obor: Automatizace v dopravě a telekomunikacích I.a TEORIE SYSTÉMU

Transkript

1 obor: Automatizace v dopravě a telekomunikacích : a. Teorie systémů pro všechny diplomanty oboru AI student zvolí jeden státnicový předmět povinný z následujících dvou v závislosti na zaměření b. Telekomunikace c. Zabezpečovací technika : a. Robotika v dopravě b. Systémy řízení dopravních prostředků c. Bezpečnost a spolehlivost d. Řídící systémy silniční dopravy I.a TEORIE SYSTÉMU 1. Co rozumíme pod pojmem systém: celistvost částí v celku jako vlastnost originálu a modelu; vlastnosti: výběr částí (prvků), relace (vazby) a struktura, mohutnost jako množina možných procesů (zřetězení relací), dynamika jako cílovost procesů a existence ve vnějším prostředí. 2. Definice systému, složky (části a jejich funkce relace, procesy, cílové chování, genetický kód) 3. Vztah mezi systémem - originálem a systémem - modelem: identifikace systému, kroky identifikace, formy zápisu výsledku identifikace (formální matematický zápis, tabulkový zápis), měkké systémy. 4. Postup identifikace: anketa, delfské metody, deduktivní (modelové) postupy. 5. Typy systémů (podle složek definice systému). Praktický význam zavádění typů, aspektů. Technické systémy, ekonomické systémy, informační systémy aj. 6. Úlohy na systému, v systému, o systému. Úlohy systémové analýzy (o struktuře, dynamice, vývoji) a jejich závislost na výsledcích identifikace. 7. Architektura systému: modifikace obecného teoretického konceptu omezujícími podmínkami: prostoru, norem, organizace. Architektury pro různé typy systémů. 8. Podmínky zavádění systémových modelů: diagnostika poruch, analogie, podněty k dalšímu rozvoji. Předpoklady metodické, technické, sociální. 9. Soubor úloh systémové analýzy: formulace, algoritmy, hodnoty výsledků 10. Úlohy o syntéze systémů: projektování systémů, specifické postupy: shora dolů, kompoziční, modulární, s normou, vrstvené. 11. Pracovní podmínky uplatnění systémových přístupů: sestava týmu: konceptor, projektant, realizátor, uživatel, matematik, automatizátor, organizátor, psycholog, jejich funkce v týmu. 12. Systém řízení: prvky jsou úlohy rozhodování 13. Informační systém: prvky jsou data, relace odpovídají jejich transformaci (procesní typ) nebo syntaxi. Specifické typy: banky dat, expertní systémy. 14. Organizační systémy: prvky jsou kapacitní jednotky (organizační místa), jejich identifikace profesní a hierarchická. 15. Hierarchické systémy: uspořádání prvků podle významu v realizaci systémových vlastností nebo podle mocenských principů. Porovnání obou. 16. Automatizované systémy:nosičem funkcí prvků a realizace relací jsou technické prostředky. Míra pokrytí systému automatizací (rozdíl mezi automatickým a automatizovaným systémem. 17. Komunikační systémy: význam parametrů zdroje a adresáta na interface mezi prvky systému. Charakteristika sítí: 1 : 1, 1 : n atd. Aplikační podmínky (existence a parametry cest). 18. Dopravní systémy : význam nosičů funkcí /dopravních prostředků/ pro charakteristiku dopravních systémů: zastupitelnost a integrovanost. 19. Bezpečnostní systémy: parametry bezpečnosti, zařízení a metody zajištění bezpečnosti. Specifika funkcí bezpečnostních systémů. 20. Spolehlivost systémů: aplikace definice spolehlivosti na různé typy systémů (výběrově). 21. Modely chování : základní model chování, rozšířený model chování. Cílové a druhové chování. 22. Identita systému: význam a konstrukce identity. 23. Rozhodování a rozhodovací procesy: alternativní procesy. Modelování rozhodovacích situací, matematické programování, lineární programování, aplikace teorie her, rozhodování za rizika a neurčitosti, multikriteriální

2 rozhodování. Prof. Dr.Ing. Jaroslav Vlček, DrSc. I.b TELEKOMUNIKACE 1. Telekomunika ní trh, liberalizace telekomunika ního trhu, smysl a ú el regulace ve vztahu k liberalizaci telekomunika ního trhu, hospodá ská sout ž v telekomunikacích a její regulace. Globální telekomunikace a jejich souvislost s p vodním modelem národních telekomunikací, ekonomikou, kulturou a lov kem jako jedincem i lenem spole nosti. Rozvoj globálních telekomunikací, technické prost edky pro realizaci jejich rozvoje. 2. Nový Regula ní Rámec (NRF) - legislativní iniciativa EU, základní zásady regulace, postavení a úloha národního regula ního orgánu, jeho hlavní innost a jeho postavení ve státní správ, práva a povinnosti ve vztahu k operátor m a uživatel m telekomunika ních služeb. 3. Národní telekomunika ní politika, trendy v liberaliza ní politice od Telekomunika ního zákona 151/2000Sb k Zákonu o elektronických komunikacích. 127/2005 Sb. 4. P echod od licen ní politiky k systému všeobecných oprávn ní, nástroje ízení frekven ního spektra a íslovacích plán, ve ejná služba elektronických komunikací - ú el a její charakteristika, univerzální služba, struktura sítí elektronických komunikací, propojovací dohody. 5. Technické prost edky k vytvá ení sítí. Podmínky za le ování technických prost edk do sítí elektronických komunikací. 6. Metalické a optoelektronické kabelové systémy - základní infrastruktura sítí elektronických komunikací. Používané typy kabel (metalické a optické), jejich základní vlastnosti a typické využití v sítích elektronických komunikací. 7. Zp soby modulace, základní principy modulátor, zdroj nosných frekvencí, základní ešení filtr. Používané typy pulzních modulací, základní principy modulátor, vzorkování, kvantování a kódování v PCM modulaci, A/D a D/A konverze. 8. P enosové systémy s frekven ním a s asovým t íd ním kanál. Digitální p enosové systémy, hierarchie digitálních p enosových systém, PDH a SDH, základní charakteristiky t chto systém. 9. Telekomunika ní sít s p epojováním okruh a p epojováním paket Telefonní úst edny, pojem spojovací pole digitálních úst eden, za le ování úst eden do sítí (ve ejné, privátní, pobo kové). Signaliza ní systémy sítí s p epojováním okruh sí ové a p ístupové, vymezení pojmu služby inteligentních sítí (IN), principy ízení a zpoplatn ní komunika ních služeb, speciální komunika ní sít. 10. Datové služby RM OSI a TCP/IP modely, základní datové protokoly 2. a 3. vrstvy, jejich vlastnosti a užití. 11. Radiové sít, bu kové sít, principy innosti, velikosti bun k, organizace sít. Stru ná charakteristika systém NMT 450, GSM (2, a 2,5-té generace), UMTS, stacionárních a mobilních bezdrátových p ístupových sítí (FWA/MWA) a prost edk jejich realizace, užití a p ípadného za len ní do ve ejných sítí. 12. Stacionární družicové systémy, vybrané systémy, používané v Evrop, specifické vlastnosti a typické aplikace stacionární družicové služby, sít VSAT. Pohyblivá družicová služba, sou asný stav a p edpokládaný další vývoj. Naviga ní systémy (GPS, Galileo), družicová personální komunika ní služba. 13. Terestrické a družicové analogové a digitální vysílání televizních a rozhlasových program. Postavení a úloha Rady pro rozhlasové a televizní vysílání ve vazb na kompetence TÚ. Multifunk ní sít, sít kabelové televize, sít se zp tným kanálem, možnosti využití a p edpokládaný další rozvoj. 14. Konvergence v elektronických komunikacích, pojem NGN. Prof. Ing. Petr Moos, CSc 1. Bezpečnost dopravy a pravděpodobnost nehod 2. Prostředky pro zajištění bezpečnosti dopravy 3. Vztah bezpečnosti a spolehlivosti v dopravě 4. Obsah a forma informací v dopravě I.c ZABEZPEČOVACÍ TECHNIKA

3 5. Účel zabezpečovacích zařízení 6. Vliv lidského činitele v dopravě 7. Železniční zabezpečovací zařízení s vnitřní bezpečností 8. Prostředky pro zajišťování přítomnosti (kolejových) vozidel 9. Prostředky pro přenos informací mezi infrastrukturním zařízením a dopravním prostředkem 10. Návěštění v dopravě 11. Železniční zabezpečovací zařízení s redundantní bezpečností 12. Zabezpečení informací v železniční dopravě u zabezpečovacích zařízení s vnitřní bezpečností 13. zabezpečovacích zařízení s redundantní bezpečností 14. Prostředky zabezpečení při přenosu zabezpečovacích dat 15. Vlivy elektrické trakce na infrastrukturní zabezpečovací zařízení 16. Vertikální a horizontální hierarchie infrastrukturních zabezpečovacích zařízení 17. Staniční zabezpečovací zařízení 18. Traťová zabezpečovací zařízení 19. Přejezdová zabezpečovací zařízení 20. Vlaková zabezpečovací zařízení 21. Integrální zabezpečovací zařízení Ing. Antonín Faran, CSc II.a ROBOTIKA V DOPRAVĚ 1. Inteligentní robotické systémy - proč klademe rovnost inteligentní robot = mobilní robot, soustředěnost, embodyment, emergence, definice robota, virtuální roboti 2. Ruka robota - pracovní hlavice, taktilní rozpoznávání, stupně volnosti, kinematická schemata, průmyslové roboty 3. Čidla v robotice - čidla pasivní a aktivní, čidla vzdálenosti, prostorová orientace, čidla síly, tlaku, momentu, světelného záření, čidla na bázi vláknové optiky 4. Zvláštnosti řídících systémů robotů - hierarchická struktura, servopohony, řídících systémy mobilních robotů - SMPA a SRA architektury, skládání reakcí na paralelní podněty, proč je výhodné implementovat mechanismy bolesti, obrazy SMPA a SRA v nervových systémech živočichů 5. Kinematika robota - kinematická schémata průmyslových robotů, zdánlivý bod otáčení, souřadnicové systémy, kráčející roboti a typy chůze, řešení kolových robotů 6. Mobilní robot[y/i]] - rozdělení z hlediska prostředí a způsobu pohybu, řídící systémy, inteligence, proč bývají mobilní roboti inteligentnější než průmyslové 7. Orientace v prostoru - vidění, typy senzorů, stereoskopické vidění, kombinace kamera-laser, ultrazvukové senzory a radary, dynamické vytváření mapy okolí 8. Umělá inteligence a robotika - definice inteligence, architektury řídících systémů SMPA a SRA a jejich souvislost s vývojem v oblasti umělé inteligence, podněty pro vývoj inteligentních robotických systémů z oblasti armády a dopravy 9. Pohony a převodovky - nejužívanější pohony v robotice a jejich vlastnosti včetně objemové účinnosti, planetové a harmonické převodovky, kuličkový šroub 10. Koordinace robotických systémů - použití samoorganizujích se skupin robotů, homogenní a heterogenní skupiny, komunikace, stabilita skupiny, analogie v biologických systémech, multi-agent systémy, komunikační protokoly v multi-agent systémech 11. Počítačové vidění - obraz jako bitmapa, vidosekvence (kódování), detekce hran (Connyho hranový detektor, ), další transformace, ostré a neostré oblasti - detekce, odstraňování šumu, detekce pohybu, krychlový model světa a Wattová filtrace, šablony, kontury 12. Prostředky interakce ve skupinách robotů přes prostředí (přes čidla prostoru, komunikační prostředky), protokoly, zabezpečení, dynamický jazyk (problém společného slovníku, ontologie a jejich reprezentace) Doc. Dr. Ing. Tomáš Brandejský II.b SYSTÉMY ŘÍZENÍ DOPRAVNÍCH PROSTŘEDKŮ 1. Základní pojmy automatického řízení, řízení ovládání, regulace, regulátor, soustava, zpětná vazba. Druhy regulace příklady regulačních obvodů v dopravních aplikacích. 2. Základní způsoby popisu dynamických systémů, vnitřní a vnější popis. Nejdůležitější způsoby vnějšího popisu, (diferenciální rovnice, přenos, blokové schéma, přechodová a impulsní charakteristika, frekvenční charakteristiky), vzájemné souvislosti. 3. Základní dynamické bloky: Proporcionální, integrační derivační, zpožďující, kmitavý člen, dopravní zpoždění. 4. Stabilita lineárních dynamických systémů, algebraická a frekvenční kriteria stability. 5. Základní typy regulátorů, P,I,PI,PD,PID,jejichvolbaanastavení. Hodnocení kvality regulačního pochodu. 6. Příklady lineárních regulačních obvodů v dopravní technice (polohový servomechanizmus,řízení spalovacího motoru, řízení elektrického trakčního motoru, ABS systémy, stabilizace kurzu autopilot, aktivní pérování, atd.) 7. Číslicové řízení, diskretizace, vzorkovače, popis diskretního dynamického systému pomocí z-transformace. Stabilita

4 diskretních systémů automatického řízení. 8. Nelineární systémy, typy nelinearit. Řešení jednoduchých nelineárních obvodů metodou fázové roviny. Stabilita nelineárních systémů. Příklady nelineárních regulačních systémů v dopravní technice. 9. Adaptivní řízení, důvody pro použití adaptivního řízení., adaptační algoritmy. Příklady použití adaptivního řízení (adaptivní autopilot). 10. Optimalizace statická a dynamická. Algoritmy pro hledání extrémů funkcí a funkcionálů. Příklady použití statické optimalizace (řízení předstihu u spalovacího motoru), příklady použití dynamické optimalizace (pohyb po optimální trajektorii, optimální rozjezd a brždění dopravního prostředku). Doc. Ing. Petr Vysoký, CSc. II.c BEZPEČNOST A SPOLEHLIVOST SYSTÉMU 1. Co je to spolehlivost systému a co je její mírou? 2. Co je to provozní životnost? 3. Co je výrobní výtěžnost? 4. Co jsou oblasti přijatelnosti? 5. Jakými způsoby můžeme u daného systému dosáhnout zvýšení provozní spolehlivosti? 6. Jaké způsoby analýzy oblastí přijatelnosti znáte? 7. Jak lze stanovit odhad provozní spolehlivosti daného systému? 8. Na čem závisí funkční vlastnosti systému? 9. Co jsou to čáry života systému? 10. Cojetocentrovánínávrhusystému? 11. Cojetopredikční diagnostika systému? 12. Jaké metody predikce časových řad znáte? 13. Vyložte princip predikce časových řad metodikou ARIMA? 14. Vyložte princip predikce časových řad pomocí umělých neuronových sítí 15. Vyložte hlavní principy a smysl mezinárodních norem ISO Jak souvisí provozní výtěžnost a výrobní cena? 17. Jak souvisí výrobní cena s tolerancemi parametrů soustavy? 18. Vyložte princip metody vyšetřování oblastí přijatelnosti pomocí tzv. radiálního vystřelování (radial spruting) 19. Podle jakých hlavních zásad lze provádět korekce hodnot parametrů systému připřiblížení jeho čáry života hranicím oblasti přijatelnosti? 20. Jaké zásady se uplatňují při optimalizaci procesu oprav systému po jeho vybočení z hranic oblastí přijatelnosti? 21. Proveďte diskusi hlavních faktorů ovlivňujících provozní spolehlivost kolejového dopravního systému 22. Jaké faktory ovlivňují spolehlivost interakce operátor (řidič, pilot) - dopravní prostředek, resp. Dopravní systém? 23. Jaké faktory je nutno uvažovat při analýze kvality a spolehlivosti dodávek energie? 24. Jaké faktory se uplatňují při analýze spolehlivosti zpracování, přenosu a uchovávání informace? 25. Cojeteoriekatastrof? Prof. Ing. Mirko Novák, DrSc. II.d ŘÍDÍCÍ SYSTÉMY SILNIČNÍ DOPRAVY 1. Dopravní systém jako řízená soustava Popis dopravního uzlu z hlediska řízení (vstupní a řízené veličiny) a porovnání s klasickým zpětnovazebním řízením. Umístění detektorů. Řízení časové a dynamické. Možnosti Fuzzy řízení. Popis dopravní oblasti z hlediska řízení (vstupní a řízené veličiny). Pojem strategických detektorů. Řízení časové, dopravně závislé, centralizované a adaptivní. 2. Dopravní systém Druhy funkcí na systému, co je architektura systému. Základní dělení: s rozloženými/soustředěnými parametry; stochastické/deterministické Regulátory P, I, D a jejich kombinace - vlastnosti, použití. Co jsou dynamické charakteristiky soustav a jak se vyšetřují. 3. Základní pojmy Konfliktní body (druhy). Co je mezičas a jak se počítá. Vysvětlení dob cyklu (meze), počtu fází (maximum), fázových přechodů, pojem"dělená fáze". Ofset, stupeň shlukování, vysvětlení "Zelené vlny". Model dopravního uzlu (model dráha/čas pro individuální vozidla). 4. Kritéria pro návrh světelné signalizace Kritérium intenzity dopravy: podstata problému, pojem kritické mezery, měření, typické hodnoty. Kritérium bezpečnosti: kolizní diagram, průměrná nehodovost větší než Kritérium ekologie: význam způsobu řízení, vazba zastavování a ekologie. Vliv světelné signalizace na počet nehod, eliminace nehod na SSZ. 5. Řízení dopravního uzlu -časové

5 Co je signální plán, nakreslit. Jak se počítá. Co je řízení časové: druhy senzorů, dle čeho se navrhuje, výhody a nevýhody. Určování kvality řízení, Performance Index - vysvětlení, definice. 6. Řízení dopravního uzlu - dynamické Pravděpodobnostní modely na příjezdu k SSZ. Řízení dynamické: druhy senzorů, dle čeho se navrhuje, výhody a nevýhody. Co je vstupní a co řízená veličina. Řízení "Volno" dle obsazenosti detektorů. Vzdálenosti "prodlužovacích" detektorů azčeho se počítají. 7. Speciální způsoby řízení dopravního uzlu Popis řízení v tzv. Zelené vlně. Druhy koordinace. Řízení celočervené: základní použití, druhy senzorů. Řízení v případě kongescí: umístění senzorů. Způsob řízení VS-Plus. 8. Hierarchie městského systému Kolik vrstev tvoří městský systém? Co je obsahem jednotlivých oblastí? Rozdíl a příklady pro technologickou a topologickou oblast. Rozdíl mezi induktivní a deduktivní identifikací oblasti. 9. Metoda pro optimalizaci dopravních toků Principy metody TRANSYT: co jsou vstupní veličiny, a které parametry se optimalizují. Kvalitativní (Performance) index: co ho tvoří. Využití metody TRANSYT v dopravním inženýrství. 10. Řízení dopravní oblasti Co znamená řízení oblasti? Princip centralizovaných a decentralizovaných metod. Metoda SCOOT: principy, senzory, výhody a nevýhody. Metoda MOTION: principy, senzory, výhody a nevýhody. 11. Řízení dopravní linie Liniové řízení dopravního proudu na dálnicích: principy metody, základní dopravní model, senzory a aktory. Typické konfigurace. Přínosy metody liniového řízení. Popis metody Ramp meetering - řízení vjezdů na dálnici na základě modelu dopravy. 12. Bezpečnostní systém dopravního řadiče Které veličiny se dohlídají a proč (dle normy). Druhy senzorů. Kolik procesorů má dopravní řadič. Jaké jsou generace řadičů, prvnířízení SSZ bylo v ČR v 13. Hardware dopravního řadiče Základní moduly řadiče a jejich funkce. Vzájemná komunikace modulů. Princip bezdrátové koordinace. Sériová technika výstavby světelných signalizací: výhody. Rozdíl evropských a amerických řadičů. 14. Preference MHD Význam preference a činnost z hlediska dopravního inženýrství. Principy preference kolejových vozidel (technické prostředky). Preference autobusů (technické prostředky). 15. Statistické vlastnosti dopravních parametrů Rozdělení distribucí na spojité a nespojité Jaké parametry vyjadřují nespojité distribuce Jaké parametry vyjadřují spojité distribuce 16. Parametry dopravního proudu Definice základních parametrů (intenzita, rychlost, hustota-vzájemný vztah, časová mezera). Měření v bodě a podél komunikace - diagram dráha/čas (nakreslit). Definice obsazenosti a nepřesnost určování hustoty z obsazenosti. 17. Dopravní detektory (1) Jaké jsou fyzikální principy dopravních detektorů a jaké parametry měří. Indukční smyčky: princip činnosti, kmitočty, rozměry, druhy smyček, umístění. 18. Dopravní detektory (2) Principy měření rychlosti indukčními smyčkami (dvěmaajednou). Co je statická a dynamická chyba. Rozlišení kategorie vozidel. 19. Dopravní detektory (3) Ultrazvukové detektory: kmitočty; použití pro měření přítomnosti a rychlosti. Mikrovlnné detektory: měřené veličiny, kmitočty, použití. Pasivní infračervené detektory: princip, použití. Pojem "Vážení za pohybu". 20. Dopravní detektory (4) Měření výšky vozidel: principy, použití. Principy DSRC, využití. Způsob měření škodlivin CO a opacity. Principy a využití videodetekce. 21. Modely dopravního proudu (1) Model rychlost-hustota: lineární model, logaritmický a zobecněný model; multirežimové modely.

6 Vysvětlení modelů 22. Modely dopravního proudu (2) Model intenzita-hustota: parabolický model a nespojité modely. Model rychlost-intenzita. 23. Modely dopravního proudu (3) Pojem klasifikace dopravy: počet stupňů v ČR ausa. Graf rychlost-hustota. Pojem "šoková vlna". 24. Statistické rozdělení dopravních parametrů (1) Jaké diskrétní distribuce používáme v dopravě. Definice a užití tří základních distribucí. 25. Statistické rozdělení dopravních parametrů (2) Distribuce používané pro spojité veličiny (které?). Popis mezer mezi vozidly. Prof. Ing. Pavel Přibyl, CSc.