Progettazione e sviluppo di un sistema di telemonitoraggio dell'attività elettrica cardiaca basato su tecnologie Android e Arduino

L'aumento inesorabile delle morti per cause legate a patologie cardiache, dovuto soprattutto al progressivo invecchiamento della popolazione occidentale, ha portato negli ultimi anni, alla necessità di sviluppare tecniche e sistemi di “Remote Monitoring”. L'obiettivo della tesi è la progettazione e lo sviluppo di un sistema di monitoraggio remoto dell'attività elettrica cardiaca basato sull’utilizzo delle piattaforme Android e Arduino. Il valore aggiunto della soluzione proposta e sviluppata è, quindi, soprattutto da ricercarsi nella tipologia di tecnologie utilizzate per la realizzazione del sistema (Android/Arduino): oltre, alla loro continua espansione, in termini di diffusione e avanzamento tecnologico, facilmente riscontrabile, hanno tutte l’importante caratteristica di essere totalmente Open Source, rendendo, quindi, ogni elemento del sistema eventualmente espandibile da chiunque lo desideri.

Un framework per applicazioni di monitoraggio e domotica basato su tecnologie android e arduino

Questa tesi tratta dello sviluppo di un progetto chiamato Faxa e di una sua concreta applicazione nell’ambito della domotica (CasaDomotica). Faxa è un framework per la comunicazione via wireless tra dispositivi che supportano il sistema operativo Android e dispositivi Arduino Ethernet, comunicazione che avviene localmente attraverso il wi-fi. Il progetto si inserisce nel panorama più ampio chiamato “Internet of Things”, ovvero internet delle cose, dove ogni oggetto di uso domestico è collegato ad Internet e può essere quindi manipolato attraverso la rete in modo da realizzare una vera e propria “smart house”; perchè ciò si attui occorre sviluppare applicazioni semplici e alla portata di tutti. Il mio contributo comincia con la realizzazione del framework Faxa, così da fornire un supporto semplice e veloce per comporre programmi per Arduino e Android, sfruttando metodi ad alto livello. Il framework è sviluppato su due fronti: sul lato Android è composto sia da funzioni di alto livello, necessarie ad inviare ordini e messaggi all'Arduino, sia da un demone per Android; sul lato Arduino è composto dalla libreria, per inviare e ricevere messaggi. Per Arduino: sfruttando le librerie Faxa ho redatto un programma chiamato “BroadcastPin”. Questo programma invia costantemente sulla rete i dati dei sensori e controlla se ci sono ordini in ricezione. Il demone chiamato “GetItNow” è una applicazione che lavora costantemente in background. Il suo compito è memorizzare tutti i dati contenuti nei file xml inviati da Arduino. Tali dati corrispondono ai valori dei sensori connessi al dispositivo. I dati sono salvati in un database pubblico, potenzialmente accessibili a tutte le applicazioni presenti sul dispositivo mobile. Sul framework Faxa e grazie al demone “GetItNow” ho implementato “CasaDomotica”, un programma dimostrativo pensato per Android in grado di interoperare con apparecchi elettrici collegati ad un Arduino Ethernet, impiegando un’interfaccia video semplice e veloce. L’utente gestisce l’interfaccia per mezzo di parole chiave, a scelta comandi vocali o digitali, e con essa può accendere e spegnere luci, regolare ventilatori, attuare la rilevazione di temperatura e luminosità degli ambienti o quanto altro sia necessario. Il tutto semplicemente connettendo gli apparecchi all’Arduino e adattando il dispositivo mobile con pochi passi a comunicare con gli elettrodomestici.

D-Lappse: time-lapseak egiteko dolly bat automatizatzeko Android aplikazioa

Jakina da informatika oso gai zabala dela. Horregatik, oro har, sistema informatikoen garatzaileak sistemaren osagai bakan batzuetaz soilik arduratzen dira. Proiektu honek hardwarearen eta softwarearen munduak uztartzea du helburu; hardware- eta softwareosagaiak dituen sistema bat sortu, behar diren osagai guztiak garatuz. Horretaz gain, garatutakoa erabilgarria izatea bilatu da, hau da, funtzio praktiko eta erreal bat edukitzea. Horretarako, Android eta Arduino plataformak aztertu dira: Android erabiltzaileari interfaze grafikoa eskaini eta elkarrekintza burutzeko erabili da; Arduino, berriz, hardwarearen kontrolatzailea izateko. Horrekin, eragingailuak kontrolatuz, time-lapseak egiteko sistema automatizatua garatu da; D-Lappse Android aplikazioarekin sistema kontrolatu daiteke eta dollyari aginduak bidali, argazki-sekuentziak era automatizatu batean egiteko.

Progettazione e implementazione di applicazioni context-aware su dispositivi mobili

Il progetto descritto in questo documento consiste fondamentalmente nell'integrazione di applicazioni context-aware su dispositivi mobili con reti di sensori e nello studio delle problematiche derivanti, vantaggi e potenziali utilizzi. La rete è stata costruita sfruttando l'insieme di protocolli per comunicazioni via radio Zigbee, particolarmente adatti per interazione tra dispositivi a basso consumo energetico e che necessitano di uno scarso tasso di trasferimento di dati. Le informazioni ottenute da sensori di varia natura sono processate da microcontrollori Arduino, scelti per la loro versatilità di utilizzo e design open source. Uno o più dispositivi sono designati per aggregare i dati rilevati dai singoli nodi in un unico pacchetto di informazioni, semanticamente correlate tra loro, quindi emetterle in broadcast su una diversa interfaccia di rete, in modo che diverse applicazioni esterne in ascolto possano riceverle e manipolarle. Viene utilizzato un protocollo specifico per la comunicazione tra i microcontrollori e le applicazioni che si interfacciano con la rete, costruito su misura per dispositivi con risorse limitate. L'applicazione context-aware che interagisce con la rete è stata sviluppata su piattaforma Android, la cui particolare flessibilità favorisce una migliore capacità di gestire i dati ottenuti. Questa applicazione è in grado di comunicare con la rete, manipolare i dati ricevuti ed eventualmente intraprendere azioni specifiche in totale indipendenza dal suo utilizzatore. Obiettivo del progetto è quello di costruire un meccanismo di interazione tra le tecnologie più adattivo e funzionale possibile.

Un'applicazione mobile per controllo e monitoraggio della qualità dell'acqua di una piscina

Questo elaborato ha come argomento lo sviluppo di un progetto informatico creato per mettere in comunicazione tra di loro un sistema di gestione e controllo del ricambio di acqua in una piscina e un dispositivo mobile. Per la realizzazione del sistema di controllo è stata utilizzata una scheda Arduino Mega 2560 munita di modulo Ethernet, mentre, per quello che concerne il dispositivo mobile, la scelta è ricaduta su un device dotato di sistema operativo Android. La comunicazione tra questi due attori è mediata attraverso un server scritto in Java che gira nella stessa rete locale in cui è presente la scheda Arduino. Il progetto può essere inserito nell'ambito dell'Internet of Things, dove ogni oggetto è caratterizzato dalla possibilità di connettersi ad Internet e scambiare informazioni con ogni altro oggetto creando una rete. Questo progetto è suddiviso in tre parti: la prima si occupa della definizione di due protocolli di comunicazione tra le varie componenti, uno per lo scambio di messaggi tra client Android e Server Java e un secondo per quello tra scheda Arduino e Server; la seconda parte è incentrata sulla realizzazione del server Java che rende accessibile la scheda da qualsiasi luogo e permette la raccolta dei dati rilevanti provenienti dalla centralina. L’ultima parte infine è quella relativa allo sviluppo di una applicazione per Android che permette di monitorare il tutto e interagire con la centralina stessa.

Un electrocardiógrafo inteligente de bajo coste

Castellano: A lo largo de este proyecto se ha desarrollado un sistema de bajo coste para la tomade electrocardiogramas y posterior visualización de los mismos en un dispositivo Android. Además se ha creado un módulo inteligente capaz de realizar un diagnóstico de manera automática y razonada sobre los datos recogidos. El proyecto se ha realizado principalmente sobre tecnologías abiertas: Arduino como componente central del sistema electrónico, Android para visualizar datos en una plataforma móvil y CLIPS como motor sobre el cual se ha desarrollado el sistema experto que realiza el diagnóstico.

Diseño e implementación de un sistema de seguridad para el hogar con interfaz en Android.

En este proyecto se desarrolla un sistema capaz de garantizar la seguridad en un hogar o establecimiento, detectando cualquier acceso no deseado con sensores. También dispone de detectores de humo y otros gases. Como sistema disuasorio, cuenta con simulación de presencia para evitar intrusiones, por lo que también permite el control de luces y otros electrodomésticos. Todo el sistema se controla desde una aplicación en Android.

Aplicativo Android para aquisição de dados de um baropodômetro via Bluetooth para apoio na análise de escoliose

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Control de módulo 3G mediante aplicación Android

Este proyecto describe la metodología a seguir para conectar la plataforma Arduino a dispositivos Android y establecer una conexión que permita controlar dicha plataforma. Sobre Arduino se acoplará un módulo 3G que permitirá hacer uso de funcionalidades propias de los teléfonos móviles. El objetivo final del proyecto era el control del módulo 3G mediante comandos AT enviados desde un dispositivo Android (tableta) conectado a través de USB. Para ello, se ha desarrollado una aplicación de demostración que permite el uso de algunas de las funcionalidades de comunicación del módulo 3G. Para alcanzar el objetivo propuesto se ha investigado sobre temas tales como: internet de las cosas, las tecnologías de comunicaciones móviles, el sistema operativo Android y el desarrollo de aplicaciones móviles, la plataforma Arduino, el funcionamiento del módulo 3G y sobre la comunicación serie que permitirá comunicarse entre Android y módulo 3G. El proyecto proporciona una guía de iniciación con explicaciones de los diferentes dispositivos, tecnologías y pasos a seguir para la integración de las diferentes plataformas que se han usado en el proyecto: Arduino, Módulo de comunicaciones 3G, y Android. ABSTRACT. This project describes the methodology to connect the Arduino platform to Android devices and establish a connection to allow the platform control. A 3G module will be engaged on Arduino allowing the usage of mobile phones functionalities. The main objective of the project was the control of 3G module through AT commands sent from an Android device (tablet) connected via USB. For that, a demonstration application was developed to permit the use of some communication features of 3G module. To achieve the target, an investigation has been carried out about issues such as: internet of things, mobile communications technologies, the Android operating system and mobile applications development, the Arduino platform, the 3G module operation and serial communication that allows the communication between Android and the 3G module. The project provides a starter guide with explanations of the different devices, technologies and steps for the integration of the different platforms that have been used in the project: Arduino, 3G communications module and Android.

Development and feasibility of a smartphone, ECG and GPS based system for remotely monitoring exercise in cardiac rehabilitation

Background Despite its efficacy and cost-effectiveness, exercise-based cardiac rehabilitation is undertaken by less than one-third of clinically eligible cardiac patients in every country for which data is available. Reasons for non-participation include the unavailability of hospital-based rehabilitation programs, or excessive travel time and distance. For this reason, there have been calls for the development of more flexible alternatives. Methodology and Principal Findings We developed a system to enable walking-based cardiac rehabilitation in which the patient's single-lead ECG, heart rate, GPS-based speed and location are transmitted by a programmed smartphone to a secure server for real-time monitoring by a qualified exercise scientist. The feasibility of this approach was evaluated in 134 remotely-monitored exercise assessment and exercise sessions in cardiac patients unable to undertake hospital-based rehabilitation. Completion rates, rates of technical problems, detection of ECG changes, pre- and post-intervention six minute walk test (6 MWT), cardiac depression and Quality of Life (QOL) were key measures. The system was rated as easy and quick to use. It allowed participants to complete six weeks of exercise-based rehabilitation near their homes, worksites, or when travelling. The majority of sessions were completed without any technical problems, although periodic signal loss in areas of poor coverage was an occasional limitation. Several exercise and post-exercise ECG changes were detected. Participants showed improvements comparable to those reported for hospital-based programs, walking significantly further on the post-intervention 6 MWT, 637 m (95% CI: 565–726), than on the pre-test, 524 m (95% CI: 420–655), and reporting significantly reduced levels of cardiac depression and significantly improved physical health-related QOL. Conclusions and Significance The system provided a feasible and very flexible alternative form of supervised cardiac rehabilitation for those unable to access hospital-based programs, with the potential to address a well-recognised deficiency in health care provision in many countries. Future research should assess its longer-term efficacy, cost-effectiveness and safety in larger samples representing the spectrum of cardiac morbidity and severity.

Enhancing security of linux-based android devices

Our daily lives become more and more dependent upon smartphones due to their increased capabilities. Smartphones are used in various ways from payment systems to assisting the lives of elderly or disabled people. Security threats for these devices become increasingly dangerous since there is still a lack of proper security tools for protection. Android emerges as an open smartphone platform which allows modification even on operating system level. Therefore, third-party developers have the opportunity to develop kernel-based low-level security tools which is not normal for smartphone platforms. Android quickly gained its popularity among smartphone developers and even beyond since it bases on Java on top of "open" Linux in comparison to former proprietary platforms which have very restrictive SDKs and corresponding APIs. Symbian OS for example, holding the greatest market share among all smartphone OSs, was closing critical APIs to common developers and introduced application certification. This was done since this OS was the main target for smartphone malwares in the past. In fact, more than 290 malwares designed for Symbian OS appeared from July 2004 to July 2008. Android, in turn, promises to be completely open source. Together with the Linux-based smartphone OS OpenMoko, open smartphone platforms may attract malware writers for creating malicious applications endangering the critical smartphone applications and owners� privacy. In this work, we present our current results in analyzing the security of Android smartphones with a focus on its Linux side. Our results are not limited to Android, they are also applicable to Linux-based smartphones such as OpenMoko Neo FreeRunner. Our contribution in this work is three-fold. First, we analyze android framework and the Linux-kernel to check security functionalities. We survey wellaccepted security mechanisms and tools which can increase device security. We provide descriptions on how to adopt these security tools on Android kernel, and provide their overhead analysis in terms of resource usage. As open smartphones are released and may increase their market share similar to Symbian, they may attract attention of malware writers. Therefore, our second contribution focuses on malware detection techniques at the kernel level. We test applicability of existing signature and intrusion detection methods in Android environment. We focus on monitoring events on the kernel; that is, identifying critical kernel, log file, file system and network activity events, and devising efficient mechanisms to monitor them in a resource limited environment. Our third contribution involves initial results of our malware detection mechanism basing on static function call analysis. We identified approximately 105 Executable and Linking Format (ELF) executables installed to the Linux side of Android. We perform a statistical analysis on the function calls used by these applications. The results of the analysis can be compared to newly installed applications for detecting significant differences. Additionally, certain function calls indicate malicious activity. Therefore, we present a simple decision tree for deciding the suspiciousness of the corresponding application. Our results present a first step towards detecting malicious applications on Android-based devices.

Static analysis of executables for collaborative malware detection on Android

Smartphones are getting increasingly popular and several malwares appeared targeting these devices. General countermeasures to smartphone malwares are currently limited to signature-based antivirus scanners which efficiently detect known malwares, but they have serious shortcomings with new and unknown malwares creating a window of opportunity for attackers. As smartphones become host for sensitive data and applications, extended malware detection mechanisms are necessary complying with the corresponding resource constraints. The contribution of this paper is twofold. First, we perform static analysis on the executables to extract their function calls in Android environment using the command readelf. Function call lists are compared with malware executables for classifying them with PART, Prism and Nearest Neighbor Algorithms. Second, we present a collaborative malware detection approach to extend these results. Corresponding simulation results are presented.

Smartphone malware evolution revisited : Android next target?

Smartphones started being targets for malware in June 2004 while malware count increased steadily until the introduction of a mandatory application signing mechanism for Symbian OS in 2006. From this point on, only few news could be read on this topic. Even despite of new emerging smartphone platforms, e.g. android and iPhone, malware writers seemed to lose interest in writing malware for smartphones giving users an unappropriate feeling of safety. In this paper, we revisit smartphone malware evolution for completing the appearance list until end of 2008. For contributing to smartphone malware research, we continue this list by adding descriptions on possible techniques for creating the first malware(s) for Android platform. Our approach involves usage of undocumented Android functions enabling us to execute native Linux application even on retail Android devices. This can be exploited to create malicious Linux applications and daemons using various methods to attack a device. In this manner, we also show that it is possible to bypass the Android permission system by using native Linux applications.

An Android application sandbox system for suspicious software detection

Smartphones are steadily gaining popularity, creating new application areas as their capabilities increase in terms of computational power, sensors and communication. Emerging new features of mobile devices give opportunity to new threats. Android is one of the newer operating systems targeting smartphones. While being based on a Linux kernel, Android has unique properties and specific limitations due to its mobile nature. This makes it harder to detect and react upon malware attacks if using conventional techniques. In this paper, we propose an Android Application Sandbox (AASandbox) which is able to perform both static and dynamic analysis on Android programs to automatically detect suspicious applications. Static analysis scans the software for malicious patterns without installing it. Dynamic analysis executes the application in a fully isolated environment, i.e. sandbox, which intervenes and logs low-level interactions with the system for further analysis. Both the sandbox and the detection algorithms can be deployed in the cloud, providing a fast and distributed detection of suspicious software in a mobile software store akin to Google's Android Market. Additionally, AASandbox might be used to improve the efficiency of classical anti-virus applications available for the Android operating system.