Diskrētās signālu apstrādes laboratorija
Laboratorija ir izveidota 1972. gadā. Tā nodarbojas ar teorētiskiem pētījumiem un praktisku izstrāžu attīstību signālu ciparu apstrādes jomā, ieskaitot specifisku paņēmienu izveidi un pielietojumu signālu analogs-ciparu pārveidošanā. Laboratorijas darbs šo gadu laikā ir atspoguļots vairāk nekā 200 publikācijās, konferenču prezentācijās un monogrāfijās.
Šobrīd laboratorijas sastāvā ir 24 darbinieki, to skaitā 3 vadošie pētnieki, 4 pētnieki un 7 asistenti.
Laboratorijas zinātniskās tematikas virzieni:
- Uz modernām DSP tehnoloģijām balstīti virtuālie instrumenti;
- Programmvadāmas radio iekārtas, tajā skaitā balstītas uz nevienmērīgu diskretizāciju;
- Nestacionāru signālu signālatkarīga analīze, notikumu vadīti analogs-ciparu pārveidojumi;
- Biometrijas un smadzeņu signālu apstrāde;
- Sejas un plaukstas biometrisko datu apstrāde;
- Datu ieguves un apstrādes sistēmu mikrominiaturizēšana;
- Viedo sensoru un tīklotu iegulto sistēmu signālu apstrāde;
- Bezvadu sensoru tīklu sistēmas, tajā skaitā sensoru moduļu aparatūras arhitektūras, komunikāciju protokoli, operētājsistēmas un pielietojumu orientēta programmatūra;
- Virziendarbības antenu masīvu pielietojumi bezvadu sensoru tīklos;
- Tranzistoru UWB uztvērēji un impulsu ģeneratori;
- Bioloģiskās atgriezeniskās saites pielietojums medicīniskā rehabilitācijā.
Šobrīd laboratorijā ir izveidojušās 2 grupas, kas fokusējas uz valkājamo sensoru sistēmu attīstību un ultraplatjoslas radaru tehnoloģiju attīstību.
Valkājamo sensoru grupa strādā pie valkājamo sensoru sistēmu izstrādes pielietojumiem medicīnā, sportā un ikdienā. Pamatā tiek apskatīti inerciālie sensori, bet ir arī pieredze ar bioelektriskajiem signāliem (ECG, EMG, EEG). Grupas ietvaros ir izstrādāts vadu datu komunikācijas risinājums, kas var nodrošināt datu ieguvi no vairākiem simtiem sensoru mezglu. Izstrādātais risinājums tālāk tiek attīstīts ārpus valkājamo sensoru sistēmu jomas – būvkonstrukciju deformāciju monitoringa sistēmas izstrādē.
Grupas izstrādāto tehnoloģiju piemēri:
- virsmas 3D formas atjaunošana: https://www.youtube.com/watch?v=YDG0ERF2_d8
- cilvēka modeļa 3D kustību atjaunošana: https://www.youtube.com/watch?v=vAFCrMgJrmI
- cilvēks-dators interfeisa izveide cilvēkiem ar kustību traucējumiem: https://www.youtube.com/watch?v=tfiS01VfavU
Grupas kompetences-ekspertīze: sensoru sistēmu izstrāde, inerciālie sensori, zema patēriņa sensoru sistēmu izstrāde, spiesto plašu projektēšana, ciparu interfeisi, Bluetooth un Bluetooth Low Energy komunikācijas aplikācijas līmenī, inerciālo sensoru signālu apstrāde, bioelektrisko signālu apstrāde, mašīnmācīšanās algoritmi, 3D vizualizācija, simulācijas, programmatūras izstrāde viediekārtām (Android OS viedtālruņi, planšetdatori) valkājamo sensoru kontekstā.
Ultraplatjoslas (UWB) radaru grupa strādā pie ekvivalentā laika pārveidojuma radaru sistēmu pētniecības un izstrādes, kas rezultējusies ar dažādiem unikāliem risinājumiem radaru darbības un efektivitātes uzlabošanai, ir uzrakstīti vairāki patenti un publikācijas saistībā ar UWB signālu ģenerēšanu, uztveršanu, apstrādi, u.c., kā arī ir izstrādāta UWB radara iekārta, ar kuras palīdzību tiek pētīti dažādi UWB radara pielietojumi, piemēram:
- caursienas mērījumi;
- ledus biezuma mērījumi;
- bezkontakta dzīvības pazīmju novērošana (elpošana, sirdsdarbība);
- laika domēna reflektometrija;
- antenu laika domēna mērījumi;
- materiālu parametru mērījumi.
Saistītie projekti
-
Sensorais apģērbs pareizām fiziskām aktivitātēm ar atgriezenisko saiti (SCAPE-IF) #ESIF
- Dzelzceļa pārbrauktuves automatizēta uzraudzības sistēma (PAKS) 2. kārta #ESIF
-
Dzelzceļa pārbrauktuves automatizēta uzraudzības sistēma (PAKS) #ESIF
-
Bezkontakta ledus biezuma mērītājs (EDI-ICE) 2. kārta #ESIF
-
Bezkontakta ledus biezuma mērītājs (EDI-ICE) #ESIF
-
Mākslīgā intelekta lietojums multi-statiska ultraplatjoslas impulsa radara signālu analīzē materiālu un struktūras nesagraujošai noteikšanai (MIRSA) #ESIF
-
3D formu jūtīgs audums („3D AUDUMS”) #ESIF
-
Arrowhead rīki digitalizācijas risinājumu inženierijai (Arrowhead-Tools) #H2020
- Tehnoloģijas drošai un uzticamai gudrajai pilsētai (GUDPILS) #SRP (VPP)
- DASP pielietojumu pētījumi konkurētspējīgu virtuālo instrumentu izstrādei #ESIF
-
Integrated Components for Complexity Control in Affordable Electrified Cars (3Ccar) #H2020
-
Intelligent Motion Control Platform for Smart Mechatronic Systems (I-MECH) #H2020
- Projekts Nr.3 „Oriģinālu signālu apstrādes paņēmienu izveide un izpēte konkurētspējīgu IT tehnoloģiju radīšanai” #SRP (VPP)
- Pētījums par jaunu elektroniskās skaņas apstrādes ierīces uzbūvi profesionālai aktīvai akustiskai sistēmai ar ruporu tipa skaņas izstarotāju, pielietojot daudzjoslu augstas precizitātes ciparu FIR filtrus un D-klases pastiprinātājus (SKANDA) #Contract research (Līgumpētījumi)
- Tehnoloģija nanoimpulsu kiberfizikālas sistēmas izveidei zemes virsējo slāņu neinvazīvai apsekošanai (NanoKS) #ESIF
- Projekts Nr. 2 „Inovatīvas signālapstrādes tehnoloģijas viedu un efektīvu elektronisko sistēmu radīšanai” (IMIS) #SRP (VPP)
- Augstas jutības superplatjoslas radiolokācijas tehnoloģija (LoTe) #ESIF
- Viedās pilsētas tehnoloģijas dzīves kvalitātes uzlabošanai (ViPTeh) #ESIF
- „Pētījums Nr.1.10. „Volumetrisku trīs dimensiju attēlu veidošanas tehnoloģiju pētījumi” un uzsāktu ar saimniecisko darbību saistīto deleģētās rūpnieciskā pētījuma daļas „DICOM standarta attēlu datu transformācijas 3D telpisko attēlu displejam” (3DatA) #Contract research (Līgumpētījumi)
-
Pētījums par datorredzes paņēmienu attīstību industrijas procesu norises automatizācijai (DIPA) #ESIF
-
Frictionless Energy Efficient Convergent Wearables For Healthcare and Lifestyle Applications (CONVERGENCE) #Chist-era / Flag-era
-
Mākslīgais intelekts industrijas digitalizēšanai (AI4DI) #H2020
-
Z-uztveres tehnoloģija redzei un identifikācijai, galvenie lietojumi (VIZTA) #H2020
- Ultra platjoslas impulsu radara sensor (UPIRS) #ESIF
-
Kiberfizikālo sistēmu tehnoloģiju attīstība un to pielietojumi medicīnā un viedā transporta jomā (KiFiS) #SRP (VPP)
-
Dinamiska zemes lietošanas pārraudzība (NevKlas) #ESIF
- Laika sinhronizācija ar augstu precizitāti sadalītai zinātnisku mērījumu sistēmai (DaLaS) #ESIF
-
Satelītdatos balstīta jauna mežaudzes krājas novērtēšanas tehnoloģija (WoodStock) #ESIF
-
Kiberfizikālās sistēmas, ontoloģijas un biofotonika drošai&viedai pilsētai un sabiedrībai (VPP SOPHIS) #SRP (VPP)
- Inovatīvas biomedicīnisko attēlu iegūšanas un apstrādes tehnoloģijas (InBiT) #ESIF
- Viedo sensoru un tīklotu iegulto sistēmu pētījumu un attīstības centrs (VieSenTIS) #ESIF
Saistītās publikācijas
- Aristov, V. (2020). Research of Indirect Method of Measuring the Pulse Generator Output Resistance by the Step Recovery Diode. 2020 24th International Conference Electronics. doi: 10.1109/IEEECONF49502.2020.9141617
- Aristov, V. (2020) Mathematical Analysis of the Nanosecond Pulse Generator on Two SRD Diodes Used in UWB Radars. Automatic Control and Computer Sciences, 54(3), 271-278. doi: 10.3103/S0146411620030013
- Shavelis, R., Ozols, K. (2020) Bluetooth Low Energy Wireless Sensor Network Library in MATLAB Simulink. Journal of Sensor and Actuator Network, 9 (3), 38. doi: 10.3390/jsan9030038
- R.Shavelis, K.Ozols, M.Greitans, V.Fescenko, "Performance of Adaptive Filters for Predicting the Future Values of the Vehicle Sideslip Angle", The 16th Biennial Baltic Electronics Conference BEC2018, Tallinn, Estonia, Oct. 8-10, 2018.
- Shavelis R., Ozols K., Greitans M., Amplitude Adaptive ASDM circuit, 2017 3rd International Conference on Event-Based Control, Communication and Signal Processing, Madeira, 2017
- OZOLS., K, SHAVELIS., R, Amplitude Adaptive ASDM without Envelope Encoding, The 2016 European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2016), Budapest, Hungary, August 29 -September 2, 2016.
- K.Ozols, M.Greitans, R.Shavelis. "Amplitude Adaptive Asynchronous Sigma-Delta Modulator", 8th International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis (ISPA 2013), Trieste, Italy, September 4-6, 2013 Conference Proceedings pp.460-464
- HERMANIS, E., SHUPOLS, G., SHAVELIS, R., ARISTOV, V., 2015. Signal With Linear Distortions Restoration Experiments for Stroboscopic Comparator-Based Converters, Automatic Control and Computer Sciences, Vol. 49, No. 6, 2015, pp. 390-394.
- ARISTOV, V., SHAVELIS, R., SHUPOLS, G., and CIRULIS, R. 2015. An Investigation of Non-traditional Approach to Narrowing the GPR Pulses. 25th International Conference “Radioelektronika 2015”. Pardubice, Czech Republic, 21-22
- SHAVELIS, R., OZOLS, K., 2014. Design of FIR Decimation Filters with Low Group Delay for Audio Applications " The 14th Biennial Baltic Electronics Conference BEC2014, Tallinn, Estonia, Oct. 6-8
- SHAVELIS, R., OZOLS, K., GREITANS, M., 2014. Optimization of Filtering Scheme for Reduction of Loudspeaker Distortions, The 14th Biennial Baltic Electronics Conference BEC2014, Tallinn, Estonia, Oct. 6-8
- R.Shavelis and M.Greitans, "Extended Fourier Series Representation of Signals With Time-Varying Bandwidth", ICICS 2013, Tainan, Taiwan, 10 - 13 December, 2013.
- K.Ozols, M.Greitans, R.Shavelis. "EEG Data Acquisition System Based on Asynchronous Sigma-Delta Modulator", The 13th Biennial Baltic Electronics Conference BEC2012, Tallinn, Estonia, Oct. 3-5, 2012.
- R. Shavelis, M. Greitans „Signal Sampling According to Time-Varying Bandwidth”, Proc. of the 20th European Signal Processing Conference EUSIPCO 2012, Bucharest, Romania, Aug., 2012., pp. 1164-1168.
- ARISTOV, V., KRUMINSH, K., PLOTSINSH, V., 2014. Assay of concurrent use of correlation and principal component analysis for tasks of UWB radar. Automatic Control and Computer Sciences, 48(5), pp. 296-302.
- GREITANS, M., HERMANIS E., ARISTOVS V., E. 2014. Research an Indirect Method of Calculating Complex Antenna Impedance. Automatic Control and Computer Sciences, Vol. 48, No. 6, pp. 375–380.
- ARISTOV, V. 2016. Optimization of the transmitter pulse duration by the criterion of the radiation spectrum maximization at a given frequency. Automatic Control and Computer Sciences. 50(4), 220-225.
- V. Aristov, "Distance localization of the moving object by applying the karhunen–loeve transform to ultra-wideband impulse signals". ISSN 0146-4116, Automatic Control and Computer Sciences, 2017, Vol. 51, No. 5, pp. 294–300. © Allerton Press, Inc., 2017.
- M. Greitans, V. Aristov, and T. Laimina “Application of the Karhunen–Loeve Transformation in Bio_Radiolocation: Breath Simulation”. ISSN 0146_4116, Automatic Control and Computer Sciences, 2012, Vol. 46, No. 1, pp. 18–24. © Allerton Press, Inc., 2012.
- V. Aristov. T.Laimina “ The Use Of The Karhunen Loeve Transformation To Form The Speech Data For Their Subsequent Wiring To Sound By Probing Sound Source By An Ultra-Wideband Pulse Locator” , Žurnāls Austria-science, № 17/ 2018, pp.22-28. The possibility of applying the first principal component of the Karunen-Loeve transformation is developed to form the speech data for their subsequent wiring to sound when a sound source (speaking person) is probed with an ultrawideband pulse locator.
- V. Aristov. Mathematical Description of the Operation of a Step-Recovery-Diode-Based Pulse Generator Circuit. Automatic Control and Computer Sciences, 2018, No. 6. The paper describes the operation of a classic step-recovery-diode-based pulse generator circuit using differential equations. The circuit has parasitic inductances and capacitors for both circuit elements and the diode in addition to standard discrete elements necessary for pumping the diode and generating a sharp edge. The results are compared with experimental data.
- Karhunen-Loeve transform as a tool to eliminate signal’s redundancy, when small targets detection
- Retrieval information from the UWB pulse signal using the Karhunen Loeve transform
- V. Aristov. Influence of Nonlinearity of Fast Sawtooth Voltage on Stroboscopic Transformation of Signals in Receivers of Sensors Locators. Automatic Control and Computer Sciences, 2019, Vol.53, No. 4, pp. 291-297.
- A. Hermanis, K. Nesenbergs, R. Cacurs, and M. Greitans, "Wearable Posture Monitoring System with Biofeedback via Smartphone", Journal of Medical and Bioengineering, (ISSN: 2301-3796), March 2013, Vol. 2, no. 1, pp.40-44, 2013
- HERMANIS, A., GREITANE, A., GEIDĀNE, S., ANCĀNS, A., CACURS, R., GREITĀNS, M., 2015. Wearable Head and Back Posture Feedback System For Children With Cerebral Palsy, Abstract: Journal of Rehabilitation Medicine (ISSN 1650-1977).
- HERMANIS, A., CACURS, R. and GREITANS, M., 2016. Acceleration and Magnetic Sensor Network for Shape Sensing. IEEE Sensors Journal, 16(5), pp. 1271-1280.
- A. Hermanis, R. Cacurs, K. Nesenbergs un M. Greitāns. "Efficient Real-Time Data Acquisition of Wired Sensor Network with Line Topology", 2013 IEEE Conference on Open Systems, 2-4 dec., 6lpp. doi: 10.1109/ICOS.2013.6735062
- HERMANIS, A., CACURS, R., GREITANS, M., 2015. Shape sensing based on acceleration and magnetic sensor system, 2015 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems (ISISS), 23-26
- SUDARS, K., CACURS, R., HOMJAKOVS, I., JUDVAITIS, J., 2015. LEDs based video camera pose estimation, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, Col. 64 No 4 2015, pp 897-905. Impact factor: 0.91.
- Bluetooth Low Energy Throughput in Densely Deployed Radio Environment
- Atis Hermanis, Krišjānis Nesenbergs, "Grid shaped accelerometer network for surface shape recognition", Electronics Conference (BEC), 2012 13th Biennial Baltic, pp.203-206, 2012. DOI: 10.1109/BEC.2012.6376852
- Jānis Ārents, Ričards Cacurs, Modris Greitans, "Integration of Computervision and Artificial Intelligence Subsystems with Robot Operating System Based Motion Planning for Industrial Robots", Automatic Control and Computer Sciences Journal, Volume 52, Issue 5, 2018
- A. Ancans, A. Rozentals, K. Nesenbergs, M. Greitans. “Inertial sensors and muscle electrical signals in human-computer interaction”, 6th International Conference on Information and Communication Technology and Accessibility ICTA 2017
- Vaviļina, E., G. Gaigals. "Highly Reconfigurable Beamformer Stimulus Generator." Latvian Journal of Physics and Technical Sciences 55.1, 53-63, 2018.
- G. Gaigals, E. Vavilina. "Simulation of compressed sensing based passive radar for drone detection." 2017 5th IEEE Workshop on Advances in Information, Electronic and Electrical Engineering (AIEEE). IEEE, 2017.
- Gaigals, G., M. Donerblics, and G. Dreifogels. "Development of Mathematical Models for Detecting Micron Scale Volumetric Defects in Thin Film Coatings." Latvian Journal of Physics and Technical Sciences 53.2, 38-47, 2016.
- E. Vavilina, G. Gaigals. "Improved LabVIEW Code Generation" Baltic J. Modern Computing, Vol. 4, No. 1, 89-97, 2016.
- G. Gaigals, M. Greitans and A. Andziulis, "Compressive Sensing: Analysis of Signals in Radio Astronomy", Baltic Astronomy, vol.22, pp. 347-361, 2013
- Ruibys, K., A. Andziulis, T. Eglynas, M. Jusis, D. Drungilas, and G. Gaigals. Development of distributed real time data aquisition system for radio telescope monitoring. Space Research Review: 34.
- J. Trokss, A. Lesins, G. Gaigals, M. Nechaeva, Vl. Bezrukovs. Receiving system for ionospheric research. Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, december 2012., N6 (Scopus, Tompson Reuter Web of Science, EBSCO).
- Gaigals G., Lībiete I., Bezrukovs D., Jēkabsons N. Radio-Telescope RT-16 control system. Journal of International Scientific Publications: Materials, Methods & Technologies, Volume 6. 2012.
Saistītie patenti
- LR patents Nr. 15529 A " ANTENAS SISTĒMA ZEMVIRSMAS RADARAM AR ANTENĀM, KAS NOVIETOTAS VIENA OTRAI PRETĪ
- Patent No. EP2695297 B1 “Ultra-wideband sharpener for excitation a symmeric antenna”
- European Patent No. EP3093992 A1 "An input clocked comparator circuit of an equivalent time sampling converter"
- Latvian Patent No. 14641 “Equivalent time sampling convertor of comparator type"
- LR patents Nr. 14622 “Zigzag antena, kas konstruktīvi ir sajūgta ar koaksiālo kabeli”
- Latvian Patent No.14730. "Stroboscopic comparator"
- LR patents Nr. 14767 “Simetriskas ultra-platjoslas (UWB) antenas triecienierosmes impulsa formētājs”
- LR patents Nr. 14803. “Strobējams komparators ar aizkaves līniju”
- LR patents Nr.15068. “Stroboskopiskais pārveidotājs ultraplatjoslas radiolokācijas signālu atklāšanai”
- LR patents Nr.15273. "Ierīce attālināta kustībā esoša objekta lokalizēšanai"
Laboratorijas vadītājs
Laboratorijas darbinieki
