Propuesta prototipo de sistema de alerta para aeronaves que integra detección de anomalías electromagnéticas (EM) con avisos en tiempo real para la tripulación. Está pensado para operar como LRU independiente y, si se desea, integrarse con aviónica existente (EICAS/ECAM).
1) Objetivo operativo
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Detectar perturbaciones EM (p-estática, rayos/sferics, HIRF, jamming/spoofing GNSS, arcos en cableado, fallos de alternadores/transformadores, interferencias internas) que puedan degradar navegación/comunicaciones/mandos.
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Clasificar y priorizar la amenaza.
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Alertar de forma clara y no intrusiva, con recomendaciones accionables en cabina.
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Registrar datos para mantenimiento predictivo y análisis post-vuelo.
2) Arquitectura de alto nivel (LRU “EM-Guard”)
Sensores
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Sondas de campo E (100 kHz–100 MHz) en radomo y cola para p-estática/sferics.
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Antenas RF de banda ancha (20 MHz–6 GHz) con conmutación y atenuadores para HIRF, jamming VHF/UHF/L-band (VOR/ILS/COM/GNSS).
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Magnetómetros tri-axiales (DC–1 kHz) para corrientes parásitas/arcos próximos.
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Corrientímetros Rogowski/CT en mazos clave para arcos y armónicos anómalos (400 Hz y superiores).
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Tap de GNSS (sólo lectura) para monitorizar C/N0, variaciones Doppler y consistencia.
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IMU y aire de referencia (solo lectura ARINC 429/664) para correlación de efectos EM con comportamiento de la aeronave.
Adquisición y sincronización
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Unidades de adquisición cercanas a sensores con ADC 24-bit, muestreo 200 kS/s (E-field/RF) y 5 kS/s (magnetómetros), sincronizadas con IEEE-1588 PTP al reloj de misión.
Procesamiento
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SoC con CPU de seguridad + FPGA para DSP en tiempo real.
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RTOS (p. ej. VxWorks/Integrity) con particiones A653 para aislamiento de funciones.
Interfaces
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ARINC 429/717 (estado/alertas), ARINC 664 AFDX (datos enriquecidos), Discrete I/O para lámp/aurales, Ethernet mantenimiento.
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Alimentación 28 VDC con filtros EMI dedicados y masa estelar.
3) Detección y clasificación (pipeline)
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Pre-procesado
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Filtros FIR/IIR multibanda, notch configurables (p. ej., 50/60 Hz, 400 Hz), detección de envolvente, STFT/PSD, kurtosis, TKEO (Teager-Kaiser) para energía impulsiva.
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Extracción de rasgos
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Densidad espectral (banda VHF/UHF/L), índices de chisporroteo (arc index), tasa de descargas p-estática, C/N0 GNSS, métrica de spoofing (consistencia Doppler/aglomeración de pseudodistancias), correlación sferics (VLF).
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Fusión temporal
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Filtro de Bayes/IMM que combina rasgos y contexto (fase de vuelo, meteorología embarcada si disponible).
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Anomalía
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Modelo híbrido: reglas deterministas + detector no supervisado (Isolation Forest/autoencoder) entrenado con “estado sano” por flota y adaptado por aeronave.
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Clasificación
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Etiquetas: {P-estática, Sferics/Rayo, HIRF, Jamming COM, Jamming GNSS, Spoofing GNSS, Arco cableado, Interferencia interna, Desconocida}.
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Estimación de severidad 0–3 y confianza.
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Decisión
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Lógica de histeresis y veto cruzado para evitar falsas alarmas (p. ej. requiere persistencia > t y coherencia multi-sensor).
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Latencias objetivo
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Camino rápido (eventos impulsivos/rayo): <100 ms para aviso.
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Jamming/spoofing GNSS: <1 s con confirmación en 3–5 s.
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Arco en cableado: <200 ms.
4) HMI en cabina (no intrusivo, compatible EGPWS/TCAS)
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Niveles
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Advisory (Caution): icono ámbar “EM” + texto (“Aumento p-estática; considerar anti-ice radomo”).
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Warning: rojo + aural breve (“EM Interference – COM”) con checklist contextual.
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Inhibit durante despegue/aterrizaje para categorías no críticas.
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Pantalla dedicada (si disponible en MFD): widget con barra de severidad, tipo, tendencia, y tarjeta de acción (ej.: “Cambiar COM2 a 121.5 no afectado”, “Activar descargadores p-estática”, “Verificar tomas de masa”).
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Grabación: 10 min circular alta tasa; 24 h resumen de eventos.
5) Integración y cumplimiento (airworthiness)
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Hardware: diseño y calificación DO-254, ambientes y susceptibilidad DO-160 (secciones 19/20/21/22 especialmente), HIRF/Lightning (SAE ARP5412/5414), EMC aeronáutica.
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Software: DO-178C DAL C (alertado), con partición DAL D para funciones no críticas (telemetría).
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Ciberseguridad: DO-326A/ED-202A, autenticación de mantenimiento, lista blanca de puertos, logs firmados.
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Datos: exportación segura (FOM) para mantenimiento, alineada a ARINC 429/664 y formatos binarios + JSON para tierra.
6) Casos de uso y recomendaciones accionables
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P-estática: aumento de banda 100 kHz–5 MHz + ruido VHF → Advisory: reducir TAS si procede, activar anti-ice radomo, modificar ruta a aire menos cargado.
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Sferics/Rayo: impulsos VLF/LF con razón de repetición alta → Warning: evitar CB/TS identificado, ajustar desviación, revisar protecciones tras vuelo.
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HIRF (radar potente): elevación continua de PSD en banda concreta → Advisory/Warning según severidad; sugerir frecuencia alternativa/posición antena.
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Jamming GNSS: caída súbita C/N0 multi-SV + alza de ruido L1/L5 → Warning: conmutar a IRS/DME/DME, activar RAIM/AAIM, notificar ATC.
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Spoofing GNSS: salto de pseudodistancias no coherente + Doppler inconsistente → Warning: congelar navegación GNSS, rechazar solución, degradación controlada.
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Arco cableado: firmas impulsivas repetitivas 20–200 kHz y magnetómetro local → Warning: aislar bus/sistema afectado, checklist eléctrica, mantenimiento prioritario.
7) Algoritmo de decisión (pseudocódigo)
8) Plan de pruebas y validación
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Banco RF/EMI: cámaras anecoicas, inyección conducida/radiada, simulación rayos/sferics.
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Hardware-in-the-Loop (HIL): reproducir escenarios (jamming L1/L5, HIRF, arcos) con trazas reales.
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Vuelos de ensayo: cerca de líneas de tormenta (con márgenes), zonas con NOTAM de jamming, rutas controladas.
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Verificación: FAR/CS aplicables (p. ej. 25.1317 HIRF), trazabilidad de requisitos → test → seguridad funcional (FHA/SSA/FTA).
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Métricas: TPR/FP, latencia, disponibilidad > 99.9%, MTBF objetivo, y tasa de falsas alarmas < 1 por 10 h.
9) Mantenimiento y datos
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BIT (Built-In Test) al encendido y continuo, con degradaciones declaradas por discreto a EICAS/ECAM.
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Health scoring por canal/sensor; recalibración en línea (drift).
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Paquetes de datos post-vuelo con eventos resumidos, para analítica de flota y mejora del modelo.
10) Seguridad, privacidad y ética
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No interfiere ni transmite RF; es pasivo.
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Los modelos se re-entrenan con datos anonimizados.
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Controles de configuración firmados; rollback seguro.
11) Hoja de ruta (MVP → Certificación)
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MVP laboratorio (3–4 meses): sensórica básica (E-field, RF, GNSS tap), pipeline DSP y HMI demo.
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Proto aviónica (6–9 meses): LRU sellada, integración ARINC, RTOS, modelos híbridos.
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Ensayos/DO-160 y campaña de vuelo; dossier de certificación (PSAC, PHAC, etc.).


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