Maestría en Ingeniería Electrónica
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Diseño de la cadena de detección para el prototipo de laboratorio de la cámara hiperespectral ANFA de la misión CubeSat de 3 unidades LEOpar(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-11) Rojas Rodríguez, Leandro Sebasthyan; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Ardila, David Rubén; Argüello Fuentes, HenryEsta tesis de maestría presenta un estudio integral sobre el desarrollo y la fase inicial de implementación de la cámara hiperespectral ANFA, diseñada como carga útil para la misión LEOPAR. Esta misión se centra en la teledetección de áreas deforestadas y vegetación dentro del territorio colombiano. La investigación detalla el diseño de la cadena de detección basada en un modelo radiométrico y simulaciones de la Relación Señal-Ruido (SNR), validando la selección del detector ANFA. Además, la tesis incluye avances en el subsistema electrónico de la cámara hiperespectral, desarrollados como un prototipo de laboratorio. También se propone el establecimiento de un laboratorio espacial en la Universidad Industrial de Santander para su desarrollo posterior. Los hallazgos representan un progreso significativo en la implementación de ANFA y contribuyen al desarrollo científico y aeroespacial en Colombia. Este proyecto proporciona una herramienta para analizar el rendimiento espectral de las cargas útiles antes de su lanzamiento al espacio, ofreciendo un gran potencial para el diseño de futuras misiones satelitales en el país.Item A signal conditioning system for FEDSA signals(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Jerez Vera, Julián Eduardo; Miranda Mercado, David Alejandro; Pertuz Arroyo, Said David; Fernández Pinto, Janeth; Barrero Pérez, Jaime GuillermoEl cribado del cáncer de mama se define como la realización de pruebas a las mujeres antes de la aparición de síntomas perceptibles. Recientemente han surgido nuevas modalidades de imagen además de las técnicas tradicionales de cribado del cáncer de mama, como la mamografía o la ecografía. En el estado del arte se ha estudiado la detección del \textit{efecto de campo} para detectar precozmente anomalías relacionadas con el cáncer. Este efecto puede entenderse como una amplificación de la anomalía bioquímica inducida por las células cancerosas y presente, incluso, en células sanas en las regiones circundantes. La Detección del Efecto de Campo por Análisis Espectral (FEDSA, por sus siglas en inglés) es una tecnología innovadora descrita por una patente desarrollada en la Universidad Industrial de Santander para la detección de anomalías en el tejido mamario. Se basa en la detección del efecto de campo midiendo luz retrodispersada por el tejido mamario después de ser iluminado con luz infrarroja cercana. Las señales obtenidas con esta tecnología poseen un comportamiento aleatorio debido a la interacción de las partículas en el medio celular del tejido mamario, modelado por medio del movimiento browniano. FEDSA ha mostrado resultados prometedores en la detección de anomalías en la mama en estudios en mujeres. Sin embargo, las señales obtenidas con FEDSA pueden ser afectadas por ruido, lo que limita su precisión. Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales analógicas para mejorar la calidad de las señales de FEDSA. El sistema consiste en una etapa de filtrado analógico para evitar el fenómeno de aliasing y una etapa diferenciadora basada en un amplificador de instrumentación. Para la evaluación experimental del sistema, se utilizaron dos demonios de Maxwell implementados en la configuración propuesta por Freitas y Exposito para emular las señales obtenidas de la luz retrodispersada por el tejido mamario. Los demonios de Maxwell corresponden a un diseño circuital basado en tecnología CMOS que permite generar señales aleatorias de distribución normal, similar al observado a las señales obtenidas con FEDSA. Las señales se digitalizaron con el sistema de adquisición digital DT9816-S, con el cual se hicieron mediciones a 400 kHz de frecuencia de muestreo. Para evaluar el desempeño de los sistemas de acondicionamiento se utilizaron pruebas de aleatoriedad y normalidad. Se evidenció que el sistema desarrollado obtuvo resultados satisfactorios en términos de la conservación de los parámetros que caracterizan la distribución de probabilidad de las señales como lo son la media y la desviación estándar. El desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales para FEDSA podría mejorar significativamente la precisión de esta técnica para la detección del riesgo de cáncer de mama.Item Sistema optoelectrónico de infrarrojo cercano para la estimación de porcentaje de carbono orgánico en suelos(Universidad Industrial de Santander, 2022-06-28) Gómez Toloza, Pablo Andrés; Argüello Fuentes, Henry; García Arenas, Hans Yecid; Rueda Chacón, Hoover Fabián; Rodríguez Ferreira, Julián GustavoEn el sector agrı́cola, controlar y monitorear las propiedades fı́sico-quı́micas del suelo es de vital importancia ya que permite optimizar los cultivos. Si bien existen una amplia gama de propiedades fı́sico-quı́micas del suelo, el porcentaje de carbono orgánico (COS), destaca ya que una correcta caracterización de los niveles de COS permite mejorar la productividad de los cultivos. Tradicionalmente, se han utilizado los métodos quı́micos para calcular el porcentaje de COS con alta precisión, pero con costos de análisis elevados y una respuesta lenta. En consecuencia, la espectroscopı́a de infrarrojo cercano (NIR) ha demostrado ser una herramienta útil para estimar caracterı́sticas intrı́nsecas de muestras de suelo como el COS, a partir de información espectral adquirida utilizando sistemas optoelectrónicos. Sin embargo, para procesar estas firmas espectrales, se han implementado algoritmos computacionales que, a través de una arquitectura computacionalmente compleja y un gran conjunto de datos de firmas espectrales en el NIR estiman el porcentaje de COS. Por lo tanto, en este trabajo propone un sistema NIR optoelectrónico para la estimación del porcentaje de COS, basado en técnicas de procesamiento aplicadas en escenarios con pocas firmas espectrales de muestras de suelos colombianas.Item Desarrollo de un simulador de sistemas fotovoltaicos con conexión a la red usando la técnica de hardware-in-the-loop(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-28) Castellanos Parada, Tania Valentina; Rey Lopez, Juan Manuel; Mantilla Villalobos, María Alejandra; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Botero Londoño, Mónica AndreaLa industria de la energía solar fotovoltaica (PV, por sus siglas en inglés) ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años. A pesar de los avances en su desarrollo, aún se presentan desafíos por abordar en las áreas de acondicionamiento de la potencia y control de sistemas PV con conexión a la red. En este campo es fundamental el estudio del comportamiento de los sistemas PV bajo diferentes condiciones operativas, así como el desarrollo de nuevas estrategias de control que permitan mejorar su operación y desempeño, y posibiliten la integración de servicios auxiliares en busca de mitigar problemas de estabilidad, confiabilidad, y calidad de la energía en los sistemas de distribución. Hardware-In-the-Loop (HIL) es una técnica de simulación en tiempo real que permite integrar dispositivos reales bajo prueba al sistema simulado cuyo modelo es ejecutado en una plataforma de simulación digital. Permite una representación muy cercana de los sistemas reales a través de la emulación de su funcionamiento. La técnica HIL ha cobrado protagonismo en los últimos años para el estudio y desarrollo de sistemas de control, monitorización, y protección de infraestructuras, pues permite probar múltiples escenarios sin el costo de requerir implementaciones físicas de todo el sistema en evaluación. Para abordar los puntos anteriores, este trabajo presenta el diseño y la implementación de un simulador de sistemas PV con conexión a la red empleando la técnica HIL. Este simulador permite estudiar escenarios operativos, evaluando esquemas de control con fines prácticos, experimentales e investigativos, apoyando a su vez la formación de estudiantes de pregrado y posgrado del área de ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica de la Universidad Industrial de Santander (UIS).Item Design of an End-to-End Deep Learning System for the Spectral Band Selection and the Classification of Near-infrared Spectral Signatures(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-17) Fonseca Estupiñán, Karen Andrea; Argüello Fuentes, Henry; García Arenas, Hans Yecid; Bacca Quintero, Jorge Luis; Gélvez Barrera, Tatiana Carolina; Fajardo Ariza, Carlos AugustoLos datos espectrales proporcionan información específica de los materiales en una amplia gama de longitudes de onda electromagnéticas. Sin embargo, la adquisición de estos datos presenta retos como la redundancia de datos, largos tiempos de adquisición y gran capacidad de almacenamiento. Para hacer frente a estos retos, se introduce la selección de bandas como una estrategia que se centra en utilizar sólo las bandas más relevantes para preservar la información espectral para una tarea específica. Los métodos más avanzados se centran en encontrar las bandas a partir de datos adquiridos previamente, independientemente del sistema óptico y del modelo de clasificación. Sin embargo, algunos métodos de aprendizaje profundo, como extremo a extremo, permiten diseñar sistemas ópticos y aprender los parámetros de la red en conjunto. En este trabajo, modelamos la selección de banda óptica como una capa entrenable acoplada a una red de clasificación cuyos parámetros se aprenden en un marco extremo a extremo. Para garantizar un sistema físicamente implementable, se propusieron dos términos de regularización en el entrenamiento para promover la binarización y el número de bandas seleccionadas, ya que se necesita proporcionar las condiciones para diseñar el elemento físico. También, se implementó un sistema de escaneo de punto, que es la versión emulada de la selección de bandas para firmas espectrales de 15 materiales diferentes. El método propuesto proporciona un mejor rendimiento que los métodos de selección de bandas más avanzados para tres conjuntos de datos espectrales públicos diferentes a pesar de capturar 478 longitudes de onda en una implementación óptica, el mismo rendimiento se logró con datos reducidos, utilizando sólo 4 bandas y en otro sistema se redujo al 2% la cantidad de bandas obteniendo resultados comparables.Item Estrategia de implementación de la inversión de onda completa (fwi) 2d elástica en el dominio del tiempo en gpu(Universidad Industrial de Santander, 2021) Páez Chanagá, Anderson; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Sánchez Galvis, Iván JavierLa inversión de onda completa (FWI) elástica 2D es un procedimiento utilizado en la industria de Oil 82Gas para obtener imágenes del subsuelo de alta resolución con el fin de facilitar la localización de dichos minerales; sinembargo, su implementación presenta un reto computacional debido a la enorme cantidad de información por procesary los amplios tiempos de ejecución. En este trabajo fue desarrollada una estrategia computacional para implementarFWlI usando técnicas HPC que incluyen paralelismo en GPU y programación secuencial en CPU. La estrategia explora3 tácticas que involucran el diseño de hilos 2D, la memoria reducida en CPML y almacenamiento de campo en VRAM;de esta forma se busca reducir la cantidad de memoria utilizada y usar más eficientemente los recursos de la GPU. Laestrategia fue evaluada usando 2 modelos (CPS y Overthrust 2D) con distintos niveles de complejidad, posteriormentese evalúan los modelos finales de parámetros elásticos por inspección visual y usando las métricas MSE y función decosto. El desempeño computacional fue medido a través del tiempo de ejecución, porcentaje de utilización de GPUy consumo de VRAM. Los resultados muestran que el algoritmo con la estrategia propuesta es funcional generandoimágenes de reconstrucción de los parámetros adecuados incluso al considerar modelos complejos, estos resultados sugieren que la implementación de FWI 2D elástica programada puede ser utilizada con modelos reales.Item Control predictivo robusto de glucosa en pacientes con diabetes mellitus tipo validación in silico(Universidad Industrial de Santander, 2021) Padilla Toloza, David Alberto; Villamizar Mejía, Rodolfo; Carreño Zagarra, José JorgeEn este proyecto de grado se propone un esquema de control para la dosificación de insulina en pacientes TIDM, que mantenga un perfil de glucosa saludable, evitando condiciones de hiperglucemia e hipoglucemia, cuyomodelo dinámico presenta fuertes retardos, no linealidades e incertidumbre paramétrica. Para enfrentar este problemade control se planteó la combinación de un controlador predictivo para seguir una referencia con un estimador basadoen clasificadores. El controlador predictivo consta dos partes. La primera, cancela los efectos de la perturbación enel momento en que es detectada, aplicando una acción feed-foward; la segunda calcula la acción de control necesariapara seguir una referencia, que busca que la glucosa regrese a su estado basal imitando un perfil saludable para el paciente. Finalmente, se propusieron tres esquemas de controlador predictivo, el primero basado en el algoritmo QDMC,el segundo basado en realimentación de estados con modificaciones en el cálculo de las predicciones y el tercero esuna versión del segundo con integrador. El esquema de control propuesto busca ser apto para la implementación real, por lo que se consideran efectos del hardware tales como, cuantización, muestreo, ruido y saturación. Se validaron in silico los tres controladores usando modelos dinámicos dados por el simulador TIDMS, cuyo modelo es aceptado por la FDA, para una cohorte de 10 pacientes adultos. Dicha validación se hizo para modelo nominale incierto, con el fin de medir el desempeño dinámico y robustez de los controladores. Se encontró que el desempeñodinámico de los dos primeros controladores fue adecuado, mientras que el desempeño del tercero no asegura estabilidad. Finalmente, el estimador demostró ser robusto ante la presencia de ruido y el error de estimación de carbohidratos fue menor al 10%, sin embargo, los 15 minutos que toma en estimar afectan el desempeño del segundo controlador.Item A scalable system bus for low-end performance soc(Universidad Industrial de Santander, 2020) Romero Galindo, Juan Pablo; Roa Fuentes, Elkim FelipeHoy en día, un SoC integra una gran cantidad de módulos dentro de un único circuito integrado, por lo cual es necesario implementar un sistema de comunicaci ón robusto para comunicar cada componente del chip. Los buses son una soluci ón conveniente para la conexi ón entre los módulos, arbitrar la comunicaci ón y controlar el tiempo en el que se transfiere la información a lo largo del SoC. Aunque el bus es un componente esencial en las aplicaciones de SoC, Hay una falta de literatura que especifique problemas relacionados a este tema. Este trabajo destaca los problemas de tiempo, medido en ciclos de reloj, relacionados con la comunicaci ón ineficiente entre un maestro y un perif ´ erico en propuestas de buses est ándar. Este trabajo presenta un protocolo de bus alternativo que permite la comunicaci ón directa entre maestros y esclavos vinculados al dominio de bus de perif ´ ericos y de sistema, en aplicaciones de bajo consumo de energía. Como resultado de implementar el bus propuesto dentro de un SoC, se presenta una reducción de 5 veces el número de ciclos gastados para realizar transacciones m´ ultiples en comparaci ón con otras propuestas como TileLink y AHB-Lite / APB.Item Sistema experto hibrido bajo el enfoque de ensemble learning para la monitorización de estructuras laminares(Universidad Industrial de Santander, 2020) Moreno Beltrán, Gustavo Adolfo; Villamizar Mejia, Rodolfo; Sepulveda, Franklin AlexanderEn este proyecto de investigación se presentan los resultados de la implementación de un sistema experto híbrido para detección y localización de daños en estructuras laminares mediante la com- binación de piezodiagnosis, correlación cruzada y análisis de componentes principales (PCA) bajo el enfoque de Ensemble Learning. La metodología propuesta consiste en primero generar ondas guiadas a través de la superficie de la estructura mediante dispositivos piezoeléctricos. Luego, se aplica correlación cruzada entre las señales de actuación y sensado. Después, se construye un mo- delo de línea base aplicando análisis de componentes principales, que permite la identificación de defectos estructurales mediante índices de error. En este proyecto, Ensemble Learning es evalua- do como aproximación para obtener algoritmos de diagnóstico robustos que permitan la generación de fronteras de decisión mejor definidas entre los estados de daño y sin daño de la estructura. La construcción del Ensemble se basa en algoritmos no lineales de PCA que permiten la construcción de los algoritmos base. Adicionalmente, una versión modificada del algoritmo de reconstrucción para inspección probabilística de daños es implementada para localización de defectos. La metodología propuesta fue experimentalmente validada para monitorización continua usando datos adquiridos de una placa de aluminio, en la que se estudiaron escenarios de daño de agrietamiento, perforaciones y agregación de masas. La efectividad de la metodología fue evaluada en condiciones ambientales variables de temperatura. Como resultado, se obtuvo un algoritmo robusto para detección y locali- zación de daños en estructuras laminares mediante la combinación de piezodiagnosis, correlación cruzada y PCA en un esquema paralelo de Ensemble Learning.Item Diseño de un amplificador de instrumentacion en tecnología cmos, para la aplicación de espectroscopía de bioimpedancia eléctrica(Universidad Industrial de Santander, 2018) Hernandez Sanabria, Elkyn Enrique; Amaya Palacio, Jose Alejandro; Hernandez Herrera, Hugo DanielEn este trabajo de investigación se presenta un proceso de diseño completo para un amplificador de instrumentación integrado (IA, por sus siglas en inglés) destinado a medición de espectroscopia de bioimpedancia eléctrica, orientado a su vez a la detección de cáncer de cuello uterino. Este proceso incluye la contextualización del problema, la preparación conceptual concerniente a los amplificadores y los fenómenos que afectan su funcionamiento, el estudio de diferentes arquitecturas, la consecuente selección y descripción de una arquitectura según parámetros de diseño específicos, y la elaboración de una metodología de diseño que tiene en cuenta aspectos clave como la geometría de la sonda de medición, los requisitos de ganancia y ruido, CMRR, PSRR y las regiones de operación (análisis de gm/ID) de los transistores críticos del amplificador para realizar su dimensionamiento. Siguiendo esta metodología, se diseñaron dos amplificadores de instrumentación de realimentación de corriente local (CFIA) diferentes (salida única y diferencial) en una tecnología de proceso CMOS de 0.18-µm, ambos logrando resultados de simulación post-layout en conformidad con las especificaciones de diseño requeridas. El amplificador de salida única pudo ser fabricado y caracterizado, y presentó caractericas experimentales similares a las simulaciones post-layout. Estos resultados permiten afirmar que los circuitos diseñados son adecuados para aplicaciones de bioimpedancia.Item Reconstruction algorithm for compressive multiband spectral imaging fusion based on spectral unmixing(Universidad Industrial de Santander, 2018) Vargas Diaz, Edwin Mauricio; Arguello Fuentes, HenryEn los últimos años, una forma común de mejorar la resolución espacial de imágenes hiper-espectrales (HS) ha sido la fusión con información complementaria proveniente de imágenes multiespectrales (MS) o pancromáticas. La imagen HS de alta resolución resultante permite aplicaciones en campos donde la adquisición de imágenes de alta resolución espectral y espacial es extremadamente costosa. Este trabajo propone un nuevo método para reconstruir una imagen de alta resolución espacial y alta resolución espectral a partir de medidas comprimidas adquiridas por múltiples sensores, cada uno con diferente resolución espacial y espectral, específicamente imágenes HS y MS comprimidas. Para resolver este problema, se introduce un modelo de fusión basado en el modelo de mezclas lineales clásicamente usado para imágenes HS. Además, se desarrolla un algoritmo de optimización basado en una estrategia de bloques coordenados descendiente. Las restricciones de no negatividad y suma a uno, resultantes de las propiedades físicas de las abundancias, y una penalización de variación total, son usadas para regularizar este problema inverso mal condicionado. Resultados de simulación para imágenes HS y MS reales comprimidas, muestran que el algoritmo propuesto puede proveer resultados de fusión que son muy cercanos a aquellos obtenidos con imágenes no comprimidas, con la ventaja de usar un número reducido de medidas.Item Propuesta de procedimiento para el diseño de la automatización de sistemas de iluminación híbrida en espacios interiores desde un enfoque de mínimo costo financiero(Universidad Industrial de Santander, 2018) Amado Duarte, Laura Yazmin; Villamizar Mejia, Rodolfo; Osma Pinto, German Alfonso; Ordoñez Plata, GabrielEste trabajo de investigación define un procedimiento para el dimensionamiento de la alternativa de control de la iluminación eléctrica de sistemas de iluminación híbrida, para espacios seleccionados con características similares a los existentes en el Edificio de Ingeniería Eléctrica, considerando el menor costo financiero total. Este procedimiento consta de ocho (8) pasos secuenciales: (i) Caracterización del espacio (física y lumínica natural), (ii) Caracterización lumínica y de operación de las luminarias del SIH, (iii) Definición de las alternativas de control (cantidad y características técnicas) de potencial aplicación, (iv) Modelado de la iluminación total interior y consumo de energía para cada alternativa de control, (v) Cuantificación de las cantidades mínimas de los componentes requeridos para la implementación de cada alternativa de control, (vi) Definición de la función de costo financiero total por alternativa, (vii) Estimación del costo financiero total de cada alternativa de control y selección de la alternativa de menor costo financiero total y (viii) Construcción del informe de dimensionamiento de la alternativa de control del SIH seleccionada. El procedimiento se aplicó a dos espacios interiores del Edificio de Ingeniería Eléctrica, aula IE305 y Sala de reuniones (piso 5) con iluminación fluorescente, lo que permitió establecer la alternativa de control de menor costo financiero para cada recinto. Tal proceso se basó en el modelado experimental de los sistemas de iluminación de los dos recintos interiores. En total, se consideraron 756 y 5428 alternativas de control para cada recinto, respectivamente; por lo que se debió utilizar softwares especializado, MATLAB y GAMS.Item Multi-resolution reconstruction of spectral images from compressed measurements by single pixel optical sensing architecture(Universidad Industrial de Santander, 2018) Garcia Arenas, Hans Yecid; Arguello Fuentes, Henry; Correa Pugliese, Claudia VictoriaItem Detección y clasificación de fugas en tuberías de acero-carbono basado en análisis de componentes principales(Universidad Industrial de Santander, 2018) Perez Gamboa, Oscar Eduardo; Villamizar Mejia, RodolfoLa detección de fugas en tuberías es un problema de alto impacto desde el punto de vista ambiental, económico y de seguridad. Por tanto, es de suma importancia disponer de técnicas de monitoreo e inspección que permitan tener acceso continuo al estado actual de las tuberías en servicio. En el presente trabajo, se describen los resultados del uso de una metodología para detección de daños tipo fuga a nivel de laboratorio en un loop de tubería acero-carbono basado en el principio de piezodiagnosis. La metodología consiste en transmitir y sensar ondas guiadas a lo largo de la superficie de una estructura tipo tubería de acero-carbono usando dispositivos piezoeléctricos, para recolectar información del estado actual de la estructura y analizar su comportamiento estadístico mediante PCA. Las fugas son identificadas mediante índices de error, calculados a partir de un modelo estadístico de línea base. La metodología se evaluó experimentalmente en un loop de tuberías de acero-carbono ante diferentes condiciones de fuga, considerando diferentes localizaciones y grados de apertura. Adicionalmente, se evaluó experimentalmente la sensibilidad de la metodología ante cambios en el ambiente debido a temperatura y humedad, así como variaciones operacionales de presión. Finalmente se evaluó un sistema de clasificación no supervisada con una red SOM. El sistema de detección fue programado en un sistema embebido Odroid. En el sistema embebido se programó el modelo PCA, donde se proyectan las señales registradas y se calculan los índices estadísticos para establecer la detección la cual fue acertada.Item Identificación de cargas eléctricas residenciales utilizando características basadas en la transformada fraccionaria de Fourier(Universidad Industrial de Santander, 2018) Cala Castro, Henry Mauricio; Duarte Gualdrón, César Antonio; Torres Amarís, Rafael ÁngelCon la informacion del consumo de energ ´ ´ıa individual de los dispositivos se pueden generar estrategias de gestion para optimizar la eficiencia energética en una casa. En estaárea, se presenta ´ la monitorizacion no intrusiva de cargas (NILM) como un método de bajo costo, el cual consisteén realizar una identificacion de los dispositivos activos para posteriormente definir los consumoséndividuales. En el presente trabajo de investigacion, se describe el dise ´ no de sistemas de identi- ˜ ficacion de cargas basados en eventos transitorios y estacionarios de los dispositivos con carac- ´ ter´ısticas extra´ıdas con la transformada fraccionaria de Fourier (FRFT). En el diseno propuesto, ˜ se definen operadores de extraccion de caracter ´ ´ısticas con las propiedades de las senales en los ˜ dominios fraccionarios y se seleccionan conjuntos suboptimos de caracter ´ ´ısticas con un proceso de eliminacion recursivo. Luego, se implementan los sistemas de identificación con estimación´ realizada con Maquinas de Soporte Vectorial (SVMs) y Redes Neuronales Artificiales (ANNs) y ´ los resultados obtenidos en validacion cruzada se comparan con los de sistemas con extracción´ de caracter´ısticas basada en las transformadas Wavelet y S. Como resultados, se tiene que los algoritmos con SVMs logran exactitudes en identificacion más elevadas en comparación de losálgoritmos con ANNs. Ademas, en los sistemas con SVMs, la exactitud en identificación con losénfoques basados en Wavelet y FRFT son muy similares logrando una ventaja sobre el enfoque basado en la transformada S. En procesamiento, el sistema de FRFT obtiene una mayor velocidad de computo seguido del sistema con transformada S. Considerando lo anterior, los sistemas conéxtraccion de caracter ´ ´ısticas basada en la FRFT muestran el mejor balance entre exactitud y velocidad entre las alternativas comparadas.Item Reconstrucción del perfil de temperatura transitorio y del flujo de calor superficial en un sólido calentado con microoondas, resolviendo mediante estrategias de optimización global , el problema térmico inverso correspondiente(Universidad Industrial de Santander, 2018) Garcia Morantes, Edgar Sneyder; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Amaya Contreras, Ivan MauricioEste trabajo considera la reconstrucción del perfil de temperatura y del flujo de calor, a partir de mediciones de temperatura (simuladas), de una muestra que es calentada en un campo electromagnético uniforme. Para ello, se estima la conductividad térmica () y la capacidad calorífica () de la muestra a través de la solución del problema inverso. Estos valores se reemplazan en la solución del problema directo para obtener el perfil de temperatura, y poder calcular así su gradiente, para obtener el perfil del flujo de calor. La muestra de geometría conocida (i.e., cilindro) fue sometida a radiación electromagnética, lo que generó un flujo volumétrico interno de calor uniforme y constante en el tiempo. El perfil de temperatura medido fue simulado adicionando ruido blanco gaussiano a los datos obtenidos de la solución del modelo teórico. Para resolver el problema inverso se utilizaron tres algoritmos metaheurísticos de optimización modernos: el método de la espiral, el método de atracción ponderada y el método de la búsqueda en vórtice. Los resultados muestran que los algoritmos utilizados convergen a la solución esperada siempre y cuando la tasa de señal a ruido sea mayor o igual a 30 [dB], por lo que para propósitos prácticos esto significa que el proceso de reconstrucción aquí presentado requiere tanto de un buen diseño experimental, como de una instrumentación correctamente especificada.Item Diseño de una estrategia para la adquisición de datos sísmicos usando muestreo compresivo(Universidad Industrial de Santander, 2017) Mantilla Arias, Julian Gonzalo; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Espindola Lopez, NancyLa adquisici´on de datos s´ısmicos es una de las etapas en el proceso de exploraci´on de hidrocarburos, que tradicionalmente se basa en un arreglo uniforme de fuentes y sensores sobre la superficie terrestre, para generar ondas de presi´on y medir las ondas reflejadas en las diferentes capas del subsuelo terrestre. Sin embargo, esta distribuci´on no siempre es posible debido a obst´aculos en la superficie terrestre que impide la ubicaci´on exacta de las fuentes. El muestreo compresivo es una nueva alternativa en la adquisici´on de datos s´ısmicos la cual permite cambiar la distribuci´on uniforme de fuentes por una aleatoria, flexibilizando la ubicaci´on de las fuentes y reduciendo su n´umero en comparaci´on con la t´ecnica tradicional. El muestreo compresivo se basa en una representaci´on poco densa de los datos s´ısmicos para lo cual se utiliz´o la transformada curvelet. Las pruebas se realizaron en un conjunto de datos reales 2D, eliminando un 10 %, 20 % y 30 % de las fuentes de acuerdo a una matriz de muestreo aleatorio previamente dise˜nada. Como resultado de la reconstrucci´on de las fuentes eliminadas se obtuvieron common shot gathers visualmente similares al original y que conservan el mismo contenido frecuencial, en especial para las bajas frecuencias donde se pierde menos informaci´on. Para complementar los resultados, se plante´o un segundo escenario en el cual se reconstruyen datos s´ısmicos sint´eticos para utilizarlos en un proceso de inversi´on de onda completa, obteniendo como resultado un modelo de velocidad similar al que se obtendr´ıa con una adquisici´on uniforme sin crear artefactos extra˜nos que perjudiquen la calidad del modelo de velocidades.Item Migración Kirchhoff empleando datos comprimidos mediante una descomposición matching pursuit(Universidad Industrial de Santander, 2017) Sanchez Colmenares, Edher Fabian; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Ramírez Silva, Ana BeatrizLa migraci´on Kirchhoff es uno de los m´etodos est´andar utilizados por la industria petrolera para procesar datos s´ısmicos. Este m´etodo se basa en mapear de tiempo a profundidad las muestras de los datos de entrada de acuerdo con las tablas de tiempo de viaje. El objetivo de la migraci´on es obtener una imagen s´ısmica de mayor precisi´on. Actualmente, la cantidad de datos a procesar puede ser del orden de los Terabytes, lo cual demanda altos costos de almacenamiento y c´omputo. Por lo tanto, una alternativa para llevar a cabo de manera eficiente el proceso de migraci´on es emplear t´ecnicas de compresi´on de datos s´ısmicos para reducir el tama˜no de los datos a procesar y desarrollar el proceso de migraci´on en un dominio comprimido. Este proyecto de investigaci´on desarrolla una migraci´on 2D Kirchhoff pre-apilada sobre datos s´ısmicos comprimidos mediante algoritmos Matching Pursuit. Se utilizaron tres diferentes algoritmos Matching Pursuit (MP, OMP y OLS) y se plantearon dos estrategias de migraci´on. Se utiliz´o la Relaci´on Se˜nal-Ruido (SNR), el error de amplitud en los reflectores y el espectro de Fourier como m´etricas para determinar la calidad de los resultados obtenidos por el m´etodo propuesto. Las pruebas se realizaron sobre tres modelos de velocidades sint´eticos y se tom´o el factor de compresi´on (CR) como variable independiente. Los resultados muestran que el m´etodo OLS ofrece una SNR por encima de 40 [dB], con un error de amplitud inferior al 0,1 % en los reflectores para un CR de 10. Para un CR de 20, se obtuvo un error del 0.1 % en t´erminos de magnitud en el espectro de frecuencia. Por otro lado, OMP ofrece los mejores resultados en t´erminos de calidad/tiempo de ejecuci´on, ya que requiere menos esfuerzos computacionales que OLS. Finalmente, los resultados sugieren la posibilidad de realizar la migraci´on Kirchhoff comprimiendo los datos s´ısmicos hasta 20:1 sin afectar significativamente los atributos s´ısmicos de la imagen.Item Implementación de un algorítmo de detección de caídas de personas con contextualización del evento usando máquinas de soporte vectorial y sensores inerciales(Universidad Industrial de Santander, 2017) Alvarez Jimenez, Roberth Arturo; Pulido Herrera, EdithUno de los problemas que amenaza la integridad física de los adultos mayores son las caídas, la necesidad de brindar atención oportuna a alguien que sufra una caída ha llevado al desarrollo de múltiples dispositivos y algoritmos enfocados en esta problemática. En el presente trabajo se propone un algoritmo para la detección de actividades cotidianas para personas (ADL2 ), enfocado en detectar caídas brindando información contextualizada basada en otras actividades y usando unidades de medida inercial (IMU3 ). Para el cumplimiento de este objetivo se planteó la siguiente metodología: Se realizó una revisión del estado del arte en cuanto a alternativas para la detección de caídas y ADL , así como las limitaciones al trabajar con unidades de medida inercial. Seguidamente, se creó una base de datos a partir de pruebas experimentales realizadas por voluntarios entre los 20 y 30 años. Con esta base de datos se realizó un análisis de las diferentes señales adquiridas, permitiendo la selección de características para entrenar el algoritmo de detección de caídas, caminata normal, correr, caminata en escaleras, permanecer de pie y acostado. Se desarrolló un algoritmo completo para reducir la aparición de falsos positivos en la detección, especialmente en las caídas. Inicialmente el algoritmo fue evaluado de manera o_x001F_ine. Al implementar en tiempo real, se encuentra que al combinar actividades con caídas se pueden causar errores en la detección y se realizaron las modi_x001C_caciones necesarias para evitar estos errores. se realizaron pruebas de validación en las cuales los usuarios realizaban las diferentes actividades que el algoritmo puede clasi_x001C_car. Se obtuvo la tasa de error cercana al 8 % en la detección. Se plantea la posibilidad del desarrollo de un dispositivo que ejecute el algoritmo, e incluso la implementación en teléfonos inteligentes se considera como una opción viable.Item Simulation of realistic ground roll via 2-d finite-difference elastic seismic-wave propagation modeling with irregular near-surface(Universidad Industrial de Santander, 2017) Sanchez Galvis, Ivan Javier; Sierra Bueno, Daniel Alfonso; Duarte Gualdron, Cesar AntonioEl modelado numérico de las ondas elásticas se ha utilizado para estudiar cómo las ondas sísmicas se propagan dentro de la Tierra. Este estudio ha permitido a los geofísicos interpretar los sismogramas para construir una imagen del subsuelo de la Tierra. Los sismogramas son señales que contienen información de los fenómenos físicos presentados en la propagación de las ondas sísmicas (por ejemplo, Reflexiones, refracciones, difracciones, dispersión, dispersión). Esta información se utiliza para estimar las propiedades mecánicas de los materiales de los cuales se forma la Tierra. En este trabajo, se implementa un método de diferencias finitas 2D con precisión de segundo orden en tiempo y cuarto orden en el espacio para modelar la propagación elástica de ondas sísmicas. La topografía superficial compleja se contempla en los modelos terrestres con el objetivo de producir datos sísmicos sintéticos con comportamiento realista de las ondas superficiales. Se desarrollaron varios experimentos sintéticos de propagación de ondas de superficie a través de modelos terrestres con superficies cercanas irregulares para obtener un rodado de tierra realista. Se realizó una comparación del comportamiento de los atributos sísmicos de las ondas superficiales, entre los datos sísmicos sintéticos y reales para analizar cómo es realista el rodado de tierra simulado. En general, el comportamiento de los atributos sísmicos en los datos sintéticos es similar al comportamiento en los datos de campo. A partir de los experimentos, se muestra que la dispersión, la difusión y la retro-difusión de las ondas superficiales es causada por la topografía de la superficie y el lecho rocoso irregular.