Χρονοδρομολόγηση Ιπτάμενου Προσωπικού Αεροπορικών Εταιριών

Σκοπός της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η δημιουργία αλγορίθμου που εξετάζει και υλοποιεί την ανάθεση πληρωμάτων (crew assignment) - συνδυασμών πτήσεων (pairings) σε πιλότους - με περιορισμούς που ενεργοποιούμε εμείς σε κάθε εκτέλεση και τον έλεγχο της εγκυρότητας ενός σεναρίου αναθέσεων συνδυασμών πτήσεων σε πιλότους. Το πρόβλημα επιλύεται με την γλώσσα προγραμματισμού C++ και ενεργοποιεί τους περιορισμούς μέσω ορισμάτων από την γραμμή εντολών για να είναι εύχρηστο και φιλικό προς τον χρήστη. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο αλγόριθμος είναι σε θέση να αναθέσει αποτελεσματικά τους συνδυασμούς πτήσεων και να ελέγξει την εγκυρότητα των υπαρχουσών αναθέσεων. Αφού υλοποιηθεί η μέθοδος γίνονται προσομοιώσεις για να αξιολογηθεί τελικά η ικανότητα της μεθόδου να αναθέτει και να ελέγχει τα ταιριάσματα πτήσεων ανάλογα με τους περιορισμούς που ενεργοποιούμε, την δίκαιη ανάθεση στους πιλότους, αλλά και την ταχύτητα με την οποία το κάνει αναθέσεις. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και βγαίνει ένα τελικό συμπέρασμα. Το πρόγραμμα είναι φιλικό στον χρήστη και δίνει την δυνατότητα να ενεργοποιεί όσους περιορισμούς χρειάζεται πολύ εύκολα με την χρήση ορισμάτων από την γραμμή εντολών. Σημαντικό στοιχείο είναι η υλοποίηση του αλγορίθμου με τρόπο που διευκολύνει την αλλαγή των υπαρχόντων περιορισμών και την υλοποίηση επιπλέον περιορισμών ώστε να επεκταθεί χωρίς πρόβλημα η προσομοίωση με το σκεπτικό ότι το περιβάλλον της κάθε αεροπορικής εταιρείας μπορεί να αλλάζει με δυναμικό και απρόβλεπτο τρόπο

Συνδυασμένη σχεδίαση αλγόριθμων δρομολόγησης, χρονοδρομολόγησης και ελέγχου ισχύος για ασύρματα αδόμητα δίκτυα

Η ανάπτυξη των ασύρματων αδόμητων δικτύων (ad-hoc networks) τα τελευταία ήταν ραγδαία. Ο αριθμός των εφαρμογών στις οποίες μπορούμε να εφαρμόσουμε την τεχνολογία των αδόμητων δικτύων είναι αρκετά μεγάλος. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να εξεταστεί πάνω στην συγκεκριμένη κατηγορία δικτύων είναι τα προβλήματα που αντιμετωπίζουμε εδώ και ο τρόπος επίλυσής τους. Φυσικά πολλά από αυτά τα προβλήματα δεν έχουν ακόμα επιλυθεί. Το κύριο πρόβλημα που έχουμε να αντιμετωπίσουμε σε ένα αδόμητο δίκτυο είναι η διάρκεια ζωής του ίδιου του δικτύου. Οι κινητοί χρήστες του δικτύου λειτουργούν με την χρήση συσσωρευτών (μπαταρίες) πεπερασμένης διάρκειας ζωής. Από την στιγμή που κάποιος συσσωρευτής εξαντληθεί παύει να υπάρχει και ο χρήστης στον οποίο ανήκει. Όλες οι διαδικασίες που γίνονται σε κάποιο κόμβο χρειάζονται ενέργεια για να περατωθούν. Έτσι κύριος στόχος μας θα πρέπει να είναι η όσον το δυνατόν μικρότερη κατανάλωση ισχύος στους διάφορους κόμβους του δικτύου. Η έλλειψη κάποιου κεντρικού κόμβου που να συντονίζει όλους τους άλλους κόμβους του δικτύου και συνάμα να αποφασίζει για λειτουργίες όπως η δρομολόγηση, η χρονοδρομολόγηση και ο έλεγχος ισχύος χαρακτηρίζει όλα τα αδόμητα δίκτυα. Επίσης η συνεχής αλλαγή στην τοπολογία του δικτύου κάνει ακόμα mo δύσκολη την επιλογή των διαδρομών που θα χρησιμοποιήσουμε για επικοινωνία. Στην διπλωματική εργασία που ακολουθεί προσπαθούμε να βρούμε αλγορίθμους που συνδυάζουν τις διαδικασίες της δρομολόγησης, χρονοδρομολόγησης και ελέγχου ισχύος, με απώτερο στόχο την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εξοικονόμηση ισχύος. Μεγάλο ποσοστό της ισχύς των κινητών κόμβων του δικτύου καταναλώνεται κατά την διαδικασία της δρομολόγησης των δεδομένων. Θα πρέπει να εξετάσουμε διάφορους συνδυασμούς των παραπάνω παραμέτρων (καθώς και τον συνδυασμό και των τριών παραμέτρων) για να ήμαστε στη συνέχεια σε θέση να επιλέξουμε την διαδικασία που μας αποφέρει την μικρότερη κατανάλωση ισχύς. Αρχικά θα εξετάσουμε τα ασύρματα αδόμητα δίκτυα, τα χαρακτηριστικά τους και τον τρόπο με τον οποίο αυτά λειτουργούν (κεφάλαιο 1). Στη συνέχεια έχουμε την μελέτη των διαδικασιών ελέγχου ισχύος, δρομολόγησης και χρονοδρομολόγησης (κεφάλαιο 2). Προσπαθούμε να βρούμε τον τρόπο λειτουργίας αυτών των παραμέτρων και το πώς επηρεάζει καθεμία από αυτές ξεχωριστά την συνολική κατανάλωση ενέργειας του δικτύου. Στο κεφάλαιο 3, έχουμε τους ανά δύο συνδυασμούς αυτών παραμέτρων, όπως επίσης και τον συνδυασμό και των τριών παραμέτρων. Επικεντρωνόμαστε σε κάποιες τεχνικές που ήδη υπάρχουν και τις οποίες στη συνέχεια προσπαθούμε να τις εφαρμόσουμε και στις δικές μας μελέτες (π.χ. τους αλγορίθμους χρονοδρομολόγησης της μελέτης [4]). Στα κεφάλαια 4 και 5 έχουμε το πρακτικό κομμάτι της εργασίας μας. Αρχικά στο 4 κεφάλαιο έχουμε την περιγραφή τριών εναλλακτικών αλγορίθμων που προσπαθούν μέσα από έλεγχο ισχύος, δρομολόγηση και χρονοδρομολόγηση να εξοικονομήσουν όσο το δυνατόν μεγαλύτερα ποσά ενέργειας κατά την εκπομπή των δεδομένων. Στη συνέχεια έχουμε την μελέτη δύο επιπλέον αλγορίθμων, οι οποίες δεν συνδυάζουν και τις τρεις παραπάνω παραμέτρους. Στην τέταρτο αλγόριθμο εκτελούμε έλεγχο ισχύος και χρονοδρομολόγηση ενώ στον πέμπτο αλγόριθμο κάνουμε μόνο έλεγχο ισχύος. Τους δύο αυτούς αλγορίθμους τους παραθέτουμε για να έχουμε ένα μέτρο σύγκρισης των αποτελεσμάτων τους, με τα αποτελέσματα των προηγούμενων τριών αλγορίθμων που κατασκευάσαμε. Στο κεφάλαιο 5 έχουμε τα αποτελέσματα από την εκτέλεση των προηγούμενων αλγορίθμων- προσεγγίσεων καθώς και τα γραφήματα της συνολικής καταναλισκόμενης ισχύς που έχουμε σε κάθε μία από αυτές τις περιπτώσεις. Τέλος στο κεφάλαιο 6 ακολουθούν κάποια συμπεράσματα από την όλη μελέτη που έγινε, όπως επίσης και άξονες για μελλοντική μελέτη και βελτιώσεις πάνω στους πέντε αλγορίθμους μας

Ανάδραση θέσης μικροβελόνας με χρήση βιντεομικροσκοπίου σε πραγματικό χρόνο

127 σ.Μεταπτυχιακή Εργασία -- Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Διεπιστημονικό - Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών "Μικροσυσήματα και Νανοδιατάξεις"Η παρούσα εργασία έγινε στα πλαίσια της ερευνητικής δραστηριότητας που αναπτύσσεται στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ σχετικά με μικρορομποτικά συστήματα. Αναλύεται η ανάδραση θέσης μικροβελόνας η οποία είναι προσαρμοσμένη σε ένα μικρορομποτικό σύστημα. Η πληροφορία ανακτάται μέσω οπτικού μικροσκοπίου και βιντεοκάμερας τοποθετημένης επάνω από το χώρο δράσης του πειράματος. Η εργασία πραγματεύεται θέματα τεχνολογίας λήψης εικόνας με οπτικό μικροσκόπιο, τεχνολογίας οπτικών αισθητήρων, ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας και λειτουργικών συστημάτων πραγματικού χρόνου. Το οπτικό μικροσκόπιο που χρησιμοποιείται έχει τη δυνατότητα μεταβολής οπτικής μεγέθυνσης (zoom) και εστίασης. Στη μία άκρη του οπτικού σωλήνα υπάρχει ισχυρός αντικειμενικός φακός ενώ στην άλλη προσαρμόστηκε η βιντεοκάμερα. Το μικροσκόπιο μεγεθύνει την άκρη της μικροβελόνας και στη συνέχεια συλλαμβάνεται η κίνησή της από τη βιντεοκάμερα. Τα στιγμιότυπα στέλνονται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή όπου με κατάλληλους αλγόριθμους επεξεργασίας εικόνας προσδιορίζεται σε πραγματικό χρόνο η θέση και η διεύθυνση. Για να γίνει αυτό θα πρέπει η μικροβελόνα να είναι διακριτή σε σχέση με το υπόβαθρο, δηλαδή να υπάρχει εμφανής διαχωριστική γραμμή. Για να το επιτύχουμε αυτό χρωματίσαμε την μικροβελόνα με μαύρο χρώμα οπότε καταφέραμε να έχουμε μεγάλη αντίθεση ανάμεσα σε αυτή και στο φωτισμένο υπόβαθρο. Η μικροβελόνα απέχει από το επίπεδο κίνησης του μικρορομπότ περίπου 2 cm. Η απόσταση αυτή είναι ικανοποιητική έτσι ώστε το υπόβαθρο να παρουσιάζει ενιαία χαρακτηριστικά φωτός χωρίς να προσφέρει θόρυβο από τις ατέλειες της επιφάνειάς του. Για την εύρεση θέσης και διεύθυνσης της μικροβελόνας γίνεται επεξεργασία της εικόνας ανά στιγμιότυπο. Κομβικό σημείο στην επεξεργασία είναι η επιλογή κατάλληλης τεχνικής για την εξαγωγή της ζητούμενης πληροφορίας. Δοκιμάστηκαν διαφορετικές τεχνικές αλλά τελικά επιλέχθηκε ο μετασχηματισμός Hough (κυκλικός και γραμμικός) με την βοήθεια του οποίου ανιχνεύονται κύκλοι και γραμμές. Με κατάλληλη επεξεργασία των εξαγόμενων κύκλων και γραμμών υπολογίζουμε τη θέση και τη διεύθυνση της μικροβελόνας. Η εφαρμογή επιλέχθηκε να αναπτυχθεί σε περιβάλλον simulink, για την απλοποίησή της σχεδίασης, αλλά αυτό δημιούργησε προβλήματα σχετικά με την υλοποίηση της σε πραγματικό χρόνο, τα οποία αναλύονται στη συνέχεια. Η σχεδίαση του αλγόριθμου επεξεργασίας της εικόνας παράγει ικανοποιητικά αποτελέσματα (σε πραγματικό χρόνο).The present work became in the frames of inquiring activity that are developed in the Laboratory of Automatic Control of Faculty of Mechanical Engineering of NTUA with regard to microrobotic systems. Is analyzed the position and direction feedback of a micro-needle which is adapted in a microrobotic system. The information is recovered via optical microscope and video camera placed above the space of action of experiment. The work is discussed subjects of technology of reception of picture with optical microscope, technology of optical sensors, digital treatment of picture and real time operating systems. The optical microscope that is used has the possibility of change of optical enlargement (zoom) and focus. In one end of the optical pipe exists powerful objective lens while in the other was adapted the video camera. The microscope enlarges the edge of the micro-needle and afterwards is arrested her movement from the video camera. The snapshots are sent in computer where with suitable algorithms of treatment of picture is determined in real time the position and the direction. In order to becomes this it will be supposed that micro-needle is distinguishable in combination the background, that is to say exists obvious bisector line. In order to achieve this we colored micro-needle with black colour therefore we accomplished to have big opposition between this and in the litted up background. Micro-needle abstains from the level of movement of the microrobot roughly 2 cm. This distance is satisfactory so the background presents single characteristics of light without it offers noise from the imperfections of his surface. For the finding of position and direction of micro-needle becomes treatment of picture per snapshot. Nodal point in the treatment is the choice of suitable technique for the export of asked information. We're finally tried different techniques but were selected the Hough transformation (circular and linear) with the help of which are detected circles and lines. With suitable treatment of exported circles and lines we calculate the position and the direction of micro-needle. The application was selected is developed in environment simulink, for her simplification of designing, but this created problems with regard to her realization in real time, which are analyzed afterwards. The designing of algorithm of treatment of picture produces satisfactory results (in real time).Ιωάννης Δ. Τσουκαράκη

Χρονοπρογραμματισμός πραγματικού χρόνου : το περιοδικό μοντέλο

Τα συστήματα πραγματικού χρόνου αποτελούν ένα πεδίο στο οποίο έχει αφιερωθεί μεγάλο μέρος έρευνας και μελέτης, ειδικά τα τελευταία χρόνια. Το φάσμα εφαρμογών των συστημάτων αυτών είναι, επίσης, αρκετά ευρύ. Όπως δηλώνει και το όνομά τους, κύριο στοιχείο στα εν λόγω συστήματα είναι ο χρόνος και διαδραματίζει τον πρωταγωνιστικό ρόλο σε όλα τα ζητήματα τα οποία έχουν να κάνουν με τον σχεδίασμά, τον χρονοπρογραμματισμό και γενικότερα με την δόμηση των συστημάτων αυτών. Σε αυτήν τη μεταπτυχιακή εργασία μελετάμε την περίπτωση του Περιοδικού Μοντέλου επιδιώκοντας να επιβεβαιώσουμε μια Βέλτιστη Πολιτική Απόφασης Προτεραιότητας μεταξύ των δύο Χρηστών με την συνεχή εκτέλεση ενός αλγορίθμου που υπολογίζει τον Αναμενόμενου Αριθμού Επιτυχημένης εκτέλεσης των εργασιών των χρηστών δίνοντας τυχαίες τιμές στα αρχικά δεδομένα. Αρχικά, αναπτύσσουμε τις βασικές έννοιες των συστημάτων πραγματικού χρόνου καθώς και την κατηγοριοποίησή τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζεται μια βιβλιογραφική - ερευνητική ανασκόπηση του συγκεκριμένου ερευνητικού πεδίου. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται αναλυτικά ο αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε για τους μαθηματικούς υπολογισμούς του μοντέλου. Τέλος, παρουσιάζονται, συγκρίνονται και αναλύονται τα αριθμητικά αποτελέσματα που προέκυψαν από την εκτέλεση του αλγορίθμου

Geospatial big data analysis in a computer cluster environment for earth observation applications

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Γεωπληροφορική