Logowanie do System sprawozdań KDM

Analiza elektromagnetyczna układów mikrofalowych w ramach projektu badawczo-rozwojowego DEWI

Kierownik projektu: Mateusz Rzymowski

Politechnika Gdańska

Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki

Gdańsk

Streszczenie projektu

Zespół CD WiComm będący częścią Katedry Inżynierii Mkrofalowej i Antenowej, Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej, zajmuje się tematyką inżynierii bezprzewodowej, ze szczególnym naciskiem na projektowanie i realizację systemów bezprzewodowych, w tym zaawansowanych układów mikrofalowych. Zespół czynnie partycypuje w badawczych projektach międzynarodowych, gdzie opracowywane są innowacyjne rozwiązania z zakresu wysokich częstotliwości. Jednym z projektów jest projekt DEWI (ang. Dependable Embedded Wireless Infrastructure), który ma na celu efektywne tworzenie systemów wbudowanych oraz tzw. przestrzeni inteligentnych, związanych z szeroko pojętą automatyzacją procesów, przy wykorzystaniu niezawodnej infrastruktury bezprzewodowej. Realizowana infrastruktura ma posłużyć zwiększeniu interoperacyjności oraz integracji różnych podsystemów funkcjonujących w odrębnych obszarach gospodarki: motoryzacji, kolei, aeronautyki i inteligentnych budynków.

Powyższe założenia wymagają zaprojektowania, symulacji realizacji zaawansowanych układów mikrofalowych, do czego niezbędne jest oprogramowanie do analizy elektromagnetycznej FEKO, które jest częścią pakietu HyperWorks. W ramach projektu realizowane są trzy główne podsystemy:

1. Podystem monitorowania trajektorii lotu rakiet testowych za pomocą fal radiowych - podsystem ten będzie składał się z mikrofalowego układu nadawczego instalowanego w rakiecie testowej (opracowanego przez PG), prototypowych mikrofalowych stacji odbiorczych (opracowanych przez PG) umieszczanych na ziemi i połączonych w sieć, a także systemu sensorów współpracującego z siecią WSN umieszczoną w rakiecie testowej (opracowanych przy współpracy PG). W celu realizacji podsystemu RFTM Politechnika Gdańska zrealizuje główne komponenty systemu w postaci złożonych mikrofalowych urządzeń wbudowanych i/lub dedykowanych systemów antenowych, a następnie opracuje, wdroży i przetestuje dostosowane do potrzeb tego podsystemu techniki radarowe opierające się na przetwarzaniu sygnałów mikrofalowych (np. pasma UHF/S/UWB) odebranych przez rozproszoną sieć prototypowych stacji odbiorczych oraz zaawansowanym przetwarzaniu sygnałów cyfrowych.

2. System pozycjonowania sensorów w przestrzeni 3D na potrzeby testowania układów napędowych w motoryzacji - Politechnika Gdańska opracuje własny podsystem jednoznacznej identyfikacji i lokalizacji w przestrzeni 3D mogący funkcjonować w warunkach testów przemysłowych (które charakteryzują się zwiększoną liczbą zakłóceń elektromagnetycznych oraz złożonymi warunkami propagacji fal radiowych - m.in. dużą liczba metalowych przeszkód, kabli, itp.) i stanowiący jeden z głównych elementów SPS. Elementami podsystemu PG będą zaawansowane i złożone urządzenia wbudowane (nadawcze i odbiorcze) przetwarzające sygnały (m.in. wizyjne i radiowe) pochodzące z różnych źródeł i/lub dedykowane systemy antenowe wspierające proces lokalizacji za pomocą sygnałów radiowych wraz z systemem przetwarzania tych sygnałów, w celu wyznaczania pozycji 3D (także jednoznacznej identyfikacji) sensorów i urządzeń wykonawczych za pomocą zaawansowanych metod oraz algorytmów. Politechnika Gdańska opracuje, wdroży i przetestuje zaawansowane metody oraz algorytmy pozycjonowania 3D

3. System pozycjonowania obiektów wewnątrz budynków na potrzeby kontroli dostępu i zarządzania zasobami - podsystem będzie się składał z opracowanych przez zespół PG: węzłów referencyjnych (ang. WSN reference nodes) wyposażonych w różnego rodzaju sensory (wizyjne, detektory radiowe itp.) i anteny inteligentne, inteligentnych rekonfigurowalnych etykiet (ang. inteligent reconfigurable WSN tags) wykorzystujących sieci WSN, a także jednoukładowych komputerów sterujących odpowiedzialnych za komunikacje z systemem i częściowe przetwarzanie danych do pozycjonowania. W celu realizacji podsystemu PG zrealizuje wszystkie jego komponenty w postaci zaawansowanych mikrofalowych urządzeń wbudowanych, i dedykowanych systemów antenowych (z uwzględnieniem inteligentnych anten dla stacji referencyjnych WSN) wraz z oprogramowaniem wbudowanym, serwerowym i komunikacyjnym. Dodatkowo zespół PG opracuje, zaimplementuje i przetestuje zaawansowane metody i algorytmy pozycjonowania wewnątrz budynków (m.in. radiolokacyjne, wizyjne itp.), a także algorytmy fuzji danych (ang. data fusion) pochodzących z różnych źródeł sygnału (sygnały radiowe/mikrofalowe, wizyjne, podczerwień itp.) z uwzględnieniem , anten inteligentnych w celu uzyskania większej dokładności, a następnie opracuje, wdroży i przetestuje usługi kontroli dostępu bazujące na pozyskanych danych.

Realizacja każdego z wymienionych systemów wiąże się z projektowaniem, symulacją i realizacją inteligentnych układów antenowych do zastosowań w sieciach WSN, systemach UHF RFID, czy też dedykowanych systemach radarowych. Dodatkowo zakłada się modelowane oraz analizę różnych obiektów pod kątem badania ich skutecznej powierzchni odbitej (RCS) w kontekście optymalizacji stosowanych technik radarowych. Taką funkcjonalność zapewnia środowisko Hyperworks z programem FEKO. Oprócz wykorzystania w projekcie, wyniki badań przeprowadzonych za pomocą środowiska do symulacji E-M FEKO, będą wykorzystywane do tworzenia publikacji w renomowanych czasopismach z listy filadelfijskiej oraz artykułów prezentowanych na konferencjach naukowych.

Publikacje

  1. Mateusz Rzymowski; Damian Duraj; Lukasz Kulas; Krzysztof Nyka; Przemyslaw Woznica, UHF ESPAR antenna for simple Angle of Arrival estimation in UHF RFID applications, 21st International Conference on Microwave, Radar and Wireless Communications (MIKON) 21, (2016) 1-4
  2. D. Duraj; M. Plotka; M. Rzymowski; K. Nyka; L. Kulas, Measurement of distance, velocity and angle of arrival using FMCW-CW combined waveform, 21st International Conference on Microwave, Radar and Wireless Communications (MIKON) 21, (2016) 1-4

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93