W pracowni prowadzimy prace dyplomowe z szeroko pojętych dziedzin radiokomunikacji, telekomunikacji, elektroniki i informatyki. Poniżej przedstawiono aktualnie proponowane tematy inżynierskie. Wykaz tematów zrealizowanych przez studentów naszej pracowni w poprzednich latach można znaleźć na stronie Dyplomowanie.
Tematy oferowane w semestrze 20Z
Opiekun pracy: Jerzy Kołakowski
Opis pracy:
Sieć LoRa jest przeznaczona do transmisji danych w rozległych sieciach internetu rzeczy. Dzięki wykorzystaniu techniki modulacji CSS możliwa jest budowa urządzeń charakteryzujących się dużą czułością i odpornością na zakłócenia, co pozwala na uzyskanie zasięgów łączności rzędu kilkunastu kilometrów poza obszarem zabudowanym i kilku kilometrów w obszarze zabudowanym. Istotną cechą urządzeń LoRa jest energooszczędność (przy założeniu małej intensywności transmisji).
Celem pracy jest realizacja modułu (nakładki na złącze GPIO minikomputera Raspberry PI 4B) umożliwiającego komunikację z wykorzystaniem sieci LoRa. W układzie zostanie wykorzystany gotowy moduł LoRa iM880B-L LoRaWAN lub iM881A LoRaWAN firmy IMST GmbH.
Zakres pracy obejmuje opracowanie płytki drukowanej układu, montaż i uruchomienie układu, napisanie programu umożliwiającego konfigurację układu i realizację podstawowych funkcji komunikacyjnych oraz przeprowadzenie badań układu.
Płytka zostanie zaprojektowana w środowisku Altium Designer. Komunikacja pomiędzy modułem LoRa i minikomputerem Raspberry PI będzie realizowana za pomocą interfejsu UART dostępnego na złączu GPIO minikomputera. Na stronie producenta układu (https://wireless-solutions.de/products/lora-solutions-by-imst) są dostępne szczegółowe opisy modułu, protokółów komunikacyjnych oraz przykładowe programy obsługujące komunikację z układem. Oprogramowanie zrealizowane w trakcie pracy może mieć formę procedur/skryptów uruchamianych z terminala. Oprogramowanie będzie wykorzystywane w środowisku minikomputera Raspberry PI 4B (system operacyjny Raspbian lub Ubuntu Mate).
Opracowany moduł będzie wykorzystywany w ćwiczeniach laboratoryjnych z przedmiotu "Interfejsy radiowe systemów internetu rzeczy". Ponieważ celem ćwiczenia będzie badanie właściwości interfejsu LoRa i samego modułu, opracowany układ zostanie wyposażony w złącze antenowe pozwalające na dołączenie anten lub przyrządów pomiarowych (np. analizatora widma) oraz złącza umożliwiające pomiar prądu pobieranego przez układ podczas pracy. Tryb pracy modułu powinien być sygnalizowany za pomocą zestawu diod LED.
Opracowane oprogramowanie powinno umożliwiać m.in.:
- konfigurację łącza radiowego,
- określenie parametrów transmisji ( m.in. okresu pomiędzy pakietami, liczby nadawanych pakietów).
W pracowni jest dostępna bramka sieci LoRaWAN umożliwiająca odbiór pakietów z opracowanego modułu oraz aparatura pomiarowa umożliwiająca analizę sygnałów w interfejsach radiowych, dekodowanie protokółów w interfejsach szeregowych oraz pobór prądu pobieranego przez układ.
Opiekun pracy: Vitomir Djaja-Jośko
Opis Pracy:
IEEE802.15.4 jest standardem sieci LR-WPAN (Low-Rate Wireless Personal Area Network). Służy do tworzenia lokalnych sieci o zasięgach od kilku do kilkuset metrów i elastycznych architekturach. Cechuje się szerokim zakresem dostępnych przepływności, względnie małym zużyciem energii i łatwością implementacji. Jego rozwinięciem jest standard IEEE802.15.4a wprowadzający między innymi interfejs ultraszerokopasmowy i funkcje lokalizacyjne.
Celem pracy jest opracowanie modułu kompatybilnego z wyprowadzeniami minikomputera Raspberry PI 4B umożliwiającego komunikację z wykorzystaniem sieci IEEE802.15.4a. W układzie zostanie zastosowany układ radiowy DW1000 firmy Decawave.
Praca ma z założenia charakter praktyczny – opracowany moduł zostanie potencjalnie wykorzystany w laboratoriach z przedmiotów z zakresu Internetu Rzeczy prowadzony w ramach IRiTM. Na etapie realizacji pracy, konieczne będzie wzięcie tego pod uwagę.
Praca jest z pogranicza trzech obszarów – sprzętowego, oprogramowania i badawczego. W kwestii sprzętu, zakres pracy obejmuje opracowanie płytki drukowanej układu w programie Altium Designer, jej montaż i uruchomienie. Płytka zostanie wyposażona w zestaw wyjść i przełączników umożliwiających uzyskiwanie różnych konfiguracji pracy układu DW1000, co jest niezbędne z punktu widzenia planowanego wykorzystania opracowanego modułu. Chodzi tu między innymi o możliwość dołączania różnych anten, dynamiczny wybór źródeł sygnałów zegarowych, możliwość pomiaru poboru prądu przez układ itd.
Konieczne będzie napisanie procedur w języku Python działających na minikomputerze Raspberry PI 4B realizujących komunikację oraz podstawowe funkcje sterujące układem DW1000.
Zakres pracy obejmuje przetestowanie funkcjonalne opracowanego modułu – sprawdzenie poprawności komunikacji i działania oraz przetestowanie właściwości układu DW1000.
Pracownia Systemów Internetu Rzeczy ma duże doświadczenie zarówno w projektowaniu płytek drukowanych, jak i w pracy z układem DW1000, gdyż był on wykorzystywany w wielu realizowanych projektach. Stąd też dla studenta dostępne będą zarówno gotowe procedury do obsługi tego modułu, które będą mogły posłużyć za punkt wyjścia do opracowywanego oprogramowania oraz wzorce płytek drukowanych. Poniżej zdjęcie przykładowej płytki drukowanej wyposażonej w moduł DW1000:
Więcej informacji o samym układzie DW1000 można znaleźć na stronie firmy Decawave:
Opiekun pracy: Jerzy Kołakowski
Opis Pracy:
Standard NB-IoT ( LTE-NB1/LTE-NB2) jest przeznaczony do realizacji systemów internetu rzeczy, wktórych jest wykorzystywana infrastruktura sieci komórkowych. Transmisja NB-IoT odbywa się w zasobach widmowych przeznaczonych dla systemów LTE. Dzięki wąskiemu pasmu transmisji możliwe jest uzyskanie bardzo dużych zasięgów przy ograniczonej przepływności (do ok. 25 kbit/s w łączu w dół i ok. 15kbit/s w łączu w górę).
Celem pracy jest realizacja modułu (nakładki na złącze GPIO minikomputera Raspberry PI 4B) umożliwiającego komunikację z wykorzystaniem sieci NB-IoT. W układzie zostanie użyty jeden z modułów oferowanych przez firmę Quectel (wybór modułu nastąpi na początkowym etapie realizacji pracy dyplomowej).
Zakres pracy obejmuje opracowanie płytki drukowanej układu, montaż i uruchomienie układu, opracowanie oprogramowania umożliwającego konfigurację układu i realizację podstawowych funkcji komunikacyjnych oraz przeprowadzenie badań układu.
Płytka zostanie zaprojektowana w środowisku Altium Designer. Komunikacja pomiędzy modułem LoRa i minikomputerem Raspberry PI będzie realizowana za pomocą interfejsu UART dostępnego na złączu GPIO minikomputera. Wymiana danych będzie się odbywała za pomocą protokółu opartego na komendach AT (przykładowy wykaz komend dla modułu BG96 zamieszczono w pliku: https://www.quectel.com/UploadImage/Downlad/Quectel_BG96_AT_Commands_Manual_V2.1.pdf).
Oprogramowanie zrealizowane w trakcie pracy może mieć formę procedur/skryptów uruchamianych za pomocą terminala. Program będzie wykorzystywany w środowisku minikomputera Raspberry PI 4B (system operacyjny Raspbian lub Ubuntu Mate).
Opracowany moduł będzie wykorzystywany w ćwiczeniach laboratoryjnych z przedmiotu "Interfejsy radiowe systemów internetu rzeczy". Ponieważ celem ćwiczenia będzie badanie właściwości interfejsu NB-IoT i modułu radiowego, opracowany układ zostanie wyposażony w złącze antenowe pozwalające na dołączenie anten lub przyrządów pomiarowych (np. analizatora widma) oraz złącza umożliwiające pomiar prądu pobieranego przez układ podczas pracy. Tryb pracy modułu powinien być sygnalizowany za pomocą zestawu diod LED.
Opracowane oprogramowanie powinno umożliwać m.in.:
- uruchomienie podstawowych procedur sieciowych (dołączenia do sieci zestawianie połączeń),
- pobranie informacji o stanie modułu
- pobranie informacji o komórce sieci.
W pracowni jest aparatura pomiarowa umożliwiająca analizę sygnałów w interfejsach radiowych, dekodowanie protokółów w interfejsach szeregowych oraz pomiar poboru prądu pobieranego przez układ.
Opiekun pracy: Vitomir Djaja-Jośko
Opis Pracy:
IEEE802.15.4 jest standardem sieci LR-WPAN (Low-Rate Wireless Personal Area Network). Służy do tworzenia lokalnych sieci o zasięgach od kilku do kilkuset metrów i elastycznych architekturach. Jego rozwinięciem jest standard IEEE802.15.4a wprowadzający między innymi interfejs ultraszerokopasmowy i funkcje lokalizacyjne. Nie do końca zbadanym obszarem jest kwestia współdziałania i wspólnego zakłócania się kilku sieci IEEE802.15.4a działających w tym samym obszarze, co pozostawia pewną lukę badawczą.
W poszukiwaniu odpowiedzi na powyższe pytanie przydatny może się okazać układ generatora sygnałów zakłócających zgodnych ze standardem IEEE802.15.4a. Celem pracy jest opracowanie oprogramowania układu takiego generatora.
Praca ma charakter programowo – badawczy. W pracy wykorzystanie zostanie gotowy moduł, opracowany w ramach Pracowni IOT, wyposażony w układ radiowy DW1000 firmy Decawave umożliwiający transmisję zgodną ze standardem IEEE802.15.4a. Przykładową fotografie takiego modułu można zobaczyć poniżej.
Celem pracy jest stworzenie oprogramowania, które umożliwi dynamiczne sterowanie generatorem sygnałów zakłócających – tj. zmianę jego parametrów (np. częstotliwości pracy i konfiguracji łącza radiowego, w tym długości transmitowanych pakietów, częstości ich powtarzania i innych) w czasie rzeczywistym.
Opracowywane oprogramowanie będzie się składać z dwóch części – programu w języku C działającego na mikrokontrolerze z rodziny ARM Cortex M4 (znajdującego się w prezentowanych powyżej, gotowych modułach), sterującego pracą modułu radiowego oraz aplikacji PC (w języku C++ lub Python) odpowiadającej za sterowanie pracą generatora sygnałów zakłócających, tj. dynamicznego ustalania jego parametrów pracy. Komunikacja między generatorem i komputerem PC zostanie zrealizowana albo przewodowo przez USB albo bezprzewodowo z wykorzystaniem sieci WiFi – zostanie to ustalone na etapie projektowania oprogramowania, wspólnie ze studentem.
Pracownia Systemów Internetu Rzeczy ma duże doświadczenie w pracy z układem DW1000, gdyż był on wykorzystywany w wielu realizowanych projektach. Stąd też dla studenta dostępne będą gotowe procedury do obsługi tego modułu, napisane w języku C, pod mikrokontroler znajdujący się w wykorzystywanych modułach, które będą mogły posłużyć za punkt wyjścia do opracowywanego oprogramowania.
Po opracowaniu oprogramowania, konieczne będzie zweryfikowanie poprawności jego działania oraz pracy samego generatora.
Więcej informacji o układzie DW1000 można znaleźć na stronie firmy Decawave: