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Calibration of weather radar images

En este documento se ilustran las técnicas de fusión de imágenes para complementar y calibrar la información meteorológica presente en imágenes de radares terrestres con el uso de imágenes satelitales meteorológicas. Para realizar la calibración de las imágenes de radares terrestres se implementó un método de fusión de imágenes basado en la herramienta matemática transformada wavelet discreta. Ya que existe una familia de wavelets, es necesario determinar cuál wavelet ofrece el mejor resultado; para esto se determina la correlación existente entre los resultados de fusión de diferentes wavelets y las imágenes utilizadas en cada fusión. Se define una metodología para selección de umbral global de segmentación y una metodología para realizar la calibración de las imágenes de radares terrestres. Siguiendo la metodología de calibración de imágenes, se generan algunos resultados y se muestran sus ventajas.

This paper shows the image fusion techniques to complement and calibrate weather radar images present in terrestrial using meteorological satellite images. To calibrate the images weather radar images implemented a fusion method was used discrete wavelet transform (DWT) mathematics tool. As there is a family of wavelets, wavelets is necessary to determine which offers the best results, and it was determined, with the correlation between the results of different wavelet and fusion of the images used in each fusion. We defined a methodology for selecting global threshold segmentation and a methodology for calibration of terrestrial radar images. Following the methodology of calibration images, some results are generated and displayed its advantages. The methodology of calibration images, some results are generated and displayed its advantages.

Simulation test-bed for the evaluation of elliptic curve cryptography on next generation wireless IPv6-enabled networks

En la actualidad, las redes móviles e inalámbricas de nueva generación, tales como las redes de área personal IPv6 de baja potencia (6LoWPAN), redes de sensores inalámbricos sobre IPv6 y redes móviles IPv6 jerárquicas se encuentran bajo rigurosa investigación y desarrollo, pues representan el paso por seguir en la evolución de las redes Machine-to-Machine (M2M), al tiempo que apoyan el acceso de banda ancha de la próxima generación de tecnologías y sistemas inteligentes sobre Internet futuro. Estas redes de nueva generación imponen restricciones en cuanto al poder de procesamiento, ancho de banda y recursos de energía, lo que representa una gran limitante en la implementación de mecanismos de seguridad. En este sentido, en lo últimos años han surgido diversas propuestas para la administración de claves, procedimientos de firma digital y cifrado de datos basados en curvas elípticas e híper-elípticas, que logran niveles de seguridad equivalentes a los algoritmos convencionales basados en algoritmos Dffie-Hellman y Rivest-Shamir-Adleman (RSA), pero que reducen la longitud de clave y, por ende, los recursos computacionales y de red asociados. Este artículo examina los algoritmos basados en criptografía de curvas elípticas (ECC) y su aplicación a redes móviles e inalámbricas de nueva generación habilitadas para IPv6. Así mismo, describe un modelo de simulación para la evaluación de ECC, donde se comparan los recursos computacionales necesarios y las limitaciones en mecanismos ligeros de seguridad.

Currently, mobile networks and next generation wireless networks such as, IPv6 low-power Wireless Personal Area networks 6LoWPAN, wireless sensor networks and hierarchical mobile networks in IPv6, are under rigorous research and development, thereforethose networks represent the next step in the evolution of the Machine-to-Machine M2M networks, while supporting broadband access for the next generation of intelligent systems, technologies and future Internet. These next generation networks impose restrictions on the processing power, bandwidth and energy resources, which represents a major constraint in the implementation of security mechanisms. In this regard, in recent years there have been various proposals for key management, digital signature procedures and data encryption based on elliptic and hyper-elliptic curves, to achieve levels of safety equivalent to conventional algorithms based on Diffie-Hellman and Rivest-Shamir-Adleman RSA, but reducing the key length and thus the computational and network resources. This paper reviews algorithms based on Elliptic Curves Cryptography ECC and their application to IPv6-enabled new generation wireless networks. This paper also describes a simulation test-bed for the evaluation of ECC, where we compare computational resources required and limitations for lightweight security mechanisms in secure neighbor discovery, and DNS security extensions.

Improvement of the ATPM technique for interference reduction in systems of broadband by power line in residences

La interferencia electromagnética producida por los sistemas de comunicación de banda ancha por línea de potencia (en inglés, Broadband over Power Lines [BPL]) en redes residenciales es un aspecto técnico que no está totalmente solucionado. Este artículo presenta una técnica en la cual la longitud y la carga de los ramales de la red, cuya topología es de bus, son modificadas para variar la función de transferencia del canal entre un transmisor y un receptor, con el objeto de disminuir la densidad espectral de potencia (DEP) del transmisor. El algoritmo que desarrolla esta técnica hace uso de tres principios teóricos encontrados: la ganancia por distancia, la construcción discreta de la capacidad de canal y direccionalidad de los nodos de transmisión y recepción. Se estudió una red típica y, como resultado, combinando esta técnica con la técnica conocida como Adaptive Transmit Power Management (ATPM) se logró una reducción de 26.4 dB en la densidad espectral de potencia.

The electromagnetic interference produced by the In-House Broadband over Power Line (BPL) communication systems is a technical aspect that is not completely settled. This article presents a technique in which the length and load of the branches of the network, whose topology is bus, are modified to vary the transfer function of the channel between a transmitter and a receiver in order to reducing the Power Spectral Density (PSD) of the transmitter. The algorithm that develops this technique makes use of three theoretical principles found: the gain by distance, the discrete construction of the channel capacity and directionality of the nodes of transmission and reception. A typical network was studied and as a result, combining this technique with the technique known as Adaptive Transmit Power Management (ATPM), there was a reduction of 26.4 dB in the power spectral density.

Estimation of power delivered by photovoltaic cells of a cubesat

Los CubeSat son pequeños satélites que, debido a las restricciones propias de sus dimensiones, tienen como única fuente de energía celdas foto-voltaicas sobre su superficie. El propósito de este artículo es estimar la cantidad máxima de potencia que puede obtenerse de estas celdas solares, de manera que sea posible realizar un balance de energía cuando se diseñan misiones espaciales con este tipo de satélites. En el escenario analizado, un CubeSat de 10cm x 10cm x 10cm (1U) tiene una cara siempre orientada hacia la Tierra. Se consideran las pérdidas por el coseno del ángulo y la variación de la temperatura debido a la órbita del satélite. Para la estimación se usa un modelo matemático de las celdas solares, con el cual se calcula el punto de máxima potencia según el ángulo de incidencia de la radiación solar y la temperatura sobre una órbita baja alrededor de la Tierra. Los resultados muestran la variación de la potencia eléctrica máxima suministrada por los paneles sobre la porción iluminada de la órbita, sin considerar el albedo de la Tierra. Además de la potencia, se estiman las curvas corriente-voltaje para diferentes ubicaciones sobre la órbita del CubeSat.

CubeSats are small satellites that due to their size restriction have photovoltaic cells placed on theirs surface as the only energy source. The purpose of this work is to estimate the maximum amount of power that can be obtained from these solar cells, so that an energy balance can be made during the design of space mission with this kind of satellites. In the analyzed scenario, a CubeSat of 10cm x 10cm x 10cm (1U) has always a face oriented toward the Earth. Cosine loss and the temperature variation due to satellite orbit are considered. For the estimation we use a mathematical model of the solar cells, which is also used to estimate the maximum power point according to the incidence angle of the solar radiation and the temperature on a low orbit around the Earth. The results show the variation of the maximum electric power supplied by the panels on the illuminated portion of the orbit, without considering the Earth's albedo. Apart from the power, the current -voltage curves are estimated for different locations over the CubeSat's orbit.

Analysis of the input data processing for fault location in power distribution systems

En este artículo se presenta una comparación de cinco métodos de normalización de datos para un método de clasificación basado en la máquina de soporte vectorial (SVM), con el objetivo de determinar cuál es la influencia de éstos métodos en la precisión y el esfuerzo computacional del localizador de fallas en sistemas de distribución. La metodología propuesta se prueba en un sistema de distribución estándar de 34 nodos de la IEEE, el cual se subdivide en 11 zonas, de donde se obtiene una base de datos de 6442 registros de falla monofásica a diferentes condiciones de carga. La comparación de estos métodos de normalización muestra que el método Min-Max presentó un mejor rendimiento en tiempo computacional y precisión promedio del localizador de fallas, en los casos estudiados.

Aimed to determine the effect of data normalization on the accuracy and the computational effort of a fault locator based on support vector machines (SVM), a comparison of five different data preprocessing strategies are analyzed in this paper. The proposed methodology is tested on an IEEE 34-bus test feeder, which is subdivided in eleven zones, by using a database of 6442 single-phase to ground faults obtained under different load conditions. Considering the testing scenarios, the comparison of the proposed preprocessing methods shows that Min-Max method has the best performance mainly considering computational effort and average accuracy on the fault locator.

Quality inspection based on image processing for an industrial production system

Este trabajo presenta el diseño y construcción de un sistema de visión artificial, basado en el procesamiento digital de imágenes que permita automatizar la inspección de calidad en un proceso de producción. El prototipo desarrollado fue implementado en una banda transportadora que hace parte de una cadena de ensamblaje y su función es medir el diámetro interno y externo, con una sensibilidad de +/- 0,1 mm y una velocidad de procesamiento de 1400 piezas por hora, de dos tipos de piezas que simulan la geometría de una arandela y un tornillo. Lo anterior con el propósito de identificar cuáles piezas se encuentran dentro de los requerimientos de fábrica para su posterior ensamblaje. Para desarrollar el prototipo de manera oportuna se dividió el trabajo en tres etapas principales: hardware, control electrónico y software.

This paper details implementation of an artificial vision system through digital image processing, which allows automation of the quality control process. The prototype was implemented in a conveyor belt segment and was designed to discern the quality of two different industrial shapes, with a sensibility of +/- 0,1 mm and a speed rate of 1400 shapes per hour, identifying which pieces are within manufacture quality requirements. This work is divided in three main sections: hardware, electronic control and software.

Meaningful learning strategy between two programming paradigms using two programming languages

Una de las dificultades que, con frecuencia, se presenta en los currículos de Ingeniería de Sistemas es el hecho de que se establecen pocas relaciones entre lo que los estudiantes han aprendido en una asignatura de programación y lo que van a aprender en otra. Este artículo plantea una propuesta para que se puedan establecer, desde la primera sesión, relaciones entre el paradigma de programación funcional (utilizando DrScheme como instancia tecnológica) y el paradigma de programación estructurada (utilizando DevC++ en su arista estructurada) como lenguaje de programación. Se plantean las experiencias recogidas al respecto de la aplicación de esta estrategia y, sobre los resultados se presentan algunas reflexiones que pueden enriquecer el desarrollo de la línea de programación en los programas de Ingeniería a partir de las relaciones que se pueden establecer tanto entre paradigmas de programación como entre los lenguajes de programación con miras a que el camino de aprendizaje de estos sea mucho más simple.

One of the difficulties you can find often in the Computer Engineering curricula is the poor relations between the knowledge coming from an specific subject in a semester and the knowledge is coming from the next semester in an specific area. This article presents a proposal in the establishment of the relations between the functional paradigm (using DrScheme as a programming language) and the structured paradigm (using DevC++ in its structured profile). We present some experiences and, due the results, we comment the possible way to enrich the programming line in a Computer Engineer program from the relations between programming paradigms and programming languages.

Behavior of dense asphalt mixtures by the simply supported semicircular beam

Por La caracterización mecánica y dinámica de mezclas asfálticas es costosa y demorada por la complejidad y el número de ensayos necesarios para su ejecución. Sin embargo, algunas investigaciones han tratado de establecer correlaciones con ensayos más sencillos, rápidos y económicos. Por esta razón, el objetivo principal de esta investigación fue establecer la viabilidad del uso del ensayo de Viga Semicircular Simplemente apoyada (SCB) en la caracterización de mezclas asfálticas cerradas con granulometrías del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) y del Instituto Nacional de Vías (Invias), con diferentes propiedades. El estudio inició con la fabricación de probetas SCB con diferentes materiales (agregados, asfaltos, asfaltita, asfalto reciclado y cal) y procesos de compactación (vibrocompación y con prensa giratoria). Los ensayos se realizaron a una velocidad de 1 mm/min, una temperatura de 15 °Cy con la medición de los parámetros carga máxima, desplazamiento a carga máxima, energía liberada durante el proceso de fisuración, índice de rigidez a tracción e índice de tenacidad y variables definidas en el ensayo Fénix. De los resultados obtenidos, se pudo establecer que irrelevantemente del material empleado, el periodo de envejecimiento, el nivel de compactación y el reemplazo de filler, el ensayo SCB y los parámetros calculados evidencian el comportamiento de las mezclas asfálticas estudiadas y plantear su uso como herramienta.

Mechanic characterization of asphalt mixtures uses to be expensive and time consuming. How-ever, some researches try to correlate such properties by simple, fast and less expensive tests. The main goal of this investigation consisted into establish the viability of use the simply supported semicircular beam (SCB) to characterize dense asphalt mixtures designed under specifications of the Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) and the Instituto Nacional de Vías (In-vias). The study started with the production of SCB specimens using different materials (soil aggregate, asphalt, asphaltite, reclaimed asphalt pavement and lime) and compaction techniques (vibration and gyratory compaction). The SCB tests were carried at a velocity of lmm/min and 15°C of temperature. From these tests, different parameters were obtained based on the definition in the Fénix test (maximum load, displacement at maximum loading, energy released during the cracking process, traction stiffness index and tenacity index). From the results, it was found that the SCB tests were useful as a tool to characterize the mechanical properties of the asphalt mixtures. This conclusion is applicable for all kind of mixtures tested, ageing periods, compaction level and filler content.

El niño and la niña analysis influence in the monthly water supply at Cali River basin

El aumento en la frecuencia de eventos hidro-meteorológicos extremos, asociados a la variabilidad climática o al cambio climático, se ha convertido en el principal problema ambiental del siglo XXI al hacer más vulnerables las sociedades humanas. En el trópico, la variabilidad climática interactúa con el cambio climático, haciendo difícil distinguir entre sus respectivos impactos dada la fuerte influencia de la primera en las condiciones normales del clima. El objetivo de la investigación consistió en analizar la oferta hídrica mensual en la cuenca del río Cali durante la ocurrencia de eventos extremos asociados al ENOS (El Niño Oscilación del Sur), donde se estudiaron los efectos de este fenómeno en la oferta hídrica de la cuenca, y se establecieron correlaciones significativas de variables asociadas a ENOS (MEI, ONI, SOI, Τ NIÑO 3-4) con las precipitaciones mensuales y el caudal de sus principales afluentes. Se concluye que la oferta hídrica decrece en un 40 % en épocas del fenómeno El Niño y aumenta su disponibilidad hasta un 65 % en épocas del fenómeno La Niña. Los resultados obtenidos aportan adelantos en los estudios hidrometeorológicos, con el fin de reducir la incertidumbre al riesgo de sequías e inundaciones que generalmente ocurren durante las fases extremas del ENOS.

The frequency of hydrometeorological extreme events associated with Climate Variability and / or climate change is increasing, making human societies more vulnerable, so is becoming a critical environmental issue of the 21st century. In tropics, climate variability interacts with climate change, making especially difficult to distinguish among their respective impacts, due to the strong influence of the first in the current climate conditions. The impacts of ENSO (El Niño Southern Oscillation) on water availability of the Cali River Basin were analyzed. Significant correlations among variables associated with ENSO (MEI, ONI, SOI, Τ NIÑO 3-4) and monthly rainfall in the basin, and flow of main tributaries rivers were obtained. We conclude that the water supply decreased about 40 % during periods of "El Niño" and increased is availability to 65 % on La Niña periods. The Results will provide advances in hydrometeorological studies, in order to reduce uncertainty of the risk of droughts and floods that usually occur during the ENSO extreme phases.

Three-dimensional urban models generated from point clouds of a terrestrial laser scanner

En este artículo se presenta una revisión del estado del arte de las diferentes metodologías que se han desarrollado para el tratamiento digital de nubes de puntos tridimensionales, recolectadas mediante un escáner láser terrestre. Este instrumento tiene la capacidad de capturar información topográfica y geométrica de cualquier estructura con precisiones hasta el orden de los milímetros, y en algunos casos también captura la información radiométrica de los objetos escaneados. Esta información recolectada se representa en forma de nubes de puntos que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones como la planeación del crecimiento urbano, el análisis estructural de construcciones, el modelado de fenómenos de erosión y deforestación, la documentación de patrimonio histórico y la navegación virtual a través de los sitios turísticos mediante modelos tridimensionales de edificaciones. Por lo tanto, el propósito de este trabajo es proveer una revisión en el estado del conocimiento acerca de las técnicas desarrolladas en las diferentes fases que se llevan a cabo con el tratamiento de estas nubes de puntos, como el registro y georreferenciación, la segmentación, clasificación y modelado tridimensional.

The state of the art of the processing methods for TLS (terrestrial laser scanner) digital point clouds is shown in this paper. The TLS is an instrument able to capture topographic and geometric information of any structure at millimeter accuracy. Also, in some cases, they capture radiometric information of the scanned objects. The collected information is represented by point clouds that are used on a wide range of applications such as planning of urban development, structural analysis, erosion and deforestation modeling, cultural heritage preservation and virtual navigation. The purpose of this work is to offer a review of the state of the art on the methods used through the several steps of the point cloud processing workflow: relative and absolute registration, segmentation, classification and three dimensional modeling.