Personalization platform for multimodal ubiquitous computing applications

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Combining WLAN fingerprint-based localization with sensor data for indoor navigation using mobile devices

This project proposes an approach for supporting Indoor Navigation Systems using Pedestrian Dead Reckoning-based methods and by analyzing motion sensor data available in most modern smartphones. Processes suggested in this investigation are able to calculate the distance traveled by a user while he or she is walking. WLAN fingerprint- based navigation systems benefit from the processes followed in this research and results achieved to reduce its workload and improve its positioning estimations.

Teleoperation of a service robot using a mobile device

Teleoperation is a concept born with the rapid evolution of technology, with an intuitive meaning "operate at a distance." The first teleoperation system was created in the mid 1950s, which were handled chemicals. Remote controlled systems are present nowadays in various types of applications. This dissertation presents the development of a mobile application to perform the teleoperation of a mobile service robot. The application integrates a distributed surveillance (the result of a research project QREN) and led to the development of a communication interface between the robot (the result of another QREN project) and the vigilance system. It was necessary to specify a communication protocol between the two systems, which was implemented over a communication framework 0MQ (Zero Message Queue). For the testing, three prototype applications were developed before to perform the test on the robot.

Monitoring energy consumption in android applications

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Improving quality of medical service with mobile health software

An increasing number of m-Health applications are being developed benefiting health service delivery. In this paper, a new methodology based on the principle of calm computing applied to diagnostic and therapeutic procedure reporting is proposed. A mobile application was designed for the physicians of one of the Portuguese major hospitals, which takes advantage of a multi-agent interoperability platform, the Agency for the Integration, Diffusion and Archive (AIDA). This application allows the visualization of inpatients and outpatients medical reports in a quicker and safer manner, in addition to offer a remote access to information. This project shows the advantages in the use of mobile software in a medical environment but the first step is always to build or use an interoperability platform, flexible, adaptable and pervasive. The platform offers a comprehensive set of services that restricts the development of mobile software almost exclusively to the mobile user interface design. The technology was tested and assessed in a real context by intensivists.

Feasibility of internally stiffened thin-walled beams for industrial applications

Several types of internally reinforced thin-walled beams are subjected to a feasibility evaluation of its mechanical behavior for industrial applications. The adapting of already existing efficient sandwich geometries to hollow-box beams of larger dimensions may reveal promising results. Novel types of sandwich beams under bending and torsion uncoupled loadings are studied in terms of stiffness behavior in static analysis. For the analysis of the solutions, the models are built using the Finite Element Method (FEM) software ANSYS Mechanical APDL. The feasibility of the novel beams was determined by the comparison of the stiffness behavior of the novel hollow-box beams with conventional hollow-box beams. An efficiency parameter was defined in order to determine the feasibility. It is found that the novel geometries represent an excellent improvement under bending loadings, better than under torsion loadings. Nevertheless, for bending and torsion combined loadings, if bending loads are predominant, the beams can still be interesting for some applications, in particular those with mobile parts.

Route optimization and customization using real geographical data in Android mobile devices

Nowadays, there are several services and applications that allow users to locate and move to different tourist areas using a mobile device. These systems can be used either by internet or downloading an application in concrete places like a visitors centre. Although such applications are able to facilitate the location and the search for points of interest, in most cases, these services and applications do not meet the needs of each user. This paper aims to provide a solution by studying the main projects, services and applications, their routing algorithms and their treatment of the real geographical data in Android mobile devices, focusing on the data acquisition and treatment to improve the routing searches in off-line environments.

Optimization of floor cleaning coverage performance of a random path-planning mobile robot

Floor cleaning is a typical robot application. There are several mobile robots aviable in the market for domestic applications most of them with random path-planning algorithms. In this paper we study the cleaning coverage performances of a random path-planning mobile robot and propose an optimized control algorithm, some methods to estimate the are of the room, the evolution of the cleaning and the time needed for complete coverage.

Discovering the campus together: a mobile and computer-based learning experience

One of the most relevant difficulties faced by first-year undergraduate students is to settle into the educational environment of universities. This paper presents a case study that proposes a computer-assisted collaborative experience designed to help students in their transition from high school to university. This is done by facilitating their first contact with the campus and its services, the university community, methodologies and activities. The experience combines individual and collaborative activities, conducted in and out of the classroom, structured following the Jigsaw Collaborative Learning Flow Pattern. A specific environment including portable technologies with network and computer applications has been developed to support and facilitate the orchestration of a flow of learning activities into a single integrated learning setting. The result is a Computer-Supported Collaborative Blended Learning scenario, which has been evaluated with first-year university students of the degrees of Software and Audiovisual Engineering within the subject Introduction to Information and Communications Technologies. The findings reveal that the scenario improves significantly students’ interest in their studies and their understanding about the campus and services provided. The environment is also an innovative approach to successfully support the heterogeneous activities conducted by both teachers and students during the scenario. This paper introduces the goals and context of the case study, describes how the technology was employed to conduct the learning scenario, the evaluation methods and the main results of the experience.

System-level Support for Mobile Ad hoc Communications: an Algorithmic & Practical Approach

A mobile ad hoc network (MANET) is a decentralized and infrastructure-less network. This thesis aims to provide support at the system-level for developers of applications or protocols in such networks. To do this, we propose contributions in both the algorithmic realm and in the practical realm. In the algorithmic realm, we contribute to the field by proposing different context-aware broadcast and multicast algorithms in MANETs, namely six-shot broadcast, six-shot multicast, PLAN-B and ageneric algorithmic approach to optimize the power consumption of existing algorithms. For each algorithm we propose, we compare it to existing algorithms that are either probabilistic or context-aware, and then we evaluate their performance based on simulations. We demonstrate that in some cases, context-aware information, such as location or signal-strength, can improve the effciency. In the practical realm, we propose a testbed framework, namely ManetLab, to implement and to deploy MANET-specific protocols, and to evaluate their performance. This testbed framework aims to increase the accuracy of performance evaluation compared to simulations, while keeping the ease of use offered by the simulators to reproduce a performance evaluation. By evaluating the performance of different probabilistic algorithms with ManetLab, we observe that both simulations and testbeds should be used in a complementary way. In addition to the above original contributions, we also provide two surveys about system-level support for ad hoc communications in order to establish a state of the art. The first is about existing broadcast algorithms and the second is about existing middleware solutions and the way they deal with privacy and especially with location privacy. - Un réseau mobile ad hoc (MANET) est un réseau avec une architecture décentralisée et sans infrastructure. Cette thèse vise à fournir un support adéquat, au niveau système, aux développeurs d'applications ou de protocoles dans de tels réseaux. Dans ce but, nous proposons des contributions à la fois dans le domaine de l'algorithmique et dans celui de la pratique. Nous contribuons au domaine algorithmique en proposant différents algorithmes de diffusion dans les MANETs, algorithmes qui sont sensibles au contexte, à savoir six-shot broadcast,six-shot multicast, PLAN-B ainsi qu'une approche générique permettant d'optimiser la consommation d'énergie de ces algorithmes. Pour chaque algorithme que nous proposons, nous le comparons à des algorithmes existants qui sont soit probabilistes, soit sensibles au contexte, puis nous évaluons leurs performances sur la base de simulations. Nous montrons que, dans certains cas, des informations liées au contexte, telles que la localisation ou l'intensité du signal, peuvent améliorer l'efficience de ces algorithmes. Sur le plan pratique, nous proposons une plateforme logicielle pour la création de bancs d'essai, intitulé ManetLab, permettant d'implémenter, et de déployer des protocoles spécifiques aux MANETs, de sorte à évaluer leur performance. Cet outil logiciel vise à accroître la précision desévaluations de performance comparativement à celles fournies par des simulations, tout en conservant la facilité d'utilisation offerte par les simulateurs pour reproduire uneévaluation de performance. En évaluant les performances de différents algorithmes probabilistes avec ManetLab, nous observons que simulateurs et bancs d'essai doivent être utilisés de manière complémentaire. En plus de ces contributions principales, nous fournissons également deux états de l'art au sujet du support nécessaire pour les communications ad hoc. Le premier porte sur les algorithmes de diffusion existants et le second sur les solutions de type middleware existantes et la façon dont elles traitent de la confidentialité, en particulier celle de la localisation.

Demonstration Project 85, Video Imagery Systems for Highway Applications, HR-1047, 1990

The report describes the state of the art video equipment used and experiences gained from the 6,800 mile field test. The first objective of this project was to determine if laser disc equipment could capture and store usable roadway images while operating in a mobile environment. The second objective was to evaluate methods of using optical disc storage and retrieval features to enhance highway planning and design function. Several highway departments have attempted to use video technology to replace the traditional 16 and 35 mm film format used in photologging. These attempts have met with limited success because of the distortion caused by video technology not being capable of dealing with highway speeds. The distortion has caused many highway signs to be unreadable and, therefore, clients have labeled the technology unusable. Two methods of using optical laser disc storage and retrieval have been successfully demonstrated by Wisconsin and Connecticut Departments of Transportation. Each method provides instantaneous retrieval and linking of images with other information. However, both methods gather the images using 35 mm film techniques. The 35 mm film image is then transferred to laser disc. Eliminating the film conversion to laser disc has potential for saving $4 to $5 per logging mile. In addition to a cost savings, the image would be available immediately as opposed to delays caused by film developing and transferring to laser disc. In June and November of 1986 Iowa DOT staff and cooperating equipment suppliers demonstrated the concept of direct image capture. The results from these tests were promising and an FHWA Demonstration program established. Since 1986 technology advancements have been incorporated into the design that further improve the image quality originally demonstrated.

JXTA security in mobile constrained devices

JXME is the JXTA protocols implementation formobile devices using J2ME. Two different flavors of JXME have been implemented, each one specific for a particular set of devices, according to their capabilities. The main value of JXME is its simplicity to create peer-to-peer (P2P) applications in limited devices. In addition to assessing JXME functionalities, it is also important to realize the default security level provided. This paper presents a brief analysis of the current state of security in JXME, focusing on the JXME-Proxied version, identifies existing vulnerabilities and proposes further improvements in this field.

Wireless Application Test Bed and Simulations for Broadband Mobile Communications Systems

Langattoman laajakaistaisen tietoliikennetekniikan kehittyminen on herättänyt kiinnostuksen sen ammattimaiseen hyödyntämiseen yleisen turvallisuuden ja kriisinhallinnan tarpeisiin. Hätätilanteissa usein olemassa olevat kiinteät tietoliikennejärjestelmät eivät ole ollenkaan käytettävissä tai niiden tarjoama kapasiteetti ei ole riittävä. Tästä syystä on noussut esiin tarve nopeasti toimintakuntoon saatettaville ja itsenäisille langattomille laajakaistaisille järjestelmille. Tässä diplomityössä on tarkoitus tutkia langattomia ad hoc monihyppy -verkkoja yleisen turvallisuuden tarpeiden pohjalta ja toteuttaa testialusta, jolla voidaan demonstroida sekä tutkia tällaisen järjestelmän toimintaa käytännössä. Työssä tutkitaan pisteestä pisteeseen sekä erityisesti pisteestä moneen pisteeseen suoritettavaa tietoliikennettä. Mittausten kohteena on testialustan tiedonsiirtonopeus, lähetysteho ja vastaanottimen herkkyys. Näitä tuloksia käytetään simulaattorin parametreina, jotta simulaattorin tulokset olisivat mahdollisimman aidot ja yhdenmukaiset testialustan kanssa. Sen jälkeen valitaan valikoima yleisen turvallisuuden vaatimusten mukaisia ohjelmia ja sovellusmalleja, joiden suorituskyky mitataan erilaisten reititysmenetelmien alaisena sekä testialustalla että simulaattorilla. Tuloksia arvioidaan ja vertaillaan. Multicast monihyppy -video päätettiin sovelluksista valita tutkimusten pääkohteeksi ja sitä sekä sen ominaisuuksia on tarkoitus myös oikeissa kenttäkokeissa.

Design of an Embedded Computer Board for Networking Applications

Tämä diplomityö tehtiin Convergens Oy:lle. Convergens on elektroniikan suunnittelutoimisto, joka on erikoistunut sulautettuihin järjestelmiin sekä tietoliikennetekniikkaan. Diplomityön tavoitteena oli suunnitella tietokonekortti tietoliikennesovelluksia varten asiakkaalle, jolta vaatimusmäärittelyt tulivat. Työ on rajattu koskemaan laitteen prototyypin suunnittelua. Työssä suunnitellaan pääasiassa WLAN-tukiaseman tietokone. Tukiasema onasennettavissa toimistoihin, varastoihin, kauppoihin sekä myös liikkuvaan ajoneuvoon. Suunnittelussa on otettu nämä asiat huomioon, ja laitteen akun pystyy lataamaan muun muassa auton akulla. Langattomat tekniikat ovat voimakkaasti yleistymässä, ja tämän työn tukiasema tarjoaakin varteenotettavan vaihtoehdon lukuisilla ominaisuuksillaan. Mukana on mm. GPS, Bluetooth sekä Ethernet-valmius. Langattomien tekniikoiden lisäksi myös sulautetut järjestelmät ovat voimakkaasti yleistymässä, ja nykyään mikroprosessoreita löytääkin lähesmistä vain. Tässä projektissa käytetty prosessori on nopeutensa puolesta kilpailukykyinen, ja siitä löytyy useita eri rajapintoja. Jatkossa tietokonekortille on myös tulossa WiMAX-tuki, joka lisää tukiaseman tulevaisuuden arvoa asiakkaalle. Projektiin valittu Freescalen MPC8321E-prosessori on PowerPC-arkkitehtuuriin perustuva ja juuri markkinoille ilmestynyt. Tämä toi mukanaan lisähaasteen, sillä kyseisestä prosessorista ei ollut vielä kaikkea tietoa saatavilla. Mekaniikka toi omat haasteensa mukanaan, sillä se rajoitti piirilevyn koonniin, että ylimääräistä piirilevytilaa ei juurikaan jäänyt. Tämän takia esimerkiksi DDR-muistit olivat haastavia reitittää, sillä muistivetojen on oltava melko samanpituisia keskenään. Käyttöjärjestelmänä projektissa käytetään Linuxia. Suunnittelu alkoi keväällä 2007 ja toimiva prototyyppi oli valmis alkusyksystä. Prototyypin testaus osoitti, että tietokonekortti kykenee täyttämään kaikki asiakkaan vaatimukset. Prototyypin testauksessa löytyneet viat ja optimoinnit on tarkoitus korjata tuotantomalliin, joten se antaa hyvän pohjan jatkosuunnittelua varten.

Component Architecture for Context-Aware Applications

Mobiililaitteisiin tehdyt sovellukset ovat nykyään laajassa käytössä. Mobiilisovellukset tarjoavat käyttäjälleen usein tietyn ennalta määritellyn toiminnallisuuden eivätkä ne pysty mukautumaan vaihtelevaan käyttöympäristöönsä. Jos sovellus olisi tietoinen käyttöympäristöstään ja sen muutoksista, se voisi tarjota käyttäjälleen tilanteeseen sopivia ominaisuuksia. Käyttöympäristöstään tietoiset hajautetut sovellukset tarvitsevat kuitenkin huomattavasti perinteisiä sovelluksia monimutkaisemman arkkitehtuurin toimiakseen. Tässä työssä esitellään hajautetuille ja kontekstitietoisille sovelluksille tarkoitettu ohjelmistoarkkitehtuuri. Työ perustuu Oulun yliopiston CAPNET-tutkimusprojektissa kehitettyyn, mobiilisovelluksille tarkoitettuun arkkitehtuuriin. Tämän työn tarkoituksena on tarjota ratkaisuja niihin puutteisiin, jotka tulivat esille CAPNET-arkkitehtuurin kehitys- ja testausvaiheessa. Esimerkiksi arkkitehtuurin komponenttien määrittelyä tulisi tarkentaa ja ne tulisi jakaa horisontaalisiin kerroksiin niiden ominaisuuksien ja alustariippuvuuden mukaisesti. Työssä luodaan katsaus olemassa oleviin teknologioihin jotka tukevat hajautettujen ja kontekstitietoisten järjestelmien kehittämistä. Myös niiden soveltumista CAPNET-arkkitehtuuriin analysoidaan. Työssä esitellään CAPNET-arkkitehtuuri ja ehdotetaan uutta arkkitehtuuria ja komponenttien kerrosjaottelua. Ehdotuksessa arkkitehtuurin komponentit ja järjestelmän rakenne määritellään ja mallinnetaan UML-menetelmällä. Työn tuloksena on arkkitehtuurimäärittely, joka jakaa nykyisen arkkitehtuurin komponentit kerroksiin. Komponenttien rajapinnat on määritelty selkeästi ja tarkasti. Työ tarjoaa myös projektiryhmälle hyvän lähtökohdan uuden arkkitehtuurin suunnittelulle ja toteuttamiselle.