VEGA  1/0045/21  (2021 – 2024)


Názov projektu: Elektromagnetická kompatibilita bezdrôtových IoT zariadení

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. René Harťanský, PhD.

Anotácia:

Projekt je zameraný na riešenie problémov elektromagnetickej kompatibility (EMC) bezdrôtových zariadení Internetu vecí (IoT). Skúmané výzvy predstavujú v súčasnosti z hľadiska EMC najväčšie problémy súvisiace s masovým nasadením IoT zariadení. Využívanie nízko výkonových bezdrôtových sieťových technológií znamená aj väčšiu zraniteľnosť voči elektromagnetickému rušeniu, vyššie úrovne rušenia spôsobeným väčšou koncentráciou zariadení umiestnených v relatívne malom priestore a plnú vyťaženosť v nelicencovaných frekvenčných pásmach. V projekte budeme skúmať správanie sa IoT zariadení v bežnom elektromagnetickom prostredí s cieľom predpovedať aj elektromagnetický smog. Na druhej strane značné rozšírenie frekvenčných oblastí až na niekoľko desiatok GHz si vyžaduje ďalší vývoj metód a vybavenia pre štandardné vykonávanie EMC skúšok. Neistoty merania týkajúce sa EMC skúšok sa budú skúmať s cieľom optimalizovať uvedené metódy ako aj vybavenie zabezpečujúce komunikáciu IoT zariadení.

 

Vedecké diele projektu:

Ciele projektu je možné rozdeliť do troch oblastí:
A) Jedným z problémov masívneho zavádzania bezdrôtových zariadení patriacich do skupiny IoT je očakávaná vysoká hustota týchto zariadení v pomerne malom priestore. Pri takejto hustote IoT zariadení, a teda pri ich malej vzájomnej vzdialenosti, môže ľahko dôjsť k ich vzájomnému ovplyvňovaniu, čím vzniká typický problém súvisiaci s EMC ako dôležitý faktor funkčnej bezpečnosti. Preto prvým parciálnym cieľom projektu je vykonanie analýzy EM poľa v okolí IoT zariadení, čím získame predstavu o miere vzájomného ovplyvňovania. Táto oblasť súčasne zahŕňa výskum v oblasti senzorov blízkeho EM poľa, na ktorý sú kladené špecifické požiadavky.

B) S nárastom pracovných frekvencií bezdrôtových IoT zariadení úzko súvisí požiadavka realizovať skúšky EMC týchto zariadení do vyšších frekvencií, ako je to dnes v technickej praxi zvykom. Aby sme sa vyrovnali s týmto zvyšovaním frekvencií bez významného nárastu neistôt meraní súvisiacich s výkonom EMC skúšok (súbor meraní EM emisií a testy odolnosti voči rôznym EM vplyvom), bude nutné analyzovať a prípadne modifikovať existujúce skúšobné metódy. Vo všeobecnosti sú tieto skúšky ovplyvnené množstvom faktorov, ktoré negatívne ovplyvňujú neistotu meraní, a teda aj výpovednú hodnotu skúšok EMC. Ďalším cieľom je podrobne analyzovať zdroje neistôt, aby sme dokázali minimalizovať výsledné neistoty meraní.

C) Vo vysokofrekvenčnej (vf) oblasti sú konfigurácia meracieho pracoviska a použitý merací postup dôležitými prvkami pre validitu EMC skúšok. Vytvorením modelov prvkov testovacieho reťazca, komunikačného reťazca testovaného IoT zariadenia a štúdiom ich vzájomných vzťahov môžeme pristúpiť k poslednému cieľu, a to navrhnúť modifikáciu konfigurácie skúšobných pracovísk a skúšobných postupov zariadení tak, aby viedli k zlepšeniu validity a opakovateľnosti EMC skúšok a zároveň zabezpečili komunikáciu bezdrôtových IoT zariadení počas výkonu skúšok.