JSEG-based image segmentation in computer vision for agricultural mobile robot navigation

This project aims to apply image processing techniques in computer vision featuring an omnidirectional vision system to agricultural mobile robots (AMR) used for trajectory navigation problems, as well as localization matters. To carry through this task, computational methods based on the JSEG algorithm were used to provide the classification and the characterization of such problems, together with Artificial Neural Networks (ANN) for pattern recognition. Therefore, it was possible to run simulations and carry out analyses of the performance of JSEG image segmentation technique through Matlab/Octave platforms, along with the application of customized Back-propagation algorithm and statistical methods in a Simulink environment. Having the aforementioned procedures been done, it was practicable to classify and also characterize the HSV space color segments, not to mention allow the recognition of patterns in which reasonably accurate results were obtained.

Problem of assignment cells to switches in a cellular mobile network via beam search method

The problem of assigning cells to switches in a cellular mobile network is an NP-hard optimization problem. So, real size mobile networks could not be solved by using exact methods. The alternative is the use of the heuristic methods, because they allow us to find a good quality solution in a quite satisfactory computational time. This paper proposes a Beam Search method to solve the problem of assignment cell in cellular mobile networks. Some modifications in this algorithm are also presented, which allows its parallel application. Computational results obtained from several tests confirm the effectiveness of this approach to provide good solutions for medium- and large-sized cellular mobile network.

ANN statistical image recognition method for computer vision in agricultural mobile robot navigation

The main application area in this project, is to deploy image processing and segmentation techniques in computer vision through an omnidirectional vision system to agricultural mobile robots (AMR) used for trajectory navigation problems, as well as localization matters. Thereby, computational methods based on the JSEG algorithm were used to provide the classification and the characterization of such problems, together with Artificial Neural Networks (ANN) for image recognition. Hence, it was possible to run simulations and carry out analyses of the performance of JSEG image segmentation technique through Matlab/Octave computational platforms, along with the application of customized Back-propagation Multilayer Perceptron (MLP) algorithm and statistical methods as structured heuristics methods in a Simulink environment. Having the aforementioned procedures been done, it was practicable to classify and also characterize the HSV space color segments, not to mention allow the recognition of segmented images in which reasonably accurate results were obtained. © 2010 IEEE.

Using serial bluetooth converters as a sensor link in networked control systems

Networked control systems (NCS) are distributed control system in which sensors, actuators and controllers are physically separated and connected through communication networks. NCS represent the evolution of networked control architectures providing greater modularity and control decentralization, ease maintenance and diagnosis and lower cost of implementation. A recent trend in this research topic is the development of NCS using wireless networks which enable interoperability between existing wired and wireless systems. This paper presents the feasibility analysis of using a serial RS-232 to Bluetooth converter as a wireless sensor link in NCS. In order to support this investigation, relevant performance metrics for wireless control applications such as jitter, time delay and messages lost are highlighted and calculated to evaluate the converter capabilities. In addition the control performance of an implemented motor control system using the converter is analyzed. Experimental results led to the conclusion that serial RS-232 Bluetooth converters can be used to implement wireless networked control systems (WNCS) providing transmission rates and closed control loop times which are acceptable for NCS applications. © 2011 IEEE.

Métodos seguros para comunicação em sistemas de rede sem fio de múltiplos saltos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

SIRCo: uma arquitetura para Sensoriamento Inteligente de Rádios Cognitivos

The increased demand for using the Industrial, Scientific and Medical (ISM) unlicensed frequency spectrum has caused interference problems and lack of resource availability for wireless networks. Cognitive radio (CR) have emerged as an alternative to reduce interference and intelligently use the spectrum. Several protocols were proposed aiming to mitigate these problems, but most have not been implemented in real devices. This work presents an architecture for Intelligent Sensing for Cognitive Radios (ISCRa), and a spectrum decision model (SDM) based on Artificial Neural Networks (ANN), which uses as input a database with local spectrum behavior and a database with primary users information. For comparison, a spectrum decision model based on AHP, which employs advanced techniques in its spectrum decision method was implemented. Another spectrum decision model that considers only a physical parameter for channel classification was also implemented. Spectrum decision models evaluated, as well as ISCRa's architecture were developed in GNU-Radio framework and implemented on real nodes. Evaluation of SDMs considered metrics of: delivery rate, latency (Round Trip Time - RTT) and handoff. Experiments on real nodes showed that ISCRa architecture with ANN based SDM increased packet delivery rate and presented fewer frequency variation (handoff) while maintaining latency. Considering higher bandwidth as application's Quality of Service requirement, ANN-SDM obtained the best results when compared to other SDM for cognitive radio networks (CRN).

Controle conjunto de admissão de chamadas em redes sem fio co-localizadas

Gerenciamento de recursos de rádio é um tema importante e desafiador em redes sem fio. Na próxima geração de redes (redes 4G) esse tema é ainda mais desafiador devido à necessidade de gerenciamento de recursos das diversas redes sem fio de forma conjunta. Algoritmos de controle de admissão de chamadas (CAC) é uma alternativa viável e amplamente estudada em redes homogêneas para este fim. Contudo, os algoritmos de CAC propostos para redes homogêneas não são adequados para a próxima geração de redes sem fio por não possuírem uma visão global do sistema. Diante da importância de gerenciamento de recursos de rádio e da escassez de algoritmos de CAC destinados às redes heterogêneas, tem-se este tema como foco primário deste trabalho. Além da confecção de um modelo para controle conjunto de admissão de chamadas através da utilização de processos semi-markovianos de decisão, dada a existência de um conglomerado de tecnologias de acesso sem fio atuando colaborativamente, um estudo é realizado buscando-se avaliar o impacto da proporcionalidade existente entre os tamanhos de áreas de coberturas, no desempenho do sistema.

Planejamento de redes de comunicação sem fio para ambiente indoor considerando os efeitos da polarização das antenas: abordagem baseada em medições

Uma das principais aplicações de ondas eletromagnéticas, na atualidade, na área de telecomunicações trata dos enlaces em sistemas móveis sem fio. Sejam estes terrestres (indoor/outdoor) ou via satélites, o projetista do sistema de telecomunicações tem que ser capaz de determinar os sistemas irradiantes, as potências envolvidas, a frequência de operação do sistema, a área de cobertura e os parâmetros de qualidade do serviço. O planejamento das novas redes de comunicações sem fio representa um grande desafio ao incluir serviços cada vez mais avançados com diferentes requisitos de qualidade, suporte a mobilidade, altas taxas de transmissão e capacidades elevadas de tráfego. Os diversos ambientes nos quais essas redes operam, os fenômenos associados produzem diversos efeitos no comportamento do sinal recebido e, consequentemente, uma variação no desempenho do enlace de comunicação entre os pontos de acesso, a rede e os usuários. Por conseguinte, esses efeitos devem ser avaliados corretamente, de tal forma que o dimensionamento da rede atenda aos requisitos de qualidade regulamentados. O presente trabalho objetiva estabelecer uma metodologia para o planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor, considerando os parâmetros de qualidade de serviços e os efeitos da polarização das antenas. Foi proposto um modelo empírico para determinar a área de cobertura desse ambiente a partir de uma abordagem baseada em medições. Como resultado de campanhas de medições, foram identificados os principais parâmetros que interferem nas perdas no enlace de propagação, destacando-se os materiais envolvidos no ambiente bem como os efeitos da polarização das antenas transmissora, entre outros. Tais efeitos, avaliados corretamente, permitirão ao projetista da rede, de uma forma crítica e com base em dados obtidos em campo, definir a melhor configuração de parâmetros e critérios de projeto para a implantação de uma rede móvel de acesso sem fio. As medições para determinação dos parâmetros de cobertura e de qualidade de serviços foram realizadas no prédio do Laboratório de Engenharia Elétrica e de Computação e no prédio de aulas do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. Nas campanhas de medição foram utilizadas algumas frequências, escolhidas devido à importância dos serviços disponibilizados: 2,4 GHz - redes locais sem fio (WLAN’s); 3,5 GHz - Wimax licenciado; 5,85 GHz - Wimax livre e 10 GHz (a faixa de 9,8 a 10 GHz não está ainda regulamentada, de 10 - 10,15 GHz-radioamador (Resolução Anatel, Nº 452/2006 - D.O.U. de 20.12.2006) ou serviços de comunicações multimídias (SCM) para sistemas em banda larga). Os principais resultados obtidos com o modelo proposto foram avaliados e comparados com os principais modelos da literatura e mostraram que a metodologia adotada para o planejamento de redes de comunicação sem fio em ambientes indoor teve um bom desempenho.

Aspectos de avaliação de desempenho em redes ponto a ponto e ponto multiponto baseados em modelagem Markoviana e medições

Esta tese apresenta uma metodologia para avaliação de desempenho de redes de acesso banda larga. A avaliação de desempenho de redes é uma forma de identificar e analisar como determinadas características tais como diferentes tipos de tráfego ou formas de utilização, por exemplo, podem influenciar no comportamento da rede em foco, podendo assim prever como tal rede se comportará frente a situações futuras. A metodologia apresentada é composta de duas abordagens: uma abordagem baseada em medições e outra baseada em modelagem via processos Markovianos. As redes analisadas englobam os dois tipos básicos de arquitetura de acesso: redes ADSL2+ (linha digital do assinante assimétrica 2+ – Asymmetric Digital Subscriber Line 2+), as quais são redes cabeadas que utilizam cabos metálicos de pares trançados; redes FBWN (rede sem fio banda larga fixa – Fixed Broadband Wireless Network), as quais são redes sem fio (wireless) baseadas no padrão IEEE 802.16. A abordagem de medições é focada na forma como a rede analisada se comporta frente a três situações: transmissão de um tráfego genérico; impacto de ruídos não-estacionários no sistema; e uso da rede como meio de transmissão de tráfego multimídia em tempo real. A abordagem de modelagem, por sua vez, ´e baseada em prever o comportamento das redes analisadas utilizando uma formulação matemática fundamentada em processos Markovianos. Os resultados apresentados indicam a viabilidade de aplicação desta metodologia como forma de avaliação de desempenho. Os resultados ainda tornam possível a extensão desta metodologia a outros tipos de redes de acesso banda larga, tais como: redes de fibras ópticas, redes de enlaces de microondas, redes VDSL/VDSL2 (linha digital do assinante de alta taxa de dados – Very-high-data-rate DSL), etc.

Projeto de antenas multibandas integradas para terminais 4G

O presente trabalho apresenta um projeto e análise de uma antena monopolo planar multibanda operante nas frequências de 2000 MHz, 2500 MHz e 3500 MHz para aplicação em dispositivos móveis 3G e 4G. Dentre essas faixas estão contidos os espectros 3G (1895- 2165 MHz), 4G (2500-2690 MHz) e 4G (3400-3600 MHz) utilizadas pelo LTE e WIMAX 3,5. Para o desenvolvimento desse estudo foi tomado como referência uma antena dual-band de Hua- Ming Chen projetada para operar em sistemas ISM 1800 MHz, redes Wireless e Bluetooth 2400 MHz. O projeto proposto neste trabalho é uma modificação na estrutura da antena dual-band adaptada para tripla ressonância simultânea em frequências utilizadas em redes móveis 4G. Para alcançar o objetivo proposto utilizou-se para simulação o software CST® MICROWAVE STUDIO baseado no método Integração Finita no Domínio, as simulações foram feitas no domínio do tempo. Após obtenção satisfatória dos resultados simulados, um protótipo da antena foi confeccionado para medição e teste, os resultados apresentados são coerentes aos obtidos na simulação, o que valida o método proposto.

Segurança em redes sem fio: estudo sobre o desenvolvimento de conjuntos de dados para comparação de IDS

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Desenvolvimento de um sistema de SHM sem fio e com compensação automática de temperatura

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

O emprego de técnicas de qualidade de serviço em redes sem fio aplicado à automação predial

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Analysis Methodology for Flow-level Evaluation of a Hybrid Mobile-Sensor Network

Our society uses a large diversity of co-existing wired and wireless networks in order to satisfy its communication needs. A cooper- ation between these networks can benefit performance, service availabil- ity and deployment ease, and leads to the emergence of hybrid networks. This position paper focuses on a hybrid mobile-sensor network identify- ing potential advantages and challenges of its use and defining feasible applications. The main value of the paper, however, is in the proposed analysis approach to evaluate the performance at the mobile network side given the mixed mobile-sensor traffic. The approach combines packet- level analysis with modelling of flow-level behaviour and can be applied for the study of various application scenarios. In this paper we consider two applications with distinct traffic models namely multimedia traffic and best-effort traffic.

Towards Self-Learning Radio-Based Localization Systems

Location-awareness indoors will be an inseparable feature of mobile services/applications in future wireless networks. Its current ubiquitous availability is still obstructed by technological challenges and privacy issues. We propose an innovative approach towards the concept of indoor positioning with main goal to develop a system that is self-learning and able to adapt to various radio propagation environments. The approach combines estimation of propagation conditions, subsequent appropriate channel modelling and optimisation feedback to the used positioning algorithm. Main advantages of the proposal are decreased system set-up effort, automatic re-calibration and increased precision.