Proceedings of Abstracts, School of Physics, Engineering and Computer Science Research Conference 2022

© 2022 The Author(s). This is an open-access work distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited. For further details please see https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Plenary by Prof. Timothy Foat, ‘Indoor dispersion at Dstl and its recent application to COVID-19 transmission’ is © Crown copyright (2022), Dstl. This material is licensed under the terms of the Open Government Licence except where otherwise stated. To view this licence, visit http://www.nationalarchives.gov.uk/doc/open-government-licence/version/3 or write to the Information Policy Team, The National Archives, Kew, London TW9 4DU, or email: [email protected] present proceedings record the abstracts submitted and accepted for presentation at SPECS 2022, the second edition of the School of Physics, Engineering and Computer Science Research Conference that took place online, the 12th April 2022

Autonomous Vehicles

This edited volume, Autonomous Vehicles, is a collection of reviewed and relevant research chapters, offering a comprehensive overview of recent developments in the field of vehicle autonomy. The book comprises nine chapters authored by various researchers and edited by an expert active in the field of study. All chapters are complete in itself but united under a common research study topic. This publication aims to provide a thorough overview of the latest research efforts by international authors, open new possible research paths for further novel developments, and to inspire the younger generations into pursuing relevant academic studies and professional careers within the autonomous vehicle field

Ten Frontier Technologies for International Development

The report finds clear evidence of the potential of frontier technologies to contribute to social, economic and political development gains in a number of ways, by: • Driving innovations in business models, products and processes that provide new goods and services to ‘bottom of the pyramid’ consumers; • Providing the means by which to make better use of existing underutilised household and productive assets; • Catalysing increases in demand, nationally and internationally, which create new industries and markets, leading to macro- and microeconomic growth; and • Changing demand for labour and capital, leading to direct job creation and transformation of the workforce. For all of the potential upsides, potential downsides must also be considered. While it will largely be the private sector that will drive deployment of these technologies, the public sector through national regulation, as well as development financing, will have a major role in mediating the pace and direction of technological change, both to achieve development objectives, and to protect potential losers.As new technologies and digital business models reshape economies and disrupt incumbencies, interest has surged in the potential of novel frontier technologies to also contribute to positive changes in international development and humanitarian contexts. Widespread adoption of new technologies is acknowledged as centrally important to achieving the United Nations Sustainable Development Goals by 2030. But while frontier technologies can rapidly address large-scale economic, social or political challenges, they can also involve the displacement of existing technologies and carry considerable uncertainty and risk. Although there have been significant wins bringing the benefits of new technologies to poor consumers through examples such as mobile money or off-grid solar energy, there are many other areas where the applications may not yet have been developed into viable market solutions, or where opportunities have not yet been taken up in development practice

A comparison of processing techniques for producing prototype injection moulding inserts.

This project involves the investigation of processing techniques for producing low-cost moulding inserts used in the particulate injection moulding (PIM) process. Prototype moulds were made from both additive and subtractive processes as well as a combination of the two. The general motivation for this was to reduce the entry cost of users when considering PIM. PIM cavity inserts were first made by conventional machining from a polymer block using the pocket NC desktop mill. PIM cavity inserts were also made by fused filament deposition modelling using the Tiertime UP plus 3D printer. The injection moulding trials manifested in surface finish and part removal defects. The feedstock was a titanium metal blend which is brittle in comparison to commodity polymers. That in combination with the mesoscale features, small cross-sections and complex geometries were considered the main problems. For both processing methods, fixes were identified and made to test the theory. These consisted of a blended approach that saw a combination of both the additive and subtractive processes being used. The parts produced from the three processing methods are investigated and their respective merits and issues are discussed

Reducing risk in pre-production investigations through undergraduate engineering projects.

This poster is the culmination of final year Bachelor of Engineering Technology (B.Eng.Tech) student projects in 2017 and 2018. The B.Eng.Tech is a level seven qualification that aligns with the Sydney accord for a three-year engineering degree and hence is internationally benchmarked. The enabling mechanism of these projects is the industry connectivity that creates real-world projects and highlights the benefits of the investigation of process at the technologist level. The methodologies we use are basic and transparent, with enough depth of technical knowledge to ensure the industry partners gain from the collaboration process. The process we use minimizes the disconnect between the student and the industry supervisor while maintaining the academic freedom of the student and the commercial sensitivities of the supervisor. The general motivation for this approach is the reduction of the entry cost of the industry to enable consideration of new technologies and thereby reducing risk to core business and shareholder profits. The poster presents several images and interpretive dialogue to explain the positive and negative aspects of the student process

Distributed, Low-Cost, Non-Expert Fine Dust Sensing with Smartphones

Diese Dissertation behandelt die Frage, wie mit kostengünstiger Sensorik Feinstäube in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung gemessen werden können. Dazu wird ein neues Sensorsystem auf Basis kostengünstiger off-the-shelf-Sensoren und Smartphones vorgestellt, entsprechende robuste Algorithmen zur Signalverarbeitung entwickelt und Erkenntnisse zur Interaktions-Gestaltung für die Messung durch Laien präsentiert. Atmosphärische Aerosolpartikel stellen im globalen Maßstab ein gravierendes Problem für die menschliche Gesundheit dar, welches sich in Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen äußert und eine Verkürzung der Lebenserwartung verursacht. Bisher wird Luftqualität ausschließlich anhand von Daten relativ weniger fester Messstellen beurteilt und mittels Modellen auf eine hohe räumliche Auflösung gebracht, so dass deren Repräsentativität für die flächendeckende Exposition der Bevölkerung ungeklärt bleibt. Es ist unmöglich, derartige räumliche Abbildungen mit den derzeitigen statischen Messnetzen zu bestimmen. Bei der gesundheitsbezogenen Bewertung von Schadstoffen geht der Trend daher stark zu räumlich differenzierenden Messungen. Ein vielversprechender Ansatz um eine hohe räumliche und zeitliche Abdeckung zu erreichen ist dabei Participatory Sensing, also die verteilte Messung durch Endanwender unter Zuhilfenahme ihrer persönlichen Endgeräte. Insbesondere für Luftqualitätsmessungen ergeben sich dabei eine Reihe von Herausforderungen - von neuer Sensorik, die kostengünstig und tragbar ist, über robuste Algorithmen zur Signalauswertung und Kalibrierung bis hin zu Anwendungen, die Laien bei der korrekten Ausführung von Messungen unterstützen und ihre Privatsphäre schützen. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Anwendungsszenario Partizipatorischer Umweltmessungen, bei denen Smartphone-basierte Sensorik zum Messen der Umwelt eingesetzt wird und üblicherweise Laien die Messungen in relativ unkontrollierter Art und Weise ausführen. Die Hauptbeiträge hierzu sind: 1. Systeme zum Erfassen von Feinstaub mit Smartphones (Low-cost Sensorik und neue Hardware): Ausgehend von früher Forschung zur Feinstaubmessung mit kostengünstiger off-the-shelf-Sensorik wurde ein Sensorkonzept entwickelt, bei dem die Feinstaub-Messung mit Hilfe eines passiven Aufsatzes auf einer Smartphone-Kamera durchgeführt wird. Zur Beurteilung der Sensorperformance wurden teilweise Labor-Messungen mit künstlich erzeugtem Staub und teilweise Feldevaluationen in Ko-Lokation mit offiziellen Messstationen des Landes durchgeführt. 2. Algorithmen zur Signalverarbeitung und Auswertung: Im Zuge neuer Sensordesigns werden Kombinationen bekannter OpenCV-Bildverarbeitungsalgorithmen (Background-Subtraction, Contour Detection etc.) zur Bildanalyse eingesetzt. Der resultierende Algorithmus erlaubt im Gegensatz zur Auswertung von Lichtstreuungs-Summensignalen die direkte Zählung von Partikeln anhand individueller Lichtspuren. Ein zweiter neuartiger Algorithmus nutzt aus, dass es bei solchen Prozessen ein signalabhängiges Rauschen gibt, dessen Verhältnis zum Mittelwert des Signals bekannt ist. Dadurch wird es möglich, Signale die von systematischen unbekannten Fehlern betroffen sind auf Basis ihres Rauschens zu analysieren und das "echte" Signal zu rekonstruieren. 3. Algorithmen zur verteilten Kalibrierung bei gleichzeitigem Schutz der Privatsphäre: Eine Herausforderung partizipatorischer Umweltmessungen ist die wiederkehrende Notwendigkeit der Sensorkalibrierung. Dies beruht zum einen auf der Instabilität insbesondere kostengünstiger Luftqualitätssensorik und zum anderen auf der Problematik, dass Endbenutzern die Mittel für eine Kalibrierung üblicherweise fehlen. Bestehende Ansätze zur sogenannten Cross-Kalibrierung von Sensoren, die sich in Ko-Lokation mit einer Referenzstation oder anderen Sensoren befinden, wurden auf Daten günstiger Feinstaubsensorik angewendet sowie um Mechanismen erweitert, die eine Kalibrierung von Sensoren untereinander ohne Preisgabe privater Informationen (Identität, Ort) ermöglicht. 4. Mensch-Maschine-Interaktions-Gestaltungsrichtlinien für Participatory Sensing: Auf Basis mehrerer kleiner explorativer Nutzerstudien wurde empirisch eine Taxonomie der Fehler erstellt, die Laien beim Messen von Umweltinformationen mit Smartphones machen. Davon ausgehend wurden mögliche Gegenmaßnahmen gesammelt und klassifiziert. In einer großen summativen Studie mit einer hohen Teilnehmerzahl wurde der Effekt verschiedener dieser Maßnahmen durch den Vergleich vier unterschiedlicher Varianten einer App zur partizipatorischen Messung von Umgebungslautstärke evaluiert. Die dabei gefundenen Erkenntnisse bilden die Basis für Richtlinien zur Gestaltung effizienter Nutzerschnittstellen für Participatory Sensing auf Mobilgeräten. 5. Design Patterns für Participatory Sensing Games auf Mobilgeräten (Gamification): Ein weiterer erforschter Ansatz beschäftigt sich mit der Gamifizierung des Messprozesses um Nutzerfehler durch den Einsatz geeigneter Spielmechanismen zu minimieren. Dabei wird der Messprozess z.B. in ein Smartphone-Spiel (sog. Minigame) eingebettet, das im Hintergrund bei geeignetem Kontext die Messung durchführt. Zur Entwicklung dieses "Sensified Gaming" getauften Konzepts wurden Kernaufgaben im Participatory Sensing identifiziert und mit aus der Literatur zu sammelnden Spielmechanismen (Game Design Patterns) gegenübergestellt

Cyber-Human Systems, Space Technologies, and Threats

CYBER-HUMAN SYSTEMS, SPACE TECHNOLOGIES, AND THREATS is our eighth textbook in a series covering the world of UASs / CUAS/ UUVs / SPACE. Other textbooks in our series are Space Systems Emerging Technologies and Operations; Drone Delivery of CBNRECy – DEW Weapons: Emerging Threats of Mini-Weapons of Mass Destruction and Disruption (WMDD); Disruptive Technologies with applications in Airline, Marine, Defense Industries; Unmanned Vehicle Systems & Operations On Air, Sea, Land; Counter Unmanned Aircraft Systems Technologies and Operations; Unmanned Aircraft Systems in the Cyber Domain: Protecting USA’s Advanced Air Assets, 2nd edition; and Unmanned Aircraft Systems (UAS) in the Cyber Domain Protecting USA’s Advanced Air Assets, 1st edition. Our previous seven titles have received considerable global recognition in the field. (Nichols & Carter, 2022) (Nichols, et al., 2021) (Nichols R. K., et al., 2020) (Nichols R. , et al., 2020) (Nichols R. , et al., 2019) (Nichols R. K., 2018) (Nichols R. K., et al., 2022)https://newprairiepress.org/ebooks/1052/thumbnail.jp