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Desarrollo y evaluación de algoritmos de identificación no cooperativa de blancos radar reales mediante una base de datos sintética: aproximación hacia una solución operativa.

  • Autores: Antonio Jurado-Lucena
  • Directores de la Tesis: Ignacio Montiel Sánchez (dir. tes.), Iván González Diego (codir. tes.)
  • Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2011
  • Idioma: español
  • Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Berlanga de Jesús (presid.), Oscar Gutiérrez Blanco (secret.), Miguel Ángel Patricio Guisado (voc.), Fernando Rivas Peña (voc.), Carlos Delgado Hita (voc.)
  • Materias:
  • Enlaces
    • Tesis en acceso abierto en: TESEO
  • Resumen
    • español

      Uno de los principales desafíos tecnológicos relacionados con la Seguridad y Defensa es la identificación de forma rápida y fiable de diferentes aeronaves que sobrevuelan zonas de conflicto o complejos civiles de alto nivel de seguridad, como pueden ser aeropuertos, edificios gubernamentales, etc.Las diferentes técnicas que se han investigado para solventar este problema se pueden dividir, grosso modo, en dos grupos: las técnicas cooperativas y las no cooperativas. Tanto una como otra utilizan la tecnología radar, debido a que proporciona un largo alcance tanto de día como de noche, y es capaz de penetrar a través del humo y la vegetación sin importar la climatología.Los sistemas cooperativos basan su funcionamiento en establecer comunicación con el blanco a identificar mediante el envío de una señal que interroga a la aeronave. Ésta, automáticamente envía una señal de respuesta proporcionando su identificación. Sin embargo, estos sistemas sólo son capaces de identificar aeronaves amigas o neutrales. Además, estos sistemas tienen una difícil aplicación en determinados escenarios, como por ejemplo, zonas donde existan conflictos bélicos, donde las comunicaciones pueden verse interferidas por el adversario.En principio, esta carencia en la capacidad de identificación puede paliarse mediante el uso de los sistemas no cooperativos, que no requieren del establecimiento de un enlace de comunicaciones con el blanco a identificar. Estos sistemas no cooperativos envían una señal hacia el blanco, que se refleja de forma característica en los diferentes componentes de la aeronave. Todas estas reflexiones forman una única señal de retorno proporcionando información sobre la geometría del blanco iluminado. Finalmente, la medida del blanco se compara con información de blancos contenida en una base de datos de referencia.Para poner en funcionamiento un sistema no cooperativo es necesario un apropiado procesado de la señal recibida, un buen método de clasificación y una enorme base de datos poblada con la mayor cantidad de información que sea posible.Hasta la fecha, los sistemas no cooperativos, que están operativos, están equipados con una base de datos realizada con medidas de blancos reales, lo cual tiene un gran inconveniente, y es que estos sistemas sólo son capaces de identificar aeronaves que previamente hayan colaborado en campañas de medida destinadas a la adquisición de información para poblar la base de datos.Esta Tesis Doctoral tiene como objetivo desarrollar un sistema no cooperativo que sea capaz de identificar cualquier tipo de aeronave, incluida y caracterizada en la base de datos, para cualquiera que sea el ángulo con el que se ilumina el blanco, empleando para esto el menor tiempo posible. Por ello, se ha puesto en práctica una metodología de identificación para la que se ha considerado y analizado diferentes técnicas de adquisición de datos, diferentes procesados de señal y varios métodos de clasificación. Sin embargo, la principal contribución de esta investigación es que la información contenida en la base de datos procede exclusivamente de simulaciones electromagnéticas, lo cual implica un bajo coste además de ser la forma más rápida para obtener información de gran variedad de blancos, cualquiera que sea su configuración y ángulo de iluminación

    • English

      One of main technology challenges concerning the Security and Defence areas is the rapid and reliable identification of different aircraft flying over the battle space or over civilian facilities with high level of security, such as airports, governmental buildings, etc. The different techniques that have been researched to solve this problem may roughly be divided into two groups: cooperative and non-cooperative techniques. Both are based on radar technology due to its capability of long range day/night operation, as well as smoke, weather and foliage penetration. Cooperative systems are based on the communication between an identification system and the unknown target. The identification system sends an interrogating signal to the target, which replies automatically providing its identification. However, cooperative systems are able to identify just friend or neutral aircraft, and become more vulnerable in some scenarios, such as armed conflict areas where communications are often disrupted by the other side. In principle, this lack of identification could be covered by non-cooperative systems, which do not require any communication with the target. A non-cooperative system sends a signal to the target that is reflected by different parts of the aircraft. All these reflections form a global reflected signal that provides information about the target geometry, which is known as the target signature. Finally, the measured target signature is compared with other target signatures of a reference database. To bring into operation a non-cooperative system is mandatory a proper signal processing of the acquired data, a good classification method and a huge database populated with as much information as possible. Up to now, the operative non-cooperative systems are equipped with a database populated with measurements of actual targets, which is a big drawback because these systems are able to identify just the aircraft which have collaborated in the measurement campaigns previously carried out in order to create this database. This PhD dissertation is aimed to develop a non-cooperative system able to identify targets at any aspect angle in a short period of time. In order to do this, a new identification methodology is presented and demostrated, where different acquisition techniques, types of signal processing and classification methods have been considered and analyzed to achieve that goal. However, the main contribution of this research is related with the fact that the information populating the database is generated by electromagnetic simulation software tools, as it requires lower cost and allows a faster way to obtain information of all the possible targets, aspect angles and configurations.


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