Spis treści zeszytu Elektronika nr 8/2024

Innowacyjna geoinformacja – nowe sposoby lokalizowania i mienia osób z wykorzystaniem technologii Bluetooth. . . . . . . 2

System wizyjny dla robota łapiącego piłki
VISION SYSTEM FOR BALL-CATCHING ROBOT
B. Czaja, M. S. Tatara, j. M. Kelner . . . . . . . 6

Streszczenie
W niniejszej pracy zaproponowano i przetestowano system wizyjny służący śledzeniu lecącej piłki w celu wypracowania sterowania dla robota wieloosiowego mającego za zadanie złapanie jej. Do detekcji i lokalizacji piłki na obrazie z dwóch, prostopadle ustawionych, kamer zastosowano laplasjan filtru gaussowskiego (LoG) oraz autorski podsystem filtracji rozmytej. Estymację trajektorii lecącej piłki w przestrzeni wykonano w oparciu o metodę najmniejszych kwadratów z wykorzystaniem funkcji liniowej i kwadratowej. Zamieszczono szczegółowy opis proponowanego rozwiązania oraz wyniki przeprowadzonych testów.
SŁOWA KLUCZOWE: robotyka, wizja komputerowa, systemy wi- zyjne, systemy rozmyte, robot wieloosiowy

ABSTRACT
In the paper, a vision system for tracking a flying ball was proposed and tested, aiming at developing a control mechanism for a multi-axis robot designed to catch it. To detect and locate the ball in the image from two perpendicularly positioned cameras, a Laplacian of a Gaussian filter (LoG) and a custom fuzzy filtering subsystem were used. The trajectory of a flying ball in space was estimated based on the least squares method using a linear and square function. a detailed description of the proposed solution and the results of the tests performed are included.
KEYWORDS: robotics, computer vision, vision systems, fuzzy systems, multi-axis robot

Zastosowanie mikrokontrolera STM32 do przetwarzania sygnałów biomedycznych w czasie rzeczywistym
USING OF A STM32 MICROCONTROLLER FOR BIOMEDICAL SIGNALS PROCESSING IN REAL TIME
M. Ostrysz, T. Sondej .. . . . . . . 11

Streszczenie
W artykule przedstawiono zastosowanie mikrokontrolerów STM32 do przetwarzania sygnałów biomedycznych w czasie rzeczywistym, ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania bibliotek cMSIS-DSP. opisano podstawy przetwarzania sygnału fotopletyzmograficznego (PPG) i elektrokardiograficznego (EkG), przedstawiono strukturę biblioteki cMSIS-DSP i koncepcję przetwarzania sygnałów w mikrokontrolerach oraz przedstawiono przykładową implementację algorytmów DSP. Przedstawiono również wybrane elementy optymalizacji opracowanych algorytmów obliczeniowych, zwracając uwagę na efektywne zarządzanie zasobami pamięci i mikroprocesora. Zaproponowane rozwiązania mogą mieć zastosowanie w systemach elektroniki noszonej do monitorowania parametrów życiowych człowieka, np. pomiaru saturacji krwi tlenem i do obliczania zmienności rytmu serca.
SŁOWA KLUCZOWE: mikrokontrolery STM32, cMSIS-DSP, przetwarzanie sygnałów biomedycznych, czas rzeczywisty, optymalizacja wydajności, monitorowanie zdrowia

ABSTRACT
The article presents applications of STM32 microcontrollers for real-time biomedical signal processing, with particular emphasis on the use of cMSIS-DSP libraries. The basics of photoplethysmographic (PPG) and electrocardiographic (EcG) signal processing are discussed, the structure of the cMSIS-DSP library and the concept of signal processing in microcontrollers are presented and an example implementation of DSP algorithms is provided. computational algorithm optimization elements are also presented, focusing on efficient memory and processor resource management. The proposed solutions can be applied in wearable electronics systems for monitoring human life parameters, such as blood oxygen saturation measurement and heart rate variability calculations.
KEYWORDS: STM32 microcontrollers, cMSIS-DSP, biomedical signal processing, real time, performance optimization, health monitoring

Projekt prototypu urządzenia sterowania urządzeniami elektrycznymi przy pomocy komend głosowych
PROTOTYPE DESIGN Of A DEVICE fOR CONTROllING ElECTRICAl APPlIANCES USING VOICE COMMANDS
K. Zbróg, D. Sondej . . . . . . . 18

Streszczenie
W artykule przedstawiono koncepcję projektu prostego w konstrukcji oraz łatwego w modyfikacji systemu umożliwiającego sterowanie urządzeniami elektrycznymi za pomocą komend głosowych. w ramach projektu opracowano prototyp składający się z dwóch głównych modułów roboczo nazwanych wykonawczym oraz analizującym. w ramach pracy pojedynczego systemu przewiduje się użycie jednego modułu analizującego oraz wielu modułów wykonawczych.
SŁOWA KLUCZOWE: terowanie głosowe, urządzenia elektryczne, Moduł wykonawczy, Mikrokontroler ESP-32, analiza dźwięku, komunikacja bezprzewodowa.

ABSTRACT
The article presents the concept of a simple and easily modifiable system for controlling electrical devices using voice commands. as part of the project, a prototype was developed consisting of two main modules, provisionally named the execution module and the analysis module. The operation of a single system is expected to involve the use of one analysis module and multiple execution modules.
KEYWORDS: Voice control, Electrical devices, Execution module, ESP-32 microcontroller, Sound analysis, wireless communication.

Rozpoznawanie komend głosowych w j. polskim z wykorzystaniem głębokich sieci neuronowych
VOICE COMMAND RECOGNITION IN POLISH USING DEEP NEURAl NETWORKS
K. Zbróg, A. Poniecki .. . . . . . . 22

Streszczenie
Artykuł dotyczy opracowania narzędzia umożliwiającego automatyczne rozpoznawanie komend głosowych z wykorzystaniem głębokich sieci neuronowych. w projekcie wykorzystane zostały odmiany sieci rekurencyjnych – LSTM (ang. Long-Short Term Memory) [2] oraz Gru (ang. Gated Recurrent Unit) [3]. Do implementacji sieci w postaci programu użyty został język programowania python, z zestawem niezbędnych pakietów programistycznych, w tym pakietów platformy TensorFlow 2. Dane uczące zostały podzielone na trzy podzbiory: zbiór danych uczących, danych walidacyjnych oraz danych egzaminacyjnych. Przyjęto, że metodą uczenia sieci będzie metodą uczenia z nadzorowanego
SŁOWA KLUCZOWE: rozpoznawanie komend głosowych, Głębokie sieci neuronowe, język naturalny, LSTM, Gru, Przetwarzanie mowy.

ABSTRACT
The article concerns the development of a tool for automatic recognition of voice commands using deep neural networks. The project employed variations of recurrent networks—LSTM (Long-Short Term Memory) [2] and Gru (Gated recurrent unit) [3]. The neural networks were implemented using the Python programming language, along with a set of necessary software packages, including those from the TensorFlow 2 platform. The training data was divided into three subsets: the training set, validation set, and test set. The network was trained using supervised learning methods.
KEYWORDS: Voice command recognition, Deep neural networks, natural languag, LSTM, Gru, Speech processing.

Szacowanie parametrów projektu w metodyce zwinnej
ESTIMATING PROJECT PARAMETERS IN AGILE METHODOLOGY
K. Krasiński, Z. Piotrowski . . . . . . . 26

Streszczenie
W artykule dokonano przeglądu metod i narzędzi stosowanych do szacowania czasu realizacji projektu w ramach metodyki zarządzania projektami Scrum. w artykule przedstawiono nie tylko różnorodność dostępnych technik szacowania parametrów projektu, ale również oceniono ich przydatność w różnych sytuacjach projektowych.
SŁOWA KLUCZOWE: scrum, szacowanie czasu, metodyki zwinne, zarządzanie projektami, szacowanie probabilistyczne, punkty narracji

ABSTRACT
The article reviews the methods and tools used for estimating project completion time within the Scrum project management methodology. The article not only presents the diversity of available techniques for estimating project parameters but also assesses their usefulness in various project situations.
KEYWORDS: scrum, time estimation, agile methodologies, project management, probabilistic estimation, story points

Zastosowanie struktur sieci neuronowych typu transformer do detekcji anomalii danych
APPlICATION Of TRANSfORMER NEURAL NETWORK STRUCTURES FOR DATA ANOMALY DETECTION
K. Krasiński, Z. Piotrowski . . . . . . 30

Streszczenie
Celem niniejszego artykułu jest przegląd metod i narzędzi wykorzystujących różne architektury sztucznych sieci neuronowych w celu wykrywania anomalii w dostarczonych ciagach danych, ze szczególnym naciskiem na architekturę sieci typu transformer. Przegląd ten ma na celu zaprezentowanie aktualnego stanu wiedzy, jak również wskazanie kierunków dalszych badań i rozwoju w tej wciąż rozwijającej się dziedzinie.
SŁOWA KLUCZOWE: scrum, szacowanie czasu, metodyki zwinne, zarządzanie projektami, szacowanie probabilistyczne, punkty narracji

ABSTRACT
The aim of this article is to review methods and tools utilizing various artificial neural network architectures of artificial intelligence for detecting anomalies in provided data sequences, with a particular emphasis on transformer network architecture. This review aims to present the current state of knowledge, as well as to indicate directions for further research and development in this still evolving field
KEYWORDS: scrum, time estimation, agile methodologies, project management, probabilistic estimation, story points

Metoda automatycznego prowadzenia maszyn rolniczych z wykorzystaniem technologii RTK (Real Time Kinematics)
METHOD OF AUTOMATIC GUIDANCE Of AGRICUlTURAL MACHINERY USING RTK (REAL TIME KINEMATICS) TECHNOLOGY
P. Chudzik-Lipka, Z. Piotrowski. . . . . . . 33

Streszczenie
W artykule przedstawiona została opracowana metoda automatycznego prowadzenia równoległego z wykorzystaniem technologii zwiększania precyzji lokalizacji real-Time kinematics. opisana została w nim problematyka, wybrane urządzenia i technologie, sposób wykorzystania RTK oraz sama metoda prowadzenia.
SŁOWA KLUCZOWE: RTK, real Time kinematics, Prowadzenie równoległe, automatyczne prowadzenie i kierowanie maszyn

ABSTRACT
The article presents the developed method of automatic parallel guidance using real-Time kinematics localization precision enhancement technology. It describes the problem, the selected equipment and technology, the use of RTK and the guidance method itself.
KEYWORDS: RTK, real Time kinematics, Parallel guidance, automatic machine guidance and steering.

Eksploatacja i żywotność akumulatorów litowo-jonowych
EXPLOITATION AND SERVICE LIFE OF LITHIUM-ION BATTERIES
A. Sobczak, Z. Piotrowski . . . . . . . 37

Streszczenie
Poniższy artykuł porusza tematykę związaną z prawidłową eksploatacją akumulatorów litowo-jonowych przy uwzględnieniu czynników wpływających na ich żywotność. w artykule przeprowadzono analizę i syntezę przeprowadzonych badań przez jednostki takie jak uniwersytet w Dalhausie, NaSa czy produ- centa marki Nissan oraz zaprezentowano najbardziej miarodajny sposób użytkowania baterii litowo-jonowych, przy równoczesnym maksymalnym zachowaniu parametrów technicznych i właściwości ogniw. rozważania zostały ujęte teoretycznie oraz graficznie, za pośrednictwem tabel i wykresów dotyczących eksploatacji baterii w różnych konfiguracjach. Zostały porównane różne miary wpływające na resurs danego ogniwa, ze względu na parametry fizyczne i chemiczne danych ogniw. wykazano charakterystyki i opisano budowę akumulatorów litowo-jonowych. Ponadto, przedstawiono możliwe działania prewencyjne w celu maksymalizacji żywotności baterii i zminimalizowania ryzyka powstania uszkodzeń mechanicznych, czy też utraty właściwości.
SŁOWA KLUCZOWE: akumulatory litowo-jonowe, baterie Lit-ion, eksploatacja, resurs, żywotność

ABSTRACT
The following article addresses the topic of proper utilization of lithium-ion batteries, considering factors that affect their lifespan. The article presents an analysis and synthesis of research conducted by institutions such as Dalhousie university, NaSa, and the Nissan brand manufacturer. It also presents the most reliable method for using lithium-ion batteries while maintaining their technical parameters and cell properties to the maximum extent. The considerations are presented both theoretically and graphically, using tables and charts related to battery usage in various configurations. Different measures affecting the lifespan of a given cell are compared based on the physical and chemical parameters of the cells. The characteristics and construction of lithium-ion batteries are described. additionally, possible preventive actions are presented to maximize battery lifespan and minimize the risk of mechanical damage or loss of properties.
KEYWORDS: exploitation, lithium-ion batteries, Lithium-ion batteries, service life

Baterie przyszłości
BATTERIES OF THE FUTURE
A. Sobczak, Z. Piotrowski . . . . . . . 41

Streszczenie
W artykule podsumowano rozwój technologii baterii, które rokują na zyskanie miana baterii przyszłości, a także poruszono tematykę przełomowych rozwiązań alternatywnych dla najbardziej popularnej obecnie baterii litowo-jonowej. rynek innowacyjnych technologii w dziedzinie akumulatorów oferuje wiele ciekawych możliwości takich jak: szybkie ładowanie, cienkie jak papier struktury oraz przede wszystkim potencjał zasilania samochodów elektrycznych, pomimo, że technologie te mają istotne wady, takie jak: niska pojemność ładowania i krótka żywotność. Zostały wyodrębnione dwa obiecujące kierunki rozwoju: baterie sodowo-jonowe oraz akumulatory z elektrolitem stałym, które mogą zastąpić obecnie używane akumulatory litowe, oferując większe bezpieczeństwo i elastyczność. Naukowcy, pracujący nad nowymi rozwiązaniami nadal napoty- kają wyzwania na swojej drodze, chociażby takie jak ekonomiczne przechowywanie energii i zwiększenie trwałości akumulatorów, co stanowi kluczową rolę w kontekście produkcji samochodów elektrycznych. artykuł przedstawia również pewne ograniczenia związane z eksperymentalnymi technologiami, które często nie spełniają zakładanych oczekiwań po implementacji do świata realnego.
SŁOWA KLUCZOWE: akumulatory alternatywne, baterie lit-jon, baterie przyszłości, nowe technologie

ABSTRACT
The article summarizes developments in battery technologies that are promising to become the batteries of the future, and touches on breakthrough alternatives to the currently most popular lithiumion battery. The discovery market offers opportunities such as fast charging, paper-thin structures, and most importantly potential to power electric cars, although they have significant drawbacks such as low charging capacity and short life. Two promising developments have been identified: sodium-ion batteries and solid electrolyte batteries, which could replace the current lithium batteries, offering greater safety and flexibility. researchers working on new solutions continue to face challenges along the way, though, such as economical energy storage and increasing battery life, which is a key role in the context of electric car production. The article also outlines some of the limitations associated with experimental technologies, which often fail to meet expectations when implemented to the real world
KEYWORDS: alternative batteries, batteries of the future, lithium-ion batteries, new technologies

Reference Tracking with Responsive Minimum-Separation Threat Areas Avoidance. Method using PSO Based MPC Control
ŚLEDZENIE REFERENCYJNE Z WYKORZYSTANIEM METODY UNIKANIA ZAGROŻEŃ Z ZACHOWANIEM MINIMAlNEJ SEPARACJI PRZY UŻYCIU ADAPTACYJNEJ METODY OPARTEJ NA ALGORYTMIE PSO I STEROWANIU PREDYKCYJNYM MPC
P. Pawłowski. . . . . . . . 44

ABSTRACT
In this paper, we propose a solution for motion control of the object (agent) within a certain region of interest considering distance to actual reference trajectory and the threat posed by occurring hazardous regions of denial. In this application, a PSo (Particle Swarm Optimization) based MPc (Model Predictive Controller) will be designed, with the aim to achieve flexibility and responsiveness to changing environment conditions (such as appearing threats), that will allow for real short-time path adjustments. Presented approach allows for defining required effective separation between the agent and encountered and identified threats, preserving sensitivity for reference tracking errors.
KEYWORDS: trajectory tracking, threat avoidance, model predictive control, particle swarm optimization, multi-objective optimization, bioinspired optimization, meta-heuristic

Streszczenie
W poniższym artykule, przedstawiamy propozycję rozwiązania umoż- liwiającego sterowanie ruchem obiektu (agenta) w zadanym obszarze zainteresowania, uwzględniając napotkane obszary zagrożenia oraz zmiany odległości od zadanej trajektorii ruchu. w tym celu zastosowa- ny został kontroler predykcyjny MPc (Model Predictive Controller), wypo- sażony w optymalizator oparty na metodzie optymalizacji za pomocą roju cząstek PSo (Particle Swarm Optimization). waściwości takiego kontrolera pozwalają na reagowanie na zmianę warunków otoczenia (takich jak pojawiające się zagrożenia), elastycznie i responsywnie dostosowując i korygując w czasie rzeczywistym krótkoterminową trajektorię. Przedstawiona strategia daje możliwość zdefiniowania efektywnej wymaganej separacji pomiędzy agentem a napotkanymi, zidentyfikowanymi zagrożeniami, jednocześnie zachowując podatność na błędy śledzenia trajektorii.
SŁOWA KLUCZOWE: śledzenie trajektorii, unikanie zagrożeń, sterowanie predykcyjne, particle swarm optimization, optymalizacja wielokryterialna, meta-heurystyka