realizado un diseño de una tarjeta de control de un sistema de posicionamiento interior basado en balizas ultrasónicas. La elección de dicho diseño está basada en que en él se pueden encontrar los circuitos más característicos y comunes a los que deberá enfrentarse un diseñador. Contando con circuitos de potencia, analógicos y digitales de alta velocidad, que hacen de dicho circuito, él idóneo para mostrar toda la información recibida en la parte teórica., This master thesis deals with relevant concepts to be deemed when developing a highspeed electronic design. It shows the hardware elements and their placement and arrangement in order to carry out the design of an electronic card, not only avoiding possible problems appearing after manufacturing, but also enabling compliance with regulations. As an guidance example, a design of a control board of an indoor positioning system based on ultrasonic beacons has been presented. The interest of this design is based on the fact that most characteristic and common circuits in electronic design can be found here, such as power electronic circuits, or high-speed analog and digital circuits. This makes the proposed design suitable to show all the techniques, considerations and information described previously in the theoretical part., Máster Universitario en Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (M128)

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en 2015, En las últimas décadas, los sistemas de medición de distancias se han beneficiado de los avances en el área de las comunicaciones inalámbricas. En los sistemas basados en CDMA (Code-Division Multiple-Access), las propiedades de correlación de las secuencias empleadas juegan un papel fundamental en el desarrollo de dispositivos de medición de altas prestaciones. Debido a las sumas ideales de correlaciones aperiódicas, los conjuntos de secuencias complementarias, CSS (Complementary Sets of Sequences), son ampliamente utilizados en sistemas CDMA. En ellos, es deseable el uso de arquitecturas eficientes que permitan generar y correlar CSS del mayor número de secuencias y longitudes posibles. Por el término eficiente se hace referencia a aquellas arquitecturas que requieren menos operaciones por muestra de entrada que con una arquitectura directa. Esta tesis contribuye al desarrollo de arquitecturas eficientes de generación/correlación de CSS y derivadas, como son las secuencias LS (Loosely Synchronized) y GPC (Generalized Pairwise Complementary), que permitan aumentar el número de longitudes y/o de secuencias disponibles. Las contribuciones de la tesis pueden dividirse en dos bloques: En primer lugar, las arquitecturas eficientes de generación/correlación para CSS binarios, derivadas en trabajos previos, son generalizadas al alfabeto multinivel (secuencias con valores reales) mediante el uso de matrices de Hadamard multinivel. Este planteamiento tiene dos ventajas: por un lado el aumento del número de longitudes que pueden generarse/correlarse y la eliminación de las limitaciones de las arquitecturas previas en el número de secuencias en el conjunto. Por otro lado, bajo ciertas condiciones, los parámetros de las arquitecturas generalizadas pueden ajustarse para generar/correlar eficientemente CSS binarios de mayor número de longitudes que con las arquitecturas eficientes previas. En segundo lugar, las arquitecturas propuestas son usadas para el desarrollo de nuevos algoritmos de generación/correlación de secuencias derivadas de CSS que reducen el número de operaciones por muestra de entrada. Finalmente, se presenta la aplicación de las secuencias estudiadas en un nuevo sistema de posicionamiento local basado en Ultra-Wideband y en un sistema de posicionamiento local basado en ultrasonidos.

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Premio Extraordinario de Doctorado 2011 En esta tesis se evalúan distintos esquemas de codificación aplicados a señales ultrasónicas para la determinación precisa de tiempos de vuelo. Una adecuada codificación confiere al sistema de una mayor inmunidad ante el ruido, la capacidad de discriminar varias emisiones realizadas simultáneamente, y además permite conseguir una gran precisión en la medida de distancias. Entre las diversas aplicaciones se encuentran la detección de obstáculos, tareas de localización en sistemas de computación ubicua o ensayos no destructivos en materiales. Otras áreas, como las comunicaciones, criptografía o radar, también demandan el uso de códigos con propiedades de correlación favorables. La tesis puede dividirse en tres grandes bloques. El primero se dedica al estudio de las propiedades de correlación aperiódica de los códigos binarios actuales más prometedores, y a la propuesta de nuevos esquemas de codificación. El segundo aborda el diseño de generadores y correladores eficientes que reducen en gran medida el número de operaciones a realizar para llevar a cabo la generación o detección de los códigos previos. Finalmente, en el último bloque se analiza la aplicación de los distintos códigos a un sistema de posicionamiento local. Tras un análisis pormenorizado de los códigos de mayor aplicación, incluidas las últimas propuestas con códigos ortogonales generalizados LS y T-ZCZ, se realiza una selección de aquellos sub-conjuntos de códigos con menores lóbulos laterales de auto-correlación y correlación cruzada aperiódica. Asimismo, se ha comprobado que la correlación aperiódica parcial de los códigos elegidos permite reducir casi en su totalidad la zona ciega de exploración típica de los sistemas sensoriales ultrasónicos que utilizan un mismo transductor tanto en emisión como en recepción. Se presenta un nuevo algoritmo para la obtención de pares T-ZCZ a partir de un esquema de generación de conjuntos complementarios de secuencias (CSS) de reciente aparición. Estos pares presentan zonas de correlación cero en la suma de sus funciones de correlación aperiódica y permiten salvar las restricciones de los CSS en el número de secuencias asignadas a cada emisor. Los pares T-ZCZ aquí propuestos presentan zonas de interferencias de menor tamaño y valores de cota inferiores en dichas zonas a los descritos en trabajos previos; y, lo que es de gran importancia, permiten obtener generadores y correladores eficientes que minimizan la carga computacional de su implementación hardware, si se comparan con implementaciones directas. El diseño de ambos módulos, de generación y correlación, se acomete también en la tesis. El primero permite obtener simultáneamente y de forma sencilla todos los pares ortogonales generalizados de una misma familia. Asimismo, el segundo proporciona a su salida la correlación de la señal de entrada con todos los pares de la familia. Las propiedades de correlación de los CSS, y el hecho de que la mayor parte de códigos ortogonales generalizados deriven de ellos, animan a continuar los esfuerzos investigadores en esta línea. En la tesis se propone una modificación de los algoritmos de generación y correlación asociados a dichos códigos, que da lugar a una implementación genérica en hardware configurable, capaz de operar en tiempo real y de adaptarse a los requisitos de la aplicación concreta. Esta implementación se utiliza como base para la propuesta de nuevos algoritmos de generación y correlación de códigos LS, tanto de los obtenidos a partir de pares Golay como de los obtenidos utilizando CSS. La zona libre de interferencias que estos códigos presentan alrededor del origen, junto con la disponibilidad de los correladores aquí propuestos, hacen muy atractivo su uso en aplicaciones cuasi-síncronas. Finalmente, se ha definido un sistema de posicionamiento local ultrasónico, en el que se ha podido comprobar experimentalmente la validez de los resultados obtenidos con todos los esquemas de codificación evaluados y algoritmos propuestos.

Premio Extraordinario de Doctorado 2011, En esta tesis se evalúan distintos esquemas de codificación aplicados a señales ultrasónicas para la determinación precisa de tiempos de vuelo. Una adecuada codificación confiere al sistema de una mayor inmunidad ante el ruido, la capacidad de discriminar varias emisiones realizadas simultáneamente, y además permite conseguir una gran precisión en la medida de distancias. Entre las diversas aplicaciones se encuentran la detección de obstáculos, tareas de localización en sistemas de computación ubicua o ensayos no destructivos en materiales. Otras áreas, como las comunicaciones, criptografía o radar, también demandan el uso de códigos con propiedades de correlación favorables. La tesis puede dividirse en tres grandes bloques. El primero se dedica al estudio de las propiedades de correlación aperiódica de los códigos binarios actuales más prometedores, y a la propuesta de nuevos esquemas de codificación. El segundo aborda el diseño de generadores y correladores eficientes que reducen en gran medida el número de operaciones a realizar para llevar a cabo la generación o detección de los códigos previos. Finalmente, en el último bloque se analiza la aplicación de los distintos códigos a un sistema de posicionamiento local. Tras un análisis pormenorizado de los códigos de mayor aplicación, incluidas las últimas propuestas con códigos ortogonales generalizados LS y T-ZCZ, se realiza una selección de aquellos sub-conjuntos de códigos con menores lóbulos laterales de auto-correlación y correlación cruzada aperiódica. Asimismo, se ha comprobado que la correlación aperiódica parcial de los códigos elegidos permite reducir casi en su totalidad la zona ciega de exploración típica de los sistemas sensoriales ultrasónicos que utilizan un mismo transductor tanto en emisión como en recepción. Se presenta un nuevo algoritmo para la obtención de pares T-ZCZ a partir de un esquema de generación de conjuntos complementarios de secuencias (CSS) de reciente aparición. Estos pares presentan zonas de correlación cero en la suma de sus funciones de correlación aperiódica y permiten salvar las restricciones de los CSS en el número de secuencias asignadas a cada emisor. Los pares T-ZCZ aquí propuestos presentan zonas de interferencias de menor tamaño y valores de cota inferiores en dichas zonas a los descritos en trabajos previos; y, lo que es de gran importancia, permiten obtener generadores y correladores eficientes que minimizan la carga computacional de su implementación hardware, si se comparan con implementaciones directas. El diseño de ambos módulos, de generación y correlación, se acomete también en la tesis. El primero permite obtener simultáneamente y de forma sencilla todos los pares ortogonales generalizados de una misma familia. Asimismo, el segundo proporciona a su salida la correlación de la señal de entrada con todos los pares de la familia. Las propiedades de correlación de los CSS, y el hecho de que la mayor parte de códigos ortogonales generalizados deriven de ellos, animan a continuar los esfuerzos investigadores en esta línea. En la tesis se propone una modificación de los algoritmos de generación y correlación asociados a dichos códigos, que da lugar a una implementación genérica en hardware configurable, capaz de operar en tiempo real y de adaptarse a los requisitos de la aplicación concreta. Esta implementación se utiliza como base para la propuesta de nuevos algoritmos de generación y correlación de códigos LS, tanto de los obtenidos a partir de pares Golay como de los obtenidos utilizando CSS. La zona libre de interferencias que estos códigos presentan alrededor del origen, junto con la disponibilidad de los correladores aquí propuestos, hacen muy atractivo su uso en aplicaciones cuasi-síncronas. Finalmente, se ha definido un sistema de posicionamiento local ultrasónico, en el que se ha podido comprobar experimentalmente la validez de los resultados obtenidos con todos los esquemas de codificación evaluados y algoritmos propuestos.

Premio Extraordinario de Doctorado 2009