Multimode Monitoring of Oxy-gas Combustion through Flame Imaging, Principal Component Analysis and Kernel Support Vector Machine

This paper presents a method for the multimode monitoring of combustion stability under different oxy-gas fired conditions based on flame imaging, principal component analysis and kernel support vector machine (PCA-KSVM) techniques. The images of oxy-gas flames are segmented into premixed and diffused regions through Watershed Transform method. The weighted color and texture features of the diffused and premixed regions are extracted and projected into two subspaces using the PCA to reduce the data dimensions and noises. The multi-class KSVM model is finally built based on the flame features in the principal component subspace to identify the operation condition. Two classic multivariate statistic indices, i.e. Hotelling’s T2 and squared prediction error (SPE), are used to assess the normal and abnormal states for the corresponding operation condition. The experimental results obtained on a lab-scale oxy-gas rig show that the weighted color and texture features of the defined diffused and premixed regions are effective for detecting the combustion state and that the proposed PCA-KSVM model is feasible and effective to monitor a combustion process under variable operation conditions

State of the art survey of technologies applicable to NASA's aeronautics, avionics and controls program

The state of the art survey (SOAS) covers six technology areas including flightpath management, aircraft control system, crew station technology, interface & integration technology, military technology, and fundamental technology. The SOAS included contributions from over 70 individuals in industry, government, and the universities

Digital Design of New Chaotic Ciphers for Ethernet Traffic

Durante los últimos años, ha habido un gran desarrollo en el campo de la criptografía, y muchos algoritmos de encriptado así como otras funciones criptográficas han sido propuestos.Sin embargo, a pesar de este desarrollo, hoy en día todavía existe un gran interés en crear nuevas primitivas criptográficas o mejorar las ya existentes. Algunas de las razones son las siguientes:• Primero, debido el desarrollo de las tecnologías de la comunicación, la cantidad de información que se transmite está constantemente incrementándose. En este contexto, existen numerosas aplicaciones que requieren encriptar una gran cantidad de datos en tiempo real o en un intervalo de tiempo muy reducido. Un ejemplo de ello puede ser el encriptado de videos de alta resolución en tiempo real. Desafortunadamente, la mayoría de los algoritmos de encriptado usados hoy en día no son capaces de encriptar una gran cantidad de datos a alta velocidad mientras mantienen altos estándares de seguridad.• Debido al gran aumento de la potencia de cálculo de los ordenadores, muchos algoritmos que tradicionalmente se consideraban seguros, actualmente pueden ser atacados por métodos de “fuerza bruta” en una cantidad de tiempo razonable. Por ejemplo, cuando el algoritmo de encriptado DES (Data Encryption Standard) fue lanzado por primera vez, el tamaño de la clave era sólo de 56 bits mientras que, hoy en día, el NIST (National Institute of Standards and Technology) recomienda que los algoritmos de encriptado simétricos tengan una clave de, al menos, 112 bits. Por otro lado, actualmente se está investigando y logrando avances significativos en el campo de la computación cuántica y se espera que, en el futuro, se desarrollen ordenadores cuánticos a gran escala. De ser así, se ha demostrado que algunos algoritmos que se usan actualmente como el RSA (Rivest Shamir Adleman) podrían ser atacados con éxito.• Junto al desarrollo en el campo de la criptografía, también ha habido un gran desarrollo en el campo del criptoanálisis. Por tanto, se están encontrando nuevas vulnerabilidades y proponiendo nuevos ataques constantemente. Por consiguiente, es necesario buscar nuevos algoritmos que sean robustos frente a todos los ataques conocidos para sustituir a los algoritmos en los que se han encontrado vulnerabilidades. En este aspecto, cabe destacar que algunos algoritmos como el RSA y ElGamal están basados en la suposición de que algunos problemas como la factorización del producto de dos números primos o el cálculo de logaritmos discretos son difíciles de resolver. Sin embargo, no se ha descartado que, en el futuro, se puedan desarrollar algoritmos que resuelvan estos problemas de manera rápida (en tiempo polinomial).• Idealmente, las claves usadas para encriptar los datos deberían ser generadas de manera aleatoria para ser completamente impredecibles. Dado que las secuencias generadas por generadores pseudoaleatorios, PRNGs (Pseudo Random Number Generators) son predecibles, son potencialmente vulnerables al criptoanálisis. Por tanto, las claves suelen ser generadas usando generadores de números aleatorios verdaderos, TRNGs (True Random Number Generators). Desafortunadamente, los TRNGs normalmente generan los bits a menor velocidad que los PRNGs y, además, las secuencias generadas suelen tener peores propiedades estadísticas, lo que hace necesario que pasen por una etapa de post-procesado. El usar un TRNG de baja calidad para generar claves, puede comprometer la seguridad de todo el sistema de encriptado, como ya ha ocurrido en algunas ocasiones. Por tanto, el diseño de nuevos TRNGs con buenas propiedades estadísticas es un tema de gran interés.En resumen, es claro que existen numerosas líneas de investigación en el ámbito de la criptografía de gran importancia. Dado que el campo de la criptografía es muy amplio, esta tesis se ha centra en tres líneas de investigación: el diseño de nuevos TRNGs, el diseño de nuevos cifradores de flujo caóticos rápidos y seguros y, finalmente, la implementación de nuevos criptosistemas para comunicaciones ópticas Gigabit Ethernet a velocidades de 1 Gbps y 10 Gbps. Dichos criptosistemas han estado basados en los algoritmos caóticos propuestos, pero se han adaptado para poder realizar el encriptado en la capa física, manteniendo el formato de la codificación. De esta forma, se ha logrado que estos sistemas sean capaces no sólo de encriptar los datos sino que, además, un atacante no pueda saber si se está produciendo una comunicación o no. Los principales aspectos cubiertos en esta tesis son los siguientes:• Estudio del estado del arte, incluyendo los algoritmos de encriptado que se usan actualmente. En esta parte se analizan los principales problemas que presentan los algoritmos de encriptado standard actuales y qué soluciones han sido propuestas. Este estudio es necesario para poder diseñar nuevos algoritmos que resuelvan estos problemas.• Propuesta de nuevos TRNGs adecuados para la generación de claves. Se exploran dos diferentes posibilidades: el uso del ruido generado por un acelerómetro MEMS (Microelectromechanical Systems) y el ruido generado por DNOs (Digital Nonlinear Oscillators). Ambos casos se analizan en detalle realizando varios análisis estadísticos a secuencias obtenidas a distintas frecuencias de muestreo. También se propone y se implementa un algoritmo de post-procesado simple para mejorar la aleatoriedad de las secuencias generadas. Finalmente, se discute la posibilidad de usar estos TRNGs como generadores de claves. • Se proponen nuevos algoritmos de encriptado que son rápidos, seguros y que pueden implementarse usando una cantidad reducida de recursos. De entre todas las posibilidades, esta tesis se centra en los sistemas caóticos ya que, gracias a sus propiedades intrínsecas como la ergodicidad o su comportamiento similar al comportamiento aleatorio, pueden ser una buena alternativa a los sistemas de encriptado clásicos. Para superar los problemas que surgen cuando estos sistemas son digitalizados, se proponen y estudian diversas estrategias: usar un sistema de multi-encriptado, cambiar los parámetros de control de los sistemas caóticos y perturbar las órbitas caóticas.• Se implementan los algoritmos propuestos. Para ello, se usa una FPGA Virtex 7. Las distintas implementaciones son analizadas y comparadas, teniendo en cuenta diversos aspectos tales como el consumo de potencia, uso de área, velocidad de encriptado y nivel de seguridad obtenido. Uno de estos diseños, se elige para ser implementado en un ASIC (Application Specific Integrate Circuit) usando una tecnología de 0,18 um. En cualquier caso, las soluciones propuestas pueden ser también implementadas en otras plataformas y otras tecnologías.• Finalmente, los algoritmos propuestos se adaptan y aplican a comunicaciones ópticas Gigabit Ethernet. En particular, se implementan criptosistemas que realizan el encriptado al nivel de la capa física para velocidades de 1 Gbps y 10 Gbps. Para realizar el encriptado en la capa física, los algoritmos propuestos en las secciones anteriores se adaptan para que preserven el formato de la codificación, 8b/10b en el caso de 1 Gb Ethernet y 64b/10b en el caso de 10 Gb Ethernet. En ambos casos, los criptosistemas se implementan en una FPGA Virtex 7 y se diseña un set experimental, que incluye dos módulos SFP (Small Form-factor Pluggable) capaces de transmitir a una velocidad de hasta 10.3125 Gbps sobre una fibra multimodo de 850 nm. Con este set experimental, se comprueba que los sistemas de encriptado funcionan correctamente y de manera síncrona. Además, se comprueba que el encriptado es bueno (pasa todos los test de seguridad) y que el patrón del tráfico de datos está oculto.<br /

Aeronautical engineering, a continuing bibliography with indexes

This bibliography lists 419 reports, articles and other documents introduced into the NASA scientific and technical information system in March 1985

Hyperspectral Imaging for Fine to Medium Scale Applications in Environmental Sciences

The aim of the Special Issue “Hyperspectral Imaging for Fine to Medium Scale Applications in Environmental Sciences” was to present a selection of innovative studies using hyperspectral imaging (HSI) in different thematic fields. This intention reflects the technical developments in the last three decades, which have brought the capacity of HSI to provide spectrally, spatially and temporally detailed data, favoured by e.g., hyperspectral snapshot technologies, miniaturized hyperspectral sensors and hyperspectral microscopy imaging. The present book comprises a suite of papers in various fields of environmental sciences—geology/mineral exploration, digital soil mapping, mapping and characterization of vegetation, and sensing of water bodies (including under-ice and underwater applications). In addition, there are two rather methodically/technically-oriented contributions dealing with the optimized processing of UAV data and on the design and test of a multi-channel optical receiver for ground-based applications. All in all, this compilation documents that HSI is a multi-faceted research topic and will remain so in the future

Fiber Bragg Grating Based Sensors and Systems

This book is a collection of papers that originated as a Special Issue, focused on some recent advances related to fiber Bragg grating-based sensors and systems. Conventionally, this book can be divided into three parts: intelligent systems, new types of sensors, and original interrogators. The intelligent systems presented include evaluation of strain transition properties between cast-in FBGs and cast aluminum during uniaxial straining, multi-point strain measurements on a containment vessel, damage detection methods based on long-gauge FBG for highway bridges, evaluation of a coupled sequential approach for rotorcraft landing simulation, wearable hand modules and real-time tracking algorithms for measuring finger joint angles of different hand sizes, and glaze icing detection of 110 kV composite insulators. New types of sensors are reflected in multi-addressed fiber Bragg structures for microwave–photonic sensor systems, its applications in load-sensing wheel hub bearings, and more complex influence in problems of generation of vortex optical beams based on chiral fiber-optic periodic structures. Original interrogators include research in optical designs with curved detectors for FBG interrogation monitors; demonstration of a filterless, multi-point, and temperature-independent FBG dynamical demodulator using pulse-width modulation; and dual wavelength differential detection of FBG sensors with a pulsed DFB laser

Advances in Modelling and Control of Wind and Hydrogenerators

Rapid deployment of wind and solar energy generation is going to result in a series of new problems with regards to the reliability of our electrical grid in terms of outages, cost, and life-time, forcing us to promptly deal with the challenging restructuring of our energy systems. Increased penetration of fluctuating renewable energy resources is a challenge for the electrical grid. Proposing solutions to deal with this problem also impacts the functionality of large generators. The power electronic generator interactions, multi-domain modelling, and reliable monitoring systems are examples of new challenges in this field. This book presents some new modelling methods and technologies for renewable energy generators including wind, ocean, and hydropower systems