Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)
Sylabus przedmiotu Autonomia w systemach bezzałogowych:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Automatyka i robotyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Autonomia w systemach bezzałogowych | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Automatyki i Robotyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Rafał Osypiuk <Rafal.Osypiuk@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Matematyka, znajomość podstawowych działań na macierzach. |
| W-2 | Elementarna wiedza z fizyki, obejmująca matematyczny opis prostych zjawisk fizycznych. |
| W-3 | Znajomość podstaw informatyki, a w szczególności programowania w dowolnym języku wysokiego poziomu. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z konstrukcjami systemów bezzałogowych oraz stosowanymi poziomami autonomiczności. |
| C-2 | Zapoznanie studentów ze stosowaną w systemach bezzałogowych warstwą sensorów, aktuatorów oraz sterowania. |
| C-3 | Zapoznanie studentów z metodami nawigacji, w szczególności opisu przestrzennej orientacji dynamicznej. |
| C-4 | Zapoznanie studentów ze stosowanymi systemami komunikacji radiowej oraz ich rolą w realizacji powierzonych zadań. |
| C-5 | Wykształcenie u studentów umiejętności obsługi sterowników dla systemów bezzałogowych. |
| C-6 | Wykształcenie u studentów umiejętności programowej obsługi czujników inercyjnych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do laboratorium. Omównienie narzędzi sprzetowych i programowych. | 2 |
| T-L-2 | Komunikacja z czujnikiem IMU. Zakres dynamiczny i precyzja pomiaru. | 2 |
| T-L-3 | Estymacja orientacji dynamicznej. Implementacja wybranego algorytmu fuzji sensorów. | 2 |
| T-L-4 | Analiza protokołu MAVLink. Konfiguracja i obsługa sterownika dla systemu bezzałogowego. | 2 |
| T-L-5 | Integracja wybranych sensorów i aktuatorów ze sterownikiem BSP. Obsługa programowa. | 2 |
| T-L-6 | Połączenie sterownika BSB z Matlab/Simulink. Hardware-In-The-Loop. | 2 |
| T-L-7 | Integracja modułów komunikacji radiowej. Telemetria. Technologia RemoteID oraz antykolizyjność. | 2 |
| T-L-8 | Zaliczenie zajęć laboratoryjnych. | 1 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Pojęcie autonomii. Ośrodki ruchu i ich własności. Przykłady budowy systemów autonomicznych. Poziomy autonomii w transporcie lądowym. | 1 |
| T-W-2 | Architektury układów sterowania w systemach bezzałogowych. Otwarty standard MAVLink i jego własności. | 1 |
| T-W-3 | Sensory i aktuatory. Technologia MEMS. | 2 |
| T-W-4 | Kąty Eulera i kwaterniony w przestrzennych obrotach wektorów. | 1 |
| T-W-5 | Pojęcie orientacji dynamicznej oraz matematyczne metody fuzji sensorów. | 2 |
| T-W-6 | Nawigacja bezwładnościowa. Budowa czujników inercyjnych, ich własności oraz sposoby integracji. | 1 |
| T-W-7 | Własności nawigacji satelitarnej. Multi-GNSS. Metody ochrony przed celowym zakłócaniem (jamming, spoofing). | 1 |
| T-W-8 | Komunikacja radiowa lokalna i wielkoobszarowa. Telemetria, przesyłanie obrazu, link C2, sieci komórkowe i satelitarne dla użytku cywilnego i komercyjnego. | 1 |
| T-W-9 | Regulacje prawne i rozwiązania systemowe dla BSP (Bezzałogowych Statków Powietrznych). Widoczność elektroniczna. Koncepcja UTM (Unmanned Traffic Management) i U-Space. | 1 |
| T-W-10 | Algorytmy decyzyjne. | 2 |
| T-W-11 | Rola i wyzwania dla sztucznej inteligencji w systemach autonomicznych. Aspekty moralne, społeczne i prawne. Zaliczenie zajęć wykładowych. | 2 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-L-2 | przygotowanie sprawozdań | 8 |
| A-L-3 | Konsultacje | 2 |
| 25 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-W-2 | przygotowanie do zaliczenia przedmiotu | 10 |
| 25 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Wykład problemowy |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie na stanowiskach wyposażonych w sterowniki systemów bezzałogowych. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana na zakończenie wykładów na podstawie pracy pisemnej i rozmowy ze studentem |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena wystawiana za złożenie sprawozdań po każdym cyklu ćwiczeń laboratoryjnych |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana po zakończeniu ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie ocen cząstkowych oraz zaangażowania pracy studenta w realizację wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C112_W01 Student orintuje się w budowie i zasadzie działania systemów bezzałogowych, zna teoretyczne aspekty autonomii oraz rozumie nowoczesne metody nawigacji w różnych ośrodkach ruchu. | AR_1A_W05 | — | — | C-2, C-4, C-3, C-1 | T-W-7, T-W-5, T-W-3, T-W-10, T-W-2, T-W-8, T-W-6, T-W-4, T-W-1, T-W-11, T-W-9 | M-2, M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AR_1A_C112_U01 Student potrafi zintegrować sensory i aktuatory ze sterownikiem systemu bezzałogowego, dokonać jego parametryzacji oraz uruchomienia w trybie pracy autonomicznej. | AR_1A_U05 | — | — | C-5, C-6 | T-L-1, T-L-4, T-L-6, T-L-7, T-L-3, T-L-8, T-L-5, T-L-2 | M-3 | S-3, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C112_W01 Student orintuje się w budowie i zasadzie działania systemów bezzałogowych, zna teoretyczne aspekty autonomii oraz rozumie nowoczesne metody nawigacji w różnych ośrodkach ruchu. | 2,0 | Student nie zna budowy i działania autonomicznych systemów bezzałogowych. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student zna budowę i działanie autonomicznych systemów bezzałogowych. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student zna budowę i działanie autonomicznych systemów bezzałogowych. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student zna budowę i działanie autonomicznych systemów bezzałogowych. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student zna budowę i działanie autonomicznych systemów bezzałogowych. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student zna budowę i działanie autonomicznych systemów bezzałogowych. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| AR_1A_C112_U01 Student potrafi zintegrować sensory i aktuatory ze sterownikiem systemu bezzałogowego, dokonać jego parametryzacji oraz uruchomienia w trybie pracy autonomicznej. | 2,0 | Student nie potrafi przeprowadzić sprzętowej i programowej konfiguracji układu sterowania systemem bezzałogowym. Student uzyskał poniżej 50% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
| 3,0 | Student potrafi przeprowadzić sprzętową i programową konfigurację układu sterowania systemem bezzałogowym. Student uzyskał 50-60% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 3,5 | Student potrafi przeprowadzić sprzętową i programową konfigurację układu sterowania systemem bezzałogowym. Student uzyskał 61-70% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,0 | Student potrafi przeprowadzić sprzętową i programową konfigurację układu sterowania systemem bezzałogowym. Student uzyskał 71-80% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 4,5 | Student potrafi przeprowadzić sprzętową i programową konfigurację układu sterowania systemem bezzałogowym. Student uzyskał 81-90% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. | |
| 5,0 | Student potrafi przeprowadzić sprzętową i programową konfigurację układu sterowania systemem bezzałogowym. Student uzyskał 91-100% łącznej liczby punktów z form ocen tego efektu. |
Literatura podstawowa
- Andrzej Czerepicki, Iwona Grabarek, Katarzyna Marczuk, Maciej Kozłowski, Włodzimierz Choromański, Pojazdy autonomiczne i systemy transportu autonomicznego, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2020
- P.G. Fahlstrom, Introduction to UAV Systems, John Wiley & Sons, 2022, 5
- Xin Bi, Environmental Perception Technology for Unmanned Systems, 2021
Literatura dodatkowa
- Piotr Kasprzyk, Bezzałogowe statki powietrzne. Nowa era w prawie lotniczym. Rozwój regulacji prawnych dotyczących bezpieczeństwa lotnictwa bezzałogowego, Monografie Prawnicze, 2021
- Sarah E. Kreps, DRONY. Wprowadzenie. Technologie. Zastosowania, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2019