Bachelor's Thesis

Autonomous Driving of a Car Model for NXP Cup

Author of thesis: Jakub Ramašeuski

Acad. year: 2025/2026

Abstract:

The aim of this Bachelor’s thesis is to design, build and operate a competitive autonomous vehicle model based on the requirements of the NXP Cup competition, capable of moving on a racing track.
The design is based on the competition rules, experience from previous years and the requirements for overall system functionality.
The theoretical background related to embedded systems, and used hardware components are described.
Based on this, an implementation is created in which the main navigation is provided by the Pixy 2 camera, accompanied by distance sensors, an inertial measurement unit and a display.
The software part runs on a real-time operating system.
The work also includes the design of custom printed circuit boards, 3D models, and a collection of driving data.
The model participated in the NXP Cup competition and the work can serve as a stepping stone for follow-up projects in the coming years.

Keywords:

NXP cup, FreeRTOS, embedded system, sensors, Teensy4.1, microcontroller, line following, detection, state machine, autonomous vehicle, navigation algorithm

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

Process of defence

Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm D.

Topics for thesis defence

Je možné, a případně jakým způsobem, provádět na zvolené desce Teensy v4.1 ladění kódu z prostředí vývojového nástroje?
Domníváte se, že by použití alternativního kamerového modulu (např. OpenMV Cam RT1062), který vyhovuje pravidlům soutěže NXP Cup, mohlo přispět ke zlepšení jízdních výkonů autíčka na dráze?
V technické zprávě se dosti často odkazujete na diplomovou práci Ing. Šímy (položka č. 28), který se zabýval stejným tématem jako vy. Můžete prosím stručně shrnout, v čem jsou vámi dosažené výsledky horší či lepší než u původní práce?
Proč si myslíte, že sestrojené autíčko nefungovalo tak, jak jste si představovali?
Co fungovalo a co naopak ne?

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta informačních technologií

Department

Department of Computer Systems

Study programme

Information Technology (BIT)

Composition of Committee

doc. Ing. František Zbořil, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Veigend, Ph.D. (člen)
Ing. David Bařina, Ph.D. (člen)
Ing. Miloš Musil, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.

S přihlédnutím k

větší náročnosti zadání,

nadšení studenta pro zpracování daného tématu a snaze studenta o kvalitní a dále využitelné řešení,

opožděné aktivitě studenta během řešení a dokončování činností souvisejících se zadáním i se zpracováním technické zprávy,

kvalitativně spíše průměrnému řešení, připravenému však s předstihem pro bezproblémovou účast v soutěži NXP Cup, a účast v soutěži NXP Cup,

navrhuji ohodnotit práci studenta a její výsledek stupněm C.

Evaluation criteria	Verbal classification
Informace k zadání	Zadání považuji za obtížnější - sice stavělo na vědomostech, dovednostech a praktických zkušenostech z předmětů běžného studia na FIT VUT, nicméně vyžadovalo také včasné zprovoznění modelu autíčka pro účast v soutěži NXP Cup, což mj. znamenalo včas překonat řadu předem ne zcela známých, zejména praktických, problémů. Za stěžejní považuji body 3 až 5 zadání, bod 6 zadání pak za ztěžující řešení. Zadání považuji za splněné, byť model autíčka není doladěn s ohledem na požadavek jeho konkurenceschopnosti, a zhodnocení realizačního výstupu je poměrně stručné.
Práce s literaturou	Student prokázal schopnost samostatně využívat vedoucím doporučené i vlastním úsilím nalezené informační zdroje související s řešeným tématem, mj. orientovat se v nich, čerpat z nich a vhodně využívat informace v nich obsažené k řešení daného tématu.
Aktivita během řešení, konzultace, komunikace	Dané téma začal student zpracovávat s poměrně velkým zpožděním - řešení více konzultoval a informoval o dílčích pokrocích i dalším směřování řešení až cca od února. Nicméně, student pracoval samostatně a na konzultace byl vždy velmi dobře připraven.
Aktivita při dokončování	Výsledek práce studenta (tj. realizační výstup a technická zpráva) mi byl předkládán ke konzultacím spíše sporadicky. Zhruba od března mi však verze jeho konečné podoby byly předkládány poměrně pravidelně a s předstihem umožňujícím mi jejich průběžné připomínkování před odevzdáním, byť předtisková konzultace a korektura se již nestihly kvůli nedostatku času.
Publikační činnost, ocenění	Oceňuji účast studenta na soutěži NXP Cup. I přes nedostatky lze výsledek práce studenta využít coby základnu pro přípravu týmů plánujících účast v nadcházejících ročnících soutěže NXP Cup.

Points proposed by supervisor: 79

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Václav Šimek

Celkové hodnocení této bakalářské práce není jednoduchou záležitostí. Úroveň technické zprávy se v první chvíli jeví coby velmi solidní, avšak bližší pohled odhalí i nedostatky zbytečně kazící celkový dojem. Obslužný firmware je sice implementován na bázi dílčích úloh v rámci RTOS operačního systému, avšak jeho funkcionalita je poněkud diskutabilní. Bohužel se obávám, že s přihlédnutím ke všem těmto skutečnostem nemohu navrhnout lepší souhrnné hodnocení než stupněm D - uspokojivě, 65 bodů.

Evaluation criteria	Verbal classification	Points
Náročnost zadání	Evaluation level: průměrně obtížné zadání Posuzovaná bakalářská práce se zabývá přípravou modelářského autíčka pro účast v soutěži NXP Cup. Konkrétně se zde jedná o fyzické sestavení modelu, doplnění řídicí elektroniky o potřebné senzorické elementy a implementaci obslužného firmware pro řízení jízdy autíčka na vytyčené dráze. S ohledem na skutečnost, že lze v tomto případě čerpat ze zkušeností řešitelů z FIT VUT v Brně účastnících se soutěže NXP v předchozích letech, považuji náročnost zadání za obvyklou.
Prezentační úroveň technické zprávy	Technická zpráva je členěna do celkem 7 kapitol a tří doplňkových příloh. Jednotlivé části mají přiměřený rozsah a v logickém pořadí na sebe poměrně hladce navazují. Nicméně celkový dojem z jinak velmi solidně připraveného textu kazí i několik různě závažných nedostatků: pro 3. kapitolu by bylo vhodnější zvolit spíše označení "Přehled souvisejících teoretických aspektů" či obdobné docela netradičně působí označení podkapitol 3.0.1 a 3.0.2, což jsem snad vyjma technických specifikací nikde jinde neviděl sekci 4.2 by více slušel název "Výběr napěťových regulátorů", kdy termín "napěťový převodník" má v tomto kontextu poněkud odlišný význam ve 4. kapitole postrádám např. ve formě blokového diagramu či souhrnné tabulky popis vzájemného propojení jednotlivých komponent v rámci 5. kapitoly působí sekce 5.2.2 či 5.2.3 kvůli svojí délce a občasnému strukturování jen skrze běžné nadpisy poměrně nepřehledně	75
Formální úprava technické zprávy	K jazykové stránce technické zprávy nemám výraznějších připomínek. Z pohledu formální úpravy jsem však při studiu technické zprávy narazil na několik nedostatků: v 6. kapitole je problém s označením obrázků a správným odkazováním se na ně (např. v prvním odstavci sekce 6.1 se autor odkazuje na obrázek 6.3, který ale neukazuje domácí dráhu, nicméně je to fotka z aktivní účasti na soutěži NXP Cup obrázek na str. 42, u něhož předpokládám označení 6.1, není vůbec opatřen popiskem v technické zprávě použité vzorce mohly být taktéž opatřeny vhodným označením (např. strany 12, 17 a dále) dosta často student zapomene odkázat se v okolním textu na obrázky/tabulky/vzorečky, kterými je doprovázen výklad	65
Realizační výstup	Za klíčovou součást realizačního výstupu lze považovat zejména obslužný firmware. Vzniklo poměrně hezky strukturované řešení, jehož funkčnost lze však z pohledu jízdních výkonů autíčka považovat přinejmenším za dosti problematickou.	65
Využitelnost výsledků	Pozitivně hodnotím snahu autora o realizaci koncepce obslužného firmwaru na bázi úloh RTOS operačního systému. Tento přístup by mohl usnadnit cestu těm, kteří budou eventuálně na prezentovaný výsledek v budoucnu navazovat.
Rozsah splnění požadavků zadání	Evaluation level: zadání splněno s drobnými výhradami Po formální stránce byly požadavky zadání bezpochyby splněny. Určité výhrady lze však vznést ohledně parametrů či kvality řídicího firmwaru. Dle informací prezentovaných v technické zprávě a demonstračních videí dostupných v rámci elektronické přílohy nebylo totiž autíčko v rámci soutěže NXP Cup schopno předvést smysluplnou jízdu po vytyčené dráze.
Rozsah technické zprávy	Evaluation level: je v obvyklém rozmezí
Práce s literaturou	Až na skutečnost, že u některých položek z přehledu použitých informačních pramenů, které mají charakter online materiálu, chybí taktéž doplnění informace o posledním navštívení či ověření dostupnosti, nemám ohledně práce s literaturou významnějších připomínek.	85

Topics for thesis defence:

Je možné, a případně jakým způsobem, provádět na zvolené desce Teensy v4.1 ladění kódu z prostředí vývojového nástroje?
Domníváte se, že by použití alternativního kamerového modulu (např. OpenMV Cam RT1062), který vyhovuje pravidlům soutěže NXP Cup, mohlo přispět ke zlepšení jízdních výkonů autíčka na dráze?
V technické zprávě se dosti často odkazujete na diplomovou práci Ing. Šímy (položka č. 28), který se zabýval stejným tématem jako vy. Můžete prosím stručně shrnout, v čem jsou vámi dosažené výsledky horší či lepší než u původní práce?

Points proposed by reviewer: 65

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová

VUT

Faculties and university institutes

Parts

Autonomous Driving of a Car Model for NXP Cup