Spectral Sensing for Cognitive Radio: Estimation of Adaptive Frequency Hopping Signal

The issue of dynamic spectrum scene analysis in any cognitive radio network becomes extremely complex when low probability of intercept, spread spectrum systems are present in environment. The detection and estimation become more complex if frequency hopping spread spectrum is adaptive in nature. In this paper, we propose two phase approach for detection and estimation of frequency hoping signals. Polyphase filter bank has been proposed as the architecture of choice for detection phase to efficiently detect the presence of frequency hopping signal. Based on the modeling of frequency hopping signal it can be shown that parametric methods of line spectral analysis are well suited for estimation of frequency hopping signals if the issues of order estimation and time localization are resolved. An algorithm using line spectra parameter estimation and wavelet based transient detection has been proposed which resolves above issues in computationally efficient manner suitable for implementation in cognitive radio. The simulations show promising results proving that adaptive frequency hopping signals can be detected and demodulated in a non cooperative context, even at a very low signal to noise ratio in real time.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

Design and Simulation of a Solar Powered UAV for Remote Sensing Tasks Technical Report

This research deals with the development of a Solar-Powered UAV designed for remote sensing, in particular to the development of the autopilot sub-system and path planning. The design of the Solar-Powered UAS followed a systems engineering methodology, by first defining system architecture, and selecting each subsystem. Validation tests and integration of autopilot is performed, in order to evaluate the performances of each subsystem and to obtain a global operational system for data collection missions. The flight tests planning and simulation results are also explored in order to verify the mission capabilities using an autopilot on a UAS. The important aspect of this research is to develop a Solar-Powered UAS for the purpose of data collection and video monitoring, especially data and images from the ground; transmit to the GS (Ground Station), segment the collected data, and afterwards analyze it with a Matlab code.

Remote sensing applications for cotton.

This paper compares classified normalized difference vegetation index images of cotton crops derived from both low and high resolution satellite imagery to determine the most accurate and feasible option for Australian cotton growers. It also demonstrates a rapid automated processing and internet delivery system for distributing satellite SPOT-2 imagery. Also provided is the profile of two case studies conducted in the Darling Towns demonstrating the potential benefit of adopting this technology for improving in-season agronomic crop assessments and therefore enable improved management decisions to be made.

Pre-maps : An Educational Programme for Reading Tactile Maps

It is demanding for children with visual impairment to become aware of the world beyond their immediate experience. They need to learn to control spatial experiences as a whole and understand the relationships between objects, surfaces and themselves. Tactile maps can be an excellent source of information for depicting space and environment. By means of tactile maps children can develop their spatial understanding more efficiently than through direct travel experiences supplemented with verbal explanations. Tactile maps can help children when they are learning to understand environmental, spatial, and directional concepts. The ability to read tactile maps is not self-evident; it is a skill, which must be learned. The main research question was: can children who are visually impaired learn to read tactile maps at the preschool age if they receive structural teaching? The purpose of this study was to develop an educational program for preschool children with visual impairment, the aim of which was to teach them to read tactile maps in order to strengthen their orientation skills and to encourage them to explore the world beyond their immediate experience. The study is a multiple case study describing the development of the map program consisting of eight learning tasks. The program was developed with one preschooler who was blind, and subsequently the program was implemented with three other children. Two of the children were blind from birth, one child had lost her vision at the age of two, and one child had low vision. The program was implemented in a normal preschool. Another objective of the pre-map program was to teach the preschooler with visual impairment to understand the concept of a map. The teaching tools were simple, map-like representations called pre-maps. Before a child with visual impairment can read a comprehensive tactile map, it is important to learn to understand map symbols, and how a three-dimensional model changes to a two-dimensional tactile map. All teaching sessions were videotaped; the results are based on the analysis of the videotapes. Two of the children completed the program successfully, and learned to read a tactile map. The two other children felt happy during the sessions, but it was problematic for them to engage fully in the instruction. One of the two eventually completed the program, while the other developed predominantly emerging skills. The results of the children's performances and the positive feedback from the teachers, assistants and the parents proved that this pre-map program is appropriate teaching material for preschool children who are visually impaired. The program does not demand high-level expertise; also parents, preschool teachers, and school assistants can carry out the program.

Room temperature gas sensing properties of ultrathin carbon nanotubes by surfactant-free dip coating

Large-scale production of reliable carbon nanotubes (CNTs) based gas sensors involves the development of scalable and reliable processes for the fabrication of films with controlled morphology. Here, we report for the first time on highly scalable, ultrathin CNT films, to be employed as conductometric sensors for NO2 and NH3 detection at room temperature. The sensing films are produced by dip coating using dissolved CNTs in chlorosulfonic acid as a working solution. This surfactant-free approach does not require any post-treatment for the removal of dispersants or any CNTs functionalization, thus promising high quality CNTs for better sensitivity and low production costs. The effect of CNT film thickness and defect density on the gas sensing properties has been investigated. Detection limits of 1 ppm for NO2 and 7 ppm for NH3 have been achieved at room temperature. The experimental results reveal that defect density and film thickness can be controlled to optimize the sensing response. Gas desorption has been accelerated by continuous in-situ UV irradiation.

Sensing Shape Recovery Using Conductivity Noise in Thin Films of NiTi Shape Memory Alloys

Low frequency fluctuations in the electrical resistivity, or noise, have been used as a sensitive tool to probe into the temperature driven martensite transition in dc magnetron sputtered thin films of nickel titanium shape-memory alloys. Even in the equilibrium or static case, the noise magnitude was more than nine orders of magnitude larger than conventional metallic thin films and had a characteristic dependence on temperature. We observe that the noise while the temperature is being ramped is far larger as compared to the equilibrium noise indicating the sensitivity of electrical resistivity to the nucleation and propagation of domains during the shape recovery. Further, the higher order statistics suggests the existence of long range correlations during the transition. This new characterization is based on the kinetics of disorder in the system and separate from existing techniques and can be integrated to many device applications of shape memory alloys for in-situ shape recovery sensing.

Remote Sensing - based precision agriculture tool for the sugar industry

The project will produce practical and relevant benchmarks, protocols and recommendations for the adoption of remote sensing technologies for improved in season management and therefore production within the Australian sugar cane industry.

Remote sensing to implement an effective pest management strategy for canegrubs

Develop a remote-sensing system that can identify canegrub infestations and provide early- warning to growers via the internet.

Precision Agriculture and Remote Sensing Technologies in Central Queensland agricultural production systems

Demonstrate potential benefits of various Precision Agricultural technologies to Central Queensland farming community.

Separating grazing and rainfall effects at regional scale using remote sensing imagery: A dynamic reference-cover method

Remote detection of management-related trend in the presence of inter-annual climatic variability in the rangelands is difficult. Minimally disturbed reference areas provide a useful guide, but suitable benchmarks are usually difficult to identify. We describe a method that uses a unique conceptual framework to identify reference areas from multitemporal sequences of ground cover derived from Landsat TM and ETM+ imagery. The method does not require ground-based reference sites nor GIS layers about management. We calculate a minimum ground cover image across all years to identify locations of most persistent ground cover in years of lowest rainfall. We then use a moving window approach to calculate the difference between the window's central pixel and its surrounding reference pixels. This difference estimates ground-cover change between successive below-average rainfall years, which provides a seasonally interpreted measure of management effects. We examine the approach's sensitivity to window size and to cover-index percentiles used to define persistence. The method successfully detected management-related change in ground cover in Queensland tropical savanna woodlands in two case studies: (1) a grazing trial where heavy stocking resulted in substantial decline in ground cover in small paddocks, and (2) commercial paddocks where wet-season spelling (destocking) resulted in increased ground cover. At a larger scale, there was broad agreement between our analysis of ground-cover change and ground-based land condition change for commercial beef properties with different a priori ratings of initial condition, but there was also some disagreement where changing condition reflected pasture composition rather than ground cover. We conclude that the method is suitably robust to analyse grazing effects on ground cover across the 1.3 x 10(6) km(2) of Queensland's rangelands. Crown Copyright (c) 2012 Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Compressive Sensing For Sparsely Excited Speech Signals

Compressive sensing (CS) has been proposed for signals with sparsity in a linear transform domain. We explore a signal dependent unknown linear transform, namely the impulse response matrix operating on a sparse excitation, as in the linear model of speech production, for recovering compressive sensed speech. Since the linear transform is signal dependent and unknown, unlike the standard CS formulation, a codebook of transfer functions is proposed in a matching pursuit (MP) framework for CS recovery. It is found that MP is efficient and effective to recover CS encoded speech as well as jointly estimate the linear model. Moderate number of CS measurements and low order sparsity estimate will result in MP converge to the same linear transform as direct VQ of the LP vector derived from the original signal. There is also high positive correlation between signal domain approximation and CS measurement domain approximation for a large variety of speech spectra.

Affective Sensing: Vision Impairment and Implications for Spatial Enquiry

Recent interest in affect and the body have mobilised a contemporary review of aesthetics and phenomenology within architecture to unpack how environments affect spatial experience. Emerging spatial studies within the neurosciences, and their implications for architectural research as raised by architectural theorists has been well supported by a raft of scientists and institutions. Although there has been some headway in spatial studies of the vision impaired (Cattaneo et al., 2011) to understand the role of their non-visual systems in assisting navigation and location, little is discussed in terms of their other abilities in sensing particular qualities of space which impinge upon emotion and wellbeing. This research explores, through published studies and constructed spatial interviews, the affective perception of the vision impaired and how further interplay between this research and the architectural field can contribute new knowledge regarding space and affect. The research aims to provide background of current and potential cross disciplinary research and highlight the role wearable technologies can play in enhancing knowledge of affective spatial experience.

Forest inventory-based large-scale forest biomass and carbon budget assessment: new enhanced methods and use of remote sensing for verification

In recent years, concern has arisen over the effects of increasing carbon dioxide (CO2) in the earth's atmosphere due to the burning of fossil fuels. One way to mitigate increase in atmospheric CO2 concentration and climate change is carbon sequestration to forest vegeta-tion through photosynthesis. Comparable regional scale estimates for the carbon balance of forests are therefore needed for scientific and political purposes. The aim of the present dissertation was to improve methods for quantifying and verifying inventory-based carbon pool estimates of the boreal forests in the mineral soils. Ongoing forest inventories provide a data based on statistically sounded sampling for estimating the level of carbon stocks and stock changes, but improved modelling tools and comparison of methods are still needed. In this dissertation, the entire inventory-based large-scale forest carbon stock assessment method was presented together with some separate methods for enhancing and comparing it. The enhancement methods presented here include ways to quantify the biomass of understorey vegetation as well as to estimate the litter production of needles and branches. In addition, the optical remote sensing method illustrated in this dis-sertation can be used to compare with independent data. The forest inventory-based large-scale carbon stock assessment method demonstrated here provided reliable carbon estimates when compared with independent data. Future ac-tivity to improve the accuracy of this method could consist of reducing the uncertainties regarding belowground biomass and litter production as well as the soil compartment. The methods developed will serve the needs for UNFCCC reporting and the reporting under the Kyoto Protocol. This method is principally intended for analysts or planners interested in quantifying carbon over extensive forest areas.