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Eingebettete Systeme

In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich eine bemerkenswerte Entwicklung bei Computersystemen, insbesondere bei eingebetteten Systemen, vollzogen. Solche Systeme sind in der Regel in größeren elektronischen Geräten verborgen und erfüllen eine bestimmte Funktion, die möglicherweise von entscheidender Bedeutung für Geld oder Menschenleben ist. Beispiele für solche Systeme sind Smartphones, Antiblockiersysteme, Kameras mit Autofokus, Faxgeräte, lebenserhaltende Geräte, Flugmanagementsysteme und Hunderte von anderen Anwendungsfällen, bei denen eingebettete Systeme vom Benutzer des Geräts nicht erkannt werden.

 

Eingebettete Systeme ermöglichen die Echtzeit-Computersteuerung von physischen Geräten und Systemen, was zu einem noch nie dagewesenen Maß an Leistung und Nutzen führt. Die spezifischen Anforderungen, die an eingebettete Systeme gestellt werden, wie z. B. Aktualität, zuverlässiger Betrieb in sicherheitsrelevanten Szenarien, kurze Markteinführungszeit und niedrige Kosten in Verbindung mit dem Druck, die Funktionalität zu erhöhen, führen zu einem enormen und schwierigen Anstieg der Komplexität des Entwurfs auf Systemebene.

Embedded Systems
MOD2SDV-Kickoff

Auftaktbesprechung zum MOD2SDV-Projekt

Das Forschungsprojekt MOD2SDV ist offiziell angelaufen – es gestaltet die Zukunft softwaregesteuerter Fahrzeuge! 🚗

Ein großer Meilenstein für das Mod2SDV-Konsortium! Diese Woche trafen sich die Projektpartner in München zum offiziellen Kick-off-Meeting, das von unserem Projektkoordinator Dr. Mohammed Abuteir von TrustMotion ausgerichtet wurde. Als Vertreter der Universität Siegen brachten Prof. Dr. Roman Obermaisser, Dr. Yosab Bebawy, Omar Hekal und Fatima Mammadova das Fachwissen unseres Teams in die Diskussionen ein.

An zwei produktiven Tagen haben wir unsere Vision abgestimmt, unsere Prioritäten definiert und den Grundstein für die Entwicklung sicherer und modularer Architekturen für die nächste Generation softwaregesteuerter Fahrzeuge (SDVs) gelegt.

🔬 Innovationsmotor am Lehrstuhl für Eingebettete Systeme der Universität Siegen:


Im Rahmen von Mod2SDV bringt der Lehrstuhl für Eingebettete Systeme sein Fachwissen in den Bereichen zuverlässige eingebettete Systeme, deterministisches Rechnen und rekonfigurierbare KI-Hardware in die S-CORE-Architektur ein. Unser Beitrag konzentriert sich auf die Entwicklung und Integration von drei zentralen modularen Diensten in die Systemdienst-Ebene:

⚡ 1. Rekonfigurierbarer, zeitgesteuerter KI-Beschleuniger, der FPGA-basierte KI-Inferenz mit deterministischen Ausführungsplänen ermöglicht, um strenge Echtzeit- und Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen.
🔄 2. Inkrementelle Teilrekonfiguration: Ermöglicht Laufzeit-Updates und die Rekonfiguration verteilter Hardware-Beschleuniger und Kommunikationsstrukturen unter Wahrung der Systemkontinuität und des Echtzeitverhaltens.
🧠 3. Proaktive Planung und Metaplanung: Vorausschauende Erkennung von Fehlern, Leistungsabweichungen und sich ändernden Betriebsbedingungen, um Ausführungspläne und die Ressourcenzuweisung proaktiv anzupassen.
🌟 Das Ziel? Die Zusammenführung von deterministischer KI-Ausführung, Anpassungsfähigkeit zur Laufzeit und zuverlässigem Systembetrieb – zur Unterstützung der UC3-Vision einer kontinuierlichen und inkrementellen Entwicklung.

Wir freuen uns darauf, zu dieser gemeinsamen Initiative beizutragen und gemeinsam mit unseren Partnern modulare, sichere und geschützte Softwarearchitekturen für die Automobilindustrie voranzutreiben. Die Reise hat gerade erst begonnen, und es gibt noch viel, was wir gemeinsam aufbauen können!
🤝 Sichere Veränderung, gemeinsam gestaltet.

 

𝐏𝐫𝐨𝐟. 𝐓𝐨𝐝𝐝 𝐏𝐞𝐭𝐞𝐫𝐬𝐨𝐧’𝐬 𝐕𝐢𝐬𝐢𝐭

A Rewarding Exchange of Ideas: Wrapping up Prof. Todd Peterson’s Visit to the University of Siegen!

Wir hatten kürzlich das große Vergnügen, Prof. Todd Peterson vom Institut für Bildgebungswissenschaften der Vanderbilt University zu einem äußerst produktiven zweiwöchigen Forschungsaufenthalt an der Universität Siegen begrüßen zu dürfen.

Prof. Peterson ist ein führender Experte auf dem Gebiet der medizinischen Bildgebung. Seine Forschung treibt Innovationen in zwei wichtigen Bereichen voran: der Entwicklung hochauflösender SPECT-Verfahren mit mehreren Lochblenden unter Einsatz neuartiger Halbleiter-Strahlungsdetektortechnologie sowie der Weiterentwicklung quantitativer CT-, SPECT- und PET-Verfahren für präklinische Forschungsanwendungen.

Während seines Aufenthalts arbeitete Prof. Peterson eng mit zwei wichtigen Forschungsgruppen an der Universität Siegen zusammen:
⚛️ 𝐄𝐱𝐩𝐞𝐫𝐢𝐦𝐞𝐧𝐭𝐚𝐥 𝐏𝐚𝐫𝐭𝐢𝐜𝐥𝐞 𝐏𝐡𝐲𝐬𝐢𝐜𝐬 𝐚𝐧𝐝 𝐌𝐞𝐝𝐢𝐜𝐚𝐥 𝐈𝐦𝐚𝐠𝐢𝐧𝐠 (Fachbereich Physik unter der Leitung von Prof. Ivor Fleck)
💻 𝐄𝐦𝐛𝐞𝐝𝐝𝐞𝐝 𝐒𝐲𝐬𝐭𝐞𝐦𝐬 (Fachbereich Elektrotechnik und Informatik, geleitet von Prof. Roman Obermaisser)

Es war großartig zu sehen, wie unsere Doktoranden – Yazeed Balasmeh, Lars Maczey, Aravinda Lasya Indukuri, Kritima Rajbanshi und Charles Onuoha – aktiv an diesen interdisziplinären Diskussionen teilnahmen.

𝐓𝐡𝐞 𝐅𝐨𝐜𝐮𝐬: 𝐏𝐢𝐨𝐧𝐞𝐞𝐫𝐢𝐧𝐠 𝐚 𝐍𝐨𝐯𝐞𝐥 𝐂𝐨𝐦𝐩𝐭𝐨𝐧 𝐂𝐚𝐦𝐞𝐫𝐚
Das Hauptziel des Besuchs war eine eingehende Auseinandersetzung mit unserem von der DFG geförderten Projekt zur Entwicklung einer Compton-Kamera der nächsten Generation sowie der Austausch von Ideen dazu. Diese neue Kamera wird Gammastrahlen oberhalb von 1 MeV erfolgreich nachweisen können, was völlig neue Forschungsfelder eröffnet und die Detektion eines breiteren Spektrums an Isotopen ermöglicht.

Dies ist eine enorme Herausforderung auf Systemebene, die modernste Hardware und Software erfordert:
𝐏𝐫𝐞𝐜𝐢𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐇𝐚𝐫𝐝𝐰𝐚𝐫𝐞: Einsatz von SiPMs, die an ASICs angeschlossen sind, zur Ladungsintegration und zur ultrapräzisen Zeitstempelung mit einer Auflösung von 200 ps.
𝐑𝐞𝐚𝐥-𝐓𝐢𝐦𝐞 𝐏𝐫𝐨𝐜𝐞𝐬𝐬𝐢𝐧𝐠: Verwendung von FPGAs zur Signalverarbeitung in Echtzeit, wobei eine kritische Datenreduktion durch Sortierung der Signale nach Erzeugungszeit bei extrem geringer Latenz erfolgt.
𝐑𝐞𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭𝐫𝐮𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧: Entwicklung von Rekonstruktionsalgorithmen und physikalisch basierten Systemmodellen für die genaue 3D-Lokalisierung radioaktiver Quellen.
𝐀𝐈-𝐈𝐧𝐭𝐞𝐠𝐫𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧: Training eines neuronalen Netzwerks anhand von Daten bekannter radioaktiver Quellen, um die Position der Quelle genau zu rekonstruieren und letztendlich eine Echtzeit-Bildgebung zu ermöglichen.

Wir möchten Prof. Peterson unseren aufrichtigsten Dank für seine Zeit, sein unschätzbares Fachwissen und den fantastischen Gedankenaustausch in den letzten zwei Wochen aussprechen. Gemeinsame Diskussionen wie diese sind genau das, was die Grenzen von Wissenschaft und Technik nach vorne verschiebt!

meeting

MESITA Kick-Off Meeting Marks the Launch of a New EU–Nigeria Partnership

MESITA (Master of Science in Smart Farming and IoT in Agriculture) is a new Master’s programme established across four universities in Nigeria to modernise agriculture through smart farming, IoT, embedded systems, and AI-based applications. The programme is delivered by the Nigerian partner universities University of Port Harcourt, Obafemi Awolowo University, Michael Okpara University of Agriculture, Umudike, and Enugu State University of Science and Technology, in collaboration with EU partners University of Siegen, University of Food Technologies Plovdiv, and Wrocław University of Science and Technology, and with industry involvement from AlumUnite Limited.

embedded meeting

Erfolgreiches Abschlusstreffen des EmbeddedAI-Projekts

EmbeddedAI ist ein internationaler Master of Science-Studiengang, der sich auf Studien in eingebetteten Systemen und künstlicher Intelligenz konzentriert. Das Programm deckt Anwendungsbereiche wie Landwirtschaft, Gesundheitswesen, Telekommunikation und Fertigung ab. EmbeddedAI zielt darauf ab, die Beschäftigungsfähigkeit und die unternehmerischen Fähigkeiten nigerianischer Studenten zu verbessern, indem es ihnen eine hochmoderne digitale Ausbildung bietet. Es soll die Zusammenarbeit zwischen nigerianischen und EU-Universitäten fördern.

Über den Lehrstuhl

Forschung und Lehre

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Forschung

  • NoC-basierte Multi-Core-Architekturen mit Echtzeitunterstützung, Fehlertoleranz und Energieeffizienz
  • Vernetzte eingebettete Systeme einschließlich Systemarchitekturen, zeitgesteuerte Protokolle und Planungsalgorithmen
  • Methoden für die Zuverlässigkeit einschließlich Fehlerdiagnose und Fehlertoleranz (z. B. Organic Computing)
  • Eingebettete künstliche Intelligenz (KI) einschließlich eingebetteter KI-Modelle und Hardwarebeschleuniger mit Echtzeitunterstützung und Zuverlässigkeit
  • Anwendungsbereiche wie industrielle Steuerung, Automatisierung, Automobilsysteme, Avionik und medizinische Systeme

     

Lehre

  • Grundlegende Informatikkurse (z.B. technische Informatik, objektorientiertes Design)
  • Spezialisierte Kurse im Bereich der eingebetteten Systeme (z.B. Embedded System Design mit FPGA, Embedded System)

Forschungsbereiche

Technologien für eingebettete Systeme

Unsere Forschung bietet Lösungen für die anspruchsvollen Probleme bei der Entwicklung eingebetteter Systeme durch bedeutende Fortschritte auf dem Gebiet der verteilten Systemarchitekturen. Eine Systemarchitektur bildet die wissenschaftliche und technische Grundlage für die Konstruktion eingebetteter Systeme.

Die Ziele unserer Forschung sind die Entdeckung von Entwurfsprinzipien und die Entwicklung von Architekturdiensten, die eine komponentenbasierte Entwicklung eingebetteter Systeme ermöglichen, so dass die entstehenden Systeme kostengünstig gebaut werden können und wichtige nichtfunktionale Eigenschaften aufweisen (z. B. Zusammensetzbarkeit, Robustheit, Wartbarkeit).

Unsere Untersuchungen haben zu Beiträgen geführt, die von konzeptionellen Modellen komponentenbasierter Systemarchitekturen über verteilte Algorithmen zur Protokolltransformation und Fehlertoleranz bis hin zu eingebetteten Betriebssystemtechnologien, eingebetteten KI-Technologien und einem Multiprozessor-System-on-a-Chip für sicherheitsrelevante Anwendungen reichen. Wir verfolgen eine ausgewogene Mischung zwischen konzeptioneller Arbeit mit einer soliden theoretischen Basis und prototypischen Implementierungen mit experimentellen Evaluierungen. Aufgrund des interdisziplinären Charakters eingebetteter Systeme arbeiten wir eng mit Forschern aus anderen Bereichen zusammen (z.B. Experten für Hardware-Software-Co-Design, Wissensmanagement, theoretische Informatik, Spezialisten aus den Bereichen Automobil, Eisenbahn, Avionik und industrielle Steuerung). Darüber hinaus liefert unsere enge Zusammenarbeit mit der Industrie reale Anforderungen und Forschungsherausforderungen sowie industrielles Feedback.

Schwerpunkt der Forschung

  • Systeme mit gemischter Kritikalität
  • Adaptive und verlässliche Echtzeitsysteme
  • Vernetzte eingebettete Systeme
  • Vorhersagbare Multi-Core-Architektur
  • Eingebettete KI
  • Domänenspezifische Architekturen und Plattformen

     

 

Listen der Veröffentlichungen

Veröffentlichungen

Weitere Filter anzeigen
Roman Obermaisser, Philipp Peti, Wilfried Elmenreich, Thomas Losert

Monitoring and Configuration in a Smart Transducer Network

Thomas Losert, Roman Obermaisser

Wireless Real-Time Communication Technologies: A Comparative Study

Mubaris Nadeem, Johannes Zenkert, Lisa Bender, Christian Weber, Madjid Fathi

KIRETT: Knowledge-Graph-Based Smart Treatment Assistant for Intelligent Rescue Operations

Projekte für eingebettete Systeme

Themenbereiche

WISES
-

Vorausschauende Wartung in der Industrie zur Steigerung der Verfügbarkeit und Energieeffizienz mittels multimodaler Analyse-modelle und agentengeführter mobiler Sensorik (WISES)

BANNER
-

Bidirektionale Anbindung von Nutzfahrzeugen für mehr Netzstabilität und Effizienzsteigerung (BANNER)

Roman Obermaisser

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Roman Obermaisser

Professor

Prof. Dr. Roman Obermaisser is full professor at the Division for Embedded Systems of University of Siegen. Roman Obermaisser has finished his doctoral studies in Computer Science with Prof. Hermann Kopetz at Vienna University of Technology as research advisor in 2004.

Profilfoto

Dipl.-Ing. Stefan Otterbach

Mitarbeiter Technik und Verwaltung
Profilfoto

Abdulmajeed Alhumaidi

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Yosab Bebawy

Yosab Bebawy M.Sc.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Ugonna Oleh

Ugonna Queen Oleh M.Sc.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Ugonna Oleh is a research associate at the Chair of Embedded Systems, University of Siegen.

Personal photo

Omar Hekal

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Profilfoto

Aravinda Lasya Indukuri

Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Profilfoto

Kritima Rajbanshi M.Sc.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Embedded Systems.

Profilfoto

Dr.-Ing. Daniel Lucky Ndubuisi Onwuchekwa

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Profilfoto

Jan Kunze

Technischer Mitarbeiter
Profilfoto

Matthias Bundschuh

Technischer Mitarbeiter
Profilfoto

Sina Marie Bundschuh

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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Eingebettete Systeme Hölderlinstr. 3
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