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Las comunicaciones en el espacio profundo. Hacia una Internet interestelar
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-01-31) Rodrigo Madrigal, Mauricio; Núñez Ortuño, José María (advisor)
En este TFM se aborda en primera instancia el estudio de los sistemas que se utilizan para establecer comunicaciones entre naves espaciales y sondas que navegan por el espacio profundo y la Tierra. Como es lógico, la variedad de sistemas y tecnología que se encuentra desarrollada desde los inicios hacia la década de los 60 del siglo pasado (alguna de la cual todavía se encuentra activa por ser de utilidad) es muy amplia. Por ello, en el marco de este trabajo se desarrollarán las líneas generales de estos enlaces, que son comunes a todas las misiones espaciales y que conforman lo que se conoce como Red del Espacio Profundo (DSN), haciendo hincapié en la tecnología propia de este tipo de sistemas tan específico. La DSN es el germen que ha dado lugar al estudio de la futura implantación de una Internet interestelar, esto es, la posibilidad de trasladar la Internet terrestre que todos conocemos y utilizamos diariamente al espacio profundo. Por la magnitude de las distacias que hay que considerar, de hasta miles de millones de kilómetros, la Internet interestelar tendrá que luchar contra parámetros que aquí en la Tierra no se plantean como puede ser el de las grandes latencias. Para este fin, se desarrollará un escenario especial de aplicación para una arquitectura destinada a ofrecer su servicio en el espacio, basada en las Redes Tolerantes a Demoras. En la parte final de este TFM, el autor da un golpe de timón para cambiar radicalmente de escenario volviendo a poner los pies en la Tierra. Se trata de una aplicación de lo anterior a un campo práctico en las Fuerzas Armadas y más en concreto en la Armada: las comunicaciones submarinas. Salvando las distancias conceptuales, el autor ha encontrado una similitud entre los medios espacial y submarino en cuanto a la dificultad que plantean para establecerse comunicaciones en cada uno de ellos; y en base a esto, traslada los estudios y desarrollos de la futura implantación de una Internet interestelar, hacia una futura aplicación en las comunicaciones de los submarinos de la Armada, claro está, con sus correspondientes adaptaciones.
Desarrollo de un sistema de radiogonometría de bajo coste para localización de emisiones radioeléctricas
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-04-30) Lanaspa Cabezas, Inés; Núñez Ortuño, José María (advisor); González Coma, José (advisor)
Uno de los objetivos de la Guerra Electrónica es el análisis del entorno electromagnético para determinar fuentes de emisión empleando las denominadas medidas de apoyo electrónico (ESM). Estas medidas abarcan aquellas acciones que implican la búsqueda, interceptación e identificación de emisiones electromagnéticas y la localización de su fuente para poder proporcionar al mando apoyo directo en la toma de decisiones. Para la localización de dichas emisiones se emplean radiogoniómetros que son capaces de determinar el ángulo de llegada de la señal (AOA, Angle of Arrival). En el presente trabajo se pretende desarrollar un radiogoniómetro de bajo coste capaz de determinar el AOA de una emisión radioeléctrica evaluando distintos métodos. Los métodos de cálculo del ángulo de llegada se pueden dividir en dos grupos diferenciados: las técnicas convencionales, y las técnicas basadas en el subespacio. A su vez, el cálculo dependerá de la distancia y relación entre las antenas que componen un array, y del tipo de antenas y frecuencias a utilizar.
Desarrollo de un sistema multiestático para la suplantación (spoofing) de señales GPS
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-04-30) Pérez Vilda, Marcos; Núñez Ortuño, José María (advisor); Troncoso Pastoriza, Francisco Manuel (advisor)
Este trabajo fin de grado es una contribución a la investigación en el ámbito naval y militar de la explotación de las vulnerabilidades de los sistemas de navegación por satélite (GNSS) y en concreto del GPS. Durante el trabajo de desarrolla un sistema multiestático para la suplantación de la señal GPS (spoofing), que está compuesto por múltiples nodos de ataque que se comunican entre sí de forma inalámbrica, se dividen el espacio y se reparten los satélites de la constelación visible del GPS. De forma sincronizada ejecutan un ataque de spoofing sobre GPS suplantando la señal real por una falsa en una posición que establece el atacante. Dentro de la organización del ataque existe un nodo maestro, que unifica los datos de posición de los nodos y de los satélites visibles, reparte la esfera celeste en tantos sectores como nodos existan en el sistema y coordina el ataque según los parámetros introducidos por el usuario. Los nodos esclavos, ejecutan las órdenes del nodo maestro, trasfiriendo su posición cuando se le requiera o llevando a cabo el ataque en las condiciones que se dispongan. La comunicación entre los nodos de ataque se establece mediante la tecnología LoRa, de baja potencia, baja tasa de transferencia de datos y largo alcance, y la generación de las señales de suplantación del GPS se realiza mediante radio definida por software (SDR). Finalmente se muestran los resultados de diversas pruebas en el que el sistema es capaz de suplantar la señal GPS de forma efectiva.
Despliegue y aplicabilidad de una constelación de nanosatélites (resumen)
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-01-31) Riesgo Juan, Luis José; Núñez Ortuño, José María (advisor)
En los últimos años, el sector aeroespacial ha experimentado una importante evolución tecnológica, que se ve materializada con la puesta en órbita de satélites de mucho menor tamaño (nanosatélites), funcionando bien de manera individual, o conformando una constelación entre varios de este tipo de satélites. El coste de estas innovadoras soluciones es mucho menor (de un orden de magnitud de varias decenas o centenas de veces inferior respecto a un satélite convencional), lo que facilita la financiación de un mayor número de iniciativas tanto de empresas privadas como públicas (como los proyectos que dispone la empresa Marine Instruments o con los satélites Lume-1 desarrollados por la Universidad de Vigo, entre otros) e incluso se llevan a cabo hasta iniciativas de particulares. El objetivo de este trabajo fin de Máster es presentar la composición de un nanosatélite bajo el estándar de diseño normalizado que se denomina Cubesat. También se expone información de distintas aplicaciones que se consiguen cuando se ponen en órbita diferentes nanosatélites conformando una nanoconstelación. Finalmente se presenta un caso de uso que se basa en un estudio sobre la viabilidad para la realización del despliegue de una constelación de nanosatélites enfocado en monitorizar cualquier punto de interés de nuestro planeta Tierra. Se analizarán todos los aspectos que se desarrollan en la fase inicial (fase 0) de una misión, tanto desde un aspecto técnico en el diseño del propio nanosatélite, como en aspectos que suponen la gestión e implementación del proyecto (planificación temporal, costes del proyecto,…). Para llevar a cabo este estudio se ha utilizado una de las herramientas comerciales más avanzadas para el diseño y simulación de la constelación junto a las estaciones terrestres y puntos de interés con los que se han hecho sus análisis.
Determinación de la posición de blancos marítimos en radar pasivo a partir de técnicas de beamforming
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-04-30) Samaniego Ferrero, Rafael; Núñez Ortuño, José María (advisor); Nocelo López, Rubén (advisor)
El radar pasivo tiene sus orígenes en 1943 durante la Segunda Guerra Mundial, sin embargo, históricamente, el interés sobre esta tecnología sufrió una decadencia debido a la aparición del duplexor, que ensalzó la tecnología del radar activo. Actualmente, el interés por el desarrollo de sistemas de detección pasiva, ha resurgido de la mano de los departamentos de defensa por la ventaja táctica de su discreción, encontrándose en su pico histórico y, llegando a estar entre las líneas de I+D+I del Departamento de Defensa de España. Basándose en el crecimiento de la importancia de estos sistemas, este trabajo busca indagar en el geo- posicionamiento de blancos marítimos a través de detecciones pasivas, tomando como escenario la ría de Pontevedra. Por ello, a través del Software de MATLAB, se realizará la determinación de la posición de los blancos, a partir del rango biestático y el DOA proporcionados por la detección radar, y su posterior geo-representación. La finalidad del presente proyecto, consiste en el estudio de los sistemas biestáticos pasivos, para continuar avanzando en la innovación de dicha tecnología, con el objetivo de hacer de esta tecnología, una realidad en un futuro a corto-medio plazo, aprovechando sus ventajas medioambientales como el ahorro de energía, y su ventaja táctica basada en su gran discreción.
El marco FMN como potenciador de la eficacia operativa de la OTAN y de las naciones
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2024-01-31) Gajete Molina, Óscar Javier; Núñez Ortuño, José María (advisor)
El nuevo concepto estratégico de la OTAN hace hincapié en la rápida evolución de las tecnologías y la necesidad de una mayor agilidad y flexibilidad para hacer frente a los nuevos retos. Tal y como señalaba recientemente el General Lavigne, jefe del Mando de Transformación de la Alianza (ACT), “el concepto 2030 de la OTAN requiere adoptar un enfoque centrado en los datos y avanzar en la federación de nuestras redes si queremos obtener el éxito en las operaciones multidominio (MDO)”. Precisamente el núcleo de la transformación de la OTAN es la convergencia de las MDO y la transformación digital (DT), con el fin de obtener una toma de decisiones basada en datos con la mayor velocidad y precisión posible. Para ello es fundamental mejorar la interoperabilidad, entendida por la Alianza como la capacidad de actuar juntos de forma coherente, efectiva y eficiente para lograr los objetivos tácticos, operativos y estratégicos de los aliados. El concepto FMN (Federated Mission Networking) se deriva de la experiencia de la AMN (Afghanistan Mission Network) y fue desarrollado por la OTAN para asegurar la interoperabilidad entre las naciones de la Alianza y otras organizaciones y naciones afiliadas. FMN engloba personas, procesos y tecnología y su misión es mejorar el Mando y Control (C2) y la toma de decisiones en las operaciones y ejercicios de sus afiliados, para conseguir una mayor operatividad tanto en el presente como en el futuro. La participación de nuestras Fuerzas Armadas en misiones internacionales requiere garantizar la máxima interoperabilidad con nuestros aliados, de ahí la importancia para España de disponer de la capacidad de establecer redes de misión federadas. En este Trabajo Fin de Máster (TFM) se analiza cómo funciona FMN y su contribución a la mejora de la eficacia operativa de la OTAN y de las naciones, identificando los nuevos retos y riesgos a los que se enfrentan sus miembros en los nuevos escenarios operativos.
Estudio sobre implementación de comunicaciones BLOS (Beyond Line of Sight) alternativas al satélite a bordo de la F-110
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-01-31) Antoranz Álvaro, Enrique Eugenio; Núñez Ortuño, José María (advisor)
El requisito más importante de cualquier buque de guerra de la Armada Española, es la capacidad de ofrecer una defensa eficaz frente a cualquier amenaza contra la soberanía nacional o contra algún país aliado de la OTAN. Para cumplir esta misión, es esencial disponer de una eficiente capacidad de mando y control (C2).Una Capacidad de mando y control adecuada (C2) garantizará que los comandantes navales en tierra emitan directivas oportunas a sus fuerzas desplegadas en el mar de manera efectiva en respuesta a una crisis emergente. Esto requiere proporcionar servicios IP basados en tierra a los comandantes en el mar, a través de comunicaciones BLOS rápidas, confiables, seguras y de alta capacidad, asegurando la seguridad de las comunicaciones. Es por ello que las comunicaciones BLOS (Beyond Line of Sight) en el entorno naval son absolutamente primordiales, pues son necesarias para dotar a un buque desplegado en alta mar de la capacidad de ejercer el mando y control, y por lo tanto poder comunicarse con las estaciones en tierra. Si bien es cierto que las comunicaciones por satélite (SATCOM) son la alternativa de comunicaciones BLOS más frecuentemente usadas actualmente en un buque de guerra debido a las elevadas tasas de datos y cobertura global ofrecidas que ofrecen, las comunicaciones satelitales presentan significativos inconvenientes como la fácil capacidad de interferencia, así como la frecuente indisponibilidad. Para paliar estos inconvenientes, así como para ofrecer al buque de cierta capacidad de independencia frente al satélite, es necesario disponer de comunicaciones BLOS alternativas al satélite tal y como las comunicaciones por HF (High Frequency) o la dispersión troposférica. Este TFM tiene como objetivo analizar en detalle estas alternativas, sus estados del arte actuales, así como realizar un estudio de aplicación práctica de alguna de estas alternativas a los buques de la Armada Española, especialmente al futuro buque escolta F-110 y también a las actuales F-100.
Evolución del sistema satélite de la Unidad Militar de Emergencias (resumen)
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-01-31) González Caños, Pedro José; Núñez Ortuño, José María (advisor)
La Unidad Militar de Emergencias (UME) es una unidad militar que por la naturaleza de sus misiones debe estar preparada para actuar en cualquier circunstancia imprevista. En cualquier situación, debe de mantener la operatividad, para ello, es imprescindible dar continuidad al Mando y Control. Para el apoyo del Mando y Control, es elemento básico contar con unos medios de telecomunicaciones e información que, al igual que la propia unidad, se mantengan operativos durante una emergencia. El medio que puede aportar la suficiente autonomía a la unidad, para no depender del entorno y así, que no se vea afectado por las circunstancias, es el enlace satélite militar. Este tipo de enlace es un sistema robusto y con gran supervivencia. La UME cuenta con un segmento propio para su sistema satélite, dentro de la capacidad satélite gubernamental. La UME gestiona y administra su segmento de forma autónoma. Este sistema, al igual que la unidad, se creó en el año 2006 y no ha evolucionado desde entonces, aunque se mantiene operativo y en servicio. Desde 2006 y hasta hoy en día, las necesidades de comunicaciones han crecido, aunque la capacidad del servicio sigue siendo la misma. En esta época actual de recortes presupuestarios, se hace difícil la sustitución del sistema completo y, aún menos, la adaptación a otras bandas. Por este motivo se pretende estudiar una solución que aporte mayor capacidad al sistema, evolucionando solo algunas partes de este (modems), de tal forma que se obtenga mayor eficiencia del segmento satélite de la UME. Este estudio es teórico y práctico, de donde se obtendrán unos resultados y unas conclusiones. Del resultado se determinará la conveniencia técnica de realizar la evolución y se propondrá un plan de actualización.
Implementación de un sistema de comunicaciones de voz para canales de baja tasa binaria
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2023-04-30) Loresecha Palma, Santiago de; Núñez Ortuño, José María (advisor); Fernández Gavilanes, Milagros (advisor)
i RESUMEN Las comunicaciones submarinas suponen un factor crucial en el ámbito militar, ya que permiten la transmisión segura de información, situándose como un elemento clave en el desarrollo estratégico, operacional y táctico de la misión. La necesidad de comunicaciones fiables ha llevado al desarrollo de protocolos como el JANUS por parte de la OTAN. En el ámbito de las radiocomunicaciones en HF (High Frequency) de muy larga distancia, se utilizan protocolos de comunicaciones digitales caracterizados por emplear señales débiles en recepción, pero robustas frente a los desvanecimientos del canal. En concreto, el modo FT8 es el más empleado en la actualidad. Es utilizado en situaciones de propagación esporádica en las que las aperturas suelen ser breves y las señales muy débiles. Dada la analogía entre el canal radio para comunicaciones ionosféricas (mecanismo principal de propagación en HF) y el canal submarino, el protocolo FT8 se presenta como una opción interesante para las comunicaciones militares submarinas, ya que ofrece una gran robustez y tasa de éxito en la transmisión de señales en condiciones difíciles y baja potencia. Asimismo, su capacidad para operar en anchos de banda muy estrechos resulta beneficioso para reducir el riesgo de detección y evitar interferencias con otras señales. El objetivo principal del presente trabajo es desarrollar una aplicación para la comunicación de mensajes simples. Para ello, se emplea una técnica de conversión voz-texto-datos y se hace uso del protocolo de comunicaciones FT8 para la transmisión del mensaje. Posteriormente, se procede a realizar el proceso inverso en recepción, donde la aplicación recibe los datos y muestra al usuario por pantalla la información recibida. Se realiza el montaje completo para la comprobación del correcto funcionamiento del sistema. Finalmente, se comprueba la cantidad de ruido que es capaz de aguantar el protocolo realizando dos experimentos diferentes.
Megaconstelaciones de satélites en órbita LEO. Oportunidades, desafíos y riesgos en el ámbito de la Defensa y Seguridad
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2024-01-31) Magaz Villaverde, Francisco José; Núñez Ortuño, José María (advisor)
La industria de los satélites está preparada para colocar en órbita terrestre baja LEO (Low Earth Orbit) más satélites pequeños, aquellos con una masa inferior a 600 kg., en la próxima década que todos los lanzados desde el comienzo de la carrera espacial. A medida que los avances tecnológicos han hecho que el uso del espacio sea más factible y económico, el número de satélites pequeños en el espacio exterior ha aumentado a un ritmo exponencial. La miniaturización de la tecnología también ha afectado la tecnología satelital y ha permitido que la industria espacial utilice satélites pequeños con capacidades que hace sólo unos años habrían requerido satélites mucho más grandes. Estos satélites hacen posible el reciente lanzamiento y propuesta de megaconstelaciones, redes de más de 100 satélites operando juntos en LEO. La Estrategia Espacial de Seguridad Nacional de los EE. UU. reconoce que las operaciones espaciales son de vital importancia para la Seguridad Nacional. Para los ejércitos de todo el mundo, estas megaconstelaciones propuestas brindan un potencial de ventajas inigualables sobre el escenario actual, pero también numerosos riesgos potenciales. Este trabajo examina documentos disponibles públicamente, artículos de noticias, revistas, publicaciones académicas, informes gubernamentales, tratados internacionales, leyes y regulaciones, y otra información para evaluar el estado actual de la industria de las megaconstelaciones LEO, así como las tendencias que se están produciendo. Algunos de los aspectos discutidos se relacionan con actividades espaciales que incluyen el conocimiento de la situación espacial; ciberseguridad, inteligencia, reconocimiento y vigilancia, espionaje en órbita, interferencias de radio, desechos espaciales y armas antisatélite, por nombrar algunos.
Perturbación de GPS en cazaminas clase segura (resumen)
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2024-01-31) Fernández de León, Miguel Rafael; Núñez Ortuño, José María (advisor); Troncoso Pasoriza, Francisco Manuel (advisor)
El Trabajo de Fin de Máster (TFM) se enfoca en los buques de guerra clase "Segura" de la Armada Española, dedicados a la detección, identificación y neutralización de minas marinas. Estos buques son clave para la seguridad marítima, operando cerca de costas, puertos, zonas de pesca y canales angostos, donde las minas marinas son un riesgo significativo. Es crucial que mantengan una posición precisa, especialmente en zonas con riesgo de minas o de poca profundidad. Se abordan aspectos relevantes de los sistemas de posicionamiento global (GPS) en estos buques, analizando en detalle los equipos GPS y los ataques de perturbación GPS más comunes que afectan su funcionamiento. Se analizan ejercicios de perturbación de GPS realizados en estos buques para entender mejor los riesgos y vulnerabilidades asociados a las perturbaciones en los sistemas GPS. Un aspecto crucial es la investigación de métodos para mitigar interferencias en el GPS con la tecnología actual. En caso de que el GPS haya sido degradado, se estudian técnicas existentes y se exploran alternativas para que los buques mantengan su posición y continúen con operaciones de medidas contra minas. Finalmente se buscará responder a una pregunta esencial: ¿es posible continuar con las operaciones de medidas contra minas tras un ataque de perturbación del GPS usando la tecnología actual? La respuesta a esta pregunta es crucial, ya que una interrupción en la navegación y operación de estos buques en zonas minadas podría tener consecuencias desastrosas, tanto táctica como operativamente. Se evaluará la viabilidad de seguir con estas misiones críticas o, de ser necesario, retirarse de la zona minada de forma segura.
Puesta en marcha de un sistema mecánico de posicionamiento de antenas
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2024-04-30) Bermúdez Lara, Jesús; Núñez Ortuño, José María (advisor)
El presente proyecto consiste en el desarrollo de una aplicación web diseñada para el control de una antena mediante una unidad de control y el software Rotctld. La esencia del proyecto estaba en integrar las funcionalidades de Rotctld en una App Web, permitiendo a usuarios controlar una antena a través de una interfaz gráfica. Este esfuerzo se ha estructurado en varias fases. Inicialmente, se llevó a cabo una evaluación de las capacidades de Rotctld para identificar las funcionalidades esenciales para la aplicación web y asegurar que esta pudiera aprovechar el potencial de la unidad de control. Posteriormente, el foco del proyecto fue desarrollar el back-end, empleando Python para crear un programa que actuara como intermediario entre Rotctld y la aplicación web. La fachada de la aplicación web se elaboró utilizando HTML y JavaScript, enfatizando la facilidad de uso en el control de la antena. Flask y Flask-SocketIO fueron instrumentales para lograr enlaces de comunicación en tiempo real entre el front-end y el back-end, asegurando interacciones de usuario suaves y “responsive”. El proyecto finalizó con una fase de pruebas que validaron el correcto funcionamiento del programa desarrollado para controlar la antena asegurando una buena integración entre el software y el hardware.
Sistema de detección de Hombre al Agua mediante tecnología Long Rage Wide Area Network
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2024-04-30) Cabrera Fernández de Castañeda, María Nieves; Núñez Ortuño, José María (advisor); Fernández García, Norberto (advisor)
El aumento del tráfico marítimo y la demanda de viajeros después de la pandemia han incrementado el riesgo de accidentes y emergencias en la mar. Para abordar esta situación, este trabajo se centra en el diseño e implementación de un sistema basado en la tecnología LoRaWAN para la detección automática de situaciones de hombre al agua y el envío de señales de alarma junto con la posición GPS del náufrago, permitiendo su monitorización en tiempo real. Se emplea el dispositivo portátil LGT92, que transmite su localización y emite una señal de alarma a través de la red LoRaWAN sin necesidad de conexión a internet. Se evaluó el sistema mediante varias pruebas, incluyendo una simulación real en una lancha de instrucción. Se llevó a cabo un estudio de interferencias y de propagación en el medio acuático para comprender mejor el rendimiento del sistema en condiciones reales. Además, se realizó un análisis de la precisión de distancias para garantizar la fiabilidad de las mediciones. El sistema desarrollado ha demostrado eficacia en la detección automática de situaciones de hombre al agua, garantizando una respuesta rápida en emergencias.
Sistema de radar pasivo en banda x empleando un transmisor colaborativo embarcado
(Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar, 2024-04-30) Montesa Foncillas, Aarón; Núñez Ortuño, José María (advisor); Nocelo López, Rubén (advisor)
El avance de las tecnologías afecta en gran medida a las capacidades de defensa de un país, es por ello que es una obligación de cada país invertir en el desarrollo o adquisición de las tecnologías que le permitan mantener una capacidad de defensa competitiva. Este trabajo se centra en el desarrollo de un sistema de radar pasivo en banda X (8.2-12.4 GHz) que aproveche las señales emitidas por un emisor colaborativo (la fuerza amiga) embarcado en una plataforma naval. Con la implementación de la tecnología del radar pasivo se pretende aportar una alternativa a una situación táctica aumentando las probabilidades de no ser detectado por la fuerza enemiga. La plataforma receptora contará con un array de antenas que permitirá calcular la posición y la velocidad del blanco. Para conseguir determinar la posición del blanco se va a aplicar la tecnología, ya desarrollada, de las distancias biestáticas y el beamforming para determinar el azimut (DoA, Direction of Arrival) de llegada de la señal recibida. Por otro lado, se usará la frecuencia Doppler para determinar la velocidad del blanco generando así la información necesaria para poder reaccionar ante la amenaza. La ventaja que propone este proyecto se basa en la discreción, elemento fundamental en la táctica militar. La implementación de un radar pasivo además de garantizar la discreción de quien lo use también permite mantener las capacidades de los buques incrementando la operatividad de los mismos.

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