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

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)