Ultra-wideband (UWB) technology is the next viable solution for applications in wireless personal area network (WPAN), body area network (BAN) and wireless sensor network (WSN). However, as application evolves toward a more realistic situation, wideband channel characteristics such as pulse distortion must be accounted for in channel modeling. Furthermore, application-oriented services such as ranging and localization demand fast prototyping, real-time processing of measured data, and good low signal-to-noise ratio (SNR) performance. Despite the tremendous effort being vested in devising new receivers by the global research community, channel-estimating Rake receiver is still one of the most promising receivers that can offer superior performance to the suboptimal counterparts. However, acquiring Nyquist-rate samples costs substantial power and resource consumption and is a major obstacle to the feasible implementation of the asymptotic maximum likelihood (ML) channel estimator. In this thesis, we address all three aspects of the UWB impulse radio (UWB-IR), in three separate contributions. First, we study the {\it a priori} dependency of the CLEAN deconvolution with real-world measurements, and propose a high-resolution, multi-template deconvolution algorithm to enhance the channel estimation accuracy. This algorithm is shown to supersede its predecessors in terms of accuracy, energy capture and computational speed. Secondly, we propose a {\it regularized} least squares time-of-arrival (ToA) estimator with wavelet denoising to the problem of ranging and localization with UWB-IR. We devise a threshold selection framework based on the Neyman-Pearson (NP) criterion, and show the robustness of our algorithm by comparing with other ToA algorithms in both computer simulation and ranging measurements when advanced digital signal processing (DSP) is available. Finally, we propose a low-complexity ML (LC-ML) channel estimator to fully exploit the multipath diversity with Rake receiver with sub-Nyquist rate sampling. We derive the Cram\'er-Rao Lower Bound (CRLB) for the LC-ML, and perform simulation to compare our estimator with both the $\ell_1$-norm minimization technique and the conventional ML estimator.

Submitted by Levi Santos (levis@ufba.br) on 2018-01-30T21:19:42Z No. of bitstreams: 1 Tese Levi PPGCI-UFBA 05.12.2017.pdf: 3296241 bytes, checksum: c7064236d23f11486d498f569f5185f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Urania Araujo (urania@ufba.br) on 2018-02-19T20:06:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Levi PPGCI-UFBA 05.12.2017.pdf: 3296241 bytes, checksum: c7064236d23f11486d498f569f5185f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T20:06:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Levi PPGCI-UFBA 05.12.2017.pdf: 3296241 bytes, checksum: c7064236d23f11486d498f569f5185f1 (MD5) / Analisa a produção científica brasileira (artigos nacionais, artigos internacionais, anais de eventos e livros) através dos Mínimos Quadrados Ordinários (MQO). Para tanto, discorre sobre o percurso histórico e de aplicação das metrias que a Ciência da Informação (CI) vem construindo, desde a mais primordial de todas, a bibliometria, oriunda da biblioteconomia, passando pelas visões modernas como a cienciometria até a informetria. Explica como a econometria constrói o seu modelo de análise, que é utilizado para pesquisas na economia e, ao mesmo tempo, reflete como esse método pode ser trazido para as metrias da informação. Explica e expõe o método de estimação por MQO para a análise de regressão, que é a proposta desta tese. Pesquisa aplicada descritiva com abordagem quantitativa com procedimentos baseados no tipo de pesquisa estudo de caso do levantamento de dados a partir do Portal do Plano Tabular do CNPq do ano de 2010. Os critérios para delineamento da pesquisa foram aprofundados, na revisão de literatura, em referências tanto da área da CI quanto da bibliometria, estatística e econometria. Este estudo, metodologicamente, conta com a abordagem conceitual da bibliometria e da CI em busca de teorias aplicáveis aos estudos em MQO e a aplicação empírica do MQO se aproxima da concepção econométrica. A tese conclui que a utilização de técnicas de análises das funções de regressão construída por meio de MQO possibilita a criação de um modelo de previsão da produção científica brasileira. Esse modelo é construído a partir da correlação e determinação detectada entre o número de doutores e a produção científica destes em cada estado do Brasil. Com a aplicação de estratégias econométricas (índice de correlação, índice de determinação, forma funcional de curva de regressão e cálculo dos parâmetros da função por MQO), foi possível construir um modelo de previsão.

A detecção de um tipo particular de falta, denominado de alta impedância, tem sido há muito tempo um desafio para a engenharia de proteção. Por outro lado, se a detecção é realizada com sucesso, ações preventivas e de manutenção devem ser tomadas para evitar prejuízos potenciais. Nesse contexto, os métodos de localização de faltas assumem importante papel, pois contribuem para a rápida restauração do sistema. Entretanto, os métodos clássicos, em particular as formulações a um terminal, não consideram modelos realísticos de faltas de alta impedância na sua formulação. Este tipo de falta se caracteriza pelo contato de um condutor energizado com uma superfície de elevada resistência elétrica, em que o comportamento da tensão em função da corrente apresenta uma característica não linear. Desta forma, esta tese propõe uma nova formulação para a localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica, com medições a um terminal, que considere tal efeito. A formulação é proposta para estimar a distância da falta em linhas de distribuição utilizando o método de estimação por mínimos quadrados, desenvolvendo um modelo no domínio do tempo do sistema elétrico e um modelo de falta de alta impedância composto por diodos antiparalelos. Mediante o modelo do sistema elétrico, é possível estimar a distância da falta, juntamente com os parâmetros da falta de alta impedância, usando sinais provenientes de um terminal, como um problema de otimização. Primeiramente, não considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo linear no domínio do tempo é obtido e um estimador de mínimos quadrados linear é proposto. Posteriormente, considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo não linear no domínio do tempo é obtido e um algoritmo de descida é proposto para a estimação dos parâmetros. Os estudos de caso foram realizados no sistema de 13 barras da IEEE modelado no Alternative Transient Program. Em todas as condições simuladas, os resultados obtidos mostraram um desempenho similar da técnica proposta com ou sem a consideração da capacitância das linhas, sendo assim, por simplicidade, optou-se pela desconsideração da capacitância. Os resultados evidenciaram que a técnica de localização de faltas proposta não mostra diferença no seu desempenho com variações do ângulo de incidência da falta e melhora quando o carregamento do sistema diminui. O erro relacionado à estimativa da distância da falta mostra-se, em geral, superior ao erro cometido ao estimar os parâmetros da falta de alta impedância. Por outro lado, os estudos de caso mostram um grande potencial para aplicar a técnica proposta como um detector e classificador de faltas de alta impedância. / High impedance fault location has always been a challenge for protection engineering. On the other hand, if this task is successfully realized maintenance action could be performed in order to avoid potential injuries. For an effective protection scheme the high impedance fault location should be performed, but a lack of research on this area is noted. This thesis proposes a new analytical formulation for high impedance fault location in power systems. The approach is developed in time domain, considering a high impedance fault model composed by two antiparallel diodes. Using this model, the fault distance and fault parameters are estimated as a minimization problem, allowing the location of the fault using one terminal signals. Firstly, the line capacitance is not considered and a linear model in time domain is obtained. In this case, the linear least square estimator is used for parameter estimation. In a second moment, the line capacitance is considered and a non-linear model in time domain is obtained. Hence, a steepest descent based estimator is proposed in order to estimate the parameters. Studies were carried out with the IEEE 13 bus modeled in the Alternative Transient Program. In view of the test results, the non-consideration of line capacitance resulted in similar accuracy in relation to its consideration. The method also is insensitive to the fault inception instant and the reduction of system load reduces the errors related to the estimations. The error related to fault distance estimation is in general greater than the estimation of the high impedance fault parameters. On the other hand, case studies shows the great potential of the technique as a high impedance fault detector method.

Orientador: Prof. Dr. Márcio Katsumi Oikawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2015. / Este trabalho utiliza conceitos de Séries Históricas e Método dos Mínimos Quadrados para realização de estudo evolutivo da Doença de Alzheimer. Com estas técnicas, foram elaboradas a apresentação do panorama atual de um grupo de pacientes e, posteriormente, a previsão de resultados a partir de dados históricos obtidos do exame neuropsicológico denonimado Mini Exame do Estado Mental. Foram geradas trajetórias representadas pela unidade tempo (em anos) de cada um dos pacientes contidos na base de dados. Os resultados sugerem que a modelagem por meio de Séries Históricas e Método dos Mínimos Quadrados pode ser considerada adequada para o acompanhamento e previsão da progressão/estagnação da Doença de Alzheimer. / This study attempted of the concepts of Time Series and the Least Squares Method for accomplishment of evolutive study of Alzheimer¿s disease. With these techniques were development the presentation of the current situation of a group of patients and subsequently the prediction from historical data results of neuropsychological test called Mini Mental State Examination. For each of the patients in the database, it was generated trajectories represented by unit time (in years). The findings suggests that the modeling using Time Series associated with the Least Squares Method can be considered suitable for monitoring and prediction of the progression/stagnation of the Alzheimer¿s disease.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-31Bitstream added on 2014-06-13T19:48:44Z : No. of bitstreams: 1 rosa_gps_me_prud.pdf: 9069576 bytes, checksum: d425dc3fdddbb18d5468027b620176e1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As redes ativas GPS tem se tornando cada vez mais utilizadas nos levantamentos geodésicos. As estações que fazem parte dessas redes têm suas coordenadas determinadas com alta precisão que, devido à estabilidade na sua construção e disponibilidade de dados, são chamadas estações de referência. Os dados podem ser empregados numa diversidade de pesquisas e projetos, sendo um dos mais comuns atualmente os de levantamentos geodésicos. O estudo e monitoramento do vapor d’água na atmosfera e movimento de placas litosféricas são exemplos de aplicações. Dentre os métodos de posicionamento GPS, o Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) vem apresentando resultados muito promissores. Uma característica do PPP está relacionada com a modelagem e/ou estimação de todos os erros envolvidos nesse método. A acurácia obtida para as coordenadas pode ser da ordem de poucos milímetros, tal como no método de posicionamento relativo. Efeitos sazonais podem afetar esta acurácia caso não sejam considerados. Desta forma, é desejável dispor do conhecimento de todos os fatores sazonais (movimento do pólo, marés terrestres e cargas oceânicas) que interferem na posição da estação, visando minimizá-los ou modelá-los. Contudo, há evidências da existência de outros efeitos dessa natureza ainda não levados em consideração no PPP. Nesta pesquisa, foram realizados alguns experimentos com a finalidade de investigar os efeitos sazonais presentes nas séries temporais das coordenadas das estações Brasília (BRAZ), Euzébio (BRFT) e Manaus (NAUS) pertencentes à Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC)... / The active GPS networks have being more and more used in the geodetic surveying. The stations that belong to these networks have the coordinates determined with high precision, due to the construction stability and data availability, so they are called reference stations. The reference station data can be employed in a diversity of researches, where the geodetic positioning is one of the most common. The study and monitoring of the water vapor in the atmosphere and the lithosphere plates movement are examples of applications. Among the existent methods of GPS positioning, the Precise Point Positioning (PPP) has been presented great results. The accuracy obtained for the coordinates can reaches few millimeters, such as in the relative positioning. An important aspect concerning PPP is related to the modeling and / or estimation of all errors that affect this method. Among the errors, the seasonal effects can affect PPP accuracy if they are not considered. In this way, it is desirable to take care of all the seasonal factors (polar motion, solid tides and ocean loading) that interfere in the station position, aiming to minimize or to model them. Besides, there are evidences of other seasonal effects that still remain in PPP. In this research, some experiments were carried out with the finality of investigating the seasonal effects in the coordinate time series of the stations Brasília (BRAZ), Euzébio (BRFT) and Manaus (NAUS), that belong to the Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC). The coordinates of these stations were estimated daily using... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08315.pdf: 2209007 bytes, checksum: da772613fbbd4e5110a0d2f25639c69c (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Resumo: As redes ativas GPS tem se tornando cada vez mais utilizadas nos levantamentos geodésicos. As estações que fazem parte dessas redes têm suas coordenadas determinadas com alta precisão que, devido à estabilidade na sua construção e disponibilidade de dados, são chamadas estações de referência. Os dados podem ser empregados numa diversidade de pesquisas e projetos, sendo um dos mais comuns atualmente os de levantamentos geodésicos. O estudo e monitoramento do vapor d'água na atmosfera e movimento de placas litosféricas são exemplos de aplicações. Dentre os métodos de posicionamento GPS, o Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) vem apresentando resultados muito promissores. Uma característica do PPP está relacionada com a modelagem e/ou estimação de todos os erros envolvidos nesse método. A acurácia obtida para as coordenadas pode ser da ordem de poucos milímetros, tal como no método de posicionamento relativo. Efeitos sazonais podem afetar esta acurácia caso não sejam considerados. Desta forma, é desejável dispor do conhecimento de todos os fatores sazonais (movimento do pólo, marés terrestres e cargas oceânicas) que interferem na posição da estação, visando minimizá-los ou modelá-los. Contudo, há evidências da existência de outros efeitos dessa natureza ainda não levados em consideração no PPP. Nesta pesquisa, foram realizados alguns experimentos com a finalidade de investigar os efeitos sazonais presentes nas séries temporais das coordenadas das estações Brasília (BRAZ), Euzébio (BRFT) e Manaus (NAUS) pertencentes à Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The active GPS networks have being more and more used in the geodetic surveying. The stations that belong to these networks have the coordinates determined with high precision, due to the construction stability and data availability, so they are called reference stations. The reference station data can be employed in a diversity of researches, where the geodetic positioning is one of the most common. The study and monitoring of the water vapor in the atmosphere and the lithosphere plates movement are examples of applications. Among the existent methods of GPS positioning, the Precise Point Positioning (PPP) has been presented great results. The accuracy obtained for the coordinates can reaches few millimeters, such as in the relative positioning. An important aspect concerning PPP is related to the modeling and / or estimation of all errors that affect this method. Among the errors, the seasonal effects can affect PPP accuracy if they are not considered. In this way, it is desirable to take care of all the seasonal factors (polar motion, solid tides and ocean loading) that interfere in the station position, aiming to minimize or to model them. Besides, there are evidences of other seasonal effects that still remain in PPP. In this research, some experiments were carried out with the finality of investigating the seasonal effects in the coordinate time series of the stations Brasília (BRAZ), Euzébio (BRFT) and Manaus (NAUS), that belong to the Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC). The coordinates of these stations were estimated daily using... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: João Francisco Galera Monico / Coorientador: João Carlos Chaves / Banca: Marcelo Tomio Matsuoka / Banca: Ailton Pagamisse / Mestre

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4180515 bytes, checksum: c6359ed912cde60c8848929b44dcca5c (MD5) Previous issue date: 2012-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Spectroscopy techniques combined with multivariate calibration have allowed the development of methods for analyte determinations (or other properties) in complex matrices. In this context, it can be mentioned the determinations that uses models based on PLS (Partial Least Square) regression, which is well established and consolidated in literature. Is spite of efficiency of PLS models obtained from full spectrum, some papers reported in literature show that a variable selection may improve the predictive ability of the PLS models. In the present work, it was developed an algorithm, in Matlab@, that employs the SPA (Successive Projection Algorithm), originally proposed for MLR (Multiple Linear Regression), in order to improve the predictive ability of interval PLS models. The proposed algorithm, termed iSPA-PLS, was evaluated in three case studies, namely: (i) simultaneous determination of three artificial colorants by UV-VIS spectrometry, (ii) quantification of protein contents in wheat using NIR spectrometry, and (iii) quality determination of samples of beer extract using NIR spectrometry too. The performance of iSPA-PLS was compared to the following well-established algorithms and methods: GA-PLS, PLS-Jack-Knife, iPLS e siPLS. In all applications, the results show that the iSPA-PLS presented some advantageous when compared to other algorithms used for comparison. The main advantageous include the smallest errors of prediction and the capacity of selecting a smaller number of PLS factors. / A combinação de técnicas espectroscópicas com calibração multivariada tem permitido o desenvolvimento de métodos para determinação de analitos (ou outras propriedades) em matrizes complexas. Nesse contexto, destacam-se as determinações usando modelos baseados na regressão PLS (Partial Least Square), bem difundida e consolidada na literatura. Apesar da eficácia dos modelos PLS obtidos a partir de espectros completos, alguns trabalhos da literatura têm mostrado que a seleção de variáveis pode melhorar a capacidade preditiva dos modelos PLS. No presente trabalho, desenvolve-se um algoritmo, em MatLab@, que utiliza o Algoritmo das Projeções Sucessivas-APS, proposto originalmente para MLR (Multiple Linear Regression), a fim de melhorar a capacidade preditiva de modelos PLS obtidos por intervalos. O algoritmo proposto, denominado Algoritmo das projeções sucessivas em intervalos para regressão PLS (iSPA-PLS), foi avaliado em três estudos de caso, a saber: (i) determinação simultânea de três corantes alimentícios em amostras sintéticas usando espectrometria UV-Vis, (ii) quantificação do teor de proteínas em trigo por espectrometria NIR e (iii) determinação da qualidade de amostras de extrato de cervejas usando também espectrometria NIR. O desempenho do iSPA-PLS foi comparado ao dos seguintes algoritmos e modelos bem estabelecidos na literatura: GA-PLS, PLS-Jack-Knife, iPLS e siPLS. Os resultados das três aplicações atestam as vantagens do iSPA-PLS frente aos demais algoritmos. Entre elas, destacam-se os menores erros de predição e a capacidade de selecionar um número menor de fatores PLS.

A detecção de um tipo particular de falta, denominado de alta impedância, tem sido há muito tempo um desafio para a engenharia de proteção. Por outro lado, se a detecção é realizada com sucesso, ações preventivas e de manutenção devem ser tomadas para evitar prejuízos potenciais. Nesse contexto, os métodos de localização de faltas assumem importante papel, pois contribuem para a rápida restauração do sistema. Entretanto, os métodos clássicos, em particular as formulações a um terminal, não consideram modelos realísticos de faltas de alta impedância na sua formulação. Este tipo de falta se caracteriza pelo contato de um condutor energizado com uma superfície de elevada resistência elétrica, em que o comportamento da tensão em função da corrente apresenta uma característica não linear. Desta forma, esta tese propõe uma nova formulação para a localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica, com medições a um terminal, que considere tal efeito. A formulação é proposta para estimar a distância da falta em linhas de distribuição utilizando o método de estimação por mínimos quadrados, desenvolvendo um modelo no domínio do tempo do sistema elétrico e um modelo de falta de alta impedância composto por diodos antiparalelos. Mediante o modelo do sistema elétrico, é possível estimar a distância da falta, juntamente com os parâmetros da falta de alta impedância, usando sinais provenientes de um terminal, como um problema de otimização. Primeiramente, não considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo linear no domínio do tempo é obtido e um estimador de mínimos quadrados linear é proposto. Posteriormente, considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo não linear no domínio do tempo é obtido e um algoritmo de descida é proposto para a estimação dos parâmetros. Os estudos de caso foram realizados no sistema de 13 barras da IEEE modelado no Alternative Transient Program. Em todas as condições simuladas, os resultados obtidos mostraram um desempenho similar da técnica proposta com ou sem a consideração da capacitância das linhas, sendo assim, por simplicidade, optou-se pela desconsideração da capacitância. Os resultados evidenciaram que a técnica de localização de faltas proposta não mostra diferença no seu desempenho com variações do ângulo de incidência da falta e melhora quando o carregamento do sistema diminui. O erro relacionado à estimativa da distância da falta mostra-se, em geral, superior ao erro cometido ao estimar os parâmetros da falta de alta impedância. Por outro lado, os estudos de caso mostram um grande potencial para aplicar a técnica proposta como um detector e classificador de faltas de alta impedância. / High impedance fault location has always been a challenge for protection engineering. On the other hand, if this task is successfully realized maintenance action could be performed in order to avoid potential injuries. For an effective protection scheme the high impedance fault location should be performed, but a lack of research on this area is noted. This thesis proposes a new analytical formulation for high impedance fault location in power systems. The approach is developed in time domain, considering a high impedance fault model composed by two antiparallel diodes. Using this model, the fault distance and fault parameters are estimated as a minimization problem, allowing the location of the fault using one terminal signals. Firstly, the line capacitance is not considered and a linear model in time domain is obtained. In this case, the linear least square estimator is used for parameter estimation. In a second moment, the line capacitance is considered and a non-linear model in time domain is obtained. Hence, a steepest descent based estimator is proposed in order to estimate the parameters. Studies were carried out with the IEEE 13 bus modeled in the Alternative Transient Program. In view of the test results, the non-consideration of line capacitance resulted in similar accuracy in relation to its consideration. The method also is insensitive to the fault inception instant and the reduction of system load reduces the errors related to the estimations. The error related to fault distance estimation is in general greater than the estimation of the high impedance fault parameters. On the other hand, case studies shows the great potential of the technique as a high impedance fault detector method.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08315.pdf: 2209007 bytes, checksum: da772613fbbd4e5110a0d2f25639c69c (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP