15,704 research outputs found

    Audio-visual multi-modality driven hybrid feature learning model for crowd analysis and classification

    Get PDF
    The high pace emergence in advanced software systems, low-cost hardware and decentralized cloud computing technologies have broadened the horizon for vision-based surveillance, monitoring and control. However, complex and inferior feature learning over visual artefacts or video streams, especially under extreme conditions confine majority of the at-hand vision-based crowd analysis and classification systems. Retrieving event-sensitive or crowd-type sensitive spatio-temporal features for the different crowd types under extreme conditions is a highly complex task. Consequently, it results in lower accuracy and hence low reliability that confines existing methods for real-time crowd analysis. Despite numerous efforts in vision-based approaches, the lack of acoustic cues often creates ambiguity in crowd classification. On the other hand, the strategic amalgamation of audio-visual features can enable accurate and reliable crowd analysis and classification. Considering it as motivation, in this research a novel audio-visual multi-modality driven hybrid feature learning model is developed for crowd analysis and classification. In this work, a hybrid feature extraction model was applied to extract deep spatio-temporal features by using Gray-Level Co-occurrence Metrics (GLCM) and AlexNet transferrable learning model. Once extracting the different GLCM features and AlexNet deep features, horizontal concatenation was done to fuse the different feature sets. Similarly, for acoustic feature extraction, the audio samples (from the input video) were processed for static (fixed size) sampling, pre-emphasis, block framing and Hann windowing, followed by acoustic feature extraction like GTCC, GTCC-Delta, GTCC-Delta-Delta, MFCC, Spectral Entropy, Spectral Flux, Spectral Slope and Harmonics to Noise Ratio (HNR). Finally, the extracted audio-visual features were fused to yield a composite multi-modal feature set, which is processed for classification using the random forest ensemble classifier. The multi-class classification yields a crowd-classification accurac12529y of (98.26%), precision (98.89%), sensitivity (94.82%), specificity (95.57%), and F-Measure of 98.84%. The robustness of the proposed multi-modality-based crowd analysis model confirms its suitability towards real-world crowd detection and classification tasks

    Challenges in the Design and Implementation of IoT Testbeds in Smart-Cities : A Systematic Review

    Get PDF
    Advancements in wireless communication and the increased accessibility to low-cost sensing and data processing IoT technologies have increased the research and development of urban monitoring systems. Most smart city research projects rely on deploying proprietary IoT testbeds for indoor and outdoor data collection. Such testbeds typically rely on a three-tier architecture composed of the Endpoint, the Edge, and the Cloud. Managing the system's operation whilst considering the security and privacy challenges that emerge, such as data privacy controls, network security, and security updates on the devices, is challenging. This work presents a systematic study of the challenges of developing, deploying and managing urban monitoring testbeds, as experienced in a series of urban monitoring research projects, followed by an analysis of the relevant literature. By identifying the challenges in the various projects and organising them under the V-model development lifecycle levels, we provide a reference guide for future projects. Understanding the challenges early on will facilitate current and future smart-cities IoT research projects to reduce implementation time and deliver secure and resilient testbeds

    ICT enabled approach for humanitarian disaster management: a systems perspective

    Get PDF
    Purpose Each stage in disaster management faces different challenges concerning information gathering, sharing, interpretation and dissemination. However, a comprehensive understanding of different information and communication technology (ICT) systems utilised for humanitarian disaster management is limited. Therefore, the paper follows a systems thinking approach to examine ten major man-made and/or natural disasters to comprehend the influence of ICT systems on humanitarian relief operations. Design/methodology/approach A longitudinal, multi-case study captures the use of ICT tools, stakeholders involvement, disaster stages and zones of operations for relief operations over the past two decades. A systems thinking approach is utilised to draw several inferences and develop frameworks. Findings Multiple ICT tools such as geographic information systems, online webpages/search engines, social media, unmanned aerial vehicles/robots and artificial intelligence are used for rapid disaster response and mitigation. Speed and coordination of relief operations have significantly increased in recent years due to the increased use of ICT systems. Research limitations/implications Secondary data on the past ten disasters is utilised to draw inferences. The developed ICT-driven model must be validated during upcoming humanitarian relief operations. Practical implications A holistic understanding of a complex inter-relationship between influential variables (stakeholders, disaster stages, zones of operation, ICT systems) is beneficial for effectively managing humanitarian disasters. Originality/value Broadly classifying the ICT systems into surveillance, decision support and broadcasting systems, a novel ICT-enabled model for humanitarian relief operations is developed

    Beam scanning by liquid-crystal biasing in a modified SIW structure

    Get PDF
    A fixed-frequency beam-scanning 1D antenna based on Liquid Crystals (LCs) is designed for application in 2D scanning with lateral alignment. The 2D array environment imposes full decoupling of adjacent 1D antennas, which often conflicts with the LC requirement of DC biasing: the proposed design accommodates both. The LC medium is placed inside a Substrate Integrated Waveguide (SIW) modified to work as a Groove Gap Waveguide, with radiating slots etched on the upper broad wall, that radiates as a Leaky-Wave Antenna (LWA). This allows effective application of the DC bias voltage needed for tuning the LCs. At the same time, the RF field remains laterally confined, enabling the possibility to lay several antennas in parallel and achieve 2D beam scanning. The design is validated by simulation employing the actual properties of a commercial LC medium

    Unmanned-Aircraft-System-Assisted Early Wildfire Detection with Air Quality Sensors †

    Get PDF
    Numerous Hectares of Land Are Destroyed by Wildfires Every Year, Causing Harm to the Environment, the Economy, and the Ecology. More Than Fifty Million Acres Have Burned in Several States as a Result of Recent Forest Fires in the Western United States and Australia. According to Scientific Predictions, as the Climate Warms and Dries, Wildfires Will Become More Intense and Frequent, as Well as More Dangerous. These Unavoidable Catastrophes Emphasize How Important Early Wildfire Detection and Prevention Are. the Energy Management System Described in This Paper Uses an Unmanned Aircraft System (UAS) with Air Quality Sensors (AQSs) to Monitor Spot Fires Before They Spread. the Goal Was to Develop an Efficient Autonomous Patrolling System that Detects Early Wildfires While Maximizing the Battery Life of the UAS to Cover Broad Areas. the UAS Will Send Real-Time Data (Sensor Readings, Thermal Imaging, Etc.) to a Nearby Base Station (BS) When a Wildfire is Discovered. an Optimization Model Was Developed to Minimize the Total Amount of Energy Used by the UAS While Maintaining the Required Levels of Data Quality. Finally, the Simulations Showed the Performance of the Proposed Solution under Different Stability Conditions and for Different Minimum Data Rate Types

    Підвищення продуктивності низькоенергетичних безпроводових каналів зв’язку сенсорних телекомунікаційних систем

    Get PDF
    Шмігель Б. О. Підвищення продуктивності низькоенергетичних безпроводових каналів зв’язку сенсорних телекомунікаційних систем. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 – Телекомунікації та радіотехніка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2022. В сучасному світі, життя людини нерозривно пов’язане з обміном інформацією. Надзвичайно швидкими темпами зростають і вимоги користувачів до якості, швидкості і безпеки прийому та передачі даних, зберігаючи при цьому можливість вільного пересування. Задовольняти ці потреби – власне і є ціллю безпроводових мереж. Сенсорні мережі займають ключову роль у разі необхідності оперативного розгортання, мобільності, гнучкості організації мережі і широті можливих додатків, у багатьох випадках будучи єдиним економічно виправданим рішенням. Однією із ключових задач забезпечення функціонування сенсорної мережі є забезпечення надійного та продуктивного передавання інформації в умовах обмежених ресурсів, зокрема, енергетичних. Враховуючи розмір сенсора, основною вимогою до сенсорних мереж – є забезпечення низького енергоспоживання та достовірного прийому. Автономність роботи залежить від енергії, що споживається вузлами системи. Для досягнення достовірного зв’язку, мають місце наступні компоненти: - достатня енергетика (обмежена для сенсорних мереж) - мала швидкість передачі (обмежена вимогами до сенсорних мереж) - інструменти для підтримання достовірності (завадостійке кодування) Під низькою енергетикою будемо вважати відношення сигнал-шум h 2 <10. Параметр h 2 є результатом взаємодії трьох незалежних параметрів: - потужністю сигналу в точці прийому - спектральної щільності шуму - швидкості передачі символів Продуктивність – це фактична швидкість передачі інформації джерела. Ключ до вирішення задачі отримання максимальної продуктивності лежить у площині теорії інформації, засновником якої є К. Шеннон. Інструментом досягнення максимальної продуктивності, як міри наближення швидкості передачі повідомлень джерела до границі Шеннона є вибір оптимальних сигнально-кодових конструкцій, які дозволяють передавати повідомлення з максимально можливою швидкістю і заданою якістю. Міра наближення продуктивності каналу зв’язку до його пропускної здатності характеризує інформаційну ефективність системи передачі інформації. Метою роботи є синтез сигналів, що максимально наближають продуктивність каналу зв’язку до пропускної здатності при обмежених ресурсах каналу. У роботі досліджена актуальна задача підвищення продуктивності низькоенергетичних безпроводових каналів зв’язку. На відміну від традиційних систем безпроводового зв’язку, сенсорна мережа включає велику кількість пристроїв, які повинні передавати інформацію до базової станції. Сенсорні вузли можуть встановлюватися стаціонарно або мати можливість довільно пересуватися в певному просторі, тому вони повинні бути автономними, самоорганізованими та не потребують установки. Область покриття такої мережі вкрай обмежена і може досягати десятки та сотні метрів. Тому однією з головних умов до такої мережі – це забезпечення мінімального енергоспоживання та достовірного прийому в умовах низької енергетики. Основною задачею при побудови сенсорної мережі є достовірна оцінка енергетичних характеристик безпроводового каналу зв’язку. Виходячи із вищесказаного, для розгортання сенсорних мереж актуальним питанням є ефективне проектування сенсорної мережі: необхідна кількість пристроїв, їх характеристики, розміщення, енергетичні характеристики каналів, траси розповсюдження, тощо. Для вирішення обмежень ресурсу каналу зв’язку, перспективним являється пошук нових методів передачі інформації, вибору ефективного виду модуляції та завадостійкого кодування. Основним інструментом для передачі інформації є сигнали багатопозиційної маніпуляції. Вибір поєднання типу модуляції і швидкості завадостійкого коду, забезпечує максимально можливу ефективність, забезпечуючи відповідну надійність каналу зв’язку. В якості розглянутих сигналів обрано сигнали багатопозиційної маніпуляції BPSK, QPSK, QAM16. Високошвидкісні види модуляції не розглядаються, так як сенсорна мережа не передбачує передачу великих масивів інформації, а також має обмежену енергію сигналу. Широкосмугові сигнали є одним з відомих методів для підвищення завадостійкості каналу, але властивості таких сигналів в умовах обмеженого ресурсу та енергії сигналу не досліджені. Для визначення найбільш оптимального способу передачі сигналів в умовах низької енергетики, проведено дослідження властивостей ШСС на основі моделей оцінки якості каналів зв’язку, а також порівняння характеристики завадостійкості з ВСС та еквівалентною енергією сигналу. Для визначення максимальної продуктивності передачі в безпроводових низькоенергетичних каналах зв’язку, необхідно дослідити показники продуктивності використання сигналів заданого виду модуляції та порівняти їх з широкосмуговими сигналами з різними значеннями бази сигналу B. Виявилося, що широкосмугові сигнали не забезпечують кращої достовірності в порівнянні з вузькосмуговими при однаковій потужності випромінювання та способі обробки. Класичні формули для оцінки завадостійкості багатопозиційних сигналів достовірні для високої енергетики, однак для h 2 - 0 не є точними. Тому для точного визначення точної достовірності прийому для таких умов, пропонується використання векторно-фазового методу. Векторно-фазовий метод дозволяє отримати точні розрахунки при будь-якій енергетиці, на відміну від формул Прокіса, що можуть використовуватись тільки для високої енергетики. Загальним підсумком дослідження є оцінка продуктивності СКК, яка дозволяє в каналі з заданими частотно-енергетичними параметрами визначити ефективність використання визначеного виду модуляції та кодування за критерієм наближення до границі Шеннона, або максимуму інформаційної ефективності при заданій достовірності сигналу в точці прийому. Методика дозволяє оцінити ефективність використання ресурсів каналів зв’язку з багатопозиційною маніпуляцією та завадостійким кодуванням, а також кількісно оцінити витрати на реалізацію заходів щодо підвищення достовірності або продуктивності у вимірі запропонованих показників. Дослідження питань підвищення продуктивності низькоенергетичних безпроводових каналів зв’язку забезпечить побудову сенсорних телекомунікаційних систем для успішного виконання поставлених завдань. Новими в дисертації є наступні результати: 1. Вдосконалено використання векторно-фазового методу для визначення завадостійкості багатопозиційних сигналів в умовах низької енергетики. Класичні формули Прокіса не є точними для низької енергетики. 2. Вдосконалено методику синтезу сигналу, яка дозволяє знайти екстремум продуктивності каналу зв’язку та наблизити до його пропускної здатності – границі Шеннона. 3. Вдосконалено методику оцінки ефективності використання ресурсів каналу зв’язку.Shmihel B. Increasing the performance of low-power wireless communication channels of sensor telecommunication systems – Scientific qualification work on the rights of the manuscript. Dissertation for the Doctor of Philosophy degree in technical sciences, specialty 172 - Telecommunications and radio engineering. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2022. In the modern world, human life is inextricably connected with the exchange of information. User requirements for the quality, speed, and security of receiving and transmitting data are also growing extremely fast while maintaining the possibility of mobility. Satisfying these needs is the purpose of wireless networks. Sensor networks play a key role in the need for rapid deployment, mobility, networking flexibility and a variety of possible applications, in many cases being the only cost-effective solution. One of the key tasks of functioning in the sensor network is to ensure reliable and efficient data transmission in conditions of limited resources. Given the size of the sensor, the main requirement for sensor networks is to provide low power consumption and reliable reception. Their autonomy depends on the energy consumed by the nodes of the system. To achieve the necessary reliability, the following components take place: - sufficient energy (limited for sensor networks) - low transmission rate (limited by requirements for sensor networks) - tools for maintaining reliability (noise-correcting coding) By low energy, we will consider the signal-to-noise ratio h 2 <10. Parameter h 2 is the result of the interaction of three independent parameters: - signal strength at the receiving point - noise spectral density - symbol rate Performance is the actual speed of information transfer of the source. The key to solving the problem of obtaining maximum performance lies in the plane of the theory of information, founded by K. Shannon. The tool for achieving maximum performance, as the approach of the channel performance to its bandwidth, is the choice of optimal signal-code constructions that allow messages to be transmitted at the highest possible speed and with a given quality. The approach of the channel performance to its bandwidth characterizes the information efficiency of the information transmission system. The research aims to synthesize signals that bring the channel performance as close as possible to the throughput with limited channel resources. The research contains the actual problem of increasing productivity in lowenergy wireless communication channels. Unlike traditional wireless communication systems, a sensor network includes many devices that should transmit information to a base station. Sensor nodes can be placed permanently or be able to move in a certain space, so they must be autonomous, self-organized and do not require installation. The coverage area of such a network is extremely limited and can reach tens and hundreds of meters. The main task in building a sensor network is a reliable assessment of the energy characteristics of a wireless communication channel. Based on the foregoing, for the deployment of sensor networks, an important issue is the effective design of a sensor network: the required number of devices, their characteristics, placement, energy characteristics of channels, propagation paths, etc. To solve the limitations of the communication channel, it is promising to search for new methods for transmitting information, choosing an effective type of modulation and error-correcting coding. The basic tool for transmitting information is the signals of multi-position modulation. The choice of a combination of modulation type and error code rate provides the highest possible efficiency while providing adequate reliability to the communication channel. The multi-position modulation signals BPSK, QPSK and QAM16 were chosen as the considered signals. High-speed modulation types are not considered, since the sensor network does not involve the transmission of large amounts of information and has limited signal energy. Broadband signals are one of the well-known methods for improving the noise immunity of a channel, but the properties of such signals under conditions of limited resources and signal energy have not been studied. To determine the most optimal method of signal transmission in low energy conditions, research on the properties of the narrowband signals was carried out based on models for assessing the quality of communication channels and comparing the noise immunity characteristic of wideband signals with equivalent signal energy. To determine the maximum transmission performance in wireless low-energy communication channels, it is necessary to investigate the performance indicators of a given type of modulation signals and compare them with wideband signals with different values of the signal base B. It turned out that wideband signals do not provide better reliability compared to narrowband signals with the same transmission power and processing method. The classical formulas for estimating the noise immunity of multi-position signals are accurate for high energy, but for h2 - 0 they are not accurate. Therefore, to determine the exact reliability for such conditions, it is proposed to use the vectorphase method. The vector-phase method helps to obtain accurate calculations for any energy, in contrast to the Prokis formulas, which can only be used for high energy. The overall result of the research is performance evaluation of signal-code construction, that allows determining the efficiency of using a certain type of modulation and coding in a channel with given frequency and energy parameters according to the criterion of maximum approach to the Shannon bound, or the maximum of information efficiency for given signal reliability. Using this technique, it possible to evaluate the efficiency of using the resources of communication channels with multi-position modulation and error-correcting coding and calculate the costs of implementing measures to improve the reliability or performance of the proposed indicators. Research on improving the performance of low-energy wireless communication channels will help to build sensor telecommunication systems for the successful completion of tasks. Research contains the following new results: 1. The use of the vector-phase method for determining the noise immunity of multi-position signals under low energy conditions has been improved. The classic Prokis formulas are not accurate for low energy. 2. The method of signal synthesis has been improved, which makes it is possible to find the extremum of the communication channel performance and bring it closer to its capacity – the Shannon bounds. 3. The methodology for evaluating the effectiveness of the communication channel resources has been improved

    Role of Digitalization in Election Voting Through Industry 4.0 Enabling Technologies

    Get PDF
    The election voting system is one of the essential pillars of democracy to elect the representative for ruling the country. In the election voting system, there are multiple areas such as detection of fake voters, illegal activities for fake voting, booth capturing, ballot monitoring, etc., in which Industry 4.0 can be adopted for the application of real-time monitoring, intelligent detection, enhancing security and transparency of voting and other data during the voting. According to previous research, there are no studies that have presented the significance of industry 4.0 technologies for improving the electronic voting system from a sustainability standpoint. To overcome the research gap, this study aims to present literature about Industry 4.0 technologies on the election voting system. We examined individual industry enabling technologies such as blockchain, artificial intelligence (AI), cloud computing, and the Internet of Things (IoT) that have the potential to strengthen the infrastructure of the election voting system. Based upon the analysis, the study has discussed and recommended suggestions for the future scope such as: IoT and cloud computing-based automatic systems for the detection of fake voters and updating voter attendance after the verification of the voter identity; AI-based illegal, and fake voting activities detection through vision node; blockchain-inspired system for the data integrity in between voter and election commission and robotic assistance system for guiding the voter and also for detecting disputes in the premises of election booth

    Exploring acceptance of autonomous vehicle policies using KeyBERT and SNA: Targeting engineering students

    Full text link
    This study aims to explore user acceptance of Autonomous Vehicle (AV) policies with improved text-mining methods. Recently, South Korean policymakers have viewed Autonomous Driving Car (ADC) and Autonomous Driving Robot (ADR) as next-generation means of transportation that will reduce the cost of transporting passengers and goods. They support the construction of V2I and V2V communication infrastructures for ADC and recognize that ADR is equivalent to pedestrians to promote its deployment into sidewalks. To fill the gap where end-user acceptance of these policies is not well considered, this study applied two text-mining methods to the comments of graduate students in the fields of Industrial, Mechanical, and Electronics-Electrical-Computer. One is the Co-occurrence Network Analysis (CNA) based on TF-IWF and Dice coefficient, and the other is the Contextual Semantic Network Analysis (C-SNA) based on both KeyBERT, which extracts keywords that contextually represent the comments, and double cosine similarity. The reason for comparing these approaches is to balance interest not only in the implications for the AV policies but also in the need to apply quality text mining to this research domain. Significantly, the limitation of frequency-based text mining, which does not reflect textual context, and the trade-off of adjusting thresholds in Semantic Network Analysis (SNA) were considered. As the results of comparing the two approaches, the C-SNA provided the information necessary to understand users' voices using fewer nodes and features than the CNA. The users who pre-emptively understood the AV policies based on their engineering literacy and the given texts revealed potential risks of the AV accident policies. This study adds suggestions to manage these risks to support the successful deployment of AVs on public roads.Comment: 29 pages with 11 figure

    A fuzzy set theory-based fast fault diagnosis approach for rotators of induction motors

    Get PDF
    Induction motors have been widely used in industry, agriculture, transportation, national defense engineering, etc. Defects of the motors will not only cause the abnormal operation of production equipment but also cause the motor to run in a state of low energy efficiency before evolving into a fault shutdown. The former may lead to the suspension of the production process, while the latter may lead to additional energy loss. This paper studies a fuzzy rule-based expert system for this purpose and focuses on the analysis of many knowledge representation methods and reasoning techniques. The rotator fault of induction motors is analyzed and diagnosed by using this knowledge, and the diagnosis result is displayed. The simulation model can effectively simulate the broken rotator fault by changing the resistance value of the equivalent rotor winding. And the influence of the broken rotor bar fault on the motors is described, which provides a basis for the fault characteristics analysis. The simulation results show that the proposed method can realize fast fault diagnosis for rotators of induction motors
    corecore