Modelado de la propagación acústica submarina para comunicaciones PtP

El objetivo principal del proyecto es el desarrollo de un simulador de comunicaciones submarinas, que permite la caracterización del canal a través de datos reales que son usados para establecer la comunicación entre dos puntos, empleando diferentes técnicas de modulación. Dicho simulador, ofrece un interfaz gráfico sencillo de usar y ha sido desarrollado en MatLab, basado en Bellhop [14] y Simulink. Dicho simulador desarrollado se ha usado para realizar simulaciones en diferentes escenarios, con datos reales del océano extraídos de la base de datos WOD [2]. Se ha divido el proyecto en seis partes: INTRODUCCIÓN, MARCO TEÓRICO, IMPLEMENTACIÓN, CONCLUSIONES, MANUAL y PROPUESTA DE PRÁCTICA. Se describen a continuación: En la primera parte, se realiza una introducción al proyecto, indicando las motivaciones que llevaron a desarrollarlo, una breve introducción, los objetivos fijados y un análisis de la evolución histórica de las comunicaciones submarinas, hasta llegar al estado del arte existente. En la segunda parte se describen los fundamentos teóricos necesarios para el desarrollo del proyecto, por una parte lo relativo a las ondas acústicas y su propagación, y por otra lo relativo a las técnicas de modulación digital empleadas. En la tercera parte se describe la implementación del simulador, explicando las funcionalidades existentes y un resumen de cómo fue desarrollado y su arquitectura lo que facilita su uso para proyectos futuros. La cuarta parte analiza las simulaciones realizadas en diversos escenarios, empleando datos reales y datos artificiales para la temperatura y salinidad del agua. En la quinta parte se proporciona un manual de usuario del simulador desarrollado, para que pueda ser usado correctamente. Se describe también el procesado de extracción de datos de WOD para que sean compatibles. Por último, en propuesta didáctica se propone un guión de práctica para desarrollar en la asignatura P.A.S. ABSTRACT. The main goal of this project is the development of an underwater communication simulator, that allows the determination of the underwater channel through real data, using different modulation techniques. The simulator, offers a graphic interface, easy to use and developed in MatLab, based on Bellhop [14] and Simulink. The simulator was given the name of UWACOMSIM and it was used to simulate different scenarios, using data from the WOD [2]. The project is divided into six parts: INTRODUCTION, THEORETICAL FRAMEWORK, IMPLEMENTATION, CONCLUSIONS, MANUAL and DIDACTAL PROPOSAL. These parts are described bellow: In the first part an introduction is given, remarking the motivations that lead to develop the project. Also objectives are explained, a historical analysis of the underwater communications is given, and finish with the state of the art. Secondly, theoretical part is described. First, everything related with acoustics and wave propagation throgh water, secondly, digital modulation techniques are explained. In the third part, the simulation implementation is explained. Main functionalities are highlighted and a brief overview of the architecture is given. This part can be useful for related works. Simulations and conclusions about the results, are done in the fourth part. In this section, different significant scenarios are chosen, and many simulations are launched in order to analyse the data. In the fifth parth, a user manual is provided in order to show the user how to use the simulator and how to download data from WOD if needed. In the final part of the project, a laboratory session is proposed for the subject P.A.S.

Sistema para monitoramento e análise de paisagens acústicas submarinas.

O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento.

Probabilistic algorithms for blind adaptive multiuser detection

In this paper, two probabilistic adaptive algorithmsfor jointly detecting active users in a DS-CDMA system arereported. The first one, which is based on the theory of hiddenMarkov models (HMM’s) and the Baum–Wech (BW) algorithm,is proposed within the CDMA scenario and compared withthe second one, which is a previously developed Viterbi-basedalgorithm. Both techniques are completely blind in the sense thatno knowledge of the signatures, channel state information, ortraining sequences is required for any user. Once convergencehas been achieved, an estimate of the signature of each userconvolved with its physical channel response (CR) and estimateddata sequences are provided. This CR estimate can be used toswitch to any decision-directed (DD) adaptation scheme. Performanceof the algorithms is verified via simulations as well as onexperimental data obtained in an underwater acoustics (UWA)environment. In both cases, performance is found to be highlysatisfactory, showing the near–far resistance of the analyzed algorithms.

Epi- and mesopelagic fishes, acoustic data, and SST images collected off Lanzarote, Fuerteventura, and Gran Canaria, Canary Islands, during cruise "La Bocaina 04-97"

[ES]Durante la campaña La Bocaina 0497 se llevaron a cabo una serie de 14 lances con una red de arrastre pelágico de tipo comercial entre 20 y 700 m. de profundidad y una porspección acústica con una ecosonda SIMRAD EK-500 en aguas neríticas y oceánicas adyacentes a Lanzarote, Fuerteventura y Gran Canaria. Además se obtuvieron imágenes SST para obtener información de las condiciones hidrológicas en el área de estudio. Los resultados mostraron que la caballa Scomber japonicus presentaba gran variabilidad espacial en biomasa entre las diferentes localidades muestreadas.

Variabilidad espacio-temporal de la biomasa de la capa profunda de reflexión en aguas canarias

[ES] La Capa Profunda de Reflexión (Deep Scattering Layer, DSL) es una capa de reflexión bioacústica formada por organismos mesopelágicos y constituye uno de los recursos biológicos marinos más abundantes de las Aguas de Canarias. Utilizando los datos obtenidos mediante técnicas acústicas y de arrastres pelágicos realizados en estas aguas durante diferentes campañas, investigamos la distribución espacio-temporal de la biomasa de las comunidades mesopelágicas que la componen.

Capa de dispersión profunda en la zona económica exclusiva del noroeste de México

[ES]Se presenta un estudio realizado en la zona económica exclusiva del noroeste de México próxima a la region del Pacífico Norte de Baja California Sur, a bordo del barco de investigación “BIPO INAPESCA”. Como objetivo general se expondrá el estudio, sobre una campaña de prospección, la capa de dispersión profunda en el Noroeste de México, aplicando métodos de la acústica pesquera. Para ello, de la zona prospectada se mostrará el transecto que mejor describe la capa de dispersión profunda, cómo funciona el análisis e interpretación de los ecogramas indicando el tipo de ecos o agregaciones de los peces que componen la capa de dispersión profunda y finalmente se mencionarán los programas o software utilizados para el post-procesamiento de los datos

Adequação da acústica e controlo do ruído em unidades de ressonância magnética: projeto de investigação

Mestrado em Segurança e Higiene do Trabalho.

Ambiências térmica, aérea e acústica para reprodutores suínos

The swine breeder rearing environment directly affects the animal's performance. This research had the objective of developing a thermal, aerial and acoustic environmental evaluation pattern for boar housing. The experiment was carried on a commercial swine farm in Salto County -SP, Brazil. Thermal, aerial and acoustic environment data of rearing conditions were registered. Data were statistically analyzed using as threshold the ideal housing environment that leads to animal welfare. Results showed that ambient temperature was around 70% beyond normal range, while air relative humidity, air speed and gases concentration were within threshold values. Noise level data besides being within normal range did not present large variation. In relation to the fuzzy logic analysis it was possible to build up a scenario which indicated that the best welfare indexes to male swine breeders happens when thermal comfort index are close to 80%, and noise level is lower than 40 dB. In the other hand the worst welfare index occur in the sector where the thermal comfort values are below 40% at the same time that the noise level is higher than 80 dB leading to inadequate conditions to the animal, and may directly interfere in the reproduction system performance.

Como reagimos e interpretamos os latidos dos cães de acordo com a variação acústica?

Os cães dividem o ambiente com os humanos há milhares de anos e essa relação se torna cada vez mais estreita. Estudos mostram que há comunicação intraespecífica entre os cães e interespecífica entre os cães e os humanos, tanto vocal quanto não-vocal. Os latidos se apresentam hipertrofiados nos cães e acredita-se que isso se deva ao processo de domesticação. Neste estudo, investigamos como os humanos percebem o conteúdo emocional dos latidos e como respondem aos latidos quanto ao grau de irritação percebido, em função das características acústicas de cada chamado. Sessenta participantes, divididos de acordo com a experiência com cães e com o sexo, ouviram 27 sequências de latidos gravadas anteriormente. As sequências de latidos foram montadas artificialmente e categorizadas de acordo com a frequência fundamental, harmonicidade e intervalo entre latidos. Os resultados confirmaram o pressuposto de que tais parâmetros acústicos são importantes para a percepção humana de um conteúdo emocional na vocalização de cães e que causam um impacto emocional em nós, a irritação. Os resultados também foram consistentes com as regras de estrutura-motivação de Morton (1977). Quanto mais baixa a frequência fundamental, maior a agressividade percebida e sons mais agudos e tonais estão relacionados ao medo e ao desespero; quanto mais baixa a harmonicidade, ou seja, quanto mais áspero ou rouco, maior a motivação agressiva. O intervalo entre latidos se mostrou significativo apenas na atribuição da agressividade, quanto mais curtos os intervalos, maior a agressividade percebida. A correlação entre o grau de irritação causado pelos latidos e a percepção das emoções mostrou que quanto maior a percepção de agressividade, medo e desespero, maior o grau de irritação e quanto maior a percepção de brincadeira e felicidade, menor o grau de irritação causado pelos latidos. Esses resultados sugerem que a irritação gerada pelos latidos dos cães está associada a emoções negativas. Quanto ao sexo, os homens obtiveram valores médios significativamente maiores do que as mulheres na avaliação da irritação, o que sugere que os homens possam ter uma menor tolerância com os chamados caninos. Os resultados deste estudo nos levam a concluir que os humanos são capazes de identificar os estados emocionais dos cães através de emissões sonoras. Isto sugere que há uma comunicação interespecífica entre estas espécies e que ambas dividem as mesmas regras acústicas de motivação-estrutural de Morton.

Estudo do comportamento vocal no ciclo menstrual: avaliação perceptivo-auditiva, acústica e auto-perceptiva

Durante o período pré-menstrual é comum a ocorrência de disfonia, e são poucas as mulheres que se dão conta dessa variação da voz dentro do ciclo menstrual (Quinteiro, 1989). OBJETIVO: Verificar se há diferença no padrão vocal de mulheres no período de ovulação em relação ao primeiro dia do ciclo menstrual, utilizando-se da análise perceptivo-auditiva, da espectrografia, dos parâmetros acústicos e quando esta diferença está presente, se é percebida pelas mulheres. FORMA DE ESTUDO: Caso-controle. MATERIAL E MÉTODO: A amostra coletada foi de 30 estudantes de Fonoaudiologia, na faixa etária de 18 a 25 anos, não-fumantes, com ciclo menstrual regular e sem o uso de contraceptivo oral. As vozes foram gravadas no primeiro dia de menstruação e no décimo-terceiro dia pós-menstruação (ovulação), para posterior comparação. RESULTADOS: Observou-se durante o período menstrual que as vozes estão rouco-soprosa de grau leve a moderado, instáveis, sem a presença de quebra de sonoridade, com pitch e loudness adequados e ressonância equilibrada. Há pior qualidade de definição dos harmônicos, maior quantidade de ruído entre eles e menor extensão dos harmônicos superiores. Encontramos uma f0 mais aguda, jitter e shimmer aumentados e PHR diminuída. CONCLUSÃO: No período menstrual há mudanças na qualidade vocal, no comportamento dos harmônicos e nos parâmetros vocais (f0,jitter, shimmer e PHR). Além disso, a maioria das estudantes de Fonoaudiologia não percebeu a variação da voz durante o ciclo menstrual.

Uso da rinometria acústica como método diagnóstico

A avaliação da patência nasal de forma clara e objetiva tem sido motivo de investigação há mais de 100 anos. O desenvolvimento de métodos objetivos de medida confiáveis tem sido lento, e mesmo com várias tentativas, nenhum tem sido aceito de forma geral, permanecendo pela maioria do rinologistas o diagnóstico baseado em dados da história clínica e a rinoscopia. Rinometria acústica é uma técnica que permite a medida da relação entre a área transversal com a distância da cavidade nasal. OBJETIVO: Estudar a patência nasal através da rinometria acústica em pacientes brasileiros normais. FORMA DE ESTUDO: Clínico-prospectivo. MATERIAL E MÉTODO: Avaliamos vinte pacientes, com idade variando entre 21 e 60 anos. Todos foram submetidos ao exame de rinometria acústica antes e após teste de vasoconstrição nasal e as medidas de ATM (área transversal mínima) e distância foram analisadas. RESULTADOS: Foram encontrados os valores médios de ATM 0.59 antes e 0.60 pós-vaso. CONCLUSÕES: Concluímos ser a rinometria acústica um método diagnóstico objetivo, simples, rápido, reprodutível, confiável, não-invasivo para avaliação da patência nasal. Ela permitiu evidenciar diferenças numéricas na amostra analisada, transformando-se em um parâmetro objetivo de comparação.

Análise comparativa entre avaliação fonoaudiológica perceptivo-auditiva, análise acústica e laringoscopias indiretas para avaliação vocal em população com queixa vocal

Com a evolução e o desenvolvimento tecnológico, houve mudanças nos métodos de avaliação da voz, tanto na prática médica como fonoaudiológica. OBJETIVO: Relacionar os resultados da avaliação perceptivo-auditiva vocal, análise acústica e avaliações médicas no diagnóstico de alterações vocais e/ou laríngeas em indivíduos com queixa vocal. FORMA DE ESTUDO: Clínico prospectivo. MATERIAL E MÉTODO: Foram avaliados 29 indivíduos que participaram de uma ação de proteção de saúde. Os sujeitos foram submetidos à avaliação fonoaudiológica peceptivo-auditiva (AFPA), análise acústica (AA), laringoscopia indireta (LI) e telelaringoscopia (TL). RESULTADOS: Foram estabelecidas as relações entre os métodos de avaliação médica e fonoaudiológica, verificando possíveis significâncias estatísticas a partir da aplicação do Teste Exato de Fischer. Houve significância estatística na relação entre AFPA e LI, AFPA e TL, LI e TL. CONCLUSÃO: Esta pesquisa realizada numa ação de proteção de saúde vocal mostrou concordância entre a avaliação fonoaudiológica perceptivo-auditiva e as avaliações médicas, bem como os exames médicos entre si no diagnóstico de alterações vocais e/ou laríngeas.

Rinometria acústica: correlação anatômica dos dois primeiros entalhes encontrados no rinograma

O gráfico obtido pela rinometria acústica em indivíduos adultos, caucasianos, sem alterações nasais, mostra, com clareza, dois entalhes no início do rinograma; porém, na literatura existe controvérsia sobre sua correlação anatômica. OBJETIVO: Realizamos este estudo com o objetivo de obtermos dados que contribuam para a correlação anatômica destes dois entalhes. FORMA DE ESTUDO: Clínico prospectivo. CASUÍSTICA E MÉTODO: Foram analisados os rinogramas de 35 indivíduos em condição basal, após o uso de vasoconstritor tópico nasal e após obliteração da válvula nasal com algodão embebido em vaselina. RESULTADOS: Identificou-se diminuição e aumento, estatisticamente significante, da área de secção transversal apenas do segundo entalhe após obliteração da válvula nasal e após o uso de vasoconstritor tópico nasal, respectivamente. CONCLUSÃO: A análise dos resultados sugeriu que o primeiro entalhe do rinograma se refere à narina e o segundo à válvula nasal como um todo.

Avaliação do volume da cavidade nasal por rinometria acústica, pré e pós-cirurgia endoscópica funcional dos seios paranasais

A rinometria acústica é um método objetivo de determinar a geometria da cavidade nasal, pela análise da reflexão de ondas sonoras. Determina a área de secção transversal da cavidade em função da distância da narina e seu volume. OBJETIVO: Analisar a alteração do volume da cavidade nasal causada pela cirurgia endoscópica funcional dos seios paranasais, em adultos com rinossinusite crônica, e correlacionar esta alteração com a melhora da obstrução nasal. MATERIAL E MÉTODO: Foram avaliados 40 pacientes de 18 a 73 anos, entre agosto e outubro de 1999, na Universidade de Graz - Áustria, com rinossinusite crônica, antes e depois de serem submetidos à CEFSP. FORMA DE ESTUDO: Clínico prospectivo. RESULTADOS: O volume total da cavidade nasal aumentou significativamente no pós-operatório. 88% dos pacientes referiram melhora da obstrução nasal, 20% de forma parcial e 68% total. Nenhum paciente piorou deste sintoma. Não houve relação linear entre o aumento do volume da cavidade nasal e melhora subjetiva da obstrução nasal. CONCLUSÃO: O volume total da cavidade nasal aumentou no pós-operatório, mas não houve relação entre aumento do volume e melhora da obstrução nasal. Não houve aumento do volume da cavidade nasal após o uso do vasoconstritor, seja no pré ou no pós-operatório.

Volumes nasais de adultos aferidos por rinometria acústica

A rinometria acústica permite aferir a geometria nasal de forma objetiva e não-invasiva. OBJETIVO: O presente estudo teve por finalidade determinar os volumes de segmentos específicos da cavidade nasal, incluindo a nasofaringe, de adultos sadios por rinometria acústica. Forma de Estudo: Clínico prospectivo. CASUÍSTICA E MÉTODO: Foram analisados 30 voluntários sem evidências de obstrução nasal com idade entre 18 e 30 anos, sendo 14 homens e 16 mulheres. Os volumes foram medidos nos segmentos correspondentes à região da válvula nasal (V1), cornetos (V2) e nasofaringe (V3), antes e após a aplicação tópica de vasoconstritor nasal. RESULTADOS: Os volumes médios aferidos em 60 cavidades, antes da vasoconstrição nasal foram os seguintes: 1,81±0,35cm³ (V1), 4,02±1,41cm³ (V2) e 17,52±4,44cm3 (V3) no grupo masculino, e, 1,58±0,25cm³ (V1), 3,94±1,03cm³ (V2) e 17,80±2,73cm³ (V3) no grupo feminino. As diferenças entre os sexos foram significantes apenas para V1 (p<0,05). Após a vasoconstrição nasal, os volumes de todos os segmentos analisados foram significantemente maiores (p<0,05), sendo as diferenças entre os sexos significantes para V1 e V2. CONCLUSÃO: Os volumes dos três segmentos da cavidade nasal determinados em adultos sem evidências de obstrução nasal podem ser utilizados como valores de referência para outros estudos.