| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| MULTICHANNEL AND MULTIFREQUENCY SIGNAL PROCESSING TECHNIQUES FOR IMPROVING PASSIVE RADAR PERFORMANCE | | Autor/a | Almodóvar Hernández, Anabel | | Departamento | Teoría de la Señal y Comunicaciones | | Director/a | Jarabo Amores, María del Pilar | | Codirector/a | Mata Moya, David Anastasio de la | | Fecha de depósito | 12-01-2026 | | Periodo de exposición pública | 12 a 26 de enero de 2026 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Modalidad | Presencial | | Programa | Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (RD 99/2011) | | Mención internacional | Solicitada | | Resumen | Esta tesis doctoral presenta el estudio, diseño y validación de técnicas avanzadas de procesado de señal para sistemas de radar pasivo basados en señales multicanal y multifrecuencia. El trabajo busca mejorar el rendimiento del sistema mediante el uso de Iluminadores de Oportunidad (IOs) con mayor ancho de banda y diversidad frecuencial. También presenta el estudio de arquitecturas optimizadas que permitan la reducción del tiempo computacional para alcanzar un sistema en Casi Tiempo Real (NRT).
El radar pasivo constituye una alternativa rentable y discreta al radar activo, ya que opera sin transmitir energía electromagnética y aprovecha iluminadores no cooperativos como DVB-T, DVB-S, DAB, FM o satélites de órbita baja (LEO) como Starlink. Sin embargo, su dependencia de fuentes externas implica limitaciones en el control de la forma de onda, el ancho de banda y la sincronización precisa entre los canales de referencia y vigilancia.
El uso de señales de amplio ancho de banda y alta frecuencia mejora la resolución, pero introduce dispersión Doppler y tiempo-frecuencia que degradan la ganancia de integración coherente. Esta investigación analiza el procesado multicanal empleando múltiples canales DVB-T o bandas de frecuencia separadas. Aunque este enfoque aumenta la resolución y el ancho de banda efectivo, introduce desplazamientos Doppler dependientes de la frecuencia. Se desarrolló un algoritmo de compensación Doppler para corregir estos efectos antes de la combinación coherente, permitiendo aprovechar huecos espectrales y mejorar la Relación Señal-Ruido (SNR). Los resultados experimentales con el demostrador IDEPAR en escenarios urbanos y semiurbanos confirmaron mejoras significativas respecto al procesado monobanda.
La segunda parte del estudio aborda la migración en distancia y Doppler, que aparece al emplear largos tiempos de integración. Aunque estos aumentan la sensibilidad de detección, provocan dispersión debido al movimiento del blanco. Se diseñó un algoritmo capaz de compensar estos efectos y restaurar el enfoque de los ecos en la Función de Ambigüedad Cruzada (CAF), mejorando notablemente el rendimiento de detección. Las validaciones con datos reales del demostrador IDEPAR en entornos marinos y semiurbanos demostraron la eficacia del método y la recuperación de la ganancia de integración.
Un caso de estudio específico analiza los satélites Starlink como IoOs. Su amplio ancho de banda y alta densidad de potencia los hacen prometedores para radares pasivos de alta resolución, aunque su rápido movimiento introduce fuertes variaciones Doppler y migraciones en distancia. Simulaciones y medidas reales realizadas junto al grupo Radar Techniques de la Universidad Tecnológica de Varsovia (WUT) confirmaron su potencial, siempre que se apliquen técnicas precisas de compensación de movimiento y sincronización.
La última parte de la investigación se centra en mejorar las capacidades NRT del demostrador IDEPAR. La arquitectura convencional fuera de línea impone latencias que impiden el funcionamiento en tiempo real. Se evaluaron estrategias de aceleración mediante Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU), Arreglos de Puerta Programables (FPGA) y arquitecturas de transferencia de datos optimizadas. El uso de GPU redujo significativamente el tiempo de cálculo en etapas críticas como la CAF y la cancelación adaptativa de clutter, mientras que las FPGA permitieron disminuir aún más la latencia.
Las metodologías desarrolladas mejoran sustancialmente la detección y resolución del radar pasivo en condiciones de amplio ancho de banda y dinámica elevada, avanzando el demostrador IDEPAR hacia la operación en casi tiempo real y sentando las bases para futuros sistemas cognitivos y adaptativos de radar pasivo. |
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