Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται καταγραφή σημάτων τάσης, ρεύματος, ηλεκτρικού πεδίου και εκπεμπόμενου φωτός κατά την εφαρμογή κρουστικών τάσεων σε ένα διάκενο ανομοιογενούς πεδίου ράβδου-πλάκας. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη φαινομένων που προηγούνται της διάσπασης σε ένα διάκενο ράβδου-πλάκας χρησιμοποιώντας ένα καθετήρα μέτρησης πεδίου τύπου Meek-Collins στο επίπεδο της πλάκας, και η ταυτόχρονη λήψη σημάτων ρεύματος και φωτός προς την επαλήθευση της ορθής λειτουργίας του καθετήρα. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνεται το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο αναφορικά με τους μηχανισμούς διάσπασης σε διάκενα αερίων (ομοιογενή και ανομοιογενή). Γίνεται επίσης αναφορά στη στατιστική ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων για το χαρακτηρισμό των διακένων. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη και ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην αρχή λειτουργίας και την κατασκευή του καθετήρα Meek-Collins. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται η πειραματική διαδικασία και τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται συνοπτικά τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την εκπόνηση της παρούσας εργασίας. / The present diploma thesis is devoted to the acquisition of voltage, current, electric field, and emitted light waveforms during the application of impulse voltages to a non-uniform rod-to-plane gap. The main claim of this work is the study of the prebreakdown effects in a rod-to-plane gap by means of an electric field measuring probe (Meek-Collins), and the simultaneous acquisition of current and light signals for confirming the probe functionality. In the first chapter, the appropriate theoretical background related to the breakdown mechanisms of gas gaps (both uniform and non-uniform) is provided. The statistical analysis of experimental results for gap characterization is also mentioned. In the second chapter, the experimental setup and the equipment used are presented. The fundamental principle and the construction details of the Meek-Collins probe are emphasized. In the third chapter, the process followed and the experimental results are analyzed. Eventually, in the fourth chapter, the conclusions of this work are briefly presented. The present diploma thesis is inter-related to the one of Mr George Vagenas, whose work was realized in the High Voltage Laboratory on the construction and calibration of the Meek-Collins probe used herein. In practice, both theses were carried out in parallel.

Το βασικό αποτέλεσμα της παρούσας διατριβής η οποία εντάσσεται στην έρευνα που εκπονείται στο Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωδαιτικών Εφαρμογών του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών είναι ότι το GPS και ο ρομποτικός θεοδόλιχος (RTS), και κυρίως ο συνδυασμός τους, έχουν τη δυνατότητα μέτρησης ταλαντώσεων όχι μόνο μέχρι 1 Hz, όπως τεκμηριώνεται βιβλιογραφικά, αλλά ενός πολύ μεγαλύτερου φάσματος (μέχρι και 4Hz), ως προς ανεξάρτητο σύστημα αναφοράς της μελετούμενης κατασκευής. Η δυνατότητα αυτή καλύπτει μια σημαντική ανάγκη της σύγχρονης μηχανικής στον τομέα του ελέγχου της δομικής ακεραιότητας (Structural Health Monitoring) των κατασκευών (A’ μέρος της Διατριβής). Τα συμπεράσματα αυτά προέκυψαν με βάση πειράματα και αναλυτική επεξεργασία των δεδομένων των πειραμάτων (B μέρος της Διατριβής) και εφαρμογή της τεχνικής σε δύο δύσκαμπτες μεταλλικές γέφυρες (Γ και Δ μέρη της Διατριβής). Ειδικότερα, με βάση μεγάλο (>350) αριθμό πειραμάτων σε συσκευή προκαθορισμένων γραμμικών ταλαντώσεων, έγινε ταυτόχρονη καταγραφή ταλαντώσεων γνωστού εύρους και συχνότητας από γεωδαιτικούς δέκτες GPS και RTS, με το τελευταίο να έχει αναβαθμιστεί για λεπτομερέστερη χρονική ανάλυση των καταγραφών. Εν συνεχεία συγκρίθηκαν οι εκτιμήσεις εύρους και συχνότητας που προέκυψαν από την ανάλυση των καταγραφών των GPS, RTS με τα πραγματικά προκαθορισμένα μεγέθη των ταλαντώσεων. Η επεξεργασία και αξιολόγηση των δεδομένων επέτρεψε να εκτιμηθούν τα όρια εφαρμογής κάθε οργάνου GPS/RTS και η απόδοσή τους. Η ανάλυση βασίστηκε σε στατιστικές μεθόδους (φίλτρα) και ειδικές φασματικές μεθόδους ανάλυσης στο πεδίο συχνοτήτων και χρόνου που επιτρέπουν επεξεργασία χρονικά ανισαπέχοντων και περιορισμένων σε πλήθος δεδομένων (σε αντίθεση με την FFT), αλλά και υπέρβαση των περιορισμών των οργάνων, όπως αστάθεια ρυθμού δειγματοληψίας (‘jitter’) και απώλεια κύκλων ταλάντωσης (“clipping”) του RTS. Διαπιστώθηκε ότι κυρίως σε υψίσυχνες ταλαντώσεις το GPS προσδιορίζει την κυματομορφή και τη συχνότητα των ταλαντώσεων ενώ το RTS προσδιορίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια το εύρος ταλάντωσης. Ο συνδυασμός των δύο οργάνων επιφέρει το πλήρη προσδιορισμό των χαρακτηριστικών (εύρος και συχνότητα) της ταλάντωσης. Η όλη τεχνική εφαρμόστηκε σε δύο σχετικά δύσκαμπτες γέφυρες. Πρώτον, μεταλλική πεζογέφυρα μήκους ~60m στη Λεωφ. Κηφισού στην Αθήνα με προβλεπόμενο εύρος μετακίνησης <30mm και ιδιοσυχνότητα >3Hz. Με χρήση υπερστατικού καταγραφικού δικτύου GPS, RTS κατεγράφησαν οι μετακινήσεις του μέσου του ανοίγματος λόγω περιοδικής διέγερσης από ομάδα ανθρώπων. Από την ανάλυση των καταγραφών των οργάνων και το συνδυασμό των αποτελεσμάτων τους προέκυψε ότι η απόκριση της γέφυρας ήταν 4-6mm και οι συχνότητες που εμφανίστηκαν ήταν 1, 2.3 και 4.3 Hz (κύρια ιδιοσυχνότητα), συμφωνόντας και με καταγραφές επιταχυνσιογράφου που χρησιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια των πειραμάτων. Η δεύτερη περίπτωση εφαρμογής της μεθόδου αποτελεί η καταγραφή της κίνησης ενός από τα 7 ανοίγματα της σιδηροδρομικής γέφυρας του Γοργοποτάμου. Χρησιμοποιήθηκε υπερστατικό καταγραφικό δίκτυο GPS, RTS για την καταγραφή των μετακινήσεων του άκρου και μέσου ανοίγματος κατά τη διέλευση συρμών. Οι μετρήσεις του GPS επηρεάστηκαν από φαινόμενο πολυανάκλασης κατά τη διάρκεια της διέλευσης του τραίνου, οδηγώντας σε κυματομορφή η οποία χαρακτηρίζεται από σφάλμα κλίμακας το οποίο τεκμηριώθηκε από επεξεργασία των δεδομένων και πειράματα. Από τη συνολική ανάλυση των δεδομένων των δύο οργάνων και το συνδυασμό τους προέκυψε ότι η μετακίνηση της γέφυρας στη διέλευση του τραίνου ήταν ~6-7mm και η κύρια ιδιοσυχνότητα της ~3.1-3.2Hz. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η κυματομορφή της απόκρισης παρουσιάζει διακριτή μορφή που εκφράζει το πλήθος των βαγονιών του συρμού. Το τελικό συμπέρασμα της διατριβής (Μέρος Ε) είναι ότι η τεκμηρίωση των νέων ορίων εφαρμογής και ποιότητας των καταγραφών GPS, RTS (>5mm, <5Hz) δεν επιτρέπει τη χρήση τους μόνο σε εύκαμπτες κατασκευές (καλωδιωτές γέφυρες, κλπ.) όπως εκτιμάτο μέχρι πρόσφατα, αλλά και σε πιο δύσκαμπτες κατασκευές (δικτυωτές γέφυρες, κλπ.), κάνοντας αυτά πολύτιμο εργαλείο στον έλεγχο της δομικής ακεραιότητας (Structural Health Monitoring) ευρέως τύπου κατασκευών. Η όλη έρευνα στόχευσε σε όργανα, λογισμικά και τεχνικές προσιτές σε ευρύ φάσμα ερευνητών, ώστε η μέθοδος να μην περιορίζεται σε μερικούς ειδικούς, αλλά εκτιμάται ότι τυχόν χρήση βελτιωμένων λογισμικών, οργάνων εξελιγμένων προδιαγραφών και ειδικών υπολογιστικών τεχνικών θα επιτρέψει στο εγγύς μέλλον βελτίωση της απόδοσης των δύο γεωδαιτικών οργάνων. / The main topic of this dissertation is the assessment of the performance of GPS and RTS in monitoring movements of rigid structures, such as those with main modal frequencies higher than 2Hz. This study was based on experiments of computer-controlled oscillations which were recorded simultaneously by GPS and RTS. These experiments proved that GPS was accurate in definition of the waveform of the oscillation and its frequency, while RTS was more accurate in amplitude definition. The analysis of GPS, RTS data were based on adaptive filter and spectral analysis technique developed in the Geodesy Lab. of PAtras University, which make possible to overcome data problems such as the gaps of GPS data and the jitter and clipping effect of RTS data. In the second part of this study, GPS and RTS and the developed methodology are adopted for the definition of the dynamic characteristics of two rigid structures a steel pedestrian bridge and a steel train bridge. Based on the combination of the results of GPS and RTS data the main vertical movement and the main modal frequencies of the structures were defined, proving that the combination of these instruments and by using appropriate the definition of the dynamic characteristics even of rigid structures is possible

Κανάλια με αραιή κρουστική απόκριση εμφανίζονται πάρα πολύ συχνά σε εφαρμογές ασύρματων κυρίως τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Παραδείγματα τέτοιων εφαρμογών είναι η εκπομπή HDTV (HighDefinitionΤelevision) ή εκπομπή μέσω υποθαλλάσιων ακουστικών καναλιών. Σε όλες αυτές τις εφαρμογές η μορφή του καναλιού διαμορφώνεται από το φαινόμενο της πολυδιόδευσης. Συνεπώς ο δέκτης λαμβάνει έναν περιορισμένο αριθμό από διαφορετικές εκδοχές του εκπεμπόμενου σήματος καθεμία με διαφορετική εξασθένιση και καθυστέρηση. Ως εκ τούτου η συνάρτηση της κρουστικής απόκρισης ενός τέτοιου καναλιού αποτελείται από ελάχιστα μη μηδενικά στοιχεία σε συγκριση με το μήκος της, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα από τα μονοπάτια πολυδιόδευσης. Για την ισοστάθμιση αυτών των καναλιών έχουν προταθεί διάφορες τεχνικές, πολλές από τις οποίες εκμεταλλεύονται την ιδιαίτερη αυτή μορφή της κρουστικής απόκρισης. Πολλοί από τους προτεινόμενους ισοσταθμιστές καναλιών απαιτούν την παρεμβολή ακολουθίων εκμάθησης ανάμεσα στην ακολουθία δεδομένων, οι οποίες είναι εκ των προτέρων γνωστές στον δέκτη. Χρησιμοποιούνται δε προκειμένου ο αλγόριθμος εκτίμησης του καναλιού να συγκλίνει όσο το δυνατόν ταχύτερα στην επιθυμητή τιμή. Μειονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η επιβάρυνση του ωφέλιμου εύρους ζώνης που συνεπάγεται. Ωστόσο η εκ των προτέρων γνώση της αραιής μορφής της κρουστικής απόκρισης εχει δώσει αφορμή για την σχεδίαση ισοσταθμιστών με περιορισμένο μήκος αλλά εξίσου καλή απόδοση. Οι συμβατικές τεχνικές εκτίμησης καναλιών, όπως η Least Square μέθοδος, δεν εκμεταλλεύονται αυτή την γνώση. Οι πρόσφατες δε εξελίξεις στην ανακατασκευή αραιών σημάτων μέσω τεχνικών συμπιεσμένης καταγραφής (compressed sensing) έχουν οδηγήσει στην μελέτη της εφαρμογής τέτοιων τεχνικών στο πρόβλημα της εκτίμησης καναλιού. Η μέθοδος της συμπιεσμένης καταγραφής στηρίζεται στη δυνατότητα ανακατασκευής αραιών σημάτων από πλήθος δειγμάτων αισθητά κατώτερο από αυτό που προβλέπει το θεωρητικό όριο του Nyquist. Έχει αποδειχθεί ότι η ανακατασκευή αυτή είναι δυνατή όταν το σήμα ή έστω κάποιος μετασχηματισμός του περιέχει λίγα μη μηδενικά στοιχεία σε σχέση με το μήκος του. Οι εφαρμογές αυτών των τεχνικών εκτείνονται και σε άλλα πεδία όπως η επεξεργασία εικόνας, η μαγνητική τομογραφία, η ανάλυση γεωφυσικών δεδομένων, η επεξεργασία εικόνας radar, η αστρονομία κ.α. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας παρουσιάζονταιοι βασικές αρχές που διέπουν την ανακατασκευή αραιών σημάτων μέσω της επίλυσης υποορισμένων συστημάτων γραμμικών εξισώσεων. Παράλληλα παρουσιάζονται οι κυριότεροι αλγόριθμοι που έχουν προταθεί για την υλοποίηση της και εξετάζονται ως προς την απόδοση και την υπολογιστική πολυπλοκότητα τους. Εν συνεχεία εξετάζεται η εφαρμογή αυτών των αλγορίθμων στο πρόβλημα της εκτίμησης αραιών καναλιών. Προτείνονται δε ισοσταθμιστές αραιών καναλιών βασισμένοι σε εκτιμητές απόκρισης που χρησιμοποιούν τεχνικές συμπιεσμένης καταγραφής. / Channels with sparse impulse response are very common in wireless telecommunications systems applications. Example of such channel is HDTV channel where multipath distribution of the transmitted signal results in a sparse form of the channel impulse response. Several different versions of the same signal are received, each one with its own gain and delay. As a result, channel impulse response has a few non zero taps compared to its length, its one corresponding to a different distribution path. Several techniques for estimating and equalizing such channels have been proposed, most of them taking advantage of this sparse form of the impulse response. The transmission of a training sequence known to the receiver is required for this purpose. It is used so that the channel estimation algorithm at the receiver converges faster. The disadvantage of the use of a training sequence is the fact that the useful bandwidth is reduced. However the a priori knowledge of the sparse form of the training sequence has led to the design of equalizers that require short training sequences but have satisfactory performance. Channel estimation techniques based on least square method do not take advantage of this idea. On the other hand recent progress on sparse signal reconstruction using compressed sensing techniques has led scientists to research the potential use of such algorithms in channel estimation. Compressed sensing is based on the idea of reconstructing a sparse signal using less samples that those predicted by Nyquist theorem. It has been proved that such a reconstruction is feasible if the reconstructed signal is sparse enough. In this dissertation several sparse signal reconstruction algorithms are presented and their performance and complexity are evaluated. Then the application of these algorithms on channel estimation equalization problem is analyzed.

Η χαράδρα της Έλωνας στον ΝΑ Πάρνωνα, στην Πελοπόννησο είναι μια περιοχή υψηλής χλωριδικής αξίας λόγω της παρουσίας ενός μεγάλου αριθμού ενδημικών φυτών. Στην παρούσα εργασία γίνεται καταγραφή της χλωρίδας της περιοχής. Σε δεύτερο επίπεδο επιδιώκεται η ανάδειξη των στοιχείων του φυσικού και του ανθρωπογενούς περιβάλλοντος με σκοπό την ενημέρωση της τοπικής κοινωνίας αλλά και την οικοτουριστική ανάπτυξη της περιοχής. / The ravine of Elona in the SE Parnonas, Peloponnisos is an area which is characterised by high floral importance due to the presence of a great number of endemic plants. This study is a record of the flora of the region. Furthermore, the study was focused on the environmental elements targeting the information of the local society and the ecotouristic development of the region.

Η ραγδαία αύξηση των εικόνων, σε συνδυασμό με την αδυναμία των συστημάτων ανάκτησης εικόνας βάσει περιεχομένου να εξάγουν σημασιολογικά χαρακτηριστικά, οδήγησαν στην εισαγωγή του ανθρώπινου παράγοντα στην πειραματική διαδικασία. Ένας πολύ συνηθισμένος και επιτυχημένος τρόπος χρησιμοποίησης του ανθρώπινου συστήματος όρασης είναι μέσω της καταγραφής των οφθαλμικών κινήσεων. Στο σύστημα ανάκτησης το οποίο προτείνεται στην παρούσα εργασία γίνεται καταγραφή των σημείων εστίασης που προέκυψαν κατά την παρατήρηση των εικόνων βάσεως. Από τα σημεία αυτά, γίνεται εξαγωγή χαρακτηριστικών υφής με δύο μεθόδους, τα φίλτρα Gabor και το διακριτό μετασχηματισμό συνημιτόνου (DCT), παράγοντας πολυδιάστατα διανύσματα. Τα διανύσματα αυτά συγκρίνονται ανά δύο μέσω του μη παραμετρικού WW test, δημιουργώντας έναν πίνακα αποστάσεων. Με την εισαγωγή μιας ζητούμενης εικόνας στο σύστημα, τα χαρακτηριστικά υφής της συγκρίνονται με αυτά της βάσης προσθέτοντας μια επιπλέον διάσταση στον πίνακα απόστασης. Η απεικόνιση της σχέσης μεταξύ όλων των εικόνων (συμπεριλαμβανομένης και της αιτούμενης) γίνεται σε ένα χάρτη τριών διαστάσεων μέσω πολυδιάστατης κλιμάκωσης (MDS αλγόριθμος). Τα αποτελέσματα τα οποία προέρχονται από τα φίλτρα Gabor παρουσιάζουν μεγαλύτερη αξιοπιστία, κάνοντας εφικτή την επέκταση του συστήματος με χρήση μίας μεγαλύτερης βάσης εικόνων. / The rapid increase of images, combined with the weakness of the Content Based Image Retrieval (CBIR) systems to extract semantic features, led to the introduction of the human factor into the experimental procedure. A very common and successful way of using the human vision system is through the record of eye movements. In the retrieval system which is proposed in the present thesis, the fixation points that arose from viewing the database images are recorded. From these points, the texture features are extracted using two methods, Gabor filters and Discrete Cosine Transform (DCT), producing multidimensional vectors. These vectors are compared through the non parametric WW test, creating a distance matrix. By producing a query image in the system, its’ texture features are compared to those of the database, adding an extra dimension to the distance matrix. The visual representation of the relation among all the images (query image included), is depicted in a three dimensional map using multidimensional scaling (MDS algorithm). The results obtained from Gabor filters are characterized by higher robustness, making the expansion of the system possible, by using a bigger image database.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την κατασκευή συστήματος ανίχνευσης κίνησης αυτοκινήτου και την καταγραφή των δεδομένων σε μνήμη SD ή MMC.Η καταγραφή της κίνησης γίνεται μέσω της μέτρησης της επιτάχυνσης και στους τρεις άξονες με χρήση του μικροελεγκτή STM32 Cortex-M3 της εταιρίας ST Microelectronics. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιείται το STM32-103STK Development Board της εταιρίας Olimex το οποίο διαθέτει και κάποια ενσωματωμένα περιφερειακά. Αρχικά, περιγράφονται τα διάφορα χαρακτηριστικά του συστήματος και δίνονται σημαντικές πληροφορίες για τη λειτουργία του και τα πλεονεκτήματα που προσφέρει στο χρήστη.Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά και ανάλυση σε κάποια από τα διαθέσιμα περιβάλλοντα για ανάπτυξη ενσωματωμένων εφαρμογών και τελικά παρουσιάζεται διεξοδικά ο αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη της συγκεκριμένης εφαρμογής.Το σύστημα που υλοποιήθηκε λαμβάνει τιμές επιτάχυνσης μέσω ενός επιταχυνσιομέτρου τριών αξόνων,προβάλλει τις τιμές αυτές στην οθόνη προς ενημέρωση του χρήστη και τελικά αποθηκεύει αυτές τις τιμές σε κάρτα μνήμης τύπου SD(Secure Digital). / This diploma thesis is about the implementation of a tracking and acceleration data recording system in SD or MMC memories in order to examine the movement of an automobile. Movement tracking is performed through measurement of acceleration values in all three axis with an STM32 Cortex-M3 microcontroller provided by ST Microelectronics. Specifically, we use the STM32-103STK Development board by Olimex with its embedded peripherals. First of all, we give a description of system characteristics and important information about its operation and the advantages it offers to users. Moreover, there is a reference and analysis regarding the available development environments for creating and debugging embedded applications and finally there is a detailed presentation of the algorithm used for the development of this particular application. The implemented system measures the acceleration values through a 3-axis accelerometer, then presents those values on an LCD screen to inform the user and stores the values in an SD(Secure Digital) memory card.

Το Εθνικό Θαλάσσιο Πάρκο Ζακύνθου περιλαμβάνει τη θαλάσσια έκταση και τις νησίδες του Κόλπου του Λαγανά, τις παραλίες ωοτοκίας της θαλάσσιας χελώνας Caretta caretta (Γέρακας, Δάφνη, Σεκάνια, Καλαμάκι, Ανατολικός Λαγανάς και Μαραθονήσι) και μια ζώνη γης, που περιβάλλει αυτές, τον υγρότοπο της Λίμνης Κερίου και τις Νήσους Στροφάδες. Ιδρύθηκε με κύριο σκοπό τη διατήρηση και την προστασία των σημαντικότερων παραλιών ωοτοκίας στη Μεσόγειο της θαλάσσιας χελώνας Caretta caretta και του θαλάσσιου και χερσαίου χώρου που τις περιβάλλει. Η συνολική έκταση της χερσαίας περιοχής του Ε.Θ.Π.Ζ. είναι περίπου 45km². Η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει το σύνολο σχεδόν της χερσαίας έκτασής του (εκτός από τις νήσους Στροφάδες), μέρος της οποίας συγκαταλέγεται στο έργο οικοτόπων, Φύση 2000, στην Ελλάδα (Κωδικός Περιοχής: GR 2210002). Η χλωρίδα της χερσαίας περιοχής του Εθνικού Θαλάσσιου Πάρκου Ζακύνθου είχε μελετηθεί κατά το παρελθόν στα πλαίσια της Ειδικής Περιβαλλοντικής Μελέτης για τον κόλπο του Λαγανά (ΥΠΕΧΩΔΕ, 1997), όπου καταγράφηκαν 173 taxa. Επιπροσθέτως, έρευνες που αφορούν στη καταγραφή της χλωρίδας της Ζακύνθου και αναφέρονται λιγότερο ή περισσότερο και σε περιοχές που απαρτίζουν το Ε.Θ.Π.Ζ αποτελούν οι εργασίες των Margot & Reuter (1839 & 1841), Bornmüller (1928) και Ronniger (1941), στις οποίες αναφέρονται 150 φυτικά taxa. Εφόσον, τα τελευταία χρόνια, δεν υπάρχει μια ολοκληρωμένη εργασία, θεωρήθηκε σκόπιμη η πλήρης καταγραφή της χλωρίδας της συγκεκριμένης προστατευόμενης περιοχής με τη συλλογή φυτικών δειγμάτων από κάθε τύπο οικοτόπου. Επιπρόσθετα, ολόκληρη η Ζάκυνθος χαρακτηρίζεται από πλούσια χλωρίδα και βλάστηση, ενώ χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι απαντώνται σε αυτήν 34 ελληνικά ενδημικά φυτικά taxa, εκ των οποίων τα τέσσερα (Asperula naufraga, Limonium phitosianum, Limonium zacynthium και Micromeria browiczii) αποτελούν αποκλειστικά ενδημικά taxa της νήσου. Έτσι, θεωρήθηκε χρήσιμη η βίο-παρακολούθηση αυτών των taxa, προκειμένου να αξιολογήσουμε την κατάσταση διατήρησής τους με τη χρήση των νέων κριτηρίων της IUCN (2012). Η βίο-παρακολούθηση πραγματοποιήθηκε στα τρία από τα τέσσερα taxa, λόγω μη έγκαιρου εντοπισμού του είδους Asperula naufraga, με την κατάλληλη τοποθέτηση μόνιμων δειγματοληπτικών επιφανειών 25m² για κάθε taxon και τη μελέτη της χωρικής τους κατανομής και της αναπαραγωγικής βιολογίας τους. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η χλωρίδα του Εθνικού Θαλάσσιου Πάρκου Ζακύνθου συνίσταται από 559 taxa, από τα οποία τα 236 αποτελούν νέες αναφορές για την περιοχή μελέτης. Οι οικογένειες με την υψηλότερη α ποικιλότητα είναι κατά σειρά οι Asteraceae (72 taxa), Fabaceae (67 taxa) και Poaceae (42 taxa), γεγονός που αντικατοπτρίζει την επικρατούσα κατάσταση στον ελληνικό χώρο. Επιπλέον, αναδείχτηκε ο έντονος μεσογειακός χαρακτήρας της χλωρίδας της υπό εξέταση περιοχής με την κυριαρχία των θεροφύτων στο βιολογικό φάσμα και των μεσογειακών στοιχείων στο χωρολογικό φάσμα. Ωστόσο, το μεγάλο ποσοστό συμμετοχής των κοσμοπολιτικών-υποκοσμοπολιτικών στοιχείων και των αλλόχθονων taxa στην χλωρίδα της περιοχής, υποδεικνύει την έντονη ανθρωπογενή επίδραση που φαίνεται να έχει ενταθεί κατά τα τελευταία χρόνια. Τέλος, καταγράφηκαν 12 ελληνικά ενδημικά taxa στην περιοχή, από τα οποία τα δύο (Limonium phitosianum και Limonium zacynthium) αποτελούν αποκλειστικά ενδημικά taxa για τη Ζάκυνθο. Η παρακολούθηση του είδους Micromeria browiczii καθόρισε το εύρος εξάπλωσής του (ΕΟΟ) στα 117km² και την έκταση κάλυψης στα 1,6 km². Το μέγεθος του πληθυσμού του εκτιμήθηκε στα 5.250 άτομα, ενώ η ΣΑΕ του είδους είναι πολύ χαμηλή (30%). Το Limonium zacynthium έχει εύρος εξάπλωσης 171,3 km² και έκταση κάλυψης 0,3 km². Το μέγεθος του πληθυσμού του εκτιμήθηκε στα 1.168 άτομα και η ΣΑΕ του είδους βρέθηκε αρκετά υψηλή (64,2%). Τέλος, το Limonium phitosianum έχει εύρος εξάπλωσης 93,5 km² και έκταση κάλυψης 0,17 km². Το μέγεθος του πληθυσμού εκτιμήθηκε στα 2.470 άτομα και η ΣΑΕ βρέθηκε πολύ υψηλή (79,1%). Βάσει των διαθέσιμων στοιχείων και τα τρία είδη κατατάσσονται στην κατηγορία Κρισίμως Κινδινεύον (CR) (IUCN, 2012), κυρίως λόγω της περιορισμένης χωρικής τους κατανομής, ωστόσο η αύξηση των σειρών δεδομένων σε θέματα παρακολούθησης αποτελεί απαραίτητο στοιχείο για να διαφανεί η τάση του πληθυσμού κάθε είδους και για την ανάλυση της βιωσιμότητας των πληθυσμών τους σε μεταγενέστερο στάδιο. / The National Marine Park of Zakynthos (N.M.P.Z.) includes the marine area and islands of the Bay of Laganas, nesting beaches of the sea turtle Caretta caretta (Gerakas, Daphne, Secania, Kalamaki, Laganas and Marathonisi East) and a belt land that surrounds them, the wetland of Keri Lake and the Strophadia Islands The founding of this National Marine Park began with the fundamental purpose of conservation and protection of important nesting beaches of the Mediterranean sea turtle Caretta caretta and the marine and terrestrial space surrounding them. The total land area of Marine Park is approximately 45km ². The study area includes almost the entire land area (excluding Strophadia Islands). A part of this area is included in the project of network Natura 2000 in Greece (Region Code: GR 2210002). The flora of the land area of the National Marine Park of Zakynthos had been studied previously in the context of the Special Environmental Study for the Laganas Gulf (Ministry of Environment, 1997) and had recorded 173 taxa. In addition, the work of Margot & Reuter (1839 & 1841), Bornmüller (1928) and Ronniger (1941 ), which listed 212 plant taxa, constitute a previous research related to the flora of Zakynthos and also referred in areas of the N.M.P.Z. Since, in recent years, there was no comprehensive work, it was considered appropriate to fully record the flora of the protected area by collecting plant samples from each habitat type. Additionally, the entire Zakynthos is characterized by a rich flora and vegetation, while it is important the fact that 34 Greek endemic plant taxa occur in this region, four of them (Asperula naufraga, Limonium phitosianum, Limonium zacynthium and Micromeria browiczii) are exclusively endemic taxa of island. Thus, the bio-monitoring of these taxa was considered useful, in order to evaluate their conservation status using the new criteria of IUCN (2012). The bio-monitoring took place in three of the four taxa, due to the failure in time of localization and identification of the species Asperula naufraga. Permanent sample surfaces had been placed with proper placement. These surfaces were 25m ² for each taxon and we studied their spatial distribution and their reproductive biology. According to the results of this study in the National Marine Park, the flora of this area consists of 559 taxa. 236 of these taxa are new records for the study area. The families with the highest diversity in order are Asteraceae (72 taxa), Fabaceae (67 taxa) and Poaceae (42 taxa), reflecting the status of Greek area. Moreover, the strong Mediterranean character of flora of this area designated with the dominance of therophytes in the biological spectrum and the dominance of Mediterranean elements in chorological spectrum. However, the large proportion of cosmopolitan, semi-cosmopolitan elements and alien taxa in the flora of our area indicates a strong anthropogenic influence which seems to have increased in recent years. Finally, there are 12 Greek endemic taxa in the area, two of them (Limonium phitosianum and Limonium zacynthium) are exclusively endemic for Zakynthos. By monitoring Micromeria browiczii, the extent of occurrence (EOO) estimated 117km ² and the area of occupancy (AOO) 1,6 km ². Population size was estimated at 5.250 mature individuals, while the R.R.S. (Relative Reproductive Success) of the species was very low (30%). EOO of Limonium zacynthium is 171,3 km ² and AOO is 0,3 km². The population size was estimated at 1.168 mature individuals and the R.R.S. of the species was found quite high (64.2%). Finally, Limonium phitosianum has EOO 93,5 km ² and AOO 0,17 km ². The size of the population was estimated at 2.470 mature individuals and R.R.S. was found very high (79.1%). Based on the available data, these three species classified as Critical endangered (CR) (IUCN, 2012), mainly because of their limited spatial distribution. However, the increase of datasets in monitoring is an essential element to indicate the trend of population of each species and to analyze the viability of their populations at a later stage.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι αρχικά η καταγραφή της ανθρώπινης κίνησης με κάποια συσκευή παρακολούθησης και κατόπιν η δημιουργία ενός αντιπροσωπευτικού μοντέλου, ώστε να μπορεί να μελετηθεί η δυναμική του συμπεριφορά. Ως συσκευή καταγραφής χρησιμοποιήθηκε ο αισθητήρας Kinect της Microsoft. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε αφορά κυρίως τα κάτω άκρα του ανθρώπου και επιπλέον διαθέτει μυοσκελετική δομή με 86 μύες. Στα πλαίσια των αναλύσεων χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων, όπως είναι η αντίστροφη κινηματική, αντίστροφη δυναμική, υπολογισμός μυϊκών διεγέρσεων και ορθή δυναμική και προτείνουμε μια στρατηγική για την ανάλυση και την εξαγωγή αποτελεσμάτων. / The research developed in this thesis first deal with the problem of capturing the human body motion and then concentrates on the creation of musculoskeletal models, which can capture and accurately study its dynamical behavior. The Microsoft's Kinect sensor was utilized to capture the human motion. The model used for the simulations is the human lower extremity with 86 attached muscles. For the analysis phase we used some common methods such as inverse kinematics, inverse dynamics, computed muscle control and forward dynamics and we showed a general pipeline strategy for generating correct results.

Wireless communication systems require advanced techniques at the transmitter and at the receiver that improve the performance in hostile radio environments. The received signal is significantly distorted due to the dynamic nature of the wireless channel caused by multipath fading and Doppler spread. In order to mitigate the negative impact of the channel to the received signal quality, techniques as equalization and diversity are usually employed in the system design. During the transmission, the phenomenon of inter-symbol interference (ISI) occurs at the receiver due to the time dispersion of the involved channels. Hence, several delayed replicas of previous symbols interfere with the current symbol. Equalization is usually employed in order to combat the effect of the ISI. Several implementations for equalization filters have been proposed, including linear and non-linear processing, providing complexity-performance trade-offs. It is known that the length of the equalization filter determines the complexity of the technique. Since the wireless channels are characterized by long and sparse impulse responses, the conventional equalizers require high computational complexity due to the large size of their filters. In this dissertation, we have further investigated the long standing problem of equalization in light of the recently derived theory of compressed sampling (CS) for sparse and redundant representations. The developed heuristic algorithms for equalization, can exploit either the sparsity of the channel impulse response (CIR), or the sparsity of the equalizer filters, in order to derive efficient implementation designs. To this end, building on basis pursuit and matching pursuit techniques new equalization schemes have been proposed that exhibit considerable computational savings, increased performance properties and short training sequence requirements. Our main contribution for this part is the Stochastic Gradient Pursuit algorithm for sparse adaptive equalization. An alternative approach to combat ISI is based on the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. In this system, the entire channel is divided into many narrow subchannels, so as the transmitted signals to be orthogonal to each other, despite their spectral overlap. However, in the case of doubly selective channels, the Doppler effect destroys the orthogonality between subcarriers. Thus, similarly to ISI, the effect of intercarrier interference (ICI) is introduced at the receiver, where symbols which belong to other subcarriers interfere with the current one. Considering this problem, we have developed iterative algorithms which recursively cancels the ICI at the receiver, providing performance-complexity trade-offs. For low or medium Doppler spreads, the typical approach is to approximate the frequency-domain channel matrix with a banded one. On this premise, we derived reduced-rank preconditioned conjugate gradient (PCG) algorithms in order to estimate the equalization matrix with a reduced number of iterations. Also developed an improved PCG algorithm with the same complexity order, using the Galerkin projections theory. However, in rapidly changing environments, a severe ICI is introduced and the banded approximation results in significant performance degradation. In order to recover this performance loss, we developed regularized estimation framework for ICI equalization, with linear complexity with respect the the number of the subcarriers. Moreover, we proposed a new equalization technique which has the potential to completely cancel the ICI. This approach works in a successive manner through a number of stages, conveying from the fully-connected ordered successive interference cancellation architecture (OSIC) in order to fully suppress the residual interference at each stage of the equalizer. On the other hand, diversity can improve the performance of the communication system by sending the information symbols through multiple signal paths, each of which fades independently. One approach to obtain diversity is through cooperative transmission, considering a group of nearby terminals (relays) as forming one virtual antenna array and applying a spatial beamforming technique so as to optimize the communication via them. Such beamforming techniques differ from their classical counterparts where the array elements are located in a common processing unit, due to the distribution of the relays in the space. In this setting, we developed new distributed algorithms which enable the relay cooperation for the computation of the beamforming weights leveraging the computational abilities of the relays. Each relay can estimate only the corresponding entry of the principal eigenvector, combining data from its network neighbours. The proposed algorithms are applied to two distributed beamforming schemes for relay networks. In the first scheme, the beamforming vector is computed through minimization of a total transmit power subject to the receiver quality-of-service (QoS) constraint. In the second scheme, the beamforming weights are obtained through maximization of the receiver SNR subject to a total transmit power constraint. Moreover, the proposed algorithms operate blindly, implying that no training data are required to be transmitted to the relays, and adaptively, exhibiting a quite short convergence period. / Τα συστήματα ασύρματων επικοινωνιών απαιτούν εξειδικευμένες τεχνικές στον πομπό και στον δέκτη, οι οποίες να βελτιώνουν την απόδοση του συστήματος σε εχθρικά περιβάλλοντα ασύρματης μετάδοσης. Λόγω της δυναμικής φύσης του ασύρματου καναλιού, που περιγράφεται από τα φαινόμενα της απόσβεσης, της πολυδιόδευσης και του Doppler, το λαμβανόμενο σήμα είναι παραμορφωμένο σε σημαντικό βαθμό. Για να αναιρέσουμε αυτήν την αρνητική επίδραση του καναλιού στην ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος, κατά τον σχεδιασμό του συστήματος συνήθως υιοθετούνται τεχνικές όπως η ισοστάθμιση και η ποικιλομορφία. Ένα φαινόμενο που προκύπτει στο δέκτη ενός ασύρματου συστήματος επικοινωνίας, λόγω της χρονικής διασποράς που παρουσιάζουν τα κανάλια, είναι η διασυμβολική παρεμβολή, όπου χρονικά καθυστερημένα αντίγραφα προηγούμενων συμβόλων παρεμβάλουν με το τρέχων σύμβολο. Ένας τρόπος για την αντιμετώπιση του φαινομένου αυτού, είναι μέσω της ισοστάθμισης στο δέκτη, όπου χρησιμοποιώντας γραμμικές και μη-γραμμικές τεχνικές επεξεργασίας, τα μεταδιδόμενα σύμβολα ανιχνεύονται από το ληφθέν σήμα. Ωστόσο, συνήθως τα ασύρματα κανάλια χαρακτηρίζονται από κρουστικές αποκρούσεις μεγάλου μήκους αλλά λίγων μη μηδενικών συντελεστών, και σε αυτήν την περίπτωση η υπολογιστική πολυπλοκότητα των συνήθων τεχνικών είναι πολύ υψηλή. Στα πλαίσια αυτής της διατριβής, αναπτύχθηκαν νέοι ευριστικοί αλγόριθμοι για το πρόβλημα της ισοστάθμισης, οι οποίοι εκμεταλλεύονται είτε την αραιότητα της κρουστικής απόκρισης είναι την αραιότητα του αντιστρόφου φίλτρου, προκειμένου να παραχθούν αποδοτικές υλοποιήσεις. Θεωρώντας τον μη γραμμικό ισοσταθμιστή ανατροφοδότησης-απόφασης, έχει δειχθεί ότι κάτω από συνήθεις υποθέσεις για τους συντελεστές της κρουστικής απόκρισης του καναλιού, το εμπρόσθιο φίλτρο και το φίλτρο ανατροφοδότησης μπορούν να αναπαρασταθούν από αραιά διανύσματα. Για τον σκοπό αυτό, τεχνικές Συμπιεσμένης Καταγραφής, οι οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί κατα κόρον σε προβλήματα ταυτοποίησης συστήματος, μπορούν να βελτιώσουν σε μεγάλο βαθμό την απόδοση κλασσικών ισοσταθμιστών που δεν λαμβάνουν υπόψιν τους την αραιότητα των διανυσμάτων. Έχοντας ως βάση τις τεχνικές basis pursuit και matching pursuit, αναπτύχθηκαν νέα σχήματα ισοσταθμιστών τα οποία παρουσιάζουν αξιοσημείωτη μείωση στο υπολογιστικό κόστος. Επίσης, αντίθετα με τη συνήθη πρακτική ταυτοποίησης συστήματος, αναπτύχθηκε νέος ευριστικό αλγόριθμος για το πρόβλημα αραιής προσαρμοστικής ισοστάθμισης, με την ονομασία Stochastic Gradient Pursuit. Επιπλέον, ο αλγόριθμος αυτός επεκτάθηκε και για την περίπτωση όπου ο αριθμός των μη μηδενικών στοιχείων του ισοσταθμιστή είναι άγνωστος. Μία διαφορετική προσέγγιση για την αντιμετώπιση του φαινομένου της διασυμβολικής παρεμβολής είναι μέσω του συστήματος orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), όπου το συνολικό κανάλι χωρίζεται σε πολλά στενά υπο-κανάλια, με τέτοιον τρόπο ώστε τα μεταδιδόμενα σήματα να είναι ορθογώνια μεταξύ τους, παρότι παρουσιάζουν φασματική επικάλυψη. Ωστόσο, σε χρονικά και συχνοτικά επιλεκτικά κανάλια, το φαινόμενο Doppler καταστρέφει την ορθογωνιότητα των υπο-καναλιών. Σε αυτήν την περίπτωση, παρόμοια με το φαινόμενο της διασυμβολικής παρεμβολής, εμφανίζεται το φαινόμενο της διακαναλικής παρεμβολής, όπου τα σύμβολα που ανήκουν σε διαφορετικά υπο-κανάλια παρεμβάλουν στο τρέχον. Θεωρώντας αυτό το πρόβλημα, αναπτύχθηκαν νέα σχήματα ισοστάθμισης που ακυρώνουν διαδοχικά την παρεμβολή αυτή, παρέχοντας έναν συμβιβασμό μεταξύ της απόδοσης και της πολυπλοκότητας. Στις περιπτώσεις όπου το φαινόμενο Doppler δεν είναι τόσο ισχυρό, η συνήθης τακτική είναι η προσέγγιση του πίνακα του καναλιού με έναν πίνακα ζώνης. Με αυτό το σκεπτικό, αναπτύχθηκαν αλγόριθμοι μειωμένης τάξης που βασίζονται στην επαναληπτική μέθοδο preconditioned conjugate gradient (PCG), προκειμένου να εκτιμήσουμε τον πίνακα ισοστάθμισης με έναν μειωμένο αριθμό επαναλήψεων. Επίσης, αναπτύχθηκαν τεχνικές που βασίζονται σε προβολές Galerkin για την βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων χωρίς να αυξάνουν σημαντικά την πολυπλοκότητα. Ωστόσο, για τις περιπτώσεις όπου το φαινόμενο Doppler έχει ισχυρή επίδραση στο δέκτη του τηλεπικοινωνιακού συστήματος, όπως στις περιπτώσεις πολύ δυναμικών καναλιών, τότε η προσέγγιση με τον πίνακα ζώνης μειώνει σημαντικά την απόδοση του συστήματος. Με στόχο να ανακτήσουμε την απώλεια αυτή, αναπτύχθηκαν τεχνικές κανονικοποιημένης εκτίμησης, με γραμμική πολυπλοκότητα σε σχέση με τον αριθμό των υπο-καναλιών. Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκε ένα νέο σχήμα ισοστάθμισης που έχει την δυνατότητα να ακυρώσει πλήρως την διακαναλική παρεμβολή. Το συγκεκριμένο σχήμα λειτουργεί βασιζόμενο σε έναν αριθμό διαδοχικών σταδίων, ακολουθώντας την φιλοσοφία της αρχιτεκτονικής fully-connected ordered successive interference cancellation (OSIC), με στόχο να μειώσει την εναπομείναντα παρεμβολή σε κάθε στάδιο του ισοσταθμιστή Η απόδοση ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος μπορεί επίσης να βελτιωθεί με την χρήση τεχνικών ποικιλομορφίας, δηλαδή με την μετάδοση των συμβόλων μέσω πολλών ανεξάρτητων μονοπατιών. Μία τεχνική ποικιλομορφίας είναι η συνεργατική μετάδοση, όπου μία ομάδα κοντινών τερματικών (relays) σχηματίζουν μία εικονική συστοιχία κεραιών και τεχνικές διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης χρησιμοποιούνται προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η επικοινωνία μέσω των τερματικών. Οι συγκεκριμένες τεχνικές διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης, διαφέρουν από τις κλασσικές όπου η συστοιχία κεραιών βρίσκεται τοποθετημένη σε έναν κόμβο, καθώς τα τερματικά κατανέμονται στον χώρο. Υπό αυτές τις συνθήκες, αναπτύχθηκαν κατανεμημένοι αλγόριθμοι οι οποίοι εκμεταλλεύονται την επικοινωνία και τις υπολογιστικές δυνατότητες των τερματικών για τον υπολογισμό των συνιστωσών του διανύσματος διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης. Κάθε τερματικό εκτιμά μόνο την αντίστοιχη συνιστώσα από το κύριο ιδιοδιάνυσμα, συνδιάζοντας δεδομένα από τα γειτονικά τερματικά. Οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι εφαρμόστηκαν σε δύο σχήματα κατανεμημένης μετάδοσης μέσω ενδιάμεσων κόμβων. Στο πρώτο σχήμα, τα βάρη του διανύσματος διαμόρφωσης λοβού μετάδοσης υπολογίστηκαν με βάση την ελαχιστοποίηση της συνολικής ισχύος μετάδοσης υπό τον περιορισμό συγκεκριμένου κατωφλίου για την ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος. Στο δεύτερο σχήμα, υπολογίστηκαν μεγιστοποιώντας την ποιότητα του λαμβανόμενου σήματος υπό τον περιορισμό ενός κατωφλίου για την συνολική ισχύ μετάδοσης. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν λειτουργούν τυφλά, δηλαδή χωρίς φάση εκπαίδευσης, και προσαρμοστικά με μικρό διάστημα σύγκλισης.

Είναι γνωστό από τη Θεωρία της Πληροφορίας, πως η δειγματοληψία σημάτων ακολουθεί το Θεώρημα των Shannon-Nyquist. Σύμφωνα με το θεώρημα αυτό, για την εκτέλεση της δειγματοληψίας ενός σήματος χωρίς απώλεια πληροφορίας, ο ρυθμός δειγματοληψίας αυτού θα πρέπει να είναι τουλάχιστον δύο φορές μεγαλύτερος από τη μεγαλύτερη συχνότητα που εμφανίζεται στο φάσμα του σήματος. Αυτή τη θεωρία κατάφερε – κατά κάποιο τρόπο - να ανατρέψει το 2006 μια νέα, αυτή της Συμπιεσμένης Καταγραφής που ξεκίνησε από δύο επιστημονικές εργασίες των Donoho, Candes, Romberg και Tao και η οποία έρχεται να αλλάξει τα έως σήμερα δεδομένα. Σήμερα, λίγα έτη αργότερα, μια αφθονία θεωρητικών πτυχών της συμπιεσμένης καταγραφής εξερευνάται ήδη σε περισσότερες από 1000 δημοσιεύσεις. Οι εφαρμογές αυτής της τεχνικής εκτείνονται και σε άλλα πεδία όπως η επεξεργασία εικόνας, η μαγνητική τομογραφία, η ανάλυση γεωφυσικών δεδομένων, η επεξεργασία εικόνας radar, η αστρονομία κ.α. Η μέθοδος της συμπιεσμένης καταγραφής ή αλλιώς Compressed Sensing ή Compressed Sampling, όπως αυτή είναι γνωστή στη βιβλιογραφία, στηρίζεται στη δυνατότητα ανακατασκευής αραιών σημάτων από πλήθος δειγμάτων αισθητά κατώτερο από αυτό που προβλέπει το θεωρητικό όριο του Nyquist. Έχει αποδειχθεί ότι, η ανακατασκευή αυτή είναι δυνατή όταν το σήμα ή έστω κάποιος μετασχηματισμός του περιέχει λίγα μη μηδενικά στοιχεία σε σχέση με το μήκος του. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας παρουσιάζονται οι βασικές αρχές που διέπουν την ανακατασκευή αραιών σημάτων μέσω της επίλυσης υπο-ορισμένων συστημάτων γραμμικών εξισώσεων. Στη συγκεκριμένη εργασία, γίνεται μία προσπάθεια εφαρμογής της εν λόγω μεθόδου στα ανερχόμενα Cognitive Radio δίκτυα (Cognitive Radio Networks - CRN) τα οποία εμφανίζουν την ιδιότητα Spectrum Sharing. Σύμφωνα με αυτή την ιδιότητα, δηλαδή, το διαμοιρασμό του διαθέσιμου φάσματος, ο πρωταρχικός στόχος, είναι η ανίχνευση και η αναγνώριση των λεγόμενων spectrum holes σε ασύρματο περιβάλλον. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζεται μια Distributed (κατανεμημένη) προσέγγιση συμπιεσμένης καταγραφής φάσματος για (τα ultra-) Wideband Cognitive Radio δίκτυα. Η τεχνική Compressed Sensing εφαρμόζεται σε τοπικά CRs του δικτύου, προκειμένου να ανιχνεύσει το υπερ-ευρύ φάσμα (ultra-wideband) με ρεαλιστική πολυπλοκότητα ανάκτησης του αρχικού σήματος. Οι φασματικές εκτιμήσεις από πολλαπλούς τοπικούς CRs του δικτύου «συνενώνονται» για να αποκομίσουν το χωρικό κέρδος ποικιλομορφίας (spatial diversity gain), το οποίο όσο αυξάνεται, βελτιώνει την ποιότητα ανίχνευσης, ειδικά στην περίπτωση των υπό εξασθένιση καναλιών (channel fading effect). Αρχικά, μελετάται ένας κατανεμημένος αλγόριθμος πλειοψηφίας (Distributed Consensus Algorithm) για να επιτευχθεί η συνεργασία κατά το στάδιο της ανίχνευσης της πληροφορίας που μεταφέρεται στο δίκτυο και έπειτα η αποστολή αυτής σε ένα fusion center. Αυτού του είδους ο distributed αλγόριθμος που χρησιμοποιεί μόνο one-hop επικοινωνία, συγκλίνει γρήγορα σε συνολικά βέλτιστες λύσεις που λειτουργούν με χαμηλό φόρτο επικοινωνίας και υπολογισμού που είναι ανάλογο του μεγέθους του δικτύου. Ένα σενάριο που εξετάζεται στο πλαίσιο αυτής της εργασίας, είναι η συγκεντρωτική ανίχνευση φάσματος ευρείας ζώνης με επικαλυπτόμενες συχνότητες ή αλλιώς κανάλια που είναι κοινά (frequency overlapping) σε Cognitive Radio δίκτυα και τα οποία, χρησιμοποιούν την τεχνική Compressed Sensing καθώς επίσης και την από κοινού ανακατασκευή (Joint Reconstruction) του αρχικού σήματος. Τέλος, προτείνεται ένα σενάριο, μιας κατανεμημένης αυτή τη φορά, τεχνικής ανίχνευσης φάσματος, που βασίζεται σε κανόνες πλειοψηφίας. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, σε περιβάλλον Matlab, επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα αυτής της προτεινόμενης προσέγγισης, δηλαδή την ανίχνευση φάσματος, από συνδυασμό Cognitive Radio δικτύων με αραιά επικαλυπτόμενες συχνότητες. / It is well known from Information Theory, that the sampling of signals should be performed as dictated by the celebrated Shannon – Nyquist theorem. According to this theorem, in order to fully recover a signal from its samples, it must be sampled at a sampling rate that should be at least twice the bandwidth of the signal. This theory has been significantly extended over the past few years by the advent of the so-called Compressed Sensing theory, which first appeared in seminal scientific articles of Donoho, Candes, Romberg and Tao in 2006. Nowadays, an abundance of theoretical aspects of compressed sensing is already explored in more than 1000 articles. Τhis technique has been applied in various fields such as image processing, magnetic tomography, analysis of geophysical data, radar image processing, astronomy etc. The method of Compressed Sensing, also known as Compressed Sampling, is related to the reconstruction of sparse signals from far fewer samples or measurements than what the theoretical limit of Nyquist suggests. It has been proved that, this reconstruction is possible when the signal or a transformation of it, contains just a few non-zero elements with respect to its length. In this work, we firstly summarize the basic principles that condition the reconstruction of sparse signals via the solution of underdetermined systems of linear equations. Next, in this Master Thesis we aim at implementing Compressed Sensing method in emerging Cognitive Radio (CR) networks with spectrum sharing. The first cognitive task preceding any dynamic spectrum access is the sensing and identification of spectral holes in wireless environments. In more detail, this work is mainly concerned with a distributed compressed spectrum sensing approach for (ultra-)wideband CR networks. Compressed sensing is performed at local CRs to scan the very wide spectrum at practical signal-acquisition complexity. Meanwhile, spectral estimates from multiple local CR detectors are fused to collect spatial diversity gain, which improves the sensing quality especially under fading channels. Initially, a distributed consensus algorithm is analyzed for collaborative sensing and fusion in a scenario where all nodes are estimating the same spectral bands. Using only one-hop local communications, this distributed algorithm converges fast to the globally optimal solutions, at low communication and computation load scalable to the network size. Another scenario that has been investigated in this thesis is the joint wideband spectrum sensing in frequency overlapping cognitive radio networks, using centralized compressive sensing techniques. Finally, for the latter scenario, a distributed compressive sensing technique, based on consensus, has been proposed. Simulation results in Matlab environment verify the effectiveness of proposed joint spectrum sensing approach in jointly sparse frequency overlapping cognitive radio networks.