Las redes de sensores inalámbricos (WSN) se enfrentan a la amenaza de los ataques de clones, que pueden lanzar otros ataques diversos para controlar o dañar las redes. En este trabajo se propone un novedoso protocolo distribuido de detección de clones con bajo gasto de recursos para redes desplegadas aleatoriamente. El método, consistente en el establecimiento de cadenas testigo y la generación de rutas de detección de clones, se implementa en la zona nonhotspot de la red organizada en una estructura de anillo, lo que equilibra el consumo de recursos en toda la red. Las cadenas de testigos y las rutas de detección están en dirección centrífuga y circunferencial, respectivamente, lo que puede garantizar el encuentro de testigos y rutas de detección de nodos con el mismo ID pero distintas posiciones para detectar ataques de clonación. El análisis teórico demuestra que la probabilidad de detección puede llegar a 1 con testigos fiables. Además, tanto el análisis teórico como los resultados de la simulación ponen de manifiesto que el método propuesto puede lograr una mejor vida útil de la red y unos mejores requisitos de almacenamiento con un bajo gasto de recursos, y supera a la mayoría de los métodos de la bibliografía.

Este artículo considera el problema de la detección e identificación de fallos (FDI) en aplicaciones llevadas a cabo por un grupo de vehículos aéreos no tripulados (UAV) con cámaras visuales. En muchos casos, los UAVs tienen cámaras montadas a bordo para otras aplicaciones, y estas cámaras pueden ser utilizadas como sensores sólo de rumbo para estimar la orientación relativa de otro UAV. La idea es explotar la información redundante proporcionada por estos sensores a bordo de cada uno de los UAV para aumentar la seguridad y la fiabilidad, detectando fallos en los sensores internos de los UAV que no pueden ser detectados por los propios UAV. La detección de fallos se basa en la generación de residuales que comparan la posición esperada de un UAV, considerado como objetivo, con las medidas tomadas por uno o más UAV que actúan como observadores y que están siguiendo al UAV objetivo con sus cámaras. Dependiendo del número disponible de observadores y de la forma en que se utilicen, se define un conjunto de estrategias y políticas para la detección de fallos. Cuando el UAV objetivo está siendo rastreado visualmente por dos o más observadores, es posible obtener una estimación de su posición 3D que podría sustituir a los sensores averiados. La precisión y fiabilidad de este sensor virtual cooperativo (CVS) basado en visión se han evaluado experimentalmente en un banco de pruebas de interior multivehículo con quadrotors, inyectando fallos en los datos para validar los métodos de detección de fallos propuestos.

Se presenta un modelo basado en un oscilador armónico que describe la marcha y el equilibrio humanos con la trayectoria sinusoidal del centro de masa de un sujeto durante la marcha. Este modelo permite superar la deriva tradicional debida a la doble integración de los datos brutos de aceleración. El protocolo utiliza un único acelerómetro 3D colocado a la altura de la pelvis. El sistema calcula los parámetros espaciotemporales de la marcha y el equilibrio cuando el sujeto camina con o sin ayudas. Se propone y se sigue un enfoque metodológico incremental en la implementación y la evaluación de la precisión. Once sujetos sanos han participado en el estudio realizando 6 ensayos sobre una trayectoria de marcha lineal fija a una velocidad seleccionada por ellos mismos. Como referencia, el protocolo ha impuesto la ejecución de 52 pasos cuya longitud se ha fijado en 60 cm. Se han implementado y probado diferentes métodos de procesamiento. El modelo identifica los pasos, el tiempo de marcha y la frecuencia de paso con una fiabilidad excelente (porcentaje absoluto de error de precisión < 5%). Cuando se proporciona al modelo la información sobre la longitud prevista de los pasos, el porcentaje de error en la medida de la distancia y la velocidad de la marcha es del 3,25%. Sin esta información, este error se eleva al 4,95%, mientras que para el método antropométrico es del 3,68%.

La monitorización de las constantes vitales es fundamental no sólo en el entorno clínico, sino también en el doméstico. Están surgiendo dispositivos, sistemas y servicios de monitorización a distancia, ya que el seguimiento de las constantes vitales debe realizarse a diario. Se pueden utilizar distintos tipos de sensores para controlar los patrones respiratorios y la frecuencia respiratoria. Sin embargo, este último sigue siendo el signo vital menos medido en varios escenarios debido a la intrusividad de la mayoría de los sensores adoptados. En este artículo, proponemos un sistema de medición de señales respiratorias barato, comercial y sin contacto que toma como región de interés la boca del cuello. El sistema analiza el vídeo grabado por una única cámara RGB y extrae el patrón respiratorio a partir de las variaciones de intensidad de la luz reflejada a la altura de las clavículas y por encima del esternón. A continuación, se estima la frecuencia respiratoria respiración a respiración a partir del patrón respiratorio procesado. Además, se ha investigado el efecto de la resolución de la imagen en la monitorización de los patrones respiratorios y la frecuencia respiratoria. El sistema propuesto se probó en doce voluntarios sanos (hombres y mujeres) durante una respiración tranquila con diferentes resoluciones de sensor (es decir, HD 720, PAL, WVGA, VGA, SVGA y NTSC). Las señales recogidas con el sistema propuesto se han comparado con una señal de referencia tanto en el dominio de la frecuencia como en el del tiempo. Utilizando la resolución HD 720, el análisis en el dominio de la frecuencia mostró una concordancia perfecta entre los valores medios de frecuencia respiratoria recogidos por el sistema de medición propuesto y el instrumento de referencia. Se evaluó un error medio absoluto (MAE) medio de 0,55 respiraciones/min en la monitorización respiración a respiración en el dominio temporal, mientras que Bland-Altman mostró un sesgo de -0,03 ± 1,78 respiraciones/min. Incluso en el caso de un ajuste de resolución de cámara inferior (es decir, NTSC), el sistema demostró un buen rendimiento (MAE de 1,53 respiraciones/min, sesgo de -0,06 ± 2,08 respiraciones/min) para la monitorización sin contacto tanto del patrón respiratorio como de la frecuencia respiratoria respiración a respiración en el tiempo.

Por lo general, el funcionamiento de un único host en un único servidor provoca una infrautilización del hardware. Por ello, se han desarrollado hipervisores (por ejemplo, Xen) para permitir que varios hosts operen en un único servidor. El hipervisor Xen proporciona programadores de procesadores (por ejemplo, los programadores Credit y Credit2) para asignar procesadores a cada host. El planificador Credit2 garantiza el trabajo del dominio en relación con la latencia y asigna procesadores de forma uniforme a cada dominio. Además, el planificador Credit2 puede asignar un valor de peso a cada host. Un mayor valor de peso del host permite asignar procesadores a un host durante períodos más largos. Sin embargo, el planificador Credit2 muestra un rendimiento inferior al planificador Credit básico, que utiliza los procesadores ociosos. En este artículo proponemos el planificador Mcredit2, que mejora el planificador Credit2. El planificador Credit2 no actúa cuando la carga de un dominio específico provoca un aumento del uso del procesador. El planificador Mcredit2 propuesto permite a un dominio procesar rápidamente las cargas asignando temporalmente un valor de peso mayor a un host con un uso elevado del procesador. Además, introducimos una herramienta de monitorización del procesador que visualiza el uso del mismo.

El uso del sistema de medición de flujo anular de fondo de pozo para obtener información en tiempo real del flujo anular de fondo de pozo es el núcleo y la base de la tecnología de perforación de control de microflujos de fondo de pozo. El trabajo de investigación del caudalímetro electromagnético en los últimos años supone un reto para el diseño de la medición del caudal anular de fondo de pozo. Este trabajo propone un diseño y optimización del sistema de medición electromagnética del flujo anular para la ingeniería de perforación basado en el método de elementos finitos. En primer lugar, se describe el principio de medición y optimización del flujo anular. En segundo lugar, se construye un modelo de simulación de un sistema de medición electromagnética de flujo anular con dos pares de bobinas basado en la ecuación fundamental del caudalímetro electromagnético mediante COMSOL. En tercer lugar, se realizan simulaciones de la estructura del sistema de excitación del sistema de medición, y también se realizan simulaciones del tamaño del radio del electrodo basándose en la estructura optimizada, y después se analizan todos los resultados de la simulación para evaluar el efecto de la optimización basándose en los índices de evaluación. Los resultados de la simulación muestran que las formas optimizadas del sistema de excitación y el tamaño del electrodo pueden producir un mejor rendimiento en la medición del flujo anular.

Se propone un sistema de navegación en interiores basado en una cámara estereoscópica y sensores inerciales con puntos y líneas para mejorar aún más la precisión y robustez del sistema de navegación en entornos interiores complejos. Las características de puntos y líneas, que se extraen rápidamente mediante el método ORB y el método de detección de segmentos de línea (LSD), se emplean en este sistema para mejorar su capacidad de adaptación a entornos complejos. Además, se adoptan dos representaciones diferentes de las líneas para mejorar la eficacia del sistema. Además de la cámara estereoscópica, también se utiliza en el sistema una unidad de medición inercial (IMU) para mejorar aún más su precisión y robustez. Se diseña un estimador para integrar las mediciones de la cámara y la IMU en un enfoque estrechamente acoplado. Los resultados experimentales muestran que el rendimiento del sistema de navegación propuesto es mejor que el del sistema VINS de sólo puntos y que el del sistema de navegación de sólo visión con puntos y líneas.

Las redes de sensores inalámbricos a gran escala están formadas por un gran número de sensores diminutos con capacidades de detección, computación, comunicación inalámbrica e infraestructura libre. El esquema de agrupación de bajo consumo suele diseñarse para redes de sensores inalámbricos a gran escala con el fin de mejorar la eficiencia energética de las comunicaciones. Sin embargo, el problema de la agrupación de baja energía puede formularse como un problema no lineal de optimización combinatoria de enteros mixtos. En este trabajo, proponemos un enfoque de clustering de bajo consumo basado en un algoritmo genético caótico de nicho mejorado (INCGA) para minimizar el consumo energético de las comunicaciones. Formulamos nuestra función objetivo para minimizar el consumo de energía de comunicación bajo múltiples restricciones. Aunque subóptimo para sistemas LSWSN, los resultados de simulación muestran que el algoritmo INCGA propuesto permite reducir el consumo de energía de comunicación con menor complejidad en comparación con los enfoques QEA (algoritmo evolutivo cuántico) y PSO (optimización de enjambre de partículas).

Se investigaron experimentalmente las características de un sensor de intrusión distribuido que utiliza un diodo láser DFB coherente con una realimentación óptica externa y un absorbedor saturable. El estímulo en una ubicación de 2 km mediante un transductor PZT situó la ubicación de un intruso simulado en la traza ?-OTDR tras promediar 32 veces. Los ensayos de campo demostraron la detección de un vehículo y un peatón cruzando por encima de la línea de detección y un bucle en una profundidad de enterramiento de 50 cm. Este sensor de intrusión distribuido que utiliza un diodo láser DFB coherente como fuente de luz presentaba las ventajas de una estructura sencilla y la capacidad de detección de intrusos en la ubicación de enterramiento subterráneo.

La onda de sonido de pulso intensivo puede ser generada por la fuente de sonido de plasma submarino (UPSS) basada en la descarga de alta tensión submarina. La distribución del campo sonoro es prominentemente no lineal. En este trabajo, el campo sonoro de la UPSS intensiva se describe en primer lugar mediante las ecuaciones integrales de Euler bidimensionales axisimétricas no estacionarias. Para resolver numéricamente las ecuaciones de Euler, se propone un método WENO (weighted essentially nonoscillatory) simétrico de quinto orden optimizado basado en las tres plantillas que se denomina WENO-SYM3. Sin aumentar el número de plantillas candidatas, se puede obtener una nueva estructura de plantilla simétrica expandiendo la segunda plantilla y desplazando la tercera hacia atrás un espacio. El método se valida mediante ejemplos numéricos y experimentos, y los resultados muestran que WENO-SYM3 tiene una alta precisión distinguida; mientras tanto, sus oscilaciones no físicas no son obvias. Los resultados experimentales coinciden básicamente con los resultados de cálculo, y el error máximo se sitúa en torno al 3%.