Έρευνα | Δρ. Ευάγγελος Βλάχος

Ανοιχτά Θέματα για Διπλωματικές, Πρακτική Άσκηση και Διδακτορικά

Mon, 19 Oct 2026 00:00:00 +0000

Η ομάδα μας δουλεύει στον συνδυασμένο σχεδιασμό αίσθησης, επικοινωνίας και ελέγχου για δίκτυα UAV και 6G. Τα παρακάτω θέματα είναι ανοιχτά τώρα. Καθένα ξεκινά από μια δημοσιευμένη εργασία μας, συνοδεύεται από λειτουργικό κώδικα ως αφετηρία και είναι οριοθετημένο ώστε να καταλήξει σε αποτέλεσμα που μπορεί να δημοσιευτεί με εσάς ως συν-συγγραφέα. Οι διπλωματικές και μεταπτυχιακές εργασίες προσφέρονται σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Πατρών, τα διδακτορικά θέματα μέσω συνεπίβλεψης και η πρακτική άσκηση στο ΙΝΒΙΣ του Ε.Κ. ΑΘΗΝΑ. Οι προσομοιώσεις τρέχουν στον εθνικό υπερυπολογιστή ARIS. Τα θέματα με υλικό χρησιμοποιούν τα drones, το ραντάρ mmWave και τον εξοπλισμό Wi-Fi/Remote ID του έργου EUSOME.

Αίσθηση και εκτίμηση

1. Εκτίμηση καναλιού με τη βοήθεια αίσθησης για ζεύξεις UAV σε mmWave

Μεταπτυχιακή ή διπλωματική εργασία · προσομοίωση σε Python ή MATLAB

Ο ελεγκτής πτήσης ενός drone γνωρίζει ήδη τη θέση και την ταχύτητά του, και ένας σταθμός βάσης με ραντάρ μπορεί να ανιχνεύσει το ίδιο το drone. Αξιοποιήστε και τα δύο για να μειώσετε την εκπαίδευση που χρειάζεται μια ευρυζωνική ζεύξη mmWave, ξεκινώντας από τον εκτιμητή μας στο IEEE TVT 2025 και τη μέθοδο με υποβοήθηση αίσθησης του ISAC 2026. Παραδοτέο: ένας προσομοιωτής με beam squint και σύγκριση του πιλοτικού φόρτου με τους συνήθεις εκτιμητές.

2. Συνεργατικός εντοπισμός σμηνών UAV μέσω ζεύξεων με απώλειες

Μεταπτυχιακή εργασία ή διδακτορικό · θεωρία εκτίμησης και προσομοίωση

Τα drones ενός σμήνους μπορούν να εντοπίζουν το ένα το άλλο από αμοιβαίες μετρήσεις απόστασης και γωνίας όταν το GPS υποβαθμίζεται, όμως οι ζεύξεις πέφτουν και κάποιες μετρήσεις είναι λανθασμένες. Ξεκινώντας από τη μέθοδό μας στο EUSIPCO 2026, σχεδιάστε εκτιμητές που παραμένουν συνεπείς υπό απώλεια πακέτων και ακραίες τιμές, και δοκιμάστε τους σε προσομοιωμένο σμήνος σε Gazebo/PX4.

Επικοινωνία και έλεγχος

3. Σχεδιασμός κίνησης σχηματισμών UAV με κατευθυντικές ζεύξεις

Διπλωματική ή μεταπτυχιακή εργασία · ROS 2, Gazebo/PX4

Οι ζεύξεις mmWave λειτουργούν μόνο όταν οι δέσμες των δύο drones δείχνουν η μία την άλλη, οπότε η κίνηση και η επικοινωνία δεν μπορούν να σχεδιαστούν χωριστά. Με βάση τον προβλεπτικό έλεγχο για συνδεσιμότητα του NextGCom 2026, υλοποιήστε έναν σχεδιαστή που κρατά τον σχηματισμό συνδεδεμένο ενώ εκτελεί την αποστολή του, με μοντέλο κατευθυντικής ζεύξης σε Gazebo/PX4.

4. Ασφαλής αποφυγή σύγκρουσης και αναχαίτιση με συναρτήσεις φραγμού ελέγχου

Μεταπτυχιακή εργασία ή διδακτορικό · θεωρία ελέγχου και προσομοίωση, προαιρετικά υλικό

Οι συναρτήσεις φραγμού ελέγχου στο SE(3) του ICUAS 2026 κρατούν ασφαλή έναν αναχαιτιστή drones εντός των ορίων του υλικού του. Επεκτείνετέ τες σε κορεσμό ενεργοποιητών και καθυστερήσεις αίσθησης, σε πολλούς αναχαιτιστές και σε δοκιμές hardware-in-the-loop με μικρά τετρακόπτερα.

Ανίχνευση drones και εναέρια κινητικότητα

5. Παθητικό ραντάρ Wi-Fi και Remote ID για ανίχνευση drones

Διπλωματική ή μεταπτυχιακή εργασία, ή πρακτική άσκηση · υλικό ESP32 και Wi-Fi, επεξεργασία σήματος

Τα συνηθισμένα σήματα Wi-Fi που ανακλώνται από ένα drone το αποκαλύπτουν, και οι εκπομπές Remote ID το ταυτοποιούν. Κατασκευάστε έναν ανιχνευτή χαμηλού κόστους που συνδυάζει και τα δύο και αξιολογήστε τον με μετρήσεις από τις δοκιμές πεδίου του EUSOME. Το πλαίσιο προσομοίωσης ραντάρ του ISC2 2025 είναι η αφετηρία για το σκέλος του ραντάρ.

6. Σύντηξη ραντάρ και κάμερας για detect-and-avoid σε μικρά drones

Διπλωματική ή μεταπτυχιακή εργασία · Python, βαθιά μάθηση, ραντάρ mmWave

Η κάμερα αποτυγχάνει σε χαμηλό φωτισμό και το ραντάρ δίνει λίγα εικονοστοιχεία. Μαζί μπορούν να ανιχνεύουν αξιόπιστα εμπόδια και άλλα αεροσκάφη. Εκπαιδεύστε και δοκιμάστε ανιχνευτές σύντηξης στα συγχρονισμένα δεδομένα ραντάρ και κάμερας του FIRA-DAV, για τη λειτουργία detect-and-avoid του SPLASH.

7. Κυψελωτό ISAC για επιτήρηση drones στο U-space

Μεταπτυχιακή εργασία ή διδακτορικό · προσομοίωση και πρότυπα

Οι σταθμοί βάσης 5G και 6G μπορούν να λειτουργούν ως ραντάρ και να παρακολουθούν drones. Ποσοτικοποιήστε την ακρίβεια και την κάλυψη που επιτυγχάνουν και τι σημαίνει αυτό για τον διαχωρισμό μεταξύ drones στο U-space, ξεκινώντας από τη μελέτη μας για ISAC στην προηγμένη εναέρια κινητικότητα στο ISC2 2025. Τα αποτελέσματα συνδέονται με τη συνεισφορά μας στην ομάδα προτυποποίησης ETSI ISG ISAC.

Τι προσφέρουμε

Ένα καλά ορισμένο πρόβλημα, κώδικα ως αφετηρία, εβδομαδιαία συνάντηση και το σεμινάριο της ομάδας κάθε Παρασκευή, υπολογιστικό χρόνο στον ARIS και συν-συγγραφή σε ό,τι δημοσιεύετε.

Πώς να κάνετε αίτηση

Γράψτε μας το θέμα που σας ενδιαφέρει, ένα βιογραφικό ή αναλυτική βαθμολογία, και κάτι που έχετε φτιάξει: κώδικα, μια αναφορά, μια εργασία. Δικές σας ιδέες μέσα σε αυτές τις κατευθύνσεις είναι επίσης ευπρόσδεκτες.

Εκτίμηση Καναλιού για Massive MIMO σε mmWave και THz

Mon, 19 Oct 2026 00:00:00 +0000

Εκτίμηση καναλιού είναι ο τρόπος με τον οποίο ένας δέκτης μαθαίνει τις διαδρομές που έχει διανύσει ένα ραδιοσήμα: τις κατευθύνσεις, τις καθυστερήσεις και τις εντάσεις τους. Στις συχνότητες των χιλιοστομετρικών κυμάτων (mmWave) και των terahertz (THz), όπου τα δίκτυα 5G και 6G βρίσκουν μεγάλο εύρος ζώνης, το σήμα εξασθενεί γρήγορα και οι μεγάλες στοιχειοκεραίες πρέπει να εστιάζουν την ενέργειά τους σε στενές δέσμες. Μια δέσμη μπορεί να στραφεί σωστά μόνο προς ένα κανάλι που έχει εκτιμηθεί καλά, οπότε η εκτίμηση καναλιού καθορίζει πόσο από το υποσχόμενο εύρος ζώνης αξιοποιείται τελικά. Δουλεύουμε σε αυτό το πρόβλημα από το 2018: για σταθμούς βάσης massive MIMO, δέκτες χαμηλού κόστους, κινούμενα drones, εξαιρετικά μεγάλες στοιχειοκεραίες στα THz και, πιο πρόσφατα, κβαντικούς υπολογιστές.

Γιατί η εκτίμηση καναλιού είναι δύσκολη σε mmWave και THz

Το φθηνό υλικό κρύβει το σήμα. Οι μεγάλες στοιχειοκεραίες είναι οικονομικά εφικτές μόνο με υβριδική αναλογική/ψηφιακή διαμόρφωση δέσμης, λίγες αλυσίδες RF και μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) χαμηλής ανάλυσης, οπότε ο δέκτης βλέπει μια συμπιεσμένη και χονδρικά κβαντισμένη εκδοχή του καναλιού.
Ο χρόνος είναι λίγος. Το κανάλι αλλάζει γρήγορα, ειδικά για οχήματα και UAV, οπότε μόνο σύντομες ακολουθίες εκπαίδευσης είναι ανεκτές.
Το μεγάλο εύρος ζώνης λυγίζει τη δέσμη. Σε πολύ μεγάλο εύρος ζώνης η κατεύθυνση της δέσμης μετατοπίζεται με τη συχνότητα (beam squint) και οι ανακλάσεις απλώνονται σε πολλά σύμβολα. Στα THz τα δύο φαινόμενα εμφανίζονται μαζί, κάτι που ονομάζεται dual-wideband fading.

Αραιή και χαμηλής τάξης εκτίμηση καναλιού από σύντομη εκπαίδευση

Τα κανάλια mmWave έχουν λίγες μόνο ισχυρές διαδρομές, οπότε ο πίνακας του καναλιού είναι αραιός στον χώρο των δεσμών (beamspace) και έχει χαμηλή τάξη. Αξιοποιούμε και τις δύο ιδιότητες ταυτόχρονα, με συμπλήρωση πινάκων (matrix completion) και τη μέθοδο ADMM, ώστε να ανακτούμε το κανάλι από πολύ συντομότερη εκπαίδευση απ’ όση επιτρέπει καθεμία ιδιότητα μόνη της (IEEE SPL 2018). Για ευρυζωνικούς υβριδικούς δέκτες εισαγάγαμε ένα στάδιο τυχαίας χωρικής δειγματοληψίας στον αναλογικό συνδυαστή, ώστε λίγες αλυσίδες RF να συλλέγουν αρκετό μέρος του καναλιού για την ανάκτησή του (IEEE JSTSP 2019, SPAWC 2019), και επεκτείναμε τη μέθοδο ώστε να παρακολουθεί το κανάλι καθώς αλλάζει στον χρόνο (ICASSP 2020).

Υβριδικοί δέκτες με ADC χαμηλής ανάλυσης

Οι ADC λίγων bit μετατρέπουν το λαμβανόμενο σήμα σε «σκάλα». Προσθέτουμε μικρά τυχαία σήματα (dither) στον αναλογικό διαμορφωτή δέσμης και στους ADC, ώστε η κβάντιση να γίνει πηγή πληροφορίας αντί για απώλεια, και ανακτούμε το κανάλι με έναν εκτιμητή expectation-maximization που αποδίδει κοντά σε έναν ιδανικό εκτιμητή ελαχίστων τετραγώνων (ICASSP 2018). Για δέκτες λίγων bit αναπτύξαμε επίσης έναν εκτιμητή ανταλλαγής μηνυμάτων που δεν χρειάζεται εκ των προτέρων γνώση της στατιστικής του καναλιού (EUSIPCO 2018). Με συναδέλφους από το Queen’s University Belfast μελετήσαμε έναν διαμορφωτή δέσμης δύο σταδίων με φακό Rotman, που δίνει υψηλό κέρδος κεραίας χωρίς δίκτυο επιλογής δέσμης, και σχεδιάσαμε έναν εύρωστο εκτιμητή για αυτόν υπό δειγματοληψία χαμηλής ανάλυσης (SPAWC 2019, ICC 2023 Workshops).

Κανάλια κινούμενων UAV και οχημάτων

Ένα drone ή ένα αυτοκίνητο γνωρίζει ήδη πού βρίσκεται και πόσο γρήγορα κινείται. Εισάγουμε αυτή την πληροφορία από το σύστημα ελέγχου στον εκτιμητή καναλιού. Για μια ζεύξη με UAV εκτιμούμε πρώτα τη θέση του UAV από τη διαδρομή οπτικής επαφής και μετά συμπληρώνουμε το υπόλοιπο κανάλι (Asilomar 2020). Η ταχύτητα του οχήματος μειώνει την εκπαίδευση που απαιτείται υπό beam squint (EUSIPCO 2023), ενώ για ένα UAV με μία μόνο αλυσίδα RF η εκτίμηση κατάστασης από τον ελεγκτή πτήσης του καθιστά το ευρυζωνικό κανάλι ανακτήσιμο από σύντομη εκπαίδευση (IEEE TVT 2025).

Πτήσεις δοκιμής γύρω από σταθμό βάσης (πάνω) και το σφάλμα της εκτίμησης θέσης του ίδιου του UAV (κάτω), η πλευρική πληροφορία που χρησιμοποιεί ο εκτιμητής μας. Από το IEEE TVT 2025.

XL-MIMO στα THz: dual-wideband fading και εκτίμηση με τη βοήθεια αίσθησης

Στα THz, οι εξαιρετικά μεγάλες στοιχειοκεραίες (XL-MIMO) με εκατοντάδες κεραίες αντιμετωπίζουν ταυτόχρονα beam squint και διασυμβολική παρεμβολή. Μοντελοποιούμε και τα δύο στο πεδίο του χρόνου για μετάδοση ενός φέροντος, με μια μικτή-ακέραια δικυρτή διατύπωση που χειρίζεται αυθαίρετα πρότυπα καθυστερήσεων (EUSIPCO 2025). Σε ένα σύστημα ολοκληρωμένης αίσθησης και επικοινωνίας (ISAC), η έξοδος του ραντάρ του ίδιου του σταθμού βάσης δίνει στον εκτιμητή ένα προβάδισμα: ένας αλγόριθμος δικυρτού ADMM που ξεκινά από την έξοδο του ραντάρ ανακτά από κοινού τον πίνακα του καναλιού και το σύνολο των καθυστερήσεων, και επιστρέφει το προφίλ καθυστερήσεων ως έξοδο αίσθησης χωρίς επιπλέον πιλοτικά σήματα (ISAC 2026).

Εκτίμηση καναλιού με ανασυνθέσιμες ευφυείς επιφάνειες

Μια ανασυνθέσιμη ευφυής επιφάνεια (RIS) μπορεί να διαμορφώσει το περιβάλλον διάδοσης, αλλά τα κανάλια που περνούν από αυτήν πρέπει πρώτα να εκτιμηθούν, και μια πλήρως παθητική επιφάνεια δεν μπορεί να τα παρατηρήσει. Προτείναμε μια αρχιτεκτονική υλικού RIS με ελάχιστο αριθμό ενεργών στοιχείων που καθιστά δυνατή τη ρητή εκτίμηση καναλιού (ICASSP 2020), καθώς και ένα πρωτόκολλο για RIS με δυνατότητα λήψης, που εκτιμούν τα κανάλια δύο τερματικών πολλαπλών κεραιών από μη ορθογώνια πιλοτικά σήματα, αξιοποιώντας και πάλι την αραιότητα στον χώρο των δεσμών και τη χαμηλή τάξη (κεφάλαιο βιβλίου Springer, 2026).

Κβαντικοί υπολογιστές για εκτίμηση καναλιού

Πολλοί εκτιμητές καναλιού καταλήγουν στην επίλυση ενός μεγάλου γραμμικού συστήματος, όπου οι κβαντικοί αλγόριθμοι υπόσχονται μεγάλη επιτάχυνση. Με τον Κώστα Μπλέκο μελετήσαμε πώς κβαντικοί επιλυτές γραμμικών συστημάτων θα μπορούσαν να υποβοηθήσουν δέκτες massive MIMO σε mmWave και πώς η κωδικοποίηση πλάτους (amplitude encoding) της κβαντικής κατάστασης σχετίζεται με την ανάκτηση του καναλιού (VLSI-SoC 2022).

Τρέχουσες κατευθύνσεις

Κλείσιμο του βρόχου ανάμεσα σε αίσθηση και επικοινωνία, ώστε κάθε εκτίμηση καναλιού να βελτιώνει το επόμενο βήμα αίσθησης και η έξοδος της αίσθησης την επόμενη εκτίμηση.
Διάδοση κοντινού πεδίου (σφαιρικού κύματος) για στοιχειοκεραίες XL-MIMO, όπου το μοντέλο μακρινού πεδίου στο οποίο βασίζονται οι περισσότεροι εκτιμητές παύει να ισχύει.
Συνδυασμένος σχεδιασμός της κίνησης του UAV και της ευθυγράμμισης δέσμης, ώστε η ίδια η διαδρομή πτήσης να κρατά το κανάλι εύκολο στην εκτίμηση.

Συνεργάτες

George C. Alexandropoulos, John S. Thompson, Aryan Kaushik, Χρήστος Μαυροκεφαλίδης, Κώστας Μπερμπερίδης, Michail Matthaiou, Vincent F. Fusco, Muhammad Z. Shakir, Besma Smida, Κωνσταντίνος Δ. Κατσάνος και Κώστας Μπλέκος.

Συνεργαστείτε μαζί μας

Προσφέρουμε διπλωματικές και μεταπτυχιακές εργασίες, πρακτική άσκηση και συνεπίβλεψη διδακτορικών σε αυτά τα προβλήματα, στο ΙΝΒΙΣ του Ε.Κ. ΑΘΗΝΑ και στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Οι φοιτητές παίρνουν ένα καλά ορισμένο πρόβλημα, λειτουργικό κώδικα προσομοίωσης ως αφετηρία και υπολογιστικό χρόνο στον εθνικό υπερυπολογιστή ARIS, και είναι συν-συγγραφείς σε ό,τι δημοσιεύουν. Τα ανοιχτά θέματα διπλωματικών και πρακτικής άσκησης βρίσκονται στη σελίδα ανοιχτά θέματα. Ερευνητές που ενδιαφέρονται για κοινές δημοσιεύσεις ή προτάσεις είναι εξίσου ευπρόσδεκτοι. Επικοινωνήστε μαζί μας και δείτε τη σελίδα της ερευνητικής ομάδας για το ποιοι εργάζονται σήμερα μαζί μας.