Descripcion y Objetivos

El presente TFM tiene como objetivo analizar las tecnologías de desarrollo electrónico y computacional de utilidad para interfaces de cabina de aeronave y complementar el desarrollo de prototipos electrónicos de los proyectos presentados en el Grupo HMI 4.0.

Este estudio tiene un alcance adecuado al esfuerzo requerido para la presentación de un TFM pudiendo más adelante ser extendido y desarrollado en estudios de investigación a nivel de Doctorado.

El alcance hará un análisis de las tecnologías electrónicas existentes previo al desarrollo de los prototipos utilizando FPGAs y DSPs adecuados Cada área del proyecto será desarrollada al nivel adecuado y con la información disponible.

Se establecerán contactos con Industria y Organizaciones Gubernamentales que tengan interés en el objetivo del TFM aprovechando la sinergia Universidad-Empresa-Fuerzas Armadas que caracteriza al marco de la ciudad de Albacete como se evidenció en el AeroEND celebrado en 2021 entre la Universidad de Castilla La Mancha y la Maestranza Aérea de Albacete.

Este TFM forma parte de un grupo de trabajos enfocados a la mejora de las condiciones HMI (Human Machine Interface) para los pilotos de aeronaves de caza y que en el futuro podría servir de base para nuevos desarrollos/colaboraciones con la Industria de Defensa nacional.

 

Metodología y Competencias

• Estudio de Documentación relativa a Flexible Electronics. En particular, de la aplicación de las últimas tecnologías en Plastic Electronics para su utilización en interfaces de cabina y/o wearables.
• Estudio de Documentación relativa a NVIS y LEDs. En particular, de la aplicación de las últimas tecnologías en interfaz de cabina para NVIS e iluminación de paneles con LEDs.
• Estudio de Documentación relativa a chips de diferentes sensors relativos a HMI. Reconocimiento gestural, comunicaciones NFC, Bluetootth, FPGAs con motores de AI y reconocimiento NLP, etc. que permitan usar el interfaz de cabina para interactuar con el piloto.
• Estudio de normativa aplicable a la utilización de medios inalámbricos y consideraciones de Software y Hardware para la certificación de Aviónica en un entorno de cabina y sistemas embarcados. En concreto, análisis de la MIL-STD-461: “Military Standard: Electromagnetic Interference Characteristics Requirements For Equipment”, de la DO-254: “Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware” y de la DO-178C: “Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification”.
• Diseño Digital con VHDL/Verilog y modelos de verificación basados en DO-254. Estudio a nivel avanzado que permita que el diseño digital que se vaya a realizar pueda cumplir con DO-254 para equipos con DAL-D según ARP4754 en entornos de cabina.
• Diseño de software embebido en SOC y SOM que cumplan con DO-178C.
• Estudio a nivel avanzado que permita que el softwareque se vaya a realizar pueda cumplir con DO-178C para equipos con DAL-D según ARP4754 en entornos de cabina.
• Diseño de software y hardware basado en modelos con Matlab/Simulink. Estudio a nivel avanzado que permita que el software/hardware que se vaya a realizer modelado en Matlab/Simulink pueda cumplir con DO-178C para equipos con DAL-D según ARP4754 en entornos de cabina.
• Diseño de Sistemas de Control Digital. En algunos de los prototipos algunas de las funciones pueden requerir un Sistema de Control, este se implementaría como un Sistema Continuo ó Digital, valorando cada una de las opciones según el caso.
• Diseño de Sistemas Digitales en FPGAs como motores IA. En algunos de los prototipos algunas de las funciones pueden requerir un core de AI para su implementación.
• Familiarización con C y Python. Se realizará un estudio de dichas tecnologías para su uso en el software a desarrollar.
• Implementación del demostrador. Se desarrollarán los diferentes prototipos valorando las diferentes opciones a implementar.
• Pruebas. Se realizarán las pruebas que demuestren el funcionamiento del demostrador y su potencial integración con el resto de HW y SW que forme parte del HMI objeto del proyecto global antes descrito.

En cuanto a las competencias específicas del MUii que se tratarán en este TFM, son las siguientes:

• CE1 - Capacidad para la integración de tecnologías, aplicaciones, servicios y sistemas propios de la Ingeniería Informática, con carácter generalista, y en contextos más amplios y multidisciplinares.
• CE6 - Capacidad para asegurar, gestionar, auditar y certificar la calidad de los desarrollos, procesos, sistemas, servicios, aplicaciones y productos informáticos.
• CE7 - Capacidad para diseñar, desarrollar, gestionar y evaluar mecanismos de certificación y garantía de seguridad en el tratamiento y acceso a la información en un sistema de procesamiento local o distribuido.
• CE8 - Capacidad para analizar las necesidades de información que se plantean en un entorno y llevar a cabo en todas sus etapas el proceso de construcción de un sistema de información.
• CE11 - Capacidad de diseñar y desarrollar sistemas, aplicaciones y servicios informáticos en sistemas empotrados y ubicuos.
• CE12 - Capacidad para aplicar métodos matemáticos, estadísticos y de inteligencia artificial para modelar, diseñar y desarrollar aplicaciones, servicios, sistemas inteligentes y sistemas basados en el conocimiento.
• CE13 - Capacidad para utilizar y desarrollar metodologías, métodos, técnicas, programas de uso específico, normas y estándares de computación gráfica.
• CE14 - Capacidad para conceptualizar, diseñar, desarrollar y evaluar la interacción persona-ordenador de productos, sistemas, aplicaciones y servicios informáticos.
• CE16 - Realización, presentación y defensa, una vez obtenidos todos los créditos del plan de estudios, de un ejercicio original realizado individualmente ante un tribunal universitario, consistente en un proyecto integral de Ingeniería en Informática de naturaleza profesional en el que se sinteticen las competencias adquiridas en las enseñanzas.

 

Medios a utilizar

• Hardware: Se usarán un PC convencional con Windows y tarjetas de entrenamiento específicas para cada tecnología, así como las tarjetas a desarrollar. El desarrollo lo realizará el alumno.
• Software: Se usarán los IDEs de cada elemento SOC que se integre, herramientas de software académicas (P.e. Matlab/Simulin) así como herramientas de diseño de software, PCBs y hardware disponibles en su actividad laboral.

 

Bibliografía

• Formación en Coursera y Udemy sobre Flexible Electronics, etc.
• Formación de canales de youtube (p.e OSRAM LED Fundamentals)
• Digital Systems Design using VHDL. Charles Roth
• MIL-STD-461
• DO-254
• DO-178C
• ARP4754