Review of Traveling Salesman Problem for the genetic algorithms

Genetic Algorithms (GAs) are an evolutionary technique that uses the operators like mutation, crossover and the selection of the most fitted element as solution for problems optimization. The Traveling Salesman Problem (TSP) finds a path with minimal length, closed within a weighted graph in all its nodes and it visits each of them once. This problem is found in many real world applications and where a good solution might help. There are applied many methods for finding a solution for the TSP, but during this study GAs are used as an approximate method of TSP

Estimation of vital parameters through the usage of UWB radars

Il principale obiettivo della tesi è stato lo sviluppo di un insieme di algoritmi per la valutazione di parametri vitali, come il respiro ed il battito cardiaco, utilizzando un radar UWB. La ricerca fa parte di un progetto più esteso, denominato NIMURRA (Non Invasive Monitoring by Ultra Wide Band Radar of Respiratory Activity of people inside a spatial environment), che il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università Politecnica delle Marche ha messo a punto per conto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Al progetto hanno contribuito anche gruppi di ricerca provenienti da altre università e alcune aziende che operano nel settore aerospaziale. Ne sistema basato su radar UWB, l’antenna trasmette una sequenza di impulsi ultracorti verso il soggetto monitorato e l’informazione cercata viene ottenuta attraverso opportuna elaborazione del segnale ricevuto. Quest’ultimo contiene anche segnali riflessi dovuti agli altri oggetti nell’ambiente simulato (clutter). Di essi si tiene conto attraverso un’adeguata caratterizzazione della risposta impulsiva del sistema. L’algoritmo deve eliminare i contributi dovuti al clutter, isolando l’eco generato dal torace umano. Dopo l’eliminazione del clutter, l’algoritmo identifica i punti di massimo dell’energia del segnale. E’ in corrispondenza di questi istanti, infatti, che risulta conveniente effettuare un’analisi in frequenza, basata sulla trasformata di Fourier o di sue versioni ottimizzate. Tale metodo consente di identificare la frequenza di respirazione dalla semplice rivelazione del picco dello spettro. La procedura è stata analizzata ed implementata sia dal punto di vista della modellizzazione analitica che della simulazione numerica. Oltre alla frequenza di respirazione, risulta anche auspicabile poter ricostruire lo spostamento della cavità toracica. Anche questo risultato può essere ottenuto attraverso lo sviluppo di opportuni algoritmi di elaborazione dei segnali. Tra le tecniche utilizzabili allo scopo, si rivela particolarmente efficace eseguire la correlazione tra il segnale ricevuto ed un segnale locale opportunamente scelto. La ricostruzione dello spostamento toracico richiede, ovviamente, un incremento dei tempi di elaborazione, anche se, come sottoprodotto, essa consente di ottenere anche la stima della frequenza di respirazione. La valutazione della frequenza cardiaca è, di norma, molto più complessa, in quanto le armoniche dovute al battito cardiaco sono “mascherate” dalla frequenza di respirazione (ed i suoi multipli) e dai prodotti di intermodulazione. Nell’ambito della tesi, sono comunque state messe a punto opportune operazioni di filtraggio, e valutata la loro efficacia in funzione dei valori relativi delle frequenze di interesse. Come accennato più sopra, una parte rilevante dell’attività di ricerca ha riguardato la messa a punto di programmi, in ambiente Matlab© per la simulazione e l’elaborazione dei segnali negli scenari di interesse. Accanto allo schema più convenzionale (e normalmente adottato, ad esempio nell’ambito del progetto NIMURRA) che prevede l’utilizzo di un radar esterno (a parete) si è anche studiato, pur con minor dettaglio, il caso di radar impiantato negli indumenti del soggetto sotto misura (e dunque solidale con la cavità toracica). Le caratteristiche essenziali del problema restano immutate, ma occorre tener conto del fatto che in questo caso il segnale utile è fornito dagli oggetti presenti nell’ambiente. Infine, si fatto il caso di soggetto sotto misura che si muove, in accordo con leggi deterministiche o aleatorie, compiendo brevi spostamenti nell’intorno della posizione di riferimento. In questo ulteriore scenario, il problema principale consiste nell’eliminazione del contributo nel segnale riflesso dovuto al movimento, e per raggiungere questo obiettivo l’algoritmo di elaborazione del segnale è stato opportunamente modificato. Gli algoritmi sono stati verificati anche a partire da misure reali effettuate presso i laboratori dell’Università La Sapienza di Roma, mostrando, in gran parte dei casi, un’ottima corrispondenza con i risultati di misure convenzionali (Es.: spirometro, per la valutazione della frequenza di respirazione)

Underwater Wireless Sensor Networks: Estimation of Acoustic Channel in Shallow Water

Underwater sensor networks (UWSN) include a large number of devices and sensors which are positioned in a specific area to carry out monitoring in cooperation with each other as well as data collection. In this paper it has been studied and simulated the performance of an extremely important parameter for communication in UWSN such as the acoustic channel capacity as function of water temperature and salinity arise. The performance’s knowledge on acoustic channel may be improved with a deep study of its dependence by season, weather conditions or environmental parameters variation. If an accurate estimation of the acoustic communication capacity utilization for a given area is required, we must consider also the bottom materials of this area. The simulation results presented in this study through an improved algorithm, will help to understand better the underwater acoustic channel performance as a function of all these factors. This is of particular importance for acoustic modems designing, in order to implement suitable functionalities able to adapt the data transmission capacity of the acoustic link to the structure of the oceanic bottom and its component material

Notifying system for bad parking and fines setting through GUI interface

Abstract The problem with parking in big towns such as Tirana brings different problems like parking in wrong places. There are some extreme cases like different emergencies when it can be dreadful for the person not knowing where the owner of the car might be in that moment in order to leave you pass with your car or that of fire workers. Also when you drive more than one car you may find yourself to have forgot your driver license at home and if the police ask you for it you may take a fine not being able to show it. It is possible to build some systems that may handle these problems by giving the possibility to notify the other person to come and move his car and as well to generate fines automatically if he does not take in consideration the notification arrived by the system after there has been a complain of blocking a passage

Measurement of breath frequency by body-worn UWB radars. A comparison among different signal processing techniques

In this paper, different signal processing techniques are used to evaluate the breath frequency of volunteers starting from signals measured by a body-worn ultra-wideband radar. The measurement setup is based on a time domain reflectometry technique, and comprises an ultra-wideband antenna in contact with the subject’s thorax, and a vector network analyzer. The breath frequencies, obtained applying the different processing techniques on the signal reflected from the human thorax, are compared in terms of accuracy against measures acquired by a piezoelectric belt, which is a widely adopted commercial system for respiratory activity monitoring. Finally, the different techniques are compared with each other in terms of accuracy and execution time