Department of Computer Science and Communications Technologies

Šiame baigiamajame darbe pristatomas išmanusis pėsčiųjų perėjos mygtukas, sukurtas naudojant ESP32. Įrenginys aktyvuojamas prisililietimu ir garsiniu signalu ir OLED atvaizduoja atgalinį skaičiavimą, vykdo vietinį laukimo ir ėjimo ciklą, per „Wi-Fi“ rodo viešojo transporto atvykimo laikus bei matuoja CO₂, temperatūrą ir drėgmę. Internetinė valdymo platforma saugo duomenis, skaičiuoja paspaudimus ir siunčia įrenginiui pranešimus, numato galimubę keisti pnašimo kalbą bei atvaizduoja būsenos pakeitimus. Darbo metu pagamintas prototipas atitinkantis visus reikalavimus, stabiliai veikia, nesant interneto ryšiui, veikia kaip įprastas mygtukas.

This thesis presents a smart pedestrian push-button built on an ESP32. The device confirms a touch with a beep and an OLED countdown, runs a local wait and walk cycle, shows public transport arrivals over Wi-Fi, and measures CO2, temperature and humidity. A web dashboard stores the data, counts presses, and sends the device messages, languages and state changes. The prototype met all requirements, ran stably for one hour, and kept working as a basic button when offline.

Baigiamajame bakalauro darbe suprojektuotas dūmų detektorius ir aplinkos stebėsenos įrenginys, skirtas stebėti kambario oro kokybę ir užfiksavus gaisro pavojų, pranešti apie galimą gaisro pavojų lokaliai, į išmanųjį įrenginį ir internetinį puslapį. Įrenginį sudaro oro kokybės jutiklis, temperatūros ir drėgmės jutiklis, 2 vnt., įtampos keitiklių, ličio polimerų baterija, įkroviklis, garsinė sirena, šviesos diodas, mikrovaldiklis ESP32-S3-WROOM-1. Išanalizavus analogiškus įrenginius, sudaryta išmanaus dūmų detektoriaus struktūrinė schema ir principinė elektrinė schema. Suprojektuota spausdintinė plokštė. Sudaryta mikrovaldiklio ir internetinio puslapio algoritmų schemos, parašytas programos kodas. Atliktas įrenginio testavimas ir darbo rezultatų apibendrinimas. Darbą sudaro 8 dalys: įvadas ir užduoties analizė, analogiškų įrenginių apžvalga, įrenginio modelio kūrimas, įrenginio projektavimas, įrenginio testavimas, rezultatų apibendrinimas, literatūros sąrašas, priedai. Darbo apimtis - 67 psl. teksto be priedų, 30 iliustracijų, 1 lentelė, 28 literatūros šaltinių, 10 priedų.

This bachelor’s thesis presents the design of a smoke detector and environmental monitoring device intended to monitor indoor air quality and, upon detecting a fire hazard, alert users locally, via a smart device, and through a website. The device consists of an air quality sensor, two temperature and humidity sensors, voltage converters, a lithium-polymer battery, a charger, an audible siren, an LED, and an ESP32-S3-WROOM-1 microcontroller. After analyzing similar devices, a block diagram and a schematic diagram of the smart smoke detector were created. A printed circuit board was designed. Algorithm diagrams for the microcontroller and the website were created, and the program code was written. The device was tested, and the results were summarized. The thesis consists of 8 sections: introduction and task analysis, review of similar devices, creation of the device model, device design, device testing, summary of results, bibliography, and appendices. The thesis comprises 67 pages of text excluding appendices, 30 illustrations, 1 table, 28 references, and 10 appendices.

Baigiamajame bakalauro darbe suprojektuota mikrobanginių impulsų nešlio dažnio nustatymo sistema, skirta elektromagnetinės spinduliuotės impulsinių signalų aptikimui ir jų dažnių juostos nustatymui. Darbo metu išanalizuoti spektro analizavimo metodai, palyginti superheterodininio ir lygiagrečių filtrų metodų veikimo principai, įvertintas jų tinkamumas greitam trumpų impulsinių signalų aptikimui. Suprojektuota daugiakanalė filtravimo sistema, sudaryta iš sutelktųjų parametrų ir mikrojuostelinių filtrų, apimanti 100 MHz–12,8 GHz dažnių diapazoną. Sukurta impulsinių signalų amplitudės aptikimo ir duomenų apdorojimo sistema, paremta STM32 mikrovaldikliu, taip pat operatoriaus vartotojo sąsaja su LCD ekranu. Atliktas sistemos komponentų modeliavimas, filtrų projektavimas, spausdintinių plokščių kūrimas, eksperimentiniai tyrimai ir gautų rezultatų analizė. Tyrimo metu įvertintas sistemos jautrumas, veikimo sparta ir tinkamumas radarų bei trikdžių signalų aptikimo uždaviniams. Darbą sudaro 6 dalys: įvadas ir literatūros apžvalga; sistemos komponentų tyrimas ir modeliavimas; sistemos projektavimas, gamyba ir eksperimentinis tyrimas; modeliavimo ir eksperimentinių tyrimų analizė bei išvados; darbo tęstinumo gairės; priedai. Darbo apimtis – 62 p. teksto be priedų, 34 iliustr., 6 lent., 15 bibliografiniai šaltiniai

This bachelor’s thesis presents the design of a microwave pulse carrier frequency detection system intended for the detection of impulsive electromagnetic radiation signals and determination of their frequency band. During the research, spectrum analysis methods were examined, and the operating principles of superheterodyne and parallel filter methods were compared in order to evaluate their suitability for rapid detection of short pulse signals. A multichannel filtering system consisting of lumped-element and microstrip filters was designed, covering the frequency range from 100 MHz to 12.8 GHz. A pulse signal amplitude detection and data processing system based on an STM32 microcontroller was developed, together with a user interface featuring an LCD display. The work includes component modeling, filter design, printed circuit board development, experimental testing, and analysis of the obtained results. The study evaluates system sensitivity, operating speed, and suitability for radar and jamming signal detection applications. The thesis consists of 6 parts: introduction and literature review; research and modeling of system components; system design, manufacturing, and experimental investigation; analysis of modeling and experimental results with conclusions; future development guidelines; appendices. Thesis scope: 62 pages of text excluding appendices, 34 figures, 6 tables, 15 bibliographic sources.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamos Chagas ligos aptikimo iš elektrokardiogramos (EKG) signalų, taikant signalų apdorojimo ir mašininio mokymosi metodus, galimybės. Darbo tikslas – ištirti signalų apdorojimo algoritmus, skirtus Chagas ligai iš elektrokardiogramos duomenų, aptikti ir įvertinti jų efektyvumą. Darbo metu atlikta mokslinės literatūros apie Chagas ligos diagnostiką bei EKG signalų analizės metodus analizė. Išnagrinėti ir parinkti tinkami duomenų rinkiniai, pagrįsti PhysioNet platformos duomenimis. Taikyti signalų apdorojimo metodai, įskaitant filtravimą, normalizavimą bei požymių išskyrimą iš EKG signalų. Išskirti statistiniai ir dažniniai požymiai, kurie panaudoti klasifikavimo modelių mokymui. Eksperimentinėje dalyje pritaikyti skirtingi klasifikavimo algoritmai – logistinė regresija ir atsitiktinių miškų (Random Forest) modelis. Modelių veikimas įvertintas naudojant tikslumo (accuracy), ROC kreivės ir AUC metrikas bei klaidų matricas. Gauti rezultatai parodė, kad abu modeliai geba efektyviai klasifikuoti signalus, o atsitiktinių miškų modelis pasižymi geresniu veikimu ir didesniu stabilumu. Darbo rezultatai patvirtina, kad EKG signalų analizė kartu su mašininio mokymosi metodais yra perspektyvi kryptis kuriant automatizuotas Chagas ligos diagnostikos sistemas. Darbo apimtis – 63 p. teksto, be priedų, 20 paveikslų, 8 lentelės, 25 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This Master's thesis investigates the detection of Chagas disease using electrocardiogram (ECG) signals by applying signal processing and machine learning methods. The aim of the study is to analyze signal processing algorithms for detecting Chagas disease from ECG data and to evaluate their effectiveness. A review of scientific literature on Chagas disease diagnostics and ECG signal analysis methods was conducted. Appropriate datasets based on PhysioNet platform data were analyzed and selected. Signal processing techniques, including filtering, normalization, and feature extraction from ECG signals, were applied. Statistical and frequency-domain features were extracted and used for training classification models. In the experimental part, different classification algorithms were applied, including Logistic Regression and the Random Forest model. Model performance was evaluated using accuracy, ROC curves, AUC metrics, and confusion matrices. The obtained results showed that both models are capable of effectively classifying ECG signals, while the Random Forest model demonstrated better performance and greater stability. The results of the study confirm that ECG signal analysis combined with machine learning methods is a promising approach for developing automated systems for Chagas disease detection. Scope of the thesis – 63 pages of text (excluding appendices), 20 figures, 8 tables, and 25 bibliographic sources. Appendices are provided separately.

Darbe nagrinėjama aukšto tikslumo belaidės laiko sinchronizacijos problema paskirstytose automatinių matavimų sistemose, kurios aktualumas didėja plėtojant išmaniuosius tinklus, pramoninį daiktų internetą ir realiojo laiko matavimo sistemas. Atlikta mokslinės literatūros ir analogiškų rinkoje esančių sprendimų analizė, įvertinti belaidžio ryšio protokolai bei jų tinkamumas tiksliai laiko sinchronizacijai. Sukurtas ir eksperimentiškai ištirtas ultraplačiajuosčiu (UWB) radijo technologija pagrįstas laiko sinchronizavimo sprendimas, kuriame taktinių generatorių poslinkiui ir slinkiui kompensuoti taikomas tiesinės regresijos modelis. Eksperimentinių duomenų analizei naudoti vidutinės paklaidos, standartinio nuokrypio ir vidutinės kvadratinės paklaidos metodai. Tyrimų rezultatai parodė, kad sukurta sistema užtikrina stabilų mikrosekundžių lygio sinchronizavimo tikslumą skirtingais atstumais tarp įrenginių. Nustatyta, kad UWB technologija yra tinkama aukšto tikslumo bevieliam laiko sinchronizavimui automatiniuose matavimuose. Baigiamąjį magistro darbą sudaro 45 puslapiai, 13 formulių, 14 paveikslų ir 2 lentelės. Baigiamajame magistro darbe cituota 17 literatūros šaltinių.

This thesis investigates the problem of high-precision wireless time synchronization in distributed automated measurement systems, whose importance is increasing with the development of smart grids, the Industrial Internet of Things (IIoT), and real-time measurement applications. A review of scientific literature and an analysis of comparable solutions available on the market were conducted, and wireless communication protocols were evaluated in terms of their suitability for precise time synchronization. A time synchronization solution based on Ultra-Wideband (UWB) radio technology was developed and experimentally evaluated. The solution employs a linear regression model to compensate for clock offset and clock drift. Experimental data were analyzed using mean error, standard deviation, and root mean square error (RMSE) metrics. The results demonstrated that the developed system provides stable synchronization accuracy at the microsecond level over various distances between devices. It was concluded that UWB technology is suitable for high-precision wireless time synchronization in automated measurement systems. The Final Masters’s Work has 45 pages, 13 formulas, 14 figures, and 2 tables. The Final Masters’s Work cited 17 literature sources.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas baterinio elektros energijos kaupiklio taikymas elektros suvartojimo kaštams optimizuoti. Sukurtas saulės jėgainės ir baterinio kaupiklio sistemos darbo optimizavimo matematinis modelis. Tiriamas optimizavimo modelio veikimas skirtinguose energijos vartojimo scenarijuose paros laiko horizonte, atliekama metinių rezultatų analizė ir vertinama baterijos parametrų įtaka. Apžvelgta baterinių elektros energijos kaupiklių sistemų (BEEKS) darbo optimizavimo mokslinė literatūra, aptarti optimizavimo uždavinių formulavimo ir sprendimo teoriniai aspektai, išnagrinėti BEEKS taikymo atvejai ir nustatyti svarbiausi modelio rezultatų vertinimo kriterijai. Modelis įgyvendintas „Python" programavimo kalba, o optimizavimo uždavinys sprendžiamas taikant mišriųjų sveikųjų skaičių tiesinio programavimo (MILP) metodą. Aprašoma daugiakriterė tikslo funkcija, kuria maksimizuojamas kainų arbitražo pelnas ir saulės jėgainės pagamintos energijos suvartojimas. Empirinio tyrimo metu nustatyta, kad santykinę ekonominę naudą reikšmingiausiai lemia baterijos C koeficientas. Darbo apimtis – 66 p. teksto be priedų, 35 iliustr., 4 lent., 45 bibliografiniai šaltiniai. Atskirai pridedami darbo priedai.

This master’s thesis investigates the application of a battery energy storage system for optimising electricity consumption costs. A mathematical model is developed to optimise the combined operation of a solar power plant and a battery energy storage system (BESS). The model behaviour is examined across multiple energy consumption scenarios on a daily time horizon, the annual results are analysed and battery parameter influence is evaluated. The thesis reviews the literature on BESS optimisation, discusses the theoretical aspects of optimisation problem formulation and solution, examines BESS use cases and identifies the main criteria for evaluating model outputs. The model is implemented using Python programming language and the optimisation problem is formulated as a mixed integer linear program (MILP) with a multi-objective function that maximises both price arbitrage profit and self-consumption of solar energy. The empirical study shows that relative economic benefit primarily depends on the battery C-rate. Thesis consists of 66 pages of text without appendixes, 35 pictures, 4 tables and 45 bibliographical sources. Appendixes included separately.

Šiame bakalauro darbe pristatomas prototipinio siuntos kokybės stebėjimo įrenginio projektavimas ir įgyvendinimas. Įrenginys skirtas veikti kaip neprisijungęs duomenų kaupiklis, registruojantis aplinkos sąlygas ir mechaninius įvykius siuntimo metu. Darbas apima komercinių ir akademinių duomenų registravimo sistemų apžvalgą, funkcinių reikalavimų apibrėžimą, komponentų parinkimą, schemos projektavimą, spausdintinės plokštės projektavimą, programinės įrangos kūrimą, duomenų paiešką ir programinės įrangos pagrindu veikiančią duomenų vizualizaciją. Prototipas pagrįstas ESP32-WROOM-32E mikrovaldiklio moduliu. Temperatūra ir santykinė drėgmė matuojamos naudojant HDC2080 jutiklį, o smūgiai aptinkami naudojant FXLS8971CF trijų ašių akselerometrą. Įrenginys maitinamas vieno elemento LiPo baterija ir turi atvirkštinio poliškumo apsaugą bei 3,3 V įtampos reguliavimą. Įrašyti duomenys saugomi ESP32 vidinėje „flash“ atmintyje naudojant „LittleFS“ failų sistemą, o po bandymo duomenų paieška atliekama per UART sąsają. Sukurta programinė įranga periodiškai įrašo temperatūros ir santykinės drėgmės vertes, aptinka smūgius naudodama akselerometro pertraukimo išvestį ir saugo įrašus CSV formatu su santykiniais laiko žymomis. Taip pat buvo sukurtas „Python“ pagrindu sukurtas vizualizavimo įrankis, skirtas apdoroti UART duomenų išklotinę ir rodyti temperatūros, drėgmės bei smūgių įvykių įrašus. Laboratorinė validacija patvirtino pagrindinius prototipo funkcinius kelius: jutiklių aptikimą ir konfigūravimą, periodinį aplinkos registravimą, pertraukimais pagrįstą smūgių įvykių registravimą, nepastoviąją saugyklą, UART duomenų paiešką ir papildomą apdorojimą asmeniniame kompiuteryje.

This bachelor thesis presents the design and implementation of a prototype shipment quality monitoring device. The device is intended to operate as an offline data logger that records environmental conditions and mechanical events during shipment. The work includes a review of commercial and academic data logging systems, definition of functional requirements, component selection, schematic design, printed circuit board design, firmware development, data retrieval, and software-based data visualization. The prototype is based on the ESP32-WROOM-32E microcontroller module. Temperature and relative humidity are measured using the HDC2080 sensor, while shock events are detected using the FXLS8971CF three-axis accelerometer. The device is powered from a single-cell LiPo battery and includes reverse polarity protection and 3.3 V voltage regulation. Recorded data is stored in the internal flash memory of the ESP32 using the LittleFS file system, while post-test data retrieval is performed through the UART interface. The developed firmware periodically records temperature and relative humidity values, detects shock events using the accelerometer interrupt output, and stores records in CSV format with relative timestamps. A Python-based visualization tool was also developed to process the UART data dump and display temperature, humidity, and shock event records. Laboratory validation confirmed the main functional paths of the prototype: sensor detection and configuration, periodic environmental logging, interrupt-based shock event logging, non-volatile storage, UART data retrieval, and post-processing on a personal computer.

Šiame bakalauro darbe pristatomas virtualios išmanios vaistų vartojimo laikymosi mokymo sistemos projektavimas ir įgyvendinimas, sukurtas naudojant „Unity“ aplinką. Darbo tikslas – sukurti saugią ir interaktyvią aplinką, kurioje naudotojai galėtų praktikuoti vaistų vartojimo rutiną be rizikos, susijusios su tikrų vaistų naudojimu. Sukurtas prototipas apima vaistų vartojimo tvarkaraščio konfigūravimą, scenarijais pagrįstą priminimų logiką, naudotojo sąveiką, įvykių registravimą ir integraciją su išoriniu nešiojamu priminimų įrenginiu. Naudotojo mazgas suteikia vaizdinį ir taktilinį grįžtamąjį ryšį per LED lemputes ir vibracinį variklį bei leidžia naudotojams patvirtinti veiksmus paspaudžiant mygtuką. Sistemoje taip pat įdiegta slaugytojo / prižiūrinčio asmens informavimo funkcija, įgyvendinta naudojant „Twilio“ SMS perspėjimus ir „Firebase“ tinklalapio integraciją, leidžiančią nuotolinį įsikišimą. Sukurta mokymo aplinka palaiko kelis su vaistų vartojimu susijusius scenarijus, įskaitant bandomąją dozę, išgertą dozę, pavėluotą dozę, praleistą dozę ir priminimą apie papildymą. Pirminis naudotojų grįžtamasis ryšys parodė, kad prototipas buvo suprantamas, lengvai naudojamas ir vertinamas kaip naudingas vaistų vartojimo laikymosi mokymui. Darbo rezultatai rodo, kad siūlomas požiūris yra tinkamas pagrindas tolesniam į mokymą orientuotų vaistų vartojimo laikymosi palaikymo sistemų vystymui. Įgyvendintas prototipas parodo, kaip virtuali simuliacija, išorinių įrenginių grįžtamasis ryšys ir baziniai prižiūrinčio asmens informavimo mechanizmai gali būti derinami siekiant palaikyti saugų ir interaktyvų vaistų vartojimo laikymosi mokymą.

This bachelor thesis presents the design and implementation of a virtual smart medication adherence training system developed using the Unity engine. The aim of the work is to create a safe and interactive environment in which users can practise medication-taking routines without the risks associated with the use of real medication. The developed prototype includes medication schedule configuration, scenario based reminder logic, user interaction, event logging, and integration with an external wearable reminder node. The user node provides visual and tactile feedback through LEDs and a vibration motor, and allows users to confirm actions by pressing a push button. The system also includes a caregiver notification function implemented using Twilio SMS alerts and Firebase webpage integration, enabling remote intervention. The developed training environment supports several medication related scenarios, including practice dose, taken dose, late dose, missed dose, and a refill notification. Preliminary user feedback indicated that the prototype was understandable, easy to use, and perceived as useful for supporting medication adherence training. The results of the work suggest that the proposed approach is a feasible basis for the further development of training-oriented medication adherence support systems. The implemented prototype demonstrates how virtual simulation, external hardware feedback, and basic caregiver notification mechanisms can be combined to support safe and interactive medication adherence training.

Baigiamajame bakalauro darbe buvo suprojektuota ir sukonstruota Bluetooth garso kolonėlė su grojamos muzikos LED šviesų sinchronizacija. Įrenginys susideda iš maitinimo šaltinio, ESP32 ir STM32F405 mikrovaldiklių, garso gavimo bei apdorojimo sistemų, vartotojo sąsajos valdymo mygtukų bei WS2812B šviesos diodų juostos. Atlikus analoginių įrenginių analizę, padarytos išvados ir sukurta struktūrinė projektuojamo įtaiso schema bei principinė elektrinė schema. Suprojektuota ketursluoksnė spausdintinė plokštė ir įtaiso korpusas. Prieš programuojant buvo sudarytas programų algoritmas, realizuotas baigtinių būsenų automatų principu, ir toliau atlikti mikrovaldiklių programavimo bei dviejų valdiklių sąveikos kūrimo darbai. Galiausiai baigiamajame bakalauro darbe atliktas sukonstruoto įrenginio eksperimentinis testavimas, darbo tolesnio tobulinimo krypčių analizė ir darbo rezultatų apibendrinimas. Darbą sudaro 9 skyriai, tokie kaip įvadas, analoginių įrenginių analizė, struktūrinės schemos kūrimas, elektrinės principinės schemos ir spausdintinės plokštės projektavimas, programos algoritmo ir kodo kūrimas, eksperimentiniai tyrimai, tolesnio tobulinimo kryptys, rezultatų apibendrinimas ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 64 psl. teksto be priedų, 47 iliustracijos, 3 lentelės, 12 literatūros šaltiniai, 10 priedų.

The device consists of a power supply, ESP32 and STM32F405 microcontrollers, audio acquisition and processing systems, user interface control buttons, and a WS2812B light-emitting diode strip. After conducting a review of analogous devices, conclusions were drawn, and a structural diagram along with principal electrical schematics of the designed device were developed. A four-layer printed circuit board and a device housing were designed. Prior to programming, a program algorithm flowchart based on the finite-state machine principle was established, followed by microcontroller programming and dual-controller interaction development tasks. Finally, in the bachelor’s thesis, experimental testing of the constructed device was performed, an analysis of directions for further improvement was conducted, and the work results were summarized. The thesis consists of 9 chapters, including the introduction, analysis of analogous devices, structural diagram development, design of electrical schematics and printed circuit board, software algorithm and code development, experimental research, directions for further improvement, result summary, and reference list. The thesis comprises 64 pages of text without appendices, 47 illustrations, 3 tables, 12 references, 10 appendices.

Baigiamajame darbe projektuojamas ir tiriamas iki 1 W išėjimo galios K dažnių juostos galios stiprintuvas, naudojant 250 nm GaN „WIN Semiconductors“ technologiją. Projektavimui naudojama „Keysight ADS“ programa. Projektuojamas AB klasės vienos pakopos galios stiprintuvas. Suprojektuota schema ir topologija. Analizuojami veikimo dažnio, išėjimo galios, stiprinimo, efektyvumo (PAE), harmonikų galių, triukšmo, stabilumo, tarpusavio moduliacijos produktų parametrai. Įvertinama aplinkos temperatūros ir ribinių sąlygų įtaka galios stiprintuvo parametrams. Atliktas schemos ir topologijos parametrų palyginimas. Išskirtos rezultatų tobulinimo kryptys. Baigiamąjį rašto darbą sudaro 8 dalys: įvadas kartu su darbo aktualumo pagrindimu ir tikslu; teorinės medžiagos analizė; analogiškų prietaisų analizė; naudojamos technologijos analizė; galios stiprintuvų parametrų analizė; schemos ir topologijos projektavimas; apibendrinimas. Darbo apimtis – 102 p. be priedų, 81 iliustracija, 4 lentelės, 38 literatūros šaltiniai, 7 priedai.

The final thesis presents the design and analysis of a K-band power amplifier with an output power of up to 1 W, implemented using 250 nm GaN technology by WIN Semiconductors. The design process was carried out using the Keysight ADS simulation environment. A single-stage Class AB power amplifier was designed, including both schematic and layout implementations. The work analyzes the amplifier’s operating frequency, output power, gain, power-added efficiency (PAE), harmonic power levels, noise performance, stability, and intermodulation products. The influence of ambient temperature and process corners on the amplifier parameters is also evaluated. A comparison between schematic- and layout-level simulation results is presented, and potential improvements for further optimization are identified. The thesis consists of eight chapters: introduction with motivation and objectives; theoretical background analysis; review of similar devices; analysis of the applied technology; analysis of power amplifier parameters; schematic and layout design; and conclusions. The thesis comprises 102 pages excluding appendices, including 81 figures, 4 tables, 38 references, and 7 appendices.