Zespół studentów SPECTRUM AGH najlepszy w konkursie przetwarzania sygnałów

Zespół studentów z Koła Naukowego SPECTRUM zdobył pierwsze miejsce w prestiżowym międzynarodowym konkursie Signal Processing Cup 2019. Algorytmy cyfrowego przetwarzania sygnałów opracowane przez studentów AGH okazały się najdokładniejsze.

Celem konkursu było opracowanie skutecznej metody lokalizacji osób poszkodowanych w różnego rodzaju katastrofach za pomocą wyposażonego w zestaw mikrofonów bezzałogowego statku powietrznego (UAV) – quadrocoptera.

Konkursowe zadanie było 3-etapowe i polegało na oszacowaniu kierunku nadchodzenia fali dźwiękowej emitowanej przez źródła dźwięku przy użyciu nagrań z 8-kanałowej sześciennej macierzy mikrofonowej osadzonej w UAV. Zespoły musiały najpierw zlokalizować statyczne (mowa), a następnie dynamiczne źródła dźwięku (szum biały / sygnał szerokopasmowy). W pierwszym wypadku podczas nagrań audio ani źródło, ani quadrocopter nie poruszały się. W drugim – przeciwnie – były w ruchu. W trzecim etapie należało zlokalizować mowę jako dynamiczne źródło dźwięku przy czym zarówno źródło jak i quadrocopter poruszały się podczas nagrań. Zadania były trudne ze względu na dużą ilość szumów akustycznych wytwarzanych przez wirniki UAV umieszczone bardzo blisko macierzy mikrofonowej. Powoduje to bardzo niską moc nagranego sygnału dźwięku źródła (niemal niesłyszalnego dla człowieka) w porównaniu z mocą nagranego sygnału pochodzącego od UAV. Szumy akustyczne generowane przez quadrocopter składają się z elementów harmonicznych związanych z prędkością obrotową śmigieł, ze stacjonarnego hałasu strukturalnego oraz hałasu wiatru spowodowanego ruchami UAV i obrotami śmigieł. Kolejna trudność wynikała z faktu, że UAV stale się porusza, czasami z gwałtownymi zmianami kierunków, co prowadzi do skomplikowanych trajektorii źródeł dźwięku, które docelowo mają być zlokalizowane przez system.

W konkursie, który odbywał się on-line i trwał od 14 listopada 2018 do 11 marca br. ,wzięło udział 20 zespołów z 13 krajów. Zespół SPECTRUM zdobył w sumie 738 punktów, uzyskując przewagę kilkudziesięciu punktów nad drużyną, która zdobyła drugie miejsce.

Opiekunem zwycięskiego zespołu jest mgr inż. Szymon Woźniak, doktorant na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji. Pozostali członkowie to studenci inżynierii akustycznej na Wydziale Inżynierii Mechanicznej Robotyki: Mieszko Fraś i Mateusz Guzik oraz absolwent Elektroniki na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Piotr Walas.

Koło Naukowe Przetwarzania Sygnałów AGH SPECTRUM działa przy Katedrze Elektroniki na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji. Dr inż. Jakub Gałka jest jego opiekunem naukowym.

Konkurs Signal Processing Cup (SP Cup) odbywa się co roku i jest organizowany przez organizację o nazwie Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) skupiającą osoby zawodowo związane z elektrycznością i elektroniką, a także pokrewnymi dziedzinami. W trakcie SP Cup studenckie zespoły rozwiązują realne problemy przy użyciu metod i technik przetwarzania sygnałów. Trzy najlepsze zespoły biorą udziału w finale światowym, gdzie rywalizują o nagrodę główną w wysokości 5000 $. Tegoroczny finał rozegra się w maju w Brighton w Wielkiej Brytanii, podczas Międzynarodowej Konferencji IEEE ICASSP 2019.