Disertační práce / Dissertations FEI (Ph.D.)
Permanentní URI k tomuto záznamuhttps://hdl.handle.net/10195/38790
Procházet
Disertační práce Omezený přístup Modelování a řízení nelineární soustavy s využitím umělých neuronových sítí(Univerzita Pardubice, 2011) Doležel, Petr; Taufer, Ivan; Dvoran, Ján; Olehla, Miroslav; Víteček, AntonínProblematika umělých neuronových sítí je relativně nová vědní disciplína, která se však již uplatňuje v širokém spektru oborů lidského bádání. Tato práce zkoumá možnosti jejího uplatnění v modelování a řízení technologických procesů, kde si umělé neuronové sítě najdou opodstatnění zejména v případech, kdy řešený problém nelze úplně matematicky popsat, či kdy je řešený problém tak složitý, že nelze řešit standardními řídicími algoritmy. Jedná se většinou o výrazně nelineární systémy. Práce je členěna do několika oddílů. Nejprve jsou popsány teoretické základy umělých neuronových sítí a evolučních algoritmů v rozsahu odpovídajícímu praktickému použití v dalších částech práce. Následují popisy různých přístupů k modelování technologických procesů s využitím umělých neuronových sítí a teoretická část práce je zakončena popisy pěti různých algoritmů řízení, které využívají umělé neuronové sítě a případně evoluční algoritmy. Tři popsané algoritmy jsou převzaté, dva do jisté míry původní. V experimentální části jsou pak popsané algoritmy aplikovány nejprve na vhodně zvolenou simulovanou soustavu a následně na daný laboratorní model. Paralelně jsou experimenty provedeny s využitím řady klasických a moderních metod řízení, přičemž v závěru je kladen důraz na jejich porovnání a zhodnocení možného přínosu využití umělých neuronových sítí pro řízení.Disertační práce Otevřený přístup Metody obrazové detekce obsazenosti železničního přejezdu(Univerzita Pardubice, 2013) Šilar, Zdeněk; Dobrovolný, Martin; Kršák, Emil; Vlček, KarelPráce se zabývá metodami detekce objektů v obraze využitelných pro monitorování oblasti železničního přejezdu. Popisované metody a algoritmy zpracovávají obrazovou informaci z vhodně umístěné stacionární digitální kamery, která sleduje definovanou oblast. Obsahem práce je popis, implementace a optimalizace navržených algoritmů, jejichž úkolem je detekce a segmentace dynamických i statických objektů a jejich následná identifikace pomocí metod shlukování. Navržené metody mohou ve fúzi např. s radarovými systémy tvořit základ komplexního dohledového systému v definované oblasti zájmu.Disertační práce Omezený přístup Multistatický systém na podporu klasického radaru(Univerzita Pardubice, 2015) Mandlík, Michal; Němec, Zdeněk; Tkáč, Jozef; Veselý, JiříTato disertační práce se zabývá problematikou návrhu pasivního multilateračního systému určeného k řízení letového provozu zejména v okolí letiště. Hlavním cílem disertační práce je návrh metody přesného měření rozdílů časů příchodů signálů na základě analýz na matematickém modelu, který bude vhodný pro realizaci multilateračního systému. Dosažené výsledky modelování jsou ověřeny měřeními na experimentálním vzorku. Měření prokázala vhodnost navržených postupů pro návrh komplexního systému.Disertační práce Otevřený přístup Hand analysis in gesture-based interfaces : design of an accurate real-time algorithm(Univerzita Pardubice, 2016) Jetenský, Pavel; Slabý, Antonín; Sporka, AdamHloubkové sensory prodělaly v posledních letech velký kvalitativní vzestup. Zařízení jako je Microsoft Kinect prokázaly svou schopnost poskytovat spolehlivá 3D data o okolním prostoru. To vedlo ke vzniku nových uživatelských rozhraní, založených na snímání lidských rukou. Vědci nyní zkoumají rozdílná paradigmata uživatelské interakce, nicméně ideální řešení dosud nebylo nalezeno, neboť na uživatele jsou stále kladena mnohá omezení. I přes velké pokroky v oboru přirozených uživatelských rozhraní, kde je uživatel osvobozen od práce s jakýmkoliv pomocným vstupním zařízením, klávesnice a myš je v roce 2015 stále hlavním paradigmatem interakce s počítačem. Hlavním důvodem je vysoká komplexnost úloh analýzy lidské ruky a interpretace gest. Tato práce prezentuje algoritmus detekce ruky pro přesný výpočet souřadnic špiček prstů a dalších parametrů ruky na základě snímku ruky získaného z hloubkové kamery. Algoritmus správně analyzuje jak rovné, tak ohnuté prsty a je rotačně invariantní. Algoritmus lze použít pro vývoj uživatelského rozhraní založeného na gestech rukou, jako je TouchTable. TouchTable je multi-modální uživatelské rozhraní vyvinuté v rámci této dizertace. Práce prezentuje výhody navrženého algoritmu oproti dosud publikovaným metodám. Přesnost algoritmu je vyhodnocena pomocí DepthTipu, nové veřejné datové sady, která slouží k vyhodnocování algoritmů počítajících souřadnice prstů.Disertační práce Otevřený přístup Systém pro přesné určování polohy vysílače v komplikovaném prostředí(Univerzita Pardubice, 2016) Pola, Marek; Bezoušek, Pavel; Tkáč, Jozef; Veselý, JiříDizertační práce je věnována radarovému systému pro určování polohy vysílače v budovách a dalších prostředích s mnoha překážkami. Systém je koncipován jako časoměrný hyperbolický radarový systém vyhodnocující rozdíly časů příchodů vysílaných signálů na přenosných stanicích, rozmístěných vně sledovaného prostoru. Vysílaný signál je širokopásmový impulzní s vnitropulzní modulací OFDM. V práci je provedena analýza metod výpočtu polohy zahrnující vliv chyb, způsobených průchodem signálu zdmi. Na modelu jsou zde také analyzovány metody odhadu zpoždění signálů a odhadnuta velikost chyb v důsledku šumu, vícecestného šíření a nedokonalostí synchronizace oscilátorů. Nakonec bylo provedeno experimentální ověření hlavních charakteristik navržených metod v reálných podmínkách.Disertační práce Omezený přístup Systém na podporu dispečerského řízení železniční dopravy analyzující data o poloze kolejových vozidel získaných ze systémů GNSS(Univerzita Pardubice, 2016) Fikejz, Jan; Brandejský, Tomáš; Jánošíková, ĽudmilaTato disertační práce se zaměřuje na řešení problémů lokalizace kolejových vozidel v rámci jednokolejných regionálních tratí za pomoci technologie GNSS. Primárně se soustředí na návrh metodiky pro vybudování modelu železniční sítě pro podporu lokalizace a její následné ověření. Jedním z dalších výstupů disertační práce je softwarový demonstrátor, který ilustruje detekci vybraných provozních krizových situací, jakožto možné doplňkové podpory dispečerského řízení železniční dopravy.Disertační práce Otevřený přístup Aktivní fázované anténní systémy pro přibližovací radary(Univerzita Pardubice, 2016) Shejbal, Tomáš; Bezoušek, Pavel; Nováček, Zdeněk; Schejbal, VladimírPráce se zabývá problematikou přesného přibližovacího radaru se zaměřením na anténní řady a s aplikací adaptivních metod určování směru příchodu signálu. Na začátku práce je představeno několik variant řešení aktivních fázovaných anténních řad, které jsou dále analyzovány se zaměřením na počet anténních elementů a rozlišovací schopnosti anténních řad v úhlu. Dále jsou představeny možnosti zlepšení rozlišovacích schopností anténních řad v úhlu a následně jsou i analyzovány. V práci jsou také poukázány problém adaptivních metod určování směru příchodu signálu. Dostatek prostoru je věnován zejména vypořádání se s příjmem koherenčních signálů a odhadem počtu příchozích signálů.Disertační práce Otevřený přístup Pokročilé metody zpracování signálu z radaru PCDR35(Univerzita Pardubice, 2017) Rejfek, Luboš; Schejbal, Vladimír; Šebek, FrantišekPráce byla zaměřena na pokročilé zpracování signálu z FMICW radaru pracujícím na frekvenci 35,4 GHz pro bodové i objemové cíle. Tento radar byl ale v průběhu tvorby práce stále ještě i vyvíjen. Dílčí kroky vývoje jsou v této práci také popsány. V práci je také umístěn přehled metod pro vyhodnocení signálu a je provedeno jejich porovnání. Prvním stěžejním výsledkem je návrh systému pro korekci odrazné plochy cíle ovlivněné její vzdáleností. Tento odhad je důležitý ke správnému odhadnutí typu cíle a lepšímu popsání jeho vlastností. Druhým stěžejním výsledkem práce je návrh algoritmů pro analýzu výstupního signálu radaru, které provádějí automatické vyhodnocování signálu. První algoritmus pracuje na bázi "je, nebo není cíl" a je vhodný pro zabezpečovací aplikace, například pro kontrolu vyklizení železničního přejezdu. Druhý algoritmus určuje rozmístění cílů v oblasti a jejich vlastnosti. Pro správnou funkci ale vyžaduje větší odstup signál šum než předchozí algoritmus.Disertační práce Otevřený přístup Trajectory Tracking of Differential Drive Mobile Robot by Model Predictive Control(Univerzita Pardubice, 2017) Kizhakke Illom, Rahul Sharma; Dušek, František; Gazdoš, František; Kukal, JaromírV práci je navrženo dvouúrovňové řízení pohybu mobilního dvoukolového robotu zajišťující sledování známé trajektorie. V obou úrovních je použit prediktivní regulátor s uvažováním omezení. Pro návrh řízení ve vyšší úrovni vycházející z kinematického modelu (závislost polohy a orientace robotu na jeho aktuální tangenciální a úhlové rychlosti) byly vytvořeny dva nelineární modely chyby sledování známé trajektorie. Pro návrh řízení v nižší úrovni a pro možnost simulačního ověření celého řízení robotu byl vytvořen metodou matematicko-fyzikální analýzy lineární dynamický model robotu popisující závislost jeho tangenciální a úhlové rychlosti na napětích elektromotorů pohánějící obě kola. Simulačně byly porovnány průběhy řízení pro různé struktury řízení i regulátory. Pozornost byla věnována zejména vlivu zanedbání dynamiky robotu a přínosu prediktivních regulátorů oproti standardně používaným řešením jak v kinematické tak i dynamické úrovni. Výsledky simulací ukazují, že prediktivní regulátor dynamické části, kromě respektování zadaných omezení, také ovlivňuje kinematickou část a zvyšuje celkovou kvalitu regulace.Disertační práce Otevřený přístup Using SDN to Enhance IoT Security(Univerzita Pardubice, 2018) Holík, Filip; Race, Nicholas John Paul; Soběslav, VladimírUse of Software Defined Networking in critical networks such as smart cities, depends on safe and functional control applications. This thesis proposes a blueprint for an effective development and implementation of such applications. The blueprint describes a 6-step development process, which gives a general guide of how to progress with the application development with security in mind. The blueprint then focuses mostly on the second phase - analysis - as it summarizes and presents a list of application requirements. Finally, the blueprint analyses the most common security threats and proposes approaches to mitigate these threats by Software Defined Networks. In the last part of the thesis, the blueprint is verified on a use case application of a smart city protection system, specifically developed for this purpose.Disertační práce Otevřený přístup Dynamic Stochastic Modeling for Optimization of Environmental Measurements(Univerzita Pardubice, 2018) Ezeora, Obiora Sam; Krőmer, Pavel; Pelikán, EmilMinimization of energy consumption of environmental measurement systems is important to ensure their extended operational lifetime and low maintenance cost. This needs to be realized without sacrificing on data quality. One possible way to achieving this is the use of energy-aware sampling techniques such as adaptive and event-triggered sampling. In this work, new methods based on these sampling techniques have been developed. The first method produces stochastic models that accurately predict missed and future data with minimal energy. The method also determines the optimal sampling interval. The second method utilizes new type of event-triggered mechanism that adjusts sampling interval so that it adapts to the changes in measurement data. Algorithms have been developed and all methods demonstrated using field data. Obtained results have been thoroughly analyzed from the perspective of approximation error and energy savings. Models have been validated and favorable results obtained. High R-squared values and low values of mean square normalized error have been obtained. Battery lifetime is extended by more than 87% when sampling interval increases from 15 to 30 seconds. Furthermore, about 45% daily savings of energy consumption of analog-to-digital converter has been achieved in a case study analysis involving the new algorithm, an ADC and field data.Disertační práce Otevřený přístup Moderní metody výzkumu atmosféry pro modelování šíření optických a rádiových vln(Univerzita Pardubice, 2018) Brázda, Vladimír; Grábner, Martin; Řezáčová, DanielaPráce je věnována studiu vlivu meteorologických jevů na útlum signálu optického bezkabelového spoje. Zaměřuje se podrobněji především na útlum vlivem deště a mlhy, kde analyzuje stávající aproximativní modely a zkoumá dané meteorologické jevy do hloubky za pomocí spektra velikosti kapek. V práci jsou formulovány vlastní matematické modely a metody pro stanovení měrného útlumu optického signálu ve zhoršených atmosférických podmínkách.Disertační práce Otevřený přístup Řídké antény pro příjem signálů odpovídačů sekundárních radiolokátorů(Univerzita Pardubice, 2018) Zálabský, Tomáš; Nováček, Zdeněk; Schejbal, VladimírTato dizertační práce se věnuje návrhu aktivních antén pro příjem signálů odpovídačů SSR a dalších odvozených systémů (v pásmu 1 030 - 1 090 MHz), používaných při řízení letového provozu, jako jsou sekundární přehledové radary, letecké antikolizní systémy TCAS/ACAS, informační systémy (např. ADS-B) a vojenské identifikační systémy IFF. Tyto systémy umožňují získávat podrobné informace o objektech, pohybujících se ve vzdušném prostoru i v prostoru letiště. Velkým problémem těchto systémů je vysoká hustota rádiového provozu v úzkém vyhrazeném pásmu kmitočtů, která zmenšuje pravděpodobnost dekódování konkrétní zprávy včetně identifikace jejího zdroje. Aktivní přijímací anténa, jejíž elementy jsou vybaveny vlastními přijímači s digitálním zpracováním signálu, se vyznačuje vysokou adaptabilitou anténního diagramu a umožňuje výběr přijímaných signálů na principu selekce směru i dostatečné potlačení rušivých signálů. Práce řeší minimalizaci počtu anténních elementů těchto antén při zachování vysoké přesnosti měření směru příchodu signálu a dobrého potlačení signálů z jiných směrů. Analyzovány, navrženy a porovnány jsou lineární fázový interferometrický anténní systém a řídká lineární anténní řada se zpracováním signálu metodou kompresního snímání. V experimentální části práce je demonstrační vzor takové antény včetně zpracování signálu navržen i zhotoven a jeho základní funkce jsou zde ověřeny měřením.Disertační práce Otevřený přístup Šíření optického a radiového signálu v prostředí s hydrometeory a větrnými turbulencemi(Univerzita Pardubice, 2018) Pešek, Jiří; Fišer, Ondřej; Grábner, Martin; Schejbal, VladimírPráce je věnována studiu vlivů způsobující útlum na optickém bezkabelovém spoji. Věnuje se především vlivu mlhy a větrných turbulencí, které jsou dlouhodobě označovány jako nejvýznamnější vlivy ztrát. Oba vlivy jsou podrobeny zkoumání v přirozeném venkovním prostředí, tak i v laboratorním prostředí, s možností napodobení podmínek panujících venku.Disertační práce Otevřený přístup Systém automatického mapování 3D prostoru(Univerzita Pardubice, 2019) Chmelař, Pavel; Dobrovolný, Martin; Skapa, Jan; Tkáč, JozefPráce je tematicky orientována do oblasti systémů automatizovaného skenování a mapování třírozměrných prostorů s využitím fúze obrazových a dálkoměrných senzorů. Obsahuje tři hlavní části zahrnující popis vlastního navrženého optického skeneru prostředí, registraci mračen bodů a jejich zpracování pro základní detekci objektů se stanovením prostorových parametrů, vizualizaci a redukci popisných bodů. První část je zaměřena na popis vlastního optického skeneru prostředí a tvorbu výstupního barevného mračna bodů z měřicích snímků. Segmentace laserové čáry pomocí Gaussian mixture modelu, výběr nejlepšího laserového elementu a určení jeho středu je detailně vysvětlena. Druhá část se zabývá předzpracováním mračen bodů, registrací individuálních skenů z různých míst v prostředí. Dvě hlavní metody ICP a NDT jsou porovnány na sestavení uceleného mračna bodů z rozsáhlého patra budovy. V poslední části jsou představeny navržené metody pro zpracování mračen bodů zahrnující tvorbu hloubkového obrazu z libovolné pozice v mračnu bodů se zvolenou orientací virtuální kamery. Rovněž popisuje nový navržený koncept zpracování mračen bodů pomocí úrovňového obrazu a prostorové analýzy dat pro detekci rovin, jejich zpracování, vektorizaci a barevnou vizualizaci. Dosažené výsledky jsou ověřeny a porovnány na skutečném prostředí.Disertační práce Otevřený přístup Detekce horizontální chyby polohy GNSS s využitím 3D-mapy tratě(Univerzita Pardubice, 2019) Jonáš, Marek; Filip, Aleš; Mocek, Hynek; Šebesta, JiříDisertační práce se věnuje zkoumání možností zvýšení integrity určení polohy vozidel pomocí GNSS pro potřeby železniční dopravy. V teoretické části jsou popsány základy určování polohy pomocí GNSS, železničních zabezpečovacích systémů a teorie spolehlivosti a bezpečnosti. Praktická část obsahuje měření s EGNOS přijímačem PolaRx3. Na základě naměřených dat jsou následně prováděny simulace chyb GNSS. Jsou simulovány chyby GNSS vzniklé vlivem vícecestného šíření. Pomocí simulací jsou prozkoumány vztahy mezi chybami určené polohy v horizontální rovině a vertikálním směru. Na základě analýzy vztahů pro výpočet polohy pomocí GNSS je vybrán vhodný matematický model. Provedené simulace jsou následně ověřeny tímto matematickým modelem. Jádrem práce je navržená nová metoda pro detekci chyby určení polohy v horizontální rovině na základě známé polohy ve vertikálním směru a její aktuální chyby. Je vypracován algoritmus detekce a nakonec jsou zkoumány a zhodnoceny vlastnosti navrženého detektoru.Disertační práce Otevřený přístup Metodika budování distribuovaných simulačních modelů odrážejících provoz vybraných systémů s decentralizovaným řízením(Univerzita Pardubice, 2019) Brožek, Josef; Kavička, Antonín; Adamko, Norbert; Brandejský, TomášDisertační práce se zabývá návrhem a ověřením metodiky využitelné pro budování počítačových distribuovaných simulačních modelů. Praktickým výsledkem této práce je původní metodika nazvaná Metodis, která je navržena pro nasazení nezávisle od implementačních platforem. Metodika byla ověřena při zpracování relevantních případových studií.Disertační práce Otevřený přístup Návrh metodiky zaznamenávání činnosti na prvcích kritické informační infrastruktury v prostředí energetických systémů(Univerzita Pardubice, 2020) Svoboda, Tomáš; Karamazov, Simeon; Komárková, Jitka; Soběslav, VladimírTato práce se zabývá problematikou návrhu nové metodiky pro řešení zaznamenávání činnosti na prvcích kritické informační infrastruktury v prostředí energetických systémů. Za účelem uvedení do problematiky jsou nejprve obecně představeny energetické systémy a jejich dílší části. V práci je dále představen aktuální legislativní rámec a aktuální stav problematiky bezpečnosti energetických systémů v souvislosti s kybernetickými útoky, které byly v poslednich letech cíleny právě na energetický sektor. Pro účel návrhu nové metodiky jsou dále analyzovány růžné pohledy na efektivitu zajištění monitoringu činností a událostí s důrazem na zajištění efektivního přístupu k budování architektury bezpečnostních monitorovacích systémů, která je v souladu s potřebami společnosti či organizace. Na základě analýzy možných přístupů k budování jsou dále představeny relevantní mezinárodně uznávané rámce (frameworky), které se zabývají uvedenou problematikou. Na základě stanovených kritérií, které reflektují specifické vlastnosti energetických systémů, je provedena komparativní analýza s cílem výběru relevantního rámce enterprise architektury, který tvoří základ nové metodiky. S využitím výstupů provedené komparativní analýzy je navržena nová metodika podporující návrh komplexní bezpečnostní infrastruktury, resp. bezpečnostního monitoringu, která plně reflektuje požadavky pro zaznamenávání činnosti na prvcích kritické informační infrastruktury v prostředí energetických systémů.Disertační práce Otevřený přístup Metodika budování škálovatelných simulačních modelů železničních systémů(Univerzita Pardubice, 2020) Novotný, Radek; Adamko, Norbert; Bulíček, JosefPro potřeby zkoumání a optimalizace provozu v rámci komplexních železničních systémů je s výhodou využívána experimentální výzkumná metoda počítačové simulace. V této souvislosti hraje důležitou roli tzv. granularita simulátoru, která určuje míru podrobnosti simulujícího systému na počítači vzhledem k příslušnému objektu zkoumání. Tato disertační práce se zabývá metodikou budování škálovatelných simulačních modelů železniční dopravy, které aplikují na odlišné části simulujícího systému různou míru abstrakce (granularity). Oblasti železniční sítě, kde je zapotřebí detailní zkoumání dopravního provozu, jsou modelovány na mikroskopické úrovni a oblasti, kde postačují pouze hrubé charakteristiky o dopravním proudu, jsou sledovány na makroskopické úrovni. Výsledná metodika disponuje řadou funkcionalit podporujících konstrukci variantních konfigurací škálovatelného simulátoru pro potřeby odlišných scénářů simulačních experimentů.Disertační práce Otevřený přístup Metodika určování propustnosti kolejišť železničních stanic s podporou počítačové simulace(Univerzita Pardubice, 2020) Diviš, Roman; Adamko, Norbert; Bulíček, JosefŽelezniční doprava představuje jeden ze základních způsobů dopravy osob a zboží. Infrastruktura železnice je restriktivnější a omezenější (než je tomu např. u infrastruktury automobilové dopravy) a případné technické problémy na zařízeních či přetížení části infrastruktury mohou negativně ovlivnit mnoho vlaků na železnici. Techniky určování kapacity na železnici slouží k analýze a vyhodnocení, jakou kvalitu provozu lze na dané části železniční infrastruktury (a s ní související realizovanou vlakovou dopravu) očekávat. Kapacitu lze zjišťovat s užitím různých technik a matematických aparátů, zahrnujících metody analytické, grafické a experimentální. Disertační práce se primárně věnuje návrhu inovativní metodiky pro určování kapacity železničních stanic s využitím techniky počítačové simulace. Navrhovaná metodika využívá techniku vnořených reflektivních simulací, která jako podpora rozhodování umožňuje hledat řešení konfliktů vznikajících při stochastických simulacích. Disertační práce se dále zaměřuje na popis techniky vnořených reflektivních simulací a jejich uplatnění jako obecné podpory rozhodování v simulaci. V poslední části práce je navržená metodika pro zjišťování kapacity železničních stanic aplikována na rozsáhlé případové studii.