Project in Electrical Engineering: Integration of wireless embedded sensing systems

Enseignants

Bol David (coordinateur(trice)); Jacques Laurent; Louveaux Jérôme;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Thèmes abordés

In information and communication technologies (ICTs), embedded systems are computing systems that interact with the physical world with a dedicated function. They fill up our industrial world: from cash machines to consumer connected objects and IoT devices to automotive regulation systems to production-line control systems to medical equipment.
This integrated project deals with wireless embedded sensing systems and their core technologies from both the disciplines of the Master degree in electrical engineering (electronic circuits and systems, communication systems, information and signal processing, cryptography, electronic materials and devices, and energy) and from embedded software programming. We will specifically practice the multi-objective optimization of these embedded systems with respect to sensing performance, communication range, robustness, power consumption and resource usage.
Within the social-ecological transition, an important point is to use technologies like ICTs for meaningful applications with positive societal and/or environmental outcomes. In this project, we will focus on an audio monitoring system for natural ecosystem preservation.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

In view of the LO reference framework of the "Master in Electrical Engineering", this course contributes to the development, acquisition and evaluation of the following learning outcomes: LO1.1, 1.2, 1.3 LO2.1, 2.2, 2.5 LO4.1, 4.2 LO5.1, 5.3, 5.4, 5.5 LO6.2, 6.4 After this course, the students in electrical engineering should be able to: evaluate the requirements (e.g. detection level, datarate, communication range, security, power budget, …) of a wireless embedded sensing system in a given applicative context from the characteristics of the signals to be sensed ; characterize experimentally the multi-objective performance of a wireless embedded sensing system : communication performance (e.g. range, sensitivity, blocker tolerance), sensing performance (e.g. limit of detection, accuracy), security, resource usage (memory footprint, power consumption, bill of material, spectrum bandwidth).

Contenu

• Systèmes embarqués et électronique digitale: architecture et opération des systèmes embarqués à base de microcontroleurs, programmation bare metal en C/C++, entrées-sorties et couche d'abstraction matérielle (HAL), séquencage et contraintes temps-réel, gestion de la mémoire, gestion de l'alimentation, arithmétiques et virgule fixe, implémentation d'algorithmes DSP, accélération matérielle, sécurité des communications via l'encryption à base de clés privées et l'authentification.
• Communications sans fil: schémas de modulation digitale, synchronisation, techniques simples de contrôle d'accès au canal (MAC), traitement de signal en bande de base.
• Traitement de signaux audios: effets d'échantillonage et de quantification, réduction du bruit, extraction de caractéristiques temps-fréquence, méthodes de base de classification statistiques et d'apprentissage machine.

Méthodes d'enseignement

La méthode d'enseignement est basée sur quelques cours pour introduire le projet et les notions de bases des technologies centrales impliquées, suivis de séances de mise en pratique de ces concepts dans le cadre de développement du projet avec les équipements matériels fournis. Une partie significative du travail consiste dans la réalisation d'un projet en groupe jaloné par des séances de consultance avec l'équipe enseignante.
L'objet de ce projet a été spécialement sélectionné pour sa finalité liée aux enjeux du dévelopement durable et de la transition socio-écologique quant à la présevration des milieux naturels forestiers.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Dans le cadre de ce cours, les étudiant·es sont évalué·es par :

• une évaluation continue certificative en groupe basée sur trois rapports écrits à remettre pendant le quadrimestre,
• un examen individuel oral, réalisé en session.

Pour constituer la note finale, la pondération donnée à la note de groupe est de :

• 50% si la note de l’examen individuel est supérieure à 9/20 ;
• 0% si la note de l’examen individuel est inférieure à 5/20 ;
• linéairement progressive entre 0%, si la note de l’examen individuel est de 5/20, et 50%, si la note de l’examen individuel est 9/20.

La note de groupe est individualisée en fonction de l'implication de l'étudiant·e au sein du groupe pendant le quadrimestre (présence obligatoire aux activités de groupe et participation aux travaux évalués). Les rapports de groupe ne peuvent être refaits en seconde session; la note d'évaluation associée acquise en première session est conservée en cas de seconde session. L’examen individuel peut être représenté en seconde session.

Ressources
en ligne

https://moodle.uclouvain.be/course/view.php?id=4829

Support de cours

• Slides and/or podcasts of the introduction lectures.

Faculté ou entité
en charge

> ELEC