Automatic detection of signals by using artificial intelligence techniques

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en 2013Premio a la Mejor Tesis Doctoral en Seguridad y Defensa por el Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación (COIT) y la Asociación Española de Ingenieros de Telecomunicación (AEIT) en 2013La detección automática de señales (blancos) en interferencia aditiva (clutter más ruido) es un problema no resuelto hoy en día. Muchos y diversos esquemas de detección son propuestos constantemente en revistas especializadas sobre temas de investigación radar y de procesado de señal. Esos esquemas son adaptados normalmente a la casuística del problema, es decir, a los blancos y al tipo de clutter presentes en esos experimentos. Es por ello que la tesis presentada a continuación busca proponer un esquema de detección que trabaje con altas prestaciones en distintos entornos. En esta tesis se pretende resolver dos tipos de problemas: uno centrado en la detección de blancos radar de tipo Swerling 0 en presencia de clutter sintético modelado con una distribución Weibull y ruido blanco Gaussiano; y otro centrado en la detección de barcos en movimiento a partir de imágenes radar provenientes de un radar marino comercial. Se ha comprobado que los datos reales están estadísticamente relacionados con los datos sintéticos simulados, lo cual permitirá proponer un único esquema de detección que trabaje en ambos casos. Teniendo en cuenta los problemas de detección planteados, se asumen varias premisas. Las imágenes radar generadas en entornos simulados tienen en cuenta una correlación temporal entre celdas consecutivas de la imagen y una distribución espacial constante de los parámetros estadísticos del clutter dentro de una misma imagen, pero variable de una imagen a otra. Dentro de este entorno simulado, se asumen distintos tamaños y formas de blanco. Estos entornos han sido simulados mediante el uso de los parámetros estadísticos del clutter descritos en la literatura. Comparando dichos entornos, se observa una gran disparidad en sus parámetros estadísticos, haciendo más difícil aún si cabe la tarea de proponer un detector radar que trabaje correctamente y con altas prestaciones en distintos entornos radar. Para resolver los problemas de detección planteados, se han considerado detectores radar utilizados habitualmente en la literatura. Así, se ha seleccionado como detector de referencia para el caso de trabajar con datos procedente de un radar coherente el detector de blanco conocido a priori (TSKAP: target sequence known a priori). Detectores basados en técnicas CFAR (constant false alarm rate) han sido elegidos para el caso de trabajar con datos procedentes de un radar incoherente. Por otro lado, se ha estudiado el uso de técnicas de inteligencia artificial (IA) para crear detectores que resuelvan los dos problemas de detección planteados. De las posibles técnicas de IA existentes en la literatura, se han elegido dos tipos de redes neuronales artificiales (RNAs): el perceptron multicapa (MLP: Multilayer perceptron) y las RNAs basadas en funciones de base radial (RBFNs: Radial basis function networks). Mediante este tipo de técnicas, se proponen nuevas estrategias de detección para los casos coherente e incoherente. Aparte de la contribución en el uso de técnicas de IA en temas de detección radar, se presenta otra contribución importante: el uso de nuevos modos de selección de celdas de una imagen para la mejora de las prestaciones del detector radar propuesto. Estos modos están basados en esquemas de selección con retardo (en una o dos dimensiones), dentro de los cuales se pueden elegir más celdas para poder realizar una mejor estimación de los parámetros del clutter que rodea al blanco. Además, el uso de estos modos de selección en dos dimensiones en detectores CFAR también puede ser considerado contribución ya que antes no se habían presentado resultados para los modos aquí propuestos. Los experimentos desarrollados consideran entornos simulados de mar, mar helado y tierra para el diseño y test de los detectores coherentes tomados como referencia y los basados en IA. En estos experimentos, se estudió la influencia de los siguientes parámetros durante el diseño de los detectores bajo estudio: las propiedades del clutter presente en las imágenes de los conjuntos de diseño (para entrenar RNAs y establecer el umbral de detección); los modos de selección; el número de celdas seleccionadas; así como el número de neuronas ocultas en las RNAs. A partir de estos estudios, se obtienen los valores de dichos parámetros, de tal forma que se obtienen altas prestaciones, mientras que se mantiene un coste computacional moderado en el detector propuesto. Una vez diseñados los detectores, éstos se testean utilizando un conjunto de datos de test no utilizado previamente. Este conjunto de test está compuesto por imágenes radar con distintas propiedades estadísticas para simular lo que ocurre en entornos reales. Las prestaciones observadas para este conjunto son ligeramente inferiores a los obtenidas en la etapa de diseño. Además, se observa que las prestaciones del detector para las distintas imágenes radar del con- junto, es decir, para distintos condiciones de clutter, presentan pequeñas variaciones. Esto nos indica un alto grado de robustez en los detectores cuando las condiciones de clutter cambian con el tiempo. Teniendo en cuenta estas pequeñas variaciones de las prestaciones del detector, podemos inferir que las mismas prestaciones presentadas aquí se pueden obtener cuando el detector diseñado procese nuevas imágenes radar en el futuro. Por otro lado, se han realizado estudios similares para el caso de detectores incoherentes en entornos simulados de mar, mar helado y tierra. De estos estudios, destacamos las diferencias que existen entre los resultados obtenidos por los detectores coherentes e incoherentes en entornos simulados de clutter de mar. La primera diferencia que se observa es que las prestaciones del detector incoherente son ligeramente menores que las obtenidas por el coherente, aspecto que era de esperar porque sólo considera la información de amplitud. La segunda diferencia observada es la alta reducción de coste computacional que se obtiene, siendo esto debido a que en estos detectores se utiliza menos información a la entrada. Los resultados obtenidos para los entornos simulados de mar helado y tierra no han sido incorporados en la memoria de la tesis porque tanto las prestaciones como el coste computacional obtenidos son similares a los obtenidos para el caso de entornos marinos. Finalmente, se han diseñado y testeado detectores incoherentes para trabajar con imágenes provenientes de un radar marino comercial situado en la plataforma de investigación alemana FINO-1, la cual se encuentra localizada en el mar del Norte (Alemania). Antes de proceder con el diseño de estos detectores, se comprobó que las medidas de clutter contenidas en las imágenes radar seguían una distribución Weibull, tal y como se asumió en el entorno simulado de mar. Acto seguido a esta comprobación, se procedió con el ajuste de los parámetros de cada uno de los detectores bajo estudio (CFAR y basados en técnicas de IA) para obtener las mejores prestaciones posibles, así como un coste computacional moderado. Una vez diseñados los detectores, se procedió a testearlos, llegando a las mismas conclusiones a las que se llegó para el caso sintético: alta robustez frente a cambios en las condiciones de diseño y baja pérdida de prestaciones cuando se procesan nuevas imágenes radar. También se muestra cual es el coste computacional de la configuración seleccionada en los casos de detectores incoherentes basados en MLPs y RBFNs, así como la velocidad de computo necesaria para poder procesar imágenes radar en tiempo real. A partir de estos resultados, se llega a la conclusión final de que como las unidades de procesado disponibles en el mercado permiten trabajar a las velocidades que necesita el sistema, el procesado en tiempo real está garantizado. A partir del análisis de las prestaciones obtenidas para los distintos casos de estudio abordados en la tesis, se llega a la siguiente conclusión general: los detectores basados en técnicas de IA mejoran las prestaciones obtenidas por los detectores de referencia seleccionados de la literatura en todos los casos de estudio presentados. Ésta conclusión se obtiene para radares que trabajan a distintas frecuencias, con distintas resoluciones y con receptores diferentes (coherentes e incoherentes). Además, esta conclusión también es independiente del entorno radar bajo estudio (mar, mar helado y tierra)

Automatic detection of signals by using artificial intelligence techniques

Premio Extraordinario de Doctorado de la UAH en 2013Premio a la Mejor Tesis Doctoral en Seguridad y Defensa por el Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación (COIT) y la Asociación Española de Ingenieros de Telecomunicación (AEIT) en 2013La detección automática de señales (blancos) en interferencia aditiva (clutter más ruido) es un problema no resuelto hoy en día. Muchos y diversos esquemas de detección son propuestos constantemente en revistas especializadas sobre temas de investigación radar y de procesado de señal. Esos esquemas son adaptados normalmente a la casuística del problema, es decir, a los blancos y al tipo de clutter presentes en esos experimentos. Es por ello que la tesis presentada a continuación busca proponer un esquema de detección que trabaje con altas prestaciones en distintos entornos. En esta tesis se pretende resolver dos tipos de problemas: uno centrado en la detección de blancos radar de tipo Swerling 0 en presencia de clutter sintético modelado con una distribución Weibull y ruido blanco Gaussiano; y otro centrado en la detección de barcos en movimiento a partir de imágenes radar provenientes de un radar marino comercial. Se ha comprobado que los datos reales están estadísticamente relacionados con los datos sintéticos simulados, lo cual permitirá proponer un único esquema de detección que trabaje en ambos casos. Teniendo en cuenta los problemas de detección planteados, se asumen varias premisas. Las imágenes radar generadas en entornos simulados tienen en cuenta una correlación temporal entre celdas consecutivas de la imagen y una distribución espacial constante de los parámetros estadísticos del clutter dentro de una misma imagen, pero variable de una imagen a otra. Dentro de este entorno simulado, se asumen distintos tamaños y formas de blanco. Estos entornos han sido simulados mediante el uso de los parámetros estadísticos del clutter descritos en la literatura. Comparando dichos entornos, se observa una gran disparidad en sus parámetros estadísticos, haciendo más difícil aún si cabe la tarea de proponer un detector radar que trabaje correctamente y con altas prestaciones en distintos entornos radar. Para resolver los problemas de detección planteados, se han considerado detectores radar utilizados habitualmente en la literatura. Así, se ha seleccionado como detector de referencia para el caso de trabajar con datos procedente de un radar coherente el detector de blanco conocido a priori (TSKAP: target sequence known a priori). Detectores basados en técnicas CFAR (constant false alarm rate) han sido elegidos para el caso de trabajar con datos procedentes de un radar incoherente. Por otro lado, se ha estudiado el uso de técnicas de inteligencia artificial (IA) para crear detectores que resuelvan los dos problemas de detección planteados. De las posibles técnicas de IA existentes en la literatura, se han elegido dos tipos de redes neuronales artificiales (RNAs): el perceptron multicapa (MLP: Multilayer perceptron) y las RNAs basadas en funciones de base radial (RBFNs: Radial basis function networks). Mediante este tipo de técnicas, se proponen nuevas estrategias de detección para los casos coherente e incoherente. Aparte de la contribución en el uso de técnicas de IA en temas de detección radar, se presenta otra contribución importante: el uso de nuevos modos de selección de celdas de una imagen para la mejora de las prestaciones del detector radar propuesto. Estos modos están basados en esquemas de selección con retardo (en una o dos dimensiones), dentro de los cuales se pueden elegir más celdas para poder realizar una mejor estimación de los parámetros del clutter que rodea al blanco. Además, el uso de estos modos de selección en dos dimensiones en detectores CFAR también puede ser considerado contribución ya que antes no se habían presentado resultados para los modos aquí propuestos. Los experimentos desarrollados consideran entornos simulados de mar, mar helado y tierra para el diseño y test de los detectores coherentes tomados como referencia y los basados en IA. En estos experimentos, se estudió la influencia de los siguientes parámetros durante el diseño de los detectores bajo estudio: las propiedades del clutter presente en las imágenes de los conjuntos de diseño (para entrenar RNAs y establecer el umbral de detección); los modos de selección; el número de celdas seleccionadas; así como el número de neuronas ocultas en las RNAs. A partir de estos estudios, se obtienen los valores de dichos parámetros, de tal forma que se obtienen altas prestaciones, mientras que se mantiene un coste computacional moderado en el detector propuesto. Una vez diseñados los detectores, éstos se testean utilizando un conjunto de datos de test no utilizado previamente. Este conjunto de test está compuesto por imágenes radar con distintas propiedades estadísticas para simular lo que ocurre en entornos reales. Las prestaciones observadas para este conjunto son ligeramente inferiores a los obtenidas en la etapa de diseño. Además, se observa que las prestaciones del detector para las distintas imágenes radar del con- junto, es decir, para distintos condiciones de clutter, presentan pequeñas variaciones. Esto nos indica un alto grado de robustez en los detectores cuando las condiciones de clutter cambian con el tiempo. Teniendo en cuenta estas pequeñas variaciones de las prestaciones del detector, podemos inferir que las mismas prestaciones presentadas aquí se pueden obtener cuando el detector diseñado procese nuevas imágenes radar en el futuro. Por otro lado, se han realizado estudios similares para el caso de detectores incoherentes en entornos simulados de mar, mar helado y tierra. De estos estudios, destacamos las diferencias que existen entre los resultados obtenidos por los detectores coherentes e incoherentes en entornos simulados de clutter de mar. La primera diferencia que se observa es que las prestaciones del detector incoherente son ligeramente menores que las obtenidas por el coherente, aspecto que era de esperar porque sólo considera la información de amplitud. La segunda diferencia observada es la alta reducción de coste computacional que se obtiene, siendo esto debido a que en estos detectores se utiliza menos información a la entrada. Los resultados obtenidos para los entornos simulados de mar helado y tierra no han sido incorporados en la memoria de la tesis porque tanto las prestaciones como el coste computacional obtenidos son similares a los obtenidos para el caso de entornos marinos. Finalmente, se han diseñado y testeado detectores incoherentes para trabajar con imágenes provenientes de un radar marino comercial situado en la plataforma de investigación alemana FINO-1, la cual se encuentra localizada en el mar del Norte (Alemania). Antes de proceder con el diseño de estos detectores, se comprobó que las medidas de clutter contenidas en las imágenes radar seguían una distribución Weibull, tal y como se asumió en el entorno simulado de mar. Acto seguido a esta comprobación, se procedió con el ajuste de los parámetros de cada uno de los detectores bajo estudio (CFAR y basados en técnicas de IA) para obtener las mejores prestaciones posibles, así como un coste computacional moderado. Una vez diseñados los detectores, se procedió a testearlos, llegando a las mismas conclusiones a las que se llegó para el caso sintético: alta robustez frente a cambios en las condiciones de diseño y baja pérdida de prestaciones cuando se procesan nuevas imágenes radar. También se muestra cual es el coste computacional de la configuración seleccionada en los casos de detectores incoherentes basados en MLPs y RBFNs, así como la velocidad de computo necesaria para poder procesar imágenes radar en tiempo real. A partir de estos resultados, se llega a la conclusión final de que como las unidades de procesado disponibles en el mercado permiten trabajar a las velocidades que necesita el sistema, el procesado en tiempo real está garantizado. A partir del análisis de las prestaciones obtenidas para los distintos casos de estudio abordados en la tesis, se llega a la siguiente conclusión general: los detectores basados en técnicas de IA mejoran las prestaciones obtenidas por los detectores de referencia seleccionados de la literatura en todos los casos de estudio presentados. Ésta conclusión se obtiene para radares que trabajan a distintas frecuencias, con distintas resoluciones y con receptores diferentes (coherentes e incoherentes). Además, esta conclusión también es independiente del entorno radar bajo estudio (mar, mar helado y tierra)

Nonlinear processing of non-Gaussian stochastic and chaotic deterministic time series

It is often assumed that interference or noise signals are Gaussian stochastic processes. Gaussian noise models are appealing as they usually result in noise suppression algorithms that are simple: i.e. linear and closed form. However, such linear techniques may be sub-optimal when the noise process is either a non-Gaussian stochastic process or a chaotic deterministic process. In the event of encountering such noise processes, improvements in noise suppression, relative to the performance of linear methods, may be achievable using nonlinear signal processing techniques. The application of interest for this thesis is maritime surveillance radar, where the main source of interference, termed sea clutter, is widely accepted to be a non-Gaussian stochastic process at high resolutions and/or at low grazing angles. However, evidence has been presented during the last decade which suggests that sea clutter may be better modelled as a chaotic deterministic process. While the debate over which model is more suitable continues, this thesis investigates whether nonlinear processing techniques can be used to improve the performance of maritime surveillance radar, relative to the performance achievable using linear techniques. Linear and nonlinear prediction of chaotic signals, sea clutter data sets, and stochastic surrogate clutter data sets is carried out. Volterra series filter networks and radial basis function networks are used to implement nonlinear predictors. A novel structure for a forward-backward nonlinear predictor, using a radial basis function network, is presented. Prediction results provide evidence to support the view that sea clutter is better modelled as a stochastic process, rather than as a chaotic process. The clutter data sets are shown to have linear predictor functions. Linear and nonlinear predictors are used as the basis of target detection algorithms. The performance of these predictor-detectors, against backgrounds of sea clutter data and against a background of chaotic noise data is evaluated. The detection results show that linear predictor-detectors perform as well as, or better than, nonlinear predictor-detectors against the non-Gaussian clutter backgrounds considered in this thesis, whilst the reverse is true for a background of chaotic noise. An existing, nonlinear inverse, noise cancellation technique, referred to as Broomhead’s filtering technique in this thesis, is re-investigated using a sine wave corrupted by broadband chaotic noise. It is demonstrated that significant improvements can be obtained using this nonlinear inverse technique, relative to results obtained using linear alternatives, despite recent work which suggested otherwise. A novel bandstop filtering approach is applied to Broomhead’s filtering method, which allows the technique to be applied to the cancellation of signals with a band of interest greater than that of a sine wave. This modified Broomhead filtering technique is shown to cancel broadband chaotic noise from a narrowband Gaussian signal better than alternative linear methods. The modified Broomhead filtering technique is shown to only perform as well as, o

New Approaches to Pulse Compression Techniques of Phase-Coded Waveforms in Radar

The present thesis aims to make an in-depth study of Radar pulse compression, Neural Networks and Phase coded pulse compression codes. Pulse compression is a method which combines the high energy of a longer pulse width with the high resolution of a narrow pulse width. The major aspects that are considered for a pulse compression technique are signal to sidelobe ratio (SSR) performance, noise performance and Doppler shift performance. Matched filtering of biphase coded radar signals create unwanted sidelobes which may mask important information. The adaptive filtering techniques like Least Mean Square (LMS), Recursive Least Squares (RLS), and modified RLS algorithms are used for pulse radar detection and the results are compared. In this thesis, a novel approach for pulse compression using Recurrent Neural Network (RNN) is proposed. The 13-bit and 35-bit barker codes are used as signal codes to RNN and results are compared with Multilayer Perceptron (MLP) network. RNN yields better signal-to-sidelobe ratio (SSR), error convergence speed, noise performance, range resolution ability and Doppler shift performance than neural network (NN) and some traditional algorithms like auto correlation function(ACF) algorithm. But the SSR obtained from RNN is less for most of the applications. Hence a Radial Basis Function (RBF) neural network is implemented which yields better convergence speed, higher SSRs in adverse situations of noise and better robustness in Doppler shift tolerance than MLP and ACF algorithm. There is a scope of further improvement in performance in terms of SSR, error convergence speed, and Doppler shift. A novel approach using Recurrent RBF is proposed for pulse radar detection, and the results are compared with RBF, MLP and ACF. Biphase codes, namely barker codes are used as inputs to all these neural networks. The disadvantages of biphase codes include high sidelobes and poor Doppler tolerance. The Golay complementary codes have zero sidelobes but they are poor Doppler tolerant as that of biphase codes. The polyphase codes have low sidelobes and are more Doppler tolerant than biphase codes. The polyphase codes namely Frank, P1, P2, P3, P4 codes are described in detail and autocorrelation outputs, phase values and their Doppler properties are discussed and compared. The sidelobe reduction techniques such as single Two Sample Sliding Window Adder (TSSWA) and double TSSWA after the autocorrelator output are discussed and their performances for P4 code are presented and compared. Weighting techniques can also be applied to substantially reduce the range time sidelobes. The weighting functions such as Kaiser-Bessel amplitude weighting function and classical amplitude weighting functions (i.e. Hamming window) are described and are applied to the receiver waveform of 100 element P4 code and the autocorrelation outputs, Peak Sidelobe Level (PSL), Integrated Sidelobe Level (ISL) values are compared with that of rectangular window. The effects of weighting on the Doppler performance of the P4 code are presented and compared

Performance Evaluation of Phase Optimized Spreading Codes in Non Linear DS-CDMA Receiver

Spread spectrum (SS) is a modulation technique in which the signal occupies a bandwidth much larger than the minimum necessary to send the information. A synchronized reception with the code at the receiver is used for despreading the information before data recovery. Bandspread is accomplished by means of a code which is independent of the data. Bandspreading code is pseudo-random, thus the spread signal resembles noise. The coded modulation characteristic of SS system uniquely qualifies it for navigation applications. Any signal used in ranging is subject to time/distance relations. A SS signal has advantage that its phase is easily resolvable. Direct-sequence (DS) form of modulation is mostly preferred over Frequency Hopping system (FH) as FH systems do not normally possess high resolution properties. Higher the chip rate, the better the measurement capability. The basic resolution is one code chip. Initially, some existing code families e.g. Gold, Kasami (large and smal..

Fuzz-ClustNet: Coupled fuzzy clustering and deep neural networks for Arrhythmia detection from ECG signals

Electrocardiogram (ECG) is a widely used technique to diagnose cardiovascular diseases. It is a non-invasive technique that represents the cyclic contraction and relaxation of heart muscles. ECG can be used to detect abnormal heart motions, heart attacks, heart diseases, or enlarged hearts by measuring the heart's electrical activity. Over the past few years, various works have been done in the field of studying and analyzing the ECG signals to detect heart diseases. In this work, we propose a deep learning and fuzzy clustering (Fuzz-ClustNet) based approach for Arrhythmia detection from ECG signals. We started by denoising the collected ECG signals to remove errors like baseline drift, power line interference, motion noise, etc. The denoised ECG signals are then segmented to have an increased focus on the ECG signals. We then perform data augmentation on the segmented images to counter the effects of the class imbalance. The augmented images are then passed through a CNN feature extractor. The extracted features are then passed to a fuzzy clustering algorithm to classify the ECG signals for their respective cardio diseases. We ran intensive simulations on two benchmarked datasets and evaluated various performance metrics. The performance of our proposed algorithm was compared with several recently proposed algorithms for heart disease detection from ECG signals. The obtained results demonstrate the efficacy of our proposed approach as compared to other contemporary algorithms

On robust and adaptive soft sensors.

In process industries, there is a great demand for additional process information such as the product quality level or the exact process state estimation. At the same time, there is a large amount of process data like temperatures, pressures, etc. measured and stored every moment. This data is mainly measured for process control and monitoring purposes but its potential reaches far beyond these applications. The task of soft sensors is the maximal exploitation of this potential by extracting and transforming the latent information from the data into more useful process knowledge. Theoretically, achieving this goal should be straightforward since the process data as well as the tools for soft sensor development in the form of computational learning methods, are both readily available. However, contrary to this evidence, there are still several obstacles which prevent soft sensors from broader application in the process industry. The identification of the sources of these obstacles and proposing a concept for dealing with them is the general purpose of this work. The proposed solution addressing the issues of current soft sensors is a conceptual architecture for the development of robust and adaptive soft sensing algorithms. The architecture reflects the results of two review studies that were conducted during this project. The first one focuses on the process industry aspects of soft sensor development and application. The main conclusions of this study are that soft sensor development is currently being done in a non-systematic, ad-hoc way which results in a large amount of manual work needed for their development and maintenance. It is also found that a large part of the issues can be related to the process data upon which the soft sensors are built. The second review study dealt with the same topic but this time it was biased towards the machine learning viewpoint. The review focused on the identification of machine learning tools, which support the goals of this work. The machine learning concepts which are considered are: (i) general regression techniques for building of soft sensors; (ii) ensemble methods; (iii) local learning; (iv) meta-learning; and (v) concept drift detection and handling. The proposed architecture arranges the above techniques into a three-level hierarchy, where the actual prediction-making models operate at the bottom level. Their predictions are flexibly merged by applying ensemble methods at the next higher level. Finally from the top level, the underlying algorithm is managed by means of metalearning methods. The architecture has a modular structure that allows new pre-processing, predictive or adaptation methods to be plugged in. Another important property of the architecture is that each of the levels can be equipped with adaptation mechanisms, which aim at prolonging the lifetime of the resulting soft sensors. The relevance of the architecture is demonstrated by means of a complex soft sensing algorithm, which can be seen as its instance. This algorithm provides mechanisms for autonomous selection of data preprocessing and predictive methods and their parameters. It also includes five different adaptation mechanisms, some of which can be applied on a sample-by-sample basis without any requirement to store the on-line data. Other, more complex ones are started only on-demand if the performance of the soft sensor drops below a defined level. The actual soft sensors are built by applying the soft sensing algorithm to three industrial data sets. The different application scenarios aim at the analysis of the fulfilment of the defined goals. It is shown that the soft sensors are able to follow changes in dynamic environment and keep a stable performance level by exploiting the implemented adaptation mechanisms. It is also demonstrated that, although the algorithm is rather complex, it can be applied to develop simple and transparent soft sensors. In another experiment, the soft sensors are built without any manual model selection or parameter tuning, which demonstrates the ability of the algorithm to reduce the effort required for soft sensor development. However, if desirable, the algorithm is at the same time very flexible and provides a number of parameters that can be manually optimised. Evidence of the ability of the algorithm to deploy soft sensors with minimal training data and as such to provide the possibility to save the time consuming and costly training data collection is also given in this work

Novel approach to FM-based device free passive indoor localization through neural networks

Indoor Localization has been one of the most extensively researched topics for the past couple of years with a recent surge in a specific area of Device-free localization in wireless environments. Particularly FM-radio based technologies are being been preferred over WiFi-based technologies due to better penetration indoors and free availability. The major challenges for obtaining a consistent and highly accurate indoor FM based system are susceptibility to human presence, multipath fading and environmental changes. Our research works around these limitations and utilizes the environment itself to establish stronger fingerprints and thus creating a robust localization system. This novel thesis also investigates the feasibility of using neural networks to solve the problem of accuracy degradation when using a single passive receiver across multiple ambient FM radio stations. The system achieves high fidelity and temporal stability to the tunes of 95% by utilizing pattern recognition techniques for the multiple channel spectra