Detail předmětu

Senzorové systémy

FEKT-MSSYAk. rok: 2010/2011

Cílem kurzu je připravit studenty pro budoucí povolání v oboru bezdrátových sítí s krátkým dosahem (WPAN sítě) nacházející uplatnění, např. v řízení inteligentních budov, v automobilovém průmyslu nebo environmentálních systémech. V rámci kurzu se studenti seznámí se strukturou bezdrátové senzorové sítě (WSN), naučí se síť aplikovat, konfigurovat a monitorovat. V rámci laboratorních cvičení si studenti osvojí problematiku přenosu dat v bezdrátových sítích definovaných dle standardu IEEE 802.15.4 a také se naučí naměřená data zpracovat a vyhodnocovat. Počítá se i s prací v terénu např. využití systému GPS ve venkovních sítích WSN nebo měření rádiového dosahu a rušení rádiového signálů, důležité parametry pro návrh sítě. Počítačová cvičení jsou zaměřena na návrh a simulaci sítí WSN. Absolvování předmětu je ohodnoceno udělením 6 kreditů. Bodové hodnocení výuky: Laboratorní cvičení (20 bodů), počítačová cvičení (20 bodů), závěrečná písemná zkouška (60 bodů).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Milan Šimek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají přehled o prvcích a komunikačních systémech používaných v bezdrátových senzorových sítích, které se používají např. na řízení inteligentních budov, v dopravních systémech nebo pro monitorování životního prostředí. Seznámí se se standardem IEEE 802.15.4 a protokolem Zigbee.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Laboratoře: 20 b.
Počítačová cvičení: 20 b.
Závěrečná zkouška: 60 b.

Učební cíle

Zavedení kursu pro obor Elektronika a sdělovací technika má za cíl seznámit studenty s bezdrátovými sítěmi krátkého dosahu, tzv. WPAN sítěmi. Předmět má za úkol seznámit studenty s s jejich součástmi, a s jejich praktickým využitím. Studenti získají základní teoretickou orientaci v oblasti moderní bezdrátové přenosové a senzické techniky a pomocí řešení praktických příkladů si osvojí některé dovednosti v monitorovacích postupech.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-TIT , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Milan Šimek, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do bezdrátových senzorových sítí WSN.
2. Nízkoenergetický komunikační standard IEEE 802.15.4 .
3. Zigbee protokol a jeho aplikace.
4. Struktura senzorového bezdrátového uzlu.
5. Mikrokontroléry pro sítě WSN (Atmega1281).
6. Metody snížení energetické spotřeby v sítích WSN.
7. Směrování řízené polohou jednotky nebo obsahem dat.
8. Přímý versus hierarchický sběr dat a clusterizace sítě.
9. Lokalizace komunikačních jednotek.
10. Protokol IPv6 v sítích WSN (architektura 6lowPAN).
11. Synchronizace času v rádiových sítích.
12. Zabezpečení přenosu naměřených dat.
13. Údržba rádiové sítě a definice optimální Mesh topologie.

Cvičení odborného základu

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Milan Šimek, Ph.D.

Osnova

1. Konfigurace sítě (hustota, topologie, velikost).
2. Výpočet průměrné komunikační záteže v síti.
3. Implementace rádiového šumu.
4. Simulace energetické spotřeby při sběru dat
5. Lokalizace uzlů pomocí triangulačních metod.
6. Samostatný projekt
7. Zápočet a ohodnocení projektu

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Milan Šimek, Ph.D.

Osnova

1. Určení optimálního rádiového dosahu. (laboratorní + venkovní měření)
2. Analýza Zigbee komunikace. (Daintree Sensor Network Analyzátor)
3. Určení přesnosti GPS lokalizace v sítích WSN. (venkovní měření)
4. Vytvoření mikrofonového pole s bezdrátovými uzly IRIS 2,4 GHz.
5. Mikrokontrolér Atmega1281 a ovládání portů.
6. Nasazení sítě WSN pro střežení objektu. (přenos obrazu a detekce pohybu)