Analysis and design of retroreflectors

The enhancement of the radar cross section (RCS) of specific bodies above their normal cross section has several military and civilian applications (e.g., sail boats and decoys). This enhancement is achieved by the use of retroreflectors. Retroreflectors are simple geometric conducting structures that concentrate the reflected wave back in the direction of incidence. They are capable of producing a high RCS over a wide range of aspect angles. This thesis examines the RCS performance of various common retroreflector geometries. The study is performed using two computational electromagnetic simulation codes: a method of moments code and a physical optics code. The contour plots of RCS are presented for different geometries as a function of frequency. For retroreflectors composed of flat plates, the plate shape is varied to determine the affect of the plate size and profile on the RCShttp://archive.org/details/analysisdesignof00keroLieutenant, Hellenic NavyApproved for public release; distribution is unlimited

Communication Policies in Heterogeneous Multi-Agent Systems in Partially Known Environments under Temporal Logic Specifications

In this paper, we explore communication protocols between two or more agents in an initially partially known environment. We assume two types of agents (A and B), where an agent of Type A constitutes an information source (e.g., a mobile sensor) with its own local objective expressed in temporal logic, and an agent of Type B constitutes an agent that accomplishes its own mission (e.g., search and rescue mission) also expressed in temporal logic. An agent of Type B requests information from an agent of Type A to update its knowledge about the environment. In this work, we develop an algorithm that is able to verify if a communication protocol exists, for any possible initial plan executed by an agent of Type B.QC 20201124H2020 ERC Starting Grant BUCOPHSYSEU H2020 Research and Innovation Programme under GA No. 731869 (Co4Robots)SSF, Sweden COIN projec

Εκτίμηση κατάστασης σε λογικά και στοχαστικά συστήματα διακριτών γεγονότων

This thesis studies state estimation in complex networked systems that are modeled as discrete event systems (DES) or stochastic discrete event systems (SDES). One of the main motivations for looking into state estimation problems is their crucial role in classification and fault diagnosis applications. Specifically, this thesis aims to explore the notions of detectability, diagnosability, and classification, using state estimation methods appropriate for DES and SDES. We pursue investigations of such problems in nondeterministic and probabilistic finite automata, under three di erent observation settings (namely, centralized, decentralized, and distributed). In particular, we explore diagnosability in distributed settings for nondeterministic finite automata under communication constraints. Furthermore, we introduce stochastic notions for the problems of detectability and diagnosability, and analyze the asymptotic behaviour of the resulting state estimation processes. Finally, we discuss the classification among two hidden Markov models (HMMs), and develop various methods for computing asymptotically tight bounds on the probability of misclassification, under established sufficient conditions.Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά τη διαδικασία της εκτίμησης κατάστασης (state estimation) σε πολύπλοκα διασυνδεδεμένα συστήματα, τα οποία μοντελοποιούνται σαν συστήματα διακριτών γεγονότων (discrete event systems) ή στοχαστικά συστήματα διακριτών γεγονότων (stochastic discrete event systems). Ένα από τα σημαντικά κίνητρα για να ασχοληθούμε με τα προβλήματα που σχετίζονται με την εκτίμηση κατάστασης, είναι ο σημαντικός ρόλος που διαδραματίζουν σε θεωρητικά προβλήματα, όπως την κατηγοριοποίηση (classification) και την ανίχνευση σφαλμάτων (fault diagnosis). Ιδιαίτερα, η παρούσα διατριβή έχει σκοπό της να εξερευνήσει τις έννοιες της ακριβούς εκτίμησης κατάστασης (detectability), της ανίχνευσης σφαλμάτων, και της κατηγοριοποίησης, χρησιμοποιώντας τεχνικές εκτίμησης κατάστασης, κατάλληλες για συστήματα διακριτών γεγονότων και στοχαστικά συστήματα διακριτών γεγονότων. Ερευνούμε αυτά τα προβλήματα σε μη ντετερμινιστικά και στοχαστικά πεπερασμένα αυτόματα, σε τρεις διαφορετικές περιπτώσεις (συγκεκριμένα, μονολιθικά, αποκεντρωμένα και κατανεμημένα συστήματα). Ειδικότερα, ερευνούμε την έννοια της ανίχνευσης σφαλμάτων σε κατανεμημένα συστήματα, για μη- ντετερμινιστικά πεπερασμένα αυτόματα, σε συνθήκες περιορισμένης επικοινωνίας. Επίσης, εισάγουμε και επαληθεύουμε στοχαστικές έννοιες για τα προβλήματα της ακριβούς εκτίμησης κατάστασης και ανίχνευσης σφαλμάτων αναλύοντας την ασυμπτωτική συμπεριφορά των συστημάτων. Τέλος, προτείνουμε και συζητούμε διάφορες μεθόδους στο πρόβλημα της κατηγοριοποίησης σε κρυφά μαρκοβιανά μοντέλα (hidden Markov models). Αναπτύσσουμε διάφορες μεθόδους υπολογισμού ανωτάτων ορίων για την πιθανότητα λάθους κατηγοριοποίησης, που ασυμπτωτικά τείνουν στο μηδέν, κάτω από καθορισμένες ικανές συνθήκες

Communication Policies in Heterogeneous Multi-Agent Systems in Partially Known Environments under Temporal Logic Specifications

In this paper, we explore communication protocols between two or more agents in an initially partially known environment. We assume two types of agents (A and B), where an agent of Type A constitutes an information source (e.g., a mobile sensor) with its own local objective expressed in temporal logic, and an agent of Type B constitutes an agent that accomplishes its own mission (e.g., search and rescue mission) also expressed in temporal logic. An agent of Type B requests information from an agent of Type A to update its knowledge about the environment. In this work, we develop an algorithm that is able to verify if a communication protocol exists, for any possible initial plan executed by an agent of Type B.QC 20201124H2020 ERC Starting Grant BUCOPHSYSEU H2020 Research and Innovation Programme under GA No. 731869 (Co4Robots)SSF, Sweden COIN projec

Initial State Opacity in Stochastic DES

Abstract A non-deterministic finite automaton is initial-state opaque if the membership of its true initial state to a given set of secret states S remains opaque (i.e., uncertain) to an intruder who observes system activity through some natural projection map. By establishing that the verification of initial state opacity is equivalent to the language containment problem, earlier work has established that the verification of initial state opacity is a PSPACE-complete problem. In this paper, motivated by the desire to incorporate probabilistic (likelihood) information, we extend the notion of initial state opacity to stochastic discrete event systems. Specifically, we consider systems that can be modeled as probabilistic finite automata, and introduce and analyze the notions of almost initial state opacity and step-based almost initial state opacity, both of which hinge on the a priori probability that the given system generate behavior that violates initial-state opacity. We also discuss how almost initial state opacity and step-based almost initial state opacity can be verified, and analyze the complexity of the proposed verification methods

Εκτίμηση κατάστασης σε λογικά και στοχαστικά συστήματα διακριτών γεγονότων

Includes bibliography (p. 115-118).Number of sources in the bibliography: 54Thesis (Ph. D.) -- University of Cyprus, Faculty of Engineering, Department of Electrical and Computer Engineering, 2016.The University of Cyprus Library holds the printed form of the thesis.Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά τη διαδικασία της εκτίμησης κατάστασης (state estimation) σε πολύπλοκα διασυνδεδεμένα συστήματα, τα οποία μοντελοποιούνται σαν συστήματα διακριτών γεγονότων (discrete event systems) ή στοχαστικά συστήματα διακριτών γεγονότων (stochastic discrete event systems). Ένα από τα σημαντικά κίνητρα για να ασχοληθούμε με τα προβλήματα που σχετίζονται με την εκτίμηση κατάστασης, είναι ο σημαντικός ρόλος που διαδραματίζουν σε θεωρητικά προβλήματα, όπως την κατηγοριοποίηση (classification) και την ανίχνευση σφαλμάτων (fault diagnosis). Ιδιαίτερα, η παρούσα διατριβή έχει σκοπό της να εξερευνήσει τις έννοιες της ακριβούς εκτίμησης κατάστασης (detectability), της ανίχνευσης σφαλμάτων, και της κατηγοριοποίησης, χρησιμοποιώντας τεχνικές εκτίμησης κατάστασης, κατάλληλες για συστήματα διακριτών γεγονότων και στοχαστικά συστήματα διακριτών γεγονότων. Ερευνούμε αυτά τα προβλήματα σε μη ντετερμινιστικά και στοχαστικά πεπερασμένα αυτόματα, σε τρεις διαφορετικές περιπτώσεις (συγκεκριμένα, μονολιθικά, αποκεντρωμένα και κατανεμημένα συστήματα). Ειδικότερα, ερευνούμε την έννοια της ανίχνευσης σφαλμάτων σε κατανεμημένα συστήματα, για μη- ντετερμινιστικά πεπερασμένα αυτόματα, σε συνθήκες περιορισμένης επικοινωνίας. Επίσης, εισάγουμε και επαληθεύουμε στοχαστικές έννοιες για τα προβλήματα της ακριβούς εκτίμησης κατάστασης και ανίχνευσης σφαλμάτων αναλύοντας την ασυμπτωτική συμπεριφορά των συστημάτων. Τέλος, προτείνουμε και συζητούμε διάφορες μεθόδους στο πρόβλημα της κατηγοριοποίησης σε κρυφά μαρκοβιανά μοντέλα (hidden Markov models). Αναπτύσσουμε διάφορες μεθόδους υπολογισμού ανωτάτων ορίων για την πιθανότητα λάθους κατηγοριοποίησης, που ασυμπτωτικά τείνουν στο μηδέν, κάτω από καθορισμένες ικανές συνθήκες.This thesis studies state estimation in complex networked systems that are modeled as discrete event systems (DES) or stochastic discrete event systems (SDES). One of the main motivations for looking into state estimation problems is their crucial role in classification and fault diagnosis applications. Specifically, this thesis aims to explore the notions of detectability, diagnosability, and classification, using state estimation methods appropriate for DES and SDES. We pursue investigations of such problems in nondeterministic and probabilistic finite automata, under three di erent observation settings (namely, centralized, decentralized, and distributed). In particular, we explore diagnosability in distributed settings for nondeterministic finite automata under communication constraints. Furthermore, we introduce stochastic notions for the problems of detectability and diagnosability, and analyze the asymptotic behaviour of the resulting state estimation processes. Finally, we discuss the classification among two hidden Markov models (HMMs), and develop various methods for computing asymptotically tight bounds on the probability of misclassification, under established sufficient conditions

Sustainable siting and installation of solar desalination plants in Crete

Διπλωματική εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ του πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης του Διπλώματος Μηχανικού.Περίληψη: Ένα φαινόμενο που μαστίζει τα ελληνικά νησιά, είναι αυτό της λειψυδρίας. Η εντατικοποίησή του, οφείλεται κατά κύριο λόγο στην κλιματική αλλαγή, τον τουρισμό και τη γεωργία. Συνεπώς, απαιτείται η εύρεση άμεσων και βιώσιμων λύσεων για τη παραγωγή πόσιμου νερού, προκειμένου να εξυπηρετηθεί η αυξανόμενη ζήτηση του, χωρίς την υποβάθμιση του περιβάλλοντος και το στραγγαλισμό της οικονομίας. Ως λύση του προβλήματος, παρουσιάζονται οι μονάδες ηλιακής αφαλάτωσης, οι οποίες μπορούν να εξασφαλίσουν βιωσιμότητα στο τρόπο παραγωγής του αφαλατωμένου νερού. Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μελέτη της δυνατότητας βιώσιμης χωροθέτησης και εγκατάστασης μονάδων ηλιακής αφαλάτωσης στο νησί της Κρήτης. Σκοπός της μελέτης, είναι η ανάπτυξη δύο μεθοδολογιών για την χαρτογράφηση, σε πρώτο σκέλος, των διαθέσιμων και βέλτιστων θέσεων χωροθέτησης, εφαρμόζοντας μια απλοποιημένη προσέγγιση λήψης αποφάσεων πολλαπλών κριτηρίων (Multi-criteria decision making approach - (MCDM)), σε συνδυασμό με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ). Σε δεύτερη φάση, προσδιορίζονται τα τεχνικά και οικονομικά χαρακτηριστικά μιας μονάδας ηλιακής αφαλάτωσης δυναμικότητας 1850 m3/d, που πρόκειται να εγκατασταθεί στη Δημοτική Κοινότητα Κουνουπιδιανών, Χανίων, για την κάλυψη της επιπλέον ζήτησης νερού την καλοκαιρινή περίοδο. Η ανάλυση της, επιτυγχάνεται με τη χρήση του λογισμικού SEDAT, μέσω του οποίου πραγματοποιούνται προσομοιώσεις 10 διαφορετικών σεναρίων σχεδιασμού. Τα σενάρια αυτά, βασίζονται σε παραμέτρους όπως η δυναμικότητα του ηλιακού θερμικού συστήματος της μονάδας και η συμμετοχή ή μη, συμβατικών καυσίμων (φυσικού αερίου) στην κάλυψη των θερμικών αναγκών της. Παράλληλα, εξετάζεται η ενεργειακή κάλυψη της ηλεκτρικής ενέργειας, που απαιτεί η διεργασία της αφαλάτωσης, είτε μέσω σύνδεσης της μονάδας στο ηλεκτρικό δίκτυο, είτε μέσω της τροφοδοσίας της από φωτοβολταϊκό (Φ/Β) σύστημα. Τα κύρια ευρήματα που προέκυψαν από τη χαρτογράφηση και την τεχνο-οικονομική ανάλυση, αναδεικνύουν τη μεγάλη δυνατότητα χωροθέτησης μονάδων ηλιακής αφαλάτωσης στην ευρύτερη περιοχή της Κρήτης, κυρίως όμως στο παραλιακό της μέτωπο. Παράλληλα, απεικονίζουν το μεγάλο αποτύπωμα άνθρακα, που συνοδεύεται από τη χρήση συμβατικών καυσίμων στην κάλυψη της θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, μέσω της σύγκρισης και αξιολόγησης των αποτελεσμάτων των μοντέλων προσομοίωσης, προκύπτει ότι το 8ο σενάριο σχεδιασμού θεωρείται ως το πιο κατάλληλο για εφαρμογή. Σύμφωνα με αυτό, επιτυγχάνεται παραγωγή πόσιμου νερού με κόστος χαμηλότερο από 3 €/m3 και ελάχιστες (0,64 kg CO2/m3) έως μηδενικές εκπομπές CO2. Καταληκτικά, αναδεικνύεται το πλεονέκτημα τροφοδότησης της μονάδας από Φ/Β σύστημα, έναντι της σύνδεσής της στο ηλεκτρικό δίκτυο. Η συγκεκριμένη εργασία, συμβάλλει στην κατανόηση του τρόπου ανάδειξης περιοχών βιώσιμης χωροθέτησης μονάδων ηλιακής αφαλάτωσης. Συνεισφέρει, παράλληλα, στη διαδικασία προσδιορισμού και αξιολόγησης σημαντικών τεχνικών και οικονομικών παραμέτρων, που πρέπει να λαμβάνονται υπόψιν κατά τη μελέτη εγκατάστασης μονάδας ηλιακής αφαλάτωσης.Summarization: A phenomenon that plagues the Greek islands, is that of water scarcity. Its intensification is mainly due to climate change, tourism and agriculture. Therefore, it is necessary to find immediate and sustainable solutions to produce potable water, in order to serve its increasing demand, avoiding the environmental degradation and the strangulation of the economy. As a solution to the problem, solar desalination plants are presented, which can ensure sustainability in the way desalinated water is produced. The subject of this thesis, is the study of the potential for sustainable siting and installation of solar desalination plants on the island of Crete. The purpose of the study, is the development of two methodologies, firstly, for the mapping of the available and optimal siting areas, applying a simplified multi-criteria decision making approach (MCDM), associated with the use of Geographical Information Systems (GIS). Secondly, for the determination of the technical and financial characteristics of a solar desalination plant with capacity 1850 m3/d, which is to be installed in the Municipal Community of Kounoupidiana, Chania, in order to cover the additional water demand during the summer season. Its analysis is achieved, by using the SEDAT software to simulate ten different design scenarios. These scenarios are based on parameters, such as the capacity of plant’s solar thermal system and the participation or not, of fossil fuels (natural gas) in covering the plant’s thermal energy needs. At the same time, is examined the energy coverage of the electricity required for the desalination process, either by connecting the plant to the electrical grid, or by supplying it with energy produced by a photovoltaic (PV) system. The main findings raised by the mapping and the techno-economic analysis, highlight the great potential for sustainable siting of solar desalination plants in the wider region of ​​Crete, but mainly on its coastal areas. At the same time, they illustrate the large carbon footprint that arises by using conventional fuels to cover thermal and electrical energy. Furthermore, through the comparison and evaluation of the results produced by the simulation models, the 8th design scenario is considered as the most suitable to be applied. According to this scenario, potable water production is succeeded, with a cost lower than 3 €/m3 and a few (0,64 kg CO2/m3) or zero CO2 emissions. Last but not least, the advantage of supplying the plant with electrical energy produced by a PV system, compared to its connection to the electrical grid, is highlighted. This study contributes to the understanding of the way to identify areas suitable for sustainable siting of solar desalination plants. At the same time, it is decisive in determining and evaluating the technical and financial parameters, that should be taken into consideration, during the study of a solar desalination plant’s installation