[pt] É feito um estudo da análise da sensibilidade das respostas impulsional e genérica de filtros IIR digitais, lineares, causais, monovariáveis e variantes no tempo modelados por equações de estado, supondo que as matrizes do sistema não se encontram em forma canônica e que, primeiro, não existe relação de dependência entre os parâmetros do sistema e, segundo, existe uma certa relação entre eles (dependência de tempo). Também é feito um estudo da análise de sensibilidade das respostas impulsional e genérica de uma estrutura em cascatas de filtros. / [en] This work presents results on the study of the sensitivity of the impulse response and generic response of linear, time-varying, causal, monovariable IIR digital filters modeled by dynamic equations in noncanonical form. First, all coefficients are considered to be independent of each other. Second, there is relationship among the coefficients (time dependence). It is studied systems of cascated blocks which present quantization in its coefficients.

[pt] Este trabalho apresenta e resolve o problema da determinação das sensibilidades de filtros digitais modelados por equações de estado em forma genérica (não canônica), com relação aos seus coeficientes que são aproximados devido ao tamanho finito da palavra. São consideradas as respostas impulsional e devida a uma excitação qualquer, nos domínios do tempo e da freqüência. / [en] This work presents and solves the problem of determining the sensitivities of digital filters modeled by state variables in generic form (noncanonical), with respect to its coefficients which are approximated due to the finite size of the word. The impulse response, as well as the response due to a generic excitation are considered. Both the time and the frequency domains are studied.

A aquisição de sinais cerebrais de bovinos adultos, utilizando um equipamento de transmissão telemétrica dos dados e eletrodos de superfície, foi avaliada neste trabalho através de técnicas de processamento digital de sinais. Foram estudados a melhor disposição dos eletrodos, diferentes métodos de remoção de artefatos e as características em freqüência do sinal. A remoção de artefatos foi feita de duas maneiras: (1) uso de um filtro que substituía valores extremos do sinal por seu valor médio e (2) decomposição utilizando a capacidade de multiresolução das ondaletas. Os resultados obtidos mostraram que apenas trechos de sinal livres de artefatos podem ser processados. O processamento indicou faixas de freqüências em acordo com a literatura. A metodologia usada neste trabalho mostrou-se suficiente para concluir que é possível monitorar e analisar sinais cerebrais de bovinos adultos que podem se mover livremente, sem acrescentar ao experimento o estresse característico de contenção / Acquisition of brain electrical activity from grown bovines, using a telemetric data transmitter system and scalp electrodes, was evaluated in this work. Electrodes placement, different artifact removal methodologies and signal frequency component were studied. Artifacts removal was carried out in two different ways: (1) by means of a filter that replaced elevated amplitude points for the signal’s mean value and (2) decomposition using wavelet multiresolution capability. Results using filters show that only artifact-free signal stretches can be processed. The processing indicated that frequency ranges are in agreement with literature. The methodology applied in this work is enough to conclude that it is possible to analyze brain electrical signal from grown bovines that can move freely, without add restrain stress factors to experiment

O presente trabalho de doutorado tem por objetivo a criação de uma nova família de filtros digitais específica para o processo de classificação de dados, particularmente aplicada ao pré-diagnóstico de patologias na laringe. Antes de explicar a criação dessa nova família de filtros, foi apresentada uma breve revisão bibliográfica sobre o funcionamento do aparelho fonador humano, sobre o processo de diagnóstico de patologias e sobre a transformada discreta Wavelet, que serviu de base para a construção dos filtros propostos. Em seguida, é descrita a tecnologia proposta para a criação da nova família de filtros, que é baseada na construção da Transformada Wavelet de Daubechies, além disso, apresenta-se uma breve comparação com outras técnicas já descritas na literatura para a mesma finalidade. Posteriormente, são apresentados os resultados obtidos com base na técnica proposta, verificando-se uma taxa de acerto na classificação de vozes normais de 100% e uma taxa de acerto de 95,52% para vozes patológicas. / The main purpose of this thesis is the development of a new family of digital filters used for data classification, particularly applied to the pre-diagnosis of pathologies in the larynx. A brief bibliographical review, that concentrates on the functioning of the human vocal tract, on the process of disease diagnosis, and on the discrete wavelet transform, which formed the basis for the construction of the proposed filters, is presented. The technology used to develop these new families of filters, that is based on the Daubechies Wavelet Transform, is also described, moreover, a comparison with other techniques described in the specialized literature for the same purpose is also presented. The investigation shows the results obtained with the proposed technique, in which the accuracy of 100% in normal voice classifications and of 95,52% in pathological voice classifications, was obtained.

Orientador: Amauri Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Krummenauer_Rafael_M.pdf: 1711180 bytes, checksum: e9aa73aac9d705c24c2bec02b202f76e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta dissertação trata do problema de estimação de direção de chegada (DOA) de ondas planas usando um arranjo linear uniforme de sensores. Estamos interessados em situações nas quais a relação sinal-ruido 'e baixa e o espaçamento angular entre as fontes de sinal 'e pequeno. Baseamos nossa proposta nos m'etodos MODE, MODEX e MODEX Modificado, que sao metodos eficientes existentes na literatura. Inspirados em conceitos de filtragem linear e no criterio da maxima verossimilhança, propomos um procedimento que ameniza o efeito do ruido no resultado da estimação. Este procedimento consiste em filtrar os dados recebidos e modificar adequadamente a função de verossimilhan¸ca utilizada no processo de obtenção das estimativas. Simulações numericas mostram que o desempenho do metodo proposto 'e melhor que aqueles correspondentes aos m'etodos MODE, MODEX e MODEX Modificado, alcançando menores valores de erro quadratico medio e de polarização / Abstract: This work deals with the problem of estimating the direction of arrival (DOA) of plane waves using a uniform linear array of sensors. We are concerned with situations where the signal-to-noise ratio is low and the signal sources are spatially close. Our proposal is based on MODE, MODEX and Modified MODEX, that are efficient methods proposed in the literature. Inspired in concepts of linear filtering and in the maximum likelihood criterion, we propose a procedure that reduces the effect of noise in the estimation result. This procedure consists on filtering the received data and on modifying the likelihood function used to obtain the estimates. Numerical simulations show that the performance of the proposed method is better than those of MODE, MODEX and Modified MODEX methods, achieving lower mean square error and lower bias / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Amauri Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FrancisleiJoseda_M.pdf: 1914501 bytes, checksum: f819de68e8cb02f4b9bc4a46d9787202 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho aborda o problema de estimação da direção de chegada (DOA) de ondas planas usando arranjo de sensores. Existem diversos estimadores para DOA relatados na literatura. Dentre os estimadores de alta resolução, se destacam os métodos MODE e MODEX, que possuem como base o estimador de máxima verossimilhança (MLE). Este trabalho apresenta o desenvolvimento dos métodos MODE, MODEX e de uma versão melhorada do MODEX, o método MODEX Modi?ed. Estes dois últimos estimadores produzem várias estimativas candidatas e usam o critério de máxima verossimilhança para selecionar aquelas que representam as melhores estimativas para os ângulos de chegada. Entretanto, para uma relação sinalruído baixa, estes métodos sofrem uma forte degradação na escolha das candidatas. Na busca de reduzir esta degradação, é apresentada uma proposta de ?ltragem nos sinais captados pelos sensores, com o objetivo de melhorar a relação sinalruído. São propostos dois projetos de ?ltro FIR: um por alocação de pólos e zeros, e outro por amostragem em freqüência. Os resultados obtidos mostram que esta proposta de ?ltragem é válida e que se consegue reduzir signi?cativamente a SNR do limiar de desempenho apresentado pelos métodos MODEX e MODEX Modi?ed. / Abstract: This work deals with the estimation of the direction of arrival (DOA) of plane waves using array of sensors. There are various estimators for DOA reported in literature. The MODE and MODEX methods, based on the maximum likelihood criterion, are the best high resolution DOA estimators. This work presents the development of these methods as well as of an improved version of the MODEX, named MODEX Modi?ed. MODEX and MODEX Modi?ed produce some estimates that are candidates for the DOA estimation and use the maximum likelihood criterion to select the best ones. However, for low signaltonoise ratio, the selection process suffers a strong performance degradation. In order to reduce this degradation, this work proposes to ?lter the received signals aiming to improve the signaltonoise ratio. Two FIR ?lters are considered: one composed by poles and zeros and another obtained by sampling in the frequency domain. Simulation results show that this proposal improves signi?cantly the performance of both MODEX and MODEX Modi?ed. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-07-23T14:25:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Barbosa Abreu.pdf: 745859 bytes, checksum: aedacf2a1901d7a7fb83eb1ddb429e77 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-23T15:35:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Barbosa Abreu.pdf: 745859 bytes, checksum: aedacf2a1901d7a7fb83eb1ddb429e77 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-23T15:38:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Barbosa Abreu.pdf: 745859 bytes, checksum: aedacf2a1901d7a7fb83eb1ddb429e77 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-23T15:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Barbosa Abreu.pdf: 745859 bytes, checksum: aedacf2a1901d7a7fb83eb1ddb429e77 (MD5) Previous issue date: 2014-06-17 / Não Informada / Currently, digital filters are employed in a wide variety of signal processing applications, using floating- and fixed-point processors. Regarding the latter, some filter implementations may be prone to errors, due to problems related to finite word-length. In particular, signal processing modules present in such realizations can produce overflows and unwanted noise caused by the quantization and round-off effects, during accumulativeaddition and multiplication operations. The present work addresses this problem and proposes a new methodology to verify digital filters, based on a state-of-the-art bounded model checker called ESBMC, which supports full C/C++ and employs satisfiabilitymodulo- theories solvers. In addition to verifying overflow and limit-cycle occurrences, the present approach can also check design properties, like stability and frequency response, as well as output errors and time constraints, based on discrete-time models implemented in C. The experiments conducted during this work show that the proposed methodology is effective, when finding realistic design errors related to fixed-point implementations of digital filters. It is worth noting that the proposed method, in addition to helping the designer to determine the number of bits for fixedpoint representations, can also aid to define details of filter realization and structure. / Atualmente, os filtros digitais são empregados em uma ampla variedade de aplicações para processamento de sinais, utilizando tanto processadores de ponto flutuante quanto de ponto fixo. No que diz respeito a este último, algumas implementações de filtro podem estar mais propensas a erros, devido a problemas relacionados com a palavra de dados de comprimento finito. Em particular, o processamento de sinais utilizando tais realizações pode produzir o problema de estouro aritmético e ruídos indesejados causados pela quantização e efeitos de arredondamento, durante operações acumulativas de adição e multiplicação. O presente trabalho aborda este problema e propõe uma nova metodologia para a verificação de filtros digitais, com base em um verificador de modelos no estado da arte, chamado ESBMC, que suporta linguagens C/C++ e emprega solucionadores baseados em teoria do módulo da satisfatibilidade. Além de verificar a ocorrência de estouro aritmético e ciclo limite, a presente abordagem também pode verificar propriedades de projeto, como estabilidade e resposta em frequência, bem como restrições temporais e erro de saída, com base em modelos de tempo discreto implementados em C. Os experimentos realizados durante este trabalho mostram que a metodologia proposta é eficaz, pois encontra erros de projeto realistas, que estão relacionados a implementações de filtros digitais em ponto fixo. Vale ressaltar que os resultados apresentados evidenciam que o método proposto, além de auxiliar o projetista a determinar o número de bits da representação de ponto fixo, também pode ajudar a definir detalhes de realização e estrutura de filtro.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The dynamics process of the atmosphere near Earth ground is controled by two main forcings, termical and machanics. These process are reponsible for the atmospheric flow variability in this layer, and this variability characterizes the atmospheric turbulence. The presence of turbulence phenomena drives to distinguish it from the rest of atmosphere, such layer is commom called Atmospheric Boundary Layer (ABL). So, the importance of studying ABL is the fact of that turbulence represents an effective transport process near the ground surface. Adequate treating of the experimental data gives more truthful so qualitative as quantitavie when we are interpreting and understading these transports. This is very impportant for suitable trustful charaterizing the turbulent fluxes. This dissertation shows an overview about some basics turbulent data treatment techics. The dataset, colected experimentaly and separed into 27 minutes window samples, were subjected to simple mean, running mean through digital recursive filter e and linear detrending. Our focus are the implications of applying this technics and how each of this acts in turbulent time series of temperature and vertical velocity of the wind data, showing and discussing about the results in the estimating fluxes of sensible heat by Eddy Covariance method and also spectral densities estimates of temperature and vertical wind velocity. The main goal of the study done in this dissertation, was identifying that applying corrections on fase lag, not considered in older digital recursive filter (FDR as proposed by McMillen 1988) and, present into the model (FFDR proposed by Franceschi e Zardi 2003) leads for trusties estimatives, mainly for turbulent temperature spectra, which are the hardest ones for minimizing the non statinarity effects. Clearly, observing the graphical results of temperature spectra, we see that those low frequencies were better removed than the others technics, giving to spectral shape the classics espected shape. / A dinâmica da atmosfera próxima á superfície é regida por dois forçantes principais, um mecânico e outro térmico. Esses processos são responsáveis pela variabilidade dos escoamentos na baixa atmosfera e, é essa variabilidade que caracteriza a turbulência atmosférica. A presença do fenômeno de turbulência, permite distinguir uma camada do restante da atmosfera, esta é chamada de Camada Limite Atmosférica ( CLA). A importância de estudos nessa camada, está relacionada com o fato da turbulência representar um processo efetivo de transporte próximo à superfície. O tratamento adequado dos dados experimentais permite maior contabilidade, tanto qualitativa quanto quantitativas, na interpretação e entendimento desse transporte, ou seja, é necessário para uma adequada caracterização dos fluxos turbulentos. Nesta dissertação são investigadas algumas, das principais técnicas básicas, no tratamento de dados e condicionamento em séries temporais turbulentas. Os dados, experimentalmente coletados e separados em conjuntos de amostras com 27 minutos, são submetidos aos tratamentos com técnicas de média simples, média instantânea através de filtros digitais recursivos e remoção linear de tendência. Obeserva-se as implicações da aplicação destas técnicas, como cada uma delas age nas séries temporais turbulentas de temperatura e velocidade vertical do vento, apresentando e discutindo os resultados dessa aplicação, nas estimativas dos fluxos turbulentos de calor sensível através do método de Covariância dos Vórtices (MCV), e também das densidades espectrais de temperatura e velocidade vertical. Um dos grandes benefícios do estudo feito nessa dissertação, foi identificar que a correção do atraso de fase, que não era levada em consideração nos modelos de filtros digitais anteriores (FDR proposto por McMillen 1988) e, presente no modelo (FFDR Franceschi e Zardi 2003) conduz à estimativas satisfatórias, principalmente para espectros de temperatura turbulenta, que são os mais difíceis de se minimizar os efeitos de não estacionariedade. Ficou claro, observando nos resultados gráficos dos espectros, que a remoção de baixas freqüências nos espectros de temperatura, os deixou com o perfil típico de especros clássicamente esperados.

Os potenciais evocados somato-sensitivos são úteis para detectar e localizar lesões nas vias sensoriais. Sua obtenção exige a média síncrona de mais de mil respostas individuais. A redução do número de estímulos elétricos para obter o potencial evocado resulta na diminuição do tempo do exame e do desconforto do paciente. O objetivo desta dissertação foi o de estudar o potencial de contribuição de duas técnicas de tempo-freqüência (ondaletas e filtros associados a trechos temporais específicos) à estimação de potenciais evocados somato-sensitivos, quando se utilizam apenas 100 respostas individuais. Quanto aos filtros, sugere-se o uso de dois passa-baixas. O primeiro, com freqüência de corte em 900Hz, deve ser utilizado no trecho inicial de 3ms a 35ms e o segundo, com freqüência de corte em 200Hz, no trecho final de 25ms a 60ms. Em relação aos parâmetros da técnica baseada em ondaletas, recomenda-se a utilização da ondaleta-mãe biortogonal 5.5, pois ela fornece erros menores e apresenta curvas visualmente boas. Além disso, ela apresenta a vantagem de ter fase linear, que é mais adequada ao processamento de potenciais evocados. Os 20% maiores coeficientes das escalas D3, D4 e D5 e os 50% maiores coeficientes da escala D6 que se encontram em trechos temporais específicos, além de todos os coeficientes de aproximação da escala 6, reconstroem adequadamente o potencial evocado. A análise estatística dos erros quadráticos normalizados indicou que a estimação por ondaletas é a melhor dentre as técnicas testadas. Também se verificou que ambas as técnicas resultaram na redução do erro quadrático normalizado, quando comparadas à média síncrona de 100 respostas individuais. Conclui-se que tanto as ondaletas quanto os filtros contribuem de forma positiva à obtenção de melhores estimativas do potencial evocado, mesmo quando um número reduzido de respostas individuais é utilizado. / Somatosensory evoked potentials are useful to detect and locate lesions in sensory pathways. In order to obtain somatosensory evoked potentials, more than one thousand single sweeps must be synchronously averaged. The smaller the number of electrical stimuli used for evoked potentials, the lower is the examination length and the patient discomfort. The objective of this thesis is to study the contribution potential of two time-frequency techniques (wavelets and filters associated to specific time intervals) to the estimation of somatosensory evoked potentials, when only one hundred individual responses are used. For the filtering technique, it is suggested that two low-pass filters be used. The first filter has a 900Hz cutoff frequency and must be used in the 3ms-35ms time interval. The second one has a 200Hz cutoff frequency and should be applied to the 25ms-60ms section. Regarding wavelet parameters, it is recommended that a biorthogonal 5.5 mother wavelet be used, because it provides smaller errors and the results are visually good. Besides it, this mother wavelet has linear phase, which is useful to the evoked potential processing. The 20% greatest coefficients in D3, D4, D5 scales, and the 50% greatest D6 coefficients are candidates to the reconstruction. Those that fall in specific time intervals are used together with all the A6 coefficients. They reconstruct evoked potentials in a satisfactory manner. The statistical analysis of the normalized squared errors indicates that the wavelet estimation is the best technique among the tested ones. This work also shows that both techniques resulted in the reduction of the normalized squared errors, when compared to the synchronous averaging of 100 individual responses. As a conclusion, both wavelets and filters contribute in a positive manner to improve evoked potential estimation, even when a reduced number of individual responses is used.

Os potenciais evocados somato-sensitivos são úteis para detectar e localizar lesões nas vias sensoriais. Sua obtenção exige a média síncrona de mais de mil respostas individuais. A redução do número de estímulos elétricos para obter o potencial evocado resulta na diminuição do tempo do exame e do desconforto do paciente. O objetivo desta dissertação foi o de estudar o potencial de contribuição de duas técnicas de tempo-freqüência (ondaletas e filtros associados a trechos temporais específicos) à estimação de potenciais evocados somato-sensitivos, quando se utilizam apenas 100 respostas individuais. Quanto aos filtros, sugere-se o uso de dois passa-baixas. O primeiro, com freqüência de corte em 900Hz, deve ser utilizado no trecho inicial de 3ms a 35ms e o segundo, com freqüência de corte em 200Hz, no trecho final de 25ms a 60ms. Em relação aos parâmetros da técnica baseada em ondaletas, recomenda-se a utilização da ondaleta-mãe biortogonal 5.5, pois ela fornece erros menores e apresenta curvas visualmente boas. Além disso, ela apresenta a vantagem de ter fase linear, que é mais adequada ao processamento de potenciais evocados. Os 20% maiores coeficientes das escalas D3, D4 e D5 e os 50% maiores coeficientes da escala D6 que se encontram em trechos temporais específicos, além de todos os coeficientes de aproximação da escala 6, reconstroem adequadamente o potencial evocado. A análise estatística dos erros quadráticos normalizados indicou que a estimação por ondaletas é a melhor dentre as técnicas testadas. Também se verificou que ambas as técnicas resultaram na redução do erro quadrático normalizado, quando comparadas à média síncrona de 100 respostas individuais. Conclui-se que tanto as ondaletas quanto os filtros contribuem de forma positiva à obtenção de melhores estimativas do potencial evocado, mesmo quando um número reduzido de respostas individuais é utilizado. / Somatosensory evoked potentials are useful to detect and locate lesions in sensory pathways. In order to obtain somatosensory evoked potentials, more than one thousand single sweeps must be synchronously averaged. The smaller the number of electrical stimuli used for evoked potentials, the lower is the examination length and the patient discomfort. The objective of this thesis is to study the contribution potential of two time-frequency techniques (wavelets and filters associated to specific time intervals) to the estimation of somatosensory evoked potentials, when only one hundred individual responses are used. For the filtering technique, it is suggested that two low-pass filters be used. The first filter has a 900Hz cutoff frequency and must be used in the 3ms-35ms time interval. The second one has a 200Hz cutoff frequency and should be applied to the 25ms-60ms section. Regarding wavelet parameters, it is recommended that a biorthogonal 5.5 mother wavelet be used, because it provides smaller errors and the results are visually good. Besides it, this mother wavelet has linear phase, which is useful to the evoked potential processing. The 20% greatest coefficients in D3, D4, D5 scales, and the 50% greatest D6 coefficients are candidates to the reconstruction. Those that fall in specific time intervals are used together with all the A6 coefficients. They reconstruct evoked potentials in a satisfactory manner. The statistical analysis of the normalized squared errors indicates that the wavelet estimation is the best technique among the tested ones. This work also shows that both techniques resulted in the reduction of the normalized squared errors, when compared to the synchronous averaging of 100 individual responses. As a conclusion, both wavelets and filters contribute in a positive manner to improve evoked potential estimation, even when a reduced number of individual responses is used.