SigSys SoSe2018

Autor: Prof. Schneider

Die Lehrveranstaltung "Signalverarbeitende Systeme" hat laut Modulhandbuch folgende Lernergebnisse/Kompetenzen:

Die Studierenden kennen die Elemente einer Signalverarbeitungskette und können Fehler erkennen, abschätzen analysieren und beheben.
Sie sind in der Lage signalspezifische analoge und digitale Filter auszulegen und anzuwenden.

Nachfolgende Inhalte wurden definiert

• Hard- und Softwarearchitekturen in signalverarbeitenden Systemen
• Moderne Analog-/Digital-Umsetzer
• Signalauswertung und -erkennung
• Digitale Signalverarbeitung
• Entwurf und Realisierung analoger und digitaler Filter
• Anwendungen der Signalverarbeitung (z.B. Digitale Bildverarbeitung)

Semesterbegleitende Prüfung

Jeder Studierend bearbeitet semesterbegleitend bis zum 06.07.18 ein Projekt mit Matlab/Lego Mindstorms lösen. Diese Lösung ist vor dem Stichtag in SVN zu sichern.

Tipp: Sichern Sie Ihre Ergebnisse während der Arbeit bereits systematisch in Ihren SVN-Ordner https://svn.hshl.de/svn/BSE_SigSys/trunk/Projekte/.

Aufgabenstellung

• Lesen Sie den Sensor mit MATLAB/Simulink aus (MATLAB/Simulink Toolbox).
• Beschreiben, untersuchen und verstehen Sie Ihre Signalverarbeitungskette.

Schritte zur Signalberarbeitung

1. Auswahl eines Primärsensors
   1. Wie funktioniert der Sensor?
   2. Welche Rohsignale liefert der Sensor?
2. Signalvorverarbeitung
   1. Sollen Messwerte oder vorverarbeitete Daten übertragen werden?
   2. Wie lässt sich eine Vorverarbeitung umsetzen?
   3. Wird eine Kennlinie eingesetzt? Wenn ja, wie wird diese kalibriert?
3. Analog-Digital-Umsetzer
   1. Wie werden die analogen Signale umgesetzt?
   2. Welcher ADU kommt zum Einsatz?
   3. Welche Gründe sprechen für diesen ADU? Alternativen?
4. Bussystem
   1. Wird ein Bussystem zwischen Sensor und Mikrocontroller eingesetzt?
   2. Wenn ja, wie funktioniert dieses Bussystem?
5. Digitale Signalverarbeitung
   1. Welche Verarbeitungsschritte sind notwendig?
   2. Welche Filter werden angewendet?
   3. Bestimmen Sie Auflösung, Empfindlichkeit und Messunsicherheit des Sensors.
6. Darstellung der Ergebnisse
   1. Welche Fehler treten in welchem Verarbeitungsschritt auf?
   2. Stellen Sie die Messunsicherheit bzw. das Vertrauensintervall dar.

Themenverteilung

#	Thema	Bearbeiter	Schließfach
1	Hokuyo Lidar Objekterkennung mit Matlab/Simulink
2	CmuCam v5 (Pixy-Cam) mit Matlab/Simulink
3	HiTechnics EOPD mit Matlab/Simulink
4	Ultraschall mit Matlab/Simulink	Sven Gaida
5	Gyroskop mit Matlab/Simulink	Philipp Tewes
6	Infrarotsensor mit Matlab/Simulink	Janis Ostermann
7	3D Time-of-Flight Sensor Evaluation Module mit Matlab/Simulink
8	Objekterkennung mit HiTechnics EOPD mit Matlab/Simulink
9	Beschleunigungssensor mit Matlab/Simulink	Julia Averesch
10	TeraRanger mit Matlab/Simulink
11	HiTechnics Kompass mit Matlab/Simulink
12	NXT SumoEyes mit Matlab/Simulink
13	Low-Cost-Lidar Verarbeitung mit Matlab/Simulink
14	Asus Xtion Pro Tiefenkamera mit Matlab/Simulink
15	TI Sensortag mit Matlab/Simulink
16	HiTechnic NXT IRSeeker V2 mit Matlab/Simulink
17	RFID Sensor mit Matlab/Simulink

Einstieg in das Thema/Getting Started

• Es gibt die Möglichkeit, über S-Funktions Sensoren in MATLAB/Simulink einzubauen. Herr Giampiero Campa hat eine Anleitung geschrieben, die am Beispiel des Arduino Support Packages zeigt, wie dies geht: Link.

Nächste Schritte

1. Suchen Sie sich ein Thema aus.
2. Leihen Sie sich den Sensor bei Herrn Raza aus.
3. Lassen Sie sich einen Schließfachschlüssel für das Projekt geben.
4. Bearbeiten Sie das Projekt im Semester.
5. Dokumentieren Sie fortlaufend in SVN und Wiki.
6. Geben Sie nach Projektabschluss die Hardware wieder zurück.

Literatur

• Burger, W.; Burge, M. J. Digitale Bildverarbeitung: Eine Einführung mit Java und ImageJ. Berlin [u.a.]: Springer, 2. Auflage. 2006 (als eBook verfügbar)
• Erhardt, A.: Einführung in die Digitale Bildverarbeitung: Grundlagen, Systeme und Anwendungen. Wiesbaden: Vieweg+Teubner 2008 (als eBook verfügbar)
• Jähne, B. (2005). Digitale Bildverarbeitung. 6. Auflage. Berlin [u.a.]: Springer. (als eBook verfügbar) – Neue Auflage: 30. November 2012
• Nischwitz, A.; Fischer, M.; Haberäcker, P.; Socher, G.: Computergrafik und Bildverarbeitung: Band II: Bildverarbeitung. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 3. Auflage. 2011. (als eBook verfügbar)
• Tönnies, Klaus D.: Grundlagen der Bildverarbeitung. München: Pearson Studium, 2005.
• Ballard, Dana H., Brown, Christopher M. (1982). Computer Vision. Englewood Cliffs (u.a.): Prentice-Hall

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