Progetto preliminare di un UAV multi-modale

Studio, a livello preliminare, di un sistema a pilotaggio remoto che permetta la sorveglianza e il monitoraggio di zone aeree e marine ad alto rischio e in contemporanea di compiere una raccolta di dati che possa essere inviata in tempo reale ad un utente a terra. Negli ultimi anni si è sviluppato notevolmente il settore dei velivoli a pilotaggio remoto sia ad ala fissa sia ad ala rotante, per la videoripresa e la fotografia aerea a bassa quota, che è utilizzata in molti ambiti tra i quali la fotogrammetria, la geologia e l’archeologia, nonché per studi scientifici e per la sicurezza. Nel presente lavoro di tesi è stata studiata la fattibilità di un UAV capace di effettuare la sua missione, previa pianificazione, in due ambienti completamente diversi fra loro: l’aria e l’acqua. Così facendo si ha la possibilità di acquistare un solo mezzo con costi minori e con un profilo di missione molto più vasto. Lo sviluppo di questo drone, pensato per operazioni di protezione civile, si è articolato in più fasi: anzitutto si è cercato di stabilire quale fosse il suo ambito di utilizzo e quali caratteristiche avrebbe dovuto avere. Successivamente si è iniziato a valutare l’equipaggiamento del velivolo con tutti i sistemi necessari per compiere la sua attività ed infine si è realizzato un disegno CAD semplificato della sua struttura. La seconda parte del lavoro è stata incentrata sullo studio preliminare della stabilità del velivolo sia in configurazione aerea sia in quella marina andando dapprima a calcolare la posizione del baricentro dell’UAV in modo da avere un velivolo aereo staticamente stabile e a simularne il volo. Successivamente si è modificato un modello Simulink di un UAV disponibile in rete, adattandolo opportunamente a questo caso per simulare parte della missione e si è potuto constatare che il velivolo risulta essere stabile; per far questo sono state calcolate diverse derivate aerodinamiche in modo da poter simulare il comportamento dinamico del velivolo. Anche per la configurazione marina sono state calcolate le derivate aerodinamiche più significative ed è stata realizzata una simulazione per valutare la stabilità del ROV, sempre a comandi fissi. In ultima analisi si è studiata una missione tipica che potrebbe effettuare questo UAV multi-modale: per fare ciò si è tracciata in Google Earth una traiettoria cui sono stati aggiunti alcuni modelli CAD nelle fasi principali del volo per far capire come varia la forma del mezzo durante la missione. Lo scenario della missione è in un contesto di disastro ambientale dovuto ad un incidente in una centrale nucleare vicina al mare, caso che ben si presta alla applicazione di questo mezzo a pilotaggio remoto.

Un middleware multi-interfaccia per l'offloading di video dinamici auto-adattanti

Panoramica di MPEG-DASH e TVWS, descrizione dell'implementazione di un middleware multi-interfaccia per lo streaming video adattivo e test di valutazione del lavoro svolto

RFID tag localization with virtual multi-antenna systems

In questa tesi si sono valutate le prestazioni di un sistema di localizzazione multi-antenna di tag radio frequency identification (RFID) passivi in ambiente indoor. Il sistema, composto da un reader in movimento che percorre una traiettoria nota, ha come obiettivo localizzare il tag attraverso misure di fase; più precisamente la differenza di fase tra il segnale di interrogazione, emesso dal reader, e il segnale ricevuto riflesso dal tag che è correlato alla distanza tra di essi. Dopo avere eseguito una ricerca sullo stato dell’arte di queste tecniche e aver derivato il criterio maximum likelihood (ML) del sistema si è proceduto a valutarne le prestazioni e come eventuali fattori agissero sul risultato di localizzazione attraverso simulazioni Matlab. Come ultimo passo si è proceduto a effettuare una campagna di misure, testando il sistema in un ambiente reale. Si sono confrontati i risultati di localizzazione di tutti gli algoritmi proposti quando il reader si muove su una traiettoria rettilinea e su una traiettoria angolare, cercando di capire come migliorare i risultati.

Analisi spettrale in banda X e proprietà multi-frequenza della galassia ULIRG IRAS 13120-5453

L’interruzione dell’attività di formazione stellare nelle galassie attraverso l’azione di venti guidati dalla potenza dell’AGN e/o dall’attività di starburst è una fase prevista da tutti i modelli di coevoluzione tra i buchi neri super massicci e la galassia ospite. La recente scoperta di venti molecolari massivi in alcune ULIRG locali ha fornito una prova forte a favore dell’esistenza del meccanismo di feedback negativo nelle galassie. Ad oggi non è chiaro il ruolo che l'attività di AGN e di starburst hanno nella produzione dei venti: tuttavia, la maggior parte delle ULIRG in cui sono stati osservati i venti molecolari presentano elevati tassi e velocità di outflow, suggerendo che l'AGN giochi un ruolo principale. IRAS 13120-5453 rappresenta un caso particolare: la sua attività e dominata dalla formazione stellare, ma sembra anche ospitare un AGN oscurato al suo interno. Tuttavia, non presenta elevati tassi di outflow e velocità dei venti: non è quindi chiaro quale dei due fenomeni vi sia all'origine. In questo lavoro di tesi si è operata un'analisi multibanda di questa sorgente con lo scopo di studiarne le principali proprietà fisiche. Lo studio in banda X attraverso l'analisi dei dati provenienti dai satelliti XMM-Newton, Chandra e NuSTAR ha permesso di conoscere parametri importanti come il grado di oscuramento della sorgente e la potenza dell'AGN. Con l'analisi in banda IR, è stato possibile conoscere il contributo dell'AGN e della starburst alla luminosità IR e i principali parametri fisici di questa galassia. L’obiettivo di tale lavoro è quello di capire il ruolo svolto da questi due principali fenomeni e quale possa essere la connessione con i venti molecolari.

Tecnologie e framework per la programmazione multi-agente

Negli ultimi anni le tecnologie informatiche sono state al centro di uno sviluppo esponenziale. Fra le incalcolabili innovazioni presentate, ha preso sempre più campo il paradigma per la programmazione ad agenti, che permette la realizzazione di sistemi software complessi, i quali, nell'informatica moderna, ricoprono un ruolo di fondamentale importanza. Questi sistemi, denominati autonomi, mostrano caratteristiche interessanti per scenari dinamici; essi infatti devono essere robusti e resistenti, in grado di adattarsi al contesto ambientale e quindi reagire a determinate modifiche che si verificano nell'ambiente, comportandosi di conseguenza. Indicano perciò la pro-attività dell'entità presa in considerazione. In questa tesi saranno spiegate queste tipologie di sistemi, introdotte le loro caratteristiche e mostrate le loro potenzialità. Tali caratteristiche permettono di responsabilizzare i soggetti, rendendo il sistema auto-organizzato, con una migliore scalabilità e modularità, riducendo quindi le elevate esigenze di calcolo. L'organizzazione di questo documento prevede i primi capitoli atti a introdurre il mondo dei sistemi autonomi, partendo dalle definizioni di autonomia e di agenti software, concludendo con i sistemi multi-agenti, allo scopo di permettere al lettore una comprensione adatta ed esaustiva. I successivi capitoli riguardano le fasi di progettazione delle entità prese in esame, le loro forme di standardizzazione e i modelli che possono adottare, tra i quali il più conosciuto, il modello BDI. Ne seguono due diverse metodologie per l'ingegneria del software orientata agli agenti. Si conclude con la presentazione dello stato dell'arte degli ambienti di sviluppo conosciuti, contenente un'esauriente introduzione ad ognuno di essi ed una visione nel mondo del lavoro del loro apporto negli applicativi in commercio. Infine la tesi terminerà con un capitolo di conclusioni e di riflessioni sui possibili aspetti futuri.

Localizzazione e tracking tramite filtri statistici in sistemi multi antenna

Uno dei temi più recenti nel campo delle telecomunicazioni è l'IoT. Tale termine viene utilizzato per rappresentare uno scenario nel quale non solo le persone, con i propri dispositivi personali, ma anche gli oggetti che le circondano saranno connessi alla rete con lo scopo di scambiarsi informazioni di diversa natura. Il numero sempre più crescente di dispositivi connessi in rete, porterà ad una richiesta maggiore in termini di capacità di canale e velocità di trasmissione. La risposta tecnologica a tali esigenze sarà data dall’avvento del 5G, le cui tecnologie chiave saranno: massive MIMO, small cells e l'utilizzo di onde millimetriche. Nel corso del tempo la crescita delle vendite di smartphone e di dispositivi mobili in grado di sfruttare la localizzazione per ottenere servizi, ha fatto sì che la ricerca in questo campo aumentasse esponenzialmente. L'informazione sulla posizione viene utilizzata infatti in differenti ambiti, si passa dalla tradizionale navigazione verso la meta desiderata al geomarketing, dai servizi legati alle chiamate di emergenza a quelli di logistica indoor per industrie. Data quindi l'importanza del processo di positioning, l'obiettivo di questa tesi è quello di ottenere la stima sulla posizione e sulla traiettoria percorsa da un utente che si muove in un ambiente indoor, sfruttando l'infrastruttura dedicata alla comunicazione che verrà a crearsi con l'avvento del 5G, permettendo quindi un abbattimento dei costi. Per fare ciò è stato implementato un algoritmo basato sui filtri EKF, nel quale il sistema analizzato presenta in ricezione un array di antenne, mentre in trasmissione è stato effettuato un confronto tra due casi: singola antenna ed array. Lo studio di entrambe le situazioni permette di evidenziare, quindi, i vantaggi ottenuti dall’utilizzo di sistemi multi antenna. Inoltre sono stati analizzati altri elementi chiave che determinano la precisione, quali geometria del sistema, posizionamento del ricevitore e frequenza operativa.

Analisi di un'architettura Multi-Master ad alta affidabilità basata su MariaDB Galera Cluster

Progettazione, realizzazione ed analisi prestazionale e di robustezza di un sistema di cluster ad alta affidabilità basato su MariaDB Galera Cluster. Affiancamento al cluster di un sistema di proxy MaxScale. Studio e realizzazione di una procedura di migrazione da DBMS MySQL a MariaDB Galera Cluster.

Progettazione e sviluppo multi-platform di applicazioni mobile: un caso di studio in Xamarin

In questa tesi viene trattato l'argomento dello sviluppo multi-platform di applicazioni mobile. Viene effettuata una panoramica degli approcci possibili e dei relativi framework per lo sviluppo. Individuato l'approccio ritenuto piu interessante, viene affrontato un caso di studio per poter convalidare la tecnologia.

EmsB, a tandem repeated multi-loci microsatellite, new tool to investigate the genetic diversity of Echinococcus multilocularis

In order to explore the genetic diversity within Echinococcus multilocularis (E. multilocularis), the cestode responsible for the alveolar echinococcosis (AE) in humans, a microsatellite, composed of (CA) and (GA) repeats and designated EmsB, was isolated and characterized in view of its nature and potential field application. PCR-amplification with specific primers exhibited a high degree of size polymorphism between E. multilocularis and Echinococcus granulosus sheep (G1) and camel (G6) strains. Fluorescent-PCR was subsequently performed on a panel of E. multilocularis isolates to assess intra-species polymorphism level. EmsB provided a multi-peak profile, characterized by tandemly repeated microsatellite sequences in the E. multilocularis genome. This "repetition of repeats" feature provided to EmsB a high discriminatory power in that eight clusters, supported by bootstrap p-values larger than 95%, could be defined among the tested E. multilocularis samples. We were able to differentiate not only the Alaskan from the European samples, but also to detect different European isolate clusters. In total, 25 genotypes were defined within 37 E. multilocularis samples. Despite its complexity, this tandem repeated multi-loci microsatellite possesses the three important features for a molecular marker, i.e. sensitivity, repetitiveness and discriminatory power. It will permit assessing the genetic polymorphism of E. multilocularis and to investigate its spatial distribution in detail.

Diesel spray mixing limited vaporization with non-ideal and multi-component fuel thermophysical property effects

Internal combustion engines are, and will continue to be, a primary mode of power generation for ground transportation. Challenges exist in meeting fuel consumption regulations and emission standards while upholding performance, as fuel prices rise, and resource depletion and environmental impacts are of increasing concern. Diesel engines are advantageous due to their inherent efficiency advantage over spark ignition engines; however, their NOx and soot emissions can be difficult to control and reduce due to an inherent tradeoff. Diesel combustion is spray and mixing controlled providing an intrinsic link between spray and emissions, motivating detailed, fundamental studies on spray, vaporization, mixing, and combustion characteristics under engine relevant conditions. An optical combustion vessel facility has been developed at Michigan Technological University for these studies, with detailed tests and analysis being conducted. In this combustion vessel facility a preburn procedure for thermodynamic state generation is used, and validated using chemical kinetics modeling both for the MTU vessel, and institutions comprising the Engine Combustion Network international collaborative research initiative. It is shown that minor species produced are representative of modern diesel engines running exhaust gas recirculation and do not impact the autoignition of n-heptane. Diesel spray testing of a high-pressure (2000 bar) multi-hole injector is undertaken including non-vaporizing, vaporizing, and combusting tests, with sprays characterized using Mie back scatter imaging diagnostics. Liquid phase spray parameter trends agree with literature. Fluctuations in liquid length about a quasi-steady value are quantified, along with plume to plume variations. Hypotheses are developed for their causes including fuel pressure fluctuations, nozzle cavitation, internal injector flow and geometry, chamber temperature gradients, and turbulence. These are explored using a mixing limited vaporization model with an equation of state approach for thermopyhysical properties. This model is also applied to single and multi-component surrogates. Results include the development of the combustion research facility and validated thermodynamic state generation procedure. The developed equation of state approach provides application for improving surrogate fuels, both single and multi-component, in terms of diesel spray liquid length, with knowledge of only critical fuel properties. Experimental studies are coupled with modeling incorporating improved thermodynamic non-ideal gas and fuel

Analyzing the effects of vertical acceleration and deceleration in multi-phase, debris-flow sediment-column experiments / by Christine Marie Williams.

Water-saturated debris flows are among some of the most destructive mass movements. Their complex nature presents a challenge for quantitative description and modeling. In order to improve understanding of the dynamics of these flows, it is important to seek a simplified dynamic system underlying their behavior. Models currently in use to describe the motion of debris flows employ depth-averaged equations of motion, typically assuming negligible effects from vertical acceleration. However, in many cases debris flows experience significant vertical acceleration as they move across irregular surfaces, and it has been proposed that friction associated with vertical forces and liquefaction merit inclusion in any comprehensive mechanical model. The intent of this work is to determine the effect of vertical acceleration through a series of laboratory experiments designed to simulate debris flows, testing a recent model for debris flows experimentally. In the experiments, a mass of water-saturated sediment is released suddenly from a holding container, and parameters including rate of collapse, pore-fluid pressure, and bed load are monitored. Experiments are simplified to axial geometry so that variables act solely in the vertical dimension. Steady state equations to infer motion of the moving sediment mass are not sufficient to model accurately the independent solid and fluid constituents in these experiments. The model developed in this work more accurately predicts the bed-normal stress of a saturated sediment mass in motion and illustrates the importance of acceleration and deceleration.

View-Dependent Extraction of Contours with Distance Transforms for Adaptive Polygonal for adaptive polygonal Mesh-Simplification

During decades Distance Transforms have proven to be useful for many image processing applications, and more recently, they have started to be used in computer graphics environments. The goal of this paper is to propose a new technique based on Distance Transforms for detecting mesh elements which are close to the objects' external contour (from a given point of view), and using this information for weighting the approximation error which will be tolerated during the mesh simplification process. The obtained results are evaluated in two ways: visually and using an objective metric that measures the geometrical difference between two polygonal meshes.

A multi-tracer study of groundwater origin and transit-time in the aquifers of the Venice region (Italy)

Located in the northeastern region of Italy, the Venetian Plain (VP) is a sedimentary basin containing an extensively exploited groundwater system. The northern part is characterised by a large undifferentiated phreatic aquifer constituted by coarse grain alluvial deposits and recharged by local rainfalls and discharges from the rivers Brenta and Piave. The southern plain is characterised by a series of aquitards and sandy aquifers forming a well-defined artesian multi-aquifer system. In order to determine origins, transit times and mixing proportions of different components in groundwater (GW), a multi tracer study (H, He/He, C, CFC, SF, Kr, Ar, Sr/Sr, O, H, cations, and anions) has been carried out in VP between the rivers Brenta and Piave. The geochemical pattern of GW allows a distinction of the different water origins in the system, in particular based on View the MathML source HCO3-,SO42-,Ca/Mg,NO3-, O, H. A radiogenic Sr signature clearly marks GW originated from the Brenta and Tertiary catchments. End-member analysis and geochemical modelling highlight the existence of a mixing process involving waters recharged from the Brenta and Piave rivers, from the phreatic aquifer and from another GW reservoirs characterised by very low mineralization. Noble gas excesses in respect to atmospheric equilibrium occur in all samples, particularly in the deeper aquifers of the Piave river, but also in phreatic water of the undifferentiated aquifers. He–H ages in the phreatic aquifer and in the shallower level of the multi-aquifer system indicate recharge times in the years 1970–2008. The progression of H–He ages with the distance from the recharge areas together with initial tritium concentration (H + Hetrit) imply an infiltration rate of about 1 km/y and the absence of older components in these GW. SF and Kr data corroborate these conclusions. H − He ages in the deeper artesian aquifers suggest a dilution process with older, tritium free waters. C Fontes–Garnier model ages of the old GW components range from 1 to 12 ka, yielding an apparent GW velocity of about 1–10 m/y. Increase of radiogenic He follows the progression of C ages. Ar, radiogenic He and C tracers yield model-dependent age-ranges in overall good agreement once diffusion of C from aquitards, GW dispersion, lithogenic Ar production, and He production-rate heterogeneities are taken into account. The rate of radiogenic He increase with time, deduced by comparison with C model ages, is however very low compared to other studies. Comparison with C and C data obtained 40 years ago on the same aquifer system shows that exploitation of GW caused a significant loss of the old groundwater reservoir during this time.

Anamorphic pixels for multi-channel superresolution

Superresolution from plenoptic cameras or camera arrays is usually treated similarly to superresolution from video streams. However, the transformation between the low-resolution views can be determined precisely from camera geometry and parallax. Furthermore, as each low-resolution image originates from a unique physical camera, its sampling properties can also be unique. We exploit this option with a custom design of either the optics or the sensor pixels. This design makes sure that the sampling matrix of the complete system is always well-formed, enabling robust and high-resolution image reconstruction. We show that simply changing the pixel aspect ratio from square to anamorphic is sufficient to achieve that goal, as long as each camera has a unique aspect ratio. We support this claim with theoretical analysis and image reconstruction of real images. We derive the optimal aspect ratios for sets of 2 or 4 cameras. Finally, we verify our solution with a camera system using an anamorphic lens.

Measurement of flow harmonics with multi-particle cumulants in Pb+Pb collisions at √sNN=2.76 TeV with the ATLAS detector

ATLAS measurements of the azimuthal anisotropy in lead–lead collisions at √sNN = 2.76 TeV are shown using a dataset of approximately 7μb−1 collected at the LHC in 2010. The measurements are performed for charged particles with transversemomenta 0.5 < pT < 20 GeV and in the pseudorapidity range |η| < 2.5. The anisotropy is characterized by the Fourier coefficients, vn, of the charged-particle azimuthal angle distribution for n = 2–4. The Fourier coefficients are evaluated using multi-particle cumulants calculated with the generating function method. Results on the transverse momentum, pseudorapidity and centrality dependence of the vn coefficients are presented. The elliptic flow, v2, is obtained from the two-, four-, six- and eight-particle cumulants while higher-order coefficients, v3 and v4, are determined with two- and four-particle cumulants. Flow harmonics vn measured with four-particle cumulants are significantly reduced compared to the measurement involving two-particle cumulants. A comparison to vn measurements obtained using different analysis methods and previously reported by the LHC experiments is also shown. Results of measurements of flow fluctuations evaluated with multiparticle cumulants are shown as a function of transverse momentum and the collision centrality. Models of the initial spatial geometry and its fluctuations fail to describe the flow fluctuations measurements.