Natiivin Android-pelin käyttöliittymän skaalautuminen ja suorituskyvyn optimointi

Tässä työssä esiteltiin Android laitteisto- ja sovellusalustana sekä kuvattiin, kuinka Android-pelisovelluksen käyttöliittymä voidaan pitää yhtenäisenä eri näyttölaitteilla skaalauskertoimien ja ankkuroinnin avulla. Toisena osiona työtä käsiteltiin yksinkertaisia tapoja, joilla pelisovelluksien suorituskykyä voidaan parantaa. Näistä tarkempiin mittauksiin valittiin matalatarkkuuksinen piirtopuskuri ja näkymättömissä olevien kappaleiden piilotus. Mittauksissa valitut menetelmät vaikuttivat demosovelluksen suorituskykyyn huomattavasti. Tässä työssä rajauduttiin Android-ohjelmointiin Java-kielellä ilman ulkoisia kirjastoja, jolloin työn tuloksia voi helposti hyödyntää mahdollisimman monessa eri käyttökohteessa.

Reaaliaikaisen tiedonsiirtolinkin muodostaminen prosessisäädön simulointi- ja valvomo-ohjelmiston välille

Teollisuusautomaatiossa käytetään varta vasten automaatiosovelluksiin tarkoitettuja tietokoneita eli ohjelmoitavia logiikoita (PLC, Programmable Logic Control). Ohjelmoitavan logiikan ja käyttäjän välillä on hyvin useasti jonkin asteinen käyttöliittymä (HMI, Human-Machine Interface). Käyttöliittymä voidaan toteuttaa logiikkaan liitettävien näyttöpäätteiden tai PC-pohjaisten valvomo-ohjelmien avulla. Käyttöliittymän kautta käyttäjä voi valvoa ja ohjata automaatiojärjestelmää. Tämän kandidaatintyön aiheena on reaaliajassa toimivan tiedonsiirtolinkin luominen prosessisäädön simulointiohjelmiston ja valvomo-ohjelmiston välille. Prosessiasäätöä simuloidaan MATLAB:in Simulink-ohjelmistolla ja käyttöliittymä luodaan InTouch valvomo-ohjelmistolla. Simuloitavana prosessina toimii nelitankkiprosessi, jossa kahden tankin pinnankorkeutta säädetään kahdella pumpulla. Prosessista tekee erittäin mielenkiintoisen se, että prosessilla on kolmitieventtiilien asennoista riippuen kaksi eri toimintapistettä: minimivaiheinen ja ei-minimivaiheinen. Myös tankkien ristiinkytköksien johdosta prosessi on normaalia tankkiprosessia mielenkiintoisempi. Tiedonsiirtolinkin muodostaminen prosessisäädön simuloinnin sekä valvomo-ohjelmiston välille mahdollistaa lukuisia erilaisia käyttötarkoituksia. Varsinkin opetuskäytössä tämä on erittäin käyttökelpoinen, koska se ei vaadi todellisen prosessin eikä laitteistojen läsnäoloa. Sen avulla voidaan opettaa valvomo-ohjelmien luomista sekä niiden käyttöä. Myös prosessisäätöä voidaan opettaa erittäin havainnollisesti.

Lasikuituputkien kelauslinjan automatisointi

Lasikuituputkien kelaamiseen tarkoitettu automaatio voidaan toteuttaa suorakulmaisen kolmion trigonometrian perusteella. Kelaaminen tapahtuu pyörittämällä muottia ja liikuttamalla samalla muottia sivuttain. Näin tehdessä saadaan kelattavat lasikuitulangat leviämään koko muotin leveydelle. Jos langat halutaan saada kelattua tiiviisti toistensa viereen, on muotin liikuttava tietty matka yhtä muotin pyörähdystä kohden. Matkaa kutsutaan nousuksi. Nousu riippuu lankojen muodostaman kimpun leveydestä, kelauskulmasta ja muotin säteestä. Kelauskulmalla voidaan vaikuttaa kelattavan tuotteen aksiaaliseen ja pitkittäiseen lujuuteen. Kelauskoneen automaatiojärjestelmä koostuu sähkökäytöistä, ohjaavasta yksiköstä, valvomosta ja erilaisista antureista. Eri osat yhdistetään toisiinsa väylätekniikalla. Sähkökäytöt ovat yleensä servokäyttöjä, koska niiltä vaaditaan tarkkuutta ja nopeutta. Ohjaavana yksikkönä toimii yleensä teollisuus logiikka. Anturointia tarvitaan esimerkiksi hartsin lämpötilan säätöön ja lankojen ratakireyden säätöön. Anturoinnilla ja säädöillä pyritään parantamaan kelattavan tuotteen laatua. Koneen ohjelmallinen toteutus vaatii kelauskoneen mekaniikan ja kelausprosessin ymmärtämistä. Lisäksi on huomioitava koneen käyttäjät ja heidän turvallisuus.

Mobiilisovellusten keskitetyt jakelukanavat

Diplomityössä tutkitaan mobiilisovellusten keskitettyjä jakelukanavia. Nämä uudet jakelukanavat ovat mahdollistaneet sovellusten uuden tyylisen ja helpon jakelun. Työssä tutkitaan itsenäisen kehittäjän näkökulmasta sovelluksen kehitystä Android-, iOS- ja Windows Phone -ohjelmistoalustoilla, ja sen julkaisua App Storessa, Google Playssa ja Windows Phone Marketplacella. Tavoitteena on tutkia huomataanko esimerkkisovelluksen kehityksessä ja julkaisussa merkittäviä eroja jakelukanavien välillä. Prosesseissa havaittiin eroja, mutta ei kuitenkaan niin merkittäviä, että jokin jakelukanava voitaisiin nostaa selkeästi toisten edelle helpompana tai rajoitteista vapaampana vaihtoehtona.

Virtual technology and haptic interface solutions for design and control of mobile working machines

Commercially available haptic interfaces are usable for many purposes. However, as generic devices they are not the most suitable for the control of heavy duty mobile working machines like mining machines, container handling equipment and excavators. Alternative mechanical constructions for a haptic controller are presented and analysed. A virtual reality environment (VRE) was built to test the proposed haptic controller mechanisms. Verification of an electric motor emulating a hydraulic pump in the electro-hydraulic system of a mobile working machine is carried out. A real-time simulator using multi-body-dynamics based software with hardware-in-loop (HIL) setup was used for the tests. Recommendations for further development of a haptic controller and emulator electric motor are given.

Implementing an open data system and showing its benefits

Open data refers to publishing data on the web in machine-readable formats for public access. Using open data, innovative applications can be developed to facilitate people‟s lives. In this thesis, based on the open data cases (discussed in the literature review), Open Data Lappeenranta is suggested, which publishes open data related to opening hours of shops and stores in Lappeenranta City. To prove the possibility of creating Open Data Lappeenranta, the implementation of an open data system is presented in this thesis, which publishes specific data related to shops and stores (including their opening hours) on the web in standard format (JSON). The published open data is used to develop web and mobile applications to demonstrate the benefits of open data in practice. Also, the open data system provides manual and automatic interfaces which make it possible for shops and stores to maintain their own data in the system. Finally in this thesis, the completed version of Open Data Lappeenranta is proposed, which publishes open data related to other fields and businesses in Lappeenranta beyond only stores‟ data.

Avoimet tuotealustat ja allianssit älytelevisiomarkkinoilla

Älytelevisiomarkkinat ovat nykyisellään pirstaloituneet eri valmistajien kehittäessä omia älytelevisioalustoitaan, mikä tekee sovelluskehittämisestä erittäin työlästä, kun kehitystyö pitää tehdä jokaiselle alustalle erikseen. LG:n ja Philipsin perustama Smart TV Alliance pyrkii yksinkertaistamaan sovelluskehittäjien työtä, samalla houkutellen lisää kehittäjiä alalle. Työssä tutustutaan tuotealustoihin, avoimeen ja suljettuun innovaatioon, sekä alliansseihin. Lisäksi perehdytään älytelevisioihin sekä tietenkin itse Smart TV Allianceen. Lisäksi tarkastellaan nykyistä markkina-asetelmaa ja arvioidaan yksittäisten toimijoiden tilannetta ja mahdollisia toimenpiteitä. Työn painopiste on fyysisen laitevalmistajan ja käyttöjärjestelmän kehittäjän/ylläpitäjän näkökulmasta. Työn kannalta tärkeässä roolissa ovat ohjelmistopohjaiset tuotealustat. Eritoten työssä käsitellään älytelevisioiden ohjelmistoa tuotealustana, mutta hyvä vaihtoehtoinen ja eritoten monille käytännönläheisempi esimerkki on tietokoneen käyttöjärjestelmä, kuten Microsoft Windows tai useat Linux-pohjaiset käyttöjärjestelmät. Keskeisenä ominaisuutena näissä kaikissa on, että itse käyttöjärjestelmä toimii yhteisenä pohjana, jonka päälle voidaan rakentaa muuta toiminnallisuutta, kuten pelejä ja toimistosovelluksia.

Mobiilipelien kehitys ja julkaisu monialustakehitystyökaluja hyödyntäen

Tässä kandidaatintyössä esitellään mobiilimarkkoiden pirstaloitumisongelma, ja se millaisia haasteita kehittäjät voivat kokea kehittäessään sovelluksia, jotka tukevat useampia mobiilialustoja. Lisäksi työssä esitellään erilaisia mobiilisovelluksissa käytettäviä monetisaatiomalleja. Työssä tarkastellaan myös monialustakehitystyökalujen ja HTML5-tekniikan soveltuvuutta mobiilialustojen kehityshaasteiden ratkaisemiseen. Työn lopuksi toteutetaan ja julkaistaan käytännön pelisovellus monialustatyökalulla eri alustoja tukien. Tämän demosovelluksen avulla perehdytään julkaisuprosesseihin käytännössä, tuoden esille eri alustojen asettamia vaatimuksia kehittäjälle.

Energy Consumption of Applications on Mobile Phones

Battery consumption in mobile applications development is a very important aspect and has to be considered by all the developers in their applications. This study will present an analysis of different relevant concepts and parameters that may have impact on energy consumption of Windows Phone applications. This operating system was chosen because there is limited research even though there are related studies for Android an iOS operating systems. Furthermore, another reason is the increasing number of Windows Phone users. The objective of this research is to categorise the energy consumption parameters (e.g. use of one thread or several thread for the same output). The result for each group of experiment will be analyzed and a rule will be derived. The set of derived rules will serve as a guide for developers who intend to develop energy efficient Windows Phone applications. For each experiment, one application is created for each concept and the results are presented in two ways: a table and a chart. The table presents the duration of the experiment, the battery consumed by the experiment, the expected battery lifetime and the energy consumption, while the charts display the energy distribution based on the main threads: UI thread, application thread and network thread.

Load balancing in P2P smartphone based distributed IoT systems

With the new age of Internet of Things (IoT), object of everyday such as mobile smart devices start to be equipped with cheap sensors and low energy wireless communication capability. Nowadays mobile smart devices (phones, tablets) have become an ubiquitous device with everyone having access to at least one device. There is an opportunity to build innovative applications and services by exploiting these devices’ untapped rechargeable energy, sensing and processing capabilities. In this thesis, we propose, develop, implement and evaluate LoadIoT a peer-to-peer load balancing scheme that can distribute tasks among plethora of mobile smart devices in the IoT world. We develop and demonstrate an android-based proof of concept load-balancing application. We also present a model of the system which is used to validate the efficiency of the load balancing approach under varying application scenarios. Load balancing concepts can be apply to IoT scenario linked to smart devices. It is able to reduce the traffic send to the Cloud and the energy consumption of the devices. The data acquired from the experimental outcomes enable us to determine the feasibility and cost-effectiveness of a load balanced P2P smart phone-based applications.

Power Consumption Measurement and Scenario Based Energy Model in Wearable Computing Applications

The power is still today an issue in wearable computing applications. The aim of the present paper is to raise awareness of the power consumption of wearable computing devices in specific scenarios to be able in the future to design energy efficient wireless sensors for context recognition in wearable computing applications. The approach is based on a hardware study. The objective of this paper is to analyze and compare the total power consumption of three representative wearable computing devices in realistic scenarios such as Display, Speaker, Camera and microphone, Transfer by Wi-Fi, Monitoring outdoor physical activity and Pedometer. A scenario based energy model is also developed. The Samsung Galaxy Nexus I9250 smartphone, the Vuzix M100 Smart Glasses and the SimValley Smartwatch AW-420.RX are the three devices representative of their form factors. The power consumption is measured using PowerTutor, an android energy profiler application with logging option and using unknown parameters so it is adjusted with the USB meter. The result shows that the screen size is the main parameter influencing the power consumption. The power consumption for an identical scenario varies depending on the wearable devices meaning that others components, parameters or processes might impact on the power consumption and further study is needed to explain these variations. This paper also shows that different inputs (touchscreen is more efficient than buttons controls) and outputs (speaker sensor is more efficient than display sensor) impact the energy consumption in different way. This paper gives recommendations to reduce the energy consumption in healthcare wearable computing application using the energy model.

Käsiaseen ulkoballistiikan mallintaminen mobiililaitteella

Työn tavoitteena on poistaa tulostettujen lentoratataulukoiden ja laskukoneen tarve pitkän matkan ammunnassa, sekä myös parantaa osumapisteen arvioinnin tarkkuutta ja nopeutta. Tavoite saavutetaan mobiililaitteelle kehitettävällä ulkoballistiikkasovelluk-sella, joka mallintaa luotien lentoratoja Arthur J. Pejsan kaavojen avulla. Työ tutkii sovelluksen käytön etuja sekä verifioi tulokset käytännön testein ja vertaamalla kilpaileviin hyväksihavaittuihin sovelluksiin.

Evaluation of Machine Learning Classifiers for Mobile Network Intrusion Detection Systems

Mobile malwares are increasing with the growing number of Mobile users. Mobile malwares can perform several operations which lead to cybersecurity threats such as, stealing financial or personal information, installing malicious applications, sending premium SMS, creating backdoors, keylogging and crypto-ransomware attacks. Knowing the fact that there are many illegitimate Applications available on the App stores, most of the mobile users remain careless about the security of their Mobile devices and become the potential victim of these threats. Previous studies have shown that not every antivirus is capable of detecting all the threats; due to the fact that Mobile malwares use advance techniques to avoid detection. A Network-based IDS at the operator side will bring an extra layer of security to the subscribers and can detect many advanced threats by analyzing their traffic patterns. Machine Learning(ML) will provide the ability to these systems to detect unknown threats for which signatures are not yet known. This research is focused on the evaluation of Machine Learning classifiers in Network-based Intrusion detection systems for Mobile Networks. In this study, different techniques of Network-based intrusion detection with their advantages, disadvantages and state of the art in Hybrid solutions are discussed. Finally, a ML based NIDS is proposed which will work as a subsystem, to Network-based IDS deployed by Mobile Operators, that can help in detecting unknown threats and reducing false positives. In this research, several ML classifiers were implemented and evaluated. This study is focused on Android-based malwares, as Android is the most popular OS among users, hence most targeted by cyber criminals. Supervised ML algorithms based classifiers were built using the dataset which contained the labeled instances of relevant features. These features were extracted from the traffic generated by samples of several malware families and benign applications. These classifiers were able to detect malicious traffic patterns with the TPR upto 99.6% during Cross-validation test. Also, several experiments were conducted to detect unknown malware traffic and to detect false positives. These classifiers were able to detect unknown threats with the Accuracy of 97.5%. These classifiers could be integrated with current NIDS', which use signatures, statistical or knowledge-based techniques to detect malicious traffic. Technique to integrate the output from ML classifier with traditional NIDS is discussed and proposed for future work.

Kiihtyvyyteen perustuva langaton iskuvoimanmittausjärjestelmä

Tämä lopputyö esittelee Diter Oy:n toimeksiannosta läpiviedyn projektin, jonka tarkoituksena oli luoda langaton etäluettava ja -ohjattava kiihtyvyyden mittaukseen perustuva iskuvoimanmittausjärjestelmän prototyyppi. Projektin tarkoitus ei ollut luoda viimeisteltyä mittausjärjestelmää, vaan selvittää onko tällaista järjestelmää ylipäätään mahdollista toteuttaa järkevästi. Mittajärjestelmän idean taustalla oli vahvasti Internet-of-Things (IoT) -konsepti, minkä seurauksena hallinta ja seuraaminen toteutettiin esitettyjen vaatimusten mukaan Android-pohjaiselle mobiililaitteelle. Langaton tiedonsiirto toteutettiin Bluetoothyhteydellä, jonka välityksellä mobiililaitteelle toteutetun sovelluksen avulla pystytään ohjaamaan Bluetooth-moduulin kytkettyä mikrokontrolleria. Mikrokontrolleri lukee AD-muuntimeen kytkettyä analogista kiihtyvyysanturia, jota käytetään tallentamaan kappaleeseen kohdistuvien voimien aiheuttama kiihtyvyys. Toimeksiantoon kuului koko laitteisto- ja ohjelmistoarkkitehtuurin suunnittelu ja toteutus alusta alkaen. Järjestelmän lisäksi projektiin kuului verifiointitestausten suunnitellu ja toteutus, jotka ovat myös kuvattuna tässä työssä. Tärkeänä osana verifiointia olivat kiihtyvyysanturin kalibroinnin tarkastaminen sekä kalibrointimenetelmän toteutus. Verifiointitestauksissa käytettiin servo-ohjattua sähkömoottoria luomaan ympyräliike, josta voitiin vertaamalla kierrostaajuutta ja kiihtyvyysarvoja toisiinsa todentaa kiihtyvyysanturin kalibrointi. Lisäksi rakennettiin Newtonin kehtoon perustuva testipenkki, jonka avulla pyrittiin selvittämään järjestelmän mahdollista iskuvoimanmittauskykyä. Vaikka suoritettujen testausten tulokset olivat aluksi lupaavia, eivät ne lopulta olleet yksiselitteiset. Tämän seurauksena työ ei pystynyt sille kohdennettujen resurssien puittessa ottamaan kantaa annettuun tutkimuskysymykseen. Tulokset kuitenkin osoittivat, mitä on otettava huomioon jatkosuunnittelussa ja verifiointitestausten kehittämisessä.

Applying Augmented Reality to Outdoors Industrial Use

Augmented Reality (AR) is currently gaining popularity in multiple different fields. However, the technology for AR still requires development in both hardware and software when considering industrial use. In order to create immersive AR applications, more accurate pose estimation techniques to define virtual camera location are required. The algorithms for pose estimation often require a lot of processing power, which makes robust pose estimation a difficult task when using mobile devices or designated AR tools. The difficulties are even larger in outdoor scenarios where the environment can vary a lot and is often unprepared for AR. This thesis aims to research different possibilities for creating AR applications for outdoor environments. Both hardware and software solutions are considered, but the focus is more on software. The majority of the thesis focuses on different visual pose estimation and tracking techniques for natural features. During the thesis, multiple different solutions were tested for outdoor AR. One commercial AR SDK was tested, and three different custom software solutions were developed for an Android tablet. The custom software solutions were an algorithm for combining data from magnetometer and a gyroscope, a natural feature tracker and a tracker based on panorama images. The tracker based on panorama images was implemented based on an existing scientific publication, and the presented tracker was further developed by integrating it to Unity 3D and adding a possibility for augmenting content. This thesis concludes that AR is very close to becoming a usable tool for professional use. The commercial solutions currently available are not yet ready for creating tools for professional use, but especially for different visualization tasks some custom solutions are capable of achieving a required robustness. The panorama tracker implemented in this thesis seems like a promising tool for robust pose estimation in unprepared outdoor environments.