Keyword queries are extremely easy for a user to write. They have become a standard way to query for information in web search engines and most other information retrieval systems whose users are usually laypersons and might not have knowledge about the database schema or contained data. As keyword queries do not impose any structural constraints on the retrieved information, the quality of the obtained results is far from perfect. However, one can hardly improve it without changing the ways the queries are asked and the methods the information is stored in the database. The purpose of this thesis is to propose a method to improve the quality of the information retrieving by adding weights to the existing ways of keyword queries asking and information storing in the database. We consider weighted queries on two different data structures: weighted binary relations and weighted multi-labeled trees. We propose adaptive algorithms to solve these queries and prove the measures of the complexity of these algorithms in terms of the high-level operations. We describe how these algorithms can be implemented and derive the upper bounds on their complexity in two specific models of computations: the comparison model and the word-RAM model.

Esta tese analisa aplicações de transmissão de voz e vídeo sobre redes Wi-Fi (IEEE 802.11). Os principais problemas observados foram a maior incidência de tráfegos em rajada e os problemas associados à execução de handoffs. Foram propostos algoritmos adaptativos para monitorar e contornar esses problemas. / This thesis examines applications for transmitting voice and video over Wi-Fi (IEEE 802.11). The main problems observed were the higher incidence of bursty traffic and disconnection during handoffs. Adaptive algorithms have been proposed to monitor and work around these problems.

Os problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário vêm sendo intensamente estudados nas últimas décadas, principalmente devido às inúmeras possibilidades de aplicações práticas. A desconvolução multiusuário pode ser compreendida como um problema particular de separação de fontes em que o sistema misturador é convolutivo, e as estatísticas das fontes, que possuem alfabeto finito, são bem conhecidas. Dentre os desafios atuais nessa área, cabe destacar que a obtenção de soluções adaptativas para o problema de separação cega de fontes com misturas convolutivas não é trivial, pois envolve ferramentas matemáticas avançadas e uma compreensão aprofundada das técnicas estatísticas a serem utilizadas. No caso em que não se conhece o tipo de mistura ou as estatísticas das fontes, o problema é ainda mais desafiador. Na área de Processamento Estatístico de Sinais, soluções vêm sendo propostas para resolver casos específicos. A obtenção de algoritmos adaptativos eficientes e numericamente robustos para realizar separação cega de fontes, tanto envolvendo misturas instantâneas quanto convolutivas, ainda é um desafio. Por sua vez, a desconvolução cega de canais de comunicação vem sendo estudada desde os anos 1960 e 1970. A partir de então, várias soluções adaptativas eficientes foram propostas nessa área. O bom entendimento dessas soluções pode sugerir um caminho para a compreensão aprofundada das soluções existentes para o problema mais amplo de separação cega de fontes e para a obtenção de algoritmos eficientes nesse contexto. Sendo assim, neste trabalho (i) revisitam-se a formulação dos problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário, bem como as relações existentes entre esses problemas, (ii) abordam-se as soluções existentes para a desconvolução cega multiusuário, verificando-se suas limitações e propondo-se modificações, resultando na obtenção de algoritmos com boa capacidade de separação e robustez numérica, e (iii) relacionam-se os critérios de desconvolução cega multiusuário baseados em curtose com os critérios de separação cega de fontes. / Blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems have been intensively studied over the last decades, mainly due to the countless possibilities of practical applications. Blind deconvolution in the multiuser case can be understood as a particular case of blind source separation in which the mixing system is convolutive, and the sources, which exhibit a finite alphabet, have well known statistics. Among the current challenges in this area, it is worth noting that obtaining adaptive solutions for the blind source separation problem with convolutive mixtures is not trivial, as it requires advanced mathematical tools and a thorough comprehension of the statistical techniques to be used. When the kind of mixture or source statistics are unknown, the problem is even more challenging. In the field of statistical signal processing, solutions aimed at specific cases have been proposed. The development of efficient and numerically robust adaptive algorithms in blind source separation, for either instantaneous or convolutive mixtures, remains an open challenge. On the other hand, blind deconvolution of communication channels has been studied since the 1960s and 1970s. Since then, various types of efficient adaptive solutions have been proposed in this field. The proper understanding of these solutions can suggest a path to further understand the existing solutions for the broader problem of blind source separation and to obtain efficient algorithms in this context. Consequently, in this work we (i) revisit the problem formulation of blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems, and the existing relations between these problems, (ii) address the existing solutions for blind deconvolution in the multiuser case, verifying their limitations and proposing modifications, resulting in the development of algorithms with proper separation performance and numeric robustness, and (iii) relate the kurtosis based criteria of blind multiuser deconvolution and blind source separation.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos de adaptação do padrão de marcha com a utilização de redes neurais artificiais para uma órtese ativa para membros inferiores. Trajetórias estáveis são geradas durante o processo de otimização, considerando um gerador de trajetórias baseado no critério do ZMP (Zero Moment Point) e no modelo dinâmico do equipamento. Três redes neurais são usadas para diminuir o tempo de cálculo do modelo e da otimização do ZMP, e reproduzir o gerador de trajetórias analítico. A primeira rede aproxima a dinâmica do modelo fornecendo a variação de torque necessária para a realização do processo de otimização dos parâmetros de adaptação da marcha; a segunda rede trabalha no processo de otimização, fornecendo o parâmetro otimizado de acordo com a interação paciente-órtese; a terceira rede reproduz o gerador de trajetórias para um determinado intervalo de tempo do passo que pode ser repetido para qualquer quantidade de passos. Além disso, um controle do tipo torque calculado acrescido de um controle PD é usado para garantir que as trajetórias atuais estejam seguindo as trajetórias desejadas da órtese. O modelo dinâmico da órtese na sua configuração atual, com forças de interação incluídas, é usado para gerar resultados simulados. / This work deals with neural network-based gait-pattern adaptation algorithms for an active lower limbs orthosis. Stable trajectories are generated during the optimization process, considering a trajectory generator based on the Zero Moment Point criterion and on the dynamic model. Additionally, three neural network are used to decrease the time-consuming computation of the model and ZMP optimization and to reproduce the analitical trajectory generator. The first neural network approximates the dynamic model providing the necessary torque variation to gait adaptation parameters process; the second network works in the optimization procedure, giving the adapting parameter according to orthosis-patient interaction; and the third network replaces the trajectory generation for a stablished step time interval which can be reproduced any time during the walking. Also, a computed torque controller plus the PD controller is designed to guarantee the actual trajectories are following the orthosis desired trajectories. The dynamic model of the actual active orthosis, with interaction forces included, is used to generate simulation results.

Os problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário vêm sendo intensamente estudados nas últimas décadas, principalmente devido às inúmeras possibilidades de aplicações práticas. A desconvolução multiusuário pode ser compreendida como um problema particular de separação de fontes em que o sistema misturador é convolutivo, e as estatísticas das fontes, que possuem alfabeto finito, são bem conhecidas. Dentre os desafios atuais nessa área, cabe destacar que a obtenção de soluções adaptativas para o problema de separação cega de fontes com misturas convolutivas não é trivial, pois envolve ferramentas matemáticas avançadas e uma compreensão aprofundada das técnicas estatísticas a serem utilizadas. No caso em que não se conhece o tipo de mistura ou as estatísticas das fontes, o problema é ainda mais desafiador. Na área de Processamento Estatístico de Sinais, soluções vêm sendo propostas para resolver casos específicos. A obtenção de algoritmos adaptativos eficientes e numericamente robustos para realizar separação cega de fontes, tanto envolvendo misturas instantâneas quanto convolutivas, ainda é um desafio. Por sua vez, a desconvolução cega de canais de comunicação vem sendo estudada desde os anos 1960 e 1970. A partir de então, várias soluções adaptativas eficientes foram propostas nessa área. O bom entendimento dessas soluções pode sugerir um caminho para a compreensão aprofundada das soluções existentes para o problema mais amplo de separação cega de fontes e para a obtenção de algoritmos eficientes nesse contexto. Sendo assim, neste trabalho (i) revisitam-se a formulação dos problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário, bem como as relações existentes entre esses problemas, (ii) abordam-se as soluções existentes para a desconvolução cega multiusuário, verificando-se suas limitações e propondo-se modificações, resultando na obtenção de algoritmos com boa capacidade de separação e robustez numérica, e (iii) relacionam-se os critérios de desconvolução cega multiusuário baseados em curtose com os critérios de separação cega de fontes. / Blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems have been intensively studied over the last decades, mainly due to the countless possibilities of practical applications. Blind deconvolution in the multiuser case can be understood as a particular case of blind source separation in which the mixing system is convolutive, and the sources, which exhibit a finite alphabet, have well known statistics. Among the current challenges in this area, it is worth noting that obtaining adaptive solutions for the blind source separation problem with convolutive mixtures is not trivial, as it requires advanced mathematical tools and a thorough comprehension of the statistical techniques to be used. When the kind of mixture or source statistics are unknown, the problem is even more challenging. In the field of statistical signal processing, solutions aimed at specific cases have been proposed. The development of efficient and numerically robust adaptive algorithms in blind source separation, for either instantaneous or convolutive mixtures, remains an open challenge. On the other hand, blind deconvolution of communication channels has been studied since the 1960s and 1970s. Since then, various types of efficient adaptive solutions have been proposed in this field. The proper understanding of these solutions can suggest a path to further understand the existing solutions for the broader problem of blind source separation and to obtain efficient algorithms in this context. Consequently, in this work we (i) revisit the problem formulation of blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems, and the existing relations between these problems, (ii) address the existing solutions for blind deconvolution in the multiuser case, verifying their limitations and proposing modifications, resulting in the development of algorithms with proper separation performance and numeric robustness, and (iii) relate the kurtosis based criteria of blind multiuser deconvolution and blind source separation.

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Une infrastructure robuste de surveillance basée sur des mesures numériques classiques est souvent utilisée pour permettre une gestion efficace du réseau de distribution électrique, néanmoins les mesures de phaseurs synchronisés, également connu comme synchrophaseurs, sont particulièrement efficaces pour améliorer la capacité de gestion et la surveillance de ces réseaux. Le synchrophaseur est un phaseur numériquement calculé à partir des échantillons de données en utilisant une source temporelle absolue pour un horodatage extrêmement précis des mesures effectuées.De ce fait, les applications des synchrophaseurs sont très nombreuses dans les réseaux électriques, en particulier dans les réseaux de transport. Ils permettent notamment de mesurer la différence angulaire entre les noeuds, l'estimation d'état linéaire, détecter l'îlotage, surveiller la stabilité oscillatoire, et détecter et identifier les défauts. Ainsi, nous pourrions être amenés à croire que pour apporter les avantages bien connus des mesures synchronisées vers les réseaux de distribution électriques, il serait seulement nécessaire de placer les Unités de Mesure de Phaseur, également connu par l'abréviation anglophone PMU, d'une manière directe dans l'environnement de la distribution électrique. Malheureusement, cette tâchen'est pas aussi évidente qu'elle n'y paraît.Les réseaux de distribution électriques et les réseaux de transport ont des caractéristiques opérationnelles différentes, donc les PMUs dédiées aux réseaux de distribution doivent avoir des caractéristiques différentes de celles consacrées aux réseaux haute tension. Les réseaux de distribution intelligents possèdent des longueurs de ligne plus courtes en produisant une ouverture angulaire plus petite entre les noeuds adjacents. En outre, le contenu harmonique élevé et la déviation en fréquence imposent aussi des défis pour l'estimation des phaseurs. Les appareils synchronisés avancés dédiés pour la surveillance du réseau de distribution doivent surmonter ces défis afin de mener la précision des mesures au-delà des exigences actuelles.Cette problématique globale est traitée et évaluée dans la présente thèse. La précision de l'estimation de phaseur est directement liée à la performance de l'algorithme utilisé pour traiter les données. Une grande robustesse contre les effets pernicieux qui peuvent dégrader la qualité des estimations est fortement souhaitée. De ce fait, trois algorithmes adaptifs en fréquence sont présentés en visant l'amélioration du processus d'estimation des mesures de phaseurs dans les réseaux de distribution actifs. Plusieurs simulations en utilisant des signaux corrompus sont réalisées pour évaluer leurs performances dans des conditions statiques et/ou dynamiques.Prenant en compte l'estimation précise des phaseurs, quatre applications potentielles sont présentées pour augmenter la perception, la compréhension et la projection des actions dans les réseaux de distribution. Des contributions sont apportées concernant le circuit équivalent de Thévenin vu par le point de couplage commun (PCC) entre la production décentralisée et les réseaux de distribution. Des contributions sont également apportées pour les équivalents dynamiques externes et l'évaluation de la chute de tension dans les réseaux moyenne-tension radiaux, ainsi que l'évaluation de la problématique des harmoniques pour l'amélioration de la méthode classique nomée PH (puissance active harmonique) pour détecter à la fois la principale source de pollution harmonique et le vrai flux de puissance harmonique sous déviation en fréquence.Le sujet des mesures de phaseurs synchronisés dans le réseaux électrique de distribution est encore peu exploré et les questionnements quant à son applicabilité sont communs, néanmoins cette thèse vise à fournir des propositions pour contribuer à l'avènement de mesures de phaseurs dans l'environnement de la distribution électrique. / Robust metering infrastructure based on classical digital measurements has been used to enable a comprehensive power distribution network management, however synchronized phasor measurements, also known as synchrophasors, are especially welcome to improve the overall framework capabilities. Synchrophasor is a phasor digitally computed from data samples using an absolute and accuracy time source as reference. In this way, since the absolute time source has sufficient accuracy to synchronize voltage and current measurements at geographically distant locations, it is possible to extract valuable informations of the real grid operating status without full knowledge of its characteristics.Due to this fact, applications of synchronized phasor measurements in wide-area management systems (WAMSs) have been achieved. Angular separation, linear state estimation, islanding detection, oscillatory stability, and disturbance location identification are some of the several applications that have been proposed. Thus, we could be lead to believe that to bring the well-known benefits of the synchronized measurements toward electric distribution grids it is only required to place in a straightforward manner conventional Phasor Measurement Units (PMUs) into the electric distribution environment. Unfortunately, this is not as simple as it seems.Electric power distribution systems and high-voltage power systems have different operational characteristics, hence PMUs or PMU-enabled IEDs dedicated to distribution systems should have different features from those devoted to the high-voltage systems. Active distribution grids with shorter line lengths produce smaller angular aperture between their adjacent busbars. In addition, high harmonic content and frequency deviation impose more challenges for estimating phasors. Generally, frequency deviation is related to high-voltage power systems, however, due to the interconnected nature of the overall power system, frequency deviation can be propagated toward the distribution grid. The integration of multiple high-rate DERs with poor control capabilities can also impose local frequency drift. Advanced synchronized devices dedicated to smart monitoring framework must overcome these challenges in order to lead the measurement accuracy beyond the levels stipulated by current standard requirements.This overall problematic is treated and evaluated in the present thesis. Phasor estimation accuracy is directly related to the algorithm's performance used for processing the incoming data. Robustness against pernicious effects that can degrade the quality of the estimates is highly desired. Due to this fact, three frequency-adaptive algorithms are presented aiming to boost the phasor estimation process in active distribution grids. Several simulations using spurious and distorted signals are performed for evaluating their performances under static and/or dynamic conditions.Taking into account accurate phasor estimates, four potential applications are presented seeking to increase situational awareness in distribution environment. Contributions are presented concerning online Thévenin's equivalent (TE) circuit seen by the Point of Common Coupling (PCC) between DERs and the grid side, dynamic external equivalents and online three-phase voltage drop assessment in primary radial distribution grids, as well as assessment of harmonic issues for improving the classical PH method (harmonic active power) to detect both the main source of harmonic pollution and true power flow direction under frequency deviation.The issue of synchronized phasor measurements in electric power distribution systems is still underexplored and suspicions about its applicability are common, however this thesis aims to provide propositions to contribute with the advent of phasor measurements in electric distribution environment.

Esta tese analisa aplicações de transmissão de voz e vídeo sobre redes Wi-Fi (IEEE 802.11). Os principais problemas observados foram a maior incidência de tráfegos em rajada e os problemas associados à execução de handoffs. Foram propostos algoritmos adaptativos para monitorar e contornar esses problemas. / This thesis examines applications for transmitting voice and video over Wi-Fi (IEEE 802.11). The main problems observed were the higher incidence of bursty traffic and disconnection during handoffs. Adaptive algorithms have been proposed to monitor and work around these problems.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos de adaptação do padrão de marcha com a utilização de redes neurais artificiais para uma órtese ativa para membros inferiores. Trajetórias estáveis são geradas durante o processo de otimização, considerando um gerador de trajetórias baseado no critério do ZMP (Zero Moment Point) e no modelo dinâmico do equipamento. Três redes neurais são usadas para diminuir o tempo de cálculo do modelo e da otimização do ZMP, e reproduzir o gerador de trajetórias analítico. A primeira rede aproxima a dinâmica do modelo fornecendo a variação de torque necessária para a realização do processo de otimização dos parâmetros de adaptação da marcha; a segunda rede trabalha no processo de otimização, fornecendo o parâmetro otimizado de acordo com a interação paciente-órtese; a terceira rede reproduz o gerador de trajetórias para um determinado intervalo de tempo do passo que pode ser repetido para qualquer quantidade de passos. Além disso, um controle do tipo torque calculado acrescido de um controle PD é usado para garantir que as trajetórias atuais estejam seguindo as trajetórias desejadas da órtese. O modelo dinâmico da órtese na sua configuração atual, com forças de interação incluídas, é usado para gerar resultados simulados. / This work deals with neural network-based gait-pattern adaptation algorithms for an active lower limbs orthosis. Stable trajectories are generated during the optimization process, considering a trajectory generator based on the Zero Moment Point criterion and on the dynamic model. Additionally, three neural network are used to decrease the time-consuming computation of the model and ZMP optimization and to reproduce the analitical trajectory generator. The first neural network approximates the dynamic model providing the necessary torque variation to gait adaptation parameters process; the second network works in the optimization procedure, giving the adapting parameter according to orthosis-patient interaction; and the third network replaces the trajectory generation for a stablished step time interval which can be reproduced any time during the walking. Also, a computed torque controller plus the PD controller is designed to guarantee the actual trajectories are following the orthosis desired trajectories. The dynamic model of the actual active orthosis, with interaction forces included, is used to generate simulation results.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ewaldo Eder.pdf: 1808292 bytes, checksum: 65e8f3c3afbcf9e5bfd61e1b73fb305f (MD5) Previous issue date: 2006-02-17 / In this work we develop a family of adaptive algorithms based on nonlinear functions as a criterion to be applied upon the error, that we want to minimize. Such a development is based upon the use of high order statistics to obtain additional information of the signals involved in the process, intending to enhance the adaptive filtering performance. We derive equations based upon the Taylor s series expansion of the nonlinear functions in order to obtain criterions that guarantee convergence. We also make a study about the covariance of the weight vector on steady state and determine equations that measure the time constant of the adaptive process. We present the sigmoidal algorithm that uses the function Ln(cosh ") as criterion. Simulations of this algorithm are performed to validate the theory and it is also applied to obtain the deterministic components of real impedance cardiographic signals. / Neste trabalho é desenvolvida uma famılia de algoritmos adaptativos baseados em funções não lineares como critério a ser aplicado sobre o erro, o qual deseja-se minimizar. Tal desenvolvimento baseia-se na utilização de estatısticas de alta ordem para a obtenção de mais informações sobre os sinais envolvidos no processo, com o objetivo de melhorar a performance de um filtro adaptativo. Derivamos equações, baseadas na expansão em séries de Taylor das funções não lineares, para a obtenção de critérios que garantam a convergência. Também fazemos um estudo da covariância do vetor peso em regime estacionário e determinamos equações que mensurem a constante de tempo do processo adaptativo. Apresentamos o algoritmo sigmoidal, que utiliza como critério a função Ln(cosh "). Foram feitas simulações com este algoritmo para validar a teoria apresentada, e também o aplicamos para a obtenção das componentes determinısticas de sinais reais de impedância cardiográfica.