Trajectory design of a multiple flyby mission to asteroids

In designing the trajectory for a multiple flyby mission to asteroids the choice of the targets is the most challenging problem. This dissertation faces this problem in the framework of the recently issued medium-size mission call (M5) from ESA: CASTAway. Starting from the preliminary work done in [6], this thesis develops a methodology for sequencing the potential targets in a multiple flyby mission. In order to reduce the computational time, the complete database of known small bodies is firstly pruned on the base of heuristic considerations. Using the assumption of small manoeuvres, a chief orbit concept could be used. Thus, two heuristic thresholds are defined in order to exclude non-promising targets given a chief orbit. The sequencing process takes chief orbit and promising targets as inputs and gives a set of candidate sequences. The results of such a process are analysed in the CASTAway framework and the best feasible sequence studied in details.

Machine Learning Unsupervised Methods in the Design of an On-board Health Monitoring System for Satellite Applications

The dissertation starts by providing a description of the phenomena related to the increasing importance recently acquired by satellite applications. The spread of such technology comes with implications, such as an increase in maintenance cost, from which derives the interest in developing advanced techniques that favor an augmented autonomy of spacecrafts in health monitoring. Machine learning techniques are widely employed to lay a foundation for effective systems specialized in fault detection by examining telemetry data. Telemetry consists of a considerable amount of information; therefore, the adopted algorithms must be able to handle multivariate data while facing the limitations imposed by on-board hardware features. In the framework of outlier detection, the dissertation addresses the topic of unsupervised machine learning methods. In the unsupervised scenario, lack of prior knowledge of the data behavior is assumed. In the specific, two models are brought to attention, namely Local Outlier Factor and One-Class Support Vector Machines. Their performances are compared in terms of both the achieved prediction accuracy and the equivalent computational cost. Both models are trained and tested upon the same sets of time series data in a variety of settings, finalized at gaining insights on the effect of the increase in dimensionality. The obtained results allow to claim that both models, combined with a proper tuning of their characteristic parameters, successfully comply with the role of outlier detectors in multivariate time series data. Nevertheless, under this specific context, Local Outlier Factor results to be outperforming One-Class SVM, in that it proves to be more stable over a wider range of input parameter values. This property is especially valuable in unsupervised learning since it suggests that the model is keen to adapting to unforeseen patterns.

Progetto DERNetSoft: design e sviluppo di un'app mobile per un futuro più sostenibile

Da anni ormai siamo inconsapevolmente "in guerra" con la natura. Sfruttiamo e sprechiamo risorse naturali senza alcuna considerazione per le conseguenze. Le città sono considerate le principali fonti dei problemi ambientali e la regolamentazione del consumo energetico urbano è fondamentale per affrontare il cambiamento climatico globale. DERNetSoft Inc, start-up californiana, ha intravisto il problema come un’opportunità per creare un proprio business il cui scopo è quello di contribuire a costruire un futuro a basse emissioni di carbonio, fornendo un servizio tecnologico scalabile e conveniente per consentire la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra a livello mondiale. Per farlo vengono utilizzati i concetti di DER Energy e Aggregation Energy. Nel volume di tesi si affrontano e descrivono la progettazione di un’applicazione mobile, multipiattaforma, sviluppata con il framework React Native. L’app sviluppata è supportata da un’architettura basata su dei micro servizi implementati tramite il cloud di Google. La principale funzionalità dell’applicazione sviluppata è quella di notificare gli utenti di un evento ELRP che, attraverso incentivi economici, promuove la riduzione del consumo energetico durante i periodi di forte stress o emergenza della rete elettrica.

Panson: An interactive sonification framework for real-time applications

Many sonification systems face a number of common design challenges. These are addressed in every project with different, specific-purpose solutions. We present Panson – an interactive sonification framework implemented in Python that can ease the development of sonification systems. Panson allows the user to implement sonifications using the sc3nb library as interface to the SuperCollider sound synthesis engine. The framework provides support for both offline and online (real-time) sonification through a set of composable classes; these classes are designed to natively support interaction in Jupyter Notebooks. Using Panson, we will show an example of its application by implementing a facial expression sonification Jupyter Notebook based on OpenFace 2.0.

Fighting child marriage in developing countries: design and development of a mobile application

Child marriage is still a great issue in developing countries and even if the interventions to prevent it are having results, they are not enough to eliminate the problem. Among the strategies that seem to work most to fight child marriage, there is the empowerment of girls with information combined with education of parents and community. As smartphones are more accessible year after year in developing countries, this thesis wants to investigate if a mobile app could be effective in fighting child marriage and which characteristics such an app should have. The research was organized in four phases and used design and creation and case study methodologies. Firstly, the literature was analyzed and an initial design was proposed. Secondly, expert interviews were performed to gain feedback on the proposed design, and afterwards prototype was built. Thirdly, a case study in the Democratic Republic of Congo (DRC) was performed to test the prototype, gaining insights and improvements through group interviews with 26 girls aged 15-19. Finally, a first version of the app was developed and a second phase of the case study was run in the DRC to understand if the girls were able to use the app. This phase included 14 girls of which 6 had participated in the prototype testing and used questionnaires as a data generation method. The app was built following the Principles for Digital Development. Even if this app is built based on the case study in DRC is modular and easily adaptable to other contexts as it is not content-specific. It was shown that is worth continuing to study this topic and it was defined a conceptual framework for designing learning apps for developing countries, in particular, to fight child, early, and forced marriage.

Progetto LetsBox!: definizione del ciclo di vita del prodotto, design, sviluppo e validazione dell’UX

Questo volume di tesi ha l'obiettivo di descrivere l'intero processo di progettazione, sviluppo e rilascio di un'applicazione mobile, coinvolgendo anche gli end-user nella fase finale di valutazione. In particolare, il volume di tesi si sviluppa su quattro capitoli che descrivono 1) l'analisi dei requisiti, seguendo un approccio AGILE, 2) l'analisi del ciclo di vita del prodotto (inclusi business model e business plan), 3) l'architettura del sistema, e, infine, 4) la valutazione dell’usabilità e della UX. L'applicazione usata come caso di studio è "LetsBox!", un'applicazione mobile della categoria puzzle game, sviluppata sfruttando il framework di sviluppo di app ibride IONIC 5, con l’obiettivo di creare un gioco che coinvolgesse il giocatore tanto da farlo giocare nei suoi momenti di svago e indurlo a sfidare i record esistenti ma, nello stesso tempo creare un gioco originale e non esistente sul mercato.

Un framework per la graficazione di dati in Scala

La tesi si incentra nello studio e utilizzo del linguaggio Scala per aspetti di ingestion, processing e plotting di dati, prestando enfasi su time series. Questa è costituita da una prima parte introduttiva sui principali argomenti, per poi concentrarsi sull’analisi dei requisiti, il modello del dominio, il design architetturale e la sua implementazione. Termina infine con qualche nota conclusiva riguardante possibili sviluppi futuri. La parte progettuale consiste nello sviluppo di un’applicazione che supporti le librerie scelte e che favorisca il processo in modo agevole. La validazione del progetto software realizzato viene fatta tramite una sequenza di varie configurazioni a dimostrarne la differenza tra la scelta di determinate opzioni: ciascuna viene accompagnata da una o pi`u immagini che ne dimostrano i risultati ottenuti a seguito dell’uso del programma.

Design e territorio nei processi progettuali delle multinazionali

I valori di identità e appartenenza degli ecosistemi territoriali ben si combinano con la sperimentazione e l’innovazione indotta dal design. Il punto di partenza è stata l’analisi della relazione tra design e territorio. Il rapporto tra design e territorio è stato inoltre analizzato in relazione alle modalità in cui le aziende multinazionali interpretano questa dicotomia. È stata scelta, quindi, Ikea come azienda. Una multinazionale che produce e commercializza elementi di arredo. Sono stati analizzati diversi casi studio inerenti a progetti legati al territorio; nei quali sono state raccontate storie e tradizioni di luoghi e quindi di persone. L’output dell’indagine è un Framework metodologico, che indirizza il progettista all’interno di linee progettuali atte a connettere con i territori locali. Al fine di verificare il modello è stato necessario passare in rassegna da nord a sud, alcune delle principali e tradizionali tecniche di lavorazione del nostro Paese, facendo un focus sulla Sicilia. Tra le varie tecniche di lavorazione tipiche della cultura siciliana, è stata scelto il pizzo o merletto. In seguito allo studio della tecnica è stato selezionato e riprogettato un prodotto della produzione di Ikea. Il prodotto in questione è il tavolo vassoio GLADOM della collezione Ikea, a cui sarà aggiunto un elemento quadrato in ricamo che avrà una duplice funzione: porta riviste e sacca per trasportare il vassoio. Ma il forte riferimento al territorio non si limita al semplice utilizzo della tecnica, bensì si sviluppa attraverso l’impiego di un innovativo materiale: l’Orange Fiber. Questo è un innovativo tessuto, ricavato dalla lavorazione dei sottoprodotti degli agrumi siciliani. Mentre, la personalizzazione di tali prodotti avverrebbe all’interno di spazi collocati negli Store Ikea, denominati Territorial Hub; ovvero dei laboratori della tradizione territoriale, nei quali diverse maestranze si sperimenteranno nel dare una nuova identità a prodotti già consolidati.

Design and Performance Analysis of the Electrical Power System of a Petrochemical Facility

This thesis deals with the sizing and analysis of the electrical power system of a petrochemical plant. The activity was carried out in the framework of an electrical engineering internship. The sizing and electrical calculations, as well as the study of the dynamic behavior of network quantities, are accomplished by using the ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) software. After determining the type and size of the loads, the calculation of power flows is carried out for all possible network layout and different power supply configurations. The network is normally operated in a double radial configuration. However, the sizing must be carried out taking into account the most critical configuration, i.e., the temporary one of single radial operation, and also considering the most unfavorable power supply conditions. The calculation of shortcircuit currents is then carried out and the appropriate circuit breakers are selected. Where necessary, capacitor banks are sized in order to keep power factor at the point of common coupling within the preset limits. The grounding system is sized by using the finite element method. For loads with the highest level of criticality, UPS are sized in order to ensure their operation even in the absence of the main power supply. The main faults that can occur in the plant are examined, determining the intervention times of the protections to ensure that, in case of failure on one component, the others can still properly operate. The report concludes with the dynamic and stability analysis of the power system during island operation, in order to ensure that the two gas turbines are able to support the load even during transient conditions.