Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Szerokopasmowy radar obserwacji podpowierzchniowej

Olech B., Godziuk A., Kapruziak M.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2013

|

Vol. 4, Nr 2 (12)

101-114

PL

Publikacja przedstawia bieżące rezultaty prac realizowanych w ramach projektu rozwojowego nr 0R00009112, w zakresie wykonania prototypu radaru obserwacji podpowierzchniowej. Radar ma umożliwić wykrywanie oraz klasyfikowanie wykrywanych obiektów (miny i ładunki minowe). W związku z tym, w projekcie kładziony jest szczególny nacisk na badania przemysłowe i prace rozwojowe, aby efektywnie wykorzystać dostępne już na świecie metody i technologie radarowe do wytworzenia prototypu. Efekty naukowe są spodziewane zasadniczo w zakresie poszerzenia efektywności wykorzystywanych metod rekonstrukcji obrazu w połączeniu z warstwą fizyczną (anteny, modulacja itp.). Możliwość klasyfikowania wykrywanych obiektów stanowi nadal istotne wyzwanie naukowe, ponieważ niewiele metod klasyfikacji obiektów zostało wypracowanych w ośrodkach światowych, zaś skuteczność tych istniejących jest bardzo ograniczona. Generalnie, w projekcie zakłada się (w sposób oczywisty), że im lepszej jakości uzyskiwany jest obraz (po rekonstrukcji), tym lepszych efektów klasyfikacji obiektów należy się spodziewać -zarówno wykonywanej przez człowieka, jak i automatycznej. Z tego względu budowany jest radar z falą ciągłą i modulacją skokową (SFCW), pracujący w dużym przedziale częstotliwości (do 18 GHz). Elastyczność parametrów pracy tego typu radaru umożliwi właściwy kompromis pomiędzy głębokością penetracji fali a rozdzielczością obrazu, w zależności od specyfiki zadania.

EN

In this paper some results are presented of a R&D project in progress which will be finished with a prototype of wide bandwidth subsurface radar (or, ground penetrating radar - GPR). This radar will be able to detect mines-like objects to allow classification of them. Subsurface radar technology is quite well understood already. In this project the main effort is focused on R&D to properly adopt methods and radar technology available worldwide in order to build a technologically advanced prototype. Expected scientific results of the project may reveal new details between image inversion/migration and the system physical layer (antennas, modulation, etc.). Object classification is still a scientific challenge with no doubt. There are no many methods available, but effectiveness of those existing is rather pure. In general, it is assumed in the project (in obvious way) that the better quality of the image the better classification can be done, with human perception or automatically (ATR). That is why the stepped frequency continuous wave (SFCW) radar is being built, working in wide frequency range (up to 18 GHz). Flexibility of this kind of radar allows to compromise the penetration depth with possible image resolution, according to the specific system task.

2

Integracja radaru wizualizacji podpowierzchniowej (GPR) z użyciem technologii FPGA

Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 8

751--753

PL

Radar wizualizacji podpowierzchniowej służy do zobrazowania struktur niedostępnych dla wzroku ludzkiego (geologia, budownictwo, archeologia, wykrywanie min bojowych itp.). Integracja radaru narzuca szczególne cechy techniczne komponentów składowych (np. różnorodność i precyzja czasowa sygnałów). Technologia FPGA doskonale spełnia te wymagania, oferując możliwość generowania wysokorozdzielczych czasowo sygnałów, budowania transmisji danych oraz wykonywania zadań cyfrowego przetwarzania sygnałów.

EN

Ground penetrating radar (GPR) takes many different forms according to the specific application area (geology, architecture, archeology, mine detection, etc.). But the general idea is always the same; some RF/microwave spectrum is transmitted and its reflections from objects are received and converted to a computer image. It looks quite similar to the airborne radar concept, except: observed objects are rather small, being nearby to the antenna system and located underground. To observe small objects, a wide bandwidth is needed, of a few GHz usually. When objects are near the antenna system it is hardly possible to use gating in order to eliminate multi reflections. The near field geometry directly influences image reconstruction algorithms. The surface of the ground (or other material) separates in fact two dielectrics with quite different electrical properties, internal inhomogeneity is typical for a soil; strong surface reflections and clutter appear. GPR is one of the most difficult radar to build. Its antenna system is extremely difficult to construct. The bandwidth has to be the ultra wideband (UWB) kind. The electronics has to synthesize and acquire high frequency radio signals. In this work an experimental GPR is presented, with attention paid to the use of FPGA technology as a bloodstream of the system. The FPGA is able to generate high resolution in time control signals, form transmission data paths and allows implementation of high speed digital signal processing tasks.

3

Bezpośrednia cyfrowa synteza częstotliwości realizowana dla potrzeb techniki radarowej

Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 7

572-574

PL

Bezpośrednia synteza cyfrowa częstotliwości (DDS) jest wykorzystywana w radarach niemal zawsze, jeśli wymagane są: duża rozdzielczość nastawy częstotliwości (poziom Hz i mniej) i duża prędkość przełączania (mniej niż 1 žs). Synteza taka zapewnia bardzo dobry poziom szumów fazowych, małą niestałości przełączania (jitter) oraz ciągłość fazową przełączania, jednak generuje bliskie harmoniczne. W artykule przedstawione zostało porównanie standardowych rozwiązań DDS na tle realizacji z użyciem FPGA.

EN

Direct Digital Synthesis (DDS) is widely used in radar systems when high resolution frequency setting is the must (1 Hz or less). And, when modulation scheme of Continuous Wave (CW) radar requires fast changing in shape, or switching (1 žs or less) the frequency. DDS is less power consuming and more compact in hardware than direct analog synthesis. DDS preserves or even enhances noise level of the source clock, guarantees phase continuity during switching. The main disadvantage of DDS is the spurious level generated as the result of angle discrete integration in time and discrete voltage levels of the output periodic signal. Another disadvantage is the limited bandwidth of a few hundreds of MHz. In this paper a few standard DDS chips are presented. Examples are representative for high quality and high speed demands. Since FPGA technology covered a great piece of digital applications, it is also often used in radar technology. Apart from fast and parallel DSP applications, FPGA can generate arbitrary modulated CW signals. However, FPGA works with lower clocks than standard (or ASIC) chips, it further limits the bandwidth available. But because of the FPGA re configurability, some dedicated improvements for spurious reduction are available. This makes FPGA the attractive solution, making also system on chip integration possible. For these reasons, in this paper an example of FPGA implemented DDS is analyzed too, giving a reference in relation to the standard solutions.

4

Kształcenie inżynierów w zakresie nowoczesnych dziedzin technicznych kreowane możliwościami oferowanymi przez technologię FPGA

Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 8

892-895

PL

Obserwuje się obecnie spadek zainteresowania studiami technicznymi. Przyczyny, to: zubożenie w zakresie przedmiotów ścisłych i technicznych wcześniejszych etapów kształcenia, niewielki potencjał rodzimy rozwoju innowacyjności, nie dość wyrazista oferta ze strony uczelni wyższych. Zastosowanie technologii FPGA w procesie dydaktycznym studiów pozwala znacząco złagodzić wcześniejsze niedobory edukacyjne. W artykule przedstawiono dedykowane, autorskie Laboratorium Systemów Technicznych.

EN

Development of our civilization is driven by technological progress. Still the economical strength of countries is mainly built by the industrial production accumulation. When it gets bigger, the economical position leverages, like in case of China, India or Brazil, for example. To be not treated as reservoir of cheap production resources, except of their mass production ability, the countries made a strong progress in their autonomy in the field of science and education. In Poland we luckily lost the satellite position towards the previous domination center, but at the same time we gave up those components of our activities which where creative and would be still valuable, like some kind of social technological culture and appreciation of technological education. It is high time to reflect and create a policy of complex technological education, resulting in perspective in high skilled technicians, engineers and scientists. Fortunately, modern design methodologies, regardless if it is in the field of IT, electronics or even mechanics, are very much software based, so easy to adopt by ubiquitously computerized young generations. A perfect example of this modern approach is the field programmable technology (FPGA), allowing fluently migrate between hardware and software domains. In this paper there is presented a multidisciplinary laboratory of technological education, in which FPGA technology is the driving component, being a backbone of tooling and methodology.

5

Integracja narzędzi przetwarzania sygnałów pakietu MATLAB/Simulink oraz środowiska CoDeveloper w projektowaniu aplikacji wbudowanych z użyciem FPGA

Garncarek S., Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 7

761-764

PL

Celem prezentowanej pracy była analiza wykonalności, a następnie zaprojektowanie, implementacja i przetestowanie oryginalnego oprogramowania wpierającego proces projektowania systemów wbudowanych. Chodziło o możliwość połączenia zalet oprogramowania narzędziowego szybkiego wytwarzania aplikacji rekonfigurowalnych (CoDeveloper; Impulse) z możliwościami narzędzi graficznego projektowania i obrazowania (MATLAB/Simulink). Założony cel został osiągnięty.

EN

Computation platforms of embedded systems evolved, from being based on traditional microcontrollers and signal processors separately, to complex systems built with FPGA devices [1, 2]. However, complexity of hardware description languages and hardware skills requirements were the major limitations of generalization of these naturally evolved platforms in embedded systems design. The solution was to create tools that could give software developers a possibility to use the potential of programmable logic devices without considerable knowledge of hardware and hardware description languages [5]. This work presents an idea of bridging two different design tools; CoDeveloper [9] and MATLAB/Simulink [8] in context convergent processor paradigm [3, 4]. As the result, virtually new environment (Integrating Application) for devel-opment, simulation and verification of digital signal processing algorithms in embedded system domain was created. Fig. 1 shows the block diagram of Integrating Application structure in which it is possible to exchange data in real time with reconfigurable embedded system hardware being under development. Connection of these two tools allows getting additional features that support development process, and which are beyond the basic sum of features originally offered by these tools separately. Smulink models can represent Impulse C models, to mention the one characteristic.

6

Designing high speed FPGA systems with close relation to physical domain

Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 8

648-650

EN

In real system design, when FPGA technology is used for high performance DSP computing, to short design time and prohibit any critical error in hardware prototype there is the need to explore system level approach and detail physical level verification at the same time. In this article author presents a design environment built to design some kind of radar systems. Characteristic in this approach is great care given to guarantee possessing from and generating signals to the real environment.

PL

Projektowanie systemów technicznych, przetwarzających sygnały szybkie (częstotliwości radiowe) jest zadaniem trudnym i wymagającym złożonego onarzędziowania. Użycie reprogramowalnych tablic logicznych FPGA w roli wysokowydajnych elementów cyfrowego przetwarzania sygnałów staje się obecnie standardem. Aby skrócić cykl projektowy i wyeliminować ryzyko zaistnienia krytycznych błędów prototypu potrzebne jest zastosowanie projektowania na poziomie systemu, z koniecznością jednoczesnej, szczegółowej i w pełni wiarygodnej weryfikacji na poziomie warstwy fizycznej. Przedstawiony w publikacji zestaw narzędzi programowych i przyrządów pomiarowych, zdaniem autora, daje możliwość spełnienia wyżej zarysowanego postulatu. Postulat ten sam w sobie nie wydaje się wszakże oryginalny, zwarzywszy jednak na postęp technologiczny, pewne istotne tendencje z tym związane warte są omówienia. Przedstawiony, jako przyczyna dyskusji, zestaw stanowiska badawczorozwojowego przewidziany jest do realizacji badań przemysłowych oraz prac rozwojowych w zakresie konstruowania określonej klasy radarów.

7

Designing heterogeneous reconfigurable systems : feasibility analysis, temporal partitioning and multi-processor scheduling

Popp A., Le Moullec Y., Olech B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 12

130-133

EN

In this paper we give an overview of directions of our research within the domain of heterogeneous reconfigurable systems. Our work is focused on heterogeneous signal processing architectures that consist of several processing units such as FPGAs and DSPs, where the FPGAs provide either full reconfiguration or partial reconfiguration. Although exist some scheduling methods, there is a lack of well defined methods and scheduling algorithms for architectures with several FPGAs and SW processors.

PL

W artykule przedstawiono ogólny zarys kierunków badań w zakresie projektowania niejednorodnych systemów rekonfigurowalnych. Autorzy skoncentrowali swój wysiłek na niejednorodnych architekturach systemów przetwarzania sygnałów składających się z wielu jednostek przetwarzających typu FPGA i DSP, gdzie FPGA oferują pełną lub częściową rekonfiguracje. Chociaż istnieją metody planowania rozlokowywania zadań w czasie dla A) rekonfigurowalnych systemów zawierających jeden układ FPGA i jeden procesor standardowy, a także B) niejednorodnych systemów wieloprocesorowych standardowych, to jednak brakuje dopracowanych metod i algorytmów planowania zadań w czasie dla systemów zawierających więcej niż jeden układ FPGA oraz pewną liczbę procesorów standardowych. Jest to powód zainteresowania badawczego autorów, u którego podstaw leży rozwinięcie podejścia z punktów A) oraz B). W szczególności, zamiar dotyczy problemu czasowego rozlokowywania zadań oraz planowania zadań w niejednorodnych systemach wieloprocesorowych.

8

Koncepcja smartcamery dedykowanej do inspekcji obiektów połyskliwych

Szaferski M., Kmieciński P., Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 8

579-581

PL

W niniejszym artykule zostanie przedstawiony kompletny system wizji maszynowej umożliwiający analizę obiektów silnie odbijających światło takich jak frezowane metalowe powierzchnie. Uwzględniając narzucone na tor wizyjny ograniczenia brzegowe determinujące bardzo krótki czas odpowiedzi oraz odporność na zakłócenia ze świata zewnętrznego celowym będzie oparcie rozwiązania o układ fpga oraz analogowe sprzężenie zwrotne. Dobrze zaprojektowany układ sprzężenia zwrotnego pozwoli na zredukowanie ilości pracy poświęconej na przetwarzanie obrazu oraz na stabilizację parametrów obrazu w zmieniającym się otoczeniu.

EN

In the following paper complete machine vision system dedicated to specular objects such as metal milled surfaces analysis will be presented. Considering border limits which determine very short answer time and tolerance on surround distortions using fpga and analog feedback loop will be reasonable. Well designed system of feedback loop will allow to reduce amount of work spent on image processing and stabilizing picture parameters in a shifting surrounding.

9

Implementacja regulatora optymalnego o najkrótszym czasie dojścia do zadanej pozycji

Kapruziak M., Olech B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 7-8

67-69

PL

Przedstawiono propozycję strukturalnej realizacji na układzie FPGA regulatora optymalnego o najkrótszym czasie dojścia do zadanej pozycji. Regulatory optymalne charakteryzują się dużymi wymaganiami ze względu na przewidywalność ruchu, dzięki czemu możliwe jest osiągnięcie lepszych parametrów tego ruchu. Skutecznie można je wykorzystać jako regulatory wyższych poziomów, jak regulator pozycji czy nadążny, jak również regulatory dla systemów z silnikami krokowymi. Implementacja takiego regulatora w układzie FPGA pozwala na wykorzystanie wielu takich modułów w jednym chipie, dostosowując ich liczbę oraz parametry do wymaganej aplikacji.

EN

This article presents proposition of structural implementation on FPGA of time-optimal controller. Optimal controller requires high predictability of movement parameters and based on that allows to achieve bet-ter characteristics of that movement. It can be efficiently used as high-Ievel controller, like position controller, track follow controller of stepper motor controller. FPGA implementation of such controller allows to use multiple controllers in one chip, adopting this number as well as their parameters to particular application.

10

Koncepcja procesora rekonfigurowanego przeznaczonego do wspomagania widzenia maszynowego

Kapruziak M., Olech B., Łazoryszczak M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 7

84-85

PL

W artykule zawarto początkowe wyniki projektu rozpoczętego na Politechnice Szczecińskiej i dotyczącego nowatorskiej metody realizacji systemu wizualnej inspekcji maszynowej płytek PCB. Nowością, której dotyczą badania, jest wykorzystanie elastycznych, dynamicznych algorytmów widzenia maszynowego, umożliwiających uwzględnienie w nich specyfiki rozpatrywanej aplikacji. Ze względu na dynamiczność algorytmów nie jest możliwe zaproponowanie w pełni strukturalnego rozwiązania, możliwego do realizacji w układach FPGA. Konieczne jest uwzględnienie procesu kosyntezy sprzętowo-programowej. Specyfika użytego procesu kosyntezy polega na tym, że oprogramowanie i sprzęt przeplatają się tutaj wzajemnie, nie tworząc konwencjonalnej struktury procesora i koprocesora ani nie wpisują się w znane architektury ISA współczesnych procesorów. Propozycja jednego takiego procesora, dedykowanego dla określonej klasy algorytmów widzenia maszynowego przedstawiona została w tym artykule.

EN

This article describes initial results of the project started on Technical University of Szczecin and concerning novel method to implement visual inspection system for PCB. The novel part being under analysis is the usage of flexible, dynamic algorithms for machine vision, which allow to introduce specific parts of the considered application directly into the algorithm structure. However dynamic algorithms are impossible to implement in purely structural way on FPGA devices. It is necessary to incorporate hardware/software codesign process into design methodology. The specific part of codesign methodology in this application is, that no conventional processor/co-processor or ISA architecture could be used. The proposal of one of those processors, dedicated for particular class of machine vision algorithms has been presented in this paper.

11

Integracja toru wizyjnego w systemach mechatronicznych z użyciem FPGA

Kmieciński P., Wiśniewski P., Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 7

109-111

PL

W niniejszym artykule system mechatroniczny rozpatrywany jest na przykładzie maszyn wspomagania produkcji elektroniki, takich jak sitodrukarki, czy mikroautomaty służące do umieszczania elementów elektro-nicznych na płytach drukowanych. W urządzeniach tych nieodzownym elementem są systemy wizyjne począwszy od prostych, ułatwiających bezpośrednią analizę wzrokową człowiekowi, poprzez bardziej złożone umieszczone w automatycznej pętli sprzężenia zwrotnego korekcji pozycji elementu, aż po bardzo zaawansowane umożliwiające automatyzację procesu kontroli jakości. Czynniki kosztu, czas wdrożenia, wymogi modyfikowalności oraz ograniczoności serii narzucają w sposób oczywisty zastosowanie układów FPGA do wspomagania działań również w torze wizyjnym. Przedstawione zostaną i porównane rozwiązania umożliwiające multipleksowanie obrazu pochodzącego z więcej niż jednej kamery z wyjściem typu analogowego oraz możliwości wykorzystania cyfrowych modułów kamerowych bezpośrednio łączonych z układami FPGA.

EN

In the paper presented a machine vision component is considered as a part of a mechatronic system. Electronic production automation on the printed circuit board level (PCB) is invoked here as the familiar to Authors implementation domain, for example: solder paste printers and micro automats used for placing electronic devices on PCBs. In this kind of devices machine vision systems are indispensable, varying from simple solutions supporting human vision, to more complicated placed in the feedback loop of component positioning correction, up to very advanced used for automated quality control (paste or component placement for example). The factor of cost, implementation time, modification possibility and limited series quantity implicate using FPGA devices for supporting the vision path. Solutions enabling multiplexing image from more than one camera with analog output and possibility of using digital-output camera modules, with micro-modules connected directly to FPGA, will be presented and compared.

12

High quality analog mixer in reconfigurable system

Olech B., Kapruziak M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 7

28-31

EN

Digital configurable logic is much more advanced and ubiquitous when compared to possible analog configurable world - now supported mainly with relatively low frequency FPAA and marginally with some FPMA concepts. The problem is how to achieve configurable functionality on high frequency analog path with reasonable system integration and cost. Presented paper deals with this issue considering an analog mixer example and discussing some observations appeared when RF signal acquisition circuits have been developed. Authors argue that using a hybrid approach when building high frequency analog path, by complementing the configurable digital logic with dedicated radio-frequency components, high quality applications with configuration features may be expected.

PL

Rekonfigurowalne układy cyfrowe są dużo bardziej zaawansowane technologicznie i metodycznie oraz rozpowszechnione w porównaniu z rekonfigurowalnymi rozwiązaniami typu analogowego - wspomaganymi obecnie głównie przez układy FPAA o ograniczonej częstotliwości pracy oraz przez pewne koncepcje typu FPMA. Problem sprowadza się do możliwości uzyskania modyfikowalnej funkcjonalności w analogowym torze wysokiej częstotliwości zachowując odpowiednią integrację systemu przy akceptowalnych kosztach. Prezentowany artykuł podejmuje ten problem opierając się na przykładzie miksera analogowego oraz pewnych obserwacjach poczynionych podczas realizacji toru radiowego pozyskiwania danych. Autorzy proponują zastosowanie podejścia hybrydowego dla realizacji analogowego toru wysokiej częstotliwości, poprzez uzupełnienie rekonfigurowalnych elementów o charakterze cyfrowym specjalizowanymi elementami częstotliwości radiowych.

13

Konstruowanie współbieżne systemów zastosowania specjalnego

Olech B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2006

|

R. 52, nr 7 bis

14--16

PL

Systemy zastosowania specjalnego podlegają szczególnym obostrzeniom z uwagi na niezawodność w poszerzonym zakresie wymagań klimatycznych i innych, określonych szczególnymi warunkami eksploatacji. Aby sprostać tym obostrzeniom w procesie konstruowania należy zastosować wielowątkowe projektowanie współbieżne wiążące zagadnienia elektroniki, przetwarzania sygnałów, automatyki i sterowania, napódów, przetwarzania danych, a także projektowania elementów mechaniki. Przedstawione rozważania oparto na przykładzie opracowanego i wdrożonego przez autora zakresu modernizacji wyrzutni rakiet.

EN

Military systems are assumed to be unconditionally reliable in expanded environmental conditions and because of specific way they are used. In consequence a multithread co-design process has to be applied to achieve synergy of electronics, signal processing, automation and control, motion control, data processing, and mechanical components design. Discussion in this paper is based on a rocked launcher system in the part developed and designed by the author.

14

Integracja polskich laboratoriów badawczych z europejskim systemem akredytacji i certyfikacji

Baranowska J., Olech B.

Przegląd Spawalnictwa

|

2001

|

R. 73, nr 10-11

32-33

15

Utrudnienia technologiczne i organizacyjne dla ruchu kopalni wynikające z eksploatacji kopalin towarzyszących

Olech B., Limanówka J., Buczyński M.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2001

|

R. 43, nr 2-3

51-55

PL

Eksploatacja kopalin towarzyszących wpływa na zmiejszenie wydajności i współczynnika wykorzystania czasu kalendarzowego maszyn podstawowych oraz występowania postojów wymuszonych innych ciągów koparkowych. Wymaga dodatkowego rozpoznania zalegania kopaliny towarzyszącej i określenia jej parametrów jakościowych. Wydobycie kopalin łączy się również z angażowaniem stosunkowo dużej ilości sprzętu pomocniczego i ludzi. Mimo powyższych uwarunkowań, kopaliny towarzyszące należy maksymalnie eksploatować i wykorzystywać na bieżąco lub nawet poprzez tworzenie złóż wtórnych.

EN

The exploitation of accompanying minerals lowers the efficiency and coefficient of time utilisation of basic machines as well as causes stoppage of other excavator lines. It requires additional reconnaissance of the accompanying deposits and definition of its qualitative parameters. The exploitation of minerals involves relatively large number of additional equipment and workers. Apart from the above mentioned conditioning, accompanying minerals should be maximally exploited and utilised even by organising secondary deposits.