Dans ce travail nous nous intéressons à l'estimation de la densité spectrale par la méthode du noyau pour des processus à temps continu et des champs aléatoires observés selon des schémas d'échantillonnage (ou plan d'expériences) discrets aléatoires. Deux types d'échantillonnage aléatoire sont ici considérés : schémas aléatoires dilatés, et schémas aléatoires poissonniens. Aucune condition de gaussiannité n'est imposée aux processus et champs étudiés, les hypothèses concerneront leurs cumulants.En premier nous examinons un échantillonnage aléatoire dilaté utilisé par Hall et Patil (1994) et plus récemment par Matsuda et Yajima (2009) pour l'estimation de la densité spectrale d'un champ gaussien. Nous établissons la convergence en moyenne quadratique dans un cadre plus large, ainsi que la vitesse de convergence de l'estimateur.Ensuite nous appliquons l'échantillonnage aléatoire poissonnien dans deux situations différentes : estimation spectrale d'un processus soumis à un changement de temps aléatoire (variation d'horloge ou gigue), et estimation spectrale d'un champ aléatoire sur R2. Le problème de l'estimation de la densité spectrale d'un processus soumis à un changement de temps est résolu par projection sur la base des vecteurs propres d'opérateurs intégraux définis à partir de la fonction caractéristique de l'accroissement du changement de temps aléatoire. Nous établissons la convergence en moyenne quadratique et le normalité asymptotique de deux estimateurs construits l'un à partir d'une observation continue, et l'autre à partir d'un échantillonnage poissonnien du processus résultant du changement de temps.La dernière partie de ce travail est consacrée au cas d'un champ aléatoire sur R2 observé selon un schéma basé sur deux processus de Poissons indépendants, un pour chaque axe de R2. Les résultats de convergence sont illustrés par des simulations / In this work, we are dealing in the kernel estimation of the spectral density for a continuous time process or random eld observed along random discrete sampling schemes. Here we consider two kind of sampling schemes : random dilated sampling schemes, and Poissonian sampling schemes. There is no gaussian condition for the process or the random eld, the hypotheses apply to their cumulants.First, we consider a dilated sampling scheme introduced by Hall and Patil (1994) and used more recently by Matsuda and Yajima (2009) for the estimation of the spectral density of a Gaussian random eld.We establish the quadratic mean convergence in our more general context, as well as the rate of convergence of the estimator.Next we apply the Poissonian sampling scheme to two different frameworks : to the spectral estimation for a process disturbed by a random clock change (or time jitter), and to the spectral estimation of a random field on R2.The problem of the estimatin of the spectral density of a process disturbed by a clock change is solved with projection on the basis of eigen-vectors of kernel integral operators defined from the characteristic function of the increment of the random clock change. We establish the convergence and the asymptotic normality of two estimators contructed, from a continuous time observation, and the other from a Poissonian sampling scheme observation of the clock changed process.The last part of this work is devoted to random fields on R2 observed along a sampling scheme based on two Poisson processes (one for each axis of R2). The convergence results are illustrated by some simulations

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 desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa. / Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.

O desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa. / Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.

Orientador: Prof. Dr. Marcio Eisencraft / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2015. / Um sinal caótico e caracterizado como sendo determinístico aperiódico e limitado em amplitude apresentando também dependência sensível às condições iniciais. Esta ultima característica implica que se o sistema gerador dos sinais for iniciado com condições iniciais ligeiramente diferentes, os sinais obtidos apresentarão valores completamente distintos após um curto período de tempo. Apesar das aplicações de sinais caóticos em Telecomunicações serem estudadas há mais de duas d'escadas, poucas contribuições foram apresentadas sobre as características espectrais desses sinais. Geralmente, eles são caracterizados como sinais. De banda larga devido à periodicidade. Porém, em aplicações práticas, é necessário uma descrição bem mais detalhada. Nesse trabalho, investigam-se as características da Sequencia de Autocorrelação (SAC) e da Densidade Espectral de Potência (DEP) de sinais caóticos gerados por algumas famílias de mapas unidimensionais, buscando-se generalizar resultados anteriores da literatura. Para uma particular família de mapas lineares por partes, deduz-se analiticamente a SAC e a DEP e investiga-se a relação entre a banda essencial e o expoente de Lyapunov. Obtém-se numericamente também a SAC e a DEP de mapas com não-linearidades quadráticas e esboça-se uma aplicação desses resultados na determinação do espectro e da banda ocupada por sistemas de comunicação baseados em caos. / A chaotic signal is deterministic, aperiodic, limited in amplitude and has sensitive dependence on initial conditions. This last one implies that if the signals of the generator system starts with slightly different initial conditions, the obtained signals have completely different values after a short time. Although the chaotic signals applications in Telecommunications has been studied for over two decades, just a few studies have been published on the spectral characteristics of these signals. They are usually characterized as wideband signals due to the aperiodicity. However, in practical applications, a much more detailed description is necessary. In this work, we investigate the characteristics of the Autocorrelation Sequence (ACS) and Power Spectral Density (PSD) of chaotic signals generated by some families of one-dimensional maps, generalizing previous results in the literature. For a particular family of piecewise linear maps, we analytically deduce the ACS and the PSD and investigate the relationship between the occupied bandwidth and the Lyapunov exponent. For nonlinear quadratic maps, we obtain the ACS and PSD numerically. We also apply the results in the determination of the spectrum and the band occupied by chaos-based communication systems.

abstract: With the growing importance of underground power systems and the need for greater reliability of the power supply, cable monitoring and accurate fault location detection has become an increasingly important issue. The presence of inherent random fluctuations in power system signals can be used to extract valuable information about the condition of system equipment. One such component is the power cable, which is the primary focus of this research. This thesis investigates a unique methodology that allows online monitoring of an underground power cable. The methodology analyzes conventional power signals in the frequency domain to monitor the condition of a power cable. First, the proposed approach is analyzed theoretically with the help of mathematical computations. Frequency domain analysis techniques are then used to compute the power spectral density (PSD) of the system signals. The importance of inherent noise in the system, a key requirement of this methodology, is also explained. The behavior of resonant frequencies, which are unique to every system, are then analyzed under different system conditions with the help of mathematical expressions. Another important aspect of this methodology is its ability to accurately estimate cable fault location. The process is online and hence does not require the system to be disconnected from the grid. A single line to ground fault case is considered and the trend followed by the resonant frequencies for different fault positions is observed. The approach is initially explained using theoretical calculations followed by simulations in MATLAB/Simulink. The validity of this technique is proved by comparing the results obtained from theory and simulation to actual measurement data. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Electrical Engineering 2016

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 desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa. / Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.

The theoretical problem of finding the solution to an underdeterminedset of linear equations has for several years attracted considerable attentionin the literature. This problem has many practical applications.One example of such an application is compressed sensing (cs), whichhas the potential to revolutionize how we acquire and process signals. Ina general cs setup, few measurement coefficients are available and thetask is to reconstruct a larger, sparse signal.In this thesis we focus on algorithm design and selected applicationsfor cs. The contributions of the thesis appear in the following order:(1) We study an application where cs can be used to relax the necessityof fast sampling for power spectral density estimation problems. Inthis application we show by experimental evaluation that we can gainan order of magnitude in reduced sampling frequency. (2) In order toimprove cs recovery performance, we extend simple well-known recoveryalgorithms by introducing a look-ahead concept. From simulations it isobserved that the additional complexity results in significant improvementsin recovery performance. (3) For sensor networks, we extend thecurrent framework of cs by introducing a new general network modelwhich is suitable for modeling several cs sensor nodes with correlatedmeasurements. Using this signal model we then develop several centralizedand distributed cs recovery algorithms. We find that both thecentralized and distributed algorithms achieve a significant gain in recoveryperformance compared to the standard, disconnected, algorithms.For the distributed case, we also see that as the network connectivity increases,the performance rapidly converges to the performance of thecentralized solution. / <p>QC 20120229</p>

This study seeks to understand upper limb tremor in subjects with essential tremor (ET). A thorough understanding of tremor distribution will allow for the more effective development of tremor suppression devices, which offer an alternative to current treatments. Previous studies primarily focused on tremor in the hand only. This study seeks to characterize the distribution of tremor throughout the upper limb.We measured tremor in 25 subjects diagnosed with ET using motion capture, which provided displacement information of the limb during multiple postural and kinetic tasks. Inverse kinematics allowed us to analyze the motion capture data in the 7 major degrees of freedom (DOF) of the upper limb. The power spectral density estimate was used to determine: relative tremor magnitude throughout the DOFs, tremor variation between tasks, variation between subjects, and frequency variations between DOFs. Data analysis revealed that tremor increase is roughly proximal to distal. We also show that tremor magnitude in kinetic tasks is significantly higher than in postural tasks. Although we found some variation in tremor distribution between subjects, the roughly proximal to distal increase in tremor severity holds for several subsets of the study population. Finally, we found that tremor frequency doesnt vary significantly (< 1 Hz) between DOFs, in subjects with severe tremor. Our study shows that tremor distribution is quite stereotyped between subjects with ET. Furthermore, we have shown that tremor is greatest in the distal DOFs. This provides a compelling starting point for the development of future tremor suppression devices.