Taloudelliset autojen hallintaratkaisut etelä-kymenlaakson ammattiopistossa

Työn tavoitteena oli selvittää Etelä-Kymenlaakson Ammattiopiston autokannan kokonaistila, ongelmat, taloudellisuus ja esittää selvitettyjen tietojen perusteella parannusehdotuksia. Tietojen kerääminen tapahtui pääosin haastattelemalla organisaation henkilöitä sekä tukeutumalla saatavilla olevaan teoria-aineistoon. Työn tuloksena saatiin selville autokannan karkea euromääräinen vuotuinen kokonaiskuormitus, nykytilan ongelmat ja autokaluston uudelleenmitoituksen tarve. Tulosten perusteella tehtiin kehittämisehdotukset, joissa ehdotettiin yksikkökohtaisia ajojärjestelijöitä sekä pääajojärjestelijää Etelä- Kymenlaakson ammattiopistolle. Yksikkökohtaisen ajojärjestelijän vastuualueeksi määriteltiin sekä kaikki oman yksikön autot että osastojen autot. Pääajojärjestelijälle määriteltiin kaikkien yksiköiden ajojen seuranta, organisointi sekä autokaluston huollosta vastaaminen. Työssä otettiin myös kantaa Leasing- kaluston kannattavuuteen ja suunnitteilla olevaan GPS- järjestelmään. Nykyisten sopimusten ja ajomäärien valossa leasingkalusto todettiin kannattamattomaksi. GPS- paikannusjärjestelmästä ehdotettiin sen asentamista vain osaan autoista kustannusten säästämiseksi.

Reporting Framework: Implementation and Performance Analysis

Fenix on suuri metsäteollisuuden tuotannonohjausjärjestelmä. Fenix-järjestelmän raportointi- ja tulostuspalvelut elävätvaihdekautta. Aikaisemmin käytetyt raportointityökalut ovat vanhentumassa ja neon korvattava uusilla. Uusi raportointialusta, Global Printing System (GPS), onrakennettu StreamServe Business Communication Platformin ympärille. Uuden alustan on tarkoitus hoitaa Fenixin tulostus sekä raportointitehtävät. Työ kuvaa raportointialustan toteutuksen sekä sen tärkeimmät ominaisuudet. Uuden alustan suorituskyvyssä on ollut toivomisen varaa. Etenkin suurien raporttien generoiminen on kestänyt joskus toivottoman pitkään. Työssä analysoidaan raportointialustan suorituskykyä ja etsitään mahdolliset pullonkaulat. Suorituskyvyn heikkouksiin pyritään löytämään ratkaisut ja annetaan ehdotuksia suorituskyvyn parantamiseksi. XML pohjaisena järjestelmänä GPS:n suorituskyvyssä suurta osaaesittää XML:n tehokkuus. GPS sisääntuleva data tulee XML-muodossa ja sisääntulon parsimisen tehokkuus on avaintekijöitä koko GPS:n tehokkuuden kannalta. Suorituskyvyn parantamisessa keskitytäänki vahvasti XML:n tehokkaampaan käyttöön ja esitetään ehdotuksia sen parantamiseksi.

Post-processing and analysis of tracked hand trajectories

In this thesis, the suitability of different trackers for finger tracking in high-speed videos was studied. Tracked finger trajectories from the videos were post-processed and analysed using various filtering and smoothing methods. Position derivatives of the trajectories, speed and acceleration were extracted for the purposes of hand motion analysis. Overall, two methods, Kernelized Correlation Filters and Spatio-Temporal Context Learning tracking, performed better than the others in the tests. Both achieved high accuracy for the selected high-speed videos and also allowed real-time processing, being able to process over 500 frames per second. In addition, the results showed that different filtering methods can be applied to produce more appropriate velocity and acceleration curves calculated from the tracking data. Local Regression filtering and Unscented Kalman Smoother gave the best results in the tests. Furthermore, the results show that tracking and filtering methods are suitable for high-speed hand-tracking and trajectory-data post-processing.

GPS-signal Source Based on Direct Digital Synthesis

This thesis presents the design and implementation of a GPS-signal source suitable for receiver measurements. The developed signal source is based on direct digital synthesis which generates the intermediate frequency. The intermediate frequency is transfered to the final frequency with the aid of an Inphase/Quadrature modulator. The modulating GPS-data was generated with MATLAB. The signal source was duplicated to form a multi channel source. It was shown that, GPS-signals ment for civil navigation are easy to generate in the laboratory. The hardware does not need to be technically advanced if navigation with high level of accuracy is not needed. It was also shown that, the Inphase/Quadrature modulator can function as a single side band upconverter even with a high intermediate frequency. This concept reduces the demands required for output filtering.

Mobiilin seuranta- ja ohjausjärjestelmän toteutus

Työn tavoitteena on tutkia ja suunnitella kuinka paikkatietoa, mobiililaitteita sekä matkapuhelinverkkoja käyttäen voidaan toteuttaa käyttäjien seuranta- ja ohjausjärjestelmä. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat seurata reaaliaikaisesti muiden käyttäjien sijainteja sekä ohjata muita käyttäjiä haluttuihin sijainteihin mobiililaitteen avulla. Järjestelmä pyritään suunnittelemaan laajennettavaksi. Lähtökohtana on toteuttaa seurannan sekä ohjauksen toteuttavat runkokomponentit, joiden päälle voidaan toteuttaa erityyppisiä sovelluksia. Tutkittavia asioita ovat matkapuhelinverkkojen tiedonsiirtomahdollisuudet, paikannustekniikat, mobiililaitteiden suorituskyky sekä resurssit, käyttäjien yksityisyyden ja tiedonsiirron turvaaminen sekä mobiililaitteista sekä langattomuudesta aiheutuvat haasteet yleisesti. Tutkimusten sekä suunnittelun pohjalta järjestelmästä toteutetaan esimerkkisovellus, jolla suoritetaan käytännön testaus. Testauksessa mitataan järjestelmän resurssien käyttöä ja suorituskykyä sekä testataan suunnittelun pohjalta tehtyjen ratkaisujen toimivuutta. Lopuksi työssä analysoidaan järjestelmän toimivuutta testaus- sekä mittaustulosten pohjalta.

Liikkuvan kenttätyön hallinta etätunnistusta ja paikannusta hyödyntävällä mobiilijärjestelmällä

Liikkuvan kenttätyön työntekijät suorittavat työpäivän aikana työtä useassa eri työkohteessa. Työkohteilla suoritettujen työtehtävien kirjaus tapahtuu usein jälkikäteen ja muistinvaraisesti. Diplomityön tavoitteena on esittää ratkaisu liikkuvan kenttätyön työkirjausten automatisointiin. Tavoitteen mukaisen etätunnistusta ja paikannusta hyödyntävän mobiilijärjestelmän avulla työntekijöiden käsinkirjoitetut ja mahdollisesti puutteelliset työkirjaukset korvataan automaattisilla ja täsmällisillä kirjauksilla. Järjestelmän tavoitteena on vähentää työntekijöiden työkuormaa. Työssä arvioidaan etätunnistuksen hyödyntämistä mobiilisovelluksen käyttöä helpottavana tekniikkana. Parhaimmillaan etätunnistus poistaa kokonaan mobiililaitteen näppäilytarpeen, mutta aiheuttaa osaltaan lisää työtä järjestelmän ylläpitoon. Työn tuloksissa esitetään myös satelliittipaikannuksen todettu tarkkuus ja soveltuvuus liikkuvan kenttätyön tarpeisiin taajama- ja kaupunkialueella. Varsinkin kaupunkialueella satelliittiperustaisen paikkatiedon tehokas hyödyntäminen edellyttää suodatusta ja älykkyyttä paikkatiedon prosessointiin.

Satelliittipaikannukseen perustuvan reaaliaikaisen jäljitysohjelmiston toteutus

Satelliittipaikannuksen hyödyntäminen eri sovellusaloilla ja siviilikäytössä on kasvanut merkittävästi 2000-luvulla Yhdysvaltojen puolustusministeriön lopetettua GPS-järjestelmän tarkoituksenmukaisen häirinnän. Langattomien datayhteyksien yleistyminen ja nopeuksien kasvaminen on avannut paikkatiedon käyttämiseksi ja hyödyntämiseksi reaaliaikaisesti uusia mahdollisuuksia. Kustannusten kasvaessa on tehokkaasta liikennöinnistä tullut tänä päivänä erittäin tärkeä osa yritysten päivittäisiä toimintoja. Ajoneuvojen hallinta on yksi tapa, jolla pyritään tehostamaan logistisia toimintoja ja vähentämään siitä aiheutuvia kustannuksia. Seuraamalla reaaliaikaisesti ajoneuvojen liikennöintiä voidaan pyrkiä saavuttamaan säästöjä optimoimalla aikatauluja ja reittejä sekä uudelleenohjaamalla ajoneuvoja sijaintien mukaan vähentäen näin kuljettua matkaa ja aikaa. Tässä diplomityössä tavoitteena on tutkia kuinka satelliittipaikannusta, paikkatietoa ja langattomia datayhteyksiä hyödyntämällä voidaan toteuttaa reaaliaikainen jäljitysohjelmisto. Työssä esitellään aluksi paikannustekniikat ja niiden toiminta. Lisäksi tutkitaan kuinka tiedonsiirto voidaan järjestelmässä toteuttaa sekä tarkastellaan järjestelmän kehityksessä huomioitavia tietoturvanäkökohtia. Tutkimuksen pohjalta suunniteltiin ja toteutettiin reaaliaikainen jäljitysohjelmisto kotipalveluyrityksen ajoneuvojen paikannustarpeisiin. Järjestelmän avulla voidaan valvoa ja jäljittää ajoneuvojen sijainteja kartalla reaaliaikaisesti sekä paikantaa tiettyä kohdetta lähimpänä olevat ajoneuvot. Tämä mahdollistaa hälytyksen sattuessa lähimpänä olevan työntekijän lähettämisen asiakaskohteeseen mahdollisimman nopeasti. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat lisäksi seurata ajamiaan matkoja ja pitää automaattista ajopäiväkirjaa. Lopuksi työssä arvioidaan toteutetun järjestelmän toimintaa testauksessa saatujen mittaustulosten perusteella.

Efficient Optimization Algorithms for Nonlinear Data Analysis

Identification of low-dimensional structures and main sources of variation from multivariate data are fundamental tasks in data analysis. Many methods aimed at these tasks involve solution of an optimization problem. Thus, the objective of this thesis is to develop computationally efficient and theoretically justified methods for solving such problems. Most of the thesis is based on a statistical model, where ridges of the density estimated from the data are considered as relevant features. Finding ridges, that are generalized maxima, necessitates development of advanced optimization methods. An efficient and convergent trust region Newton method for projecting a point onto a ridge of the underlying density is developed for this purpose. The method is utilized in a differential equation-based approach for tracing ridges and computing projection coordinates along them. The density estimation is done nonparametrically by using Gaussian kernels. This allows application of ridge-based methods with only mild assumptions on the underlying structure of the data. The statistical model and the ridge finding methods are adapted to two different applications. The first one is extraction of curvilinear structures from noisy data mixed with background clutter. The second one is a novel nonlinear generalization of principal component analysis (PCA) and its extension to time series data. The methods have a wide range of potential applications, where most of the earlier approaches are inadequate. Examples include identification of faults from seismic data and identification of filaments from cosmological data. Applicability of the nonlinear PCA to climate analysis and reconstruction of periodic patterns from noisy time series data are also demonstrated. Other contributions of the thesis include development of an efficient semidefinite optimization method for embedding graphs into the Euclidean space. The method produces structure-preserving embeddings that maximize interpoint distances. It is primarily developed for dimensionality reduction, but has also potential applications in graph theory and various areas of physics, chemistry and engineering. Asymptotic behaviour of ridges and maxima of Gaussian kernel densities is also investigated when the kernel bandwidth approaches infinity. The results are applied to the nonlinear PCA and to finding significant maxima of such densities, which is a typical problem in visual object tracking.

Aircraft tracking and classification with vhf passive bistatic radar

Since the times preceding the Second World War the subject of aircraft tracking has been a core interest to both military and non-military aviation. During subsequent years both technology and configuration of the radars allowed the users to deploy it in numerous fields, such as over-the-horizon radar, ballistic missile early warning systems or forward scatter fences. The latter one was arranged in a bistatic configuration. The bistatic radar has continuously re-emerged over the last eighty years for its intriguing capabilities and challenging configuration and formulation. The bistatic radar arrangement is used as the basis of all the analyzes presented in this work. The aircraft tracking method of VHF Doppler-only information, developed in the first part of this study, is solely based on Doppler frequency readings in relation to time instances of their appearance. The corresponding inverse problem is solved by utilising a multistatic radar scenario with two receivers and one transmitter and using their frequency readings as a base for aircraft trajectory estimation. The quality of the resulting trajectory is then compared with ground-truth information based on ADS-B data. The second part of the study deals with the developement of a method for instantaneous Doppler curve extraction from within a VHF time-frequency representation of the transmitted signal, with a three receivers and one transmitter configuration, based on a priori knowledge of the probability density function of the first order derivative of the Doppler shift, and on a system of blocks for identifying, classifying and predicting the Doppler signal. The extraction capabilities of this set-up are tested with a recorded TV signal and simulated synthetic spectrograms. Further analyzes are devoted to more comprehensive testing of the capabilities of the extraction method. Besides testing the method, the classification of aircraft is performed on the extracted Bistatic Radar Cross Section profiles and the correlation between them for different types of aircraft. In order to properly estimate the profiles, the ADS-B aircraft location information is adjusted based on extracted Doppler frequency and then used for Bistatic Radar Cross Section estimation. The classification is based on seven types of aircraft grouped by their size into three classes.