Speech recognition in adverse environments using lip information

The performance of automatic speech recognition systems deteriorates in the presence of noise. One known solution is to incorporate video information with an existing acoustic speech recognition system. We investigate the performance of the individual acoustic and visual sub-systems and then examine different ways in which the integration of the two systems may be performed. The system is to be implemented in real time on a Texas Instruments' TMS320C80 DSP.

Evaluación del rendimiento de un planificador de tareas sobre una plataforma heterogénea ARM+DSP de Texas Instruments

El presente trabajo estudia la viabilidad a la hora de aplicar un modelo de programación basado en la extracción de paralelismo a nivel de tareas sobre distintas arquitecturas heterogéneas basadas en un procesador multinúcleo de propósito general acelerado con uno o más aceleradores hardware. Se ha implementado una aplicación completa cuyo objetivo es la detección de bordes en una imagen (implementando el Algoritmo de Canny), y se ha evaluado en detalle su rendimiento sobre distintos tipos de arquitecturas, incluyendo CPUs multinúcleo de última generación, sistemas multi-GPU y una arquitectura objetivo basada en procesadores ARM Cortex-A15 acelerados mediante un DSP C66x de la compañía Texas Instruments. Los resultados experimentales demuestran la viabilidad de este tipo de implementación también para arquitecturas heterogéneas novedosas como esta última, e ilustran la facilidad de programación que introduce este tipo de modelos de programación sobre arquitecturas de propósito específico.

Desarrollo de un datalink con el chip CC1110 de Texas Instruments para UAVs

Se trata de estudiar el comportamiento de un sistema basado en el chip CC1110 de Texas Instruments, para aplicaciones inalámbricas. Los dispositivos basados en este tipo de chips tienen actualmente gran profusión, dada la demanda cada vez mayor de aplicaciones de gestión y control inalámbrico. Por ello, en la primera parte del proyecto se presenta el estado del arte referente a este aspecto, haciendo mención a los sistemas operativos embebidos, FPGAs, etc. También se realiza una introducción sobre la historia de los aviones no tripulados, que son el vehículo elegido para el uso del enlace de datos. En una segunda parte se realiza el estudio del dispositivo mediante una placa de desarrollo, verificando y comprobando mediante el software suministrado, el alcance del mismo. Cabe resaltar en este punto que el control con la placa mencionada se debe hacer mediante programación de bajo nivel (lenguaje C), lo que aporta gran versatilidad a las aplicaciones que se pueden desarrollar. Por ello, en una tercera parte se realiza un programa funcional, basado en necesidades aportadas por la empresa con la que se colabora en el proyecto (INDRA). Este programa es realizado sobre el entorno de Matlab, muy útil para este tipo de aplicaciones, dada su versatilidad y gran capacidad de cálculo con variables. Para terminar, con la realización de dichos programas, se realizan pruebas específicas para cada uno de ellos, realizando pruebas de campo en algunas ocasiones, con vehículos los más similares a los del entorno real en el que se prevé utilizar. Como implementación al programa realizado, se incluye un manual de usuario con un formato muy gráfico, para que la toma de contacto se realice de una manera rápida y sencilla. Para terminar, se plantean líneas futuras de aplicación del sistema, conclusiones, presupuesto y un anexo con los códigos de programación más importantes. Abstract In this document studied the system behavior based on chip CC1110 of Texas Instruments, for wireless applications. These devices currently have profusion. Right the increasing demand for control and management wireless applications. In the first part of project presents the state of art of this aspect, with reference to the embedded systems, FPGAs, etc. It also makes a history introduction of UAVs, which are the vehicle for use data link. In the second part is studied the device through development board, verifying and checking with provided software the scope. The board programming is C language; this gives a good versatility to develop applications. Thus, in third part performing a functionally program, it based on requirements provided by company with which it collaborates, INDRA Company. This program is developed with Matlab, very useful for such applications because of its versatility and ability to use variables. Finally, with the implementation of such programs, specific tests are performed for each of them, field tests are performed in several cases, and vehicles used for this are the most similar to the actual environment plain to use. Like implementing with the program made, includes a graphical user manual, so your understanding is conducted quickly and easily. Ultimately, present future targets for system applications, conclusions, budget and annex of the most important programming codes.

Estudio de la plataforma SensorTag de Texas Instruments para aplicaciones de Redes Inalámbricas de Sensores

El presente proyecto es un estudio teórico-práctico de una plataforma: Multi-Standart Senortag (denominada “Sensortag” en este proyecto). En este contexto se evalúa la viabilidad de Sensortag como plataforma de desarrollo para redes de sensores, y su competitividad en diferentes aspectos respecto a las Cookies, otra plataforma desarrollada por el Centro de Electrónica Industrial (CEI). El objetivo de presente trabajo es estudiar las posibilidades de Sensortag, tanto para medir como procesar y transmitir la información, así como evaluar su simplicidad de uso. Para lograrlo se introducen los conceptos de Red Inalámbrica de Sensores y Internet de Cosas, se desarrolla una serie de aplicaciones prácticas de prueba, y para completar el estudio se propone posibles aplicaciones en la vida real así como vías de investigación futura. El estudio se puede dividir según la siguiente estructura: - Introducción y avances tecnológicos relacionados con el ámbito de estudio (Capítulos 1). - Desarrollo del proyecto (Capítulo 2): - Sensortag: sus características y sus prestaciones. - El estudio del dispositivo, su arquitectura, su diseño de Hardware. - El estudio de las herramientas y del Software que puede soportar: - El procesado – el Sistema Operativo - Transmisión de datos - Protocolos de comunicación - Las pruebas y las aplicaciones realizadas: - Resultados (Capítulo 3) - Experiencia, conclusiones y líneas futuras de investigación (Capítulo 4): - Trabajos previos y experiencia personal, - Resumen y conclusiones del estudio - Propuestas para seguir investigando

Adaptive Filtering Technique and DSP Based Implementation for High-Speed Distance Protection

The paper presents an adaptive Fourier filtering technique and a relaying scheme based on a combination of a digital band-pass filter along with a three-sample algorithm, for applications in high-speed numerical distance protection. To enhance the performance of above-mentioned technique, a high-speed fault detector has been used. MATLAB based simulation studies show that the adaptive Fourier filtering technique provides fast tripping for near faults and security for farther faults. The digital relaying scheme based on a combination of digital band-pass filter along with three-sample data window algorithm also provides accurate and high-speed detection of faults. The paper also proposes a high performance 16-bit fixed point DSP (Texas Instruments TMS320LF2407A) processor based hardware scheme suitable for implementation of the above techniques. To evaluate the performance of the proposed relaying scheme under steady state and transient conditions, PC based menu driven relay test procedures are developed using National Instruments LabVIEW software. The test signals are generated in real time using LabVIEW compatible analog output modules. The results obtained from the simulation studies as well as hardware implementations are also presented.

MATLAB/Simulink simulation and C2000 code generation model for a grid-interactive 3-phase 4-wire inverter

This work is a MATLAB/Simulink model of a controller for a three-phase, four-wire, grid-interactive inverter. The model provides capacity for simulating the performance of power electroinic hardware, as well as code generation for an embedded controller. The implemented hardware topology is a three-leg bridge with a neutral connection to the centre-tap of the DC bus. An LQR-based current controller and MAF-based phase detector are implemented. The model is configured for code generation for a Texas Instruments TMS320F28335 Digital Signal Processor (DSP).

Vector control of permanent magnet synchronous motor using DSP controller

PMSM drive with high dynamic response is the attractive solution for servo applications like robotics, machine tools, electric vehicles. Vector control is widely accepted control strategy for PMSM control, which enables decoupled control of torque and flux, this improving the transient response of torque and speed. As the vector control demands exhaustive real time computations, so the present work is implemented using TI DSP 320C240. Presently position and speed controller have been successfully tested. The feedback information used is shaft (rotor) position from the incremental encoder and two motor currents. We conclude with the hope to extend the present experimental set up for further research related to PMSM applications.

Developement of DSP based educational kit for power electronics and drives

The educational kit was developed for power electronics and drives. The need and purpose of this kit is to train engineers with current technology of digital control in power electronics. The DSP is the natural choice as it is able to perform high speed calculations required in power electronics. The educational kit consists of a DSP platform using TI DSP TMS320C50 starter kit, an inverter and an induction machine-dc machine set. A set of experiments have been prepared so that DSP programming can be learned easily in a smooth fashion. Here the application presented is open loop V/F control of three phase induction using sine pulse width modulation technique.

An analysis of real time implementation of Fourier transform-based frequency recognition algorithms

Frequency recognition is an important task in many engineering fields such as audio signal processing and telecommunications engineering, for example in applications like Dual-Tone Multi-Frequency (DTMF) detection or the recognition of the carrier frequency of a Global Positioning, System (GPS) signal. This paper will present results of investigations on several common Fourier Transform-based frequency recognition algorithms implemented in real time on a Texas Instruments (TI) TMS320C6713 Digital Signal Processor (DSP) core. In addition, suitable metrics are going to be evaluated in order to ascertain which of these selected algorithms is appropriate for audio signal processing(1).

Implementação de um controle digital para o compensador regenerativo de potência ativa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Methodologies for implement video decoders over multiprocessor platforms

The latest video coding standards developed, like HEVC (High Efficiency Video Coding, approved in January 2013), require for their implementation the use of devices able to support a high computational load. Considering that currently it is not enough the usage of one unique Digital Signal Processor (DSP), multicore devices have appeared recently in the market. However, due to its novelty, the working methodology that allows produce solutions for these configurations is in a very initial state, since currently the most part of the work needs to be performed manually. In consequence, the objective set consists on finding methodologies that ease this process. The study has been focused on extend a methodology, under development, for the generation of solutions for PCs and embedded systems. During this study, the standards RVC (Reconfigurable Video Coding) and HEVC have been employed, as well as DSPs of the Texas Instruments company. In its development, it has been tried to address all the factors that influence both the development and deployment of these new implementations of video decoders, ranging from tools up to aspects of the partitioning of algorithms, without this can cause a drop in application performance. The results of this study are the description of the employed methodology, the characterization of the software migration process and performance measurements for the HEVC standard in an RVC-based implementation. RESUMEN Los estándares de codificación de vídeo desarrollados más recientemente, como HEVC (High Efficiency Video Coding, aprobado en enero de 2013), requieren para su implementación el uso de dispositivos capaces de soportar una elevada carga computacional. Teniendo en cuenta que actualmente no es suficiente con utilizar un único Procesador Digital de Señal (DSP), han aparecido recientemente dispositivos multinúcleo en el mercado. Sin embargo, debido a su novedad, la metodología de trabajo que permite elaborar soluciones para tales configuraciones se encuentra en un estado muy inicial, ya que actualmente la mayor parte del trabajo debe realizarse manualmente. En consecuencia, el objetivo marcado consiste en encontrar metodologías que faciliten este proceso. El estudio se ha centrado en extender una metodología, en desarrollo, para la generación de soluciones para PC y sistemas empotrados. Durante dicho estudio se han empleado los estándares RVC (Reconfigurable Video Coding) y HEVC, así como DSPs de la compañía Texas Instruments. En su desarrollo se ha tratado de atender a todos los factores que influyen tanto en el desarrollo como en la puesta en marcha de estas nuevas implementaciones de descodificadores de vídeo; abarcando desde las herramientas a utilizar hasta aspectos del particionado de los algoritmos, sin que por ello se produzca una reducción en el rendimiento de las aplicaciones. Los resultados de este estudio son una descripción de la metodología empleada, la caracterización del proceso de migración de software, y medidas de rendimiento para el estándar HEVC en una implementación basada en RVC.

Análisis, simulación y pruebas de un convertidor DC/DC para aplicaciones aeronáuticas

En la actualidad se está desarrollando la electrónica para el diseño de sistemas de conversión de potencia de alta frecuencia, que reduce notablemente el peso y el ruido de los dispositivos convertidores y aumenta a su vez la densidad de potencia sin afectar negativamente al rendimiento, coste o fiabilidad de dichos dispositivos. La disciplina que se encarga de investigar y crear estos sistemas es la electrónica de potencia. Este documento recoge la metodología empleada para el diseño, análisis y simulación de un convertidor DC/DC de 10 kW de aplicación aeronáutica. Este dispositivo forma parte de un proyecto en el que colaboran el Centro de Electrónica Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid (CEI - UPM) y las empresas Indra y Airbus. Su objetivo es el diseño y construcción de un rectificador trifásico que proporcione una salida continua de 28 V y 10 kW de potencia. Durante su aplicación final, se dispondrá de dos dispositivos idénticos al diseñado en este proyecto, aportando cada uno de ellos 5 kW, sin embargo, debido a la importancia en seguridad en las aplicaciones aeronáuticas, cada rectificador debe ser capaz de aportar 10 kW de potencia en caso de fallo en uno de ellos. En primer lugar, este trabajo explica el diseño elegido para dicho convertidor, que sigue una topología Dual Active Bridge (DAB), en creciente interés para el desarrollo de dispositivos de potencia en alta frecuencia por sus mejoras en eficiencia y densidad de potencia. Esta topología consiste en dos puentes completos de dispositivos de conmutación, en este caso MOSFET, con un transformador entre medias diseñado para proporcionar la tensión de salida deseada. La topología ha sido modificada para satisfacer especificaciones del proyecto y cumplir las expectativas del diseño preliminar, que se centra en la transición suave de corriente en el transformador, siendo clave el diseño de un filtro resonante en serie con el transformador que proporciona una corriente senoidal con valor nulo en los instantes de conmutación de los MOSFET. Una vez introducida la topología, el siguiente capítulo se centra en el procedimiento de selección de componentes internos del convertidor: destacando el análisis de condensadores y MOSFET. Para su selección, se han estudiado las exigencias eléctricas en los puntos en los que estarán instalados, conociendo así las tensiones y corrientes que deberán soportar. Para asegurar un diseño seguro, los componentes han sido seleccionados de forma que durante su funcionamiento se les exija como máximo el 70% de sus capacidades eléctricas y físicas. Además, a partir de los datos aportados por los fabricantes ha sido posible estimar las pérdidas durante su funcionamiento. Este proyecto tiene un enfoque de aplicación aeronáutica, lo que exige un diseño robusto y seguro, que debe garantizar una detección rápida de fallos, de modo que sea capaz de aislar la anomalía de forma eficaz y no se propague a otros componentes del dispositivo. Para asegurarlo, se ha realizado la selección de sensores de tensión y corriente, que permiten la detección de fallos y la monitorización del convertidor. Al final de este apartado se muestra el esquema de alimentación, se analiza el consumo de los MOSFET y los sensores y se recopilan las pérdidas estimadas por los componentes internos del convertidor. Una vez terminado el diseño y selección de componentes, se muestran las simulaciones realizadas para prever el comportamiento del convertidor. Se presenta el modelo construido y las modificaciones instaladas para las diferentes simulaciones. Se destacan el diseño del regulador que introduce la entrada de corriente del convertidor para analizar su arranque, la construcción de una máquina de estados para analizar la detección de tensiones y corrientes fuera del intervalo correspondiente del correcto funcionamiento, y el modelo de MOSFET para simular los fallos posibles en estos dispositivos. También se analiza la influencia de la oscilación de la carga en los valores de tensión y en la resonancia del convertidor. Tras la simulación del equipo se describen las pruebas realizadas en los componentes magnéticos construidos dentro del periodo de elaboración de este trabajo: el transformador y la bobina externa, diseñada para mejorar el filtro resonante. La etapa final de este trabajo se ha centrado en la elaboración de un código de generación de señales PWM que controlen el funcionamiento de los MOSFET. Para esto se ha programado una tarjeta de control del procesador digital de señales (DSP)Delfino (TMS320F28335) instalado en una placa de experimentación (TMS320C2000), desarrollado por la empresa Texas Instruments, que facilita el acceso a los terminales GPIO y ADC del DSP durante el desarrollo del código, anexo a este documento.

Adaptación de GNU Radio a procesadores KeyStone II 66AK2xxx

En el presente proyecto se ha procedido a implantar la herramienta de procesado software GNU Radio en la tarjeta EVMK2H, que es un módulo de evaluación fabricado por Texas Instruments que incorpora un System on Chip (SoC) 66AK2H14 de la familia Keystone II, el cual dispone de 4 núcleos ARM y 8 núcleos DSP. Previamente a la instalación de GNU Radio, hubo que configurar la tarjeta, así como instalar el software necesario. De igual manera, se realizó una primera aproximación para comprender el funcionamiento de los sistemas de comunicación entre núcleos de que hace uso la tarjeta, y de los que se hizo uso posteriormente en el proyecto. Tras el portado de GNU Radio se ha comprobado el correcto funcionamiento del mecanismo de comunicación entre núcleos ARM y DSP con un par de aplicaciones de prueba. ABSTRACT. In the present project it was performed the implementation of the software processing toolkit GNU Radio into the EVMK2H board, which is an evaluation module from Texas Instruments that includes a 66AK2H14 System on Chip (SoC) from the Keystone II family, that provides 4 ARM cores and 8 DSP cores. Before installing GNU Radio, it was necessary to configure the board, and as well installing other needed software. Also, a first approach was performed to understand the way the communication system between cores included in the board works, which was used later in the project. After porting GNU Radio, some test applications have been written to test the correct operation of the communication mechanism between ARM and DSP cores.

Secure data aggregation in wireless sensor networks

A Wireless Sensor Network (WSN) is a set of sensors that are integrated with a physical environment. These sensors are small in size, and capable of sensing physical phenomena and processing them. They communicate in a multihop manner, due to a short radio range, to form an Ad Hoc network capable of reporting network activities to a data collection sink. Recent advances in WSNs have led to several new promising applications, including habitat monitoring, military target tracking, natural disaster relief, and health monitoring. The current version of sensor node, such as MICA2, uses a 16 bit, 8 MHz Texas Instruments MSP430 micro-controller with only 10 KB RAM, 128 KB program space, 512 KB external ash memory to store measurement data, and is powered by two AA batteries. Due to these unique specifications and a lack of tamper-resistant hardware, devising security protocols for WSNs is complex. Previous studies show that data transmission consumes much more energy than computation. Data aggregation can greatly help to reduce this consumption by eliminating redundant data. However, aggregators are under the threat of various types of attacks. Among them, node compromise is usually considered as one of the most challenging for the security of WSNs. In a node compromise attack, an adversary physically tampers with a node in order to extract the cryptographic secrets. This attack can be very harmful depending on the security architecture of the network. For example, when an aggregator node is compromised, it is easy for the adversary to change the aggregation result and inject false data into the WSN. The contributions of this thesis to the area of secure data aggregation are manifold. We firstly define the security for data aggregation in WSNs. In contrast with existing secure data aggregation definitions, the proposed definition covers the unique characteristics that WSNs have. Secondly, we analyze the relationship between security services and adversarial models considered in existing secure data aggregation in order to provide a general framework of required security services. Thirdly, we analyze existing cryptographic-based and reputationbased secure data aggregation schemes. This analysis covers security services provided by these schemes and their robustness against attacks. Fourthly, we propose a robust reputationbased secure data aggregation scheme for WSNs. This scheme minimizes the use of heavy cryptographic mechanisms. The security advantages provided by this scheme are realized by integrating aggregation functionalities with: (i) a reputation system, (ii) an estimation theory, and (iii) a change detection mechanism. We have shown that this addition helps defend against most of the security attacks discussed in this thesis, including the On-Off attack. Finally, we propose a secure key management scheme in order to distribute essential pairwise and group keys among the sensor nodes. The design idea of the proposed scheme is the combination between Lamport's reverse hash chain as well as the usual hash chain to provide both past and future key secrecy. The proposal avoids the delivery of the whole value of a new group key for group key update; instead only the half of the value is transmitted from the network manager to the sensor nodes. This way, the compromise of a pairwise key alone does not lead to the compromise of the group key. The new pairwise key in our scheme is determined by Diffie-Hellman based key agreement.