Underwater Vehicles

For the latest twenty to thirty years, a significant number of AUVs has been created for the solving of wide spectrum of scientific and applied tasks of ocean development and research. For the short time period the AUVs have shown the efficiency at performance of complex search and inspection works and opened a number of new important applications. Initially the information about AUVs had mainly review-advertising character but now more attention is paid to practical achievements, problems and systems technologies. AUVs are losing their prototype status and have become a fully operational, reliable and effective tool and modern multi-purpose AUVs represent the new class of underwater robotic objects with inherent tasks and practical applications, particular features of technology, systems structure and functional properties

Optimisation de l'infrastructure d'un système de positionnement indoor à base de transmetteurs GNSS

Dans le but de fournir un service GNSS (Global Navigation Satellite System) de localisation continu et disponible partout, les systèmes utilisant des pseudolites et des répéteurs semblent être des solutions pertinentes pour la localisation en indoor. Le système à répélites, inspiré de ces deux méthodes (répéteurs et pseudolites), est aussi proposé pour résoudre cette problématique. Les répélites sont des transmetteurs locaux qui, installés en intérieur, formeront une constellation locale. Ils émettent tous un signal GNSS unique mais déphasé par un délai spécifique à chacun d eux. Ces délais sont nécessaires pour distinguer les différents signaux reçus au niveau du récepteur. Les travaux de cette thèses sont réalisés dans le cadre du système à répélites et dans l objectif d améliorer son architecture et de réduire ses interférences inter-système. En effet, l architecture du système (un peu encombrante) et les interférences éventuelles avec les signaux satellitaires reçus par un récepteur placé à l extérieur font partie des inconvénients de ce système. On cherche donc à traiter ces deux difficultés de façon à minimiser leurs effets. Dans une première partie, on étudie les différents codes GNSS existants dans la littérature ainsi que les techniques de modulation employées. Ceci nous mène à proposer des codes ayant un niveau d interférence équivalent à la référence GPS (obtenue entre deux codes GPS) pour les bandes L1 de GPS et G1 de Glonass. Dans une seconde étape, on développe la modulation IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) pour générer de nouveaux codes caractérisés par des niveaux d interférence réduits (comparés à la référence GPS). Parmi ces codes il y a deux catégories : ceux qui sont adaptés aux systèmes à répélites (émettant un code unique) et ceux qui sont adaptés aux systèmes pseudolites. Une étude théorique et des simulations des niveaux d interférences pour les codes émis dans la bande GPS et Glonass sont réalisées pour déterminer les gains en termes de niveaux de bruit. Ce gain (par rapport à la référence GPS) en puissance d interférence s élève à 16 dB pour Glonass et 20 dB pour GPS. Pour valider les performances de ces codes, on génère les signaux IMBOC et on observe les interférences réelles qu ils induisent sur un récepteur GPS recevant un signal satellitaire. Dans la deuxième partie, on utilise la fibre optique pour transmettre le signal du générateur jusqu aux répélites et pour créer les délais initiaux par propagation du signal dans des bobines de fibre. Ainsi on remplace les câbles coaxiaux et les montages électroniques (de déphasage) par des bobines de fibres plus légères, facile à installer et à faible perte de puissance. Il reste cependant à évaluer avec une précision centimétrique les délais réels induits sur chaque signal dans le but de garantir une précision de localisation inférieure au mètre. Cette précision semble en effet représenter un bon compromis entre complexité globale du système de localisation et réponse à un ensemble suffisant de besoins des utilisateurs potentiels. On développe alors une technique d estimation des délais basée sur la mesure de déphasage (entre deux signaux sinusoïdaux) et une analyse statistique des séries de mesures. Pour finir, on présente quelques résultats de localisation obtenus avec notre système à répélites déployé dans un environnement indoor typiqueIn order to make the GNSS positioning service continuous and available when going from an outdoor to an indoor environment, pseudolite and repeater based systems have been developed. A new system called repealite is a combination of both pseudolites and repeaters. It is based on transmitting a single signal through a set of transmitters (thus creating the local constellation). In order to avoid interference between the repealite signals and to distinguish between them at the receiver s end, each signal is shifted with a specific delay. The research carried out in this PhD aims at optimizing two aspects of the repealite based system. Firstly, we need to mitigate the effect of the interference caused on the satellite signals received outdoors. So we decided to design new codes characterized by low interference levels with outdoor signals. Secondly, we worked on the infrastructure part in order to simplify it and to make it easier to install: this is mainly achieved through the use of optical fibers. In the first part, we study the codes and the modulation techniques currently used in the GNSS systems. Then, we propose a few codes having an interference level equivalent to that of the GPS (obtained when computing two GPS codes). These new codes are compatible with the GPS L1 or the Glonass G1 bands. In a second step, we focus on the modulation techniques and create the so-called IMBOC (Indoor Modified Binary Offset Carrier) that aims at minimizing the interference levels with outdoor signals. With this modulation, we propose new IMBOC codes capable of much lower interference levels than the GPS reference. In order to evaluate the performance of the proposed codes, we carried out a theoretical study, simulations and experimental tests. The interference gain reached about 20 dB on the GPS band and 16 dB on the Glonass one. The proposed codes are divided into two categories: those reserved to the repealite system (using a single code) and families of codes suited to pseudolite based systems. Finally, we generated the IMBOC signals modulated by the new codes and tested the real interference induced on an outdoor receiver tracking the satellite signals. In the second part, we use optical fibers in order to replace the coaxial cables used to transmit signals from the GNSS-like signal generator to the repealites. In addition, the initial delay needed for each repealite is added by propagating the signals through rolls of fibers. Indeed, optical fiber offers advantages such as lightness, flexibility and low power loss that make it suitable to simplify the infrastructure of the system. In order to evaluate the real delays of these various fibers, we develop an estimating method based on phase shift measurements (between two sinusoidal signals) and statistical analysis of the series of measurements. This method should have uncertainties lower than one centimeter in order to insure a sub-meter precision (in absolute positioning with the repealite positioning system). In order to validate this method, we compare it to a GNSS based calibration approach. Finally, we carry out a few positioning tests with the repealite positioning system deployed in a typical indoor environment. These tests deal with absolute and relative positioning and give an idea about the system s performanceEVRY-INT (912282302) / SudocSudocFranceF

Optophone design: optical-to-auditory vision substitution for the blind

An optophone is a device that turns light into sound for the benefit of blind people. The present project is intended to produce a general-purpose optophone to be worn on the head about the house and in the street, to give the wearer a detailed description in sound of the'scene he is facing. The device will therefore consist'of an'electronic camera, some signal-processing electronics, earphones`, and a battery. The two major problems are the derivation of (a) the most suitable mapping from images to sounds, and (b) an algorithm to perform the mapping in real'time on existing electronic components. This thesis concerns problem (a). Chapter 2 goes into the general scene-to-sound mapping problem in some detail'and presents the work of earlier investigators. Chapter 3 1- discusses the design of tests to evaluate the performance of candidate mappings. A theoretical performance test (TPT) is derived. Chapter 4 applies the TPT to the most obvious mapping, the cartesian piano transform. Chapter 5 applies the TPT to a mapping based on the cosine transform. Chapter 6 attempts to derive a mapping by principal component analysis, using the inaccuracies of human sight and hearing and the statistical properties of real scenes and sounds. Chapter 7 presents a complete scheme, implemented in software, for representing digitised colour scenes by audible digitised stereo sound. Chapter 8 tries to decide how'many numbers are required to specify a steady spectrum with no noticeable degradation. Chapter 9 looks'at a scheme designed to produce more natural-sounding sounds related to more meaningful portions of the scene. This scheme maps windows in the scene to steady spectral patterns of short duration, the location of the window being conveyed by simulated free-field listening. Chapter 10 gives detailed recommendations as to further work

Sistema de localització en interiors basat en una malla d'emissors d'ultrasons codificat

En l'actualitat, determinar la posició d'un mòbil en interiors de locals en els que no es rep el senyal GPS i per on hi circulen persones habitualment, no es pot resoldre si no és amb un error mínim d'un metre i mig. La present tesi descriu la solució que permet reduir aquest error fins a fer-lo menor de 30cm, gràcies al desplegament d'una xarxa d'emissors d'ultrasons en el sostre del local, alimentats per un sincronisme comú. Cadascun d'aquests emissors està configurat amb un número identificador únic, identificador que cada emissor emet sobre una portadora ultrasònica de 40Khz, tot emprant una modulació d'amplitud. Els receptors que circulen per sota dels emissors reben els codis d'aquells que cauen dins del seu radi de cobertura, tradueixen el retard temporal en distància i obtenen la seva posició per triangulació. Atès que els receptors i els emissors no estan sincronitzats i que la velocitat del so a l'aire varia en funció de la temperatura i la resta de condicions ambientals, s'ha hagut d'implementar un algorisme d'aproximació successiva basat en el fet que la coordenada z del receptor és coneguda i fixada. Aquest algorisme és capaç de resoldre la desincronia entre emissors i receptors emprant tres emissors i eliminar les influencies ambientals si disposa de quatre emissors.La tesi es completa amb l'anàlisi de les alternatives rivals i amb un estudi sobre els efectes que l'exposició perllongada als ultrasons pot causar en persones i animals domèstics.Cal esmentar que aquesta solució es troba en fase d'acceptació de la patent.En la actualidad, determinar la posición de un objeto móvil en interiores de locales en los que no se recibe la señal GPS y por donde circulan personas habitualmente, no se puede resolver si no es con un error mínimo de un metro y medio. La presente tesis describe la solución que permite reducir este error hasta hacerlo menor de 30 cm, gracias al despliegue de una red de emisores de ultrasonidos en el techo del local, alimentados por un sincronismo común. Cada uno de estos emisores está configurado con un número identificador único, identificador que cada emisor emite sobre una portadora ultrasónica de 40Khz, utilizando una modulación de amplitud. Los receptores que circulan por debajo de los emisores reciben los códigos de aquellos que caen dentro de su radio de cobertura, traducen el retardo temporal en distancia y obtienen su posición por triangulación. Dado que los receptores y los emisores no están sincronizados y que la velocidad del sonido en el aire varía en función de la temperatura y el resto de condiciones ambientales, se ha tenido que implementar un algoritmo de aproximación sucesiva basado en el hecho que la coordenada z del receptor es conocida y fichada. Este algoritmo es capaz de de resolver la falta de sincronización entre emisores y receptores utilizando tres emisores y eliminar las influencias ambientales si dispone de cuatro emisores. La tesis se completa con el análisis de las alternativas rivales y con un estudio sobre los efectos que la exposición prolongada a los ultrasonidos puede causar en personas y animales domésticos. Se debe anotar que esta solución se encuentra en fase de aceptación de la patente.At present, determining the position of a movable object inside a local which does not receive the GPS signal is only possible with the minimum margin error of one and a half meters. This thesis describes a solution which permits a reduction in the margin of error, decreasing it to 30cm, thanks to the creation of a network of ultrasounds emitters, supplied by a common synchronism, in the ceiling of the building. Each emitter is configured with a unique identification code that each emitter emits on an ultrasonic carrier of 40 Khz, using amplitude modulation.Receptors circulating below the emitters receive the codes of the emitters which are within each coverage area, covert the temporary delay into distance and obtain its position by triangulation. Given the fact that the receptors and the emitters are not synchronized and that the sonic speed in the air varies depending on the temperature and other environmental conditions, we have had to implement an algorithm of subsequent approximation based on the fact that coordinate z of the receiver is recognised and set. This algorithm solves the problem of the lack of synchronization between emitters and receptors using three emitters and it also deletes the environmental influences in the case of the receptor having four emitters. The thesis is completed with the analysis of the alternatives available and a study on the possible effects of prolonged exposure to ultrasounds on people and domestic animals. The fact that this solution is in currently awaiting patent approval should be underlined

EXPERIMENTAL STUDIES FOR DEVELOPMENT HIGH-POWER AUDIO SPEAKER DEVICES PERFORMANCE USING PERMANENT NdFeB MAGNETS SPECIAL TECHNOLOGY

In this paper the authors shows the research made for improving high-power audio speaker devices performance using permanent NdFeB magnets special technology. Magnetic losses inside these audio devices are due to mechanical system frictions and to thermal effect of Joules eddy currents. In this regard, by special technology, were made conical surfaces at top plate and center pin. Analysing results obtained by modelling the magnetic circuit finite element method using electronic software package,was measured increase efficiency by over 10 %, from 1,136T to13T

UAVs for the Environmental Sciences

This book gives an overview of the usage of UAVs in environmental sciences covering technical basics, data acquisition with different sensors, data processing schemes and illustrating various examples of application

Technology 2002: the Third National Technology Transfer Conference and Exposition, Volume 1

The proceedings from the conference are presented. The topics covered include the following: computer technology, advanced manufacturing, materials science, biotechnology, and electronics

9. Workshop Fahrerassistenzsysteme : FAS 2014

Fahrerassistenzsysteme mit maschineller Wahrnehmung sind inzwischen im Automobil bis in die Mittelklasse hinein etabliert. Dadurch rücken Fragen der Leistungs- und Kostenoptimierung immer stärker in den Vordergrund. Ferner werden neue Mobilitätskonzepte wie auch die Elektromobilität weitere Chancen aber auch neue Herausforderungen für die Fahrer-assistenzsysteme, insbesondere für das HMI, schaffen. Zukünftige funktionale Heraus-forderungen liegen im innerstädtischen Bereich, bei der Realisierung hoch automatisierter Assistenzfunktionen sowie bei Funktionen für spezielle Zielgruppen mit erhöhtem Assistenzbedarf. Der steigende Grad der Autonomie erfordert allerdings neben funktionalen Herausforderungen die sorgfältige Diskussion von Fragen der Systemsicherheit, Systemtransparenz aber auch der möglichen Überautomatisierung. Wie in den vergangenen Jahren bietet der Workshop in Walting ein Diskussionsforum für ausgewiesene Experten im deutschsprachigen Raum, auf dem technische, gesellschaftliche aber auch ethische Frage-stellungen der Fahrerassistenz interdisziplinär diskutiert werden

The 1982 NASA/ASEE Summer Faculty Fellowship Program

A NASA/ASEE Summer Faculty Fellowship Research Program was conducted to further the professional knowledge of qualified engineering and science faculty members, to stimulate an exchange of ideas between participants and NASA, to enrich and refresh the research and teaching activities of participants' institutions, and to contribute to the research objectives of the NASA Centers