Aquesta tesi se central en la formació d’eixams, on s’estudia el comportament coordinat d’un grup de robots per formar un patró quan s’observa a nivell global. En aquest sentit, la formació de la forma general és un dels problemes actuals en d’intel·ligència d’eixams artificials. En aquesta tesi s’introdueix una nova formació en forma de Y, la qual presenta una gran quantitat d’aplicacions en comparació amb altres tècniques de formació. Per exemple, la formació en Y es pot aplicar com a formació estratègica per totes les escales, presenta facilitat per canviar de forma i grandària a més de resoldre els problemes de redundància, d’autoorganització i autoreparació. L’objectiu principal d’aquesta tesi és aconseguir la formació en Y d’un eixam de robots. La implementació de dita formació únicament s’ha dut a terme mitjançant un entorn de simulació tot i que se han tingut en compte diferents aspectes que es podrien donar en una implementació real. El disseny del control de l’eixam per a diferents eixos s’ha realitzat a partir d’un model capaç de predir el comportament global de l’eixam, de la definició del temps d’establiment i l’aplicació de tècniques de localització de pols. Per controlar l’eixam en forma Y en termes d’orientació i el seu moviment com un bloc, s’han combinat el controlador lineal proposat, amb funcions límit i l’ajust d’alguns paràmetres per simulació. Els paràmetres s’han escollit per la formació desitjada i segons les constants definides per l’usuari. En comparació amb altres treballs, la solució proposta és simple, computacionalment eficient i tant per models d’eixams centralitzats com descentralitzats. / Esta tesis se centra en la formación de enjambres, donde se estudia el comportamiento coordinado de un grupo de robots para formar un patrón cuando se observa a nivel global. En este sentido, la formación de la forma general es uno de los problemas actuales en la inteligencia de enjambres artificiales. En esta tesis se introduce una nueva formación en forma de Y, la cual presenta una gran cantidad de aplicaciones en comparación con otras técnicas de formación. Por ejemplo, la formación en Y se puede aplicar como formación estratégica para todas las escalas, presenta facilidad para cambiar de forma y tamaño además de resolver los problemas de redundancia, de auto-organización y auto-reparación. El objetivo principal de esta tesis es conseguir la formación en Y de un enjambre de robots. La implementación de dicha formación se ha llevado a cabo únicamente mediante un entorno de simulación aunque se han tenido en cuenta diferentes aspectos que se podrían dar en una implementación real. El diseño del control del enjambre para diferentes ejes se ha realizado a partir de un modelo capaz de predecir el comportamiento global del enjambre, de la definición del tiempo de establecimiento y la aplicación de técnicas de localización de polos. Para controlar el enjambre en forma de Y en términos de orientación y movimientos del enjambre como un bloque, se han combinado el controlador lineal propuesto, funciones límite y el ajuste de algunos parámetros por simulación. Los parámetros se han escogido para la formación deseada y según las constantes definidas por el usuario. En comparación con otros trabajos, la solución propuesta es simple, computacionalmente eficiente, y tanto para modelos de enjambres centralizados como descentralizados. / The context of this work is the innovative young filed of swarm robotics. Particularly, in this thesis focused on swarm formation, which is important in swarm robotics too since coordinated behaviour of a group of robots to form a pattern when viewed globally. In this regard, global shape formation is one of the ongoing problems in artificial swarm intelligence. In nature, it is performed for various purposes, and search and rescue swarms could be used in disaster areas .In robotics phenomena, there exist various shape formations in the literature, but in this thesis, introduced new shape formation Y-Pod, which has vast applications compare to other formation techniques. In the discussion of our research journey, me and my supervisor discussed about various shape formations but finally exploit new shape formation Y-Pod and when we think about it, arise some questions ,why Y-Pod swarm formation and what it will serve, so in our casual discussion some important advantages are identified, those are : The Y-Pod can be utilized for formation strategy on all scales, Global shape formation, when viewed globally, Changes shapes, Easy to expand, overcome the redundancy problems and Self-organized and self-repair problems. The main objective of the proposed approach is to form a Y-pod formation of swarm robots. As well as we keep in our mind for real robot performance task, but the original work is delivered in simulation based environment only. Several parameters that significantly define the resulting behavior. We have proposed system equilibrium parameters with settling time and pole based problems, to control the swarm system in various axis an accurate model will predict the global behavior of the Y-Pod swarm formation based on the mathematical identified parameters. The proposed linear controller, limiting functions and simulation tuned parameters are combined to control Y-Pod swarm formation in terms of orientation, and swarm movement as a whole. Parameters are chosen based on desired formation as well as user defined constraints. This approach compared to others, is simple, computationally efficient, scales well to different swarm sizes, to heterogeneous systems, and to both centralized and decentralized swarm models.

En aquest treball de tesis la recerca s’ha centrat en l’estudi d’un control en mode de corrent amb aplicació a convertidors estàtics de continua-continua. Aquest s’anomena ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) i te com a característiques les següents, es de cicle extés en cas d’un canvi a la referència de corrent, autònom perque no requereix d’un senyal extern de rellotge, té realimentació (feedback) de la sortida i prealimentació de l’entrada (feedforward). S i fem un resum bàsic de les característiques dels controls més extesos classificant-los en els PWM i els d’histèresi tenim, els controls per PWM es disenyen en un punt de treball fix i sota variacions en gran senyal poden patir d’inestabilitats (es sol utilitzar una rampa de compensació per a que no esdevinguin sobreoscil.lacions), a mes a mes el rebuig a les perturbacions es molt mes lent degut a que tenen una freqüència de conmutació fixa. Respecte als controls per histèresi aqueests son controls ràpids en front a variacions de càrrega però la seva freqüència es variable, poguen arribar teòricament al límit infinit, això dificulta la construcció d’un filtre de sortida. El control proposat manté la mateixa freqüència en estat estacionari (igual que fa un control per PWM) i es ràpid a les variacions de la referència o a perturbacions en la càrrega (com el control pe histèresi). Per a l’obtenció de les variables d’estat del conjunt convertidor-control s’ha utilitzat el model o formulació continu, aquest eprmet treballar per cada subinterval de funcionament del convertidor. El control estudiat, ACPOCCFF, es va implementar en mode analògic i en mode digital aplicat a un convertidor boost, es varen realitzar varies simulacions i els seus resultats es van comparar amb mesures experimentals, fent treballar al convertidor en mode de corrent i en mode de tensió, a mes a mes les mesures es van realitzar en l’espai temporal i en el domini freqüencial. Finalment es va simular una estratègia en interleaving del tipus master-slave de tres plantes boost amb el control ACPOCCFF digital. Les ventatges, entre d’altres, de les estratègies interleaving son les de reduïr el pes, el tamany, millora del rendiment i fent que l’arrisat dels elements emmagatzemadors d’energia dels convertidors sigui mes petit. / En este trabajo de tesis la investigación se ha centrado en el estudio de un control en modo de corriente con aplicación a convertidores estáticos de continua-continua. A este control lo hemos denominado ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) y tiene las siguientes características, es de ciclo extendido en caso de cambios de la referencia de corriente, autónomo porque no necesita de una señal de reloj externa, con realimentación (feedback) de la salida y prealimentación de la entrada (feedforward). Si resumimos básicamente las características de los controles más extendidos, clasificándolos en los PWM y los de histéresis tenemos, los controles por PWM se diseñan en un punto de trabajo determinado, y bajo variaciones en gran señal pueden sufrir inestabilidades (se suele utlizar una rampa de compensación para que no ocurran las sobreocilaciones), además el rechazo a perturbaciones es mucho más lento debido a que tienen una frecuencia de conmutación fija. En cuanto a los controles por histéresis son controles rápidos frente a variaciones de carga pero su frecuencia es variable, pudiendo llegar teóricamente al límite infinito, lo cual dificulta la construcción de un filtro de salida. El control propuesto conserva la misma frecuencia en estado estacionario (igual que un control PWM), y es rápido ante variaciones de la consigna o a perturbaciones en la carga (como el control por histéresis). Para la obtención de las variables de estado del conjunto planta-control se ha utilizado el modelo o formulación continua, ya que permite trabajar por cada subintervalo de funcionamiento del convertidor. El control estudiado, ACPOCCFF, se implementó en modo analógico y en modo digital aplicado a una planta boost, realizando varias simulaciones contrastándose con las medidas experimentales, tanto en modo de corriente como en modo de tensión, además las medidas anteriores se realizaron en el espacio temporal y en el dominio frecuencial. Finalmente se simuló una estrategia en interleaving del tipo master-slave de tres plantas boost con el control ACPOCCFF digital. Las ventajas, entre otras, de las estrategias interleaving son las de reducir el peso, el tamaño, mejora de la eficiencia y se reduce el rizado de los elementos almacenadores de energía de los convertidores. / This thesis research work studies a one current mode control for DC-DC static converters. This control studied is named ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) and its main features are, extended cycle in current reference change, autonomous because d’ont need a external clock, with output feedback and feedforward for input signal. This control have a two strong points comparated to another two main actually controls, the PWM and the hysterethical control working in sliding mode, the frequency is the same in the any working point (the same PWM control) and is faster if changes are performed in the reference (sliding mode). The converter and control state variables were obtained with the model named continous formulation, this model permit work in each converter subinterval. The studied control, ACPOCCFF, was implemented in analogic and digital mode applied in a boost converter, performing simulations and experimentals measures making a benchmark in the two, the measures were performed in current and voltage mode, in the large signal and frequential domain. Finally a master-slave interleaving strategie was simulated with the digital ACPOCCFF control in three boost converters. Advantges, among others, of interleaving strategies are mass and volumen reduction, improve efficiency and reduce the ripple in energy storage converter elements.

En aquesta tesi, he estudiat i desenvolupat un mètode de deposició química en fase vapor assistit per aerosol (AACVD), per al creixement directe de nanoagulles d'òxid de tungstè funcionalitzades o intrínseques. Els dipòsits s'han realitzat sobre diferents substrats trasndcutors per a la seva aplicació a la detecció de gasos. Aquesta tècnica ofereix la possibilitat de co-dipositar els metalls amb els òxids metàl•lics emprant una sola etapa de deposició. La síntesi del material nanoestructurat, la fabricació del dispositiu, la caracterització dels materials i la detecció de gasos han estat investigades. El mètode AACVD es va emprar per al creixement i la integració directa de la pel•lícula sensible sobre substrats ceràmics (alúmina), MEMS (micro hotplates) i polimèrics flexibles, el que demostra la seva compatibilitat i idoneïtat per al creixement de nanoestructures d'òxid metàl•lics sobre una àmplia gamma de substrats transductors. A més, el mètode AACVD s'ha implementat també en un reactor de paret freda per créixer les nanoestructures de WO3, emprant l'escalfament localitzat que permeten aconseguir les microresistencias calefactores integrades en alguns dels transdcutors emprats. Totes les pel•lícules sintetitzades en aquesta tesi doctoral es componien de nanoagulles de WO3 pur o de WO3 funcionalitzat amb nanopartícules d'or (Au), platí (Pt), òxid de coure (Cu2O) o pal•ladi (Pd). Es van utilitzar diverses tecnologies d'anàlisi per caracteritzar la morfologia, l'estructura i la composició de les pel•lícules produïdes. Els resultats van mostrar que el nostre mètode és eficaç per al creixement de nanoagulles cristal•lines de WO3 decorades amb nanopartícules de metalls / òxids metàl•lics, a temperatures moderades (és a dir, 380 ° C), amb eficàcia en els seus costos i amb temps de fabricació curts, directament sobre l'element transdcutor amb vista a obtenir sensors de gasos. Els estudis de detecció de gasos han mostrat que aquest nanomaterial híbrid té una excel•lent sensibilitat i selectivitat en comparació amb mostres de WO3 pur. A més, els nanocompostos Cu2O / WO3 i Pd / WO3 han demostrat posseir una excel•lent sensibilitat i selectivitat cap als gasos H2S i H2, respectivament. / En esta tesis, he estudiado y desarrollado un método de deposición química en fase vapor asistido por aerosol (AACVD), para el crecimiento directo de nanoagujas de óxido de tungsteno funcionalizadas o intrínsecas. Los depósitos se han realizado sobre distintos sustratos transdcutores para su aplicación a la detección de gases. Esta técnica ofrece la posibilidad de co-depositar los metales con los óxidos metálicos empleando una sola etapa de deposición. La síntesis del material nanoestructurado, la fabricación del dispositivo, la caracterización de los materiales y la detección de gases han sido investigadas. El método AACVD se empleó para el crecimiento y la integración directa de la película de sensible sobre sustratos cerámicos (alúmina), MEMS (micro hotplates) y poliméricos flexibles, lo que demuestra su compatibilidad e idoneidad para el crecimiento de nanoestructuras de óxido metálicos sobre una amplia gama de sustratos transductores. Además, el método AACVD se ha implementado también en un reactor de pared fría para crecer las nanoestructuras de WO3, empleando el calentamiento localizado que permiten conseguir las microresistencias calefactoras integradas en algunos de los transductores empleados. Todas las películas sintetizadas en esta tesis doctoral se componían de nanoagujas de WO3 puro o de WO3 funcionalizado con nanopartículas de oro (Au), platino (Pt), óxido de cobre (Cu2O) o paladio (Pd). Se utilizaron diversas tecnologías de análisis para caracterizar la morfología, la estructura y la composición de las películas producidas. Los resultados mostraron que nuestro método es eficaz para el crecimiento de nanoagujas cristalinas de WO3 decoradas con nanopartículas de metales / óxidos metálicos, a temperaturas moderadas (es decir, 380 ° C), con eficacia en sus costes y con tiempos de fabricación cortos, directamente sobre el elemento trasndcutor con vistas a obtener sensores de gases. Los estudios de detección de gases han mostrado que este nanomaterial híbrido tiene una excelente sensibilidad y selectividad en comparación con muestras de WO3 puro. Además, los nanocompuestos Cu2O / WO3 y Pd / WO3 han demostrado poseer una excelente sensibilidad y selectividad hacia los gases H2S y H2, respectivamente. / In this thesis, I have studied and developed aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD) methods for the direct growth of non-functionalized and functionalized tungsten oxide nanoneedles, onto different transducer substrates, for gas sensing applications. This technique gives the possibility to co-deposit metals with metal oxides nanostructures within a single step deposition. The nanostructured material synthesis, device fabrication, material characterization and gas sensing performance have been investigated. AACVD method was employed for the direct growth and integration of the sensing film onto ceramic (alumina), MEMS (silicon micro hotplates) and flexible polymeric substrates, demonstrating its compatibility and suitability for growing metal oxide nanostructures onto a wide spectrum of sensor substrates. Furthermore, AACVD based on the localized heating of substrates employing their embedded resistive microheaters has been also performed and developed for the growth of WO3 nanostructures, using a cold wall reactor. All the synthesized films used in this doctoral thesis were composed of pure WO3 nanoneedles or WO3 nanoneedles functionalized with either gold (Au), platinum (Pt), cuprous oxide (Cu2O) or palladium (Pd) nanoparticles. Various analytical techniques were used to characterize the morphology, the structure and the composition of the produced films. The results showed that our method is effective for growing single crystalline WO3 nanoneedles decorated with metals/metal oxides nanoparticles at moderate temperatures (i.e., 380 °C), with cost effectiveness and short fabrication times, directly onto transducers in view of obtaining gas sensors. The gas sensing studies performed showed that these hybrid nanomaterials have excellent sensitivity and selectivity compared to pristine WO3 samples. Cu2O/WO3 and Pd/WO3 nanocomposites have shown excellent sensitivity and selectivity toward H2S and H2 gases respectively.

Methods of monodisperse SnO2 crystallites and SnO2-TiO2 composites synthesis were developed. Obtained materials were studied using SEM, TEM, FTIR, XRD methods. Sensors based on these materials were made, and their capability of detecting hydrogen in dry and humid air was investigated. Several different approaches to improvement of sensing devises characteristics were proposed in present study: doping of one metal oxide (SnO2) with another (TiO2) in different ways (mixing or co-precipitating); use of one-dimensional nanowire as a sensing element to detect H2S; application of reactor which converts ammonia to a compound convenient for its detection; analysis of n-dimensional experimental data array with principal components method for acetone selective detection with a single sensor. For every approach, promising results indicating potential for their application are obtained.

The peer-to-peer (P2P) overlay networks are distribution topologies that take advantage of the ability that their nodes have to forward the information that they receive. For the particular case of video transmission using P2P networks, known as streaming P2P, there are implementations based on BitTorrent protocol data dissemination for files downloading. These networks use a pseudorandom topology which makes difficult to determine both the size of the network -defined as the maximum number of nodes which can receive information with a given quality of service- and the distribution delay. Despite this lack of definition, in the current thesis we present a structured network in which the nodes establish both incoming and outgoing connections according to a deterministic joining algorithm. That topology allows to calculate exactly the number of nodes that may join the network and that in stable conditions may get the flow with guaranteed quality of service, and also one very fitted bound for the total distribution delay. In our case, we have defined networks which contain a single source node with a bandwidth weater than the bandwidth of the information flow, and also a set of nodes with a bandwidth lower than the bandwidth of the flow. This constraint is used to distinguish the high capacity nodes from the terminal nodes which either have physical limitations due to their access link bandwidth or do not consider to allocate all their bandwidth to the forwarding of the information flow. In fact, high capacity nodes can be considered sources either because they produce the flow physically or because, receiving it from another distribution network, they forward it as source to the low bandwidth nodes that belong to the P2P network. Once the distribution topology is described, we define the mathematical model for its analysis. With this purpose, we normalize the flow bandwidth and we define a network joining algorithm with the aim of optimizing distribution delay. Following, the network topology is characterized by means of three parameters: the number of nodes that can be served directly by the source, the number of download connections that must arrive to a node to guarantee the reception at unitary rate, and the maximum number of upload connections that a node can establish. Likewise, the information flow is segmented into generic information units called objects, which are transmitted into the network by means of a certain set of dissemination trees. The number of dissemination trees corresponds to the number of download connections of a node. With this background material, we calculate the maximum number of peers which can be connected, under stable conditions, to the network, and also a very fitted bound for the transmission delay. Besides, we present a simulation that allows to evaluate the performance of the described topology in the field of VANET networks. Finally, in the last chapter we present a proposal for application-layer multicast distribution network which can be used to send the information flow from the node that initially produces it to the source nodes of the P2P distribution network that we have described. / Las redes superpuestas peer-to-peer (P2P) son topologías de distribución que aprovechan la capacidad que tienen sus nodos de retransmitir a otros nodos la información que reciben. En el caso particular de la transmisión de vídeo mediante redes P2P, conocida como streaming P2P, existen implementaciones basadas en la diseminación de datos del protocolo BitTorrent de descarga de ficheros. Estas redes emplean una topología pseudoaletoria que hace difícilmente caracterizable tanto el tamaño que puede tener la red -entendido como el máximo número de nodos a los que se puede garantizar una calidad de servicio determinada- como el retardo de distribución. Frente a esta falta de definición, en el presente trabajo se presenta una red estructurada en la que los nodos establecen conexiones tanto de recepción como de retransmisión según un algoritmo de ingreso determinista. Dicha topología permite calcular exactamente el número máximo de nodos que pueden formar la red y que, en condiciones de estabilidad, reciben el flujo con garantías de calidad, así como una cota muy ajustada del retardo total de distribución. En nuestro caso, hemos definido redes formadas por un único nodo fuente con una capacidad mayor que el ancho de banda de la transmisión del flujo, así como por una serie de nodos cuya capacidad es inferior al ancho de banda de dicho flujo. Esta restricción sirve para separar los nodos de alta capacidad de los nodos terminales que o bien tienen limitaciones físicas debido a la capacidad de su enlace o bien no quieren destinar toda su capacidad a la retransmisión del flujo de información. De hecho, los nodos de alta capacidad pueden considerarse fuentes o bien porque generan físicamente el flujo o bien porque, recibiéndolo a través de otra red de distribución, lo retransmiten como fuente a los nodos de baja capacidad que conforman la red P2P. Una vez descrita la topología de distribución, se define el modelo matemático para su análisis. Para ello se normaliza el ancho de banda del flujo y se propone un algoritmo de ingreso de nodos en la red con el objeto de optimizar el retardo de distribución. A continuación, se caracteriza la topología de la red mediante tres parámetros: el número de nodos a los que puede servir el nodo fuente, el número de conexiones de descarga que deben llegar a un nodo para recibir el flujo a tasa unitaria y el número máximo de conexiones de subida que puede establecer un nodo. Asimismo, se segmenta el flujo de información en unidades genéricas, denominadas objetos, que se diseminan en la red a través de un determinado conjunto de árboles de difusión. El número de árboles de difusión se corresponde con el número de conexiones de descarga de los nodos. Todo esto permite obtener una expresión del número de nodos que, en condiciones de estabilidad, pueden conectarse a la red, así como una cota muy ajustada del retardo total de transmisión. Presentamos además una simulación que permite evaluar el rendimiento de la topología descrita en el entorno de redes VANET. De forma complementaria, en el último capítulo se presenta una propuesta de distribución multicast en la capa de aplicación que puede emplearse para transmitir el flujo de información desde el nodo que lo produce inicialmente hasta los nodos fuentes de las redes P2P de distribución.

La consulta íntegra de la tesi, inclos l'article no comunicat públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / The thermal anemometry is a method which allows to estimate wind magnitude be the mean of measuring heat transfer to the ambient in a forced convection process. For Earth's atmosphere condition, this method is typically applied to the hot wires made of temperature dependent electrical conductor, typically platinum or tungsten, which working with overheat in reference to the ambient temperature estimate wind velocity. In case of the low pressure atmospheres, like this on Mars, the mean free path for molecules, due to the rarefied ambient conditions, is much bigger, Using hot wires designed for Earth in this conditions gives that heat exchange at macroscopic scale which does not to obey medium continuum model but rather reveals ballistic behavior Thus, instead of using hot wire, a structure of bigger dimension like hot films are usually propose for such a kind of application. The work included in this thesis is the contribution of the author Lukasz Kowalski to the goal of developing a new generation of wind sensors for the atmosphere of Mars. The work consists in the conception, design, simulation, manufacture and measurement of two novel types wind sensors based on thermal anemometers. The first kind of concept has been developed in this thesis by using hot silicon die made out of silicon wafer of approximate size: 1.5 x 1.5 x 0.5 mm with platinum resistances deposited on top in order to heat it and sense its temperature. These work was been a part of the bigger undertaking under the project name: "Colaboracíoon en el desarrollo de la estación medioambiental denominada REMS ". Inside the project REMS author of thesis was responsible for sensor shape development and concept validation of proposed geometry. Thermal-fluidical model of the device as well as characterization and behavior were analyzed for a simplified 2-D wind model for typical Martian atmospheric conditions. REMS was a Spanish contribution to the NASA mission MSL which has been a great success since rover Curiosity has landed on Mars on 8th August 2012 on Mars near to the Gale Crater location. Since then has been constantly running experiments on the Red Planet sending data to Earth for interpretation. From the experience and knowledge gained during REMS project, the author came out with an idea of the novel spherical sensor structure overcoming some fragility problems detected in the REMS wind sensor. The new 3-D wind sensor concept, besides this advantage, also provided a radical simplification of data post-processing providing comprehensive thermal model based on numerical simulation for any possible wind occurrence. This new device has been developed under Spanish Ministry of the Science and Innovation project: "Sensor de viento para la superficie de Marte para la mission Metnet''. This project, denominated as MEIGA, was a joint effort of many Spanish institution under leadership of Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial (INTA) for the development of space technology for Mars oriented application in a framework of upcoming space mission. To sum up, author's work include contributions to the development of two wind sensor concepts: 1. REMS wind sensor on board of the rover Curiosity in the surface of Mars since August 8th 2012 2. Spherical wind sensor concept developed in a course of MEIGA project

Cotutela Universitat Politècnica de Catalunya i Queen Mary University of London / The increasing availability of smartphones is facilitating people to capture videos of their experience when attending events such as concerts, sports competitions and public rallies. Smartphones are equipped with inertial sensors which could be beneficial for event understanding. The captured User-Generated Videos (UGVs) are made available on media sharing websites. Searching and mining of UGVs of the same event are challenging due to inconsistent tags or incorrect timestamps. A UGV recorded from a fixed location contains monotonic content and unintentional camera motions, which may make it less interesting to playback. In this thesis, we propose the following identification, synchronisation and video composition frameworks for UGVs. We propose a framework for the automatic identification and synchronisation of unedited multi-camera UGVs within a database. The proposed framework analyses the sound to match and cluster UGVs that capture the same spatio-temporal event, and estimate their relative time-shift to temporally align them. We design a novel descriptor derived from the pairwise matching of audio chroma features of UGVs. The descriptor facilitates the definition of a classification threshold for automatic query-by-example event identification. We contribute a database of 263 multi-camera UGVs of 48 real-world events. We evaluate the proposed framework on this database and compare it with state-of-the-art methods. Experimental results show the effectiveness of the proposed approach in the presence of audio degradations (channel noise, ambient noise, reverberations). Moreover, we present an automatic audio and visual-based camera selection framework for composing uninterrupted recording from synchronised multi-camera UGVs of the same event. We design an automatic audio-based cut-point selection method that provides a common reference for audio and video segmentation. To filter low quality video segments, spatial and spatio-temporal assessments are computed. The framework combines segments of UGVs using a rank-based camera selection strategy by considering visual quality scores and view diversity. The proposed framework is validated on a dataset of 13 events (93~UGVs) through subjective tests and compared with state-of-the-art methods. Suitable cut-point selection, specific visual quality assessments and rank-based camera selection contribute to the superiority of the proposed framework over the existing methods. Finally, we contribute a method for Camera Motion Detection using Gyroscope for UGVs captured from smartphones and design a gyro-based quality score for video composition. The gyroscope measures the angular velocity of the smartphone that can be use for camera motion analysis. We evaluate the proposed camera motion detection method on a dataset of 24 multi-modal UGVs captured by us, and compare it with existing visual and inertial sensor-based methods. By designing a gyro-based score to quantify the goodness of the multi-camera UGVs, we develop a gyro-based video composition framework. A gyro-based score substitutes the spatial and spatio-temporal scores and reduces the computational complexity. We contribute a multi-modal dataset of 3 events (12~UGVs), which is used to validate the proposed gyro-based video composition framework. / El incremento de la disponibilidad de teléfonos inteligentes o smartphones posibilita a la gente capturar videos de sus experiencias cuando asisten a eventos así como como conciertos, competiciones deportivas o mítines públicos. Los Videos Generados por Usuarios (UGVs) pueden estar disponibles en sitios web públicos especializados en compartir archivos. La búsqueda y la minería de datos de los UGVs del mismo evento son un reto debido a que los etiquetajes son incoherentes o las marcas de tiempo erróneas. Por otra parte, un UGV grabado desde una ubicación fija, contiene información monótona y movimientos de cámara no intencionados haciendo menos interesante su reproducción. En esta tesis, se propone una identificación, sincronización y composición de tramas de vídeo para UGVs. Se ha propuesto un sistema para la identificación y sincronización automática de UGVs no editados provenientes de diferentes cámaras dentro de una base de datos. El sistema propuesto analiza el sonido con el fin de hacerlo coincidir e integrar UGVs que capturan el mismo evento en el espacio y en el tiempo, estimando sus respectivos desfases temporales y alinearlos en el tiempo. Se ha diseñado un nuevo descriptor a partir de la coincidencia por parejas de características de la croma del audio de los UGVs. Este descriptor facilita la determinación de una clasificación por umbral para una identificación de eventos automática basada en búsqueda mediante ejemplo (en inglés, query by example). Se ha contribuido con una base de datos de 263 multi-cámaras UGVs de un total de 48 eventos reales. Se ha evaluado la trama propuesta en esta base de datos y se ha comparado con los métodos elaborados en el estado del arte. Los resultados experimentales muestran la efectividad del enfoque propuesto con la presencia alteraciones en el audio. Además, se ha presentado una selección automática de tramas en base a la reproducción de video y audio componiendo una grabación ininterrumpida de multi-cámaras UGVs sincronizadas en el mismo evento. También se ha diseñado un método de selección de puntos de corte automático basado en audio que proporciona una referencia común para la segmentación de audio y video. Con el fin de filtrar segmentos de videos de baja calidad, se han calculado algunas medidas espaciales y espacio-temporales. El sistema combina segmentos de UGVs empleando una estrategia de selección de cámaras basadas en la evaluación a través de un ranking considerando puntuaciones de calidad visuales y diversidad de visión. El sistema propuesto se ha validado con un conjunto de datos de 13 eventos (93 UGVs) a través de pruebas subjetivas y se han comparado con los métodos elaborados en el estado del arte. La selección de puntos de corte adecuados, evaluaciones de calidad visual específicas y la selección de cámara basada en ranking contribuyen en la mejoría de calidad del sistema propuesto respecto a otros métodos existentes. Finalmente, se ha realizado un método para la Detección de Movimiento de Cámara usando giróscopos para las UGVs capturadas desde smartphones y se ha diseñado un método de puntuación de calidad basada en el giro. El método de detección de movimiento de la cámara con una base de datos de 24 UGVs multi-modales y se ha comparado con los métodos actuales basados en visión y sistemas inerciales. A través del diseño de puntuación para cuantificar con el giróscopo cuán bien funcionan los sistemas de UGVs con multi-cámara, se ha desarrollado un sistema de composición de video basada en el movimiento del giroscopio. Este sistema basado en la puntuación a través del giróscopo sustituye a los sistemas de puntuaciones basados en parámetros espacio-temporales reduciendo la complejidad computacional. Además, se ha contribuido con un conjunto de datos de 3 eventos (12 UGVs), que se han empleado para validar los sistemas de composición de video basados en giróscopo.

La problemática actual derivada del uso de refrigerantes artificiales, ha impulsado la búsqueda de nuevas sustancias refrigerantes compatibles medioambientalmente,capaces de cumplir con los requisitos legales establecidos en los diferentes protocolos y normativa. La tendencia actual para poder solucionar esta problemática, apunta hacia el uso de refrigerantes naturales como es el caso del dióxido de carbono (CO2), cuyas propiedades termodinámicas y de uso, lo están convirtiendo en una solución a corto/medio plazo en muchas aplicaciones frigoríficas (A/C en automoción, refrigeración comercial). La presente tesis doctoral supone una contribución al campo del CO2 como refrigerante, centrándose en el desarrollo y posterior análisis experimental, de una instalación frigorífica de compresión de vapor empleando CO2 como refrigerante en condiciones supercríticas. La finalidad de este trabajo es analizar el funcionamiento de esta tecnología en ambientes cálidos como es el caso de España, para poder mejorar así el comportamiento y la eficiencia de este tipo de instalaciones trabajando en régimen supercrítico.

L'electrònica ha experimentat una gran evolució durant les últimes dècades. El número de dispositius i aplicacions electrònics ha augmentat exponencialment fins a convertir-se en elements indispensables de la nostra vida quotidiana. Concretament, en el campo de l’electrònica de potencia, els convertidores commutats CC-CC, àmpliament utilitzats en els sistemes d’alimentació d’ equips electrònics, requereixen d’una eficiència elevada. Així, en la tesis es presenta un nou mètode per al disseny de convertidors CC-CC que optimitza una funció objectiu no lineal amb restriccions no lineals. El model desenvolupat aborda, en la majoria dels casos, un problema que consisteix en el disseny òptim de mínimes pèrdues, es a dir, màxima eficiència. A pesar d’això, també es presenta, a mode d’exemple, el disseny òptim de convertidors maximitzant l’ample de banda. Es pretén mostrar així la facilitat amb que pot ser modificat el programa de disseny. El problema ha estat modelat com un programa de Programació Geomètrica per aprofitar les avantatges que ofereix l’optimització convexa.L'electrònica ha experimentat una gran evolució durant les últimes dècades. El número de dispositius i aplicacions electrònics ha augmentat exponencialment fins a convertir-se en elements indispensables de la nostra vida quotidiana. Concretament, en el campo de l’electrònica de potencia, els convertidores commutats CC-CC, àmpliament utilitzats en els sistemes d’alimentació d’ equips electrònics, requereixen d’una eficiència elevada. Així, en la tesis es presenta un nou mètode per al disseny de convertidors CC-CC que optimitza una funció objectiu no lineal amb restriccions no lineals. El model desenvolupat aborda, en la majoria dels casos, un problema que consisteix en el disseny òptim de mínimes pèrdues, es a dir, màxima eficiència. A pesar d’això, també es presenta, a mode d’exemple, el disseny òptim de convertidors maximitzant l’ample de banda. Es pretén mostrar així la facilitat amb que pot ser modificat el programa de disseny. El problema ha estat modelat com un programa de Programació Geomètrica per aprofitar les avantatges que ofereix l’optimització convexa. / La electrónica ha experimentado una gran evolución en las últimas décadas. El número de dispositivos y aplicaciones electrónicas ha aumentado exponencialmente hasta convertirse en elementos indispensables en nuestra vida cotidiana. Concretamente, en el campo de la electrónica de potencia, los convertidores conmutados CC-CC, ampliamente utilizados en los sistemas de alimentación de equipos electrónicos, requieren de una eficiencia elevada. Así, en la tesis se presenta un nuevo método para el diseño de convertidores CC-CC que optimiza una función objetivo no lineal con restricciones no lineales. El modelo desarrollado aborda, en la mayoría de los casos, un problema que consiste en el diseño óptimo de mínimas pérdidas, es decir, máxima eficiencia. Sin embargo, también se presenta, a modo de ejemplo, el diseño óptimo de convertidores maximizando el ancho de banda. Se pretende mostrar así la facilidad con que puede ser modificado el programa de diseño. El problema ha sido modelado como un programa de Programación Geométrica para aprovechar las ventajas que ofrece la optimización convexa. / The electronics has evolved greatly in recent decades. The number of electronic devices and applications has grown exponentially to become indispensable in our daily lives. Specifically, in the field of power electronics, the power converters DC-DC, widely used in supply systems of electronic equipment, require a high efficiency. Thus, the thesis presents a new method for the design of DC-DC converters to optimize nonlinear objective function with nonlinear constraints. The model developed presented, in most cases, a problem which consists in the optimum design of minimum losses. However, also presents the optimal design of converters maximizing bandwidth. And is intended to show how easy it can be modified the design program. The problem is modelled as a Geometric Programming problem to exploit the advantages of convex optimization.

Ad hoc networks have attracted much attention from the research community over the last years and important technical advances have risen as a consequence. These networks are foreseen as an important kind of next generation access networks, where multimedia services will be demanded by end users from their wireless devices everywhere. In this thesis, we specially focus our research work on mobile ad hoc networks (MANETs) and on vehicular ad hoc networks (VANETs), two kind of ad hoc networks over which interesting multimedia services can be provided. The special haracteristics of MANETs/VANETs, such as mobility, dynamic network topology (specially in VANETs), energy constraints (in case of MANETs), infrastructureless and variable link capacity, make the QoS (Quality of Service) provision over these networks an important challenge for the research community. Due to that, there is a need to develop new routing protocols specially designed for MANETs and VANETs able to provide multimedia services. The main objective of this thesis is to contribute in the development of the communication framework for MANETs and VANETs to improve decisions to select paths or next hops in the moment of forwarding video-reporting messages. In this way, it would be possible to have a quick answer to manage daily problems in the city and help the emergency units (e.g., police, ambulances, health care units) in case of incidents (e.g., traffic accidents). Furthermore, in case of VANETs, a real scenario must be created and thus we have analysed the presence of obstacles in real maps. Also, in case of an obstacle found between the current forwarding node and the candidate next forwarding node, the packet is stored in a buffer, for a maximum time, until a forwarding neighbour node is found; otherwise, the packet is dropped. To improve the communication framework for MANETs, we propose a new routing protocol based on a game-theoretical scheme for N users specially designed to transmit video-reporting messages. Our proposal makes the network more efficient and provides a higher degree of satisfaction of the users by receiving much more packets with a lower average end-to-end delay, lower jitter and higher PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio). In addition, we propose a geographical routing protocol for VANETs that considers multiple metrics named 3MRP (Multimedia Multimetric Map-Aware Routing Protocol) [1]. 3MRP is a geographical protocol based on hop-by-hop forwarding. The metrics considered in 3MRP are the distance, the density of vehicles in transmission range, the available bandwidth, the future trajectory of the neighbouring nodes and the MAC layer losses. Those metrics are weighted to obtain a multimetric score. Thus, a node selects another node among its neighbours as the best forwarding node to increase the percentage of successful packet delivery, minimizing the average packet delay and offering a certain level of quality and service. Furthermore, a new algorithm named DSW (Dynamic Self-configured Weights) computes for each metric its corresponding weight depending on the current network conditions. As a consequence, nodes are classiffied in a better way. / Les xarxes sense fils ad hoc han captat molt l'atenció per part de la comunitat científica en els últims anys, a més dels importants avenços tècnics que han sorgit. Aquestes xarxes es preveuen com un tipus important de xarxes d'accés de nova generació, a on els serveis multimèdia seran requerits pels usuaris a través dels seus dispositius sense fils desde tot arreu. En aquesta tesi, centrem el nostre treball especialment en les xarxes mòbils ad hoc (MANET, Mobile Ad hoc Network) i en les xarxes vehiculars ad hoc (VANET, Vehicular Ad hoc Network). Les característiques especials de les MANETs i les VANETs, com la mobilitat, la topologia dinàmica de la xarxa (especialment en VANETs), les restriccions de bateria (en cas de MANETs), l'absència d'infrastructura i la capacitat variable de l'enllaç sense fil fa que la provisió de la qualitat de servei en aquestes xarxes sigui un repte important per a la comunitat científica. A causa d'això, hi ha la necessitat de desenvolupar nous protocols d'encaminament especialment dissenyats per a MANETs i VANETs capaços de proporcionar els serveis de multimèdia requerits. L'objectiu principal d'aquesta tesi és proveir millores en la comunicació per a les xarxes ad hoc MANET i VANET per millorar les decisions a l'hora de seleccionar els propers camins o nodes, respectivament, en el moment de l'enviament de les trames del video. D'aquesta manera serà possible tenir una resposta ràpida per resoldre els problema diaris a la ciutat i ajudar a les unitats d'emergència (per exemple, policia, ambulàncies, unitats de salut) en cas d'incidents, com ara els accidents de trànsit. Per analitzar adequadament les nostres propostes sobre VANETs hem dissenyat un entorn de simulació realista que incorpora la presència d'edificis en mapes reals i en el cas que hi hagi un obstacle entre el node actual i el candidat per a ser el pròxim salt el paquet s'emmagatzema en un buffer, per un temps màxim, fins a trobar un nou candidat; en cas contrari, es descarta el paquet. Per millorar les comunicacions en les MANETs, proposem un nou protocol d'encaminament basat en teoria de jocs per a N usuaris especialment dissenyat per a enviar missatges de vídeo. Això fa que la xarxa sigui més eficient, i així s'aconsegueix un major grau de satisfacció dels usuaris en rebre molts més paquets amb un menor retard mig extrem a extrem, menor variació del retard (jitter ) i major PSNR (Relació Senyal Soroll de Pic) . A més, es proposa un protocol d'encaminament geogràfic basat en el reenviament hop-by-hop per a VANETs anomenat 3MRP (Multimedia Multimetric Map-Aware Routing Protocol ) [1] que prèn en consideració múltiples mètriques. Les mètriques considerades en 3MRP són la distància a destinació, la densitat de vehicles en el rang de transmissió, l'ample de banda disponible, la trajectòria futura dels nodes veíns i la perdua de paquets a la capa MAC. Aquestes mètriques es ponderen per a obtenir una puntuació multimètrica. Així, un node pot seleccionar el millor node de reenviament entre tots els seus veíns per augmentar la probabilitat d' èxit de lliurament de paquets, minimitzant el retard mitjà dels paquets i oferint un cert nivell de qualitat de servei. / Las redes ad hoc han llamado mucho la atención por parte de la comunidad científica en los últimos años, además de los importantes avances técnicos que han surgido. Estas redes se prevén como un tipo importante de redes de acceso de nueva generación, donde los servicios multimedia sean requeridos por los usuarios a través de sus dispositivos inalámbricos desde todas partes. En esta tesis, centramos nuestro trabajo de investigación especialmente en las redes móviles ad hoc (MANET, Mobile Ad hoc Network) y las redes vehiculares ad hoc (VANET, Vehicular Ad hoc Network). Las características especiales de las MANETs y las VANETs, como la movilidad, la topología dinámica de la red (especialmente en VANETs), las restricciones de batería (en caso de MANETs), la ausencia de infraestructura y la capacidad variable del enlace inalámbrico hace que la provisión de la calidad de servicio en estas redes sea un reto importante para la comunidad científica. Debido a esto, existe la necesidad de desarrollar nuevos protocolos de encaminamiento especialmente diseñados para MANETs y VANETs capaces de proporcionar los servicios de multimedia requeridos. El objetivo principal de esta tesis es proveer mejoras en la comunicación para las redes ad hoc MANET y VANET para mejorar las decisiones a la hora de seleccionar los próximos caminos o nodos, respectivamente, en el momento del envío de las tramas del video y de esta manera sería posible tener una respuesta rápida para resolver los problema diarios en la ciudad y ayudar a las unidades de emergencia (por ejemplo, policía, ambulancias, unidades de salud) en caso de incidentes, como accidentes de tráfico. Para analizar adecuadamente nuestras propuestas sobre VANETs hemos diseñado un entorno de simulación realista que incorpora la presencia de edificios en mapas reales. En el caso de que haya un obstáculo entre el nodo actual y el candidato para ser el próximo salto el paquete se almacena en un buer, durante un tiempo máximo, hasta encontrar un nuevo candidato; en caso contrario, se descarta el paquete. Para mejorar las comunicaciones en las MANETs, proponemos un nuevo protocolo de encaminamiento basado en teoría de juegos para N usuarios especialmente diseñados para enviar mensajes de video. Esto hace que la red sea más eficiente, y así se consigue un mayor grado de satisfacción de los usuarios al recibir muchos más paquetes con un menor promedio de retardo de extremo a extremo, variación de retardo (jitter) y mayor PSNR (Relación Señal a Ruido de Pico). Además, se propone un protocolo de encaminamiento geográfico basado en el reenvío de salto-a-salto para VANETs llamado 3MRP (Multimedia multimetric Map-Aware Routing Protocol) [1] que incluye diversas métricas. Las métricas consideradas en 3MRP son la distancia al destino, la densidad de vehículos en el rango de transmisión, el ancho de banda disponible, la trayectoria futura de los nodos vecinos y la pérdida de paquetes en la capa MAC. Estas métricas se ponderan para obtener una puntuación multimetricanal. Así, un nodo puede seleccionar el mejor nodo de reenvío entre todos sus vecinos para aumentar la probabilidad de éxito de entrega de paquetes, minimizando el retardo medio de los paquetes y ofreciendo un cierto nivel de calidad de servicio. Por otra parte, se ha diseñado un nuevo algoritmo capaz de dar a cada métrica su correspondiente peso en función de las condiciones actuales de la red. De esta forma, los nodos se pueden clasificar de una mejor manera. Por último, se propone un nuevo protocolo de encaminamiento para VANETs llamado G-3MRP (Game Theoretical Multimedia Multimetric Map-aware Routing Protocol) [2] para enviar mensajes de video basado en teoría de juegos para N usuarios en escenarios urbanos. G-3MRP se basa en el protocolo de encaminamiento 3MRP. G-3MRP utiliza hasta tres nodos a través de los cuales los tres tipos de cuadros de video I, P y B serán enviados. Las métricas utilizadas son las mismas que en 3MRP. G-3MRP logra una mayor grado de satisfacción de los usuarios mediante la recepción de muchos más paquetes de video y con un mayor nivel de PSNR, que la anterior propuesta 3MRP+DSW. También hemos analizado el problema de detección de obstáculos en mapas reales para VANETs en escenarios urbanos. Para este propósito, hemos desarrollado nuestra herramienta REVsim [3] de tal forma que puede estar fácilmente integrada en nuestra propuesta de protocolo de encaminamiento para que las simulaciones sean más realistas.