Innovació | Projectes per àmbits

Projectes per àmbits

Membres de l’IEEC porten a terme projectes de recerca i desenvolupament aplicats en gran varietat d’àmbits: recerca cientificotecnològica, observació de la Terra, navegació, seguretat espacial, telecomunicacions, tecnologies d’exploració planetària i segment terrestre, entre d’altres.

L’IEEC, en alguns casos a través de les seves Unitats de Recerca, cobreix una gran varietat d’aplicacions amb els projectes de recerca i desenvolupament que porta a terme: comunicacions amb nanosatèl·lits, ciències atmosfèriques i astronòmiques, infraestructures científiques, desenvolupaments tecnològics per a missions espacials actuals i futures, sistemes de posicionament i d’augmentació per satèl·lit i la seva vinculació amb tecnologia 5G, algorismes de compressió de dades, i planificadors de telescopis terrestres per a missions espacials, entre d’altres.

A continuació destaquem els més rellevants i recents, distribuïts en set àrees temàtiques, tot i que existeixen interrelacions entre elles.

Programes de recerca cientificotecnològics

Els programes de recerca que abasten les components científica i tecnològica són un pilar fonamental entre els projectes desenvolupats des de l’IEEC.

En particular, aquests programes són molt rellevants en el marc de desenvolupaments amb una component d’innovació significativa i que siguin d’alt interès per a missions futures.

En destaquen recentment els projectes ESA, anomenats LETS i LIRA, vinculats a la contribució a la missió LISA en l’àrea d’astronomia d’ones gravitacionals, amb el desenvolupament d’un subsistema de control de temperatura d’alta precisió, que permeten l’anàlisi i calibratge de sensors de temperatura, inclosos sensors òptics.

VEURE PROJECTES

Observació de la Terra

L’Observació de la Terra des de l’espai és un element clau per a les ciències relacionades amb la Terra. Les aplicacions derivades de l’Observació de la Terra són fonamentals per comprendre i mitigar alguns dels grans reptes actuals: el canvi climàtic, la crisi dels recursos naturals, emergències i danys mediambientals o la pèrdua de la biodiversitat.

En aquest context, l’IEEC és un centre líder en teledetecció i ús de senyals de geo-posicionament per a aplicacions d’Observació de la Terra, des de la invenció de tècniques de mesura, prototips d’algoritmes i d’instrumentació, tècniques de calibració, verificació i validació, així com preparació i participació en missions espacials relacionades.

Entre les principals àrees d’especialització de l’IEEC se’n destaca l’ús dels Sistemes Mundials de Navegació per Satèl·lit (GNSS) en ciències atmosfèriques, la reflectometria basada en senyals d’oportunitat GNSS (GNSS-R), les radio-ocultacions GNSS (GNSS-RO), les tecnologies hiperespectrals avançades i la seva aplicació en petits satèl·lits, la fusió de dades per a la generació de productes d’Observació de la Terra i la millora de les infraestructures espacials ja existents (en particular, del programa Copernicus).

VEURE PROJECTES

Navegació

En diversos grups de l’IEEC es fa palesa l’àmplia experiència en Posicionament, Navegació i Sincronització (PNT, per les sigles en anglès) en múltiples àmbits com l’Observació de la Terra, les Telecomunicacions i la Meteorologia Espacial, i en aplicacions terrestres que requereixen geo-posicionament.

Es fa èmfasi també en la millora de les infraestructures espacials existents, EGNOS i Galileu (EGNSS), i en les seves evolucions futures i serveis associats, així com en el desenvolupament de nous conceptes en LEO-PNT, complementaris al GNSS, basats en transmissió de senyals de navegació des d’òrbites baixes. També cal destacar el posicionament basat en púlsars per permetre en el futur la navegació interplanetària.

Exemples rellevants inclouen, entre d’altres, el disseny, el desenvolupament i la prova d’algorismes per a futurs nous senyals EGNSS i LEO-PNT, nous receptors GNSS de baix consum per a aplicacions d’Internet de les Coses, mitigació d’interferències i autenticació de missatges de navegació, aspectes rellevants en ciberseguretat i proves de concepte del Galileo Commercial Authentication Service (CAS).

VEURE PROJECTES

Seguretat espacial

Actualment, ha esdevingut una prioritat la protecció dels actius espacials contra amenaces com els fenòmens meteorològics, la brossa espacial i els objectes de proximitat terrestre.

A aquests efectes, s’impulsen programes de vigilància i seguiment espacial (SST) i meteorologia espacial (S2P) per a la supervisió i l’anàlisi dels factors relacionats, com són l’activitat del Sol, la magnetosfera, la ionosfera i els canvis en les trajectòries dels objectes espacials.

L’Observatori del Montsec (OdM) contribueix activament des de fa anys al programa SST de la Unió Europea (EUSST) en el seguiment de satèl·lits. I també existeix una participació significativa en el programa S2P a través dels projectes SWESNET i SWEMED.

VEURE PROJECTES

Telecomunicacions

Més enllà de promoure les telecomunicacions com a una de les tres temàtiques de l’Estratègia NewSpace de Catalunya, l’IEEC participa en projectes vinculats al desenvolupament d’un teleport de comunicacions satel·litals a l’Observatori del Montsec (OdM), al disseny de senyals i modulacions per EGNSS, així com projectes vinculats a aplicacions que requereixin de comunicacions 5G i l’ús de l’Internet de les Coses (IdC).

Exemples associats inclouen la utilització de l’estació de comunicacions satel·litals del NanoSatLab UPC, amb antenes en les bandes VHF/UHF i S, per comunicació amb el satèl·lit Enxaneta, i els tràmits regulatoris de radiofreqüència corresponents.

En particular, l’IEEC és responsable de l’explotació d’aquesta estació i s’ha inscrit al registre d’operadors de xarxes i de serveis de comunicacions electròniques de la CNMC. També destaquen projectes en compressió de dades per fomentar l’ús eficient dels radioenllaços satel·litals i un projecte d’innovació vinculat a la Formació Professional que promou el desplegament de laboratoris de comunicacions 5G, satel·litals i l’IdC per a aplicacions en seguretat laboral.

VEURE PROJECTES

Tecnologies d’exploració planetària

L’IEEC és un centre punter en la construcció d’instrumentació i sensòrica per a l’exploració espacial.

En particular, per a missions a la lluna i a Mart i per a l’estudi científic d’exoplanetes. També participa en diferents xarxes europees que defineixen el full de ruta en àrees d’investigació teòrica i experimental.

Fruit del projecte MELISA, impulsat des de l’IEEC, s’ha dissenyat i desenvolupat un magnetòmetre miniaturitzat, de molt baix soroll, en el rang ultra-baix de freqüències, que implementa la modulació del camp magnètic mitjançant ressonadors microelectromecànics (MEMS). Un altre cas de col.laboració europea és el projecte MiniPINS, que té com a objectiu desenvolupar i prototipar paquets de sensors de superfície miniaturitzats per a Mart i la Lluna.

VEURE PROJECTES

Segment terrestre

En el marc de l’estudi del cosmos i la Terra, l’IEEC és un agent actiu en la construcció d’instrumentació astronòmica i terrestre.

Assumeix també responsabilitats d’alt nivell en la implementació, la gestió operativa i en el processat de dades a nivell de segment terrestre.

Tot això es reflecteix amb el foment d’un teleport de comunicacions al Montsec, del qual destaca l’Estació terrestre en banda S de l’Observatori del Montsec, el desenvolupament i l’adaptació del programari STARS per al telescopi COLIBRI a Mèxic,
i la col.laboració en recerca i desenvolupament per a l’observatori Cherenkov Telescope Array (CTAO) al desert d’Atacama situat al nord-est de Xile.

VEURE PROJECTES

Contracte KTT:

Xarxa de sensors de temperatura micro-Kelvin de fibra òptica per a càrregues útils òptiques sensibles (LIRA)

L’objectiu principal de l’ITT actual és el disseny d’un prototip de subsistema de temperatura de fibra òptica (TRL4) per al futur observatori d’ones gravitacionals LISA. El disseny de la proposta actual es basa en l’experiència de l’equip liderat per l’IEEC en el disseny del subsistema de diagnòstic de temperatura per a LISA Pathfinder, l’anàlisi dels resultats obtinguts durant la fase d’operacions de LISA Pathfinder amb el subsistema esmentat i, finalment, l’experiència adquirida amb el contracte LETS (LISA Enhanced Temperature Subsystem) (4000127051/19/NL/BW). L’estudi està coordinat per l’IEEC i es realitza conjuntament amb INESC TEC, responsable del disseny i de la implantació del sensor capçal de la fibra òptica, que requereix d’un disseny dedicat.

Coordinador: Miquel Nofrarias (IEEC-CSIC)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA; contracte núm. 000135481/21/NL/AR)
Socis: IEEC, INESC TEC (Portugal)
Durada: 09/2021-03/2023

Contracte KTT:

Millora de la mesura de la temperatura per a LISA (LETS)

Contracte de l’Agència Espacial Europea (ESA) per desenvolupar una ‘Activitat de Desenvolupament Tecnològic’ a fi d’aconseguir un sistema per a una ‘Mesura millorada de la temperatura per a LISA’ i amb l’objectiu de dissenyar un prototip de subsistema de temperatura (TRL4) per a la missió espacial LISA augmentant un ordre de magnitud el rendiment (1 uK/√Hz) fins a 1mHz. El lideratge de les tasques específiques s’assigna als tres socis diferents: disseny de l’electrònica frontal (IEEC), disseny del banc de proves ultraestable (DLR), integració, verificació i proves (IEEC), full de ruta per al TRL6 (SENER) .

Coordinador: Miquel Nofrarias
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA; contracte núm. 4000127051/19/NL/BW)
Socis: DLR, SENER
Durada: 01/09/2019 – 30/07/2022

Contracte KTT:

2a Missió exploratòria HydroGNSS

L’IEEC, com a soci en la proposta de la missió HydroGNSS al ‘Programa d’Exploració’ de l’Agència Espacial Europea (ESA), està subcontractat per Surrey Satellite Technologies Ltd (SSTL, Regne Unit) per contribuir a la implementació de la missió, el llançament de la qual està previst pel 2024. L’IEEC dóna suport a SSTL en el desenvolupament de peces del simulador ‘End-to-End’ (E2ES), un paquet de programari per processar dades de nivell ultra baix (mostres de freqüència intermèdia de senyals no processats) un cop descarregats a Terra, així com en els algorismes oficials basats en terra per generar productes de nivell 2 relacionats amb la inundació de la superfície (inundacions, aiguamolls).

Coordinadora: Estel Cardellach (IEEC-CSIC)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: SSTL UK, La Sapienza University (Itàlia), Finland Meteorological Institute (FMI, Finlàndia); Centre Oceanogràfic Nacional (NOC, Regne Unit), Universitat Tor Vergata (Itàlia), IFAC-CNR (Itàlia), Universitat de Nottingham (Regne Unit)
Durada: 2021-2026

Contracte KTT:

Sentinel-3 CD – Topografia i reflectometria GNSS per al processament de dades sobre el gel marí

L’objectiu d’aquesta activitat consisteix a avançar: a) en la teoria i el processament de la reflectometria GNSS en angles rassants (superfície especular i sense atmosfera); b) en la modelització de la reflexió superficial sobre llacs, mar obert i gel marí; c) en la modelització dels efectes ionosfèrics i troposfèrics, i la seva correcció; i d) en l’adquisició de més conjunts de dades coubicats amb Sentinel-3 sobre llacs amb instrumentació utilitzant tots els conjunts de dades adquirides sense processar (les de la taula 1 més les 3 noves adquisicions) i dades auxiliars de suport procedents d’altres fonts (com l’altimetria i la rugositat de la superficie de Sentinel-3, les estacions meteorològiques terrestres, els globus meteorològics, els mapes TEC d’IGS, informació sobre les condicions físiques de l’ECMWF, el gruix del gel marí derivat de SMOS-Cryosat, les imatges de satèl·lit SAR , etc.). L’activitat abastarà tots els objectius, però centrant-se en les masses d’aigua continental i l’altimetria del gel marí. Avançar i consolidar aquesta tècnica alternativa podria proporcionar mitjans per validar l’adquisició de Sentinel-3 sobre llacs (i altres superfícies) on no hi ha mesures in situ disponibles.

Coordinador: Weiqiang Li (IEEC-CSIC)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Durada: 12/2021-12/2022

Contracte KTT:

MAXSS – Sinèrgia extrema satelital de l’atmosfera marina

L’objectiu principal del projecte de Sinèrgies de satèl·lits de l’atmosfera marina extrema (MAXSS, Marine Atmosphere eXtreme Satellite Synergy) de l’Agència Espacial Europea (ESA) és proporcionar orientació i metodologies innovadores per maximitzar l’ús sinèrgic de les dades disponibles d’Observació de la Terra (satèl·lit, in situ) per millorar la comprensió de les característiques dinàmiques multiescala de la interacció extrema aire-mar. A MAXSS es duen a terme tres desenvolupaments: (1) el desenvolupament d’un Producte Eòlic Multimissió; (2) el desenvolupament d’un atles de vents extrems (tempesta severa, cicló); i (3) el desenvolupament de productes de valor afegit per analitzar les tempestes.

Coordinadora: Estel Cardellach (IEEC-CSIC)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: SSTL UK, La Sapienza University (Itàlia), Finland Meteorological Institute (FMI, Finlàndia); Centre Oceanogràfic Nacional (NOC, Regne Unit), Universitat Tor Vergata (Itàlia), IFAC-CNR (Itàlia), Universitat de Nottingham (Regne Unit)
Durada: 01/2021-01/2023

Contracte KTT:

PITHIA-NRF – Plasmasfera, ionosfera, termosfera, entorn integrat de recerca i serveis d’accés: una xarxa d’instal·lacions de recerca

PITHIA-NRF (Plasmasphere Ionosphere Thermosphere Integrated Research Environment and Access services: a Network of Research Facilities) pretén construir una xarxa distribuïda europea que integri instal·lacions d’observació, eines de processament de dades i models de predicció dedicats a la investigació de la ionosfera, la termosfera i la plasmasfera. Per primera vegada, PITHIA-NRF s’integra a escala europea, i obre a tots els investigadors europeus infraestructures de recerca clau nacionals i regionals, com EISCAT, LOFAR, ionosondes i digisondes, receptors GNSS, sistemes de sondeig Doppler, riòmetres i receptors VLF, garantint un ús òptim i un desenvolupament conjunt. PITHIA-NRF està dissenyat per proporcionar accés organitzat a instal·lacions experimentals, dades FAIR, productes de dades estandarditzades, serveis de formació i d’innovació. A més, PITHIA-NRF facilita l’avença en la recerca en el camp de l’atmosfera superior i l’espai proper a la Terra, mitjançant la integració de les recopilacions de dades de missions satelitals (com Cluster, DEMETER, Swarm i CHAMP) i els resultats de models de predicció clau, als quals els usuaris científics poden accedir-hi per a l’explotació conjunta amb les dades recollides de les infraestructures de recerca de la xarxa. El grup de l’IEEC-UPC opera el node dels models d’acoblament termosfera-ionosfera basats en dades GNSS terrestres i espacials que proporcionen accés pràctic als usuaris. A més, el grup contribueix de manera considerable al registre de dades i models al centre e-science PITHIA-NRF, i participa en activitats de formació, difusió i innovació.

Coordinador: Manuel Hernández-Pajares (IEEC-UPC)
Entitat finançadora: Comissió Europea (CE; acord de subvenció H2020 núm. 101007599; H2020-INFRAIA-2018-2020)
Durada: 04/2021-03/2025

Contracte KTT:

BEEPS-IOM, Simulador de rendiment end-to-end de biomassa – mòdul ionosfèric

La missió ‘BIOMASS Earth Explorer’ de l’Agència Espacial Europea (ESA) té com a objectiu proporcionar biomassa forestal a nivell mundial. La seva càrrega útil és un radar d’obertura sintética UHF. En els efectes ionosfèrics UHF, sobretot el retard del grup i l’avanç de fase, la rotació de Faraday i els centelleigs d’intensitat i fase (o fluctuacions ràpides) són importants i s’han de modelar adequadament per ser compensats, a fi d’entendre les limitacions de la tècnica proposada, i per seleccionar les condicions òptimes d’observació. En aquest projecte s’implementa el mòdul ionosfèric del simulador de rendiment end-to-end de BIOMASS (BEEPS-IOM). L’IEEC s’encarrega del desenvolupament i el prototipatge d’algoritmes a Matlab i, RDA (CH) s’ocupa de convertir-los en C++, complint amb tots els estàndards de qualitat de l’ESA.

Coordinador: Adriano Camps
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: RDA (CH)
Durada: 30/1/2020-30/12/2022

Contracte KTT:

SIMIONO, impacte de la ionosfera i correccions per els radars de baixa freqüència

L’objectiu d’aquest projecte és consolidar la comprensió, l’avaluació i la correcció dels efectes ionosfèrics en les observacions de radar de baixa freqüència transmeses a l’espai, incloent-hi diversos modes de bandes P i L de SAR (monostàtica, biestàtica, polarimètrica, interferomètrica), així com sondes de radar VHF/UHF, i reflectòmetres GNSS per a dispersometria i altimetria. Es considera una representació correcta i fina de les capes de la ionosfera (models, dades), considerant tant els valors mitjans com les inhomogeneïtats que causen fluctuacions espacials i temporals de la densitat d’electrons a diferents escales, i una API està implementant aquests models per utilitzar-los en futurs simuladors de rendiment end-to-end de l’Agència Espacial Europea (ESA). El projecte està coordinat per ONERA (FR), que s’encarrega del prototipatge d’algoritmes dels sensors SAR. L’IEEC s’ocupa del prototipatge d’algorismes de sondes de radars de baixa freqüència i instruments GNSS-R, i RDA (CH) s’encarrega de convertir aquests algorismes en C++, complint amb tots els estàndards de qualitat de l’ESA.

Coordinador: Adriano Camps
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: ONERA (Fr), RDA (CH)
Durada: 30/1/2020-30/12/2022

Contracte KTT:

OSIP Sessió d’avaluació de les activitats de desenvolupament tecnològic primerenc del canal obert 2020-05: altimetria amb la fase de senyals GNSS reflectits en angles rasants: exploració més enllà de la missió PRETTY

L’IEEC lidera una campanya experimental, finançada dins de la ‘Plataforma d’Innovació a l’Espai Obert’ (OSIP, Open Space Innovation Platform) de l’Agència Espacial Europea (ESA), per entendre el rendiment de l’altimetria de la superfície del mar mitjançant observacions de retard de la fase de senyals GNSS a angles d’observació rasants a dues freqüències. Aquesta nova tècnica es pot aplicar quan la dispersió de les ones del mar presenta un fort component coherent, és a dir, quan la superfície és efectivament llisa pel que fa a la longitud d’ona electromagnètica i la geometria. Les possibilitats de dispersió coherent augmenten als angles d’observació rasants. També s’investiga l’ús intel·ligent del sistema de doble freqüència. L’experiment utilitza maquinari desenvolupat per l’IEEC instal·lat al cim del Puig Major (Serra de Tramuntana, Mallorca) a més de 1400 m d’altitud prop del mar. Una boia oceanogràfica situada a l’àrea d’observació proporciona informació in situ sobre el vent i les onades.

Coordinadora: Estel Cardellach
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA; contracte núm. 4000133252/20/NL/GLC)
Socis: IEEC, IMEDEA-CSIC, SOCIB, DLR
Durada: 26/11/2020-31/1/2022

Contracte KTT:

Anàlisi de les relacions hídriques en el continu sòl-planta mitjançant la sinergia microones-Lidar

El projecte explota missions de microones passives i actives de banda L, així com mesures d’alçada de vegetació mitjançant Lidar, per tal de desvincular el component hídric del senyal de la variable d’atenuació passiva de microones, la profunditat òptica de la vegetació (VOD, vegetation optical depth). La VOD conté informació sobre la biomassa, l’estructura de la vegetació i el contingut hídric de la vegetació. En aquest projecte es produeixen mapes d’humitat de la vegetació derivats de la VOD i s’apliquen com a variable clau per modelar el flux d’aigua en el continu sòl-planta-atmosfera (SPAC, soil-plant-atmosphere continuum). Aquest nou enfocament multisensor proporciona models més detallats del SPAC, que és un component essencial en els cicles de l’aigua i del carboni. Per tant, el projecte proporciona models futurs sobre l’absorció de carboni i escenaris climàtics, s’utilitza per controlar l’estrès hídric de la vegetació i proporciona una comprensió més precisa d’un procés ecofisiològic clau.

Coordinador: David Chaparro
Entitat finançadora: Fundació “la Caixa”
Socis: MIT (EUA), DLR (Alemanya), Universitat de València, Université Catholique de Louvain (Bèlgica)
Durada: 1/1/2020 – 31/8/2022

Contracte KTT:

Previsió dels impactes meteorològics espacials en els sistemes de navegació a l’Àrtic – àrea de Groenlàndia (FORSWAR)

Prototip d’un nou model avançat de previsió meteorològica espacial per als usuaris de posicionament, navegació i temps (PNT, Positioning, Navigation and Timing) basats en satèl·lits a l’àrea de Groenlàndia. S’estan desenvolupant noves tècniques per a la predicció de la meteorologia espacial (en particular, la previsió de centelleigs ionosfèrics) i s’analitzarà el seu avantaatge respecte als models existents. El nou model té com a objectiu proporcionar un mapa llegible sobre Groenlàndia que indiqui pertorbacions febles, moderades i greus de cara a les aplicacions PNT per als usuaris en general.

Coordinador: Manuel Hernández-Pajares
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA-ESTEC; contracte núm. 4000131555/20/NL/AS)
Socis: Universitat d’Oslo, DLR
Durada: 10/09/2020-10/12/2021

Contracte KTT:

LEO-PNT-USER – Prova de concepte de tecnologies de segments d’usuaris per a sistema LEO complementari

L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar tecnologies habilitadores a nivell d’equip d’usuari relacionades amb el maquinari, els algorismes (banda base i motors de posicionament) i l’accés a les bandes de freqüència candidates, com a contribució a la comprensió tècnica de l’entorn LEO PNT. El projecte produirà un entorn de proves, que combina simulacions, laboratori i assaigs de camp, per demostrar i avaluar el rendiment del posicionament basat en LEO en diferents bandes de freqüència (des de VHF a banda S), diferents casos d’ús (exterior i interior, baix consum d’energia, usuari estàtic o dinàmic, etc.) i diferents tècniques de posicionament (hibridació amb altres mesures, posicionament basat en codi o en fase portadora, etc.). El grup SPCOMNAV de la UAB s’encarrega del disseny, el desenvolupament i la prova dels algorismes de banda de base per a l’adquisició i el seguiment dels nous senyals LEO-PNT.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados (IEEC-UAB)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: Thales Alenia Space (França), Thales Alenia Space (Itàlia), IEEC (Espanya),
Orolia (França), Saphirion (Suïssa)
Durada: 02/2021–01/2023

Contracte KTT:

EGNOS-NEXT – EGNOS Evolucions d’enginyeria de sistemes (Fase 0/A1)

L’objectiu d’aquesta activitat és preparar-se per a les etapes futures dels desenvolupaments d’EGNOS a fi de donar suport a la consolidació del futur EGNOS Evolutions HLD (eHLD). L’estudi avaluarà la viabilitat del sistema als requisits preliminars de la missió (Fase 0/A1), valorant el rendiment esperat del sistema, així com les limitacions, la fiabilitat i els objectius de seguretat. També dona suport a la definició del full de ruta d’EGNOS Evolutions que presenta diferents escenaris d’implementació, on es realitzen anàlisis de compensació tenint en compte el temps de servei, el cost, la complexitat de l’arquitectura i les prestacions. El grup SPCOMNAV de la UAB s’encarrega del disseny del senyal SBAS E5b.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados (IEEC-UAB)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: GMV (Espanya), GMV GmbH (Alemanya), UAB (Espanya), Qascom (Itàlia)
Durada: 09/2021–08/2023

Contracte KTT:

GNSSW-HS – Navegació Terra-Lluna/Estudi del sistema i desenvolupament d’un prototip de receptor espacial molt sensible

En aquest projecte hem desenvolupat una implementació completa del protocol d’autenticació de missatges de navegació de servei obert (OSNMA, Open Service Navigation Message Authentication), de codi obert. OSNMA és una funció integral del servei obert Galileo (Galileo Open Service), que proporciona autenticació de dades a tots els receptors habilitats. OSNMA està autenticant dades per a la informació de geolocalització del servei obert mitjançant el missatge de navegació (I/NAV) emès al component de senyal E1B. Això s’executa mitjançant la transmissió de dades específiques d’autenticació en camps reservats prèviament del missatge E1 I/NAV. La transmissió de dades OSNMA es va iniciar el desembre de 2021.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados (IEEC-UAB)
Entitat finançadora: Agència de la Unió Europea per al Programa Espacial (EUSPA)
Durada: 01/2021–05/2021

Contracte KTT:

PAULA – Plataforma de proves sobre Galileo HAS/CAS/OSNMA

L’objectiu d’aquest projecte és estudiar i provar els beneficis que es poden obtenir del servei d’alta precisió (HAS, High Accuracy Service) de Galileo, així com el servei d’autenticació comercial (CAS, Commercial Authentication Service) i l’autenticació de missatges de navegació de servei obert (OSNMA, Open Service Navigation Message Authentication), en mode autònom o en combinació amb altres tecnologies per millorar el rendiment i la robustesa del posicionament, navegació i temps (PNT, Position, Navigation and Timing). La contribució del grup SPCOMNAV de la UAB al projecte consisteix en l’estudi, el subministrament de directrius d’implementació i la prova del CAS semiassistit, considerant en particular com es pot utilitzar per a la inicialització de la sincronització OSNMA. També s’investiguen tècniques avançades d’antifalsificació i d’integritat del senyal.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados (IEEC-UAB)
Entitat finançadora: Comissió Europea (CE, núm. DEFIS/2020/OP/0002)
Socis: GMV (Espanya), Qascom (Itàlia), IEEC (Espanya), Finnish Geospatial Research
Institute (Finlàndia), Université catholique de Louvain (Bèlgica).
Durada: 01/2021–10/2022

Contracte KTT:

INNUENDO – Senyals GNSS millorats a l’espai i processament del receptor d’usuari

L’objectiu d’aquest projecte és investigar enfocaments alternatius al posicionament, la navegació i el temps GNSS basats en òrbites terrestres mitjanes (MEO, Medium Earth Orbit) clàssics. Es posa èmfasi en l’ús potencial dels satèl·lits d’òrbita baixa (LEO, Low Earth Orbit), així com en tècniques innovadores i dissenys del senyal per millorar la resistència i el rendiment. La contribució del grup SPCOMNAV de la UAB se centra en l’anàlisi de l’espectre eixamplat de polsos chirp per al posicionament amb satèl·lits LEO, com una manera d’aconseguir una adquisició més ràpida amb una complexitat menor alhora que es preserva un bon compromís en termes d’interferència d’accés múltiple i rebuig de camins múltiples.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: Fundació LINKS (Itàlia, coord)
Durada: 20/02/2020–30/03/2021

Contracte KTT:

GIMAD – Sistema de monitorització i detecció d’interferències en GNSS

L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar una estació de detecció d’interferències capaç de detectar permanentment potencials fonts d’interferències que puguin dificultar la seguretat i la integritat dels usuaris de GNSS. El grup SPCOMNAV de la UAB contribueix a aquesta activitat desenvolupant tècniques de processament del senyal per a la detecció d’interferències mitjançant mesures d’una sola antena en la banda GNSS, a partir d’una matriu d’antenes a la banda GNSS i d’una única antena fora de la banda GNSS.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: Indra (Espanya, coord)
Durada: 08/07/2020–31/12/2021

Contracte KTT:

OSNMA+ – Receptor GNSS millorat/terminal d’usuari

L’objectiu d’aquest projecte és dissenyar, desenvolupar, provar i demostrar un receptor GNSS millorat proper al mercat totalment compatible amb l’últim document de control de la interfície de senyal de servei obert de Galileo (SIS-ICD, Galileo Open Service Signal In Space Interface Control Document), incloses les millores d’I/NAV i l’ús de l’autenticació de missatges de navegació de servei obert (OSNMA, Open Service Navigation Message Authentication).

Coordinador: José A. López-Salcedo
Entitat finançadora: Agència Europea de GNSS (GSA)
Socis: Qascom (Italy, coord)
Durada: 02/11/2020–01/11/2022

Contracte KTT:

RF-SESMS – Unitat de monitorització ambiental de l’estació de referència de GNSS

L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar un sistema de mapeig i monitorització de l’entorn del lloc RF per tal de supervisar, caracteritzar i modelar l’entorn de RF que afecta les estacions de sensors terrestres GNSS. El grup SPCOMNV de la UAB ofereix suport per a la caracterització i la modelització de camins múltiples en la banda GNSS.

Coordinador: Gonzalo Seco-Granados
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: Indra (Espanya, coord)
Durada: 01/09/2020–28/02/2021

Contracte KTT:

ESGR – Receptor GNSS Edge Snapshot

L’ESGR (Edge Snapshot GNSS Receiver) és un projecte de transferència tecnològica entre el grup SPCOMNAV de la UAB i Loctio, una startup de Location as a Service (LaaS) orientada al posicionament per a Internet de les coses (IoT). L’objectiu final del projecte és reduir l’energia per al posicionament fix en què incorren els dispositius IoT convencionals, que es basen principalment en conjunts de xips de GNSS integrats. En canvi, el projecte té com a objectiu explotar el nou paradigma de processament de senyals GNSS al núvol/bord, descarregant així la major part de la càrrega computacional del dispositiu IoT i permetent un posicionament amb consum de potència ultra baixa.

Coordinador: José A. López-Salcedo
Entitat finançadora: Comissió Europea (CE; H2020-ICT-04-2017)
Socis: Loctio
Durada: 16/08/2020–14/02/2021

Contracte KTT:

PODIUM, determinació de l’òrbita del púlsar per a missions interplanetàries sense ajuda – Navegació púlsar per a missions científiques

L’objectiu de PODIUM (Pulsar Orbit Determination for Interplanetary Unaided Missions) és realitzar un disseny previ i un dimensionament d’una unitat de navegació de maquinari que, un cop muntada en una nau espacial, adquirirà i processarà mesures per permetre el posicionament autònom a bord en el Sistema Solar. El disseny i el rendiment de la unitat s’avaluen per a dos escenaris de referència, ben coneguts per l’equip de la proposta: EnVision i l‘observatori L2. El sistema de navegació de púlsar PODIUM es basa en púlsars per a aquestes mesures. L’equip de l’IEEC a l’ICE-CSIC contribueix amb el programari de l’algorisme de temporització del senyal púlsar que s’utilitza per a casos seleccionats basats en l’enfocament analític a fi de refinar l’avaluació del pressupost d’error. També contribueix amb l’experiència en el disseny i la prova d’òptica de raigs X que és molt rellevant per a l’estudi conceptual del sensor de PODIUM.

Coordinadora: Nanda Rea & Margarida Hernanz
Institució finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: Sener Aeroespacial, Elecnor Deimos
Durada: 29/12/2020 – 31/3/2022

Contracte KTT:

SWESNET – Xarxa de serveis en meteorologia espacial

La xarxa de serveis en meteorologia espacial (SWESNET, Space Weather Service Network) del programa de seguretat espacial de l’Agència Espacial Europea (ESA) consta de cinc centres de serveis experts que proporcionen informació crucial sobre la situació meteorològica espacial. La xarxa ofereix serveis en els següents dominis: meteorologia solar, meteorologia heliosfèrica, radiació espacial, meteorologia ionosfèrica i condicions geomagnètiques. El grup de l’IEEC-UPC participa com a part del centre de servei expert en meteorologia ionosfèrica, contribuint amb serveis en temps real per a la detecció i monitorització d’erupcions solars mitjançant GNSS de la xarxa mundial distribuïda de receptors permanents de GNSS. També s’activen alertes en cas d’erupcions solars que afectin la ionosfera de la Terra.

Coordinador: Manuel Hernández-Pajares (IEEC-UPC)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: BIRA-IASB (Bèlgica); 42 socis a escala europea.
Durada: 02/2021-02/2023

Contracte KTT:

Requeriments dels usuaris en meteorologia espacial per a la regió del Mediterrani (SWEMED, Space Weather User Needs for the Mediterranean Region)

El projecte té com a objectiu identificar com cal millorar i adaptar la línia de base dels requisits dels clients del segment de meteorologia espacial (SWE, space weather) del programa de seguretat espacial (SSA, Spatial Situation Awareness) per satisfer millor les necessitats dels usuaris finals que operen a la regió mediterrània. Per aconseguir-ho, s’ha realitzat un exercici de consulta als usuaris que inclou tallers a cinc països de la regió mediterrània: França, Grècia, Itàlia, Portugal i Espanya. Els sectors objectiu inclouen la comunicació i la navegació, l’exploració/explotació de recursos en alta mar, l’operació del sistema elèctric, l’operació de canonades, l’explotació ferroviària, l’aviació, el transport marítim, la logística, la vigilància espacial i les assegurances.

Coordinador: Manuel Hernández-Pajares
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA-ESOC; SSA P3-SWE-XXIII.1)
Socis: Universidad de Alcalá (UAH), GMV, Deimos, NKUA
Durada: 06/2019-05/2021

Contracte KTT:

WhiteDwarf

Aquest projecte es dedica al manteniment del lloc ‘WhiteDwarf’ de l’Agència Espacial Europea (ESA) de compressió i descompressió de dades CCSDS, amb l’objectiu d’assegurar implementacions d’alta qualitat dels estàndards de compressió CCSDS 121.0-B-3, CCSDS 122.0-B-2 i CCSDS 123.0-B-2. Les implementacions existents de l’ESA van requerir àmplies modificacions a fi de corregir-ne errors o actualitzar-les a les últimes versions dels estàndards. El projecte incloïa reescriptures del programari abans esmentat, inclosa una implementació completa d’un CCSDS 122.0-B-2 creat des de zero, així com una important campanya de prova i validació perquè poguessin utilitzar-se com a models de referència en altres projectes.

Coordinador: Joan Serra-Sagristà, Ian Blanes (IEEC-UAB)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Durada: 01/2021-12/2021

Contracte del’IEEC:

MELISA – Sensor de camp magnètic de baix soroll miniaturitzat MEMS per a LISA

L’objectiu de MELISA (sensor de camp magnètic de baix soroll MEMS miniaturitzat per a LISA) és el disseny i la fabricació d’un prototip de sensor de camp magnètic (TRL4) que implementi la modulació del camp magnètic mitjançant ressonadors micro-mecànics. El prototip mostrarà la viabilitat d’aplicar aquesta tècnica de reducció de soroll per complir amb els estrictes requisits de la missió LISA. La proposta preveu explorar l’explotació del sensor d’alt rendiment resultant per a la seva aplicació en missions d’exploració de superfícies planetàries i cubesats en òrbites LEO o d’altres cossos planetaris.

Coordinador: Manuel Domínguez Pumar (IEEC-UPC)
Entitat finançadora: CERCA & IEEC
Unitats IEEC: IEEC-UPC, IEEC-CSIC, IEEC-UB
Durada: 04/2021-05/2022

Contracte KTT:

MiniPINS – Sensors planetaris in situ en miniatura (extensió CCN)

MiniPINS és un estudi de l’Agència Espacial Europea (ESA) per desenvolupar i prototipar paquets de sensors de superfície miniaturitzats (SSPs, surface sensor packages) per a Mart i la Lluna. L’estudi té com a objectiu miniaturitzar els sensors i subsistemes científics, així com identificar i utilitzar els punts en comú dels paquets, fent possible optimitzar-ne el disseny, així com reduir els costos i el temps de desenvolupament. El grup ha participat en el procés d’anàlisi i selecció dels diferents sistemes de sensors en vista dels múltiples requisits científics i les limitacions de la missió. El grup també ha participat en el prototipatge d’alguns dels sistemes de sensors que han estat seleccionats per a la demostració al contracte. Es dedica un esforç específic a la miniaturització dels diferents sistemes electrònics i sensors. Els SSP són capaços de treballar a la superfície de Mart o de la Lluna, i poden produir dades científiques d’alta qualitat amb instrumentació d’última generació. En particular, el Mars SSP MINS és un penetrador amb aproximadament 25 kg de massa, amb el suport d’una altra nau espacial de missió a Mart ubicada a l’òrbita marciana i desplegada des d’allà. El programa científic se centra en l’estudi de l’atmosfera de Mart, la sismologia, el camp magnètic i la química. El SSP de la Lluna serà una estació en miniatura de 5 kg desplegada a la superfície lunar per un rover. Tant els SSP de Mart com els de la Lluna estaran miniaturitzats, i seran lleugers i robusts, i tot i així seran capaços de sobreviure a gravetats intenses i entorns tèrmics extrems. El resultat d’aquest contracte permetrà a l’ESA preparar els programes tecnològics necessaris per a aquestes ambicioses missions planetàries.

Coordinador: Manuel Domínguez Pumar (IEEC-UPC)
Entitat finançadora: Agència Espacial Europea (ESA)
Socis: FMI, INTA, SCIS-INTA, AVS, UPC, IMSE, IMDEA, Talvioja Consulting Ltd.
Durada: 04/2021-10/2021

Conveni de col·laboració per a l’explotació de l’Estació terrestre de banda S de l’Observatori del Montsec

Conveni de col·laboració entre la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) i l’IEEC per a la creació de la infraestructura científica que consta de l’Estació terrestre de banda S per a comunicacions per satèl·lit en òrbita baixa (LEO, low-Earth orbit), ubicada a l’Observatori del Montsec (OdM). El conveni estableix les condicions per a la seva instal·lació, explotació i operacions.

Entitats: Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) & IEEC
Responsables: Ignasi Ribas, Adriano Camps, Josep Colomé
Durada: 01/2021-01/2031

Contracte KTT:

Programari de programació STARS per al Telescopi COLIBRI

El programari STARS (Scheduling Technologies for Autonomous Robotic Systems) desenvolupat per l’IEEC amb finalitats de programació del temps dels telescopis es va adaptar i lliurar al Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) per al seu ús específic al telescopi COLIBRI. El marc es complementa amb dues interfícies gràfiques: la gestió d’usuaris al sistema de control de l’observatori robòtic (MUR, Management for Users in the Robotic Observatory Control System) amb finalitats de gestió (o planificació) de propostes; i l’eina d’anàlisi per a la planificació (ATP, Analysis Tool for Planning) que s’utilitza per a una anàlisi experta del rendiment dels horaris obtinguts. El telescopi COLIBRI es troba ubicat a Mèxic i es dedica a realitzar observacions de seguiment automàtiques del satèl·lit SVOM (Space based multi-band Variable Object Monitor) per al monitoratge d’objectes variables multibanda des de l’espai, una missió francesa i xinesa per a la detecció d’esclats de raigs gamma (GRB, gamma ray bursts) que es va llançar a finals de 2021.

Coordinador: Francesc Vilardell & Josep Colomé
Entitat finançadora: Centre National de la Recherche Scientifique – Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS-LAM, França)
Durada: 05/2020 – 05/2021

Contracte KTT:

Licitació de l’IAC del Lot 3 de CTA

Producció, integració i validació d’elements mecànics, electrònica i programació per a la construcció de les càmeres dels telescopis de mida gran (LST, Large-Size Telescopes) LST-2, LST-3 i LST-4 de l’observatori Cherenkov Telescope Array (CTA) a l’ubicació nord (ORM, Observatorio del Roque de los Muchachos). Contracte dedicat al programari de control de la càmera que permet l’adquisició de dades de la radiació Txerenkov amb el detector de la càmera i la llum de calibratge, i utilitza sensors meteorològics per proporcionar un comportament d’alta lògica que garanteix el correcte funcionament de l’instrument.

Coordinador: Josep Colomé
Entitat finançadora: Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC; LIC-19-008-Lote3)
Durada: 8/6/2020-23/12/2022

Contracte KTT:

Col·laboració en el calibratge i monitoratge ambiental per a la preparació de la implementació de l’observatori Cherenkov Telescope Array (CTA)

L’objecte del contracte és establir i dur a terme una col·laboració en recerca i desenvolupament per preparar la implantació de l’observatori Cherenkov Telescope Array. En particular, l’IEEC ofereix el suport del Dr. Markus Gaug, qui s’encarrega de coordinar els projectes de calibració del conjunt de telescopis, la monitorització ambiental i la caracterització atmosfèrica de l’observatori CTA (CTAO).

Coordinador: Lluís Font
Entitat finançadora: CTAO GmbH
Durada: 1/03/2020 – 28/02/2021