Mobile Systems Engineering

Computer- und Kommunikationssysteme werden immer kompakter, leistungsfähiger und vielseitiger einsetzbar. Entsprechend dringt der mobile Einsatz solcher Geräte in fast alle Lebensbereiche vor und verändert sie nachhaltig. Dazu gehören Geräte, deren Mobilität fremdbestimmt ist, wie beispielsweise Smartphones und Navigationssysteme, sowie Geräte, deren Mobilität selbstbestimmt ist, wie fahrerlose Transportsysteme und autonome Serviceroboter. Beide Themengebiete, solche mit fremdbestimmter Mobilität und mit selbstbestimmter Mobilität, sind Gegenstand der Vertiefung Mobile Systems Engineering oder kurz MSE.

Mit dem Bekenntnis zur Vertiefung MSE bietet der Fachbereich Informatik der Universität Koblenz-Landau ein breites Lehrangebot in einem höchst innovativen Gebiet der Forschung und Entwicklung. Die Fähigkeit dazu ist in den Fachgebieten der verantwortlichen Professoren sowie in deren  Forschungs- und Entwicklungstätigkeit der letzten Jahre zu sehen. Neben der Grundlagenforschung im Bereich MSE, die sich hauptsächlich in zahlreichen wissenschaftlichen Veröffentlichungen dokumentiert, ist auf verschiedene abgeschlossene und/oder laufende Projekte zu verweisen. Aktuell sind hier die folgenden zu nennen:

  • BMBF-Projekt UTOPUS zur Ausschreibung "Agrarsysteme der Zukunft"
  • BMWI-Projekt GAMA zur Ausschreibung "Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien"
  • ZIM-Projekt MAG, BMWi
  • PETRA (prototyping and evaluation of tractor reverse driving assistance) BMBF, vip0117
  • Serviceroboter in der industriellen Fertigung (Kooperation mit Laserpluss)
  • Navigation in unstrukturiertem Gelände (BAAINBw)
  • Semantische dreidimensionale Karten (DFG)

Sowohl die Erfahrungen aus den Projekten als auch die Ergebnisse aus der Grundlagenforschung ermöglichen es, eine breite Palette von Themengebieten in Lehrveranstaltungen einfließen zu lassen. An Themengebieten sind insbesondere zu nennen:

  • Autonome mobile Systeme
  • Eingebettete Systeme und Echtzeitsysteme
  • Mobilkommunikation und drahtlose Netzwerke
  • Mobile Mehrwertdienste und Geschäftsmodelle
  • Sicherheit für mobile Systeme
  • Robotik und automotive Anwendungen

Im Rahmen der Masterstudiengänge Computervisualistik, Informatik und Wirtschaftsinformatik bietet der Fachbereich Informatik der Universität Koblenz-Landau das Vertiefungsgebiet Mobile Systems Engineering (MSE) an, das, neben Themen der Kerninformatik einschlägige Spezialkenntnisse im Bereich mobiler Anwendungen der Informatik vermittelt. Voraussetzung ist ein Bachelorabschluss in Computervisualistik, Informatik oder Wirtschaftsinformatik bzw. eine gleichwertige Ausbildung in einem thematisch verwandten Fach.

Entsprechend des gewählten Masterstudiengangs Computervisualistik (CV), Informatik (INF) oder Wirtschaftsinformatik (WI) sind eine oder zwei Modulgruppen aus dem Vertiefungsgebiet zu absolvieren:

StudiengangCVINFWI
Modulgruppe MSE 1 MSE 1 MSE 1
Modulgruppe MSE 2
Umfang 8SWS / 12ECTS 16 SWS / 24 ECTS 8SWS / 12ECTS

 

Zur Modulgruppe MSE1 zählen dabei folgende Veranstaltungen mit Angabe von Leistungspunkten:

  • Mobile Systems Engineering (V2+Ü2, 6 LP) -->  MSE
  • Grundlagen eingebetteter Systeme (V3+Ü1, 6 LP) -->  GeS
  • Autonome Mobiler Systeme (V2+Ü2, 6 LP) -->  AMS
  • Drahtlose Kommunikation (V3+Ü1, 6 LP) -->  DK
  • Autonome Mobile Roboter (V2+Ü2, 6 LP) -->  AMR
  • Vertiefung Softwaretechnik (V2-Ü2, 6LP) --> VS
  • Softwaretechnik für sichere Systeme (V2, 3LP) -->SfsS
  • Seminar (S2, 4 LP) -- > S NN, z.B.: Seminar Rechnernetze --> S RN

Zur Modulgruppe MSE2 zählen dabei folgende Veranstaltungen:

  • Automobile Systeme in der Automatisierung (V3+Ü1, 6 LP) -->  ASidA
  • Echtzeitsysteme (V3+Ü1, 6LP) --> EZS
  • Lokalen Netzstrukturen (V3+Ü1, 6 LP) --> LN
  • Forschungspraktikum (P6+Ü2, 12 LP) --> P NN, z.B.: Mobile drahtlose Rechnernetze --> FP MdR

Im Diploma Supplement zum Masterzeugnis wird beurkundet, wenn das Vertiefungsgebiet Mobile Systems Engineering gewählt wurde und welche Veranstaltungen aus diesem Vertiefungsgebiet absolviert wurden.

Folgende Professoren  des Fachbereichs Informatik sind zurzeit am Vertiefungsgebiet MSE beteiligt:

  • Prof. Dr. Hannes Frey (Institut für Informatik)
  • Prof. Dr. Jan Jürjens (Institut für Informatik)
  • Prof. Dr. Dietrich Paulus (Institut für Computervisualistik)
  • Prof. Dr. Dieter Zöbel (Institut für Informatik)

Folgende Themengebiete werden von den Arbeitsgruppen (AGs) der oben genannten Professoren abgedeckt:

Prof. Dr. Hannes Frey (Institut für Informatik)

1.jpgDie AG Rechnernetze beschäftigt sich mit der Beherrschbarkeit komplexer dynamischer vernetzter Systeme. Dies beinhaltet unter anderem Sensornetze und mobile autonome Roboterteams. Es werden sowohl grundlegende theoretische als auch systemnahe praktische Fragestellungen in den Bereichen Netzorganisation und Datenkommunikation verfolgt.
Beispiel: Eines der Projekte in diesem Zusammenhang ist die maschinelle Installation von drahtlosen Sensornetzen mittels autonomer Flugroboter. Hintergrund des Projektes sind Sensornetze, die in den Bereichen Rettungseinsatz, Umweltüberwachung, Verkehrstelematik, Präzisionslandwirtschaft, Gebäudeautomation und Logistik kommerzielle Anwendung finden. Sie erlauben es, dynamische Abläufe in Umwelt und Wirtschaft in Echtzeit mit einer bisher nicht möglichen Präzision erfassbar zu machen. Im Rahmen dieses Projekts werden Mikrosensorknoten inklusive geeigneter Gehäuseformen entwickelt und Konzepte der Drahtlosnetzplanung während der durch die Flugroboter gesteuerten Netzaufbauphase berücksichtigt. Als autonomer Flugroboter wird die im Fachgebiet Rechnernetze schon in Vorläuferprojekten verwendete Quadrocopter-Hardware eingesetzt.

Prof. Dr. Jan Jürjens (Institut für Informatik)
Die AG Software Engineering beschäftigt sich mit modellbasierten Methoden und Werkzeugen zur Softwareentwicklung für kritische Systeme: Im Bereich Softwarequalität arbeiten wir an der Analyse von Geschäftsprozess- und Software-Modellen auf Qualitätsattribute wie IT-Sicherheit und Compliance und statischer sowie laufzeitbasierter Software-Verifikation. Im Bereich Management von Software-Großprojekten arbeiten wir an der Erfassung und Analyse nicht-funktionaler Anforderungen. Zum Thema Softwarewartbarkeit untersuchen wir die Erhaltung von Anforderungen bei Software-Evolution. Unsere Methoden und Werkzeuge wenden wir dabei u.a. auf Software-as-a-Service (SaaS) und Cloud-orientierte Softwarearchitekturen an, in denen noch keine "best practice" für sichere Entwicklung existiert.

Beispiel:

 

Prof. Dr. Dietrich Paulus (Institut für Computervisualistik)

2.jpgDie Arbeitsgruppe Aktives Sehen beschäftigt sich mit der Auswertung und Interpretation von Sensordaten verschiedener Modalitäten. Das beinhaltet sowohl 2D-Daten aus Kamerabildern, aber auch zunehmend Tiefeninformation von Sensoren, die die Welt in 3D abbilden. Weiterhin steht die Fusion der verschiedenen Sensormodalitäten im Mittelpunkt der Forschung.
Beispiel: Der autonome Serviceroboter Lisa soll Menschen im Haushalt helfen. Dazu muss Lisa seine Umgebung wahrnehmen und verstehen. Sie erstellt eine Karte für sicheres und präzises Navigieren. Mit ihrer 3D-Kamera sucht sie die Umgebung nach Menschen ab und bietet ihnen ihre Hilfe an oder reagiert auf Sprach- und Gestenkommandos. Sie erkennt Gesichter und ist in der Lage Objekte zu finden und ihrem Besitzer zu bringen.

Prof. Dr. Dieter Zöbel (Institut für Informatik)

3.jpgDie AG Echtzeitsysteme beschäftigt sich einerseits mit grundlegenden Forschungsfragen im Zusammenhang mit der systematischen Entwicklung sicherer Echtzeitanwendungen. Die Ergebnisse haben mittelbaren Einfluss auf weitere Forschungs- und Entwicklungsziele im Bereich mobile Anwendungen. Dabei stehen das autonome Fahren, das assistierte Fahren sowie die Simulation von Fahrsituationen im Vordergrund sowohl der wissenschaftlichen Arbeit und als auch im Kontext des projektorientierten Wissenstransfers.
Beispiel: Ein spezielles Projekt betrifft die Automatisierung von Speditionshöfen, d.h. den fahrerlosen Betrieb von Serien-Lastkraftwagen, die alle Ent- und Beladevorgänge selbständig ausführen. Dieses Anwendungsgebiet birgt ein riesiges Automatisierungspotential. Rangieraufgaben könnten jederzeit erledigt und mit hoher Präzision erbracht werden. Notwendig dafür sind kollisionsfreie Konzepte der Bewegungsplanung und -ausführung sowie hochwertige Sicherheits- und Positionierungssysteme. Neben zahlreichen wissenschaftlichen Artikeln kann die AG Echtzeitsysteme auf drei Patente zurückblicken, die in der unmittelbaren Vergangenheit erworben wurden und nun in die Projektarbeit integriert werden.

Rollierende Planung der nächsten Semester :

V = Vorlesung (ggf. mit Übung)

FP = Forschungspraktikum

S = Seminar

Semester
SS 16
WS 16/17 SS 17 WS 17/18 SS 18 WS 18/19
V AMS V MSE V AMS V EZS V AMS V MSE
S RN S ASidA S ASidA V DK V LN S RN
S ASidA V EZS V GeS V AMR S RN V ASidA
V ASidA V DK V LN FP MdR S ASidA
V EZS V VS V SfsS
FP MdR FP MSE
S MSE