A compact high-energy particle detector for low-cost deep space missions

Over the last few decades particle physics has led to many new discoveries, laying the foundation for modern science. However, there are still many unanswered questions which the next generation of particle detectors could address, potentially expanding our knowledge and understanding of the Universe. Owing to recent technological advancements, electronic sensors are now able to acquire measurements previously unobtainable, creating opportunities for new deep-space high-energy particle missions. Consequently, a new compact instrument was developed capable of detecting gamma rays, neutrons and charged particles. This instrument combines the latest in FPGA System-on-Chip technology as the central processor and a 3x3 array of silicon photomultipliers coupled with an organic plastic scintillator as the detector. Using modern digital pulse shape discrimination and signal processing techniques, the scintillator and photomultiplier combination has been shown to accurately discriminate between the di_erent particle types and provide information such as total energy and incident direction. The instrument demonstrated the ability to capture 30,000 particle events per second across 9 channels - around 15 times that of the U.S. based CLAS detector. Furthermore, the input signals are simultaneously sampled at a maximum rate of 5 GSPS across all channels with 14-bit resolution. Future developments will include FPGA-implemented digital signal processing as well as hardware design for small satellite based deep-space missions that can overcome radiation vulnerability

Smart Wireless Sensor Networks

The recent development of communication and sensor technology results in the growth of a new attractive and challenging area - wireless sensor networks (WSNs). A wireless sensor network which consists of a large number of sensor nodes is deployed in environmental fields to serve various applications. Facilitated with the ability of wireless communication and intelligent computation, these nodes become smart sensors which do not only perceive ambient physical parameters but also be able to process information, cooperate with each other and self-organize into the network. These new features assist the sensor nodes as well as the network to operate more efficiently in terms of both data acquisition and energy consumption. Special purposes of the applications require design and operation of WSNs different from conventional networks such as the internet. The network design must take into account of the objectives of specific applications. The nature of deployed environment must be considered. The limited of sensor nodes� resources such as memory, computational ability, communication bandwidth and energy source are the challenges in network design. A smart wireless sensor network must be able to deal with these constraints as well as to guarantee the connectivity, coverage, reliability and security of network's operation for a maximized lifetime. This book discusses various aspects of designing such smart wireless sensor networks. Main topics includes: design methodologies, network protocols and algorithms, quality of service management, coverage optimization, time synchronization and security techniques for sensor networks

Air Traffic Management Abbreviation Compendium

As in all fields of work, an unmanageable number of abbreviations are used today in aviation for terms, definitions, commands, standards and technical descriptions. This applies in general to the areas of aeronautical communication, navigation and surveillance, cockpit and air traffic control working positions, passenger and cargo transport, and all other areas of flight planning, organization and guidance. In addition, many abbreviations are used more than once or have different meanings in different languages. In order to obtain an overview of the most common abbreviations used in air traffic management, organizations like EUROCONTROL, FAA, DWD and DLR have published lists of abbreviations in the past, which have also been enclosed in this document. In addition, abbreviations from some larger international projects related to aviation have been included to provide users with a directory as complete as possible. This means that the second edition of the Air Traffic Management Abbreviation Compendium includes now around 16,500 abbreviations and acronyms from the field of aviation

Modelado y optimización de energía en redes de sensores inalámbricas para la medida de parámetros medioambientales

Las redes de sensores inalámbricos forman un reciente campo de investigación. Están formadas por una serie de nodos que realizan una determinada tarea. Los nodos suelen ser pequeños dispositivos electrónicos, autónomos, alimentados por baterías y con capacidad para comunicarse entre ellos inalámbricamente. Las características del tamaño y la alimentación con batería hacen que el consumo de energía sea un factor clave en su diseño. A partir de la necesidad de optimizar el consumo de energía aparecen nuevos tópicos de investigación como la recolección de energía y la optimización del consumo. Esta tesis se enmarca dentro de estos campos, tratando de estudiar, proponer soluciones e implementarlas. En la primera parte se estudiará el comportamiento y arquitecturas de los dispositivos y sistemas operativos más utilizados en el ámbito de las redes de sensores. El análisis se enfocará en los sistemas operativos TinyOS, MantisOS y Contiki y en los dispositivos Tmote Sky y MICAz. En la siguiente parte se estudiará el estado del arte de los modelos teóricos sobre el consumo de energía en redes de sensores desde diferentes perspectivas: el transceiver, un nodo completo, toda una red, etc. Después se propondrá una metodología para obtener modelos para mejorar el conocimiento sobre estado de carga de un nodo sensor, teniendo en cuenta factores tales como la temperatura o el desgaste de las baterías. Aplicando este método se propondrán varios modelos basados en regresiones lineales y redes neuronales que puedan ser ejecutados por un nodo final. Los resultados se validarán con medidas experimentales y comparativas con otros dispositivos hardware. Se propondrá una arquitectura de fuente de alimentación basada en recolección de energía solar. Además esta fuente permitirá reducir el desgaste de las baterías recargables mediante el empleo de supercondensadores. Para ello la fuente de alimentación cuenta con un sistema que automáticamente conmuta entre ambas fuentes y prioriza la del supercondensador respecto a la de la batería. El diseño permitirá operar a un nodo típico exclusivamente desde un supercondensador durante varios días, entrando la batería en funcionamiento únicamente cuando las condiciones climatológicas impiden obtener la suficiente energía del sol. Después se estudiará la posibilidad de utilizar otra fuente de recolección de energía: la energía proveniente de ondas de radio comerciales. Para ello se estudiarán diversos circuitos y se compararán sus resultados. Este método de obtención de energía, si bien proporciona poca corriente, puede ser suficiente para un nodo con un consumo extraordinariamente reducido, o como apoyo a otra fuente de energía, sobre todo teniendo en cuenta que su disponibilidad no depende de condiciones climatológicas. En la última parte de la tesis se realizarán varias aplicaciones. En primer lugar se implementará un nodo inalámbrico para controlar sistemas de regadíos mediante electroválvulas. El nodo tendrá un sistema de alimentación y disparo de las electroválvula combinando condensadores y supercondensadores. Además se implementará un protocolo de acceso al medio que mantiene el sincronismo entre nodos adyacentes mediante un sistema hardware que permite reducir el consumo del nodo sin perder la temporización. La segunda aplicación será un sistema medidor de parámetros medioambientales que utilizará la fuente de alimentación diseñada anteriormente. Además el consumo de este nodo se aproxima a la energía que podría proporcionar un sistema de recolección mediante ondas de radio. Se podrá acceder a los parámetros medioambientales recogidos a través de internet.Lajara Vizcaíno, JR. (2014). Modelado y optimización de energía en redes de sensores inalámbricas para la medida de parámetros medioambientales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39371TESI