Seminar: Eingebettete Systeme - KIT
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Seminar:
Eingebettete Systeme
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Jürgen Becker ♦ Prof. Dr.-Ing. Eric Sax ♦ Prof. Dr. rer. nat Wilhelm Stork
Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.itiv.kit.edu
AG Eingebettete Elektronische Systeme (EES):
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jürgen Becker
Schwerpunkt:
Eingebettete Elektronische Systeme (Prof. Becker)
Systems Engineering (Prof. Sax)
Mikrosystemtechnik und Optik (Prof. Stork)
Forschungsbereiche (EES):
System-on-Chip (SoC), Network-on-Chip (NoC)
Hardware Software Codesign
Multi-Core Prozessorarchitekturen
Dynamisch Rekonfigurierbare Systeme
Hardwarearchitekturen und Akzeleratoren
Dynamisch partielle Rekonfigurationstechniken
Hardware Synthesemethoden und
Multi-Domain Modellierungs- & Simulationsverfahren
Cyber-Physical Systems (CPS)
2 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
25.10.2018
Forschungsgruppe Systems Engineering
Prof. Dr.-Ing. Eric Sax
Schwerpunkt:
Eingebettete Elektronische Systeme (Prof. Becker)
Systems Engineering (Prof. Sax)
Mikrosystemtechnik und Optik (Prof. Stork)
Forschungsschwerpunkte (Systems Engineering):
Prozesse und Methoden von “agil” bis “V” für den
Entwurf eingebetteter Systeme und System-Verbünde
Hardware-in-the-Loop Test eingebetteter
elektronischer Systeme, speziell
Fahrerassistenzsysteme
Graphische Beschreibungsmittel und ausführbare
Spezifikationen
Sichere SW-Architekturen und EE-Topologien
Big Data Analysen – Anomalie-Erkennung und
Datenauswertung im (Nutz-)Fahrzeug
3 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
25.10.2018
AG Mikrosystemtechnik und Optik (MST):
Prof. Dr.rer.nat. Wilhelm Stork
Schwerpunkt:
Systems Engineering (Prof. Sax)
Eingebettete Elektronische Systeme (Prof. Becker)
Mikrosystemtechnik und Optik (Prof. Stork)
Forschungsbereiche (MST):
Optische Sensorik für Medizin und Technik
Augenoptik (Implantat bis AR-Brille)
Wearables für Vitalmonitoring
EKG, Atmung, Energieumsatz, Emotionale Lasten
Smart Home für Ältere und Behinderte
Ambiente Sensorik, Big Data
Indoor Navigation mit Sensornetzwerken
4 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
25.10.2018
Seminar: Eingebettete Systeme
Themengebiete
Embedded Systems
Hardware / Software / Tools
Sensornetze
Optische Systeme & Mikrosystemtechnik
Arbeitsumfang
2 SWS (3 Credits)
ca. 75-90h Arbeitsaufwand
freie Zeiteinteilung in Abstimmung mit dem Betreuer
Ziel
Einblicke in aktuelle Forschungsthemen und -projekte
Fähigkeit zum wissenschaftlichen Arbeiten
Recherche / Bewertung / Einordnung / Umsetzung / Dokumentation /
Präsentation
5 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
Ergebnispräsentation
1. Schriftliche Ausarbeitung
4 Seiten in Form eines
„Extended Abstracts“ (zzgl. Referenzen
und evtl. Anhang)
IEEE Paper Format
2. Mündliche Präsentation im Plenum
ca. 20 min + Diskussion
6 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
Laufzeitadaptive Approximation
Rechnersysteme sollen energieeffizienter, schneller und kleiner
werden
Neues Forschungsgebiet: Approximate Computing
Grad der Genauigkeit von Ergebnissen wird zu Gunsten der Performance
reduziert
Einsatzgebiete: Machine Learning, Bild- und Videoverarbeitung
Bestimmung der Genauigkeit zur Laufzeit
Mehrkernsysteme
Verschiedene Beschleuniger zur Auswahl
Tanja Harbaum (Raum 226.2)
harbaum@kit.edu | Tel. 608-47169
7 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
Modellbasierte Entwicklung für Multicore
Im Umfeld komplexer und sicherheitskritischer Systeme ist die modellbasiere
Entwicklung für Hard- und Software-Architekturen Stand der Technik.
Insbesondere beim Einsatz von Multicore-Plattformen ergeben sich aber besondere
Herausforderungen bezüglich Echtzeitfähigkeit und Determinismus. Dies betrifft
beispielsweise die optimale Verteilung von Applikationen auf mehrere
Prozessorkerne mit unterschiedlichen Speichern.
Moderne modellbasierte Entwurfsansätze helfen, diese Komplexität zu beherrschen.
Recherche State of the Art zu Hardwaremodellierungssprachen
Fokus auf sicherheitskritische Systeme im Automotive Umfeld
Untersuchung von Sysml, SHIM 2.0, SafetyML
Übersicht und Vergleich verfügbarer Sprachen und Standards in
Hinblick auf die Charakterisierung von Architekturen
z.B. für eine optimale Verteilung von Software auf Multicores
Bewertung insbesondere hinsichtlich
Anpassbarkeit, Konfigurierbarkeit, Erweiterbarkeit
Unterstützung heterogener Architekturen und Virtualisierung
Timo Sandmann (Raum 127)
sandmann@kit.edu | Tel. 608-42509
8 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019
Collaborative CPS
CPS steht für Cyber Physical Systems und umfasst dabei Systeme, die miteinander vernetzt
sind und Daten austauschen, um davon einen Mehrwert zu erzeugen. Die Vernetzung der
Maschinen ermöglicht viele Funktionalitäten und Features, mit denen man komplexe
Prozesse beherrschen kann. Ein mögliches Szenario wäre z.B. ein collaboratives Lifting
eines großen Gegenstands.
Recherche Stand der Technik
Welche collaborative Ansätze gibt es
zurzeit aus verschiedenen Domänen
(e.g. swarm robotics) ?
Wie erfolgt eine Mission planning
(waypoints, routes, distribution, …) ?
Koordination von Maschinen und anderen
Controller-gesteuerten Maschinen ?
Einordnung und Analyse der
Architekturen/Algorithmen hinsichtlich
Anforderungen
Konzept, Problembeschreibung und
Lösung
Performance (Datenrate, Latenz, …)
Echtzeitfähigkeit
Saifeddine Khalifa (Raum 218.2)
saifeddine.khalifa@kit.edu | Tel. 0721 608-48427
Human-Machine collaboration is out of scope !
9 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018
Digital twin
Digital twin (dt. Digitaler Zwilling) ist eine digitale Abbildung von Komponenten, Maschinen,
Anlagen, Prozesse uvm. für z.B. Überwachungs-, Optimierungs- und Organisationszwecke.
Mit dem rasanten Anstieg der Digitalisierung in der Industrie (towoards Industry 4.0) ist ein
Bedarf an Frameworks, Tools, Kommunikationsschnittstellen und Algorithmen entstanden.
Recherche Stand der Technik:
Was ist ein digital twin für Sensoren,
Maschinen und Prozesse ?
Welche Frameworks, Tools und Software
unterstützen zurzeit die Realisierung
eines digitalen Zwillings (e.g. IBM Watson https://www.maplesoft.com
IoT, eclipse ditto, …) ?
Welche Kommunikationsarchitekturen und
Protokolle werden im industriellen Umfeld
eingesetzt?
Modelle in der Cloud (Matlab, …)
Device as a Service
Auswahl eines geeigneten Ansatzes um einen
digital twin für einen Sensor zu realisieren. https://virtualdutchman.com/2018/07/02/model-based-the-digital-twin/
Auswahlparameter analysieren und
Saifeddine Khalifa (Raum 218.2)
Kategorisieren.
saifeddine.khalifa@kit.edu | Tel. 0721 608-48427
10 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Real Time Sensor Fusion for Industry 4.0
Echtzeitsensoren werden in sicherheitskritischen Systemen, wie z.B. Avionik, Automotive
und mobilen Maschinen eingesetzt, um Prozesse, Systemmodule und Umgebung
überwachen zu können. Diese Sensoren verfügen über eine gewisse Intelligenz, die es
ermöglicht, den Zustand des Sensors zu bestimmen, seine Werte auf Korrektheit zu prüfen
und Rückschlüsse hinsichtlich predictive maintenance zu ziehen. Für dieses Thema wird ein
Smart Angle Sensor untersucht.
Recherche Stand der Technik
Datenfusion von Gyroscope und
Accelerometer
Datenfusionsalgorithmen ( Kalmanfilter,
Machine learning, …)
Einordnung und Analyse der Algorithmen
hinsichtlich
Anforderungen
https://www.spectralengines.com/industry-4-0-and-how-smart-sensors-make-the-difference/
Performanz (Rechenzeit, Genauigkeit
der Messwerte)
Störeinflüsse, Reaktionszeiten, …
Saifeddine Khalifa (Raum 218.2)
saifeddine.khalifa@kit.edu | Tel. 0721 608-48427
11 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Sichere Kommunikation in der Industrie 4.0
Hochindividualisierte Produktion sowie die zentrale Überwachung und Steuerung von
(weltweit) verteilten Maschinen und Produktionsanlagen sind zentrale Elemente von
Industrie 4.0. Erreicht wird dies durch enge Vernetzung der Produktionsanlagen,
Steuerungen und Anbindung an die Cloud. Hieraus folgen hohe Anforderungen an die
Netzwerkarchitektur hinsichtlich Echtzeitverhalten und Security.
Recherche Stand der Technik
Welche Kommunikationsarchitekturen und
Protokolle werden im industriellen Umfeld
eingesetzt?
Welche Architekturen/Protokolle werden
derzeit entwickelt?
Einordnung und Analyse der
Architekturen/Protokolle hinsichtlich
Kommunikationsschicht
Anforderungen
Performance (Datenrate, Latenz, …)
Echtzeitfähigkeit
Sicherheit
Flexibilität (Einbinden neuer Nodes, …)
Florian Schade (Raum 125.2)
…
schade@kit.edu | Tel. 608-41972
12 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Moderne Bussysteme für eingebettete Systeme
Moderne Prozessoren bestehen aus immer mehr einzelnen Rechenkernen. Die Bussysteme,
die zur Vernetzung dieser Prozessorkerne mit Speicher und Peripherie eingesetzt werden,
werden dabei an ihre Grenzen gebracht. Deshalb sind neuartige Konzepte für skalierbare
Bussysteme gefragt. Ein Ansatz der Forschung sind sog. Networks-on-Chip (NoC), bei
denen Netzwerktechnologien direkt im Chip eingesetzt werden - doch wie gut sind sie im
Vergleich zu herkömmlichen Bussen?
Recherche Stand der Technik
Welche Bussysteme werden in aktuellen
Systems-on-Chip (SoCs) eingesetzt?
Welche Ansätze verfolgt die Forschung?
Analyse, Klassifizierung und Vergleich der
Systeme bezüglich:
Grundlegende Struktur, Komponenten
Skalierbarkeit
Arbitrierungsschemata
Performance (Datenrate, Latenz, …)
Cache-Koherenz
Ausrichtung (Low Power, Peer-to-Peer, …)
Konfiguration zur Laufzeit
… Fabian Lesniak (Raum 226.1)
lesniak@kit.edu | Tel. 608-46500
13 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Entwurfsraumexploration für sichere
Cyber-Physical Systems
Bei der Entwicklung von Cyber-Physical Systems müssen Randbedingungen betrachtet
werden, wie Energieverbrauch und Sicherheitsaspekte, wodurch die
Entwicklungskomplexität weiter zunimmt. Ein Lösungsansatz ist die Verwendung von
modellbasierten Entwurfsmethoden, welche eine frühzeitige Modellierung, Simulation und
Optimierung ermöglichen. Dabei rücken neben klassischen Optimierungsaufgaben, wie
Kosten und Leistung, neue Kompromissszenarien, wie zum Beispiel Sicherheitsniveau
gegen Kosten, in den Vordergrund.
Recherche Stand der Technik
Wie kann der Performanceeinfluss von
Sicherheitsmechanismen abgeschätzt
werden?
Welche Sicherheitsmechanismen und
Sicherheitsniveaus werden im industriellen
Umfeld eingesetzt?
Welche Ansätze existieren zur
Performanceevaluation von Sicherheit?
Einordnung und Analyse hinsichtlich
Performance (Zeit, Kosten, Energie, ...)
Sicherheitsniveaus (SL, SIL, ASIL, …) Victor Pazmino (FZI - Raum 2.1.04)
Berechnung (Statisch, Simulation, …)
pazmino@fzi.de | Tel. 0721 9654-190
14 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Secure Remote Configuration of FPGAs
Remote configuration of FPGAs is a wide research area which provides flexibility to the
customer to update their design. If this configuration can be done in secure fashion that the
device owner is unable to reverse engineer, tamper or clone the design, this can be
beneficial for IP industry because third-party IP developers can become more confident
against theft and can get better revenue.
The sub topics that can be researched in this
area are
Bitstream manipulation for location
independent IP Generation
Trojan Detection
Trusted Application running on untrusted
OS
Software protection against reverse
engineering
Physical unclonable function
Random number generators
Nadir Khan (FZI, Raum 2.1.04)
khan@fzi.de | Tel. 0721 9654-160
15 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Security und Safety-Methoden für Updates von
Cyber-Physical Systems im Bereich Automotiv
An Cyber-Physical Systems im Automotiv-Umfeld werden besondere
Anforderungen an die Sicherheit gestellt. Dies betrifft sowohl die
Entwicklung solcher Systeme als auch die Wartbarkeit durch Update-
Prozesse im Einsatz. In Anlehnung an das Projekt Step-Up!CPS sind in
folgenden Bereichen Seminararbeiten möglich.
Anwendung von ISO 26262
Ableitung der Safety/Security Anforderungen
für den Use-Case „Valet Parking“
Erarbeitung von Angriffsszenarien
Erarbeitung von Schutzzielen
Risikoanalyse für die Security-Betrachtung
Risikoanalyse für die Safety-Betrachtung
Recherche Stand der Technik
Echtzeitfähige Hypervisoren
Taskscheduling in RTOS
Virtualisierung in AUTOSAR Adaptive
Stefan Schatz (FZI, Raum 2.1.04)
schatz@fzi.de | Tel. 0721 9654-188
16 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Car2X - Fahrzeugkommunikation
In den vergangenen Jahren ist die Entwicklung autonomer Fahrzeuge in einem hohen
Tempo vorangeschritten. Im automobilen Umfeld werden Komfort und Sicherheitsfunktionen
stetig erweitert. Eine derzeitige Entwicklung integriert die Kommunikation zwischen
Fahrzeugen untereinander, bzw. Fahrzeugen und der Infrastruktur (Car2X).
Beschreibung der derzeitigen
Kommunikationsstrukturen
Inhalte
Schnittstellen
Protokolle
Plattformen
Beschreibung der derzeitigen Telemetrielösungen
(Sensorik im Fahrzeug und Straßen)
Ermittlung der verbauten Schnittstellen im Fahrzeug
Übersicht über aktuelle Kommunikations- Continental AG
schnittstellen und -inhalte
Nathalie Brenner (Raum 126)
Nathalie.Brenner@kit.edu | Tel. 608-43093
Andreas Lauber (Raum 227)
Andreas.Lauber@kit.edu | Tel. 608-45232
17 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Automatisierte Fahrzeuge in Terminalbereichen
Automatische Fahrzeuge (Automatic Guided Vehicles - AGVs) zum Containertransport
innerhalb von geschlossenen Terminalanlagen stellen bereits den Stand der Technik dar und
sind weltweit auf einer Reihe von Containerterminals seit mehr als zehn Jahren erfolgreich
im Einsatz. Sie sind für den Einsatz innerhalb abgegrenzter Bereiche spezialisiert und
können daher derzeit nicht im öffentlichen Straßenverkehr eingesetzt werden.
Recherche Stand der Technik
Automatisches Fahren von AGVs in
Hafenterminals
Fabrikanlagen
Werksverkehr
Übertragung der Ergebnisse auf den Einsatz im
öffentlichen Straßenverkehr
Aufstellen einer Lückenanalyse durch
Identifikation von technischen und rechtlichen
Hindernissen
Nathalie Brenner (Raum 126)
Nathalie.Brenner@kit.edu | Tel. 608-43093
Andreas Lauber (Raum 227)
Andreas.Lauber@kit.edu | Tel. 608-45232
18 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Autonomes Fahren von Nutzfahrzeugen
In den vergangenen Jahren ist die Entwicklung autonom fahrender LKW in einem hohen
Tempo vorangeschritten. Es ist davon auszugehen, dass solche Fahrzeuge in den
kommenden Jahren zur Serienreife gebracht werden. Um die Vorteile des autonomen
Fahrens entlang einer gesamten Transportkette nutzbar zu machen ist es jedoch
unverzichtbar, die vornehmlich für das autonome Fahren auf öffentlichen Straßen
entwickelten Fahrzeuge auch in abgesperrten Bereichen nutzen zu können.
Recherche Stand der Technik
Autonomes Fahren
Übertragung des Stand der Technik auf
Nutzfahrzeuge
Beispielhaftes aufzeigen einer Roadmap
für automatisiertes und autonomes Fahren
Übertragung der Ergebnisse für den Einsatz
innerhalb abgesperrter Bereiche
Aufstellen einer Lückenanalyse durch
Identifikation von technischen und rechtlichen
Hindernissen Nathalie Brenner (Raum 126)
Nathalie.Brenner@kit.edu | Tel. 608-43093
Andreas Lauber (Raum 227)
Andreas.Lauber@kit.edu | Tel. 608-45232
19 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Seminar: Eingebettete Systeme
Alle Informationen finden Sie auch unter:
http://www.itiv.kit.edu/60_6321.php
Jens.becker@kit.edu
www.itiv.kit.edu
20 Seminar: Eingebettete Systeme Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
Wintersemester 2018/2019 25.09.2018Sie können auch lesen
