1 DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES TEMA: ‘CARACTERIZACIÓN DE SEÑALES SÍSMICAS DEL VOLCÁN COTOPAXI UTLIZANDO ESTIMADORES ESPECTRALES CLÁSICOS Y DE MÁXIMA ENTROPÍA’ AUTORA: JARAMILLO ARANHA, CAROLINA ESTEFANÍA DIRECTOR: MSC. LEÓN, RUBÉN CODIRECTOR: MSC. LARA. ROMÁN SANGOLQUÍ, MAYO 2015

2 Caracterización de Señales Sísmicas del Volcán Cotopaxi utilizando Estimadores Espectrales Clásicos y de Máxima Entropía

3 Agenda Introducción Metodología Propuesta Diagrama de bloques de procesamiento Descripción de Etapas Resultados Gráficos Resultantes caracteristicos de eventos de interés Características de eventos analizados Conclusiones y Trabajos Futuros Impacto y Beneficiarios

4 Agenda Introducción

5 Anillo de Fuego del Pacífico Intensa actividad sísmica y volcánica INTRODUCCIÓN Permite el estudio Cotopaxi Patrones de comportamientos volcánicos En etapas de Erupción En cambios de actividad sísmica

6 VTLPTRE HYB Seismic and Volcanic Activity VT INTRODUCCION

7 INTRODUCTION LP TRE Ruido HYB VT Tiempo [s] Amplitud [cuentas]

8 Agenda Metodologia

9 METODOLOGIA PROPUESTA Procesador de la Señal Entrenamiento Sistema de Monitorización (WSN) Datos brutos EWBS (Early warning Broadcast System) EWBS (Early warning Broadcast System) Reglas de decisión Alerta

10 METODOLOGIA Etapas de Análisis Propuesto

11 METHODOLOGY Intervalo de Observación ETAPA 1: Detección METODOLOGIA Descripcción de Etapas

12 Detector METHODOLOGY Description of stages ETAPA 1: Detección METODOLOGIA Descripcción de Etapas

13 K =0 K=1 r(0) r(1) Detección de Eventos usando función de autocorrelación Normalización en linea METHODOLOGY STAGE 1: Detection ETAPA 1: Detección METODOLOGIA Descripcción de Etapas

14 Normalización en Linea Normalización Adaptativa METHODOLOGY ETAPA 1: Detección METODOLOGIA Descripcción de Etapas

15 Procesador CFAR METHODOLOGY ETAPA 1: Detección METODOLOGIA Descripcción de Etapas

16 ρ(1) ρmax(1) ρmin(1) NORMALIZACION EN LINEA NORMALIZACION ADAPTATIVA METODOLOGIA ETAPA 1: Detección c c d d f f Descripción de Etapas 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6

17 Cρ(1) Cρmax(1) Cρmin(1) CFAR de NORMALIZACION EN LINEA CFAR de NORMALIZACION ADAPTATIVA METODOLOGIA ETAPA 1: Detección Descripción de Etapas 7 7 9 9 10 12 11 8 8

18 METODOLOGIA Descripción de Etapas EATAPA 1: Deteccion

19 Estimador Clásico Periodograma Máxima Entropía de Burg Description of stages ETAPA 2: Caracterización Espectral METHODOLOGY

20 Etapa 2  Caracterización Espectral Periodograma Suavizados falsos Picos falsos DESCRIPCIÓN DE ETAPAS METODOLOGIA ETAPA 2: Caracterización Espectral Descripción de Etapas

21 Modelo Paramétrico Máxima Entropía de Burg Mejor Resolución Frecuencial Selección de orden del Modelo Autoregresivo Descripción de Etapas METODOLOGIA ETAPA 2: Caracterización Espectral

22 Etapa 2  Caracterización Espectral PERIODOGRAMA MAXIMA ENTROPIA DE BURG Descripción de etapas ETAPA 2: Caracterización Espectral METODOLOGIA

23 Agenda RESULTADOS

24 Etapa 3  Análisis de Resultados LP RESULTS DuraciónBetween 25 and 80 second Rango de contenido Espectral

25 VT RESULTS DuraciónBetween 20 and 40 second Rango de contenido Espectral

26 LP RESULTS VT

27 Rayos, Otros RESULTADOS ETAPA 3: ANALISIS DE RESULTADOS Duración

28 Agenda Conclusiones y Trabajos futuros

29 Conclusiones Los procesadores propuesto para la detección permite determinar la ubicación en el tiempo donde los eventos de interés se llevan a cabo, maximizando la probabilidad de detección y manteniendo una tasa de falsa alarma constante. Mediante los 8 procesadores de mejor desempeño se consigue maximizar la presencia de un evento de interés y minimizar la ausencia de este, determinando que la detección propuesta, ampliamente usada en aplicaciones de sistemas de radar, presenta buenos resultados en la detección de eventos sismo-volcánicos. CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS Bajo el análisis espectral autoregresivo se consiguen características del contenido espectral que nos han permitido diferenciar entre eventos del tipo LP, VT u otros. Se consigue similares resultados con el método del periodograma, sin embargo mediante el método de máxima entropía de Burg se consigue una mejor resolución

30 Trabajos Futuros Determinación automática de la presencia de eventos mediante técnicas de detección adaptativa, definiendo de manera experimental el mapa de clutter (concepto similar al utilizado en radar) de la zona donde opera la red de geófonos que adquiere los registros sísmicos en diferentes épocas del año. Mejora de la tasa de falsa alarma en la detección de eventos mediante el uso del procesador de la razón de verosimilitud o procesador Bayesiano que detecta un proceso gaussiano de interés en la presencia de ruido blanco y ruido colorido gaussiano CONCLUSIONES AND TRABAJOS FUTUROS

31 Agenda Impacto

32 Impacto y beneficiarios BENEFICIARIOS Optimizando y disminuyendo el análisis visual actual Colaborando Soluciones Integrales para la seguridad Intercambio de conocimientos Nuevas expectativas de investigaciones Independencia cognitiva

33 Gracias