Actualización de Interfaz en Sistemas de
Radar
Acosta Nelson & Tosini Marcelo
INTIA/INCA - Fac. Ciencias Exactas - Universidad Nacional del Centro de la Prov. de Bs. As.
Paraje Arroyo Seco s/n – TANDIL - Argentina
{ nacosta, mtosini }@exa.unicen.edu.ar
1. INTRODUCCIÓN
Los
radares son dispositivos electrónicos usados para la detección de objetos que interfieran
con la onda transmitida, y que generen una onda reflejada con
parte de la energía original. El
desplazamiento de frecuencia entre la onda transmitida y reflejada indica el acercamiento o
alejamiento entre el
radar y el objetivo; mientras que el retraso entre el pulso transmitido y
recibido es proporcional a la distancia entre el
radar y el objeto.
El uso de
radares es una práctica frecuente en el mundo moderno. Las aplicaciones civiles
los usan para obtener una navegación segura (aérea y naval). Además es de vital importancia
estratégica para el cuidado de las fronteras y preservar los recursos del país. Varias firmas
(Thomson-CSF, Westinghouse Electric, Northrop/Grumman, IAI Elta) comercializan
productos en cualquiera de estos rangos.
Como
todos los productos son importados, la dependencia tecnológica que se produce es
total. Una vez instalado un sistema se debe recurrir al fabricante para obtener una
actualización, y normalmente el fabricante prefiere vender nuevos modelos a mantener los
antiguos. Así, los precios por la actualización de estos sistemas se elevan a valores que no
permiten la modernización de equipos.
Los equipos de
radar normalmente se componen de 5 grandes bloques: transmisor, receptor,
antena, filtro/cálculo y visualizador. Los primeros tres módulos están tecnológicamente
bastante establecidos, mientras que los avances tecnológicos en los modelos se presentan en
las últimas dos etapas. Prueba de ello es que los nuevos modelos del mercado y las
actualizaciones normalmente reemplazan estas dos etapas (IAI Elta, Thomson-CSF, entre
otras).
En este
proyecto se utilizará un
radar en funcionamiento modelo
Cyrano II-b fabricado por
Thomson-CSF (Fig. 1)
y se reemplazarán las etapas de “filtro/cálculo” y “visualizador” por
una computadora. De esta forma se obtendrá una plataforma tecnológica probada para
realizar un prototipo de los algoritmos de filtrado y cálculo; orientado a la modernización de
equipos que actualmente están instalados en la región, el país o el MERCOSUR. Cabe
destacar que este
proyecto es realizado en forma conjunta con una empresa local, con basta
experiencia en el mantenimiento de dispositivos electrónicos de aeronaves.
La sección 2 presenta los objetivos del
proyecto, y la 3 muestra los resultados tecnológicos y
económicos. La sección 4 presenta los factores o circunstancias críticas, la sección 5
describe las etapas del
proyecto, mientras que la sección 6 presenta el estado actual del
proyecto.
2. OBJETIVOS DEL PROYECTO
Como el
proyecto es realizado en conjunto con una empresa, además de los objetivos
técnicos, se deben considerar objetivos económicos y comerciales.
•
TÉCNICOS. Se busca obtener experiencia en el análisis de señales de
radares, diseñar
un conjunto de algoritmos y técnicas que permitan realizar la detección de objetos,
mejorar la calidad de detección de sistemas y actualizar la interfaz de las pantallas de
radar. Este
proyecto sólo pretende establecer el conjunto de algoritmos y técnicas que
permita la detección de objetos con sus parámetros, conectando una computadora al
radar por medio de una placa de adquisición de datos.
•
ECONÓMICOS. Se pretende promover el desarrollo nacional a través de la
implementación de herramientas de análisis de señales de
radar, y la explotación de las
patentes que surjan de éste
proyecto; generando la demanda de mano de obra local
especializada en la industria electrónica y de computación.
• COMERCIALES. El objetivo comercial principal es satisfacer la demanda del mercado
local en tecnología de
radares, su desarrollo y comercialización con un posible
abaratamiento de los costos del producto final, con miras a un incremento en la
comercialización a mercados más abiertos tanto local, argentino como del MERCOSUR.
3. RESULTADOS TECNOLOGICOS Y ECONOMICOS ESPERADOS DEL PROYECTO
La tecnología es viable y el objetivo tecnológico factible de desarrollar, ya que se dispone
tanto de la capacidad de producción como la de I+D. La ventaja principal es que esta
tecnología no está desarrollada en el país lo que hace que el mercado potencial sea muy
amplio.
Este trabajo es una primera etapa, en la que se implementarán varios prototipos de
dispositivos electrónicos y sus respectivos sistemas de control. El control se basa en
plataformas PC, microcontroladores, circuitos a medida con tecnologías FPGA e incluso
ASICs.
Se preveen tres indicadores de éxito/fracaso del
proyecto:
1- Incremento en la calidad de detección del radar por medio del nuevo sistema de
análisis.
2- Incremento en la cantidad de parámetros de calidad que se pueden medir por medio
de una nueva interfaz.
3- Diseño, patente, producción y comercialización de los sistemas de actualización de
radares.
La ejecución de este
proyecto permitirá a la empresa desarrollar una solución tecnológica
acorde con los requerimientos de los usuarios. De
acuerdo a lo planteado, este
proyecto se
enmarca en el área prioritaria ‘Competitividad Productiva’ debido a que se propone
mejorar
la estructura productiva y la capacidad innovadora de la empresa. Se busca principalmente
ganar nuevos mercados exportadores y realizar la producción nacional de productos
estratégicos totalmente importados.
Al terminar el proyecto, la empresa contará con:
a) El diseño de un prototipo que demuestra la adquisición de tecnología para el diseño y
fabricación del software de
radares (know-how).
b) El acceso a un producto final de calidad, permitiéndole realizar actualizaciones para
equipos que no hacen uso de tecnología actual.
c) El acceso a mercados de alta tecnología y de alto nivel de precios.
d) El acceso permanente a los mercados externos (latinoamérica principalmente).
4. FACTORES O CIRCUNSTANCIAS CRITICAS
El trabajo se centra en el diseño, materialización y
programación de dispositivos
electrónicos aplicados al proceso de detección de objetos distantes. En el aspecto electrónico
se destaca la amplia experiencia de la empresa, mientras que en los aspectos de los sistemas
de control y detección, el Núcleo INTIA cuenta con una experiencia suficiente para
proyectos de esta envergadura.
Por otro lado, los diseños presentan características comunes: (a) Los diseños electrónicos se
basarán en plataformas FPGA que permiten la (re)configuración y en microprocesadores con
software dedicado. (b) Los sistemas informáticos y de control se desarrollarán bajo un
diseño totalmente modular y jerárquico que permita hacer más dinámicas las adaptaciones
del producto durante todo su ciclo de vida.
Así, las características de la electrónica y el software permitirán la (re)
programación
orientado a: (A) La corrección de errores de diseño o de implementación. (B) El ajuste fino
de la herramienta a la aplicación. (C) Las condiciones de cada industria o empresa destino.
(D) Las características de los insumos que deban ser importados.
Las características (a) y (b) reducen considerablemente toda posibilidad de riesgo
tecnológico o dependencia tecnológica debido a que se consideran aplicables en (A), (B),
(C) y (D). Como elementos o factores de riesgo adicionales que pueden producir demoras en
el
proyecto, tenemos que considerar que tratamos con insumos importados: placas de
adquisición de datos, FPGAs, controladores, DSP (procesadores digitales de señales), etc.; y
sus tiempos de envío, aduana, cambio, disponibilidad, etc.
5. TAREAS A DESARROLLAR EN CADA ETAPA
El
proyecto se realizará en un año, dividido en cuatro etapas de tres meses cada una. A
continuación se detallan las tareas a realizar en cada una de ellas, así como los resultados
esperados en cada etapa:
•
Captura de señales patrones. Diseño de escenarios que describan diferentes
situaciones perfectamente conocidas; estudio del módulo electrónico donde se realizará
la
digitalización de las señales; diseño de identificadores para facilitar el posterior
análisis; documentación de la información del
radar en dicho escenario; y captura de las
señales patrones con un perfecto análisis temporal. Como resultado de la etapa se espera
obtener el escenario completamente detallado donde se realiza la captura de las señales y
los datos de la captura de las señales en medios digitales.
•
Análisis de las señales patrones. Estudio y análisis de las señales digitales obtenidas
del escenario; selección de filtros, estáticos y dinámicos; análisis y selección de formatos
de salida del sistema (pantalla y parámetros); y construcción del escenario digital a partir
de las señales digitales capturadas. Como resultado de la etapa se espera obtener la
selección de algoritmos para el análisis de señales que facilite la detección de objetos y
sus parámetros.
•
Construcción del sistema. Diseño e implementación del sistema de análisis de señales;
definición de la interfaz entre los drivers de control y la aplicación; e implementación
del sistema (alto y de bajo nivel). Como resultado de la etapa se espera obtener el diseño,
implementación y documentación del sistema, así como la secuencia de algoritmos para
el cálculo de parámetros o características de los objetos.
•
Puesta a punto del sistema. Análisis de tiempos de respuesta del software para cubrir
los requerimientos de la aplicación; y estudio de márgenes de error y límites del sistema.
Como resultado de la etapa se espera obtener el prototipo para el análisis de las señales
de un
radar, con un conjunto de algoritmos y formas de visualización configurable por el
usuario.
6. ESTADO ACTUAL DEL PROYECTO
Actualmente se está trabajando en la primer etapa con los siguientes resultados parciales:
• Se ha estudiado la electrónica del
radar, generándose un informe completo que lo
documenta.
• Se ha estudiado y analizado las señales del módulo electrónico, seleccionándose
el conjunto que contiene la información relevante del sistema.
• Se ha digitalizado el primer conjunto de muestras de datos, con el Cirano en
banco y con escenario estático.
• Se está diseñando una segunda
digitalización de datos, con el Cirano en banco y
con escenario dinámico.
• Se está trabajando en un prototipo de análisis para las muestras de datos.
El proyecto se ha presentado para su evaluación y concurso por la financiación a través de
un ANR convocado por la Agencia a través del FONTAR para el año 2003.
FUENTE: http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/...pdf?sequence=1