INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Protocolo para el cifrado autenticado de datos aplicado a un Centro de Mando y Control Aerotransportado
No full textEn la actualidad los sistemas de vigilancia aérea generan una gran cantidad de datos, entre los que podemos mencionar imágenes, vídeos, información táctica como planes de vuelo, ubicación geográfica de instalaciones y equipos, entre otros. Estos datos son resguardados en discos duros a fin de que puedan ser utilizados y analizados posteriormente. Con el fin de proteger la confidencialidad de estos datos, en este tipo de sistemas la información se comparte por otros medios que no involucren el internet, por esa razón, se utilizan dispositivos electrónicos portátiles (USB). Sin embargo, esta medida no es suficiente para salvaguardarlos puesto que los discos duros donde son almacenados pueden sufrir algún tipo de ataque ( e.g. ransomware). Aunado a lo anterior, los dispositivos portátiles en donde son almacenados para compartirlos son propensos a ser extraviados; ambas situaciones exponen a los datos a ser divulgados o alterados. En este trabajo se propone un protocolo de cifrado autenticado diseñado para resguardar la información que se genera y almacena en un sistema de monitoreo y vigilancia para aeronaves, denominado Centro de Mando y Control Aerotransportado (CMCA). El protocolo propuesto brinda los servicios de confidencialidad e integridad tanto a los datos generados por el CMCA como en el almacenamiento temporal
realizado por medio de unidades USB. Además, se presentan los resultados experimentales de las implementaciones realizadas, los cuales nos permiten concluir que el desempeño del protocolo es adecuado en términos de velocidad lectura/escritura y espacio de almacenamiento requerido
Digitalización del acervo de placas astronómicas tomadas con la camara schmidt de Tonantzintla
Get PDFThe astronomical plates taken by the Schmidt Camera of the INAOE were an essential part to the study of the sky in our country. For several decades, many discoveries were made from the observations and analysis of these. Currently other recording techniques are using for observations, so the use of astronomical plates has been abandoned as medium for creating and storing images. However, their study is still important since most of the astronomical plates of INAOE contain a lot of historical information taken over more than 50 years of study of the sky. The astronomical plates are part of the historical heritage of the INAOE, which is a large library of images of the sky. These plates are in a special room for preservation. Unfortunately, their access is limited, mainly because their management is very delicate and only researchers with certain knowledge and expertise can handle them. Due to this, we made the decision to transfer the photographic collection to digital media. In fact, most of the observatories that used astronomical plates are generating bases of images to preserve the information that they contain and to give them a greater diffusion.Parte del estudio del cielo en nuestro país se llevó a cabo principalmente con las placas astronómicas tomadas con la Cámara Schmidt del INAOE. Durante varias décadas se realizaron grandes descubrimientos a partir de las observaciones y análisis de éstas. Actualmente el uso de placas astronómicas ha sido abandonado como medio de almacenamiento de imágenes, debido a que se utilizan otras técnicas de registro para las observaciones. Sin embargo, el estudio de las placas astronómicas es aún importante ya que las placas astronómicas del INAOE se tomaron a lo largo de más de 50 años de estudio del cielo, por lo que en su mayoría contienen gran cantidad de información histórica. Las placas astronómicas forman parte del acervo histórico del INAOE, el cual es una gran biblioteca de imágenes del cielo. Dichas placas se encuentran en una sala especial para su conservación. Por desgracia, pocas personas tienen acceso a ellas, debido principalmente a que su manejo es muy delicado lo que ocasiona que solo algunos investigadores con ciertos conocimientos puedan manejarlas. Es por eso que se tomó la decisión de transferir el material fotográfico del acervo a medios digitales. Además, la mayoría de los observatorios que utilizaron placas astronómicas, están generando sus bases de datos para preservar la información contenida en ellas y darles una mayor difusión
Interferómetro de Fase Atmosférica por medio del uso de la tecnología de Radio Definida por Software
Get PDFUn interferómetro de fase atmosférico (IFA) es un dispositivo que se usa para medir las fluctuaciones de fase producidas por vapor de agua en la troposfera debido al retraso de señales provocado por cambios en el índice de refracción, cuyos contenidos de vapor de agua son diferentes. El interés en el desarrollo y construcción del IFA que se presenta en este trabajo surge de la necesidad de monitorear el comportamiento de la atmósfera que sirve para probar sitios potenciales de construcción de radiotelescopios, programar observaciones astronómicas según sean las condiciones que presente la atmósfera y para comunicaciones satélitales MIMO. El Interferómetro que se propone en este trabajo esta compuesto de dos antenas de banda Ku que observan un satélite Geoestacionario y que usan la señal faro o beacon de dicho satélite como señal de referencia para medir las fase producida por las fluctuaciones en la troposofera. Las señales faro pueden ser captadas de manera libre y son usadas por las estaciones terrenas para monitorear el estado del satélite y su posición. Este dispositivo fue construido y puesto en marcha en Morelia, Michoacán con tecnología de Radio Definida por Software (SDR).An atmospheric phase interferometer (API) is a device that is used to measure the phase fluctuations produced by water vapor in the troposphere due to the changes in the refractive index, whose water vapor contents are different. IFA that is shown in this paper arises from needed of monitoring the atmosphere behavior in order to comprobate the viability to potential sites for building of radio telescopes, furthermore programing astronomical views according to atmosphere conditions, it also works for MIMO satelitte communications. The Interferometer proposed in this work is composed of two Ku-band antennas that observe a geostationary satellite and use the beacon signal of the satellite as a reference signal to measure the phases produced by fluctuations in the troposphere. The beacon signals can be captured freely and are used by earth stations to monitor satellite status and assumption. This device was built and launched in Morelia, Michoacán Software-Defined Radio Technology (SDR)
Estudio teórico de fuerzas en pinzas ópticas
No full textThis thesis presents a unified study of the theory involved in optical trapping, which aims to be a comprehensive guide for students and / or teachers who in the future want or need to enter the area of optical tweezers. Starting with a historical introduction, we proceeded to the study of electromagnetic fields and a search for solutions to Maxwell's equations, which naturally led us to the definition of electric and magnetic transverse modes based on the vector spherical harmonics that are fundamental for the study of particle scattering and allow this phenomenon to be studied more precisely with the use of the T matrix, which is used by a large number of scientists from the optical entrapment and manipulation community. With the help of the MATLAB software, particle trapping was simulated, the T matrix and various parameters of interest were calculated with different types of lasers, numerical apertures, among others, thus giving a comprehensive and unified study of the forces and other variables involved in optical tweezers. Finally, the inclusion of the Mathieu beams to the \ Optical Tweezers Toolbox " developed by the optical micromanipulation group of the University of Queensland is presented, which will allow to study in depth the forces in the optical traps generated by this type of beams, something not reported so far.En esta tesis se presenta un estudio unificado de la teoría involucrada en el atrapamiento óptico, que pretende ser una guía comprensiva para estudiantes y/o profesores que en un futuro quieran o necesiten entrar al área de pinzas ópticas. Comenzando con una introducción histórica se procedió al estudio de los campos electromagéticos y una búsqueda de soluciones a las ecuaciones de Maxwell lo cual nos llevó de manera natural a la definición de modos transversales eléctricos y magnéticos en función de los armónicos esféricos vectoriales que son fundamentales para el estudio del esparcimiento de partículas y permiten estudiar de manera más precisa este fenómeno con el uso de la matriz T, la cual es socorrida por gran cantidad de científicos de la comunidad de atrapamiento y manipulación ótica. Con ayuda del software MATLABTM se simuló el atrapamiento de partículas, se calculó la matriz T y diversos parámetros de interés con diferentes tipos de láser, aperturas numéricas, entre otros, dando así un estudio amplio y unificado de las fuerzas y demás variables involucradas en pinzas ópticas. Finalmente se presenta la inclusion de los haces Mathieu al \Optical Tweezers Toolbox" desarrollado por el grupo de micromanipulación óptica de la Universidad de Queensland lo cual permitirá estudiar a fondo las fuerzas en las trampas ópticas generadas por este tipo de haces, algo no reportado hasta ahora
Survival analysis of M82 disk Super Star Clusters
Get PDFWe have carried out an analysis of a sample of intermediate-age Super Star Clusters (SSCs) in the M82 disk, in order to throw light on the missing link between SSCs and Globular Clusters (GCs). For this purpose, we carried out the model cluster dynamical evolution using a publicly available semi-analytical code and traced the evolution of M82 disk SSCs in a mass-radius diagram. The principal work of this thesis is the determination of mass, radius and a full set of structural parameters for a subsample of 99 SSCs in the disk of M82. As a first step of this work, surface brightness profiles (SBPs) characterisation was carried out for all the 393 disk SSCs from the sample of Mayya et al. (2008), on HST/ACS images in F435W, F555W and F814W bands. We note that these images have an image scale of 0.05 arcsec/pixel, which is equivalent to 0.88 pc/pixel at the distance of M82. Using simulated clusters, we found that reliable structural parameters can be obtained only for those SSCs that do not have any contamination from neighbouring objects within 8 pixels of it.Hemos llevado a cabo el análisis de una muestra de Super Cúmulos Estelares (SSCs, por sus siglas en inglés) de edad intermedia en el disco de M82, con el fin de encontrar pistas concernientes a la relación entre SSCs y Cúmulos Globulares (GCs, por sus siglas en inglés). Hemos evolucionado cúmulos sintéticos usando una herramienta semi analítica públicamente disponible para dicho fin, y hemos trazado la evolución de dichos cúmulos en el diagrama masa radio. El objetivo principal de esta tesis es la determinación de masa, radio y de un conjunto de parámetros estructurales para una submuestra de 99 SSCs en el disco de M82. Con dicho fin, hemos extraído en primer lugar los perfiles de brillo superficial (SBPs, por sus siglas en inglés) de 393 SSCs pertenecientes a la muestra de Mayya et al. (2008) conformada por imágenes en las bandas F435W, F555W y F814W del HST/ACS. Cabe mencionar que estas imágenes tienen una escala de 0.05 arcosegundos/pixel, lo cual es equivalente a 0.88 pc/pixel a la distancia de M82. Mediante el uso de cúmulos simulados hemos encontrado que sólo es posible obtener parámetros estructurales confiables para aquellos SSCs que no tienen contaminantes dentro de un radio de 8 pixeles
Superficies cónicas integradoras en espectroscopía de tejido biológico
Get PDFThe use of diffuse reflectance spectroscopy is confined to the use of optical fibers or integrating spheres which are flexible probes for the study of optical parameters such as absorption and spreading, in in vitro or in vivo samples; in order to detect or diagnose diseases. In this work a new method is proposed in combination with the spectroscopic technique mentioned, using conical integrating surfaces, with the aim of being used in the future for the detection of breast cancer. A tissue classification system is proposed, where, through the use of vector support machines, different types of tissue can be correctly classified with a 100% accuracy rate, presenting a stable spectrum regardless of the shape or area the sample is from.El uso de la espectroscopía de reflectancia difusa está confinado al uso de fibras ópticas o de esferas integradoras las cuales son ampliamente usadas para los estudios de parámetros ópticos como absorción y esparcimiento, en muestras in vitro o in vivo; con el fin de detectar o diagnosticar enfermedades. En este trabajo se propone un nuevo método en combinación con la técnica espectroscópica mencionada, empleando superficies cónicas integradoras, con el objetivo de ser empleado en un futuro para la detección de cáncer de mama. Se propone un sistema de clasificación de diferentes tejidos usando las máquinas de soporte vectorial donde se logra clasificar con una exactitud del 100% diversos tipos de tejidos y se realizan mediciones con muestras de diferentes formas y áreas presentando un espectro estable sin importar estas condiciones
Peine de radio frecuencia láser
Get PDFUn peine de radio frecuencia por emisión láser es un espectro amplio compuesto de líneas estrechas equidistantes y coherentes en fase. Inicialmente los peines de frecuencia óptica fueron desarrollados para metrología de frecuencia, estos peines hacen posibles nuevas perspectivas en espectroscopia sobre anchos de banda espectrales amplios, de particular relevancia a las moléculas. El desempeño de los espectrómetros existentes como los dispersores cruzados que emplean, por ejemplo, el arreglo de etalones de imagen virtual de fase, o interferómetros de Michelson basados en la transformada de Fourier, pueden ser mejorados dramáticamente con los peines de frecuencia óptica. Una nueva clase de instrumentos, como los espectrómetros de doble peine sin partes movibles, hacen posible mediciones más rápidas y precisas sobre amplios rangos espectrales. En este trabajo de tesis se desarrolla de manera experimental un peine de radio frecuencia con una longitud de onda dual en la región de 1.5 μm mediante la técnica amarre de modos Q-switch pasivo de un láser en una sola cavidad de fibra óptica, el funcionamiento pasivo del láser se basa en el uso de una fibra dopada con tulio como absorbedor saturable, la cual tiene la ventaja de frecuencia sintonizable y tiene un campo emergente y de avance rápido para la espectroscopia de banda ancha molecular y atómica con peines de frecuencia
Prediction of Sudden Cardiac Death from Electrocardiogram Signal
Get PDFSudden Cardiac Death (SCD) is an unexpected natural death caused by cardiovascular problems. SCD is one of the leading causes of death in the world and represents over 50% of deaths from cardiovascular disease, ranking second as the leading cause of death only after cancer. Ventricular fibrillation (VF) is the most common peculiarity that leads to SCD. The survival rate decreases by approximately 10 % per minute for patients after the onset of VF. Analysis of electrocardiograms (ECG) and heart rate variability (HRV) signals provides the information needed to make an effective prediction of SCD. Researchers have used different types of features (time, frequency, time-frequency, and nonlinear) and automatic learning algorithms to predict SCD from ECG signals. The proposed method seeks to detect an SCD event with more time prediction than current work since a more advanced prediction is vital given that medical specialists have little time to apply preventive or reactive techniques to counteract an SCD event. Based on the hypothesis that Orthogonal Matching Pursuit (OMP) and Singular Values Decomposition (SVD) should provide similar accuracy to the traditional approaches, but with a longer time to predict a nearby SCD event; this thesis proposes to implement a methodology based on OMP and SVD to define a criterion for the detection of ECGs associated with an SCD signal or a normal ECG signal. To validate the efficiency of the proposed methodology, the MIT / BIT data set consisting of several ECG signals from patients with SCD and normal heart rhythm signals will be used. The results obtained were compared with the most recent state-of-the-artwork.La muerte súbita cardiaca (SCD, Sudden Cardiac Death) es una muerte natural inesperada causada por problemas cardiovasculares. La SCD es una de las principales causas de muerte en el mundo y representa más del 50% de las muertes por enfermedades cardiovasculares, ocupando el segundo lugar como la principal causa de muerte solo después del cáncer. La fibrilación ventricular (VF, Ventricular Fibrillation) es la peculiaridad más frecuente que conduce a un SCD. La tasa de supervivencia disminuye aproximadamente un 10% por minuto para los pacientes después del inicio de la VF. El análisis de electrocardiogramas (ECG) y señales de variabilidad del ritmo cardiaco (HRV, Heart Rate Variability), proporcionan la información necesaria para lograr una predicción efectiva de un SCD. Los investigadores han utilizado diferentes tipos de características (tiempo, frecuencia, tiempo-frecuencia y no lineales) y algoritmos de aprendizaje automático para predecir SCD a partir de las señales de ECG. El método propuesto busca predecir un evento de SCD con un mayor tiempo que los trabajos actuales, ya que una predicción con mayor anticipación es vital, puesto que los especialistas médicos tienen poco tiempo para aplicar técnicas preventivas o reactivas para contrarrestar un evento de SCD. Basados en la hipótesis de que Orthogonal Matching Pursuit (OMP) y Singular Values Decomposition (SVD) deben proporcionar una precisión similar a la de los enfoques tradicionales, pero con un mayor tiempo de predicción de un evento SCD próximo; se propone implementar una metodología basada en OMP y SVD para definir un criterio para la detección de ECG asociados con una señal de SCD o con una señal de ECG normales. Para validar la eficiencia de la metodología propuesta se utilizará el conjunto de datos del MIT/BIT que consta de varias señales de ECG de pacientes con SCD y de señales de ritmos cardiacos normales. Los resultados obtenidos se compararán con los trabajos más recientes del estado de arte
The normalized matrix perturbation method
Get PDFIn 1926, Schrodinger supplied the theoretical basis for analyzing the time evolution of a quantum system through his famous equation that now bears his name. Soon after its advent, an intrinsic interest emerged to get exactly solvable models by using the Schrodinger equation. However, only a very small number of problems fulfil this specific requirement. The vast majority of physical systems are rather complicated to be treated exactly; one may try to find approximate solutions with the aid of perturbation methods Among all available perturbative recipes, the Matrix Method inmediately stands out. Such as its name suggests, this scheme is devoted to seek perturbative solutions of time-dependent Schrodinger equation, ordered in power series of tridiagonal matrices. These solutions possess time-dependent factors which enable us to determine the temporal evolution of corrections. Surprisingly in this scheme, the existence of normalized solutions are completely ignored and neglected. This thesis present the complement theoretical analysis of Matrix Method started in reference [18]. In this case, we focus in determine the general expression for the normalization constant, which in principle will allow us to obtain perturbative normalized solutions to any order correction. Henceforth, we shall refer to the complete approach as the Normalized Matrix perturbation Method. Further, we show that the treatment adopted to get the normalization constant is quite different from the usual intermediate normalization procedure used in the standard time-independent perturbation theory. In order to assess the efficacy and advantages of our approach, five examples, were analyzed leading to meaningful results in their approximative solutions and in fairly good agreement with their known exact or numerical solutions.En 1926, Schrodinger proporciona las bases teóricas para analizar la evolución temporal de un sistema cuántico a través de su famosa ecuación que ahora lleva su nombre. Poco después de su advenimiento, surge un interés intrínseco para obtener modelos exactamente solubles mediante la ecuación de Schrodinger. Sin embargo, solo un número muy pequeño de problemas relacionados con esta ecuación cumplen con este requisito. Debido que la mayoría de los sistemas físicos son bastante complicados de tratar de forma exacta, uno debe encontrar soluciones aproximadas con la ayuda de los métodos de perturbación. Entre todas las recetas perturbativas disponibles, una que destaca de inmediato es el Método Matrix. Tal como sugiere su nombre, este esquema está dedicado a buscar soluciones perturbativas de la ecuación de Schrodinger dependiente del tiempo, ordenadas en series de potencia de matrices tridiagonales. Estas soluciones, por supuesto, poseen factores dependientes del tiempo que nos permiten determinar la evolución temporal de las correcciones. Sorprendentemente, en este esquema, la existencia de soluciones normalizadas son completamente ignoradas y descuidadas. En esta tesis, presentamos el análisis teórico complementario del Método Matrix iniciado en [18]. En este caso, nos enfocamos en determinar la expresión general para
la constante de normalización, que en principio nos permitirá obtener soluciones perturbadas normalizadas para cualquier orden de corrección. En lo sucesivo, nos referiremos al enfoque completo como el Método Matricial de Perturbación Normalizada. Además, mostramos que el tratamiento adoptado para obtener la constante de normalización es muy diferente al procedimiento de normalización intermedia utilizado en la teoría de perturbaciones independiente del tiempo. Con el fin de evaluar la eficacia y las ventajas de nuestro enfoque, se analizaron cinco ejemplos que condujeron a resultados significativos en sus soluciones aproximadas y en muy buen acuerdo con sus soluciones exactas o numéricas conocidas
Desarrollo de un sensor de presión inalámbrico implantable para el monitoreo continuo de la presión ventricular
Get PDFThis doctoral thesis project reports the novel development of a touch mode capacitive pressure sensor (TMCPS) systems with a wireless operating for continuous monitoring of ventricular pressure. The system consists of two modules: an implantable set and an external reading device. The implantable module, restricted to an 18 mm ×18 mm area, consist of an array of two TMCPS sensors electrically connected in parallel to a dual-layer coil (with 3D approach), for making a high efficiency resonant circuit for communication with the external device. The capacitive sensor works as a double layer diaphragm and is modeled considering the mechanical regimen “small deflection”, with this condition it is possible to cover a wide dynamic range of ventricular blood pressure, from 5 to 300 mmHg. In this design, the two coupling modules (passive RCL networks) are tuned to a frequency of 13.56 MHz, keeping restricted physical design for the implantable module and considering an effective coupling across biological tissue.
The complete system was validated with the CoventorWare, Comsol Multiphysics and ANSYS HFSS softwares; setting an operating pressure range from 0 to 300 mmHg. The design shows a maximum power efficiency (PTE) of 94% under the lowest capacitance regimen (0 mmHg) and a specific absorption rate (SAR) of less than 1.6 W/Kg; therefore, this proposal complies with the full range of diastolic and systolic pressure development by the left ventricle (VI) and satisfies the guidelines if the IEEE C95.1 standard, which ensures viability so that this inductive power transfer system can be safely implanted in the biological environment without causing damage to the tissue by radiation or heating. In addition, considering the high PTE obtained, mainly due to the optimized design in inductance (L) and quality factor (Q), this new sensor scheme stands can be highlighted and could be adapted in other medical applications.
As for the manufacturing process, the complete system is developed based on two alternatives: the firs, is based on a manufacturing approach with discrete devices on printed circuit boards, for the manufacturing of the external module; while the second alternative for the implantable module is developed based on PolyMEMS INAOE® technology with a monolithic fabrication approach combining thin films of aluminum and polyimide.El presente proyecto de tesis doctoral presenta el desarrollo novedoso de un sistema sensor de presión capacitivo en modo contacto (TMCPS) con funcionamiento inalámbrico para el monitoreo continuo de la presión ventricular. El sistema está formado por dos módulos: un conjunto implantable y una unidad de lectura externa. El módulo implantable, restringido a un área de 18mm ×18 mm, consiste de un arreglo de dos sensores TMCPS conectados eléctricamente en paralelo a una bobina de doble nivel (con enfoque 3D) para formar un circuito resonante de alta eficiencia para la comunicación con la unidad de lectura externa. El sensor capacitivo funciona como un diafragma de doble capa y es modelado considerando el régimen mecánico “small deflection”, con esta condición se logra cubrir un amplio rango dinámico de la presión sanguínea ventricular, de 5 a 300 mmHg. En este diseño, los dos módulos de acoplamiento (redes RCL pasivas) se sintonizan a una frecuencia de 13.56 MHz, manteniendo el diseño físico restringido para el módulo implantable y considerando un acoplamiento efectivo a través de tejido biológico.
El sistema completo, fue validado con los simuladores CoventorWare, Comsol Multiphysics y ANSYS HFSS; fijando un rango de presión de operación de 0 a 300 mmHg. El diseño muestra una eficiencia de transmisión de potencia (PTE) máxima del 94% bajo el régimen de capacitancia más bajo (0 mmHg) y una tasa de absorción especifica (SAR) menor a 1.6 W/Kg; por lo cual, esta propuesta, cumple con el rango completo de presión diastólica y sistólica desarrollados por el ventrículo izquierdo (VI) y satisface las pautas de seguridad de la norma IEEE C95.1, lo que asegura viabilidad para que este sistema de transferencia de potencia inductiva (IPT) puede implantarse de manera segura en el medio biológico sin provocar daños al tejido por radiación o calentamiento. Además, considerando la alta PTE obtenida, principalmente por el diseño optimizado en inductancia (L) y factor de calidad (Q), este nuevo esquema de sensor se destaca y podría adaptarse en otras aplicaciones médicas.
En cuanto al proceso de fabricación, el sistema completo se desarrolla en base a dos alternativas: La primera, se basa en un enfoque de fabricación con dispositivos discretos sobre placas de circuito impreso, para la manufactura del módulo externo; mientras que la segunda alternativa para el módulo implantable, se desarrolla tomando como base la tecnología PolyMEMS INAOE