Implementación de un sistema de reconocimiento de patrones acústicos de disparos y motosierras en un sistema embebido.

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Electrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electrónica, 2013.Actividades humanas como la tala de árboles y la caza ilegal de especies en peligro de extinción han provocado daños en los ecosistemas naturales, por lo que se han propuesto soluciones de bajo costo y consumo energético para su detección, mediante el uso de redes inalámbricas de sensores. Estas se conforman por nodos descentralizados que integran los elementos necesarios para llevar a cabo la extracción de patrones acústicos del medio, realizar reconocimiento sobre ellos y determinar así el estado actual del entorno, procediendo a comunicar a las autoridades pertinentes sobre cualquier eventualidad. El presente proyecto se enfoca en la sección de extracción de los patrones acústicos del medio y entrenamiento de la cadena de procesamiento, en base a los valores capturados a partir de ejemplos de sonidos similares a los que se esperaría detectar, mediante algoritmos de análisis de discriminantes lineales, análisis de conglomerados de k-medias y diferentes variantes de entrenamiento para modelos ocultos de Markov. Todos estos implementados en una aplicación con interfaz gráfi ca desarrollada en C/C++. Se desarrolla luego la implementación de la cadena de procesamiento en un sistema embebido que ejecuta un sistema operativo GNU/Linux, usando el lenguaje de programación C. Esta aplicación abarca desde la extracción de características hasta la estimación probabilística del estado del medio, usando para ello los resultados generados a partir del entrenamiento del sistema. Este prototipo en software permite evaluar de manera rápida cambios en los valores de las constantes usadas en cada sección del sistema, y constituye un punto de comparación para la implementación en FPGA y/o ASIC

Digital integrated circuit implementation of an identification stage for the detection of illegal hunting and logging

https://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84945156734&partnerID=40&md5=314bbbafa852daae1ff0c96b8de9f2beResults of the VLSI implementation of an acoustic classification system's identification stage, intended for the detection of gunshots and chainsaws in a protected tropical area, are shown, with the idea of later building a surveillance wireless sensor network with similar nodes. The system performs from signal preprocessing to feature extraction, with results of the HDL description of the system tested on a FPGA against a golden reference, using real data taken from a protected rain forest area. Final classification of signals, using HMM, is in the final stages of testing. Some post-place-and-route results of the code ported to a commercial 130nm CMOS technology are also given

The myokinetic stimulation interface: activation of proprioceptive neural responses with remotely actuated magnets implanted in rodent forelimb muscles

Objective: Proprioception is the sense of one's position, orientation, and movement in space, and it is of fundamental importance for motor control. When proprioception is impaired or absent, motor execution becomes error-prone, leading to poorly coordinated movements. The kinaesthetic illusion, which creates perceptions of limb movement in humans through non-invasively applying vibrations to muscles or tendons, provides an avenue for studying and restoring the sense of joint movement (kinaesthesia). This technique, however, leaves ambiguity between proprioceptive percepts that arise from muscles versus those that arise from skin receptors. Here we propose the concept of a stimulation system to activate kinaesthesia through the untethered application of localized vibration through implanted magnets. Approach: In this proof-of-concept study, we use two simplified 1-DoF systems to show the feasibility of eliciting muscle-sensory responses in an animal model across multiple frequencies, including those that activate the kinaesthetic illusion (70 - 115 Hz). Furthermore, we generalized the concept by developing a 5-DoF prototype system capable of generating directional, frequency-selective vibrations with desired displacement profiles. Main results: In-vivo tests with the 1-DoF systems demonstrated the feasibility to elicit muscle sensory neural responses in the median nerve of an animal model. Instead, in-vitro tests with the 5-DoF prototype demonstrated high accuracy in producing directional and frequency selective vibrations along different magnet axes. Significance: These results provide evidence for a new technique that interacts with the native neuro-muscular anatomy to study proprioception and eventually pave the way towards the development of advanced limb prostheses or assistive devices for the sensory impaired