Optimització i implementació en Simulink de l'adquisició d'un senyal GPS amb blocs FFT

Aquest projecte es tracta de la optimització i la implementació de l’etapa d’adquisició d’un receptor GPS. També inclou una revisió breu del sistema GPS i els seus principis de funcionament. El procés d’adquisició s’ha estudiat amb detall i programat en els entorns de treball Matlab i Simulink. El fet d’implementar aquesta etapa en dos entorns diferents ha estat molt útil tant de cara a l’aprenentatge com també per la comprovació dels resultats obtinguts. El principal objectiu del treball és el disseny d’un model Simulink que es capaç d’adquirir una senyal capturada amb hardware real. En realitat, s’han fet dues implementacions: una que utilitza blocs propis de Simulink i l’altra que utilitza blocs de la llibreria Xilinx. D’aquesta manera, posteriorment, es facilitaria la transició del model a la FPGA utilitzant l’entorn ISE de Xilinx. La implementació de l’etapa d’adquisició es basa en el mètode de cerca de fase de codi en paral·lel, el qual empra la operació correlació creuada mitjançant la transformada ràpida de Fourier (FFT). Per aquest procés es necessari realitzar dues transformades (per a la senyal entrant i el codi de referència) i una antitransformada de Fourier (per al resultat de la correlació). Per tal d’optimitzar el disseny s’utilitza un bloc FFT, ja que tres blocs consumeixen gran part dels recursos d’una FPGA. En lloc de replicar el bloc FFT, en el model el bloc és compartit en el temps gràcies a l’ús de buffers i commutadors, com a resultat la quantitat de recursos requerits per una implementació en una FPGA es podria reduir considerablement.

Caracterització estadística dels pics de correlació a GPS

Aquest projecte es centra a donar una caracterització estadística del valor que tenen els pics de correlació sota diferents escenaris d’adquisició a un receptor GPS. En primer lloc, s’ha volgut donar una visió general de tots els fonaments del sistema GPS per tal de poder entendre el seu funcionament. A continuació, s’ha passat a analitzar el bloc d’adquisició d’un receptor GPS. Primer, hem estudiat quines operacions es realitzen en aquest bloc i quines són les diferents formes d’implementar-lo. Seguidament, sota un escenari d’adquisició per cerca de fase de codi en paral·lel i utilitzant integracions coherents, s’han estudiat les distribucions estadístiques de les pdf’s obtingudes pels pics de correlació de senyal+soroll i pels pics de correlació de només soroll, i s’ha vist com aquestes fan modificar la corba ROC del receptor . Les simulacions s’han realitzat amb MATLAB i en diferents escenaris d’adquisició per tal de poder comparar com varien les estadístiques obtingudes en casos diferents.

Desarrollo de una aplicación web para representación de datos de posicionamiento

En aquesta memòria s’explica el desenvolupament d’una eina útil que permet a l’usuari visualitzar en l’aplicació Google Maps les dades de posicionament captats en una sessió GPS. En aquest projecte, hem dissenyat una aplicació Web en la qual recollim les dades ingressades per l’usuari mitjançant un formulari. Un cop emmagatzemades aquestes dades en el servidor, la nostra eina hi executa l’aplicació encarregada del càlcul de les posicions. Aquesta és un script desenvolupat en MATLAB, que s’encarrega d’interpretar les dades subministrades per l’usuari, amb les quals es poden calcular les coordenades captades pel receptor GPS. Una vegada calculades, el software les emmagatzema en el servidor, en un arxiu .xml, que serà el que posteriorment interpretarà Google Maps gràcies al seu API. D’aquesta manera, l’usuari obtindrà el resultat visual de la sessió GPS que hagi decidit carregar sense necessitat des disposar de cap software específic per a la interpretació i el càlcul de les dades que hi ha capturat.

Creació d’un programa informàtic per al monitoratge dels paràmetres de treball i a l’ajut al guiatge d’un tractor agrícola

L’objectiu projecte és desenvolupar un sistema d’ajut al guiatge universal adaptable a qualsevol vehicle que permeti incrementar significativament l’eficiència de les feines a realitzar per la maquinària al camp. El sistema proposat es pot configurar d’acord amb les característiques de la maquinària o de la tasca a realitzar i és capaç de guiar en línia recta i crear paral·leles a la passada recta de referència. Un altre objectiu és millorar el rendiment, la fiabilitat i la usabilitat del programari de monitoratge inicial instal·lat al tractor, com també caracteritzar el receptor GPS AgGPS 332 de Trimble® per a comprovar la precisió de l’aparell. Els resultats obtinguts en la millora del programa de monitoratge són molt satisfactoris a l’haver corregit imprecisions de funcionament que en limitaven l’usabilitat. Els resultats obtinguts en la caracterització del receptor AgGPS 332 permeten valorar millor quin tipus de correcció diferencial és més convenient per a la precisió de treball requerida segons el seu cost de posada en marxa i de funcionament.Els resultats obtinguts en la validació de l’ajut al guiatge, han validat el guiatge a 10 metres vista com un ajut al guiatge equivalent al guiatge manual quan la velocitat de treball és de 5 km/h, el tractorista té referències visuals i no està fatigat. Els resultats obtinguts pels guiatges a 3 i 50 metres no són satisfactoris a 5 km/h. Tanmateix, durant el procés de disseny, la realització dels assajos i durant l’anàlisi de resultats s’han identificat algunes mancances i limitacions i es proposen una sèrie de millores per tal de solucionar-les.

Experimentació amb un receptor software GPS-Galileo d'alta sensibilitat per a entorns interiors

Este proyecto se centra en el análisis de señales GPS, utilizando un receptor software desarrollado con Matlab en un proyecto de investigación para la Agencia Espacial Europea (ESA), llevado a cabo por parte del departamento de Telecomunicaciones e Ingeniería de Sistemas de la ETSE. Este software utiliza técnicas de procesado de señal de alta sensibilidad (HS-GNSS) que permite al usuario determinar su posición en entornos de difícil propagación como puede ser el caso de los escenarios interiores. Los datos experimentales se analizan en función del nivel de multipath que afecta a la señal de cada uno de los satélites, y la degradación que los escenarios interiores provocan en las señales, a causa del mobiliario, paredes, personas, etc. Para analizar los datos experimentales, se ha utilizado una métrica presentada en el congreso internacional EuCAP 2009, con la que es posible caracterizar las señales en función del nivel de multipath.

Diseño e implementación de un receptor GNSS multifrecuencia y multiconstelación

Este proyecto presenta el diseño, test y validación de una cabecera de recepción multiconstelación y multifrecuencia para Sistemas de Navegación Global por Satélite (GNSS). El receptor presentado ha sido diseñado para adquirir las bandas E5/L5 y E1/L1 de los sistemas Galileo y NAVSTAR-GPS. Para trasladar en frecuencia las dos bandas a la vez, se implementa un receptor con arquitectura superheterodina basado en un mezclador de rechazo a frecuencia imagen (IRM). Medidas de ambos sistemas han sido realizadas validando el correcto funcionamiento del receptor en la banda E1/L1. Para ello no sólo se han adquirido los satélites de la constelación GPS, sino que además se han adquirido con éxito los satélites GIOVE-A/B utilizados en la fase de validación en órbita del sistema europeo Galileo.

Integració de la posició GPS per fer el control del moviment d'un robot

L’objectiu d’aquest treball és fer un estudi dels diferents tipus de sistemes de posicionament global que hi ha en el mercat, elegir un mòdul receptor assequible per poder analitzar-lo i veure si disposa de les característiques adequades per integrar-lo en un robot autònom d’exploració del projecte Sant Bernardo. S’hauran de fer les anàlisis de la precisió del mòdul en les diferents direccions cardinals, es a dir Nord, Sud, Est, Oest i altura i veure la diferència d’error que hi ha en cada una, veure si la precisió varia molt en diferents situacions, com en cel obert, en sotabosc, costat i interior edificis. A més a més s’haurà de mirar la repetibilitat, la diferencia d’error amb diferentnombre de satèl•lits connectats i si disposa de suficient velocitat de processat per a podar corregir la posició del robot en moviment. Un cop analitzades les característiques del mòdul receptor elegit, es decidirà si aquest ésadequat per fer les correccions de posició del robot, o s’haurà d’adquirir un mòdul de característiques superiors i per tant molt més car per a dura a terme adequadament la correcció de la posició

Contribución al diseño de GNSS-SDR, un receptor GNSS de código abierto

[ANGLÈS] This project introduces GNSS-SDR, an open source Global Navigation Satellite System software-defined receiver. The lack of reconfigurability of current commercial-of-the-shelf receivers and the advent of new radionavigation signals and systems make software receivers an appealing approach to design new architectures and signal processing algorithms. With the aim of exploring the full potential of this forthcoming scenario with a plurality of new signal structures and frequency bands available for positioning, this paper describes the software architecture design and provides details about its implementation, targeting a multiband, multisystem GNSS receiver. The result is a testbed for GNSS signal processing that allows any kind of customization, including interchangeability of signal sources, signal processing algorithms, interoperability with other systems, output formats, and the offering of interfaces to all the intermediate signals, parameters and variables. The source code release under the GNU General Public License (GPL) secures practical usability, inspection, and continuous improvement by the research community, allowing the discussion based on tangible code and the analysis of results obtained with real signals. The source code is complemented by a development ecosystem, consisting of a website (http://gnss-sdr.org), as well as a revision control system, instructions for users and developers, and communication tools. The project shows in detail the design of the initial blocks of the Signal Processing Plane of the receiver: signal conditioner, the acquisition block and the receiver channel, the project also extends the functionality of the acquisition and tracking modules of the GNSS-SDR receiver to track the new Galileo E1 signals available. Each section provides a theoretical analysis, implementation details of each block and subsequent testing to confirm the calculations with both synthetically generated signals and with real signals from satellites in space.

Software de monitorització de dades rebudes en un GPS

"Aquest document conté originàriament altre material i/o programari només consultable a la Biblioteca de Ciències i d'Enginyeries".

Diseño del subsistema RF para el receptor SAR biestático en banda-C SABRINA

Este proyecto tiene como objetivo diseñar un nuevo receptor SAR biestático para el sistema SABRINA (SAR Bistatic fixed Receiver for INterferometric Applications) caracterizando el sistema que ya existía. El nuevo dispositivo deberá cumplir con las características y requisitos del escenario teniendo en cuenta la potencia recibida y el ruido de cuantificación de la tarjeta digitalizadora. Con este fin se introducen previamente conocimientos de teoría RADAR y SAR. Además, se deberá compactar al máximo el sistema para conseguir un receptor autocontenido que facilite su traslado. Para tal fin se ha incorporado a la caja del receptor un sintetizador programable que actúa de oscilador local de las cadenas de recepción y una fuente de alimentación que provee la tensión a todos los componentes activos del dispositivo. Por otra parte el proyecto ilustra las diferentes campañas de experimentos que se han realizado durante el periodo de trabajo.

Real time GPS precise positioning of LEO satellites

Report for the scientific sojourn at the German Aerospace Center (DLR) , Germany, during June and July 2006. The main objective of the two months stay has been to apply the techniques of LEO (Low Earth Orbiters) satellites GPS navigation which DLR currently uses in real time navigation. These techniques comprise the use of a dynamical model which takes into account the precise earth gravity field and models to account for the effects which perturb the LEO’s motion (such as drag forces due to earth’s atmosphere, solar pressure, due to the solar radiation impacting on the spacecraft, luni-solar gravity, due to the perturbation of the gravity field for the sun and moon attraction, and tidal forces, due to the ocean and solid tides). A high parameterized software was produced in the first part of work, which has been used to asses which accuracy could be reached exploring different models and complexities. The objective was to study the accuracy vs complexity, taking into account that LEOs at different heights have different behaviors. In this frame, several LEOs have been selected in a wide range of altitudes, and several approaches with different complexity have been chosen. Complexity is a very important issue, because processors onboard spacecrafts have very limited computing and memory resources, so it is mandatory to keep the algorithms simple enough to let the satellite process it by itself.

Participació del receptor cannabinoide CB1 en les propietats de les drogues psicoestimulants

L'objectiu d'aquest projecte ha estat l'estudi de la interacció entre el sistema cannabinoide i l’èxtasi. En primer lloc es va observar l'efecte de l'èxtasi sobre la dependència física que produeixen els cannabinoides, en concret el Delta9-Tethahidrocannabinol, principal principi actiu de la marihuana. Per això vam administrar crònicament ratolins amb THC fins que es van fer depenents a la droga i se’ls hi va desencadenar una síndrome d’abstinència. Els signes físics que mostra un individu quan se li retira una droga indiquen la dependència que l'individu té per aquesta droga. Vam observar que l'èxtasi era capaç de disminuir els efectes de la síndrome d'abstinència a cannabinoides. En segon lloc vam estudiar la participació del sistema cannabinoide endogen, en concret el receptor CB1 en les propietats farmacològiques i addictives de l’èxtasi. Per això vam fer servir ratolins sense el receptor CB1 i vam observar les diferències en els efectes de l’èxtasi respecte animals normals. Per això vam observar l’activitat locomotora, la temperatura, l’ansietat i els efectes reforçants de l’èxtasi en tots dos genotips. En animals normals l’èxtasi produeix un augment tant en la locomoció com en la temperatura, tanmateix, aquest augment es veu disminuït en els animals sense receptor CB1. També vam observar els efectes ens els efectes de recompensa primària de l’èxtasi en ambdós genotips. La recompensa primària es refereix a quant li agrada un individu un estímul. No vam observar diferències entre animals knockout pel receptor CB1 i animals normals. També vam analitzar els efectes reforçants de l’èxtasi en tots dos genotips. Els efectes reforçants d’una droga indiquen quant vol un individu aconseguir al droga. Vam observar que malgrat els efectes de recompensa primària resten intactes en els animals CB1 knockout, aquest animals no estan reforçats per l’èxtasi. Així, als animals CB1 knockout els hi agrada l’èxtasi però no fan cap esforç per aconseguir-lo. Per tant, el receptor CB1 regula els efectes sobre la locomoció, la temperatura i el reforç produïts per l’èxtasi.

Diseño e implementación de un receptor multifrecuencia basado en muestreo paso banda aplicado al sistema Galileo

Este trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar un receptor multifrecuencia requerido para aplicaciones Galileo centradas a realizar correcciones de errores y estudios de la ionosfera. Estas características obligan a buscar alternativas respecto los receptores superheterodinos convencionales dado que para éstos los retardos de propagación entre las diferentes bandas de interés son inaceptables. Por ello, se presenta un receptor basado en la técnica de muestreo paso banda, que permite trasladar el espectro mediante el conversor ADC a través de un aliasing intencionado, eliminando así los retardos de propagación entre bandas de interés, dado que todas se albergan en un mismo canal. En este trabajo nos hemos centrado únicamente en las etapas críticas del receptor presentado, siendo éstas la etapa de filtrado y conversión digital. La etapa de filtrado requerirá filtros muy selectivos, ya que el ruido existente fuera de banda se solapará a nuestra banda de interés, degradando la SNR del sistema a medida que tenga más potencia. Esta etapa se ha realizado mediante una estructura duplexora conjuntamente con dos filtros de líneas acopladas. La etapa de conversión se ha realizado fabricando el layout de un conversor comercial, del cual se ha validado el correcto funcionamiento para la aplicación requerida.

Agrupación de antenas microstrip para un receptor SAR biestático

El objetivo de este proyecto es el diseño de las antenas para el receptor de un radar de apertura sintética biestáticos (SAR). Estas antenas tendrán que maximizar la ganancia con la restricción de maximizar también el campo de visión del radar. Esto quiere decir, que la antena tendrá que tener un ancho de banda relativamente grande en uno de sus planos principales y relativamente estrecho en el otro plano. Con el propósito de diseñar una agrupación de antenas para un receptor SAR biestático, en este documento se analiza la tecnología microstrip orientada a las antenas y la teoría de las agrupaciones de antenas, se diseñan antenas de doble polarización, se estudian agrupaciones de antenas microstrip que cumplan con las especificaciones, se presentan redes de alimentaciones para dichas agrupaciones y se fabrica y mide una agrupación de antenas con doble polarización.

Estimación de las emisiones de CO2 vía GPS

El projecte consisteix en la captura de dades per mitjà del sistema GPS, mitjançant aquestes dades hem d'endevinar en quin vehicle ens desplacem per a portar el càlcul del consum del CO2 dels nostres desplaçaments. El programa ha estat desenvolupat per ser funcional a sobre de dispositius mòbils que tinguin targeta de memòria externa i Java J2ME, inclou interfície gràfica.