ŠPAČEK, J. Technologie příjmu extrémně slabých radiových signálů meziplanetárních sond [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
STANOVISKO ŠKOLITELE K DISERTAČNÍ PRÁCI Ing. Jiřího Špačka TECHNOLOGIE PŘÍJMU EXTRÉMNĚ SLABÝCH RÁDIOVÝCH SIGNÁLŮ MEZIPLANETÁRNÍCH SOND Úvod. Signály meziplanetárních sond jsou standardně přijímány stanicemi sítě DSN (Deep Space Network) anténami s aperturou o průměru 34 m (70 m Canberra). Tato síť umožňuje příjem a zpracování signálů za všech, tedy i za mezních podmínek. Je otázkou za jakých podmínek je možné přijímat, nebo alespoň spolehlivě indikovat signály těchto sond anténami s malou aperturou, řekněme o průměru 2 m. Předložená disertační práce je věnována právě tomuto, aktuálnímu tématu. Originalita řešení. Doktorand vytvořil velmi podrobný počítačový model kosmického downlinku v prostředí Matlab-Simulink, pro systémy s fázově klíčovanou nosnou i subnosnou. Model umožňuje studovat vlivy aditivního a fázového šumu na přenosové vlastnosti zkoumaného downlinku. Práce obsahuje podrobný popis všech bloků modelu a také rozbory funkčních bloků demodulátorů. Původní je zde odvození přenosu Costasovy smyčky pro synchronizaci nosné v modulačním schématu nosná-subnosná. Součástí práce je rovněž řada původních simulací konkrétních variant přijímacího systému. Publikování výsledků práce. Podstatné části předkládané práce jsou publikovány ve dvou článcích časopisu Radioengineering a na několika významných konferencích. Školitel doufá, že s použitím vytvořeného simulátoru a ověření experimentem, vzniknou ještě další výsledky vhodné k publikaci. Formální zpracování. Práce má nebývalý rozsah a jako celek je zpracována na velmi dobré úrovni. Závěr. Jako školitel jsem ze spolupráce s Ing. Špačkem měl potěšení, i když to nebyla jednoduchá spolupráce. Přicházel s originálními nápady při velmi dobré stálé invenci ale ukázal se i jako pečlivý, trpělivý a pracovitý výzkumník. K sobě je však extrémně kritický. Dokončení práce zkomplikoval jeho odchod z ústavu po absolvovaní doktorského studia. Z tohoto důvodu také nebyly provedeny některé experimenty, které jsme původně plánovali. Nicméně, jsem toho názoru, že předkládaná disertační práce má velmi dobrou úroveň a je v dané vědní oblasti přínosem. Proto ji, jako doktorandův školitel, doporučuji k obhajobě. V Brně dne 15. února 2012
viz posudek ve formátu pdf
Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář Fakulta elektrotechnické České vysoké učení technické v Praze Oponentní posudek disertační práce Ing. Jiřího Špačka s názvem „Technologie příjmu extrémně slabých rádiových signálů meziplanetárních sond“ 1. Formální hodnocení Doktorand Ing. Jiří Špaček předložil k oponentnímu řízení disertační práci na téma „Technologie příjmu extrémně slabých rádiových signálů meziplanetárních sond“. Rozsah vlastního textu předložené práce je 142 stran. Součástí práce jsou dvě přílohy o celkovém rozsahu 8 stran. K práci je přiloženo CD obsahující elektronickou verzi práce, teze a soubory navrženého simulátoru v Matlabu. Práce obsahuje všechny formální náležitosti jako abstrakt, klíčová slova, prohlášení, obsah, seznam obrázků a tabulek, seznam použitých symbolů a seznam literatury. Grafická a typografická úroveň práce je na standardní úrovni. Práce je logicky rozdělena do šesti kapitol. První kapitola je úvod. Druhá kapitola shrnuje dosavadní stav poznání řešené problematiky. Ve třetí kapitole jsou definovány cíle disertační práce. Rozboru řešení je věnována kapitola čtyři. Vlastnímu řešení je pak součástí kapitoly pět. Šestá kapitola je závěr. Seznam použité literatury obsahuje celkem 62 převážně zahraničních pramenů, z nichž většinu lze považovat za velmi hodnotnou. 2. Vyjádření k požadovaným bodům 2.1. Téma disertační práce Téma disertační práce „Technologie příjmu extrémně slabých rádiových signálů meziplanetárních sond“ je aktuální a odpovídá současným vědeckým a technickým trendům. 2.2. Původnost práce Těžištěm práce je návrh simulátoru rádiového řetězce modelujícího přenos telemetrických dat z meziplanetární sondy a provedení řady simulací chování modelovaného systému. Tuto část práce lze jednoznačně považovat za originální přínos disertační práce. 2.3. Publikace výsledků Doktorand předložil seznam publikační činnosti, který obsahuje celkem dvanáct publikací, z nichž všechny souvisí s tématem disertační práce. Dvě publikace jsou na prestižních mezinárodních konferencích. Jedna publikace je v časopisu Radioengineering. Jádro disertační práce tedy bylo dostačujícím způsobem publikováno. 2.4. Vědecká erudice Na základě předložených reprintů vědeckých článků a disertační práce lze vyvodit, že doktorand je schopný samostatně řešit rozsáhlé vědecké a technické úkoly na dobré úrovni, byť by doktorand mohl přinést více invence do řešení problému, viz. hodnocení v odstavci 3. 2.5. Další skutečnosti Další skutečnosti jsou uvedeny v odstavci 3. 3. Věcné hodnocení Po prostudování práce byly shledány následující skutečnosti: V kapitole 2. je popsán stávající systém pro příjem signálů meziplanetárních sond. Popisu bych vytknul nešťastné používaní některých anglických termínů, malé množství obrázků, které by lépe vysvětlovaly funkci přijímacího systému, než holý text. Dalším nedostatkem je nedostatečné zdůvodnění, proč je systém navržen právě tímto způsobem. Součástí druhé kapitoly je také návrh blokového schématu modelované části komunikačního systému, ve které autor provedl řadu zjednodušení, například neřešil problematiku kanálového kódování, použil BPSK modulaci subnosné místo PSK modulace s měnitelným fázovým zdvihem, použil harmonickou subnosnou místo obdélníkové apod. Na druhou stranu v modelu komunikačního systému převzal celý demodulátor nosné a subnosné, diferenciální dekodér apod. Architekturu modelu komunikačního systému a přijatá zjednodušení považuji za nedostatečně zdůvodněné a podložené. Cíle disertace jsou z nepochopitelných důvodů definovány až za návrhem blokového schématu modelované části komunikačního systému. Cíle disertační práce jsou definované dobře. Vlastní počítačový simulátor komunikačního systému pracuje v diskrétním čase. V kapitole čtyři autor vhodně popisuje metody modelování spojitých systémů v diskrétním čase. Metody jsou vhodně zvoleny. Navržený simulátor provádí část zpracování signálu v základním pásmu, část zpracování je realizována na nosném kmitočtu, byť o nižším kmitočtu, než je skutečný nosný kmitočet. Takovéto uspořádání simulátoru není v práci dobře zdůvodněno. Domnívám se, že celý systém lze implementovat na úrovni komplexní obálky, čímž by se ušetřilo velké množství výpočetních operací, a tedy značně zvýšila rychlost simulace. Rovněž mám připomínky k bezmyšlenkovitému převzetí řady bloků celého přijímacího řetězce, například diferenčního dekodéru. Jedna z výhod diferenčního kódování u PSK modulací je, že není třeba provádět obnovení fáze nosné vlny, aby bylo možné signál dekódovat, což podstatným způsobem zjednodušuje demodulátor. Tato výhoda je zaplacena větší chybovostí oproti systému bez diferenčního kódování. V modelovaném systému je použito diferenční kódování k odstranění nejednoznačnosti demodulovaných dat. Tento problém se dá řešit i jiným jednodušším způsobem, například zařazením unikátní posloupnosti bitů do přenášené zprávy. V implementovaném systému obr. 5-8 je před odstraněním diferenčního kódování provedeno tvrdé rozhodování, které obvykle zhoršuje chybovost kanálu oproti dekodéru s měkkým rozhodováním a vyžaduji již zmíněnou obnovu fáze nosné. Autor tuto skutečnost neřeší. Dále postrádám úvahy, zda by nešlo použít diferenčního kódování k zjednodušení demodulátoru, zda by se například nedala vypustit jedna Costasova smyčka nebo ji nahradit pouze stabilnější smyčkou sledování kmitočtu apod. V závěru autor konstatuje, že některé telemetrické signály lze přijímat i v laboratoři UREL. V práci absentuje hlubší popis vybavení laboratoře a další skutečnosti, které by toto tvrzení podložily. Při hodnocení práce je třeba vyzvednout velký rozsah disertační práce, množství řešených dílčích problémů a preciznost s jakou tyto problému byly zpracovány. Rovněž výsledky simulace jsou velmi rozsáhlé. 4. Náměty pro vědeckou rozpravu Doktorand by se měl v rámci obhajoby práce vyjádřit k následujícím problémům: 1. Vysvětlit oprávněnost zjednodušení při modelování komunikačního systému. Jaké důsledky má záměna PSK modulace za BPSK a záměna obdélníkové subnosné za harmonickou. 2. Proč simulátor simuluje zpracování signálu na nosné vlně a nepoužívá komplexní obálku. 3. Uvést důvody použití tvrdého rozhodování v diferenčním dekodéru. 4. Navrhnout jak by se zjednodušilo zpracování signálu, kdyby se použilo měkké rozhodování. 5. Shrnutí Závěrem je třeba konstatovat, že předložená disertační práce dle mého názoru splňuje uznávané požadavky na udělení akademického titulu. Akademický titul navrhuji udělit po úspěšném vyjasnění nedostatků soustředěných v odstavci 4. v rámci obhajoby. V Praze dne 28.12.2011 Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář
eVSKP id 42309