Задачка для студентов
Oct. 14th, 2021 10:27 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
eddy_emЯ тут интересную (и, главное, актуальную: судя по скудной информации в интернете, если этим кто-то и занимался, то результаты закопаны под NDA) задачку для студентов-технарей придумал.
Тема работы: Сравнение производительности методов частотного анализа на микроконтроллерах STM32: с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ), дискретного косинусного преобразования (ДКП) и периодограммы Ломба-Скаргла (ПЛС).
Да, математика там жестокая, времени может уйти очень много. Зато из нее можно сделать очень приличные дипломные работы как студенту бакалавриата, так и магистранту. Ну или просто в рамках практики хотя бы часть реализовать.
В работе я предлагаю оценить производительность определения первых N базовых гармоник сигнала, поступающего на вход АЦП STM32F103 (не имеет FPU) и STM32F072 (не имеет FPU и аппаратного деления). А) сравнить разные реализации БПФ для микроконтроллеров. Б) портировать реализацию ДКП и сравнить с производительностью БПФ. В) портировать реализацию ПЛС и разработать реализацию одного из альтернативных методов построения периодограмм. Сравнить с предыдущими. По возможности повторить исследования на STM32F303 или STM32F401 (имеют FPU).
В качестве реализации результатов работы может стать измеритель частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Да и вообще, частотный анализ — весьма интересная тема. Можно аналогичное исследование на ПК провести, чтобы по нашим измерениям попытаться восстановить кривые блеска переменных звезд и звезд, затмевающихся планетами.
Вкратце выложу названия остальных работ.
Портирование кода для устройств USB-CDC и USB-HID с микроконтроллеров STM32F103 и STM32F072 на STM32F303 (если человек в теме, за пару дней сделает).
Исследование зависимости положения фокуса 0.5-м телескопа от температуры воздуха и его узлов (тоже несложная работа на время практики).
Разработка системы управления шаговым двигателем с обратной связью (вообще-то, я и сам этим начал заниматься, но вдруг студент более приличное решение придумает?).
Разработка библиотеки протокола CANopen для микроконтроллеров STM32F0x2 (на самом деле - портировать одну из существующих библиотек, выбрав наиболее шуструю и не слишком жирную; как она ни плакала, а, похоже, придется мне кое-какие железяки с дурацким CANopen делать; ну, хоть не дерьмо мамонта - модбас).
Анализ температурных режимов работы Главного Зеркала БТА (взять архив температур зеркала в разных точках, архив наблюдений на БТА и попытаться найти корреляцию между качеством изображения и градиентами температуры зеркала).
Разработка методики автоматического определения облачности по анализу данных с all-sky камеры (старая тема, которую так до сих пор никто и не реализовал; хоть бы просто нашли готовое решение в интернетах, да сделали из него сетевой демон).
Построение распределенной системы управления астрофизическим экспериментом (страшное название, под которым скрывается простейшая лабораторная работа: связать по CAN-шине пару-тройку устройств с компьютером).
Разработка низкоуровневой системы управления телескопом с альт-азимутальной монтировкой (а это - для нашего третьего "будущего роботелескопа"; у меня явно руки не скоро до этой работы дойдут; тут еще в конце октября на неопределенный срок меня в Крым тащат).
Тема работы: Сравнение производительности методов частотного анализа на микроконтроллерах STM32: с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ), дискретного косинусного преобразования (ДКП) и периодограммы Ломба-Скаргла (ПЛС).
Да, математика там жестокая, времени может уйти очень много. Зато из нее можно сделать очень приличные дипломные работы как студенту бакалавриата, так и магистранту. Ну или просто в рамках практики хотя бы часть реализовать.
В работе я предлагаю оценить производительность определения первых N базовых гармоник сигнала, поступающего на вход АЦП STM32F103 (не имеет FPU) и STM32F072 (не имеет FPU и аппаратного деления). А) сравнить разные реализации БПФ для микроконтроллеров. Б) портировать реализацию ДКП и сравнить с производительностью БПФ. В) портировать реализацию ПЛС и разработать реализацию одного из альтернативных методов построения периодограмм. Сравнить с предыдущими. По возможности повторить исследования на STM32F303 или STM32F401 (имеют FPU).
В качестве реализации результатов работы может стать измеритель частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Да и вообще, частотный анализ — весьма интересная тема. Можно аналогичное исследование на ПК провести, чтобы по нашим измерениям попытаться восстановить кривые блеска переменных звезд и звезд, затмевающихся планетами.
Вкратце выложу названия остальных работ.
Портирование кода для устройств USB-CDC и USB-HID с микроконтроллеров STM32F103 и STM32F072 на STM32F303 (если человек в теме, за пару дней сделает).
Исследование зависимости положения фокуса 0.5-м телескопа от температуры воздуха и его узлов (тоже несложная работа на время практики).
Разработка системы управления шаговым двигателем с обратной связью (вообще-то, я и сам этим начал заниматься, но вдруг студент более приличное решение придумает?).
Разработка библиотеки протокола CANopen для микроконтроллеров STM32F0x2 (на самом деле - портировать одну из существующих библиотек, выбрав наиболее шуструю и не слишком жирную; как она ни плакала, а, похоже, придется мне кое-какие железяки с дурацким CANopen делать; ну, хоть не дерьмо мамонта - модбас).
Анализ температурных режимов работы Главного Зеркала БТА (взять архив температур зеркала в разных точках, архив наблюдений на БТА и попытаться найти корреляцию между качеством изображения и градиентами температуры зеркала).
Разработка методики автоматического определения облачности по анализу данных с all-sky камеры (старая тема, которую так до сих пор никто и не реализовал; хоть бы просто нашли готовое решение в интернетах, да сделали из него сетевой демон).
Построение распределенной системы управления астрофизическим экспериментом (страшное название, под которым скрывается простейшая лабораторная работа: связать по CAN-шине пару-тройку устройств с компьютером).
Разработка низкоуровневой системы управления телескопом с альт-азимутальной монтировкой (а это - для нашего третьего "будущего роботелескопа"; у меня явно руки не скоро до этой работы дойдут; тут еще в конце октября на неопределенный срок меня в Крым тащат).
