search icon search icon

Цифровые сенсорные системы

  • Рынки НТИ: Технет
  • Сквозные технологии НТИ: Сенсорика
  • Рынки НТИ: Технет
  • Сквозные технологии НТИ: Сенсорика
Физика Информатика
  • Этап 1
    3 октября — 27 октября
    2021
  • Этап 2
    9 ноября — 10 января
    2022
  • Финал
    21 февраля — 30 апреля
    2022

Расписание

Профиль «Цифровые сенсорные системы» посвящён получению, обработке и передаче информации, полученной с помощью сенсоров в цифровых системах. Основой профиля являются технология Интернет вещей и технология Цифровой обработки сигналов. Современный мир наполнен умными цифровыми устройствами и понимание их работы как никогда важно для успешной карьеры в области электроники.

Интернет вещей (internet  of things, IoT) — концепция сети передачи данных между физическими объектами («вещами») для взаимодействия друг с другом или с внешней средой. Классический пример интернета вещей — умный дом, в котором можно управлять устройствами удаленно, а сами устройства могут взаимодействовать друг с другом. Например, умная колонка по голосовой команде включает свет, датчик передает данные о температуре в систему отопления, розетка отключается, если вы забыли выключить утюг. В любой такой системы необходимо получать, обрабатывать и передавать информацию. И тут на помощь приходят технологии цифровой обработки сигналов.

Цифровая обработка сигналов (ЦОС, DSP — digital signal processing) — способы обработки сигналов на основе численных методов с использованием цифровой вычислительной техники. Сигналы полученные от сенсоров (датчиков) необходимо получить, обработать и передать используя вычислительные средства такие как микроконтроллеры (Arduino, ESP) и микрокомпьютеры (Raspberry Pi).

Участники профиля познакомятся с основными цифровыми сенсорами, научатся получать и обрабатывать информацию, а также создавать собственные цифровые сенсорные системы на примере реальных задач по обработке и передаче звука.

Цифровые сенсорные системы1
Цифровые сенсорные системы2
Цифровые сенсорные системы3
Цифровые сенсорные системы4
Цифровые сенсорные системы5
Цифровые сенсорные системы6
Цифровые сенсорные системы7
Цифровые сенсорные системы8
01 8

Этапы соревнований

Этап 1

На этом этапе участникам предстоит решать задачи по информатике и физике.

Этап 2

Участникам будут даны задачи по следующим темам:

  • Программирование микроконтроллеров
  • Сетевое технологии
  • Цифровая обработка сигналов

В рамках прохождения второго этапа участники будут выполнять задания, которые являются подготовительными к финалу или составными частями задания финала.

Материалы подготовки ко 2 этапу

Книги

А. В. Белов. Программирование микроконтроллеров для начинающих и не только

В.А. Петин.  Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things

Шварц М. . Интернет вещей с ESP8266


Финал

Создание системы стенографирования (беспроводного преобразователя речи в текст). Используется микроконтроллер (ESP-32) с микрофоном для регистрации речи собеседников, которая после обработки будет передана на сервер (запущенный на микрокомпьютере Raspberry Pi) для распознавания голоса в текст. Передача данных между микроконтроллером и сервером происходит посредством транспортного протокола UDP/IP по Wi-Fi-соединению. Критерием оценивания в первую очередь является точность распознанных слов, в случае равенства результатов оценивается скорость работы итоговой системы и энергоэффективность.

В финале участникам придется создать собственное устройство, соединив знания из разных областей. Это уникальный шанс не только поучаствовать в олимпиаде и победить, но и получить новые знания и компетенции в работе над реальной практической задачей.

Рекомендации для наставника

Цифровые Сенсорные Системы, IoT устройства — все они в большинстве своём используют микроконтроллеры, поскольку они дёшевы, компактны и энергоэффективны. Если говорить об IoT, среди всех микроконтроллеров главным образом выделяются ESP-32/ESP-8266. Большинство умных лампочек, чайников, светодиодных лент и прочих “умных” вещей используют один из этих микроконтроллеров, в основном благодаря наличию у них интерфейсов Wi-Fi/Bluetooth. С помощью данных микроконтроллеров можно реализовать решения большого числа задач, например, сделать беспроводной сенсор веса для кровати, который будет встроен в умный дом.

Любые данные от сенсора зачастую надо куда-то передать, и чаще всего это происходит по сети, будь то локальная или глобальная сеть. Структура передаваемых данных весьма проста, поэтому проще всего их отправить посредством стека TCP/IP. Для потоковых можно использоваться UDP. Для самостоятельного изучения подойдет книга “TCP/IP Sockets in C: Practical Guide for Programmers”. Несмотря на то, что все примеры в этой книге написаны на языке Си, сами темы, которые там затрагиваются, а именно: устройство сети, IP-адреса, сокеты, клиент и сервер, могут использоваться в любом языке и на любой платформе: клиент, написанный на стандартной библиотеке чистого Си, запущенный на микроконтроллере может подключаться к серверу, написанному на языке Rust и запущенному на макбуке.

Требования к команде

Знания

Информатика:

  • Информация и информационные процессы

  • Устройство микроконтроллеров

  • Язык программирования C/С++, Python

  • Кодирование информации

  • Логические основы компьютеров

  • Компьютерная арифметика

  • Устройство компьютера

  • Алгоритмизация и программирование

Математика:

  • Алгебраические уравнения и системы нелинейных уравнений

  • Элементы комбинаторики

  • Математические функции

Hard skills необходимые для старта

  • Основы синтаксиса языков: Python/C/C++

  • Программирование микроконтроллеров

Hard skills необходимые финалистам

  • Сетевые технологии (в финальном задании должен быть реализован обмен данными между устройствами по сети)

  • Цифровая обработка сигналов

Численность команды и роли

Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из 2−3 человек.

Состав команды:

Роль 1. Лидер — данный участник, после обсуждения с командой выделит ключевые этапы решения задачи, которые будут разделены между участниками и будет контролировать процесс их выполнения.

Роль 2. Исполнитель — роль каждого участника команды, занятого непосредственно написанием кода для отдельных элементов системы.

Роль 3. Интегратор — участник, который отвечает за сведение всех частей, написанных другими участниками в единый работающий механизм. Для удобства работы, интегратор должен сообщить какой функциональный интерфейс должны предоставить остальные участники, чтобы их код можно было соединить между собой.

Роль 4. Алгоритмист — в задании будет необходимо произвести работу с входным сигналом перед дальнейшей её передачей. От участника будет необходимо разработать алгоритм этой работы, который Исполнитель будет реализовывать в виде программного кода.

Некоторые роли могут выполняться несколькими людьми, равно как и один человек может выполнять несколько ролей. Например, в команде может быть несколько Исполнителей, а Лидер может взять на себя роль Интегратора, наблюдая за общей картиной происходящего. Для более качественного распределения ролей лучше выписать сильные стороны каждого участника и выберете что нравится каждому из них и после этого уже распределите зоны ответственности и обязанности.

Материалы подготовки

Разработчики

Партнеры

background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image
background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image