Informe Final

Alfonso J. Zozaya S.

Investigación y desarrollo de tecnologías para la observación dela tierra aplicando teoría de señales y comunicaciones y,

electromagnetismo computacional

Ciencias tecnológicas

Instituto Espacial Ecuatoriano

Período de vinculación: desde 10/09/2014 al 09/09/2015

Índice

1. Introducción 2

2. Marco teórico 3

3. Planteamiento del problema 7

3.1. Delimitación de la investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2. Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4. Objetivos de la investigación 10

4.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4.2. Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5. Resultados obtenidos 11

5.1. Artículo cientifico publicado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.2. Contribución al plan del buen vivir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.3. Descripción de los productos alcanzados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6. Consideraciones finales 18

6.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.2. Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.3. Limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Referencias 22

7. Anexos 33

7.1. CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

7.2. Carta de conformidad del Instituto Espacial Ecuatoriano . . . . . . . . . . 35

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1. Introducción

Una de las lineas de investigación del Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE) es la obser-

vación remota de la tierra. Debido a su ubicación geográfica, el territorio nacional Ecua-

toriano se puede encontrar cubierto de nubes hasta en un 60 %, lo cual hace dificil, sino

imposible, su observación remota mediante el uso de sensores ópticos. El radar de aper-

tura sintética es un sensor alternativo, activo, que puede operar en cualquier hora del dia

y «observar» la tierra aun en condiciones de alta nubosidad. Los radares de apertuta sin-

tética son diseñados y fabricados, en general, por agencias espaciales, agencias militares y

universidades, así que son muy escasas las versiones comerciales de estos sensores. En el

Ecuador, debido al escaso desarrollo tecnológico y a la inexistencia de currículos tecnoló-

gicos afines, no se fabrican radares de este tipo ni se posee el conocimiento espacializado

para ello. La fabricación de prototipos de radares de apertura sintética propios está su-

peditada, en consecuencia, a la formación especializada de personal técnico, a la creación

de líneas de investigación en el área y a la implantación de laboratorios adecuados. El IEE

no posee ninguna de estas fortalezas. Por esta razón se planteó la realización del presente

proyecto, titulado: Investigación y desarrollo de tecnologías para la observación de la

tierra aplicando teoría de señales y comunicaciones y, electromagnetismo computacio-

nal, cuyo objetivo general era el de desarrollar y fortalecer la tecnología existente del

IEE y, mejorar las capacidades de su talento humano relacionadas a conocimientos en

radar y electromagnetismo computacional. Este objetivo general fue desglosado en cua-

tro objetivos específicos, a saber: (1) conceptualizar parámetros geoespaciales que puedan

ser caracterizados a partir de datos SAR; (2) desarrollar un modelo de mecanismos de in-

teracción electromagnética para la caracterización de blancos en escenas SAR; (3) diseñar

y proponer las especificaciones técnicas para la implementación de laboratorios para in-

tegración, pruebas y calibración de sensores SAR, y (4) diseñar y fabricar prototipos de

sensores radar tipo SAR. Como resultado de la realización de este proyecto hemos logra-

do: definir las sublineas de investigación necesarias para desarrollar el sofware y hardware

de radares de apertura sintética; identificar el conocimiento especializado en el área de

radares de apertura sintética; definir el equipamiento básico de los laboratorios para di-

señar, fabricar y probar prototipos de radares de apertura sintética; establecer relaciones

con otros institutos de investigación y universidades para trabajar colaborativamente en

el diseño, fabricación y prueba de radares de apertura sintética, así como en la formación

de cuarto nivel del personal; definir un procedimiento de diseño sistemático de radares

de apertura sintética y, finalmente, concebir una hoja de ruta de largo plazo para diseñar,

probar y fabricar nuestros propios prototipos de SAR.

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Al concluir este proyecto, la recomendación más relevante de todas es que el próxi-

mo paso, en el marco de la hoja de ruta mencionada, se realice en íntima colaboración

con una universidad politécnica del Ecuador. Esta coparticipación se justifica porque se-

rá necesario crear nuevas asignaturas especializadas y porque es ineludible involucrar

personal académico en las líneas de investigación que habría que fundar para sustentar

la investigación en un área que es inédita en el país. Ello la haría una inicitaiva sustenta-

ble y perdurable en el tiempo. En nuestra opinión, la Escuela Politécnica Nacional es la

universidad politécnica del Ecuador que mayor potencial y mejor disposición de copar-

ticipación tiene para este propósito.

El presente reporte está estructurado, a partir de este punto, de la siguiente manera:

siguen cinco (05) secciones principales, un apartado con la bibliografía y los anexos. Las

secciones principales del documento son las siguientes. La Sección 2, titulada: Marco teó-

rico, contiene una breve descripción de las aplicaciones de la observación remota de la

tierra, el estado del arte de los radares de apertura sintética y una descripción breve de

su funcionamiento. En la Sección 3, titulada Planteamineto del problema, se define el

problema objeto central de la investigación, la delimitación de la investigación y su jus-

tificación. En ls Sección 4, titulada Objetivos de la investigación, se definen el objetivo

general y los objetivos específicos de la investigación. En la Sección 5, titulada Resulta-

dos obtenidos, se describen los productos obtenidos de la realización del proyecto. En la

Sección 6, titulada Consideraciones finales, se presentan las conclusiones de la investiga-

ción, se proponen un conjunto de recomendaciones finales y se describen las limitaciones

encontradas durante la realización del proyecto.

2. Marco teórico

LA observación remota de la tierra provee información única para enfrentar los retos

sociales y ambientales de dimensiones globales. Su uso para fines científicos abarca

las áreas de estudios siguientes: cambio climático, ambiente, recursos naturales, desarro-

llo sustentable, planificación de mega-ciudades, movilidad vehicular, peligros y desastres

naturales, entre otras. En la teledetección se utilizan en general sensores ópticos e infra-

rrojos y de microondas. Entre los ópticos e infrarrojos los hay pasivos de alta resolución,

multi-espectrales e hiper-espectrales. También los hay activos, como el Lidar. Entre los

sensores de microondas también los hay pasivos, como los radiómetros, y activos, como

los altímetros y el radar de apertura sintética.

Los radares de apertura sintética tienen aplicación en las áreas de:

3

1. Topografía: generación de modelos de elevación digital usando interferometría (In-

SAR)

2. Oceanografía: estimación de corrientes oceánicas y de la velocidad del viento.

3. Glaciología: estimación de la humedad de la nieve, control de glaciares.

4. Agricultura: control y clasificación de cultivos, estimación de la humedad del suelo.

5. Geología: discriminación de terrenos, generación de imágenes subterráneas.

6. Ciencias forestales: control de la altura de los bosques, la biomasa y la deforestación.

7. Control de terremotos y actividad volcánica: mediante interferometría diferencial.

8. Supervisión ambiental: de derrames de petroleo, inundaciones, crecimiento urbano,

cambio climático global, etc.

9. Vigilancia y reconocimiento militar: para generar políticas estratégicas y realizar

evaluaciones tácticas.

Las imágenes obtenidas de los radares de apertura sintética se suelen usar como un

complemento de las correspondientes imágenes ópticas. Los radares de apertura sinté-

tica, sin embargo, a diferencia de los sensores ópticos, poseen capacidad de alta resolu-

ción, independientemente de la altitud de vuelo, y mediante una selección apropiada de

la frecuencia de trabajo pueden operar en cualquier condición climática. Debido a su ca-

pacidad activa, los radares de apertura sintética pueden operar tanto en el día como en la

noche. Los avances tecnológicos recientes han permitido la implantación de las técnicas

polarimétricas, las cuales permiten la explotación de las firmas polarimétricas del suelo

para estimar, entre otras cosas, su estructura física y su constante dieléctrica. En opinión

de MOREIRA, los radares de apertura sintética han entrado en su edad de oro [1] : más de

15 sensores a bordo de vehículos espaciales se encuentran hoy día operando, y unos 10

nuevos sistemas SAR serán lanzados en los próximos 5 años. Una lista completa de las

misiones en ejecución y programadas para el estudio remoto de la tierra se puede leer en

el Manual de Observación de la Tierra (The Earth Observation Handbook) [2]. El Manual de

Observación de la Tierra es editado en conjunto por el Comité de Satélites de Observa-

ción de la Tierra, Committee on Earth Observation Satellites (CEOS), y la Agencia Espacial

Europea, European Space Agency (ESA). El CEOS agrupa las principales agencias de ob-

servación remota de la tierra del mundo: posee 31 miembros y 24 asociados. Desde la

Agency Table se puede acceder a los portales web de las principales agencias del CEOS.

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Muchas de ls agencias agrupadas en el CEOS hacen un esfuerzo apreciable por di-

fundir sus productos e incentivar la investigación en el área de la teledetección. La ESA,

por ejemplo, ha dispuesto del uso gratuito de una Herramienta Educacional y de Proce-

samiento de Datos SAR Polarimétricos, The Polarimetric SAR Data Processing and Educa-

tional Tool (PolSARpro), para facilitar el acceso y la explotación de los datos polarimétri-

cos generados por la ESA y de terceros: ALOS PALSAR, Envisat ASAR, RADARSAT-2 y

TerraSAR-X.

El Centro Canadiense de Teledetección (Canada Centre of remote Sensing) ha creado el

software Polarimetric Workstation (PWS). El Polarimetric Workstation (PWS) es ante todo una

herramienta educativa, un software eficiente y amigable para la extracción de información

polarimétrica de los datos obtenidos a partir de radares de apertura sintética, que se basa

en más de 25 años de investigación en el área de polarimetría [3].

Otras herramientas que merecen mención específica son ROI-PAC (Repeat Orbit Inter-

ferometry PACkage) distribuido por el Jet Propulsion laboratory, y el SAR Training Processor

(STP) distribuido por la Alaska Satellite Facility (ASF). ROI-PAC permite la aplicación de

las técnicas de Interferometría SAR a los investigadores en el área de topografía y cam-

bios de la superficie terrestre. La interferometría SAR (INSAR, por sus siglas en inglés

Interferometric synthetic aperture radar) es una técnica que permite el análisis de la diferen-

cia de fase entre dos imágenes SAR tomadas desde dos posiciones ligeramente diferentes.

Esta diferencia de fase se relaciona con la topografía del terreno y puede ser utilizada pa-

ra generar modelos digitales de elvación. ROI-PAC fue desarrollado inicialmente para

los datos ERS, actualmente soporta los datos ERS-1, ERS-2, JERS, Envisat y ALOS PAL-

SAR, y es configurable para trabajar en strip-mode con los datos obtenidos de la mayoría

de los instrumentos de radar satelitales. Por su parte, el STP es una herramienta gráfica

diseñada para asistir el aprendizaje y la enseñanza del flujo del procesamiento SAR.

Radar de apertura sintética

Un radar de apertura sintética, es un radar instalado a bordo de un vehículo aéreo,

o espacial, que recorre una trayectoria rectilínea a una altura h predeterminada sobre

el suelo, a una velocidad v, cuyo haz de antena se orienta perpendicularmente a esta

trayectoria e ilumina con cierto ángulo de inclinación el suelo (ver Fig 1).

En su recorrido va almacenando muestras de los ecos recibidos desde una posición

distinta cada vez. La suma coherente de estos ecos permite la «síntesis» de una aper-

tura virtual de longitud mucho mayor a la real. De allí el nombre de «apertura sintéti-

ca». Los ecos recibidos son digitalizados, almacenados y posteriormente procesados para

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Figura 1: Ilustración básica de una radar de apertura sintética satelital.

construir una imagen del suelo, una suerte de mapa de reflectancias, la cual consiste en

una gráfica 2D de reflectancias de la forma σ = σ(x,y) [1, 4]. La reflectancia de un pí-

xel es igual al coeficiente de retrodispersión promedio del píxel por el área del píxel:

σ ≈ σ◦× δRδA/ sinθℓ (ver Fig. 1), donde θℓ es el ángulo de observación del píxel.

En su trayectoria, el radar transmite una sucesión de pulsos p(t), en general del tipo

chirp –Ec. (1)–, de duración τp, cada PRI (Pulse Repetition Interval) segundos (ver Fig. 2).

Una señal chirp consiste en una señal cosenoidal cuya frecuencia varia linealmente entre

un frecuencia fi = f0 de inicio y una frecuencia ff = f0 + Kτp de fin:

p(t) = ATxw

(

t

τp

)

cos(2πf0t + πKt2); t ∈ [0, τp] (1)

donde A2Tx

es proporcional a la potencia pico transmitida, w(t/τp) es cierta función de

enventanado, y K es la rata de variación temporal de la frecuencia (chirp rate).

Figura 2: Sucesión de pulsos chirp de radar.

De manera simplificada podemos suponer que en el intervalo PRI − τp, mientras el

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radar ocupa una determinada posición en su trayectoria (coincidente con el eje x en la

Fig. 1), la electrónica del radar toma muestras de los ecos recibidos, las cuales forman un

vector fila o linea de distancia. La información de la posición (range) de las distintas partes

reflectantes de la franja de suelo iluminada viene contenida en el tiempo de retardo de

los ecos cuyas muestras han sido registradas. Las muestras del eco almacenadas en cada

fila, también contienen, como veremos más adelante, información del ángulo acimutal

del blanco (frecuencia DOPPLER fD).

El proceso de muestreo se repite para cada pulso y en cada iteración se forma un

nuevo vector fila. Al terminar su recorrido el radar, se dispone de una matriz con tantas

filas como pulsos hayan sido irradiados, y con tantas columnas como muestras se hayan

tomado por cada pulso. Los valores almacenados en esta matriz se conocen como datos

crudos (raw data), y en si mismos no constituyen una imagen. Es necesario procesar estos

datos digitalmente para efectivamente construir una imagen del terreno. Los algoritmos

desarrollados para procesar los datos crudos y convertirlos en una imagen son varios

[5, 6]. Un descripción detallada de ellos está fuera del alcance de este articulo. En general,

sin embargo, la imagen SAR se construye usufructuando del hecho que al trazar sobre

una representación geo-referenciada del terreno, las curvas iso-range e iso-DOPPLER, las

mismas forman una cuadrícula, cuyos recuadros (píxeles de tamaño δR × δA) se pueden

colorear usando una escala de grises, por ejemplo, calibrando el valor de la tonalidad en

función de la intensidad del eco recibido (reflectancia) para cada coordenada (range, fD)

[7, 8].

3. Planteamiento del problema

Debido a su ubicación geográfica, el territorio nacional Ecuatoriano se puede encon-

trar cubierto de nubes hasta en un 60 %, lo cual hace dificil, sino imposible, su observa-

ción remota mediante el uso de sensores ópticos. Como se carece de sensores alternativos

propios, específicamente de radares de apertura sintética (SAR), los cuales no se fabrican

en el pais debido al escaso desarrollo tecnológico y a la inexistencia de currículos tecno-

lógicos afines, no se posee un eficiente acceso remoto a la información sensible nacional

para la toma de decisiones en diferentes aspectos estratégicos y de seguridad. Entre las

principales tareas estratégicas que estamos limitados o imposibilitados de realizar de ma-

nera remota por esta razón, se encuentran: el monitorizado de glaciales y de la actividad

volcánica, el control y clasificación de cultivos (lícitos e ilícitos), el control de la biomasa

y de la deforestación, la ubicación precisa de fallas geológicas, el control de la activi-

dad sísmica, la supervisión de derrames industriales, la supervisión de inundaciones, la

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vigilancia y reconocimiento militar, etc. La incapacidad de desarrollar nuestros propios

sensores de radar conlleva una fuerte dependencia tecnológica, la carencia de personal

especializado y una elevada vulnerabilidad de la soberanía nacional. La solución de este

problema exige, como punto de partida, la identificación del conocimiento especializado

necesario para enfrentar de manera autónoma el diseño, fabricación y prueba de nuestros

propios radares de apertura sintética (SAR). A partir de este paso crear, en las principa-

les universidades tecnológicas del pais, las asignaturas para enseñar este conocimiento

especializado dentro de programas de postgrado ya existentes, o en programas de post-

grado que habría que crear para dicho propósito. A la par, habría que fundar las lineas

de investigación correspondientes, y emprender un plan agresivo de formación de inves-

tigadores en el área de la observación remota de la tierra. Finalmente, habría que diseñar

y poner a punto laboratorios adecuadamente dotados para el diseño, la fabricación, la

optimización y la caracterización del hardware y del software de los sensores SAR.

Por lo expuesto anteriormente, queda claro que la observación remota de la tierra, la

cual forma parte de los objetivos fundacionales del Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE),

no podrá realizarse de manera soberana si en su consecución no se incluyen las principa-

les universidades tecnológicas del pais.

Las interrogantes principales que nos planteamos al principio de este proyecto fueron:

1. Es posible desarrollar un prototipo de sensor SAR en banda X para que sea imple-

mentado en aeronaves tripuladas y no tripuladas a un costo menor que los sensores

comerciales?

2. Es posible desarrollar los algoritmos de procesamiento SAR para la adquisición de

datos en las condiciones orográficas y climáticas del Ecuador?

3.1. Delimitación de la investigación

Este proyecto se realizó conpletamente en las instalaciones del Instituto Espacial Ecua-

toriano y fue realizado exclusivamente por mi persona durante el año de mi vinculación

como Prometeo. En este proyecto nos propusimos las siguientes metas: (1) definir de ma-

nera precisa las lineas de investigación que habría que crear en el área de observación

remota de la tierra; (2) definir y divulgar el conocimiento especializado necesario pa-

ra la consecución del punto anterior; (3) diseñar un laboratorio de diseño, fabricación y

pruebas de prototipos de radares de apertura sintética; (4) establecer una hoja de ruta, o

proyecto de largo plazo, con resultados de corto y mediano alcance, para el diseño, fabri-

cación y prueba propiamente de radares de apertura sintética y, finalmente, (5) definir un

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procedimiento de diseño de radares de apertura sintética.

3.2. Justificación

Existen varias razones que justifican el presente proyecto. Entre éstas vale la pena

destacar las siguientes:

1. Diferentes institutos y organismos del estado y privados ecuatorianos requieren

para cumplir buena parte de sus funciones un conjunto de datos que se obtienen

de diferentes sensores utilizados en la observación remota de la tierra. Entre estos

sensores se encuentran los radares de apertura sintética.

2. Los datos proporcionados por los radares de apertura sintética se comercializan

encapsulados en archivos con diferentes formatos dependiendo de la tecnología

del sensor. En el país estos datos se compran a agencias espaciales extranjeras y su

adquisición representa una importante inversión de capital.

3. El procesamiento de los datos adquiridos se realiza en el país mediante el uso de

herramientas computacionales desarrolladas también por terceros.

4. La práctica recursiva de los puntos 1, 2 y 3 es contraria a la idea de consolidar en el

país el conocimiento y la técnica para el desarrollo de hardware para la captura de

datos, y de software (algoritmos) para su procesamiento, propios.

5. La práctica descrita en los puntos 1, 2 y 3 imposibilita, además, la generación de

conocimiento nuevo, la innovación y la producción de tecnología propia mediante

la investigación científica.

6. El diseño y la fabricación de prototipos de radares de apertura sintética es viable

porque en general los principios teóricos de las distintos subsistemas componentes

se conocen adecuadamente, experiencias similares han sido llevadas adelante por

otros países y existe incontable literatura técnica que la documenta [7, 9, 10, 11, 5,

12, 13].

7. El diseño curricular de la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones de las me-

jores universidades ecuatorianas comprende una formación teórica y práctica sufi-

cientemente rigurosa, la cual permitiría emprender un proyecto de diseño y cons-

trucción de prototipos de radares de apertura sintética que, con la debida dedica-

ción y financiación, sería completamente sustentable.

9

8. Esta iniciativa daría a la luz una línea de investigación en el área de observación

remota de la tierra, la cual bien podría dar soporte a nuevas asignaturas que habría

que incluir en algunos programas de postgrado ya existentes, o bien, las cuales,

podrían conformar un nuevo programa de cuarto nivel en el área.

9. Una formación de cuarto nivel en esta área vendría a satisfacer la necesidad ur-

gente de formación que el país reclama y que hoy, en particular, es requerida por

varias instituciones, a saber: el Instituto Espacial Ecuatoriano, el Instituto Nacional

de Investigación Geológico Minero Metalúrgico, el Instituto Geográfico Militar, etc..

10. Esta iniciativa no ha sido emprendida aún por ninguna otra institución ecuatoriana

a saber.

4. Objetivos de la investigación

En el presente poryecto nos hemos propuesto los objetivos general y específicos que

se enuncian a continuación.

4.1. Objetivo general

Desarrollar y fortalecer la tecnología existente del IEE y, mejorar las capacidades de

su talento humano relacionadas a conocimientos en radar y electromagnetismo compu-

tacional.

4.2. Objetivos específicos

1. Conceptualizar parámetros geoespaciales que puedan ser caracterizados a partir de

datos SAR.

2. Desarrollar un modelo de mecanismos de interacción electromagnética para la ca-

racterización de blancos en escenas SAR.

3. Diseño y especificaciones técnicas para implementación de laboratorios para inte-

gración, pruebas y calibración de sensores SAR.

4. Diseñar y fabricar prototipos de sensores radar tipo SAR.

Con relación al objetivo específico que reza: diseño y fabricación de prototipos de radares

de apertura sintética, ha estado claro desde el principio que la «fabricación» es una meta de

largo plazo para cuyo propósito deben servir los resultados de investigación del presente

proyecto.

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5. Resultados obtenidos

5.1. Artículo cientifico publicado

Como resultado de la compleción de los objetivos 1 y 2 de este proyecto se elaboró

y presentó un reporte técnico titulado Modelos de interacción electromagnética para

la caracterización de blancos en escenas SAR [14], el cual se convirtió en artículo de

investigación, y fue publicado en la Revista Ingeniería UC, en su número 1, volumen 22

en abril de 2015 [15]:

A. J. ZOZAYA. Electromagnetic interaction models for the characterization of targets

in SAR scenes: preliminary literature review. Revista Ingeniería UC, Vol. 22, No. 1,

abril 2015, pags. 26-63.

Los resultados reportados en [15] fueron divulgados, también, en una conferencia dic-

tada en el Instituto Nacional de Investigación Geológico Minero Metalúrgico (INIGEMM)

el 28 de enero de 2015.

5.2. Contribución al plan del buen vivir

Con el cumplimiento de las metas planteadas en este proyecto se ha contribuido a los

siguientes objetivos del Plan Nacional del Buen Vivir:

Objetivo 7: Garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad

ambiental territorial y global. 7.4 Impulsar la generación de bioconocimiento co-

mo alternativa a la producción primario-exportadora. 7.10 Implementar medidas

de mitigación y adaptación al cambio climático para reducir la vulnerabilidad eco-

nómica y ambiental con énfasis en grupos de atención prioritaria.

Objetivo 11: Asegurar la soberanía y eficiencia de los sectores estratégicos para la

transformación industrial y tecnológica. Específicamente los objetivos 11.1, 11.2 y

11.3

5.3. Descripción de los productos alcanzados

De investigación

Cómo resultado de la consecución de los objetivos específicos de este proyecto se

elaboraron y divulgaron varios reportes técnicos, los cuales se describen a continuación:

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1. Objetivos 1 y 2: reporte técnico titulado Modelos de interacción electromagnética

para la caracterización de blancos en escenas SAR [14]. En este reporte se revi-

san los aspectos matemáticos y físicos del modelado de la formación del eco de

radar. En él se realiza un recorrido breve por todos aquellos tópicos relacionados

con el mecanismo de interacción de los campos electromagnéticos y los blancos,

con la esperanza de que el lector pueda, al final, mediante un ejercicio de integra-

ción, hacerse una idea general del mismo. A partir de la comprensión del problema

físico y de su modelo matemático, se comprende en que «medida» se puede resol-

ver el problema inverso, esto es: de recuperar información «útil» del objeto a partir

de su eco radar. Esta «medida» queda definida por aquellos elementos de infor-

mación del blanco que efectivamente pueden ser recuperados y por aquellos que

definitivamente no. A lo largo de este trabajo, allá donde ha resultado posible, se

ha hecho énfasis en aquellas aplicaciones que se relacionan con estudios de carácter

litológico. El documento está estructurado de la siguiente manera. En el Capítulo

2 se define, dentro de las disciplinas de observación remota de la tierra, el contex-

to de aplicación de los radares de apertura sintética SAR (por sus siglas en inglés

Syntethic Aperture Radar). También se definen algunos conceptos básicos de inte-

rés general, como los parámetros asociados a la reflectancia: la sección transversal

de radar (RCS, por su siglas en inglés Radar Cross Section), y el coeficiente de re-

trodispersión. Se presenta la ecuación de radar y finalmente se da una descripción

simplificada del radar de apertura sintética. En el Capítulo 3, se describen, desde el

punto de vista físico y matemático, los mecanismos de interacción de los campos

electromagnéticos y la materia. Se describen, también, las propiedades electromag-

néticas de la materia, en general, y las de las rocas, en particular. Se definen los

parámetros asociados a la reflectividad: los coeficientes de reflexión de FRESNEL.

Finalmente, se establece una relación formal entre la reflectancia y la reflectividad.

En el Capítulo 4, se desarrollan los elementos básicos de la polarimetría para la ca-

racterización de blancos en escenas SAR. Se define el estado de polarización de la

onda electromagnética y los vectores de JONES y STOKES como formalismos equi-

valentes de dicha definición. Se describe polarimétricamente un blanco mediante

las matrices de SINCLAIR, de Coherencia y de Covarianza. Finalmente, se descri-

ben las principales estrategias de extracción de información polarimétrica del eco

de radar. Se describen las más recurrentes técnicas de descomposición: la coherente

de PAULÍ, y las incoherentes de FREEMAN-DURDEN y algebraica H/α,A. Al final

de este capítulo se incluye un apartado en el que se revisa brevemente la explo-

tación de los datos SAR en la identificación de litologías. En el Capítulo 5, se dan

12

algunas recomendaciones de carácter general y se proponen algunos temas de tesis

de pregrado y postgrado.

2. Objetivo 3: reporte técnico titulado Equipamiento inicial del laboratorio de dise-

ño y construcción de prototipos de radares [16]. En este documento se propone la

estructura y equipamiento de un laboratorio de diseño, construcción y pruebas de

prototipos de radares de apertura sintética. El laboratorio que se propone consta de

tres áreas diferenciadas: una área de diseño, una área de fabricación y ensambla-

je de partes, y un área de medición y pruebas. En el documento se especifican los

equipos, herramientas y software que deben formar parte del mencionado laborato-

rio.

3. Objetivo 4: reporte técnico titulado Proyecto de diseño, fabricación y prueba de ra-

dares de apertura sintética [17]. Este reporte contiene una propuesta de proyecto,

el cual trata del diseño, fabricación y prueba de prototipos de radares de apertura

sintética. En el documento se plantea la construcción de varios prototipos de rada-

res de apertura sintética, empezando por uno de onda continua, seguido por uno

pulsado, y terminando con el diseño, fabricación, prueba y puesta en operación

de un radar de apertura sintética completamente funcional para fines de investi-

gación aplicada. El Primer prototipo consistiría en un radar de apertura sintética

de onda continua con modulación de frecuencia (FMCW) de corto alcance. Este

diseño consistiría prácticamente en una réplica de la experiencia del curso extracu-

rricular del MIT: Build a Small Radar System Capable of Sensing Range, Doppler, and

Synthetic Aperture Radar Imaging. Una magistral explicación del funcionamiento de

este radar y de como enfrentar su diseño puede leerse en la tesis de maestría de

M. C. EDWARDS [18], la cual se sugiere como guía formal para esta etapa, en con-

junto con la tesis de maestría de DUERSCH [19]. Ambas tesis pertenecen al gru-

po de Microwave Earth Remote Sensing de la Brigham Young University. Sin embargo,

los elementos prácticos del diseño y la implementación bien podrían tomarse del

material didáctico del curso del MIT [20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27] disponible en

MIT-OCW, y del propio trabajo de uno de sus instructores: CHARVART [13]. El se-

gundo prototipo se basaría en la experiencia sudafricana. El consorcio de compa-

ñías SunSpace, Kentron y el grupo de observación remota de la tierra –Radar Remote

Sensing group (RRSG)– de la University of Cape Town diseñaron, fabricaron y pro-

baron el South African Synthetic Aperture Radar II. El proyecto fue realizado con una

arquitectura modular, varios de cuyos subsistemas fueron realizados a partir de te-

sis de maestrías [28, 29, 30, 31, 32, 33], a las cuales se puede tener acceso a través del

13

enlace theses de la página web del grupo. El diseño, fabricación y prueba del tercer

prototipo puede realizarse mediante una estrategia similar a una cualquiera de las

propuestas anteriores, según se decida la fabricación de un radar de poco peso del

tipo FMCW, o uno pulsado de mayor tamaño, de acuerdo a la aplicación, ajustando

los parámetros generales de diseño a los requerimientos operativos y funcionales

que en esta etapa del proyecto, a partir de la madurez alcanzada, se definan como

prioritarios. El tíempo estimado de ejecución de este proyecto sería de siete (07)

años: cuatro (04) años para el diseño, fabricación y prueba de los dos prototipos

iniciales y tres (03) años adicionales para el radar operativo y funcional. Este tiem-

po ha de medirse a partir del momento en que se haya equipado adecuadamente

el laboratorio correspondiente [16] y se hayan conformado los equipos de trabajo

de cada etapa. Un etapa equivale al diseño, fabricación y prueba de un radar en

particular.

4. Objetivo 4: reporte técnico titulado Procedimiento de diseño de radares de aper-

tura sintética [34]. Si bien existen varios artículos y tesis y libros que documentan

el diseño de radares de apertura sintética, o partes de éste, a nivel de hardware, y

en mayor medida existen muchos libros que describen los principios básicos de su

funcionamiento, muy pocos describen un procedimiento sistemático de diseño. En

este documento se propone un procedimiento sistemático de diseño de un radar

de apertura sintética. Este reporte consta de tres capítulos. En el primer capítulo se

describe el principio de funcionamiento del radar de apertura sintética SAR y se de-

finen los principales parámetros técnicos y geométricos asociados. En este capítulo

también se describe la estructura de los datos crudos de SAR. En el segundo capítu-

lo se propone un procedimiento de diseño de un SAR. El procedimiento de diseño

que se propone parte de unos parámetros iniciales de diseño, a saber: la resolución

espacial δR × δA, o tamaño del píxel, la cual se especifica a partir de la aplicación

que se le dará al radar de apertura sintética. También constituyen parámetros ini-

ciales de diseño la frecuencia f0 central de operación del radar y la polarización, así

como el rango dinámico σ◦

m – σ◦

M de las reflectancias que se desean detectar con el

radar. Fijados los parámetros iniciales, éstos determinan, a su vez, otros parámetros

correlacionados como por ejemplo el tamaño horizontal de la apertura ℓH y el an-

cho de banda B. En segundo lugar se define la plataforma que transportará el radar.

La plataforma determina entonces la altura h y la velocidad v del radar, así como

el ángulo promedio de observación θℓ de la escena. A partir de éstos se calculan, a

su vez, un conjunto de parámetros relacionados, como son la cobertura horizontal

14

∆x de la antena en el terreno, la duración del pulso τP, la duración τA de la señal

chirp azimutal, entre otros. El valor de τA fija el valor mínimo de la frecuencia PRF

de repetición de los pulsos en el caso de un radar pulsado. En un radar de onda

continua con modulación lineal de frecuencia la PRF coincide con el inverso de la

duración del pulso τP: PRF = 1/τP. Luego se define la antena, la cual puede ser

de apertura propiamente, o de microcinta. De seguido se calculan las ganancias de

compresión GRC y GAC a partir del producto BτP y de τA, respectivamente. A con-

tinuación se define el hardware del radar, esto es: el amplificador de potencia de la

cadena de RF de transmisión y el amplificador de bajo ruido de la cadena de RF de

recepción. En este punto se comprueba que con los parámetros iniciales asumidos,

en conjunto con los calculados a partir de estos, el coeficiente de retrodispersión

σ◦

m mínimo esperado sea mayor que el coeficiente σ◦

NE equivalente de ruido. Se

incluye un ejemplo numérico de diseño. Finalmente, en el Capítulo 3, se describe

el algoritmo range-DOPPLER de procesamiento digital de los datos crudos de SAR

para convertirlos en una imagen.

De capacitación científica

Como parte de mis actividades de capacitación cientifica se prepararon seis (06) entre

cursos, talleres y seminarios, los cuales se describen sucintamente de seguido.

1. Curso de Electromagnetismo computacional. Este es un curso avanzado de elec-

tromagnetismo con nivel de maestría de investigación o doctorado. Tenía como

objetivo difundir herramientas computacionales para resolver problemas de elec-

tromagnetismo aplicado, como la caracterización de antenas y la estimación de la

sección recta de radar de objetos metálicos. Este curso fue incluido dentro de mis

actividades de capacitación ciéntifica para la difusión de herramientas computacio-

nales que permitan simular y predecir el desempeño de las antenas en su fase de

diseño, y para simular el problema de la dispersión electromagnética asociado a

la formación del eco de radar. El contenido sinóptico de este curso se puede leer

en el documento anexo (CuRSo_MoM_ePN_aGeNDa) titulado Introducción al Electro-

magnetismo Computacional (Método de los Momentos). El curso consta de 135

diapositivas las cuales se adjuntan y forman parte del repositorio académico del

IEE. Este curso no pudo ser dictado por razones ajenas a mi voluntad.

2. Taller de operación del georadar. Este taller se preparó a petición del personal del

proyecto de geodinámica del Instituto Espacial Ecuatoriano, y no estaba previsto

15

dentro de mi matriz de actividades. Se dictó a un promedio de cuatro ingenieros

de investigación del IEE y para ello se preparó un pequeño manual de operación

(PRoYeCTo_2D_GeoRaDaR) titulado Procedimiento para realizar un proyecto 2D con

el Georadar marca MALÅ: Monitor XV, Unidad de Control X3M y antena de 250

MHz.

3. Curso de Procesamiento digital de señales aplicado a datos crudos de radares de

apertura sintética. Este curso es el resultado de la fusión de los cursos Procesa-

miento Digital de Señales Básico y Procesamiento Digital de Señales orientado

al postprocesamiento de imágenes SAR originalmente previstos en mi matriz de

vincualción, y tenía como objetivo difundir algunos principios básicos de procesa-

miento digital de señales y su aplicación en la formación de imágenes SAR a partir

de datos crudos. Para la realización de este curso se diseñó un simulador de SAR

básico, el cual sirvió de banco de prueba para probar el algoritmo de enfoque qui-

zá más utilizado hoy en dia: el algoritmo range-DOPPLER. Este curso fue incluido

dentro de mis actividades de capacitación científica porque la imagen de radar se

construye mediante algoritmos basados en principios de procesamiento digital de

señales (no de imágenes). El contenido sinóptico de este curso se puede leer en el

documento anexo (DSP_SaR_CouRSe_aGeNDa ) titulado Curso de Procesamiento di-

gital de señales (DSP) aplicado a datos crudos de radares de apertura sintética.

En la preparación de este curso se diseñaron 79 diapositivas las cuales se adjuntan

y forman parte del repositorio académico del IEE. Fue dictado en el mes de marzo

de 2015 a un promedio de 22 personas entre técnicos e investigadores provenientes

de varias instituciones, a saber: IGM, INIGEMM e IEE.

4. Curso de Diseño de amplificadores lineales de RF. Este curso tenía como obje-

tivo revisar las técnicas de diseño de amplificadores lineales de radio frecuencia.

Este curso fue incluido dentro de mis actividades de capacitación ciéntifica porque

la cadena de transmisión de un radar posee un amplificador de potencia que bien

se podría diseñar para que opere linealmente, y la cadena de recepción posee un

amplificador de bajo ruido que necesariamente ha de ser lineal. El contenido sinóp-

tico de este curso se puede leer en el documento anexo (R_CouRSe_aGeNDa) titulado

Curso de Diseño de amplificadores lineales de RF. Se prepararon un total de 64

diapositivas las cuales se adjuntan y forman parte del repositorio académico del

IEE. Fue dictado en el mes de junio de 2015 a un promedio de 4 ingenieros investi-

gadores pertenecientes al Instituto Espacial Ecuatoriano.

16

5. Seminario de Principios de Compatibilidad Electromagnética. Este seminario te-

nía como objetivo revisar los principios de compatibilidad electromagnética para

su debida consideración en el diseño de los circuitos electrónicós del hardware de

un radar. El contenido sinóptico de este seminario se puede leer en el documento

anexo (eMC_CouRSe_aGeNDa) titulado Seminario de Principios de Compatibilidad

Electromagnética. Se prepararon 53 diapositivas las cuales se adjuntan y forman

parte del repositorio académico del IEE. Fue dictado en el mes de agosto de 2015

a un promedio de 4 ingenieros investigadores pertenecientes al Instituto Espacial

Ecuatoriano.

De relacionamiento interinstitucional

Como parte de mis actividades de relacionamiento estratégico se realizaron las coor-

dinaciones con instituciones nacionales e internacionales que se describen brevemente a

continuación.

1. Se estableció contacto con la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), España,

en particular con el coordinador del programa de doctorado en ciencia y tecnolo-

gía aeroespaciales, Prof. Eduard Bertran (bertran@ts.upc.edu), y se logró acordar

con él, en representación de la UPC, un convenio en el que se dan facilidades de

participación a los miembros del Instituto Espacial Ecuatoriano en dicho programa

de doctorado. Los detalles de este convenio pueden leerse en el documento anexo

titulado Propuesta de convenio entre el Instituto Espacial Ecuatoriano y la Uni-

versidad Politécnica de Cataluña. La concreción de este convenio ha quedado en

manos de la dirección ejecutiva del IEE. Con la Universidad del Sur de la Florida

(USF), USA, se estableció un contacto preliminar vía email pero no se vislumbró

ninguna necesidad de establecer convenio alguno con ella.

2. De manera adicional, y con el propósito de evaluar los laboratorios existentes en

el Ecuador, afines a la propuesta de proyecto de diseño, fabricación y prueba de

radares de apertura sintética y concertar posibles coparticipaciones en el proyecto,

entramos en contacto con las siguientes instituciones: la Escuela Politécnica Nacio-

nal (EPN), la Universidad San Francisco de Quito, los Laboratorios Nivel 3 de la

Armada, la Escuela Politécnica del Litoral (ESPOL) y la Universidad de la Fuerzas

Armadas (ESPE). Con ralación a cada una de estas visitas se ha dejado constan-

cia de los resultados en el documento anexo (iNFoRMe_uNiS) titulado Observaciones

sobre la potencial cooperación de universidades nacionales en la ejecución del

proyecto de diseño, fabricación y prueba de radares de apertura sintética.

17

6. Consideraciones finales

6.1. Conclusiones

Como resultado de la culminación del proyecto de investigacón podemos concluir lo

siguiente:

1. Se han logrado conceptualizar los parámetros geoespaciales que pueden ser carac-

terizados a partir de datos SAR.

2. Se ha logrado desarrollar un modelo de los mecanismos de interacción electromag-

nética para la caracterización de blancos en escenas SAR.

3. Se ha logrado definir el equipamiento y estructura de un laboratorio para la inte-

gración, fabricación, pruebas y calibración de sensores SAR.

4. Se ha logrado definir una hoja de ruta para diseñar, fabricar y probar prototipos de

radares de apertura sintética propios.

5. Se ha logrado definir un procedimiento sistemático de diseño de radares de aper-

tura sintética.

6. Se ha logrado difundir un conocimiento básico para el emprendimiento del pro-

yecto de largo plazo de diseño, fabricación y prueba de prototipos de radares de

apertura sintética, elevando el nivel de conocimiento en esta área del personal téc-

nico y de investigación del Instituto Espacial Ecuatoriano.

7. Se han logrado difundir, en general, los principios básicos de procesamiento digital

de los datos crudos para formar una imagen SAR y, en particular, el algoritmo range-

DOPPLER de enfoque más usado hoy en día para procesar imágenes SAR.

8. Se ha logrado concertar una propuesta de convenio de cooperación educativa entre

la coordinación del programa de doctorado en ciencia y tecnología aeroespaciales

de la Universidad Politécnica de Cataluña, España, y el Instituto Espacial Ecuato-

riano.

9. Se ha logrado evaluar la potencialidad e interés de coparticipación de varias institu-

ciones nacionales en el desarrollo del proyecto de largo plazo de diseño, fabricación

y prueba de prototipos de radares de apertura sintética.

10. Se ha logrado concertar la participación de algunas universidades nacionales en el

proyecto de largo plazo de diseño, fabricación y prueba de prototipos de radares

de apertura sintética.

18

11. Todas las conclusiones anteriores dan respuesta de manera amplia a las interrogan-

tes que nos planteamos al inicio de este proyecto.

6.2. Recomendaciones

Con base en las conclusiones indicadas anteriormente se sugieren las siguientes reco-

mendaciones:

1. Se recomienda la creación de una linea de investigación destinada a consolidar el

concocimiento básico de las técnicas de extracción de información de interés de

datos SAR. Esta consolidación puede lograrse mediante la realizacion de peque-

ños proyectos de investigación tipo trabajos de fin de carrera (pregrado) y tesis de

maestría (postgrado). Los proyectos a realizarse deben incluir, entre otros aspectos,

el estudio, la comprensión y su programación de todos los algoritmos de formación

de una imagen SAR a partir de datos crudos, de interferometría y de polarimetría.

2. Fomentar, además, a través de estos proyectos, el aprendizaje y la utilización inten-

siva del software libre que diferentes agencias espaciales han desarrollado para el

mismo propósito, como por ejemplo ROI-PAC (Repeat Orbit Interferometry PACkage)

y PolSARpro (The Polarimetric SAR Data Processing and Educational Tool).

3. Crear una línea de investigación destinada al diseño e integración de hardware para

radares, que comprenda todas sus partes: antenas, circuitos de RF y de microondas,

circuitos electrónicos de frecuencia intermedia, unidades lógicas de control: FPGAs

y DSPs, entre otros.

4. Realizar las debidas coordinaciones con las universidades tecnológicas del país pa-

ra la creación de asignaturas en las áreas de conocimiento de las lineas de inves-

tigación previamente definidas y su incorporación en los programas de postgrado

afines. Y si tales programas de postgrado no existieran, plantearse la creación de

uno que las contenga.

5. Afiliar el Instituto Espacial Ecuatoriano a la sociedad científica más prestigiosa en

el área de observación remota de la tierra, a saber: la IEEE Geoscience and Remote

Sensing Society, y obtener acceso a las revistas:

a) IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine.

b) IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.

c) IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters.

19

d) Journal of Geophysical Research: Planets.

6. Preveer la formación de PhDs con cada proyecto de investigación que se formule y

mediante una planificación adecuada procurar que todo el personal de investiga-

ción del instituto complete su doctorado en el área de la línea de investigación de

desempeño.

7. Se recomienda que todos los proyectos de investigación estén dirigidos por un doc-

tor, y que las direcciones de investigación y de desarrollo tecnológico del instituto

estén ocupadas igualmente por doctores, con el mejor perfil académico y científico

posible.

8. En este proceso de formación de personal se recomienda retomar la inciciativa de

establecer convenios de cooperación educativa y de investigación con instituciones

tanto nacionales como internacionales de prestigio.

9. Con relación al proyecto de largo plazo de diseño, fabricación y prueba de prototi-

pos de radares de apertura sintética se sugiere lo siguiente:

a) Recomendamos que dicho proyecto se realice en íntima colaboración con una

universidad tecnológica del Ecuador, porque es necesario crear nuevas asigna-

turas especializadas y porque es ineludible involucrar personal académico en

las líneas de investigación que habría que fundar para sustentar la investiga-

ción en esta área inédita en el país, de manera de hacer de ésta una iniciativa

sustentable y perdurable en el tiempo.

b) En nuestra opinión, la Escuela Politécnica Nacional es la universidad politéc-

nica del Ecuador que mayor potencial y mejor disposición de coparticipación

tiene para este proyecto.

c) Se recomienda emprender la etapa primera del proyecto desde la Escuela Po-

litécnica Nacional mediante la incorporación de estudiantes de pre y postgra-

do de la propia universidad, asi como de dos o más ingenieros electrónicos

pertencientes al Instituto Espacial Ecuatoriano. En este sentido se recomienda

altamente la contratación por parte del IEE de al menos dos ingenieros en el

área de electrónica y telecomunicaciones para dedicarse a tiempo completo al

proyecto.

d) A la par que recurrimos a otras instituciones para apoyarnos en su nivel aca-

démico, sus profesores, sus estudiantes y sus laboratorios, se recomienda em-

prender un proyecto de equipamiento institucional para dotar al Instituto Es-

20

pacial Ecuatoriano de un laboratorio de primera línea para el diseño, integra-

ción, fabricación y prueba de hardware para radares, que comprenda todas sus

partes: antenas, circuitos de RF y de microondas, circuitos electrónicos de fre-

cuencia intermedia, unidades lógicas de control: FPGAs y DSPs, entre otros,

como toda agencia espacial de prestigio posee.

6.3. Limitaciones

En la realización de este proyecto no hemos enfrentado grandes limitaciones que val-

ga la pena reseñar.

21

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31

Firma del investigador

Firma contraparte institucional 1

Firma contraparte institucional 2

32

7. Anexos

7.1. CD

Anexo a este informe final se ha incluido un CD el cual contiene todos los productos

obtenidos durante el desarrollo de mi proyecto como investigador Prometeo en el Insti-

tuto Espacial Ecuatoriano. En el CD se han dispuesto de tres carpetas principales, cada

una de las cuales contiene, a su vez, otras carpetas de acuerdo a la estructura siguiente:

CaPaCiTaCioN_CieNTiFiCa

DiSeÑo_aMP_LiNeaLeS

DSP_iMaGeNeS_SaR

eLeCTROMaGNeTiSMo_CoMPuTaCioNaL

GeoRaDaR

PRiNCiPioS_CoMPaTiBiLiDaD_eLeCTRoMaGNeTiCa

iNVeSTiGaCioN

aRTiCuLoS

CoNFeReNCiaS

RePoRTeS_TeCNiCoS

ReLaCioNaMieNTo_iNTeRiNSTiTuCioNaL

CoNVeNio_uPC_iee

ePN_uSF_eSPoL_eSPe

Carpeta CaPaCiTaCioN_CieNTiFiCa

La carpeta CaPaCiTaCioN_CieNTiFiCa contiene todo el material de apoyo desarrollado

por mi como parte de las actividades de capacitación científica, de acuerdo a lo estableci-

do en mi matriz de vinculación. Esta carpeta consta, a su vez, de cinco (05) subcarpetas:

(1) DiSeÑo_aMP_LiNeaLeS, (2) DSP_iMaGeNeS_SaR, (3) eLeCTROMaGNeTiSMo_CoMPuTaCioNaL,

(4) GeoRaDaR y (5) PRiNCiPioS_CoMPaTiBiLiDaD_eLeCTRoMaGNeTiCa.

La carpeta DiSeÑo_aMP_LiNeaLeS contiene las diapositivas, la agenda, el certificado y

las listas de asistencia del curso titulado Diseño de amplificadores lineales de RF. La

33

carpeta DSP_iMaGeNeS_SaR contiene las diapositivas, la agenda, el certificado y las lis-

tas de asistencia del curso titulado Curso de Procesamiento digital de señales aplica-

do a datos crudos de radares de apertura sintética. El curso de Procesamiento digi-

tal de señales aplicado a datos crudos de radares de apertura sintética es el resulta-

do de la fusión de los cursos Procesamiento Digital de Señales Básico y Procesamien-

to Digital de Señales orientado al postprocesamiento de imágenes SAR. La carpeta

eLeCTROMaGNeTiSMo_CoMPuTaCioNaL contiene las diapositivas y la agenda del curso titula-

do Electromagnetismo computacional. La carpeta GeoRaDaR contiene el manual de opera-

ción del georadar marca MALApropiedad del IEE, preparado por mi y usado como insumo

en el taller correspondiente. La carpeta PRiNCiPioS_CoMPaTiBiLiDaD_eLeCTRoMaGNeTiCa con-

tiene las diapositivas, la agenda, el certificado y las listas de asistencia del curso titulado

Principios de Compatibilidad Electromagnética.

Carpeta iNVeSTiGaCioN

La carpeta iNVeSTiGaCioN contiene todos los productos resultados de la investigación.

Esta carpeta consta, a su vez, de tres subcarpetas: (1) aRTiCuLoS, (2) CoNFeReNCiaS, y (3)

RePoRTeS_TeCNiCoS. La carpeta aRTiCuLoS contiene una copia del artículo:

A. J. ZOZAYA. Electromagnetic interaction models for the characterization of tar-

gets in SAR scenes: preliminary literature review. Revista Ingeniería UC, Vol. 22,

No. 1, abril 2015, pags. 26-63.

La carpeta CoNFeReNCiaS contiene las diapositivas de la conferencia titulada Modelos

de interacción electromagnética para la caracterización de blancos en escenas SAR,

dictada por mi en el Instituto Nacional de Investigación Geológico Minero Metalúrgico

(INIGEMM) el 28 de enero de 2015. Esta carpeta también contiene documentación pro-

batoria de dicha actividad. La carpeta RePoRTeS_TeCNiCoS contiene seis (06) documentos:

un pequeño informe titulado Informe sobre la factibilidad de la implantación de un

Radar de Apertura Sintética aerotransportado en una aeronave de bajo performance

(Beechcraft/Caza CN-295/Twin Otter), o de ser factible en UAV, para fines de vigilan-

cia militar, cuyo contenido se explica por si mismo a partir de su título; un documento

titulado Recomendaciones generales, el cual recoge las recomendaciones que yo hiciera

después de transcurridos mis primeros cuatro meses de vinculación en el Instituto Espa-

cial Ecuatoriano; y los cuatro reportes técnicos que constituyen el aporte substancial de

mi trabajo, titulados:

RePoRTe_TeC_1: A. J. ZOZAYA. Modelos de interacción electromagnética para la ca-

34

racterización de blancos en escenas sar. Technical report, Instituto Espacial Ecuato-

riano, 2014.

RePoRTe_TeC_2: A. J. ZOZAYA. Equipamiento inicial del laboratorio de diseño y

construcción de prototipos de radares: primer borrador. Technical report, Instituto

Espacial Ecuatoriano, 2015.

RePoRTe_TeC_3: A. J. ZOZAYA. Proyecto de diseño, fabricación y prueba de radares

de apertura sintética. Technical report, Instituto Espacial Ecuatoriano, 2015.

RePoRTe_TeC_4: A. J. ZOZAYA. Procedimiento de diseño de radares de apertura sin-

tética. Technical report, Instituto Espacial Ecuatoriano, 2015.

Carpeta ReLaCioNaMieNTo_iNTeRiNSTiTuCioNaL

La carpeta ReLaCioNaMieNTo_iNTeRiNSTiTuCioNaL contiene la documentación de las ac-

tividades realizadas para establecer relaciones colaborativas de investigación con otras

instituciones nacionales e internacionales. Esta carpeta consta, a su vez, de dos (02) sub-

carpetas: (1) CoNVeNio_uPC_iee y (2) ePN_uSF_eSPoL_eSPe. La carpeta CoNVeNio_uPC_iee con-

tiene la propuesta de convenio entre la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), Es-

paña, acordada con el coordinador del programa de doctorado en ciencia y tecnología

aeroespaciales, Prof. Eduard Bertran (bertran@ts.upc.edu), y el Instituto Espacial Ecua-

toriano. Esta carpeta contiene las copias de todos los borradores de trabajo redactados,

la versión final del convenio y el historial de emails intercambiados entre las partes. La

concreción de este convenio ha quedado en manos de la dirección ejecutiva del IEE. La

carpeta ePN_uSF_eSPoL_eSPe contiene el documento titulado Observaciones sobre la po-

tencial cooperación de universidades nacionales en la ejecución del proyecto de dise-

ño, fabricación y prueba de radares de apertura sintética el cual recoge los resultados de

las visitas que se realizaron a las instituciones siguientes: la Escuela Politécnica Nacional

(EPN), la Universidad San Francisco de Quito, los Laboratorios Nivel 3 de la Armada, la

Escuela Politécnica del Litoral (ESPOL) y la Universidad de la Fuerzas Armadas (ESPE).

7.2. Carta de conformidad del Instituto Espacial Ecuatoriano

35