This paper is focused on the Power Spectrum Density analysis of the lightning electric field signatures collected in Subcarpathian part of Poland, in 2014. Lightning records were carried out in two different ways. The slow electric field sensor (TLF-ELF), the mill, was used for observation of lightning activity during entire thunderstorm lifetime. The second recording mode was the acquisition of fast electric field changes (0.3 Hz to 3 MHz) associated with different types of cloud-to-ground (CG) and inter-, intra-cloud (IC) type discharges. The registration process was synchronized with microsecond time precision. This allowed to relate lightning stroke detections to these reported by the LINET, the commercial lightning location system. Different lightning stroke components, as e.g. the preliminary breakdown (PB), the return stroke (RS) and the continuing current (CC) were identified with application of the Short-Time Fourier Transform. The spectral analysis might be adapted to improve in future some detection algorithms used in lightning location systems. Such lightning CG stroke discrimination is not applied as yet by any lightning location system routinely operated in Europe.
PL
W artykule skupiono się na analizie spektrogramów widmowej gęstości mocy wyznaczonych dla różnych przebiegów piorunowego pola elektrycznego zebranych w południowo-wschodniej części Polski w 2014 roku. Dane zostały zebrane z wykorzystaniem dwóch sensorów pola elektrycznego. Sensor pola elektrycznego pracujący w zakresie TLF-ELF umożliwił obserwację aktywności burzowej w długofalowym okresie czasu. Drugi typ rejestracji obejmował akwizycję szybkich zmian pola elektrycznego (0.3 Hz do 3 MHz) pochodzących of różnych typów wyładowań doziemnych oraz wewnątrz-, między-chmurowych. Proces rejestracji został zsynchronizowany z mikrosekundową precyzją. Pozwoliło to na porównanie własnych rejestracji z detekcjami LINET-u – komercyjnego systemu lokalizacji wyładowań. Różne składowe wyładowania takie jak wyładowania wstępne, udar główny oraz prąd długotrwały zostały zidentyfikowane z wykorzystaniem krótkoczasowej transformaty Fouriera. Analiza spektralna może w przyszłości zostać wykorzystana w usprawnieniu algorytmów detekcji wyładowań. Taki rodzaj identyfikacji wyładowań doziemnych nie został jak dotąd zaimplementowany w żadnym systemie lokalizacji wyładowań atmosferycznych pracującym regularnie w obszarze Europy.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy zostały przedstawione wyselekcjonowane rejestracje piorunowego pola elektrycznego z nowej stacji detekcyjnej Politechniki Rzeszowskiej podczas incydentów burzowych w 2014 r. Zebrane przebiegi obejmują rejestracje pola elektrycznego wolnozmiennego w paśmie częstotliwości od 0 do 10 Hz oraz pola szybkozmiennego w zakresie od 0.5 Hz do 3 MHz. Pliki cyfrowe z danymi poddano badaniu pod kątem identyfikacji typu oraz faz rozwoju czasowego poszczególnych składowych wyładowań. Przeprowadzono dwa rodzaje analizy: w dziedzinie czasu oraz czasowo-częstotliwościowej (PSD). Do otrzymania widm spektralnej gęstości mocy (PSD) zastosowano algorytm szybkiej transformaty Fouriera (STFT). Otrzymane wyniki, z analizy przykładowych widm PSD rozpatrywanych wyładowań doziemnych, wykazały użyteczność tej metody zarówno w identyfikacji poszczególnych typów udarów piorunowych, tj. zmian typu RS lub CC, jak i w ograniczonej liczbie przypadków do dyskryminacji fazy wyładowań wstępnych (PB) w chmurze burzowej. Rezultaty tych badań mogą być również zaimplementowane w nowych i szybkich algorytmach oraz procedurach komputerowych do automatycznej detekcji różnych składowych wyładowania doziemnego. W pracy została przedstawiona także cała struktura sprzętowa nowego stanowiska pomiarowego stacji detekcyjnej Politechniki Rzeszowskiej. Obejmuje ona zarówno sensory wolno i szybkozmiennego pola elektrycznego, jak i sprzęt optyczny, tj. aparat cyfrowy z wyzwalaczem optycznym oraz szybką cyfrową kamerę wideo do śledzenia rozwoju czasowego kanałów wyładowczych tych wyładowań.
EN
The main goal of our paper is to present some results of E-field recordings obtained from a new measuring site in Rzeszow in the summer of 2014 during lightning and thunderstorm activity the in the south-east of Poland. To record the lightning signatures in the E-field we have used a field mill with a rotating dipole - an E-field sensor to measure the electrostatic component of the field intensity variations in the frequency range from 0 to 10 Hz, and, in addition we used an electric flat plate antenna (E-field change meter) operated with the charge amplifier unit in the frequency range from 0.5 to 3 MHz. We have undertaken the post-processing analysis of the gathered E-field lightning data to distinguish different components of the lightning cloud-to-ground (CG) or intracloud strokes (IC) both in the time and time-frequency domain. For this purpose we have used the standard Matlab procedures and algorithms to evaluate the Short-Time Fourier Transform (STFT) and calculate the power spectrum density (PSD) for each of our lightning flash-related E-field record. In this way we can recognize different stages of a single or multiple CG flash evolution, such as the preliminary breakdown (PB), the return stroke (RS) or continuing current (CC) events. Some valuable results of our PSD analysis related to adequate and reliable discrimination of RS stages in multiple CG flashes are shown. We postulate that such PSD analysis could be implemented in discrimination algorithms used in the regional or global lightning detection and location systems, and enhancing their efficiency in the RS or CC stroke change determination. Another important part of the measuring equipment of lightning registration system in Rzeszow, including a fast digital video camera and additional digital photo camera working with own independent acoustic and optical lightning trigger, and a GPS unit, are also described. These devices can be used together with simultaneous E-field recordings for better determination and understanding of different stages of complex lightning discharge phenomena.
W niniejszym artykule przedstawiono kompleksowe pomiary piorunowego pola elektromagnetycznego z równoczesnym wykorzystaniem kilku anten. Przedmiot badań dotyczył incydentu burzowego z dnia 20 maja 2014 r. zarejestrowanego w AOS PRz i PW1 w Bezmiechowej Górnej. Zestaw pomiarowy składał się z dwóch anten pola „szybkiego” (0,.5 Hz - 3 MHz) oraz jednej anteny pola „wolnego” – młynka (0 Hz – 10 Hz). Anteny pola szybkiego pozwoliły na obserwację składowej radiacyjnej, porównanie danych z dwóch identycznych czujników pomiarowych i weryfikację pracy układu wyzwalającego . Dodatkowo na wieży pomiarowej zainstalowano atestowany miernik pola EM Maschek ESM-100 o zakresie 5 Hz – 400 kHz. Umożliwiło to zaobserwowanie dobowych zmian trzech składowych wektora oraz modułu pól elektrycznego i magnetycznego. W artykule przeprowadzono analizę pomiarów z wykorzystaniem programu Matlab, generującego wykresy pola elektromagnetycznego w funkcji czasu.
EN
We have presented in this paper some results obtained from the amplitude-frequency analysis of electric field signatures associated with cloud-to-ground (CG) and intra-cloud (IC) lightning discharges that were recorded in the Bieszczady region during the one-week field campaign. The apparatus set used in this campaign consisted of three electric field sensors, i.e. the fast-track unit that was operated in the frequency range from 0.5 Hz to 3 MHz, the slow-track unit that was operated in the frequency range from 20 Hz to 100 kHz and the field mill with rotating dipole operating in the frequency range from 0 Hz to 10 Hz. Such complete measuring devices have allowed for recoding both the electrostatic, intermediate and radiation components of the electric field changes associated with close and distant lightning flash incidents. Additionally, we have used the certified Maschek meter (type ESM-100) for simultaneous recordings of three vector components and the module of electric and magnetic fields connected with the electromagnetic interferences in the frequency range from 5 Hz to 400 kHz that have occurred during observed thunderstorms. The data stream obtained from the Maschek meter has been separately archived on a portable computer. The detailed analysis of all collected data was carried out on the basis of own scripts and procedures designed to operate in the Matlab environment. The relevant parameters of lightning CG strokes that we have determined from the collected electric and magnetic field measurement data in the Bieszczady region can be used to increase the level of lightning protection of the ground industrial infrastructure existing in this part of Poland, such as several developing wind farms or the large water dam of the electric power plant “Solina”.
W artykule przedstawiony został system do rozpoznawania komend głosowych zbudowany w oparciu o 32-bitowy mikrokontroler rodziny ARM7. Zadaniem systemu jest rozpoznanie komendy w oparciu o zadany słownik komend, a następnie wysterowanie odpowiedniego wyjścia. Wypowiedziana komenda zostaje zamieniona na wektor cech wypracowany w oparciu o analizę cepstralną. Ten wektor cech jest porównywany z wektorami cech komend wzorcowych. Porównywanie wykonywane jest metodą nieliniowej transformacji czasowej (ang. Dynamic Time Warping, DTW), w celu eliminacji problemu różnej szybkości wypowiadanych komend.
EN
The article presents a voice recognition system implemented on a 32-bit microcontroller of ARM7 core. The system recognizes a spoken commend from a prepared dictionary and drives the corresponding output. A spoken command is recorded and then converted into a representative vector of cepstrum features. This vector is compared against feature vectors of the commands from the dictonary. The comparison is carried out by means of Dynamic Time Warping algorithm (DTW) which remedies the problem of different duration of spoken commands.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono krótką genezę powstania oraz opis podstawowych działań lokalnego systemu rejestracji, lokalizacji i detekcji wyładowań atmosferycznych, jaki został zainstalowany w rejonie Warszawy w sezonie letnim 2009 r. Konfiguracja przestrzenna systemu LSDWA bazowała na sześciu stacjach pomiarowych rozmieszczonych w różnych miejscach na terenie Warszawy, zaś maksymalna odległość jaka występowała między stacjami wynosiła 12,5 km. Wykorzystywane w pomiarach anteny zostały dwukrotnie skalibrowane: raz w warunkach laboratoryjnych, drugi raz w warunkach polowych. Rejestracje prowadzone były w sezonie letnim w 2009 roku od połowy czerwca do września, a ich wynikiem były dane służące lokalizacji przestrzennej wyładowań atmosferycznych. W kolejnych dwóch sekcjach artykułu zawarto główne wyniki analizy struktury elektrycznej zarejestrowanych 17 doziemnych wyładowań wielokrotnych oraz dla dwóch z tych wyładowań pokazano przykładowe nałożenie otrzymanych lokalizacji 3D źródeł ładunku elektrycznego ich udarów piorunowych na odpowiadające czasowo mapy radarowe (tj. skany CAPPI, EHT i VCUT) chmury burzowej. Przedstawiona statystyka objęła zarówno ujemne udary krótkotrwałe (typu RS ), jak i ujemne oraz dodatnie udary długotrwałe (typu CC). Stanowiły one poszczególne składowe rozpatrywanych wyładowań wielokrotnych zarejestrowanych w rejonie Warszawy. Na podstawie zebranego materiału pomiarowego określono również rozciągłość horyzontalną i wertykalną chmurowych źródeł ładunku elektrycznego tych wyładowań. W zakończeniu podano kilka przykładów zastosowań możliwości pomiarowych systemu LSDWA do dalszych badań właściwości i mechanizmu rozwoju doziemnych wyładowań wielokrotnych w chmurach burzowych.
EN
The paper presents a brief history of the genesis and description of the basic actions of the local registration system for lightning detection and location (LLDN) which has been installed in the Warsaw region during summer of 2009. The spatial configuration of the system was based on six measurement stations located in different places in Warsaw, and the maximum distance between two stations was 12.5 km. The used electric field antennas were calibrated twice: first time in the laboratory conditions and second time in the field conditions using the “Warsaw I” 225 kHz radio signal broadcast. In the following two sections of paper we have presented the main results of electric charge structure analysis of 17 events of multiple cloud-to-ground (CG) lighting flashes recorded simultaneously by all the LLDN six stations. The exemplary overlapping of 3D locations of the particular return stroke sources for two chosen multiple CG flashes on thundercloud radar scans (i.e., CAPPI, EHT and VCUT) from relevant time intervals are also shown. Presented lightning statistics covered both of the negative RS incidents, and negative and positive CC ones. These strokes are representing the particular components of multiple lightning flashes recorded in Warsaw area. On the basis of obtained data some conclusions on the time and space development of the considered lightning flashes were drawn. In the final remarks we have pointed out some applications of the measurement abilities of the LLDN system for future investigations of the important lightning flash parameters which can improve our knowledge about multiple CG flash initiation inside a thundercloud.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy opisano system stereowizyjny składający się z kamer cyfrowych i uniwersalnego układu logicznego FPGA. Wyznaczanie mapy głębi ze stereoskopii wymaga dużego nakładu obliczeń. Obliczenia te po odpowiednim zrównolegleniu zrealizowano w układzie FPGA. Uzyskana szybkość wyznaczania map głębi o rozmiarze 600×800 punktów wynosi 24 obrazy na sekundę. Celem badań jest odpowiednie połączenie podejścia wykorzystującego układy programowalne i implementację programową algorytmów filtracji.
EN
A stereovision system consisting of digital cameras and FPGA device is described in the paper. Computation of depth maps demands large number of computations. These computations after appropriate decomposition were mapped onto the FPGA device. The achieved frame rate of the computed 600×800 pixels’ depth images is 24 fps. The aim of the study is to find an optimum trade-off between hardware and software implementations of the depth estimation algorithms from stereoscopy.
An electronic travel aid for the blind is presented in the paper. The latter functionality, remote assistance, let a blind traveller contact an operator at a distant location in case of lost bearings. The operator can guide the blind traveller along a path to a given destination or guide him back on the correct route if required. The presented prototype is under development, however, initial trials have been already conducted.
An electronic system and an algorithm for estimating pedestrian geographic location in urban terrain is reported in the paper. Different sources of kinematic and positioning data are acquired (i.e.: accelerometer, gyroscope, GPS receiver, raster maps of terrain) and jointly processed by a Monte-Carlo simulation algorithm based on the particle filtering scheme. These data are processed and fused to estimate the most probable geographical location of the user. A prototype system was designed, built and tested with a view to aiding blind pedestrians. It was shown in the conducted field trials that the method yields superior results to sole GPS readouts. Moreover, the estimated location of the user can be effectively sustained when GPS fixes are not available (e.g. tunnels).
W artykule omówiono prosty algorytm sterowania platformą latającą złożoną z czterech silników i śmigieł o stałym skoku. Stanowi to dużą zaletę w porównaniu do helikopterów gdzie wymagane są skomplikowane i drogie śmigła o zmiennym skoku. W algorytmie sterowania platformy zastosowano kontroler PID. Do pomiaru położenia platformy latającej wykorzystywany jest czujnik przyśpieszenia oraz żyroskop. Informacje z tych dwóch czujników są integrowane za pomocą filtracji Kalmana w celu uzyskania lepszej estymacji położenia platformy.
EN
The article presents a simple algorithm for controlling a quadcopter composed of four engines an constant pitch propellers. The algorithm is based on a PID controller. The posture of the quadcopter is estimated on the base of an accelerometer and a gyroscope. The data is integrated by a Kalman filter to achieve accurate estimates of the vehicle posture.
The paper presents an algorithm for estimating the motion of a stereovision camera. The movement is calculated on the base of a sequence of depth pictures. While moving the camera can be held in hands without much impact on the prediction accuracy. The algorithm provides real-time data processing when a 2.5 GHz dual core computer is used.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper we show the fine structure of distant electric field waveforms caused by first and subsequent lightning return strokes measured during summer thunderstorms near Warsaw in Poland. A conception based on two current waves generated in attachment point is used in order to explain sharp peaks registered within the front of electric field. From obtained computer simulations one can infer that current wave speed between the attachment point and the channel base, should be less than current wave speed usually assumed in lightning study.
PL
W artykule zaprezentowano przebiegi czasowe pola elektrycznego pierwszego i kolejnego piorunowego wyładowania głównego zarejestrowane w trakcie burzy w pobliżu Warszawy. W trakcie modelowania matematycznego czoła tych przebiegów wykorzystano koncepcję linii transmisyjnej, wzdłuż której rozchodzi się fala prądowa generowana w punkcie połączenia się lidera odgórnego z liderem oddolnym.
W artykule omówiono wykonany system syntezy mowy polskiej. System umożliwia syntezę bezpośrednio z tekstu ortograficznego. W celu dokonania transkrypcji fonetycznej opracowano jednoznakowy alfabet fonetyczny (1 znak - 1 fonem). Synteza jest realizowana metodą korpusowej selekcji jednostek fonetycznych. Jako jednostki fonetyczne wykorzystano difony. Niektóre difony mają kilka instancji różniących się kontekstem występowania. Każde słowo może być więc zsyntezowanie na wiele sposobów. Sekwencja difonów dobierana jest za pomocą algorytmu Viterbiego w celu uzyskania najbardziej optymalnego zestawu jednostek fonetycznych, zapewniając w ten sposób większą naturalność generowanej mowy.
EN
The article describes a system for speech synthesis designated for polish language. The system converts text to speech by using simple transcription rules. Every phoneme corresponds to one transcription letter. The system applies the corpus-based method, which uses diaphones at its core. Some diaphones have several instances with different context of occurrence. Therefore, every word can be synthesized in many ways. The applied cost function estimates the quality of a given diaphone connection. The adjacent diaphones are compared in terms of spectral properties. The optimal sequence of diaphones is then singled out by applying the Werbi algorithm. This guarantees the minimal cost value, which reflects the best possible quality of the synthesized speech.
The paper presents an approach that integrates stereoscopic images, numerical maps of terrain and inertial sensors’ signals for estimation of geographical location of system user. The proposed solution improves on the GPS system in terms of accuracy and it can be used also inside buildings where GPS readouts are not available. The system was designed with a view of blind pedestrians. The prototype employs the particle fi ltering algorithm to fuse data from diff erent sources.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono układ elektroniczny do korekcji odczytów GPS w terenie miejskim. Układ ten jest noszony przez pieszego. Zaprojektowane urządzenie zawiera czujnik GPS, akcelerometr oraz kompas elektroniczny. Akcelerometr służy do zliczania kroków oraz pomiaru ich długości. Kompas elektroniczny wykorzystywany jest do określenia kierunku marszu osoby. W przypadku stwierdzenia niedokładności odczytów GPS, położenie geograficzne pieszego jest korygowane na podstawie odczytów z czujnika przyspieszenia oraz kompasu elektronicznego.
EN
The article presents an electronic device for correcting GPS readouts in urban terrain by a sensor carried by a pedestrian. The device consists of a GPS sensor, accelerometer and digital compass. The accelerometer is used to detect steps of a person as well as to estimate their length. The digital compass provides the heading direction of the person. In case of poor quality of GPS readouts, the location of the person is corrected by the data provided by the accelerometer and the digital compass.
Artykuł prezentuje zaprojektowany system bezprzewodowej lokalizacji obiektów. Wstępnym pomysłem było zbudowanie urządzenia wspomagającego pracę architektów, którzy używają specjalnych znaczników do wyznaczania konturów budynków. Znaczniki są reprezentowane przez bezprzewodowe urządzenia nazywane węzłami sieci. Węzły są zdolne do automatycznego wyznaczenia swoich pozycji za pomocą zaimplementowanego systemu lokalizacji. System lokalizacji wykorzystuje dwa rozwiązania. Pierwsze z nich wykorzystuje moc odebranego sygnału (RSSI - Received Signal Strength Indicator). Rozwiązanie to posiada stosunkowo małą precyzję wyznaczania położenia, ale może działać w obecności dużych przeszkód. Drugie rozwiązanie wykorzystuje ultradźwięki, co zapewnia stosunkowo dużą dokładność określenia położenia, ale jest wrażliwe na przeszkody. Zasięg systemu nie jest ograniczony do zasięgu radiowego. Wiadomości między węzłami odległymi są przekazywane za pomocą węzłów pośrednich. Węzły komunikują się używając idei sieci ad-hoc.
EN
This paper presents our project that can show the positions of moving objects inside a network. Proposed system can greatly speed up the work of architects or geodesist by providing the locations of markers that outline the shape of buildings or land. The markers are represented by autonomous wireless devices, which are termed nodes of the network. The nodes are able to determine their positions automatically by implementation of a positioning system. Two approaches are used of object location. The first one is an RSSI (Received Signal Strength Indicator) positioning system that yields comparatively poor accuracy, offset however by its ability to work in the presence of big obstacles. The second one utilizes ultrasound which greatly enhances accuracy, the downside being its vulnerability to obstacles. The nodes communicate each other using the ad-hoc network concept.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Lightning discharges monitored by the SAFIR network system in Poland have been additionally identified over the 100×100 km area near Warsaw by single-point independent recordings of electric field and Maxwell current rapid changes. The data collected in summer thunderstorm days of 2002 showed some untypical properties of the lightning discharges which are rarely observed. Especially remarkable was a number of ground multistroke flashes with the return strokes (RS) which transported to the earth charges of opposite signs. Bipolar flashes (BF) of this kind were mostly involved in the events in which the nearby intracloud (ic) and cloud-to -ground (c-g) discharges were very closely associated in time. Events of such a close collocation of two different types of lightning discharges, previously called the complex lightning discharge events (CLDE), were quite often observed during summer thunderstorms in Poland. The events of this kind, i.e. 8 flashes, identified by the SAFIR detection system as BF’s present the multiple stroke flashes of the mean horizontal separation distance between striking points of particular RS equal to (2.8 š 2.1) km and of the mean time interval between strokes of (46.8 š 74.4) ms. The time separation between the observed BF and the adjacent ic flashes was from 0.1 to 335 ms, and horizontal separation distance between them ranged from 1.8 to 14.5 km. The mul-tiplicity of the recorded BF’s ranged from 2 to 4 strokes. Four of these BF’s followed the ic discharge, but the other three preceded the ic and one was alone with no close ic.
The ground-based measurements of electric charge on the raindrops (or other precipitation particles) that was brought to the earth surface during thunderstorm were carried out in Warsaw intense thunderstorms and showers in summer of 1996 and 1997. The examination of the obtained data, together with the data from simultatenous measurements of the electric field and maxwell current (total and convective comopnent), allowed to recognize two different types of obserwed storms. One of them was characterized by dominat negative raindrop charge transport with the density of the order of (-0.3ą 0.95)(mikro)C/mkw. And the other was connected tith the majority of positive raindrop charge transport of the order of (0.65ą0.63)(mikro)C/mkw. Oder characteritic electric paremeters used to describe those rainfalls are presented. In spite of various difficulties discussed, ground based measurements of the electrical propertiesof thyndercloud precipitation seem to be able to bring some valuable information concerning electrical structure and electrification processes acting in the observed cloud and below it.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.