Prof. Dr. -Ing. Ulf Witkowski

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Anwendungsbereiche für eingebettete Systeme, die im Rahmen des Forschungsschwerpunktes im Fokus stehen

Forschungsschwerpunkt

Ressourceneffiziente eingebettete Systeme – RESy

In allen Bereichen der Technik wächst der Bedarf nach Rechenleistung, die zunehmend mobil verfügbar sein soll und gleichzeitig ressourceneffizient hinsichtlich Leistungsbedarf, Baugröße und Kosten zur Verfügung steht. Im Fokus des Forschungsschwerpunktes „Ressourceneffiziente eingebettete Systeme“ stehen flexible Hardwarearchitekturen, die je nach Anforderungen einer Anwendung unterschiedlich komplex mit angepasster Leistungsfähigkeit sowie optimiertem Energiebedarf ausgelegt werden können. Wichtiger zusätzlicher Aspekt ist die Bereitstellung einer Softwarewerkzeugkette, die sowohl den Hardwareentwurf auf Architekturebene unterstützt als auch High-Level-Methoden für die Nutzung optimierter Hardware in Form von anwendungsspezifischer Logik (FPGAs – Field Programmable Gate Arrays) bereit stellt.

Hardwarearchitekturen, die zum Einsatz kommen, decken ein breites Spektrum ab: angefangen bei aktuellen Mikrocontrollern und DSPs, über Multi-Core-Prozessoren bis hin zu ASIC-Bausteinen, wobei je nach Bedarf FPGA-Bausteine optimierte Logik bis hin zu eingebetteten Prozessoren bereit stellen. Die Rechenhardware wird ergänzt durch unterschiedliche drahtlose Kommunikationsmög-lichkeiten. Für den ressourceneffizienten mobilen Einsatz kommen hier Bluetooth, Bluetooth Low Energy, ZigBee und Sub-1-GHz zum Einsatz, aber auch Standards wie WiFi (WLAN) und neue Techniken wie UWB (Ultra Wide Band) sind für die Integration vorgesehen.

Die Systeme können entsprechend der Anforderungen von Anwendungen zusätzlich mit Schnittstellen zur Anbindung von Sensorsystemen (u.a. Kamera) ausgestattet werden. Anwendungen finden sich überall dort, wo insbesondere mobile aber auch stationäre Rechenleistung mit besonderer Beachtung der Ressourceneffizienz benötigt wird. Die Anwendungsentwicklung ist ein zweites wichtiges Standbein des Forschungsschwerpunktes. Im Vordergrund steht die mobile Bildverarbeitung aber auch die Integration und Fusion verschiedener Sensorsysteme sowie die drahtlose Kommunikation in dynamischen Netzwerken soll untersucht werden.

Folgende Anwendungen stehen zunächst im Vordergrund der Anwendungsentwicklung:

  • Mobile Bilderfassung und -verarbeitung zur dreidimensionalen Objektrekonstruktion

  • Energiemonitoring sowie Regelungs- und Steuerungsaufgaben in Elektrofahrzeugen

  • Drahtlose Sensornetzwerke mit Ad-hoc-Vernetzung

  • Sensorfusion multimodaler Sensorik für mobile Anwendungen, u.a. Robotik

  • Automatische Testfallgenerierung für eingebettete Systeme

  • Informationsverarbeitung-Prototyping für Systeme der Leistungselektronik

  • Kognitronische Hardwarekomponenten für mobile Roboter

  • Robust Ad-hoc Communication in mobile Robotics

  • Mixed-signal ASIC for battery monitoring

  • Partielle dynamische Rekonfiguration von FPGAs

  • Dreidimensionale neuronale Netze zur Bildverarbeitung

Danksagung: Der Forschungsschwerpunkt „Ressourceneffiziente eingebettete Systeme“ wird vom Präsidium der Fachhochschule Südwestfalen in einer dreijährigen Förderphase (2010-2012) finanziell unterstützt.

Bei Fragen zu eingebetteten Systemen inklusive Entwurfsablauf und drahtloser Vernetzung kontaktieren Sie bitte Prof. Dr.-Ing. Ulf Witkowski

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Hybrides Prozessor-FPGA-System zur Sensorsignalverarbeitung mit Funkschnittstelle

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Entwurfsablauf für eingebettete Systeme für spezielle Problemklassen