FORMUS³IC

“Multi-Core safe and software-intensive Systems Improvement Community”
  • Förderung durch Bayerische Forschungsstiftung
  • Forschungsinhalt: Bewältigung der durch heterogene Mehrkernarchitekturen entstehenden Herausforderungen für Automotive und Avionik
  • Forschungsverbund der Arbeitsgemeinschaft Laboratory for Safe and Secure Systems (LaS³)
  • Akademische Projektpartner: OTH Regensburg, TH Ingolstadt, OTH Amberg-Weiden, HS München, FAU Erlangen-Nürnberg
  • Industrielle Projektpartner: Audi AG, Continental Automotive GmbH (Powertrain), AIRBUS Defence and Space GmbH, Elektrobit Automotive GmbH, Infineon Technologies AG, iNTENCE automotive electronics GmbH, Timing-Architects Embedded Systems GmbH, XKrug GmbH

 

läuft bis einschließlich September 2018

IT-Projekte

Realisierung einer Bluetooth Schnittstelle zwischen einem Raspberry Pi und einem Arduino sowie Identifikation verschiedener Anwendungsszenarien (offen)

In diesem Projekt geht es um die Realisierung einer Bluetooth Schnittstelle zwischen einem Raspberry Pi und einem Arduino sowie die Identifikation verschiedener Anwendungsszenarien basierend auf der Technologie sowie Anbindung an die bestehende Infrastrukture (AUTOSAR-basierte Steuergeräte). Die Arduinos müssen nicht miteinander kommunizieren, sondern nur mit dem zentralen RaspberryPi, der die Schnittstelle zur Infrastruktur darstellt. Arduinos sollen als dezentrale Peripherie angesehen werden und mit Sensoren, sowie Aktoren bestückt werden, die über Bluetooth Daten an den RaspberryPi senden und empfangen können.

Überarbeitung der Softwarearchitekturmaterialien in Auszügen auf Scala (offen)

 In diesem Projekt geht es um die Überarbeitung der Übungsaufgaben (und teilweise der Vorlesungsmaterialien) des Kurses Softwarearchitektur in Scala.

Umsetzung eines FlexRay Cluster im Automotive Labor basierend auf Vorarbeiten (offen)

FlexRay ist ein Feldbussystem für den automobilen Einsatz, einen kurzen Überblick zum Standard gibt es hier.

Die für eine erfolgreiche Umsetzung eines FlexRay Cluster nötige Hardware ist im Automotive Labor vorhanden.

 

 

Optimierung mit Simulink® (offen)

Simulink ist eine Blockdiagrammumgebung für die Simulation, die unter anderem in der Modellierung von Fahrzeugsoftware verwendet wird. Simulink unterstützt den Entwurf und die Simulation auf Systemebene und bietet eine Entwurfsoptimierung an. Aufgabe dieses IT-Projektes ist die Einarbeitung in diese Entwurfsoptimierung und die Ausarbeitung eines didaktischen, Automobilbeispiels.
Vorkenntnisse im Bereich Modellierung und Simulink sind von Vorteil.

NXP Cup

Bei diesem studentischen Forschungsprojekt nehmen Projektgruppen der Fakultät Informatik an einem internationalen Studierenden-Wettbewerb teil, bei dem autonom fahrende Modellautos auf hindernisgespickten Rennstrecken um Bestzeiten kämpfen. Da die zu Verfügung stehende Hardwarebasis für alle Teilnehmer identisch ist, wird die Rennperformance der Autos primär von der Qualität der eigens implementierten Embedded-Software beeinflusst. Weitere Informationen zum NXP Cup gibt es hier.

 

 

Wiederkehrendes Projekt

Überarbeitung der Softwarearchitekturmaterialien auf Java 8 und in Auszügen auf Scala

In diesem Projekt geht es um die Überarbeitung der Übungsaufgaben (und teilweise der Vorlesungsmaterialien) des Kurses Softwarearchitektur auf Java8.

Evaluierung von virtuellen Desktops (Windows und Linux)

In diesem Projekt geht es um die Evaluierung der Fragestellung, ob virtuelle Desktops für die Arbeit der Studierenden an der Fakultät sinnvoll sind. Unsere Annahme ist, dass virtuelle Desktops den Studierenden ein orts- (unabhängig vom Aufenthaltsort), zeit- (unabhängig von den Laboröffnungszeiten) und device- (unabhängig vom verwendeten Gerät und Betriebssystem) unabhängiges Arbeiten ohne zusätzlichen Konfigurationsaufwand (start wherever you‘ve stopped) ermöglichen würde. Für dieses Projekt ist es notwendig, sich mit Windows Server 2012 (unter Anleitung unseres Laboringenieurs Herrn Robert Fischer) und mit einem Linux Server System (unter Anleitung unseres Laboringenieurs Herrn Peter Götz) zu befassen. Vertiefend geht es aber um Usability Untersuchungen sowie systematische Nutzeruntersuchungen.

Entwicklung eines OP-Management Systems mit einem Content Management System für das Klinikum Nord

In diesem Projekt geht es um die Entwicklung eines OP-Management Systems mit einem Content Management System. Die Anästhesisten haben sich bereits Gedanken diesbezüglich gemacht und eine einfache Version dieses Systems entwickelt. Allerdings ist der Wunsch, dieses in ein Content Management System zu übertragen, um es browserfähig (für das Intranet) zu machen. Dies ist das ideale Projekt, um die ganze Bandbreite der Entwicklung (beginnend bei der Analyse zusammen mit Stakeholdern bis hin zur Entwicklung und Schulung der Mitarbeiter) in einem interessanten Anwerndungsfeld zu erfahren.

Entwicklung eines optimalen Lego-Mindstorms Roboters

Wurde als Referenzprojekt für die Lehrveranstaltung Software Engineering bearbeitet.

Optimierung von Softwarearchitekturen

In diesem Projekt geht es um die Implementierung einer multikriteriellen Optimierungsanalyse für die Softwarearchitektur eines Fahrzeugsteuergerätes. Die Softwarearchitektur ist modelliert mit der EAST-ADL. Dabei setzen wir auf Vorarbeiten zweier IT-Projekte auf, die die Implementierung eines Eclipse Plug-in zur Generierung von Optimierungskandidaten sowie eine einkriterielle Optimierungsanalyse realisiert haben. Diese Optimierungskandidaten liegen als XML Dateien vor und sollen im Rahmen von diesem Projekt in Bezug auf unterschiedliche Ziele hin (beispielsweise Echtzeitverhalten/Durchsatz/Fehlerfortpflanzung/...) analysiert werden; die pareto-optimale Architektur dient dann als Basis für die Implementierung des Steuergerätes.
Die Arbeit findet statt im Rahmen eines Europäischen Forschungsprojektes (MAENAD) und bietet spannende Einblicke in die Forschung  der Automobiltechnik.
Gut wären Vorkenntnisse im Bereich JavaEclipse und XML.

Security für Fahrzeugsoftware

Der Schutz gegen böswillige Eingriffe in die Fahrzeugsoftware ist eine dringende Herausforderung, da das vernetzte Fahrzeug ein hohes Gefahrenpotenzial birgt. In diesem IT-Projekt soll der aktuelle Stand der Technik im Bereich der Security für Fahrzeugsoftware aufbereitet werden und anhand eines Beispielsmodells veranschaulicht werden.
Vorkenntnisse im Bereich Fahrzeugsoftware sind von Vorteil.

UML Profil für Rational Rhapsody

Rhapsody ist ein UML-Modellierungswerkzeug, das auch die Erstellung und Nutzung von UML-Profilen unterstützt. Es soll im Rahmen dieses Projekts ein EAST-ADL Profil für Rhapsody erstellt werden, so dass EAST-ADL Modelle in Rhapsody erstellt werden können.
Vorkenntnisse im Bereich UML sowie UML-Modellierungswerkzeuge wären von Vorteil.

Didaktisch aufbereitetes Referenzbeispiel in Java

In diesem IT-Projekt geht es um die Erstellung eines sauber implementierten Referenzbeispiels in Java, das auf den Vorarbeiten eines IT-Projekts aufbaut. Aufgabe ist hierbei, eine sauber implementiertes Java Programm zu erstellen, das den Vorgaben des Clean Code genügt und die Anwendung unterschiedlicher Entwurfsmuster und Programmieridiome zeigt. Beispiele für Konzepte, die anhand des Javaprogramms gezeigt werden sollen: Mixin, Defensive Kopien, Bridge, Proxy, richtige Kommentierung... Das Architekturmuster Model-View-Controller ist in der Vorarbeit bereits sehr erfolgreich realisiert.
Anhand dieser Arbeit erhöht man die eigene Sensibilität für sauberes Programmieren und bietet zusätzlich ein gutes Gerüst, von dem andere Studierende lernen können, da dieses Beispiel in der Lehre und in meinen Skripten verwendet werden soll.
Gut wären Vorkenntnisse im Bereich der Programmierung von Java sowie der genannten Programmierkonzepte.

Forschungsmasterprojekte

OhmRunner

Die sogenannte Car2X Kommunikation soll es ermöglichen Daten wie beispielsweise Gefahrenquellen, Hindernisse, Verkehrsfluss oder allgemeinen Fahrzeugstatus mit anderen Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur auszutauschen. Die Herstellung dieser Kommunikation, die verschiedenen Anwendungsfälle in diesem Bereich sowie mögliche Maßnahmen der Sicherstellung der Integrität der hierbei übertragenen Daten sollen im von der Staedtler-Stiftung getragenen Projekt „Ohm Runner“ untersucht und bewertet werden.

In diesem Projekt soll ein Modellfahrzeug unter Anwendung automobiler Standards und Technologien, wie z.B. AUTOSAR lernen, Informationen mit seiner Umgebung auszutauschen und zu Interpretieren. Hierbei gilt es, mögliche Anwendungsszenarien zu definieren, zu implementieren und bezüglich ihrer Praktikabilität und ihres Mehrwertes zu beurteilen.

Die hierbei generierten Informationen können zu einem wichtigen Bestandteil der Konzepte der Smart Cities und Smart Grids werden und dabei helfen nicht nur die Verkehrsführung in Echtzeit zu beeinflussen, sondern bestimmte Aufkommen mithilfe geschickter Auswertungen dieser großen Datenmengen vorherzusagen und sogar zu beeinflussen.

 

Bearbeitet von Christian Stahl und Johannes Rösler

Promotionsprojekte

Optimierung automobiler Systemarchitekturen

Kooperative Promotion im Kontext Automotive Software Engineering

Forschungskooperation mit der Arbeitsgruppe Software Systems Engineering (SSE) der Universität Hildesheim.

Produktlinien Software-intensiver Systeme werden für immer mehr Bereiche im Fahrzeug relevant, insbesondere auch für sicherheitsrelevante Anwendungen und Steuerungen. Die gegenwärtige Herausforderung ist nicht in erster Linie die Exploration weiterer Anwendungsfelder für diese Systeme, sondern deren Optimierung im Hinblick auf eine Vielzahl ggf. konkurrierender Qualitätskriterien. Das Optimum zwischen den Anforderungen mehrerer Kriterien zu finden, ist ein hartes kombinatorisches Problem; man spricht von multikriterieller Optimierung, da mehrere Qualitätskriterien des Systems unter Zuhilfenahme einer trade-off Analyse gleichzeitig optimiert werden.

 

Die Notwendigkeit einer systematischen Lösung dieses Problems liegt auf der Hand: multikriterielle Optimierungsprobleme können aufgrund ihrer Komplexität nicht händisch gelöst werden, computergestützte Verfahren sind unumgänglich. Dennoch sind gegenwärtig ad-hoc Lösungsversuche an der Tagesordnung und bedeuten in der Konsequenz, dass Fahrzeugsteuergeräten oft suboptimale Architekturen zugrunde liegen. Da in der Automobildomäne seit einigen Jahren verstärkt modellbasierte Ansätze zur Beschreibung von Produktlinien-Systemarchitekturen zum Einsatz kommen, existiert mittlerweile ein solides Fundament, welches alle nötigen Informationen für computergestützte Optimierungsanalysen zur Verfügung stellt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll dieses Potential für die Automobildomäne untersucht und nutzbar aufbereitet werden.


Promotionsverfahren Beteiligte:

  • Tobias Wägemann (Promovend, TH Nürnberg)
  • Prof. Dr. Ramin Tavakoli Kolagari (Promotionsbetreuer Hochschule, TH Nürnberg)
  • Prof. Dr. Klaus Schmid (Promotionsbetreuer Universität, SSE, Universität Hildesheim)

 

läuft bis einschließlich September 2018

Modellierung sicherer Fahrezugsoftware

Kooperative Promotion im Kontext Automotive IT-Security

Forschungskooperation mit dem Lehrstuhl für Angewandte Kryptographie der Friedrich-Alexander-Universität

Forschungsinhalt: Konzeption sicherer (safe & secure) Fahrzeug-Softwarearchitekturen durch Erweiterung der EAST-ADL durch Security-Komponenten im Dependability Package, analog zu Safety Aspekten.

Promotionsverfahren Beteiligte:

  • Markus Zoppelt (Promovend, TH Nürnberg)
  • Prof. Dr. Ramin Tavakoli Kolagari (Promotionsbetreuer Hochschule, TH Nürnberg)
  • Prof. Dr. Dominique Schröder (Promotionsbetreuer Universität, CHAAC, Friedrich-Alexander-Universität)