Seznam projektů

Téma je možné si zvolit i vlastní (což je i preferováno), a to tak obtížné, jak uznáte za vhodné. Spíše než složitost tématu bude hodnoceno to, jak student daný problém implementoval v Matlabu (viz kritéria ZDE). Na projekty, prosíme, pohlížejte jako na šanci si procvičit návyky v Matlabu

Odhad pohybu robota pomocí Kalmanovy filtrace

• Zadání
• UKFdata.mat
• Pozor: v poslední verzi byla upravena rovnice (3), která obsahovala překlep!
• toto zadání může být vybráno více studenty
• výherci získají ceny od firmy Humusoft s.r.o. a Katedry elektromagnetického pole FEL (studentská licence Matlabu, školení dle vlastního výběru v Matlabu, půllitry s logem elmag.org a další užitečné drobnosti)

U většiny projektů je na konci popisu v závorce zkratka jména vyučujícího, který zadání vytvářel a za projekt zodpovídá. S tímto člověkem projekt průběžně konzultujte.

1. Tvorba jednoduché aplikace, která bude cokoli dělat (editor textu, úprava obrázků, kalkulačka, úprava zvuku, …), ale bude podporovat historii a její úpravy.
   • V aplikaci by mělo být tlačítko “Zpět” a “Vpřed” a editor historie příkazů, který umožní položky v historii mazat a přesouvat a následně celou historii provést. (VA)
2. Tvorba a zobrazení platónských těles (VL)
3. Výpočet a zobrazení Foucaultova kyvadla v různých bodech na planetě (VA)
4. Connect Four (s umělou inteligencí)(VL)
5. hra Sokoban (VL)
   • vyžaduje znalost OOP
6. Implementace hry MiniMetro (MM)
7. Hyperlapse stabilizace(VL)
8. Tvorba panoramatické fotografie (VA)
9. Thomsonův problém (LJ)
   • Rozložení N stejných nábojů na povrchu koule tak, aby měly celkově minimální potenciální elektrostatickou energii.
10. Interaktivní editor RLC obvodů, včetně tvorby propojek a generace maticové formy výsledného zapojení (VA)
11. Zobrazení a automatické řešení rubikovy kostky (VA)
12. Vektorizace bitmapových (scan) grafů (VA)
13. Tvorba a zobrazení Smithova diagramu (VA)
14. Hledání průsečíků obecných křivek zadaných analytickým předpisem (PK - VUT)
    • Numericky, bez použití symbolického toolboxu.
15. Pro obecné těleso (zadané hraničními body) najděte takový střed opisující koule, aby tato koule byla nejmenší možná. Těleso poté posuňte tak, aby bylo uvnitř této koule, která má střed ve středu kartézského souřadného systému. Těleso před i po posunutí zobrazte spolu s obalující koulí (MČ)
16. Nástroj na zobrazení a výpočet EM úloh pomocí metody zrcadlení + vizualizace (MČ)
17. Zobecněné řešení smyčkových proudů / uzlových napětí (MČ)
18. Výpočet geometrického i fyzikálního těžiště objektu / soustavy objektů (MČ)
19. Vícekriteriální optimalizace (PSO / GA), včetně zobrazení výsledné Paretovy fronty (MČ)
20. Editor ikonek v Matlabu (VA)
    • Malování ikonek s rozměry 16×16 px a jejich export pro použití v Uipushtool pro vytváření vlastního menu.
21. Nelderova-Meadova optimalizace (MČ)
    • Vytvořte zjednodušený algoritmus simplexní optimalizace (prostor je prohledáván pomocí simplexu s pomocí jeho postupných transformací.
22. Fourierova transformace (MČ)
23. Integrace dvojného integrálu s look-up-table algoritmem (MČ)
    • Pro zadaný dvojný integrál (nemá jednoduchou primitivní funkci, je nutná numerická integrace) a data získaná z multifyzikálního solveru ve formě tabulky navrhněte integrační proceduru s interpolací v tabulce (look-up-table).
24. Minimalizace pomocí nelineární metody nejmenších čtverců (MČ)
    • Nastudujte metodu nejmenších čtverců a její nelineární variantu a pokuste se na vybraných příkladech porovnat jednotlivé přístupy v Matlabu.
25. Náhodná procházka několika agentů v ohraničené oblasti (MČ)
    • Na počátku zvažujte agenty náhodně rozmístěné v dané oblasti (“opilci”), ti se po ohraničené oblasti (“parku”) pohybují náhodně. Vygenerujte jejich pohyb, zobrazte ho, analyzujte průměrné hodnoty (rychlost, polohu) a vypracujte techniky na udržení agentů uvnitř oblastí (odrazná zeď, absorbční zeď, …).
26. Spline interpolace zadaného názvu pomocí extrémů křivky (MČ)
    • Program vypíše zadaný textový řetězec do okna (figure), poté pomocí funkce ginput budou zadány vrcholy spline křivek. Úkolem bude správná parametrizace těchto křivek, aby byl původní text co nejlépe rekonstruován.
27. Buzení vln na 2D ploše (řešení vlnové rovnice pomocí FDTD) + vizualizace (LJ, MČ)
28. Rojová optimalizace (MČ)
    • Nastudujte algoritmus rojové (PSO) optimalizace a pokuste se ho pro případ jednokriteriální, multidimenzionální optimalizace implementovat.
29. Vyhodnocení parametrů signálu (VA)
    • Amlituda šš/rms, max./min. hodnota, perioda/frekvence, +/- překmit apod. včetně grafického zobrazení
30. Napiště reader/writer pro 1D a 2D geometrii pro formát *.dxf, *.svg a *.eps (PK)
31. Zpracování *.gpx souborů s daty z GPS přijímačů (VA)
    • Vyhodnocení délky trasy, převýšení, rychlosti, spálené kalorie, zobrazení trasy v mapách, …
32. Odečítání GPS souřadnic z načteného segmentu mapy (VA)
    • Využijte funkce ginput v Matlabu spolu s možností načíst mapu do figure. Pro zkalibrované osy navrhněte skript, který bude přímo exportovat GPS souřadnice.
33. Ladička hudebních nástrojů (VA)
    • Využití vstupu zvukové karty. Použijte třídu audiorecorder.
34. Editor zvukových souborů (VA)
    • Možnost načíst zvukový soubor, zobrazit jeho průběh, editace zvuku (ořez, hlasitost, ekvalizace, pár efektů, …), uložení
35. Editor video souborů (VA)
    • Možnost načíst video soubor, zobrazení časové osy, editace videa (střih, jas, kontrast, …), uložení do jednotlivých obrázků a do videa. Možnost volby výstupního formátu, velikosti obrazu (interpolace) a kvality.
36. 1D iterpolace 3. stupně (kubická) (MČ)
37. Řešení rovnice typu f(x)=0 pomocí metody dělení intervalu a pomocí Newtonovy metody (MČ)
38. Zjednodušená metoda Ray Tracing pro studium šíření paprsků (MČ)
39. 1D (2D) metoda diferencí (Finite difference method, FD) (MČ)
40. Vykreslení a animace Lorenzova atraktoru (MČ)
41. 1D konvoluce v případě obecných signálů (MČ)
42. Řízení jakéhokoli přístroje/hračky/stavebnice z Matlabu (VA)
    • Cokoli Vás napadne. Ale řízené zařízení musíte mít vlastní.
43. Simulace pohybu těles ve sluneční soustavě (VA)
    • Výpočet a vizualizace trajektorie těles sluneční soustavy z elementů dráhy těles. Potřebná data: http://ssd.jpl.nasa.gov/?planet_pos
44. Möbiova síť (Möbius net) (MČ)
45. Planetárium v Matlabu (VA)
    • Zobrazení hvězdné oblohy v libovolný čas a z libovolné polohy na Zemi.
    • Katalog hvězd
46. Osciloskop v Matlabu (VA)
    • Implementujte jednoduchý osciloskop, který bude zobrazovat signály ze vstupu zvukové karty. Použijte třídu audiorecorder.
47. Vektorový měřič impedance a přenosu obvodů pomocí zvukové karty (VA)
    • Neznámý obvod bude napájen výstupem ze zvukové karty a z přijatých signálů vyhodnotíte jaká byla připojena impedance nebo přenos zařízení. Je potřeba vyřešit vč. kalibrace. Použijte třídu audiorecorder.
48. Virtuální obvodový analyzátor (GUI). (MP)
    • Program bude sloužit k odhadu chyb měření pomocí obvodového analyzátoru. Program bude obsahovat realistický model přístroje s nastavitelnými parametry; kalibrační techniky a vizualizaci výsledků a odchylek [Michael Hiebel, Fundamentals of Vector Network Analysis, 3rd ed.(Rohde & Schwartz, Munich, 2008). 420 pp. [ISBN: 978-3-939837-06-0]
49. Extrakce materiálových vlastností (TK)
    • Na základě znalostí S-parametrů získaných pomocí simulací známých materiálů vložených do vlnovodného dílu v CST MWS navrhněte a realizujte metodu extrakce materiálových parametrů. Zpracovaná metoda musí obsahovat korekce s ohledem na rozměry materiálů a referenční roviny měření. Metodu extrakce materiálových parametrů ověřte na reálných měřeních pomocí VNA.
50. Vytvořte jednoduchý nástoj na výpočet rozložení náboje na ploše (MČ)
    • Plochu bude možné vytvořit pomocí jednoduchého GUI, výpočet rozložení náboje může být založen např. na znalosti Coulombova zákona a superpozice (výpočet bude prováděn iterativně). Výsledkem bude vizualizace aktuální polohy všech nábojů (počet a počáteční poloha bude zadána uživatelem), a také směru jejich pohybu.
    • K dispozici je jednoduchá ukázka (vzor) v 1D.
51. Aproximace výškového profilu refraktivity v troposféře (PP)
    • K dispozici je hodnota refraktivity měřená v 19ti různých výškách nad zemí. Aproximujte tato data polynomem 1.-4. řádu dle volby uživatele a graficky znázorněte včetně měřených bodů. Graficky zobrazte i první derivaci funkce a zvýrazněte oblasti s možností výskytu vlnovodného kanálu, tj. kdy je gradient výškového profilu refraktivity menší než -157 N/km. (Pozn.: Refraktivita je přepočtený index lomu atmosféry. Je funkcí teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu. Rozložení refraktivity v troposféře zásadním způsobem ovlivňuje šíření rádiových signálů díky refrakci.)
52. Klouzavý průměr (PP)
    • K dispozici je neekvidistantní časová řada přijatých úrovní signálu měřených mobilním terminálem. Při známé rychlosti terminálu a frekvenci signálu proveďte přepočet na závislost přijaté úrovně na vzdálenosti v měřítku vlnové délky. Aplikujte filtraci signálu klouzavým průměrem a do stejného grafu zobrazte původní i několik filtrovaných průběhů z různými velkostmi klouzavého okna (intervalu, ve kterém průměrujeme) dle zadání uživatele. (Pozn.: Jedná se o klasickou metodu oddělení rychlých úniků způsobených vícecestným šířením vln/signálu.)
53. Konzole v Matlabu (tokenizer) (MČ)
    • Zpracujte jednoduchý GUI umožňující vstup (načtení) textového řetězce. Ten poté zpracujte uvnitř programu, který následně provede zadané příkazy.
54. Optimalizace RLC struktury nebo filtru s možností volit hodnoty součástek z typizované řady E6 / E12 / E24 (VA)
55. Vektorizovaná 2D interpolace (VA)
56. MSDN knihovna v Matlabu (VA)
    • Prozkoumejte a pokuste se využít MSDN knihovnu pro účely pokročilé grafiky v Matlabu
57. Generování fraktálů pomocí Lindenmayerových systemů (MČ)
58. Návrh kalibrační sady pro měření s obvodovým analyzátorem (GUI). (MP)
    • Program bude sloužit k optimalizaci parametrů kalibračních standardů dle zadaných kritérií. Program bude navrhovat kalibrační standardy pro měřící techniku Multiline TRL http://dx.doi.org/10.1109/22.85388
59. Zpracovaní naměřených dat z obvodového analyzátoru (GUI). (MP)
    • Jde o projekt zaměřený primárně na tvorbu grafického rozhraní. Ze změřených parametrů tří vzorků určete konstantu šíření homogenního přenosového vedení dané délky. Navrhněte grafické rozhraní pro vizualizaci výsledků kalibračního algoritmu, viz [V. Sokol, Jan Eichler, Marc Rütschlin: “Calibration of EM Simulator on Substrate Complex Permittivity”, ARFTG 83rd Microwave Measurement Conference, Tampa, 2014]. Jde o spolupráci s výsledky použitelnými potenciálně i v praxi, funkční algoritmus je k dispozici (MP).

1. hra Arkanoid (VL)
2. Generování Mandelbrotovy množiny (MČ)
3. Výpočet a zobrazení sférických funkcí, jejich superpozice, korelace s obecnými kulovými funkcemi (MČ)
4. Naprogramování jednoduché hry “had” v Matlabu (MM)
   • Pokuste se formalizovat a implementovat hru had v Matlabu na základě znalostí z kurzu Matlabu. Problém maximálně zjednodušte.
5. Zjednodušené piano v Matlabu
   • Vygenerujte potřebné tóny piana v Matlabu, dále zpracujte vstup z klávesnice (“klaviatura”). Pokuste se najít vhodnou obálku signálu tak, aby byl eliminován syntetický zvuk kláves.
6. Šachy (bez umělé inteligence, pouze rozhraní) (MM)
   • Vykreslete šachovnici, vč. správného popisu os. Dále na tuto šachovnici umístěte figurky (např. obrázky). S těmito figurkami bude možné pohybovat podle pravidel šachu.
7. Editor fotografií (VA)
   • Načtení, uložení, základní úpravy (jas, kontrast, sytost, ořez, převzorkování, …), filtry (zostření, rozmazání, …).
8. Hra Pong (VA)
   • Pokuste se implementovat hru Pong.
9. Hra SUDOKU, načtení rébusu ze souboru, hra uživatele, hlídání pravidel (VL)
10. Hra Quarto (MČ)
    • Nalezněte algoritmy které detekují nejkratší cestu k vítězství, kdy hra nemá řešení (konec hry), případně tah který soupeři nejvíce prodlouží cestu.
11. Hra Quoridor (MČ)
    • Implementujte hrací desku, zadávání destiček a ovládání figurky, pokuste se najít primitivní herní algoritmus.
12. Optimalizace Lévy flight (MČ)
13. Space Impact Game (VA)
    • Jednoduchá implementace hry Space Impact známé ze starších mobilních telefonů Nokia
14. Tetris (VA)
    • Implementace legendární hry.
15. Hra kulečník (VL)
16. Game of life (VL)
17. Hra Worms (MM)
18. Eratosthenovo síto (hledání prvočísel)
19. Vytváření knihovny mex
20. Výpočet celkového šumového čísla, zisku, bodu zahrazení a maximálního výkonu soustavy dvoubranů včetně grafického zobrazení
21. Vyhodnocení protokolu UART – data (binárně, hexa, znaky apod.) (PČ)
22. Vyhodnocení protokolu SPI – data (binárně, hexa, znaky apod.) (PČ)
23. Vyhodnocení protokolu I2C – data (binárně, hexa, znaky apod.) (PČ)
24. ADC (konvertor z analogového na digitální signál) - vzorkování, kvantizace, vizualizace obecného signálu
25. Gaussova eliminace, Gaussova eliminace s pivoty + porovnání s Matlab build-in funkcí
26. Jacobiho iterační metoda
27. Korelační analýza (najít známý signal, v zašuměném přijatém signálu)
28. Využití kumulační metody ke zvýraznění repetičního signálu v šumu
29. Hypoteční kalkulačka (FK)
30. Jacobi metoda (kupř. generace plochy ze znalosti obvodové křivky, případně výpočet elektrostatického potenciálu - jádro metody je napsáno) (MČ)
31. Vnější balistika (VA)
    • Zobrazte trajektorii střely a spočítejte potřebnou korekci puškohledu pro zasažení cíle pro konkrétní vzdálenost, elevaci, střelivo, rychlost větru, polohu na Zemi, …
32. Implementace FIR číslicového filtru v omezené přesnosti (PČ)
33. Implementace IIR číslicového filtru v omezené přesnosti (PČ)
34. Radonova transformace (PČ)
35. Gramova-Schmidtova ortogonalizace (MČ)
    • Každá soustava lineárně nezávislých rovnic lze ortogonalizovat tak, abychom nalezli ortonormální bázi podprostoru, který tyto rovnice generují.
36. Gaussova eliminace, Gaussova eliminace s pivoty + porovnání s Matlab build-in funkcí (MČ)