Digital beamforming and moving target indication for future spaceborne synthetic aperture radar

During the last decade the interest on space-borne Synthetic Aperture Radars (SAR) for remote sensing applications has grown as testified by the number of recent and forthcoming missions as TerraSAR-X, RADARSAT-2, COSMO-kyMed, TanDEM-X and the Spanish SEOSAR/PAZ. In this sense, this thesis proposes to study and analyze the performance of the state-of-the-Art space-borne SAR systems, with modes able to provide Moving Target Indication capabilities (MTI), i.e. moving object detection and estimation. The research will focus on the MTI processing techniques as well as the architecture and/ or configuration of the SAR instrument, setting the limitations of the current systems with MTI capabilities, and proposing efficient solutions for the future missions. Two European projects, to which the Universitat Politècnica de Catalunya provides support, are an excellent framework for the research activities suggested in this thesis. NEWA project proposes a potential European space-borne radar system with MTI capabilities in order to fulfill the upcoming European security policies. This thesis will critically review the state-of-the-Art MTI processing techniques as well as the readiness and maturity level of the developed capabilities. For each one of the techniques a performance analysis will be carried out based on the available technologies, deriving a roadmap and identifying the different technological gaps. In line with this study a simulator tool will be developed in order to validate and evaluate different MTI techniques in the basis of a flexible space-borne radar configuration. The calibration of a SAR system is mandatory for the accurate formation of the SAR images and turns to be critical in the advanced operation modes as MTI. In this sense, the SEOSAR/PAZ project proposes the study and estimation of the radiometric budget. This thesis will also focus on an exhaustive analysis of the radiometric budget considering the current calibration concepts and their possible limitations. In the framework of this project a key point will be the study of the Dual Receive Antenna (DRA) mode, which provides MTI capabilities to the mission. An additional aspect under study is the applicability of the Digital Beamforming on multichannel and/or multistatic radar platforms, which conform potential solutions for the NEWA project with the aim to fully exploit its capability jointly with MTI techniques.

SlimCodeML: An Optimized Version of CodeML for the Branch-Site Model

CodeML (part of the PAML package) im- plements a maximum likelihood-based approach to de- tect positive selection on a specific branch of a given phylogenetic tree. While CodeML is widely used, it is very compute-intensive. We present SlimCodeML, an optimized version of CodeML for the branch-site model. Our performance analysis shows that SlimCodeML substantially outperforms CodeML (up to 9.38 times faster), especially for large-scale genomic analyses.

Access to a simulator is not enough: the benefits of virtual reality training based on peer-group-derived benchmarks--a randomized controlled trial.

BACKGROUND: Virtual reality (VR) simulators are widely used to familiarize surgical novices with laparoscopy, but VR training methods differ in efficacy. In the present trial, self-controlled basic VR training (SC-training) was tested against training based on peer-group-derived benchmarks (PGD-training). METHODS: First, novice laparoscopic residents were randomized into a SC group (n = 34), and a group using PGD-benchmarks (n = 34) for basic laparoscopic training. After completing basic training, both groups performed 60 VR laparoscopic cholecystectomies for performance analysis. Primary endpoints were simulator metrics; secondary endpoints were program adherence, trainee motivation, and training efficacy. RESULTS: Altogether, 66 residents completed basic training, and 3,837 of 3,960 (96.8 %) cholecystectomies were available for analysis. Course adherence was good, with only two dropouts, both in the SC-group. The PGD-group spent more time and repetitions in basic training until the benchmarks were reached and subsequently showed better performance in the readout cholecystectomies: Median time (gallbladder extraction) showed significant differences of 520 s (IQR 354-738 s) in SC-training versus 390 s (IQR 278-536 s) in the PGD-group (p < 0.001) and 215 s (IQR 175-276 s) in experts, respectively. Path length of the right instrument also showed significant differences, again with the PGD-training group being more efficient. CONCLUSIONS: Basic VR laparoscopic training based on PGD benchmarks with external assessment is superior to SC training, resulting in higher trainee motivation and better performance in simulated laparoscopic cholecystectomies. We recommend such a basic course based on PGD benchmarks before advancing to more elaborate VR training.

Evaluating Roadway Subsurface Drainage Practices, 2013

The bearing capacity and service life of a pavement is affected adversely by the presence of undrained water in the pavement layers. In cold winter climates like in Iowa, this problem is magnified further by the risk of frost damage when water is present. Therefore, well-performing subsurface drainage systems form an important aspect of pavement design by the Iowa Department of Transportation (DOT). However, controversial findings are also reported in the literature regarding the benefits of subsurface drainage. The goal of this research was not to investigate whether subdrains are needed in Iowa pavements, but to conduct an extensive performance review of primary interstate pavement subdrains in Iowa, determine the cause of the problem if there are drains that are not functioning properly, and investigate the effect of poor subdrain performance due to improper design, construction, and maintenance on pavement surface distresses, if any. An extensive literature review was performed covering national-level and state-level research studies mainly focusing on the effects of subsurface drainage on performance of asphalt and concrete pavements. Several studies concerning the effects of a recycled portland cement concrete (RPCC) subbase on PCC pavement drainage systems were also reviewed. A detailed forensic test plan was developed in consultation with the project technical advisory committee (TAC) for inspecting and evaluating the Iowa pavement subdrains. Field investigations were conducted on 64 selected (jointed plain concrete pavement/JPCP and hot-mix asphalt/HMA) pavement sites during the fall season of 2012 and were mainly focused on the drainage outlet conditions. Statistical analysis was conducted on the compiled data from field investigations to further investigate the effect of drainage on pavement performance. Most Iowa subsurface drainage system outlet blockage is due to tufa, sediment, and soil. Although higher blockage rates reduce the flow rate of water inside outlet pipes, it does not always stop water flowing from inside the outlet pipe to outside the outlet pipe unless the outlet is completely blocked. Few pavement surface distresses were observed near blocked subsurface drainage outlet spots. More shoulder distresses (shoulder drop or cracking) were observed near blocked drainage outlet spots compared to open ones. Both field observations and limited performance analysis indicate that drainage outlet conditions do not have a significant effect on pavement performance. The use of RPCC subbase in PCC pavements results in tufa formation, a primary cause of drainage outlet blockage in JPCP. Several useful recommendations to potentially improve Iowa subdrain performance, which warrant detailed field investigations, were made

Evaluating Roadway Subsurface Drainage Practices: Tech Transfer Summary, 2013.

The bearing capacity and service life of a pavement is affected adversely by the presence of undrained water in the pavement layers. In cold winter climates like in Iowa, this problem is magnified further by the risk of frost damage when water is present. Therefore, well-performing subsurface drainage systems form an important aspect of pavement design by the Iowa Department of Transportation (DOT). However, controversial findings are also reported in the literature regarding the benefits of subsurface drainage. The goal of this research was not to investigate whether subdrains are needed in Iowa pavements, but to conduct an extensive performance review of primary interstate pavement subdrains in Iowa, determine the cause of the problem if there are drains that are not functioning properly, and investigate the effect of poor subdrain performance due to improper design, construction, and maintenance on pavement surface distresses, if any. An extensive literature review was performed covering national-level and state-level research studies mainly focusing on the effects of subsurface drainage on performance of asphalt and concrete pavements. Several studies concerning the effects of a recycled portland cement concrete (RPCC) subbase on PCC pavement drainage systems were also reviewed. A detailed forensic test plan was developed in consultation with the project technical advisory committee (TAC) for inspecting and evaluating the Iowa pavement subdrains. Field investigations were conducted on 64 selected (jointed plain concrete pavement/JPCP and hot-mix asphalt/HMA) pavement sites during the fall season of 2012 and were mainly focused on the drainage outlet conditions. Statistical analysis was conducted on the compiled data from field investigations to further investigate the effect of drainage on pavement performance. Most Iowa subsurface drainage system outlet blockage is due to tufa, sediment, and soil. Although higher blockage rates reduce the flow rate of water inside outlet pipes, it does not always stop water flowing from inside the outlet pipe to outside the outlet pipe unless the outlet is completely blocked. Few pavement surface distresses were observed near blocked subsurface drainage outlet spots. More shoulder distresses (shoulder drop or cracking) were observed near blocked drainage outlet spots compared to open ones. Both field observations and limited performance analysis indicate that drainage outlet conditions do not have a significant effect on pavement performance. The use of RPCC subbase in PCC pavements results in tufa formation, a primary cause of drainage outlet blockage in JPCP. Several useful recommendations to potentially improve Iowa subdrain performance, which warrant detailed field investigations, were made.

Blind channel estimation and data detection using hidden Markov models theory

In this correspondence, we propose applying the hiddenMarkov models (HMM) theory to the problem of blind channel estimationand data detection. The Baum–Welch (BW) algorithm, which is able toestimate all the parameters of the model, is enriched by introducingsome linear constraints emerging from a linear FIR hypothesis on thechannel. Additionally, a version of the algorithm that is suitable for timevaryingchannels is also presented. Performance is analyzed in a GSMenvironment using standard test channels and is found to be close to thatobtained with a nonblind receiver.

Varastonhallintakäytäntöjen kehittäminen maahantuontia harjoittavalle pienyritykselle

Työn tavoitteet liittyivät varastonhallintakäytäntöjen kehittämiseen sekä tämän seurantaan ja ylläpitoon liittyvien työvälineiden luomiseen. Päätutkimuskysymyksenä oli: 'Miten varastonhallintakäytäntöä kannattaisi parantaa, niin että nykyisillä resursseilla saavutettaisiin kustannussäästöjä asiakkaan palvelutasoa alentamatta?' Keskeinen teoreettinen sisältö liittyy varastonhallintakäytäntöihin. Tämä käsitellään varastonhallinnan perusteiden, varastonohjauksen, suorituskyvyn arvioinnin sekä varastonhallintakäytännön muutosprosessin avulla. Empiirinen osuus suoritetaan kohdeyrityksen logistisen muutosprosessimallin läpiviemisen avulla sisältäen tunnuslukuja, täydennysmenetelmiä, tuoteluokittelua ja muita analyyseja. Muutosprosessin vaiheet ovat edellytysten selvittäminen, nykytilan kuvaus ja analysointi, vaihtoehtoisten ratkaisujen ehdottaminen, nykytilan vertailu ratkaisuehdotelmiin, yhden ratkaisun valitseminen, muutoksen läpivienti ja lopputulosten seuranta. Työn keskeiset tulokset ovat erilaisten varastonhallintaan liittyvien tunnuslukujen laskeminen, tuoteluokittelun suorittaminen, täydennysmenetelmiin kuuluvien kaavojen luominen, varastokartan laatiminen ja toimintavaihtoehtojen esittely. Viimeiseen sisältyy oman muokatun kohdeyritykselle soveltuvan ¿voi tilata¿ täydennysmenetelmän laatiminen, ehdotuksen tekeminen liikkumattomien nimikkeiden eroon pääsemisestä, nimikkeiden uudelleensijoittaminen varastoon laaditun varastokartan mukaisesti, uuden työjaonluominen, muutosehdotuksen säännöllinen seuranta ja uusien tavoitteiden asettaminen sekä koulutustarpeeseen ja tietojärjestelmän kehittämiseen liittyvien ehdotusten tekeminen emoyhtiölle.

Suorituskyvyn analysointi ja mittaaminen julkisella sektorilla

Suorituskyvyn mittaamiselle ja seurannalle on nykyisin laajaa tarvetta myös julkisella sektorilla. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää soveltuvia suorituskykyä kuvaavia mittareita ja rakentaa niistä käyttökelpoinen suorituskyvyn analysointijärjestelmä julkisen sektorin käyttöön. Ensisijaisena lähtökohtana olivat fyysiset mittarit, koska ne soveltuvat paremmin julkisen sektorin toimintaympäristöön.Tutkimuksen teoriaosassa esitetään joitakin suorituskyvyn analysointijärjestelmiä. Julkiselle sektorille soveliaina viitekehyksinä esitellään yleisellä tasolla balanced scorecard, suorituskykypyramidi, benchmarking, dynaaminen suorituskyvyn mittausjärjestelmä, laatupalkintokriteeristö, SAKE-sovellus ja suorituskykymatriisi.Työssä paneudutaan melko laajalti tekijöihin, joilla on voimakas vaikutus suorituskykyyn. Tällaisia tekijöitä ovat laatuasiat, tuottavuus ja organisaation kilpailukyvykkyys.Tutkimuksen käytännön osassa rakennettiin suorituskyvyn analysointi- ja mittausjärjestelmä. Ensin määriteltiin mittausjärjestelmään soveliaat suorituskyvyn osa-alueet ja seuraavaksi mittarit. Taloudellisia mittareita kehitettiin vain muutama, sillä pääpaino mittarien kehittelyssä olivat ei-taloudelliset mittarit. Mittaristo auttaa organisaatiota mittaamaan sen tilannetta matkalla jatkuvan parantamisen tiellä.

Técnicas para análise de desempenho de computadores

A series of open source benchmarks for computer performance analysis of personal computers with a focus on computational chemistry calculations is presented. The results returned by these tests are discussed and used to correlate with the actual performance of a set of computers available for research on two computing intensive fields of chemistry, quantum chemical and molecular simulation calculations.

Técnicas de análise do perfil de execução e otimização de programas em química computacional

In this paper we review the basic techniques of performance analysis within the UNIX environment that are relevant in computational chemistry, with particular emphasis on the execution profile using the gprof tool. Two case studies (in ab initio and molecular dynamics calculations) are presented in order to illustrate how execution profiling can be used to effectively identify bottlenecks and to guide source code optimization. Using these profiling and optimization techniques it was possible to obtain significant speedups (of up to 30%) in both cases.

Suorituskyvyn analysointijärjestelmän suunnittelu pk-yrityksessä

Tämä kandidaatintyö on kirjallisuustutkimus, jonka tavoitteena on tarkastella suorituskyvyn analysointia, suunnittelua ja käyttöönottoa pk-yritysten näkökulmasta. Lisäksi työssä on esitelty joitakin valittuja suorituskyvyn analysointijärjestelmiä ja pohdittu niiden soveltuvuutta pk-yrityksien käyttöön. Teorian pohjalta on tehty yleisiä johtopäätöksiä, joita sovelletaan suorituskyvyn analysointijärjestelmän suunnittelussa case-yritykselle. Suorituskyvyn analysointijärjestelmien käyttö on vähäistä pk-yrityksissä ja tästä syystä sitä hyödyntävät yritykset voivat saada sen avulla merkittävää kilpailuetua. Analysointijärjestelmiä suunniteltaessa tulee pk-yritysten erikoispiirteet ottaa huomioon, sillä ne asettavat omat rajoituksensa järjestelmän laajuuteen ja kattavuuteen. Työssä korostetaan järjestelmän helppokäyttöisyyttä kattavuuden sijaan. Kirjallisuustutkimuksen ja johtopäätösten analysoinnin tuloksena esitetään prosessimalli suorituskyvyn analysointijärjestelmän suunnitteluun. Prosessimalli tähtää yksinkertaisen ja helppokäyttöisen mittariston kehittämiseen hyödyntäen mahdollisuuksien mukaan yrityksessä olemassa olevia tietojärjestelmiä.

Perustutkimus palveluinnovaatioprosessissa rahoitusalalla

Palveluinnovaatioprosessi voidaan jakaa 5 eri vaiheeseen: strategiasidonnaisuus, perustutkimus, suorituskyvyn analysointi, systeemimuutokset sekä kaupallistaminen. Tästä palveluinnovaatioprosessista voidaan johtaa perustutkimusprosessi rahoitusalalle: strategiasidonnaisuus, ideoiden luonti ja karsinta, suorituskyvyn analysointi, differointimahdollisuuksien kartoittaminen ja palveluinnovaation myynti yritysjohdolle sekä osakkaille. Strategiasidonnaisuudella varmistetaan, että yritys pysyy omalla osaamisalueellansa hyödyntämällä omia ydinkompetenssejaan. Perustutkimus osana palveluinnovaatioprosessia selvittää oleellisimmat tiedot markkinatilanteesta sekä toimii ohjaavana että karsivana tekijänä uuden tuotteen jatkotoimenpiteille. Yrityksen kyvykkyyksien mittaaminen perustutkimusta varten on oleellinen vaihe uuden palvelun vaatimien liiketoiminnallisten muutosten määrittämiseksi. Tuotedifferoinnilla voidaan luoda kilpailullista etua tuotteiden puolesta homogeenisilla markkinoilla, joissa kilpailu tapahtuu pääosin hinnoittelussa. Rahoitusalalla tuotedifferointi voi muodostua haastavaksi kuluttajien suhtautuessa konservatiivisesti uusiin tuotteisiin. Makroekonomisten tekijöiden perusteella voidaan päätellä, että suomalaiset kuluttajat ottavat lainaa tulevaisuudessakin. Asuntolaina on ollut lainamarkkinoilla luottokannan kasvun veturina ja tästä syystä uudet asuntolainan kaltaiset tuotteet voisivat olla menestyksekkäitä. Kilpailu asuntolainamarkkinoilla kulminoituu kolmen hallitsevan kilpailijan ympärille: Osuuspankki, Sampo Pankki ja Nordea. Asuntolainan kaltainen käänteinen asuntolaina voisi olla menestys markkinoilla, jos sitä pystyttäisiin differoimaan kylliksi. Markkinapotentiaali pelkälle käänteiselle asuntolainalle on tällä hetkellä liian alhainen. GE Money Finland ei myöskään pysty tarjoamaan tuotetta yhtä kilpailulliseen hintaan kuin kilpailijansa. GE Money Finlandin tulisi edellä mainituista syistä johtuen pyrkiä differoimaan käänteisen asuntolainan kaltaista tuotettaan Heloc, jotta se menestyisi markkinoilla.

Strategian toimeenpanokeinot muuttuvissa toimintaympäristöissä

Nykyinen strategia ajattelu perustuu filosofiaan, jossa yrityksen aineeton pääoma muuttuu aineelliseksi tulokseksi organisaatioiden resursseja, kyvykkyyksiä ja osaamista hyödyntämällä. Strategisissa tuloskorteissa oppimisen ja kasvun näkökulma kuvaa, miten ihmiset, teknologia ja organisaatioilmapiiri voivat toimia yhdessä strategian toimeenpanemiseksi. Oppimisen ja kasvun tulosten paraneminen ennakoi parannusta myös sisäisiin prosesseihin, asiakasnäkökulmaan ja taloudelliseen menestykseen. Työn teoriaosuudessa luotiin laaja katsaus eri strategiakoulukuntiin, keskittyen etenkin Mintzbergin konfiguraatio strategiakoulukunnan oppeihin. Tämän pohjalta tehtiin määritys strategia ajattelulle; strategiaprosessille ja strategialle muuttuvissa toimintaympäristöissä. Strategiaprosessin kriittiset alueet, sekä strategialähtöisen organisaation periaatteet huomioon ottaen, tehtiin kirjallisuuskartoitusta strategian toimeenpanokeinoista ja käytännön tutkimus niiden käytön yleisyydestä eri organisaatioissa. Tulosten mukaisesti monet keinot ovat aktiivisessa käytössä, mutta toisaalta on nähtävissä, että erilaiset yrityskulttuurit, organisaatioiden "elämäntilanteet" ja resurssien erilaisuudet tarjoavat erilaiset mahdollisuudet strategian toimeenpanoon ja organisaation osaamisen lisäämiseen. Nopeasti muuttuva toimintaympäristö korostaa joustavaa strategian ja sen toimeenpanon tarvetta. Osaamisen kehittäminen johtaa kasvuun; sen varmistamiseksi on löydettävä omalle organisaatioille sopivat keinot jatkuvaan oppimiseen, muutoskykyisyyden ja sitä kautta kilpailukyvyn saavuttamiseen ja ylläpitämiseen.

Hankintojen suorituskyvyn analyysi- ja kehittämismalli

Työn tavoitteena oli luoda analyysimalli, jonka avulla voidaan helposti ja silti kattavasti tarkastella yrityksen hankintojen nykytilaa sekä tunnistaa tärkeimmät kehittämiskohteet. Malli on suunnattu teollisuusyrityksissä korkeintaan kerran vuodessa tehtäviin analyyseihin. Hankintojen analyysimalli rakennettiin hyödyntäen kirjallisuudessa esille tulleita hankintojen mittareita ja mittaamisen periaatteita sekä konstruktiivista tutkimus-otetta. Malli rakentuu yhdeksästä osasta: Yrityksen taustatiedot, Hankinta-analyysin lähtökohta, Strategia-analyysi, Ostoanalyysi, Toimittaja-analyysi, Organisaatioanalyysi, Toimintamalli-analyysi, Yhteenveto ja Toimenpide-suositukset. Malli sisältää sekä määrällisiä että laadullisia mittareita. Mallia testattiin kahdessa case-yrityksessä. Kummassakin yrityksessä oli käytössä monia, muttei ei kaikkia, mallin mittareita. Case-haastatteluiden pohjalta malliin lisättiin joitakin mittareita. Merkittävää karsintaa mallissa ei kuitenkaan tehty, koska laajasta mittarivalikoimasta on helppo räätälöidä yrityskohtainen malli.