Gas identification with tin oxide sensor array and self-organizing maps: adaptive correction of sensor drifts

Low-cost tin oxide gas sensors are inherently nonspecific. In addition, they have several undesirable characteristics such as slow response, nonlinearities, and long-term drifts. This paper shows that the combination of a gas-sensor array together with self-organizing maps (SOM's) permit success in gas classification problems. The system is able to determine the gas present in an atmosphere with error rates lower than 3%. Correction of the sensor's drift with an adaptive SOM has also been investigated

Drift compensation of gas sensor array data by Orthogonal Signal Correction

Drift is an important issue that impairs the reliability of gas sensing systems. Sensor aging, memory effects and environmental disturbances produce shifts in sensor responses that make initial statistical models for gas or odor recognition useless after a relatively short period (typically few weeks). Frequent recalibrations are needed to preserve system accuracy. However, when recalibrations involve numerous samples they become expensive and laborious. An interesting and lower cost alternative is drift counteraction by signal processing techniques. Orthogonal Signal Correction (OSC) is proposed for drift compensation in chemical sensor arrays. The performance of OSC is also compared with Component Correction (CC). A simple classification algorithm has been employed for assessing the performance of the algorithms on a dataset composed by measurements of three analytes using an array of seventeen conductive polymer gas sensors over a ten month period.

Drift compensation of gas sensor array data by common principal component analysis

A new drift compensation method based on Common Principal Component Analysis (CPCA) is proposed. The drift variance in data is found as the principal components computed by CPCA. This method finds components that are common for all gasses in feature space. The method is compared in classification task with respect to the other approaches published where the drift direction is estimated through a Principal Component Analysis (PCA) of a reference gas. The proposed new method ¿ employing no specific reference gas, but information from all gases ¿has shown the same performance as the traditional approach with the best-fitted reference gas. Results are shown with data lasting 7-months including three gases at different concentrations for an array of 17 polymeric sensors.

Conditional maximum likelihood timing recovery: estimators and bounds

This paper is concerned with the derivation of new estimators and performance bounds for the problem of timing estimation of (linearly) digitally modulated signals. The conditional maximum likelihood (CML) method is adopted, in contrast to the classical low-SNR unconditional ML (UML) formulationthat is systematically applied in the literature for the derivationof non-data-aided (NDA) timing-error-detectors (TEDs). A new CML TED is derived and proved to be self-noise free, in contrast to the conventional low-SNR-UML TED. In addition, the paper provides a derivation of the conditional Cramér–Rao Bound (CRB ), which is higher (less optimistic) than the modified CRB (MCRB)[which is only reached by decision-directed (DD) methods]. It is shown that the CRB is a lower bound on the asymptotic statisticalaccuracy of the set of consistent estimators that are quadratic with respect to the received signal. Although the obtained boundis not general, it applies to most NDA synchronizers proposed in the literature. A closed-form expression of the conditional CRBis obtained, and numerical results confirm that the CML TED attains the new bound for moderate to high Eg/No.

Avoiding sensor blindness in Geiger mode avalanche photodiode arrays fabricated in a conventional CMOS process

The need to move forward in the knowledge of the subatomic world has stimulated the development of new particle colliders. However, the objectives of the next generation of colliders sets unprecedented challenges to the detector performance. The purpose of this contribution is to present a bidimensional array based on avalanche photodiodes operated in the Geiger mode to track high energy particles in future linear colliders. The bidimensional array can function in a gated mode to reduce the probability to detect noise counts interfering with real events. Low reverse overvoltages are used to lessen the dark count rate. Experimental results demonstrate that the prototype fabricated with a standard HV-CMOS process presents an increased efficiency and avoids sensor blindness by applying the proposed techniques.

Array de DNA per identificar espècies de Fusarium: ampliació d'un array existent per incloure espècies del Sud d'Europa

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department for Feed and Food Hygiene del National Veterinary Institute, Noruega, entre novembre i desembre del 2006. Els grans de cereal poden estar contaminats amb diferents espècies de Fusarium capaces de produir metabolits secundaris altament tòxics com trichotecenes, fumonisines o moniliformines. La correcta identificació d’aquestes espècies és de gran importància per l’assegurament del risc en l’àmbit de la salut humana i animal. La identificació de Fusarium en base a la seva morfologia requereix coneixements taxonòmics i temps; la majoria dels mètodes moleculars permeten la identificació d’una única espècie diana. Per contra, la tecnologia de microarray ofereix l’anàlisi paral•lel d’un alt nombre de DNA dianes. En aquest treball, s’ha desenvolupat un array per a la identificació de les principals espècies de Fusarium toxigèniques del Nord i Sud d’Europa. S’ha ampliat un array ja existent, per a la detecció de les espècies de Fusarium productores de trichothecene i moniliformina (predominants al Nord d’Europa), amb l’addició de 18 sondes de DNA que permeten identificar les espècies toxigèniques més abundants al Sud d’Europa, les qual produeixen majoritàriament fumonisines. Les sondes de captura han estat dissenyades en base al factor d’elongació translació- 1 alpha (TEF-1alpha). L’anàlisi de les mostres es realitza mitjançant una única PCR que permet amplificar part del TEF-1alpha seguida de la hibridació al xip de Fusarium. Els resultats es visualitzen mitjançant un mètode de detecció colorimètric. El xip de Fusarium desenvolupat pot esdevenir una eina útil i de gran interès per a l’anàlisi de cereals presents en la cadena alimentària.

GNSS array: diseño de una antena con polarización circular

Aquest projecte es centra en el disseny d’una antena microstrip per a GNSS. Una antena per a GNSS ha de tenir adaptació de impedància d’entrada i polarització circular a dretes, com a principals especificacions, en el rang de 1.15-1.6 GHz. El tipus d’alimentació d’una antena microstrip amb el major ample de banda d’adaptació és l’alimentació mitjançant acoblament per apertura. Si a l’antena s’introdueixen dos apertures de forma ortogonal, alimentades amb un desfasament de 90º entre elles, s’aconsegueix polarització circular. L’opció de separar les apertures redueix la transferència de potència entre elles, i disminueix el guany de polarització creuada. La xarxa d’alimentació dissenyada és un divisor de Wilkinson amb una línia de λ/4 a la freqüència central, encara que el desfasament als extrems de la banda no sigui de 90º. Com a xarxa d’alimentació es va provar un hibrid de 90º, però l’elevat valor del paràmetre S21 de l’antena impossibilita l’adaptació a l’entrada del hibrid.

Ús de Sensor Web Enablement per a gestió de dades marines i accés al servei d'observació de sensors a través de client Android

El present treball és un estudi de l'estat de Sensor Web Enablement (SWE) aplicat a l'àmbit marí d'investigació oceanogràfica. Per assolir aquest objectiu s'han avaluat les diferents solucions d'arquitectura de sistemes més adients a la problemàtica indicada i s'ha dissenyat un client de Sensor Observation Service (SOS) per plataforma mòbil Android que permeti consultar la descripció del sensor (SensorML) i conjunts d'observacions mitjançant estàndards oberts de SWE i peticions web (SOAP). Els dissenys anteriorment indicats han permès que quedés palès l'ampli ventall de possibilitats i avantatges que s'obtenen pel fet d'emprar SWE, ja que ens permet integrar fàcilment les dades proporcionades pels sensors i les pròpies descripcions dels sensors en diferents entorns, tal i com és el cas del disseny presentat en Android, a través d'estàndards oberts independents de les múltiples especificacions de cada fabricant, en un entorn, com és l'àmbit de la investigació marina on hi ha una gran heterogeneïtat de sensors i protocols.

A review of sensor fusion techniques for underwater vehicle navigation

This work provides a general description of the multi sensor data fusion concept, along with a new classification of currently used sensor fusion techniques for unmanned underwater vehicles (UUV). Unlike previous proposals that focus the classification on the sensors involved in the fusion, we propose a synthetic approach that is focused on the techniques involved in the fusion and their applications in UUV navigation. We believe that our approach is better oriented towards the development of sensor fusion systems, since a sensor fusion architecture should be first of all focused on its goals and then on the fused sensors

Accuracy estimation of a new omnidirectional 3D vision sensor

We present a computer vision system that associates omnidirectional vision with structured light with the aim of obtaining depth information for a 360 degrees field of view. The approach proposed in this article combines an omnidirectional camera with a panoramic laser projector. The article shows how the sensor is modelled and its accuracy is proved by means of experimental results. The proposed sensor provides useful information for robot navigation applications, pipe inspection, 3D scene modelling etc

Calibration of a Structured Light-Based Stereo Catadioptric Sensor

Catadioptric sensors are combinations of mirrors and lenses made in order to obtain a wide field of view. In this paper we propose a new sensor that has omnidirectional viewing ability and it also provides depth information about the nearby surrounding. The sensor is based on a conventional camera coupled with a laser emitter and two hyperbolic mirrors. Mathematical formulation and precise specifications of the intrinsic and extrinsic parameters of the sensor are discussed. Our approach overcomes limitations of the existing omni-directional sensors and eventually leads to reduced costs of production

Integració d'un sensor sonar d'escombrat lateral en un robot submarí

El grup de Visió per Computador i Robòtica (VICOROB) disposa de varis robotssubmarins per a la recerca i inspecció subaquàtica. Recentment s’ha adquiritun sensor sonar d’escombrat lateral el qual s’utilitza per realitzar imatgesacústiques del fons marí quan aquest es mou principalment a velocitat constanti mantenint el rumb.Els robots del grup VICOROB estan equipats amb diferents tipus de sensors icàmeres per analitzar el fons marí. Aquest sensors són de gran qualitat ipermeten conèixer de manera bastant satisfactòria l’entorn a les proximitats delrobot. Freqüentment però, aquest sensors estant sotmesos a diferentsrestriccions depenent de la seva naturalesa de funcionament, de tal maneraque es necessària la seva combinació per resoldre determinats problemes endiferents situacions.Amb aquest projecte, es pretén integrar un nou sistema de captura d’imatgessonores del fons marí, en un dels robots. Amb la integració d’aquest nousensor, s’espera obtenir una opció alternativa els sistemes actuals que puguiaportar informació addicional sobre el fons. Aquest sistema podrà ser utilitzatper realitzar tasques per les quals els altres sensors no estant preparats o béper complementar informació d’altres sensor

Manipulator control board

The Mechatronics Research Centre (MRC) owns a small scale robot manipulator called aMini-Mover 5. This robot arm is a microprocessor-controlled, six-jointed mechanical armdesigned to provide an unusual combination of dexterity and low cost.The Mini-Mover-5 is operated by a number of stepper motors and is controlled by a PCparallel port via a discrete logic board. The manipulator also has an impoverished array ofsensors.This project requires that a new control board and suitable software be designed to allow themanipulator to be controlled from a PC. The control board will also provide a mechanism forthe values measured using some sensors to be returned to the PC.On this project I will consider: stepper motor control requirements, sensor technologies,power requirements, USB protocols, USB hardware and software development and controlrequirements (e.g. sample rates).In this report we will have a look at robots history and background, as well as we willconcentrate how stepper motors and parallel port work

Desenvolupament d'un node sensor sense fils autoalimentat. Mòdul piezo-magnètic

En aquest projecte es pretén implementar un dispositiu capaç de ser auto-suficient i no dependre de cap tipus de pila, bateria o fil elèctric que l’abasteixi d’energia elèctrica. El dispositiu recol·lectarà la energia magnètica generada per la corrent elèctrica a un fil i la transformarà en energia elèctrica, que serà emmagatzemada per el seu posterior ús. A demès, aquest projecte s’ha desenvolupat en col·laboració amb un segon projecte, dintre del qual s’implementarà una xarxa de sensors, mitjançant el protocol MIWI. Aquest projecte es divideix en tres grans blocs. El primer bloc del projecte serà una introducció teòrica de tots els coneixements relacionats amb el concepte d’energy harvesting i els mecanismes físic implicats. Al segon bloc podrem veure com s’han realitzat els càlculs, simulacions i posada en marxa, dels diferents elements que formaran el dispositiu recol·lector d’energia. Per últim en el tercer bloc veurem el prototip ja implementat. Es valoraran els resultats obtinguts, i es veuran els temps que necessitarà per alimentar al microcontrolador.

X-chromosome tiling path array detection of copy number variants in patients with chromosome X-linked mental retardation

Background: Aproximately 5–10% of cases of mental retardation in males are due to copy number variations (CNV) on the X chromosome. Novel technologies, such as array comparative genomic hybridization (aCGH), may help to uncover cryptic rearrangements in X-linked mental retardation (XLMR) patients. We have constructed an X-chromosome tiling path array using bacterial artificial chromosomes (BACs) and validated it using samples with cytogenetically defined copy number changes. We have studied 54 patients with idiopathic mental retardation and 20 controls subjects. Results: Known genomic aberrations were reliably detected on the array and eight novel submicroscopic imbalances, likely causative for the mental retardation (MR) phenotype, were detected. Putatively pathogenic rearrangements included three deletions and five duplications (ranging between 82 kb to one Mb), all but two affecting genes previously known to be responsible for XLMR. Additionally, we describe different CNV regions with significant different frequencies in XLMR and control subjects (44% vs. 20%). Conclusion:This tiling path array of the human X chromosome has proven successful for the detection and characterization of known rearrangements and novel CNVs in XLMR patients.