Senior Design Projects

Transcript

1 Senior Design Projects Instructions The following list contains the proposed projects and project topics given by the department s academics for the academic year Students eligible for registering to a senior design project are students that are expected to graduate by June 2013 ( i.e. have accumulated at least 168 ECTS by the end of the Spring semester of 2012). Students wishing to learn more about each project should arrange for a meeting with the corresponding faculty responsible for each project and should fill in the project selection form indicating their chosen projects and return it to the Department Secretaries by at least May 11th, Forms need to be returned REGARDLESS if the student has agreed with a faculty or not. Projects will be allocated on a first-come-first-serve basis, so please do not wait until the last minute to fill in and return your form.

2 Dr. Stavros Iezekiel Project 1. Erbium-doped optical amplifier and ring laser The aim of this project is to construct and characterise experimentally an erbium-doped optical amplifier and an optical fibre ring laser. In the first phase of the project, the student will study the theory of optical gain with its application to fibre amplifiers and fibre lasers. This includes consideration of materialradiation interaction and erbium spectroscopy. In addition, a study of the various components used an amplifier will be conducted (fibre couplers, optical isolators, Bragg gratings, wavelength multiplexers). The second phase of the project will involve the use of a kit to configure and measure various optical fibre amplifier and laser systems. Project 2. Microwave oscillator theory and design The aim of this project is to design and construct a microwave oscillator based on a FET-family transistor. In the first phase of the project, the student will cover the background theory, including Kurokawa's analysis of negative resistance oscillators, scattering parameters, two-port stability, and matching network design. The second phase of the project involves the use of industry-standard CAD to design an oscillator based on small-signal theory followed by verification and optimisation with large-signal modelling. This will be followed by construction and test of a MESFET oscillator. Project 3. Linearization circuits for microwave power amplifiers Power amplifiers are critical components in many wireless applications. In mobile phones, for example, the battery life is often dictated by the performance of the power amplifier. The critical performance parameters are efficiency and linearity, and obtaining the two at the same time is not easy. The aim of this project is to look at techniques for reducing the nonlinearity of power amplifiers through the development of feedforward linearisation. This technology can also be used in fibre optic systems (e.g. those used in cable TV), where it is necessary to improve the linearity of lasers. Project 4. Broadband microwave amplifier theory and design The aim of this project is to design and construct a microwave amplifier based on the travelling-wave topology. The first phase of the project involves background theory (transmission lines, scattering parameters, stability and gain analysis, impedance matching techniques). The second phase of the project involves the use of industry-standard CAD to design an amplifier based on small-signal equivalent circuit modelling and parameter extraction techniques. This will be followed by construction and test of a MESFET travelling wave amplifier.

3 Dr. Charalambos D. Charalambous 1. Έλεγχος Δυναμικών Συστημάτων Ελέγχου Μέσω Ασύρματου Καναλιού Επικοινωνίας Θα δοθεί η δυνατότητα σε μέχρι και τρεις φοιτητές να εργαστούν για τη διπλωματική τους εργασία σε ένα ερευνητικό έργου που έχει σαν στόχο την διερεύνηση των επιπτώσεων που έχει στη επικοινωνία του ελεγκτή κα του συστήματος, η ανάδραση στο δυναμικό σύστημα μέσω αβέβαιων καναλιών. Το έργο αφορά τους πιο κάτω τομείς: Ρομποτική: Αναδραστικός Έλεγχος, Προγραμματισμός Μικροελεγκτών, και Εφαρμογή Θεωρίας Βέλτιστου Ελέγχου. Το πρόγραμμα διαθέτει μια ομάδα από ρομπότ (swarm) τα οποία υπόκεινται σε αναδραστικό έλεγχο μέσω ενός κεντρικού εκλεκτή. Δεδομένα από τοπικούς αισθητήρες συλλέγονται από τον μικροελεγκτή του ρομπότ και αποστέλλονται στον κεντρικό ελεγκτή (Linear Quadratic Gaussian Controller) που υπολογίζει και αποστέλλει πίσω στο ρομπότ δεδομένα για την επόμενη κατάσταση του συστήματος. Θεωρία της Πληροφορίας: Πειραματική διερεύνηση των ορίων που επιβάλλονται στο ρυθμό μετάδοσης δεδομένων (data rate) μεταξύ των ρομπότ και του κεντρικού ελεγκτή. Δίκτυα Υπολογιστών και Embedded Συστημάτων: Τα ρομπότ υλοποιούν ένα ασύρματο mesh δίκτυο και επικοινωνούν με το κεντρικό ελεγκτή μέσω δορυφορικής η ADSL σύνδεσης στο διαδίκτυο. Προγραμματισμός Ευφυών Αισθητήρων Σκόνης (Smart Dust Sensors): Οι αισθητήρες ενεργούν σαν επικοινωνιακές ζεύξεις μεταξύ των ρομπότ και ως κόμβοι στο ασύρματο mesh δίκτυο. Σχεδιασμό Κωδικοποιητή-Αποκωδικοποιητή Υλοποίηση Κωδικοποιητή-Αποκωδικοποιητή σε κανάλι επικοινωνίας σε Hardware and Software

4 Dr. Marios Polycarpou 1. Motion simulation of a two-link robotic arm under normal and faulty conditions For more than 50 years, robotic arms are the robot configurations that are widely used in the industry (e.g. automobile) for automation of the production. During the last decade, due to the evolution of microtechnology, they have been used to facilitate complex surgery based on a minimal invasive approach. The detection of faults in these systems due to the prolonged operation or the harsh environment is very critical. While in traditional robotic applications, system faults may lead to the loss of productivity, in the case of microsurgery the non-detection of faults may jeopardize human life. The objective of this project will be the simulation of a two-link robotic arm under normal and faulty conditions. Particularly, the student will initially study and simulate a) the kinematics of the two-link robotic arm that describe its motion without considering the forces and torques producing the motion, and b) its dynamics that explicitly describe the relationship between force and motion. The next step will be the simulation of the dynamic motion of the robotic arm under the presence of different types of faults, e.g. sensor and actuator faults, or even unexpected events such as the accidental collision with unknown obstacles or manipulation of an unknown load. 2. Ανάπτυξη Λογισμικού για Πρόβλεψη Κατανάλωσης και Ανίχνευση Διαρροών σε Δίκτυα Διανομής Νερού Η παρούσα πτυχιακή εργασία θα ασχοληθεί με ένα διαχρονικό πρόβλημα για την Κύπρο, την εξοικονόμηση νερού μέσω της έγκαιρης ανίχνευσης διαρροών στα δίκτυα υδατοπρομήθειας. Συγκεκριμένα, θα αναπτυχθεί λογισμικό, το οποίο θα χρησιμοποιεί δεδομένα από τα συστημάτων τηλεμετρίας από κάποιες Υδατοπρομήθειες στην Κύπρο, θα χρησιμοποιηθούν ιστορικά δεδομένα για ανάλυση και θα υλοποιηθούν αλγόριθμοι ανίχνευσης διαρροών σε ένα εύχρηστο γραφικό περιβάλλον. Το σύστημα ενδέχεται να δοκιμαστεί στην πράξη για να εξακριβωθεί η ικανότητά του για ανίχνευση πραγματικών διαρροών. Για τους σκοπούς της πτυχιακής ενδέχεται να μοντελοποιηθεί με τη χρήση υπολογιστικών εργαλείων μέρος του δικτύου από κάποια Υδατοπρομήθεια. Απαιτήσεις: Γνώσεις από σήματα και συστήματα και γνώσεις προγραμματισμού (Java/C++). 3. Ανίχνευση Μόλυνσης σε Δίκτυα Νερού μέσω Αισθητήρων Η παρούσα πτυχιακή εργασία θα ασχοληθεί με ένα πρόβλημα που απασχολεί όλες τις υπηρεσίες παροχής νερού, τον έλεγχο της ποιότητας και την έγκαιρη διάγνωση μόλυνσης του νερού. Συγκεκριμένα, η πτυχιακή θα ασχοληθεί με τη δημιουργία αλγορίθμων οι οποίοι να μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ανίχνευση σφάλματος στην ποιότητα του νερού. Θα διενεργηθούν προσομοιώσεις μόλυνσης δικτύων νερού και ανάλυση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του νερού. Επιπρόσθετα, θα διεξαχθούν πειράματα και προσομοιώσεις με λογισμικά ανάλυσης ποιοτικών σημάτων από αισθητήρες (όπως το CANARY). Για τους

5 σκοπούς της πτυχιακής ενδέχεται να μοντελοποιηθεί με τη χρήση υπολογιστικών εργαλείων μέρος του δικτύου από κάποια Υδατοπρομήθεια. Απαιτήσεις: Γνώσεις από σήματα και συστήματα και γνώσεις προγραμματισμού (Matlab). 4. Control of a Heating, Ventilation and Air-Conditioning (HVAC) system under normal and faulty conditions Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) is one of the basic components of an Intelligent Building, which is responsible for a high quality and healthy environment for the building s inhabitants. Over time it is inevitable that some components such as sensors (e.g. thermostat, humidistat), electrical and mechanical actuators (e.g. coils, dampers, valves) may fail. This will result in the severe degradation of its performance degraded in terms of both maintained comfort conditions and significant energy waste. However, successful fault detection can save between 10%-40% of the HVAC energy consumption. The objective of this project is to the control of the HVAC system under normal and faulty operation conditions. Particularly, the student will study and simulate the closed-loop operation of the HVAC system, aiming to control the comfort room conditions. For the simulations, different models that have been developed will be used, taking into account different number of rooms, thermal losses, wall storages etc. Then, the student will study and simulate the closed-loop of the HVAC system under the occurrence of different types of faults, such as sensor or actuator faults, or unexpected events changing the indoor environmental conditions (e.g., a window left open). 5. Ανάλυση Αρχαιολογικών Δεδομένων με τη χρήση Υπολογιστικής Νοημοσύνης Πως μπορούμε να μάθουμε αν ένας αμφορέας που εντοπίστηκε στη Ρόδο έχει κατασκευαστεί στην Κύπρο; Και επιπρόσθετα, πως μπορούμε να μάθουμε αν ένα από τα χερούλια του έχει προστεθεί στην Κρήτη; Αυτά είναι κάποια από τα ερωτήματα τα οποία απασχολούνε την σύγχρονη αρχαιολογία και αρχαιομετρία. Η απάντηση αυτών των ερωτημάτων πραγματοποιείται με χρήση της τεχνολογίας, μέσω της οποίας μπορούν, για παράδειγμα, να αναλυθούν τα χημικά συστατικά κάποιου ευρήματος, καθώς και να χρησιμοποιηθούν στατιστικές μέθοδοι ή μέθοδοι αναγνώρισης προτύπων, για τον εντοπισμό της προέλευσής του και ενδεχομένως την πορεία που ακολούθησε. Η ύπαρξη μεγάλου όγκου δεδομένων αποτελεί μια πρόκληση για τις στατιστικές μεθόδους, και υπάρχει αυτή τη στιγμή μεγάλη πρόοδος στην εφαρμογή τεχνικών από την Υπολογιστική Νοημοσύνη (Computational Intelligence) για την εξόρυξη πληροφοριών από μεγάλους όγκους αρχαιομετρικών δεδομένων. Σε αυτή τη διπλωματική θα γίνει βιβλιογραφική μελέτη των διαφόρων εφαρμογών της υπολογιστικής νοημοσύνης στην ανάλυση αρχαιολογικών ευρημάτων. Επιπρόσθετα, αναμένεται πως στα πλαίσια της διπλωματικής θα διεξαχθεί ανάλυση με τη χρήση τεχνικών υπολογιστικής νοημοσύνης (π.χ. νευρωνικά δίκτυα, ασαφής λογική,

6 γενετικοί αλγόριθμοι, κτλ) αρχαιομετρικών δεδομένων με στόχο την εξόρυξη γνώσης, με τη χρήση Matlab ή άλλου παρεμφερούς εργαλείου.

7 Dr. Georgios Ellinas 1. Elastic Optical Networks Routing and Splice Allocation 2. Green Optical Networks Architectures and Power-Aware Protection Techniques 3. Green Optical Networks Novel Grooming Techniques 4. Converged Optical-Wireless Access Networks Novel Bandwidth Allocation Techniques

8 Dr. George E. Georgiou 1. Photovoltaic Measurement and Testing System. This project aims to measure and collect data from an outdoor measurement system. Operational and environmental data will be collected and sent to a central database system. The PV modules can be placed in an inclination angle and collected energy yield can be investigated at different inclinations. The project also scopes in the analyses of collected data and techniques of improving outdoor testing. Cooling techniques such immersion under water can also be investigated. 2. Analysis and simulation of EMF measurements The main scope of the project is the analysis of collected EMF Data and use of ArcGis Spatial Analyst and 3D Cellular for the simulation of GSM networks. Digitization of maps is also necessary (postcodes and street) as the test sites will be placed on the digital map of Cyprus. 3. Implementation of EMF Database of EAC EMF Measurements The main scope of this project is the collection of all EMF measurements to implement a central database for low frequency EMFs. All measurement points should be placed on the digital map of Cyprus using ArcGis. 4. Control of Optical lens tester using Labview The main scope of this project is the design and implementation of an automated system to control the movement of a laser which strikes a concentrating lens and photovoltaic cell. A dataloging system will also be used to collect and store data from the PV cell for further analyses. 5. Implementation of a hail tester The main scope of this project is the implementation of a hail tester for photovoltaic modules. The project requires the construction of an electronic board to measure the hail velocity and striking speed. 6. Grid Integration of PV Systems The main scope of this project is to study the effects of PV systems in the electricity grid under different penetration scenaria and to examine their value compared to other emerging renewable energy sources. 7. Solar Assisted Desalination The main scope of this project is to design the power supply of a desalination unit that will be operated solely with solar energy.

9 Dr. Christoforos Hadjicostis 1) Implementation of remote controllers via application development for tablet computers and smart phones. 2) Computer-based control of robotic arms. 3) Supervisory control schemes for collision avoidance in railway systems. 4) Distributed averaging via asynchronous coordination of Arduino microprocessors.

10 Dr. Christos Panayiotou 1. Sensor networks for trash collection. 2. Sensor networks for smart buildings. 3. Fault detection in smart buildings. 4. Localization of sound source in indoor and outdoor environments. 5. Automated bus tracking system. 6. Robot fault tolerant localization 7. Modeling and control of a robotic arm

11 Dr. Constantinos Pitris 1. Heart and lung sound analysis (requires extensive Matlab knowledge) 2. Spectral analysis of OCT images for scatterer size estimation (requires extensive Matlab knowledge) 3. Saliva analysis using Raman spectroscopy (requires Matlab knowledge) 4. Potato preservation by laser irradiation

12 Dr. Charalambos A. Charalambous 1. Σχεδιασμός συστήματος γείωσης για υποσταθμό υψηλής τάσης - GIS. Η σχεδίαση ασφαλούς δικτύου γειώσεως στους υποσταθμούς υψηλής τάσης έχει στόχο τόσο σε κανονικές συνθήκες όσο και σε συνθήκες βραχυκυκλώματος, τη διοχέτευση του ρεύματος από το ηλεκτρικό δίκτυο στη γη χωρίς να δημιουργηθούν λειτουργικά προβλήματα στον εξοπλισμό και παράλληλα να αποφευχούν επικίνδυνες καταστάσεις για το προσωπικό, που κινείται στον υπόψη χώρο, από τα δημιουργούμενα ηλεκτρικά πεδία. Αναμενόμενη εργασία: Εμπεριστατωμένη ανασκόπηση και κατανόηση σχετικής βιβλιογραφίας Υλοποίηση κανονισμών προτύπου ΙΕΕΕ σε πρόγραμμα Η.Υ (MATLAB) Υπολογισμός ορίων επικίνδυνων ρευμάτων, συνολικής αντίστασης γείωσης, ορισμός και εξαγωγή αναλυτικών σχέσεων των πεδιακών μεγεθών που εμπλέκονται στο πρόβλημα. Προσόντα Φοιτητή/ Κριτήρια Επιλογής: Δυνατό μαθηματικό υπόβαθρο Καλή γνώση προγραμματισμού ή MATLAB Παρακολούθηση όλων των διαθέσιμων μαθημάτων (ΗΜΥ) σε θέματα ηλεκτρικής ισχύος. 2. Ανάλυση μέθοδων πρόβλεψης της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας στο κυπριακό δίκτυο Η πρόβλεψη με αρκετή ακρίβεια της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή της κατανάλωσης και της μέγιστης ζήτησης είναι επιτακτική και απαραίτητη για κάθε επιχείρηση ηλεκτρισμού. Αναμενόμενη εργασία: Εμπεριστατωμένη ανασκόπηση και κατανόηση σχετικής βιβλιογραφίας αναφορικά με τις υπάρχουσες πρακτικές, κατηγορίες πρόβλεψης, εφαρμογές κτλ. Ανάπτυξη μεθοδολογίας και μαθηματικών μοντέλων κατάλληλων για την πρόβλεψη της συνολικής κατανάλωσης και μέγιστης ζήτησης του συστήματος της Α.Η.Κ. Προσόντα Φοιτητή/ Κριτήρια Επιλογής: Εξαιρετικά δυνατό μαθηματικό υπόβαθρο Καλή γνώση προγραμματισμού ή MATLAB Παρακολούθηση όλων των διαθέσιμων μαθημάτων (ΗΜΥ) σε θέματα ηλεκτρικής ισχύος.

13 3. Effect of Geo-magnetically Induced Currents in Power Transformers During peaks of sun spot activity, the solar flux of electrons and protons called the solar wind interact with the earth s magnetic field to a higher degree, giving rise to a large stream of particles circulating in the earth s upper atmosphere called the electrojet. This effective current and associated magnetic field distorts the earth s magnetic field to produce currents in the earth s surface that in turn give rise to surface potential gradients ranging from 1 to 3 volts per kilometer (in the UK) depending on the ground resistivity. The currents arising in the earth s surface due to these effects are called geomagnetic induced currents (GIC s). These instances of peak disturbance are known as storms and occur cyclically every 11 years. Τhis project will discuss an investigation towards evaluating the impact of GIC based saturation effects on transformer life, maintenance and spares management. Expected Work Extensive Literature survey Set out the methods used to examine these effects using a mathematical model explicitly incorporating the electric and magnetic circuits describing a variety of transformer models, including the shunting effect of the tank to predict the induced current and flux waveforms. Προσόντα Φοιτητή/ Κριτήρια Επιλογής: Εξαιρετικά δυνατό μαθηματικό υπόβαθρο Καλή γνώση προγραμματισμού ή MATLAB/ ATP or PSCAD. Παρακολούθηση όλων των διαθέσιμων μαθημάτων (ΗΜΥ) σε θέματα ηλεκτρικής ισχύος.

14 Dr. Elias Kyriakides Topics on electric power systems and renewable/distributed energy sources. Indicative examples of topics: 1. Dispatch of aggregated distributed generation Distributed generation units may serve as potential 'helpers for peak shaving in the main grid generation and load management. Aggregating these resources and developing a dedicated electricity market can provide benefits to both the owners of these resources and the system operator. This study will focus on the EU level of distributed generation resources, the structure of different power networks and their associated load characteristics. The final outcome will be the development of algorithms for aggregating and managing the distributed generation resources for shaving peak loads and reducing the total cost of generation. 2. The delay of PMU measurements and their impact on real time protection schemes Although the reporting rate of Phasor Measurement Units (PMUs) is extremely fast, phasor measurements are subjected to delays before arriving to the control center. These delays could be due to the transfer medium, the phasor data concentrator and the communication network architecture. These delays may constitute the main obstacle for real time protection applications to act and suppress possible contingencies before propagating. The main objective of the project is first to investigate and identify the possible transfer delays that affect the real time measurement reporting in the control center, and then examine how they impact the main protection applications of the Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) system. Both an ICT and a power system background is desired for this project. 3. Implementation of a dynamic model for modeling the operation of an interconnected wind power system with a doubly fed induction generator This project involves the implementation of a dynamic model for an interconnected wind power system with a doubly fed induction generator (DFIG). DFIGs can achieve maximum power generation at various wind speeds within their operating range, by controlling the rotor currents through the rotor side converter. This project requires also the control strategies for the grid side converter in order to achieve the injection to the power grid of the produced power in the rotor side of the DFIG. Knowledge of induction generators, power electronic converters, and basic control theory is desired. 4. Development of a web based graphic user interface for a load forecasting application This project requires knowledge of fundamental power system principles as well as basic programming skills (Visual Basic, mysql). 5. Development of distributed generation models 6. Analysis and optimization of power system networks

15 Dr. Maria K. Michael 1) Ανάπτυξη λογισμικού για αυτόματο σχεδιασμό και έλεγχο ψηφιακών κυκλωμάτων 2) Σχεδιασμός και Υλοποίηση (με FPGAs) ψηφιακού υλικού 3) Μικροεπεξεργαστές για παράλληλη επεξεργασία 4) Ενσωματωμένα συστήματα υλικού/λογισμικού για διάφορες εφαρμογές

16 Dr. Georgios Mitsis Γενική περιοχή: Επεξεργασία βιοϊατρικού σήματος και μαθηματική μοντελοποίηση βιολογικών συστημάτων 1. Μαθηματική μοντελοποίηση χρονοσειρών γλυκόζης σε υγιείς και διαβητικούς ασθενείς. Δημιουργία εικονικών (virtual) δεδομένων από προσομοιώσεις μαθηματικών μοντέλων που ήδη υπάρχουν στη βιβλιογραφία και επικύρωση με κλινικά δεδομένα από ασθενείς της μονάδας εντατικής θεραπείας και διαβητικούς Τύπου Ανάλυση της επίδρασης αναισθητικών (οπιοειδών) φαρμακολογικών ουσιών στη λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος χρησιμοποιώντας χρονοσειρές (μετρήσεις) διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα και αναπνευστικού όγκου από αναπνοή σε αναπνοή σε υγιείς ανθρώπους. 3. Ανάλυση ηλεκτροεγκεφαλογραφικών δεδομένων από επιληπτικούς ασθενείς με στόχο την ανίχνευση και πρόβλεψη κρίσεων επιληψίας καθώς και άλλων δεδομένων λειτουργικής απεικόνισης του εγκεφάλου (fmri) σε υγιή άτομα. Θα συνδυαστούν μέθοδοι επεξεργασίας σημάτων με στοιχεία της θεωρίας γράφων. 4. Μαθηματική μοντελοποίηση της δυναμικής εξέλιξης της ανάπτυξης καρκινικών όγκων σε πολλαπλά επίπεδα (multiscale cancer growth models) και σχεδιασμός βέλτιστων εξατομικευμένων θεραπειών. Αυτό θα γίνει μέσω της ανάπτυξης και προσομοίωσης συστημάτων διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν την εξέλιξη υγιών/καρκινικών κυττάρων καθώς και φαρμακοκινητικών/ φαρμακοδυναμικών μοντέλων. 5. Ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων και σχεδιασμός βέλτιστων εξατομικευμένων θεραπειών για άτομα που έχουν προσβληθεί ταυτόχρονα από HIV και φυματίωση (HIV and tuberculosis co-infection).

17 Dr. Chrysostomos Nicopoulos (1) Implementation of a Graphical-User-Interface (GUI)-based dynamically-scheduled (out-oforder) MIPS-32 microprocessor simulator. Design a CPU simulator that can support the Scoreboarding and Tomasulo algorithms. The simulator should accept any MIPS-32 assembly code sequence and track the execution of all instructions in a cycle-accurate fashion. The CPU execution should be displayed in a GUI. (2) Implementation of a Graphical-User-Interface (GUI)-based multicore cache simulator. Design a cache simulator for multicore CPUs. The simulator should handle both environments that use Private Last-Level Cache (LLC) and Shared LLC. The simulator should also support various cache coherence protocols, such as MSI, MESI, MOESI, etc. The operation of the simulator should be displayed in a GUI. (3) Investigation of deflection routing techniques and router architectures in Network-on-Chip (NoC) implementations. Deflection routing (aka Hot-Potato Routing) is a very promising routing methodology in modern NoC implementations in multi-/many-core Chip Multi-Processors (CMP). This project will implement various such router architectures in a cycle-accurate NoC simulator and evaluate their performance/energy efficiency. (4) Design and implementation of a Turbo Roundabout Network-on-Chip (NoC) router architecture. Turbo Roundabouts are modified circular intersections used in the Netherlands and Belgium. This project will adopt this concept and incorporate it in a NoC router design. The new architecture will be implemented in a cycle-accurate NoC simulator and will be evaluated in terms of performance and energy efficiency. Comparisons with conventional router architectures and the well-known Rotary Router will be also performed.

18 Dr. Theocharis Theocharides 1. Connecting and controlling a Joystick console to an FPGA Device for Gaming applications This project involves the connection of a USB Joystick used in traditional computer gaming to an FPGA board, for controlling FPGA related equipment such as robotics and cameras. 2. Gesture Recognition using gyroscopic, infrared and stereoscopic sensors. This project involves the development of gesture recognition systems using the Xbox Kinect and the Playstation 3 Move interfaces. 3. Integration of a stereo camera module on all-terrain wireless-controlled vehicle. This project involves the development and data acquisition of a stereoscopic camera system placed on an all-terrain wireless-controlled vehicle. The student will have to deploy the camera modules and provide signal access as well as power options, and capture and stream video to a base station. 4. Web-Based FPGA programming This project involves the development of web-based interface for programming FPGAs through a PCI-X controller. 5. Kinect-based tracking system This project involves the development of a tracking system using the Kinect sensor. 6. Tablet-based Kinect Controller This project involves the integration of a tablet PC/iPad with the Kinect sensor for remote control of a robotic device.

19 PROJECT SUGGESTIONS BY VISITING FACULTY Dr. Kostas Karathanasis 1) Μελέτη και σχεδιασμός ευρυζωνικών κατευθυντικών κεραιών στις μικροκυματικές συχνότητες: Οι μικροκυματικές συχνότητες (0.3GHz 300GHz) αποτελούν ένα μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος με πληθώρα εφαρμογών στις τηλεπικοινωνίες (satellite communications, personal communications systems (PCS), radars, wireless local area networks (WLAN), global positioning system (GPS), κτλ.) αλλά και σε άλλους τομείς όπως τη βιοïατρική (διαγνωστικές και θεραπευτικές εφαρμογές) και την αστρονομία. Αναπόσπαστο κομμάτι για τη λειτουργία ενός ασύρματου συστήματος αποτελούν οι κεραίες μέσω των οποίων γίνεται η εκπομπή και λήψη του ωφέλιμου σήματος. Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της κεραίας (εύρος ζώνης, διάγραμμα ακτινοβολίας, αντίσταση εισόδου, πόλωση, κτλ) προσδιορίζονται με βάση την εκάστοτε εφαρμογή και αποτελούν βασικό μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού ασύρματων συστημάτων. Κάτω από αυτή τη λογική οι φοιτητές θα κληθούν να μελετήσουν τις βασικές αρχές σχεδιάσης κεραιών και να σχεδιάσουν (με τη βοήθεια κατάλληλου λογισμικού) συγκεκριμένες διατάξεις με πιθανές εφαρμογές στους παραπάνω τομείς. Απαιτούμενες γνώσεις: καλή γνώση ηλεκτρομαγνητισμού, βασικές γνώσεις σχεδίασης κεραιών. Σημείωση: Οι φοιτητές θα κληθούν να δουλέψουν με το λογισμικό προσομειώσεων ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων HFSS (v.12) στο οποίο θα πραγματοποιηθεί η σχεδίαση και η μελέτη της συμπεριφοράς των κεραιών 2) Μελέτη και σχεδιασμός στοιχειοκεραιών για βιοïατρικές εφαρμογές: Οι στοιχειοκεραίες είναι διατάξεις που χρησιμοποιούνται στους πομποδέκτες των ασύρματων συστημάτων για την εκπομπή και τη λήψη του σήματος. Αποτελούνται από έναν αριθμό κεραιών οι οποίες είναι κατάλληλα διατεταγμένες για να λειτουργούν σαν σύνολο. Το βασικό τους πλεονέκτημα είναι ότι μπορούν να μεταβάλλουν το διάγραμμα ακτινοβολίας τους, ελέγχοντας κατάλληλα τις παραμέτρους τροφοδοσίας των στοιχείων τους (πλάτος και φάση του ρεύματος τροφοδοσίας). Χρησιμοποιώντας στοιχειοκεραίες λοιπόν, εξαλείφεται η ανάγκη για μηχανική περιστροφή της κεραίας προς μια επιθυμητή κατεύθυνση αφού η περιστροφή του διαγράμματος ακτινοβολίας μπορεί να γίνει ηλεκτρονικά (phased array). Τέτοιου είδους κεραίες χρησιμοποιούνται μεταξύ άλλων σε βιο ïατρικές εφαρμογές για την εστίαση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε μια επιθυμητή περιοχή, τόσο για διαγνωστικές όσο και θεραπευτικές εφαρμογές. Οι φοιτητές θα κληθούν να μελετήσουν τη θεωρία σχεδίασης στοιχειοκεραιών και στη συνέχεια να σχεδιάσουν διατάξεις για εφαρμογές στη βιοϊατρική (μικροκυματική ραδιομετρία) σε κατάλληλο λογισμικό.

20 Απαιτούμενες γνώσεις: καλή γνώση ηλεκτρομαγνητισμού, βασικές γνώσεις σχεδίασης κεραιών. Σημείωση: Οι φοιτητές θα κληθούν να δουλέψουν με το λογισμικό προσομειώσεων ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων HFSS (v.12) στο οποίο θα πραγματοποιηθεί η σχεδίαση και η μελέτη της συμπεριφοράς των κεραιών 3) Μελέτη της αλληλεπίδρασης των μεταϋλικών (metamaterials) με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία: Η αλλεπίδραση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με κάποιο υλικό εξαρτάται από δύο βασικές ιδιότητές του: τη διηλεκτρική σταθερά (ε r ) και τη μαγνητική διαπερατότητα (μ r ). Τα περισσότερα υλικά που υπάρχουν στη φύση έχουν θετικές τιμές και για τις δύο αυτές ποσότητες, με αποτέλεσμα να διαθέτουν μόνο ένα υποσύνολο των ηλεκτρομαγνητικών ιδιοτήτων που είναι θεωρητικά διαθέσιμες. Τα τελευταία χρόνια, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζεται για τη χρήση τεχνητών υλικών εξαιτίας της ικανότητας τους να διευρύνουν το εύρος των ηλεκτρομαγνητικών ιδιοτήτων των υλικών που απαντώνται στη φύση. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν και τα μεταϋλικά (metamaterials), υλικά των οποίων οι ιδιότητες οφείλονται κατά βάση στη δομή τους και λιγότερο στη σύνθεσή τους. Το ερευνητικό ενδιαφέρον για αυτά τα υλικά έγκειται στα ξεχωριστά χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν και μας δίνουν τη δυνατότητα να κατασκευάσουμε διατάξεις που να παρουσιάζουν την επιθυμητή απόκριση κατά την αλληλεπίδρασή τους με ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι εξοικονόμηση μεγέθους και βάρους αλλά και βελτίωση της απόδοσης πολλών συσκευών και εξαρτημάτων, όπως, κεραιών, κυματοδηγών, φίλτρων, διαμορφωτών, φακών, αντηχείων, μικροκυματικών ζευκτών κ.α. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των ιδιοτήτων μεταϋλικών με αρνητικό δείκτη διάθλασης (αρνητικές τιμές τόσο για το ε r όσο και το μ r left handed metamaterials) μέσα από την αλληλεπίδραση διαφόρων διατάξεων με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε μικροκυματικές συχνότητες. Απαιτούμενες γνώσεις: καλή γνώση ηλεκτρομαγνητισμού Σημείωση: Οι φοιτητές θα κληθούν να δουλέψουν με το λογισμικό προσομειώσεων ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων HFSS (v.12)

21 Dr. Stelios Timotheou 1. Συγκριτική μελέτη πρωτοκόλλων εξοικονόμησης ενέργειας σε δίκτυα επικοινωνιών (Επιβλέπων: Δρ. Τιμοθέου Στέλιος) Η ενέργεια που καταναλώνεται για την λειτουργία του διαδικτύου αυξάνεται συνεχώς την τελευταία δεκαετία λόγω της αύξησης του φορτίου στο διαδίκτυο και της μη αποδοτικής λειτουργίας των συσκευών δικτύου (π.χ. δρομολογητές, μεταγωγείς). Ως αποτέλεσμα, η κατανάλωση ενέργειας αποτελεί πλέον σημαντικό κομμάτι του λειτουργικού κόστους των παρόχων διαδικτύου. Μια κατηγορία τεχνικών στοχεύει στην εξοικονόμηση ενέργειας σε επίπεδο συσκευής θέτοντας σε κατάσταση χαμηλής κατανάλωσης διάφορα δομικά στοιχεία μιας συσκευής με βάση πληροφορίες που συλλέγει η ίδια. Σκοπός αυτής της πτυχιακής εργασίας είναι η εξομοίωση και συγκριτική μελέτη τέτοιων πρωτοκόλλων για την εξαγωγή συμπερασμάτων αναφορικά με την αποδοτικότητα τους και τα σενάρια στα οποία το κάθε πρωτόκολλο είναι πιο κατάλληλο. 2. Ανάπτυξη ευριστικών αλγορίθμων εξοικονόμησης ενέργειας σε δίκτυα επικοινωνιών (Επιβλέπων: Δρ. Τιμοθέου Στέλιος) Η ενέργεια που καταναλώνεται για την λειτουργία του διαδικτύου αυξάνεται συνεχώς την τελευταία δεκαετία λόγω της αύξησης του φορτίου στο διαδίκτυο και της μη αποδοτικής λειτουργίας των συσκευών δικτύου (π.χ. δρομολογητές, μεταγωγείς). Ως αποτέλεσμα, η κατανάλωση ενέργειας αποτελεί πλέον σημαντικό κομμάτι του λειτουργικού κόστους των παρόχων διαδικτύου. Μια κατηγορία τεχνικών στοχεύει στην εξοικονόμηση ενέργειας σε επίπεδο δικτύου ανακατανέμοντας την κίνηση του δικτύου με βάση πληροφορίες που αφορούν ολόκληρο το δίκτυο. Αυτές οι τεχνικές ουσιαστικά επιλύουν προβλήματα βελτιστοποίησης τα οποία είναι πολύπλοκα και μη εύκολα επιλύσιμα. Σκοπός αυτής της πτυχιακής εργασίας είναι η ανάπτυξη και μελέτη της αποδοτικότητας βιολογικά εμπνευσμένων ευριστικών τρόπων επίλυσης τέτοιων προβλημάτων οι οποίοι θα παρέχουν γρήγορη και αποδοτική λύση του προβλήματος. 3. Ανάπτυξη αλγορίθμου επιβλεπόμενης μάθησης για το τυχαίο νευρωνικό δίκτυο (Επιβλέπων: Δρ. Τιμοθέου Στέλιος) Το τυχαίο νευρωνικό δίκτυο (Random Neural Network (RNN)) είναι ένα βιολογικά εμπνευσμένο σύστημα στο οποίο οι νευρώνες αλληλεπιδρούν ανταλλάσοντας θετικά και αρνητικά μοναδιαία σήματα με τυχαίο τρόπο. Το RNN έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές γιατί είναι πολύ καλό εργαλείο τόσο για σκοπούς μάθησης όσο και για σκοπούς μοντελοποίησης. Σκοπός της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η ανάπτυξη αλγορίθμου επιβλεπόμενης μάθησης για μια παραλλαγή το RNN, στο οποίο πέραν από τις συνήθεις αλληλεπιδράσεις, δύο νευρώνες μπορούν να αλληλεπιδράσουν με ένα τρίτο νευρώνα με σύγχρονο τρόπο. 4. Εξομοίωση και αξιολόγηση συγκοινωνιακών δικτύων