Передавання даних за допомогою завадостійкого кодування в розумній системі безпеки приватного будинку
Автор: Бораковський Олег Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Робота присвячена дослідженням методів передавання сигналів за допомогою завадостійкого кодування в системах «розумний дім». Розумний дім (smart home, digital house)— система домашніх пристроїв, здатних виконувати певні повсякденні завдання, пов’язані із зручністю або безпекою, без участі людини. Функціонально пов’язуються між собою усі електроприлади будівлі, якими можна керувати централізовано. Прилади можуть бути під’єднані до комп’ютерної мережі, що дозволяє керувати ними за допомогою ПК та надає віддалений доступ до них через Інтернет. У сучасних розумних будинків контролер спілкується з іншими пристроями системи через радіосигнал або кабельні лінії. Сигнал, що поширюється в каналах зв’язку зазнає впливів середовища й інших електромагнітних хвиль. Внаслідок цього сигнал спотворюється і з’являються помилки у даних, що передавалися радіоканалом. Виявлення помилок в техніці зв’язку — це дія, що спрямована на контроль цілісності даних при її передачі по лініях зв’язку. Виправлення помилок (корекція помилок) — процедура відновлення інформації після читання її з каналу зв’язку. Під завадостійкими кодами розуміють коди, що дозволяють виявляти і виправляти помилки, що з’являються через вплив завад на сигнал, що передається. Завадостійкість кодування забезпечується додаванням перевірочних розрядів до інформаційної кодової комбінації. У системах безпеки і системах «розумний дім» потрібно забезпечити надійність багатьом різним каналам зв’язку. Ці канали можуть бути, в залежності для чого вони використовуються, абсолютно різні: аналогові, дискретні, провідні, безпровідні, основні, резервні. У першому розділі розглядається мікроконтролер, на базі якого побудована система безпеки. У бакалаврській роботі було реалізовано проєкт на базі ATmega328. Для забезпечення достатнього рівня надійності системі знадобиться більш потужний мікроконтролер. Тому в цьому проєкті розглядається реалізація кодування сигналу STM32. У другому розділі наведено основні методи, за допомогою яких в системах передавання інформації забезпечується завадостійкість сигналів. Розглянуто основні характеристики і властивості завадостійких кодів. У ході роботи було проаналізовано методи боротьби з помилками за допомогою кодування. Розглянуто найбільш поширені види завадостійкого кодування, їх параметри, властивості, переваги, недоліки і області застосування. Приклади видів завадостійких кодів, які розглядалися в проєкті: циклічні, згорткові, каскадні, турбо-коди. Наведено алгоритм кодування сигналу кодом Хеммінга. Оцінено імовірність виникнення однократних помилок у дискретних каналах зв’язку. За допомогою середовища математичної розробки було змодельовано сигнал закодований кодом Баркера, що передається спрощеним каналом зв’язку. В результаті експерименту було отримано спектральні характеристики сигналів і сумішей сигнал/шум, автокореляційну характеристику сигналу, як до проходження через канал, так і після. У третьому розділі проведено практичний експеримент з кодування і декодування сигналу на мікроконтролері STM32F103C8T6. Проєкт створювався за допомогою середовища CubeMx. Код програми писався в Keil uVision5. У четвертому розділі проведено розрахунки собівартості проєкту, планового прибутку від його реалізації та оцінено наукову та науково-технічну результативність. Об’єкт дослідження – методи завадостійкого кодування сигналів. Предмет дослідження – алгоритми кодування сигналів завадостійкими кодами. Сфера досліджень – радіотехнічні системи передавання даних. Мета роботи – дослідження методів завадостійкого передавання даних для реалізацій надійних каналів зв’язку у розумних системах безпеки для приватного будинку. Ключові слова: завадостійке кодування, мікроконтролери, канал зв’язку. У пояснювальній записці магістерської кваліфікаційної роботи: 96 с., 55 рисунків, 12 таблиць, 38 формул, 12 джерел літератури. Перелік джерел посилання 1. znaimo.com.ua [електронний ресурс] : [Веб-сайт] – Режим доступу : https://znaimo.com.ua/%D0%92%D0%B8%D1%8F%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F_%D1%96_%D0%B2%D0%B8%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%BA 2. Електронні системи [електронний ресурс] : [Веб-сайт] – Режим доступу: https://web.posibnyky.vntu.edu.ua/firen/6bilynskyj_elektronni_systemy/53.htm 3. Смарт-технології. Мій розумний будинок [електронний ресурс] : [Веб-сайт] – Режим доступу: https://fdlogdogl.blogspot.com/2020/10/smart-home-digital-house.html