Prosjektoppgaver 1998 fra Kjell Malvig
Tidssynkronisering av undervannsnoder
Konsept hvor undervannsnoder skal synkroniseres i tid ved at en logikk
krets inne i noden mottar et definert signal som da resetter alle
tellere og definerer tid null med 1/4 msek. nøyaktighet. Vi har en
hydrofon mottaker på nodene som kan pulses av en global synkronisert
kilde på en ROV.
Oppgaver:
- Studer problemstilling: Hydrofon, forsterker, gangtid i vann og
beskriv maksimalavstand for kilde og hydrofon.
- Lag måleoppstilling i vann og gjør praktiske forsøk.
- Diskuter metoder for å kunne øke avstand mellom kilde og hydrofon.
Gjenkjenning av granater 1
En "optisk ammunisjonsdetektor" benyttes for å kjenne igjen (eller klassifisere)
en av fire mulige granattyper. En laserfane og et kamera benyttes til å lage et
3D scan av granaten i det den manuelt føres inn i kanonen. Fordi ladingen er
manuell, vil granaten føres inn i forskjellig avstand, under forskjellige
vinkler og med ujevn hastighet.
Oppgaver:
- Ut fra de innscannede rådata og en ideell modell av mulige granater,
manuell lader, kamera/laser karakteristikk, fjern målestøy i rådata.
- Ut fra filtrerte måledata, finn robuste algoritmer for klassifisering av granatene.
- Stikkord: Markov, fuzzy.
Gjenkjenning av granater 2
Utprøving av metoder for gjenkjenning av granater basert på ulike avbildingsteknikker for 3D-bildeanalyse. Granatene
skal gjenkjennes på grunnlag av deres unike geometri.
Oppgaver:
- Gjøre praktiske forsøk med geometriavbilding ved projeksjon av multiple lysstriper
og/eller lysrist/grid.
- Finne robuste metoder for å tekke ut geometridata fra et enkelt bilde av en granat.
- Implementere metoden på en programerbar MAPP-kamerasensor.
- Stikkord: 3D-avbilding, 3D-bildeanalyse.
Tracking av radarantenne
I en såkalt bistatisk radarapplikasjon (sender og mottaker er ikke plassert på
samme sted) er en sentral problemstilling å følge senderantennen fra en mottaker
plassert mange kilometer unna. Senderantennen er en konvensjonell radarantenne
med hovedlobe (bredde 2-4 grader) og lave sidelober (-30 til 40dB).
Sidelobene varierer sterkt og kan i noen retninger ha naturlige "nullpunkter"
som kan ligge helt ned mot -60dB. Det forutsettes at sender og mottaker har
direktekontakt.
Radaren sender ut pulser av noen us lengde med 1-4ms mellomrom (PRF - puls
repetisjon frekvens). Omdreiningstiden kan være fra 5 til 20 sekunder.
Radarantennens hastighet er ikke 100% jevn pga. mekanikk, servosystem,
vindbelastning etc.
Oppgaver:
- Lag en realistisk (simulerings)modell av sender, senderantenne og mottaker.
- Finn algoritmer for estimering av antennens rotasjon og retning.
- Finn algoritmer for estimering av hver puls' utsendelsestidspunkt. (Pga. lave
sidelober vil ikke pulsen nå mottaker i alle senderantennens pekeretninger)
- Hva hvis pulser fra flere radarsendere mottas av den samme mottakeren.
Senderene vil ikke ha nøyaktig samme antenneomdreiningshastighet, antennediagram eller PRF.
- Hva hvis radarsendere benytter forskjellige former for pulskompresjonsteknikker.
- Hva hvis PRF varierer fra puls til puls.
Manipulere antennediagram
En radarantenne har et antennediagram med hovedlobe og sidelober. Ref.
oppgaven over. For å undertrykke støy som kommer inn i sidelobene fra en bestemt
retning (kompassretning) er det ønskelig å lage dype nullpunkter i
sidelobenivået (-60dB) som peker i samme kompassretning uavhengig av
radarantennens posisjon.
Dette kan i prinsippet løses ved å benytte en rundstråleende hjelpeantenne i
tillegg til hovedantennen. Signalet som mottas i hjelpeantennen manipuleres vha.
en forsterker og fase "vekt" slik at signalet får samme verdi som det som mottas
gjennom sidelobene, men med 180 grader dreiet fase. Legges disse to signalene
sammen vil de i prinsippet nulle hverandre ut, og støyen vil dermed være
fjernet. (Ref. aktiv demping av hørbar støy). Fordi hovedantennen dreier
kontinuerlig, må setting av vektene for å nulle ut støyen finnes på ny hver 3.
ms.
Oppgaver:
- Lag en realistisk simuleringsmodell av sender, senderantenne, hjelpeantenne og mottaker.
- Finn en algoritme som på en optimal måte finnner vektsetting på kortest mulig tid.
- Ta hensyn til varierende sendereffekt og modulasjon fra den eksterne støysenderen.
Adaptiv FM-modulator for "powerline" modem
Konsept hvor vi utnytter state-of-the-art standard modem i kommunikasjon på
powerlinjer.
Oppgaver:
- Konstruer en FM-modulator og demodulator som er styrbar i modulasjonsfrekvens.
- Lag et program på PC som kan kjøre kommunikasjon med en annen PC, og samtidig
styrer kanalvalg i FM mod/demodulator.
- Finn en algoritme som på en adaptiv måte velger modulasjonsfrekvens, gitt at
dere definerer endel kjente støykilder på powerlinjen.
- Implementer og prøv dette ut i praksis.
Stabilisering av satellittplattform på båt
Det er et kjent problem på båter offshore at digitalt satellittsamband til land
fungerer marginalt. Man benytter retningsstabiliserte satellitt parabolantenner
med gyrostailisert plattform og et antenne servosystem. Satellittmottakeren
fungerer som sensor for reguleringssystemet, sammen med kompass, inklinometer og
akselerometre.
Fordi båten hiver/ruller med store akselerasjoner og fordi hovedloben i
mottakeren er smal, så faller mottaker/sensor veldig lett ut av hovedloben, og
reguleringssystemet blir "blindt".
Oppgaver:
- Studer og beskriv problemstilling, gjerne vha. simulering i matlab.
- Foreslå en mekanisk/hydraulisk/reguleringskonstruksjon som gjør
gyrostabilisering unødvendig.
- Diskuter løsninger for å gjøre mottaker/sensor i hovedloben mer følsom
slik at den får en bredere hovedlobe enn satellittmottakeren.
Stabilisering av fontene på båt
Tenk deg at en fontene som sender vann i tynne stråler i forskjellige retninger.
Strålen skal treffe på bestemte steder for ikke å "stråle" utenfor bassenget. På
land er dette et statisk problem, men ombord i en båt vil det være et dynamisk
problem.
Vi ønsker å se på et problem bestående av en "vannkanon" som kan styres med to
servo vinkelmototer slik at strålen kan peke i alle retninger. Trykk og
vannmengde kan også styres. Båtens bevegelser kan måles (og estimeres) ut fra en
hensiktsmessig instrumentering (gyro, VRS, akselerometre)
Oppgaver:
- Lag en simuleringsmodell av en båt i sjø, vannkanon og instrumentering.
- Finn og test algoritmer for styring av vannkanon.
- Hva kan dette brukes til i praksis utover en fontene på et cruiseskip.
Stabilisering av basseng/badekar på båt
Basseng og badekar ombord i båter er behaglig i rolig vær, men kan bli en
"svøpe" i litt sjø. Samme oppgave som fontene, men basseng med vann isteden for
vannkanon.
Meteorscatter som kommunikasjonsbærer
Meteorer kommer stadig inn i vår atmosfære. I et kort sekund er de da en perfekt
reflektor for HF radiosamband. Det er utviklet kommersielle sambandsløsninger
som bruker dette til kommunikasjon over lange avstander (1000km).
Oppgaver:
- Studer, beskriv og simuler metoden.
- Diskuter og foreslå praktiske anvendelser.
Kontroll av pengesedler
Falske pengesedler er at voksende problem ikke bare for Norges Bank, men også
for alle typer næringsdrivende som tar imot papirpenger.
Oppgaver:
- Studer norske pengesedler. Hva vil være enkleste prinsippet for
deteksjon av en falsk pengeseddel.
- Kan prinsippet implementeres på en enkel og billig måte slik at
det kan selges og utplasseres i kasseapparater, til servitører etc.
Måling og estimering av lineposisjon
Under fiske med autoline er det viktig for skipperen å skaffe informasjon
om hvordan lina står i forhold til fartøyet. Dette kan vise seg å være
vanskelig, og da særlig under urolige strøm- og sjøforhold. Det er
derfor en fordel for skipperen dersom lineposisjonen kunne
måles/estimeres og presenteres på en oversiktelig måte.
Oppgaver:
- Modellering av line.
- Valg av instrumentering og måleprinsipper.
- Operatørgrensesnitt.
Et mikrokontroller-basert styresystem for avtrekksvifter
Ta kontakt med veileder for nærmere informasjon