-Themenliste. für Studien- und Diplomarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten, Hilfswissenschaftliche Tätigkeiten (HiWi)

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1 -Themenliste für Studien- und Diplomarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten, Hilfswissenschaftliche Tätigkeiten (HiWi) Februar 2014 Institut für Luftfahrtsysteme Prof. Dr.-Ing. Reinhard Reichel Pfaffenwaldring Stuttgart

2 Institutsprofil Das Institut wurde im Jahr 2003 neu gegründet. Wir befassen uns mit Avionik- und Fly-by-Wire-Systemen, aber auch mit technologisch verwandten Systemen wie automotiven X-by-Wire-Systemen. Es handelt sich durchweg um Echtzeitsysteme, die in der Regel eine Vielzahl von Systemfunktionen (Applikationen) umfassen, eine verteilte Struktur aufweisen und höchsten Anforderungen an Ausfallsicherheit und Fehlertoleranz unterliegen. Kurz: Die Systeme sind komplex. Eine kontinuierliche Zunahme an Systemfunktionen sowie die Forderung nach steigender (Kosten-) Effizienz führt zwangsweise zu einem kontinuierlich steigenden Grad an Funktionsintegration. Um solche Systeme in Zukunft effizient realisieren zu können, entwickelt das ILS eine sogenannte Plattformtechnologie für Luftfahrtsysteme. Dies ist eine Kombination aus Hardware, Betriebssystem und Middleware, die sich flexibel für verschiedenste Anwendungsfälle anpassen lässt. Ein zweiter Forschungsschwerpunkt am ILS ist die Entwicklung einer weitgehend autonomen Flugsteuerung/Flugführung für Kleinflugzeuge. Ziel hierbei ist, Flugzeuge der Kategorie EASA CS-23 optional pilotiert oder ohne Pilot fliegen zu lassen. Auf dieser Basis entwickeln wir auch ein Easy-Handling-System, welches Personentransport unter Instrumentenflugbedingungen mit Kleinflugzeugen bis 5,7t MTOW weitgehend automatisch erlaubt, sodass der mitfliegende Pilot im Vergleich zu heutigen Piloten einen signifikant niedrigeren Ausbildungs- und Erfahrungsstandard aufweisen muss. Weiterhin werden bei uns Verfahren zur quantitativen Evaluierung (Sicherheit und Kosten) von Avioniksystemen entwickelt, um auf dieser Basis einen teilautomatisierten oder gar vollautomatischen Entwurf von Avioniksystemen durchzuführen. 2

3 Institutsprofil Forschungsprojekte Viele unserer Forschungsprojekte führen wir in enger Kooperation mit Firmen der Luftfahrtindustrie (Airbus, Eurocopter, Liebherr Aerospace, Diehl Aerospace etc.) durch. Eine ernstzunehmende Validierung der ILS-Ansätze ist in vielen Fällen nur durch den Aufbau von Demonstratoren möglich. Solche Demonstratoren werden vom ILS selbst oder zusammen mit Partnern aus Forschung und Luftfahrtindustrie aufgebaut. Dazu stehen uns mehrere eigene Testumgebungen zur flugmechanischen Simulation kompletter Flugzeuge einschließlich der Simulation von Aktuatorik und Sensorik zur Verfügung, sodass wir komplette redundante Systeme unter Hardware-in-the-Loop-Bedingungen in Echtzeit testen können. Einige vom ILS entwickelte Systeme wurden/werden auch in Flugzeuge oder PKW/ LKW eingebaut und im Flug bzw. auf Teststrecken erprobt. So wurden 2004 und 2007 erstmals komplette X-by-Wire Systeme in LKW und PKW eingebaut und getestet wurde ein Fly-by-Wire System in ein Flugzeug S6 der Firma Stemme eingebaut und im Flug erprobt; in diesem Jahr gelang damit die erste satellitengestützte automatische Landung (in Kooperation mit Stemme und der TU Berlin). Für Mai 2012 ist der Beginn der Flugerprobung eines unserer Fly-by-Wire-Systeme in einer Diamond DA- 42 geplant (ein gemeinsames Forschungsvorhaben mit RDE, Diamond und anderen). Auch hier läuft bereits ein Folgeprojekt mit dem Ziel des autonomen Fluges inklusive automatischem Start und automatischer Landung (in Kooperation mit dem IFR der Uni Stuttgart). Lehre Die Lehre konzentriert sich auf die Themen Grundlagen der Avionik, Grundlagen und Auslegung von Luftfahrtsystemen, Prozesse und Nachweisverfahren: Bachelor of Sciences: Luftfahrtsysteme I Grundlagen von Embedded-Systemen / Avioniktechnologie Luftfahrtsysteme II Grundlagen fehlertoleranter Systeme Master of Sciences: Systementwurf I Auslegung fehlertoleranter Systeme Spezialisierung E: Systementwurf II Praktikum Auslegung fehlertoleranter Systeme Systementwurf III Integrierte Modulare Avionik (Grundlagen und Praktikum) Flugregelungssysteme (Grundlagen und Praktikum) Entwicklungsprozess und Nachweisverfahren (Safety) Autoflight-System und Air Traffic Management (A320 Simulator) Flugmesstechnik Angewandte Luftfahrtsysteme I/II 3

4 Gestaltungsrichtlinien für Abschlussarbeiten Diese Richtlinien gelten für die Anfertigung einer Studien-/Diplom-/Bachelor- oder Masterarbeit am ILS. Bitte lesen Sie sich die entsprechenden Paragraphen der Prüfungsordnung genau durch und beachten Sie diese. Prüfungsordnung Einige wichtige Richtlinien der Prüfungsordnung sind: Die Vergabe einer Bachelor- bzw. Masterarbeit kann nur durch einen nach 8 der jeweiligen Prüfungsordnung benannten Prüfer der Fakultät erfolgen. Dies gilt selbstverständlich auch für externe Arbeiten. Außerdem ist bei externen Bachelorarbeiten, die im gleichen Unternehmen wie das Fachpraktikum durchgeführt werden, darauf zu achten, dass sich beide Tätigkeiten sowohl inhaltlich wie auch methodisch deutlich voneinander unterscheiden. Achten Sie auf eventuell vorher zu erbringende Prüfungsleistungen. Die Arbeit ist unmittelbar nach Ausgabe des Themas beim Prüfungsamt als Bachelor- bzw. Masterarbeit fristgerecht anzumelden. Der Bearbeitungsumfang beträgt zirka 360 Arbeitsstunden für die Bachelorarbeit und zirka 720 Arbeitsstunden für die Masterarbeit. Beide Arbeiten sind jeweils innerhalb einer Frist von 6 Monaten fertigzustellen und dem Betreuer in ihrer endgültigen Form vorzulegen (Unterbrechung wegen Prüfungen oder sonstigen schwerwiegenden Gründen ist auf Antrag möglich). Denken Sie rechtzeitig an die Erstellung der schriftlichen Ausführung Ihrer Arbeit, denn der Zeitaufwand beträgt erfahrungsgemäß mindestens 3 bis 4 Wochen. Erstellen Sie zu Beginn der Arbeit zusammen mit Ihrem Betreuer einen vorläufigen Zeitplan. Geforderte Inhalte Eine Abschlussarbeit soll die folgenden Elemente enthalten: Deckblatt mit Titel [wird vom ILS erstellt] Offizielle Aufgabenstellung [muss vor Beginn vom ILS genehmigt worden sein] Kurzzusammenfassung der Arbeit, zirka eine halbe Seite in deutsch und englisch: Sie soll eine Zusammenfassung der ganzen Arbeit sein (also nicht nur der Aufgabenstellung), um dem interessierten Leser die Möglichkeit zu geben, sich in wenigen Minuten einen Überblick über den Inhalt zu verschaffen. Wurde die Arbeit im nichtdeutsch- oder nicht-englischsprachigem Ausland durchgeführt, so kann die Kurzfassung zusätzlich in der entsprechenden Landessprache erstellt werden. Erklärung, dass die Arbeit selbständig verfasst wurde Danksagung [optional] Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis [falls sinnvoll] 4

5 Gestaltungsrichtlinien Tabellenverzeichnis [falls sinnvoll] Bezeichnungen und Symbole [optional] Erklärung von Abkürzungen und verwendeten Fachbegriffen [falls nötig] Einleitung zur Arbeit von zirka 2 Seiten: Die Einleitung liefert den Hintergrund und die Motivation für das Thema. Sie diskutiert bisherige Veröffentlichungen, die mit dem Thema in Beziehung stehen. Die Einleitung soll eine Kapitelübersicht beinhalten. Hier soll in wenigen Sätzen (maximal 6 Sätze) pro Kapitel ein Überblick über das im jeweiligen Kapitel abgehandelte Themengebiet gegeben werden. Haupttext der Arbeit, gegliedert in Kapitel: Zu Beginn eines jeden Kapitels soll eine kurze Zusammenfassung (einige wenige Sätze) des jeweiligen Kapitels stehen, um dem interessierten Leser die Möglichkeit zu geben, sich in wenigen Minuten einen Überblick über den Inhalt des Kapitels zu verschaffen. Zusammenfassung und Ausblick: Eine Zusammenfassung am Schluss ist nur dann sinnvoll, wenn sie Schlussfolgerungen und Ausblicke enthält, die über das bisher Gesagte hinausgehen. Literaturverzeichnis: Bücher, Zeitschriften, Normen, Internet-Links, Anhang [falls nötig]: Zusätzliches Bildmaterial, detaillierte Resultate, Diagramme, Tabellen, Programmlistung usw. Formatierung Um zu einer Vereinheitlichung des Aussehens der Arbeiten beizutragen, sollen folgende Formatierungshinweise beachtet werden: Die Schriftgröße soll 11 pt betragen, bei normalem Zeilenabstand (bis etwa 15 pt Grundlinienabstand). Als Schriftart sollte eine serifenlose Schrift gewählt werden, beispielsweise Myriad, Gill Sans, Arial, Calibri, Nimbus Sans oder Computer Modern Sans; falls nötig, darf aber auch eine Serifenschrift wie beispielsweise Minion oder Cambria verwendet werden. Literaturzitate sollten im Text durch eckige Klammern mit einer fortlaufenden Nummer [3] gekennzeichnet werden. Im Literaturverzeichnis müssen dann Autoren, Titel, Erscheinungsjahr, Verlag und Erscheinungsort exakt angegeben werden, siehe Abbildungen sind möglichst in den Text einzubinden. Gibt es größere Mengen an Bildmaterial, zum Beispiel experimentelle Auswertungen, so können diese Bilder auch im Anhang untergebracht werden. Alle Bilder sollten eine aussagefähige Bildunterschrift besitzen, und kapitelweise nummeriert werden, sprich die vierte Ab- 5

6 Gestaltungsrichtlinien bildung des dritten Kapitels ist Abbildung 3.4. Die Bilder müssen gut leserlich sein (Beschriftung groß genug, Linien nicht zu dünn). Für Zeichnungen empfiehlt sich sehr die Verwendung eines Vektorformats (EPS, AI, Visio) statt JPEG. Die Arbeit ist zweiseitig zu drucken (wie ein Buch). Die Fußzeile sollte außen (ungerade Seite rechts unten, gerade Seite links unten) die Seitenzahl enthalten. Neue Kapitel beginnen jeweils auf der rechten Seite. Außer auf Deutsch kann die Arbeit auch auf Englisch verfasst werden, zum Beispiel wenn die Arbeit im Ausland angefertigt wurde. Die Bindung soll mit einer transparenten Schutzfolie auf der Vorderseite und einem weißen Karton auf der Rückseite erfolgen, als Leimbindung. Die Materialien werden vom ILS gestellt. Ausfertigung Es sind 2 gebundene Exemplare abzugeben (einmal für die ILS-Bibliothek, einmal für den Betreuer). Die Dokumentation soll zusätzlich mit allen zugehörigen Daten (Messwerte, Tabellen, Simulationen, Vortrag, etc.) auf je eine CD-ROM je Exemplar gebrannt werden. Dabei ist das Dokument sowohl im Originalformat als auch im PDF-Format abzulegen. Im Stammverzeichnis der CD-ROM ist ein Textfile mit dem Inhalt der CD-ROM zu erstellen. Die CD-ROM und deren Hülle sind zu beschriften mit Name, Thema, Datum. Weiterhin muss am Ende der Arbeit ein Poster erstellt werden, das die Arbeit in Bildern und Text zusammenfasst. Die Größe ist A3. Das ILS stellt eine Postervorlage zur Verfügung. Bewertung Auch bei externen Arbeiten entscheidet immer das ILS über die Note. Der Student bekommt zu Beginn seiner Arbeit eine Kopie des Bewertungsschemas ausgehändigt (erhältlich im ILS-Sekretariat). 6

7 Die ILS-Themenliste Um Ihnen einen Überblick über unsere Forschungstätigkeiten und Ihre Möglichkeiten zur Mitwirkung zu geben, haben wir eine Liste der aktuellen Abschlussarbeits-Themen zusammengestellt, jeweils zusammen mit einer Beschreibung des Projekts, für das die Arbeit ausgeschrieben ist. Wenn Sie sich für ein bestimmtes Thema interessieren oder Fragen dazu haben, wenden Sie sich am besten direkt an den jeweiligen Betreuer. Wenn nicht anders angegeben, können alle Themen als Studien-, Diplom- bzw. Bachelor- oder Masterarbeit durchgeführt werden. Gerade eine Bachelorarbeit ist natürlich auch ein guter Einstieg in unsere Spezialisierung Flugführung und Systemtechnik! Ihre Möglichkeiten, eine Abschlussarbeit am ILS durchzuführen, sind nicht auf die hier ausgeschriebene Themenliste begrenzt. Gerne können Sie uns bei Interresse an einem bestimmten Projekt auch allgemein ansprechen und gemeinsam mit dem jeweiligen Projektansprechpartner ein individuelles Thema finden. Für allgemeine und organisatorische Fragen: Matthias Lehmann Zimmer

8 Flexible Avionikplattform für Kleinflugzeuge Das Institut für Luftfahrtsysteme entwickelte im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte die Technologie der flexiblen Plattform zur weitgehend automatisierten Umsetzung von komplexen, hoch sicherheitskritischen Flugsteuerungssystemen (Fly-by- Wire-Systeme wie primary oder secondary flight control). Grundlage hierfür ist eine generische Middleware als Kern des Plattformredundanzmanagements; diese Middleware kann mittels einer Tool-Suite für eine neue Anwendung (ein neues System) automatisch spezialisiert werden. Im Rahmen des Verbundprojektes FlySmart soll die Technologie der flexiblen Plattform weiterentwickelt und ein Flugsteuerungssystem für ein hochgradig automatisiertes Flugzeug der Kategorie EASA CS-23 / Class II umgesetzt werden. Dabei soll die Technologie am Ende des Projektes einen Reifegrad aufweisen, der eine anschließende Produktentwicklung für optional pilotierte Arbeitsflugzeuge (EASA CS-23 / Class I III) ermöglicht. Grundlage des Projektes FlySmart bildet der Erprobungsträger Diamond DA-42, welcher im Rahmen des EU-Projektes SAFAR mit einem vollautoritären Fly-by-Wire- System auf Basis der Plattformtechnologie ausgerüstet wurde und im Mai 2012 erfolgreich seinen Erstflug absolvierte. In FlySmart soll der Erprobungsträger um Funktionen zum automatischen Abfliegen einer vollständigen Mission inklusive automatischem Start und Landung erweitert und intensiv im Flug erprobt werden. Ansprechpartner Steffen Hesse Simon Görke Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: steffen.hesse@ils.uni-stuttgart.de simon.goerke@ils.uni-stuttgart.de 8

9 Flexible Avionikplattform für Kleinflugzeuge Abschlussarbeiten Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: ffermittlung von ausfallbedingten (worst case) Transienten auf Flugzeug- und Systemebene. ffmodellierung des Plattform-Managements auf Basis von XML. Daraus automatische Codegenerierung mit XSLT. Eventuell Integration in Eclipse. Voraussetzungen: XML, XSLT Ansprechpartner: 9

10 IMA Cabin Integrierte modulare Avionik (IMA) beruht auf dem Ansatz, standardisierte Hard- und Software-Komponenten im Flugzeug zu verwenden, die verschiedenste Aufgaben für eine große Anzahl von Systemen übernehmen. IMA für Kabinenmanagementsysteme ist ein Forschungsprojekt, in dem: eine IMA-Plattform definiert und entwickelt, ein IMA-basiertes und multi-core-fähiges Betriebssystem auf diese integriert, die vorhandenen Kabinenmanagement-Software (CIDS) auf diese IMA-Plattform adaptiert, und teilweise integriert und verifiziert, und ein Demonstrator für die Integration von Software verschiedener Sicherheitsklassen auf dieser Plattform aufgebaut wurde. Auf dem Foto rechts ist der Demonstrator zu sehen, der auf einem mobilen Labortisch integriert wurde. Vom Bedienpanel für die Flugbegleiter aus lässt sich so zum Beispiel die Kabinenbeleuchtung steuern. Der CIDS Director läuft mit zwei MPC 8641 Dual Core Platinen. Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Matthias Lehmann Zimmer Abschlussarbeiten Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: ffaufbau eines AFDX-Netzwerks für den Demonstrator. Voraussetzungen: AFDX, IMA 10

11 Easy Handling System Eine Vision des ILS ist es, einmotorige Flugzeuge als sicheres Individualverkehrsmittel einer breiteren Nutzerschicht zugänglich zu machen. Selbst unter schwierigen Wetterbedingungen, bei Tag und bei Nacht, sollen Piloten mit niedrigem fliegerischem Ausbildungsstand das Flugzeug umfassend und sicher nutzen können. Dies erfordert eine völlig neue Rollenverteilung im Cockpit. Will man Fliegen auch unter Instrumentenflugbedingungen für einen nur mäßig trainierten Piloten einfach und sicher gestalten, muss man die Kompetenzen des heutigen Piloten weitestgehend auf ein Easy Handling System übertragen. Autonome Routenermittlung: vor Flugantritt unter Berücksichtigung aller Rahmenbedingungen Autonome Routenanpassung während des Flugs: bei Abweichen vom ursprünglichen Flugplan bei Schlechtwetter oder gesperrten Lufträumen Automatische Flugführung: Abfliegen der autonom ermittelten Route einfache intuitive Flugregelgesetze im manuellen Manöverflug Kurs-, Höhe-, und Geschwindigkeitshaltung im manuellen Flug Flugbereichsüberwachung und Schutzfunktion: bezüglich Geographie und Lufträumen bezüglich aerodynamischer Grenzen und Flugleistungen System-Management: Automatische Systemtests vor Flugantritt Automatische Konfiguration von NAV/COM Management von Geräten, Treibstoffsystem, Motor/Propeller System-Monitoring, Schutz vor Überschreitung von Grenzwerten Einbindung in zukünftiges Air Traffic Management System: Datenaustausch mit Kontrollstellen und anderen Verkehrsteilnehmern Empfang (und Ausführung) von Freigaben und Anweisungen Der Pilot gibt nur noch Rahmenvorgaben, das Easy Handling System führt das Flugzeug unter Berücksichtigung dieser autonom und optimal. Der Pilot hat weiterhin die Möglichkeit, das Flugzeug manuell zu steuern, allerdings nur innerhalb des zulässigen Rahmens, überwacht durch Easy Handling. Cockpit-Simulation Das ILS verfügt über einen Cockpit-Simulator, der auf der linken Seite das A320 Autoflight System simuliert und in der Lehre genutzt wird. Auf der rechten Seite soll das EHS-Konzept in einer Simulation demonstriert und evaluiert 11

12 Easy Handling System werden. Hierfür wird ein flugmechanisches Modell benötigt, um das Verhalten des Systems im Simulator zu erproben. Forschungsflugzeug Das ILS verfügt des Weiteren über ein Kleinflugzeug vom Typ DA40-V1. Mit Hilfe einer Messplattform mit der Luft- und Inertialdaten gemessen werden können, sollen die flugmechanischen Parameter (Derivativa) identifiziert werden, um das flugmechanische Modell für den Cockpitsimulator erstellen zu können. Langfristig soll das Flugzeug mit einer Avionik-Plattform zu einem Demonstrator für Easy Handling ausgebaut werden. Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Arne Altmann Zimmer Abschlussarbeiten ffim Rahmen der Thematik Easy Handling ergeben sich immer wieder interessante Möglichkeiten für Abschlussarbeiten. Schwerpunkte sind dabei einerseits Konzepte und Mechanismen für eine autonom/automatische Flugführung (z.b. Implementation eines Pfadplanungsalgorithmus und aeronautischen Datenbank, Regelung), andererseits die Erstellung von Simulationen und der Ausbau des Institutsflugzeugs zu einem EHS-Demonstrator. Bei Interesse einfach anfragen! 12

13 Flexible Rechnerplattform für Fahrzeugelektronik Von Adaptive Cruise Control zur Smartphone-Anbindung: In heutigen Autos steckt immer mehr Elek tronik. Die Komplexität der über die Jahre gewach senen Archi tektur aus Steuer geräten, Kommuni kations systemen und Software wird immer weniger über schaubar und so zur Innovations bremse. Das Projekt RACE entwickelt eine zentralisierte Elektronik-Architektur: Neue Infotainment- und darüber hinaus Fahr- und Assistenzfunktionen sollen unabhängig von Hardware nicht mehr in Form von Steuergeräten, sondern nur noch als Software im Fahrzeug installiert werden. Dazu soll die Standardisierung der Elektronik-Architektur vorangetrieben und ein Paradigmenwechsel eingeleitet werden. Statt der heute eingesetzten Vielzahl von Steuergeräten sollen Funktionen auf wenigen zentralen Rechnern verteilt werden. Zukünftig werden die Sensoren und Aktoren im Fahrzeug über ein Bussystem an die datenverarbeitenden Systeme angeschlossen werden. Bereits eingeführte und neue Fahrassistenz- und Sicherheits-Funktionen, aber auch Motorund Energiemanagement-Funktionen lassen sich somit einfacher und letztlich kostengünstiger realisieren. Oberste Priorität haben dabei die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems, damit insbesondere die sicherheitskritischen Funktionen unter allen Umständen garantiert werden. Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Matthias Lehmann Zimmer Abschlussarbeiten Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: fffür rekonfigurierbare Systeme ist die Authentifikation von Software-/Hardware- Einheiten ein wichtiges Thema. Hierfür würden sich Zertifikate nach dem Standard X.509 anbieten. In dieser Arbeit soll der Standard auf seine Anwendbarkeit hin untersucht werden. Ansprechpartner: ffuntersuchung spezieller Aspekte des Ethernet-Busses für sicherheitskritische Anwendungen. Nützliche Vorkenntnisse: Ethernet, IMA-Vorlesung Ansprechpartner: 13

14 Redundant operating system Fehler- Management Job Scheduler ROS 653 Firmware (HAL) Applikationen simplex/redundant Subset ARINC 653 Partition Management Redundanzmanagement Treiberschicht Synchro low-level Special API OS- Datenbank Generische Treiberschnittstelle Für die Plattform-Projekte am Institut für Luftfahrtsysteme wurde ein eigenes Echtzeitbetriebssystem entwickelt, das ROS. Es unterstützt Partitioning von Prozessor und Speicher, health monitoring, stellt ein Subset der ARINC 653 API zur Verfügung, und kann bei Bedarf das Redundanzmanagement komplett selbst erledigen, um die Applikation von dieser Komplexität zu entledigen. Es enthält Synchronisierungsmechanismen für Duplex-, Triplex- und Quadruplex-Architekturen. Das ROS wurde bereits auf diverse Plattformen adaptiert, wie PPC 509, PPC 750FX, PPC 5554 und PPC Es existieren Hardware-Treiber für AFDX, Fast Ethernet, FlexRay, CAN, Arinc429 und viele weitere Schnittstellen. Es existiert ein Simulator, der unter Windows XP, Unix, Linux und SUN OS läuft, und die zügige Entwicklung und Prototyping von ROS-Applikationen ermöglicht. SPY Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Matthias Lehmann Zimmer Abschlussarbeiten Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: ffableiten von Testfällen aus Design-Anforderungen in UML: Es sollen für die Zertifizierung des ROS automatisiert aus UML-Activity-Diagrammen Testfälle das heißt Testskripte in Python generiert werden. Nützliche Vorkenntnisse: Python, IMA-Vorlesung 14

15 Adaptive Plattform für Kabinensysteme Unter Kabinensystemen werden alle Elektroniksysteme zusammengefasst, die gemeinsam die Funktionalität der Passagierkabine umsetzen. Alle passagier-, crew-/ cockpit- und wartungs spezifischen Funktionen sowie die Schnittstelle zu Versorgungssystemen bilden je einen Teilbereich des Kabinen systems. Der kurze Lebenszyklus und die hohe Variabilität der Kabine stellen besondere Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Kabinen systeme dar. Um Anforderungen verschiedener Flug gesellschaften gerecht zu werden, kann das Kabinensystem bis hin zu einzigartigen Kabinen layouts variiert werden. Diese Flexibilität erfordert aktuell sehr viel Konfigurations arbeit, sowohl bei der ersten Ausrüstung, als auch bei Umrüstungen im Laufe des Lebenszyklus. Der Ansatz des ILS verfolgt das Ziel, den umfangreichen Konfigurationsaufwand mit einer adaptiven, service orientierten Software architektur auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Die adaptiven Eigenschaften sollen dem System die autonome Organisation und die automatische Reaktion auf Systemänderungen ermöglichen. Im Rahmen dieses Projektes soll ein erster Demonstrator entwickelt werden, welcher die generelle Funktions weise illustrieren und den Ansatz der adaptiven Softwarearchitektur evaluieren soll. Industriepartner ist die Diehl Aerospace GmbH. Das Projekt wird im Rahmen des Luftfahrtforschungsprojekts LuFo IV (gefördert durch BMWi) durchgeführt. Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Mohammad Reza Ahmadi Zimmer

16 Adaptive Plattform für Kabinensysteme Abschlussarbeiten Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: Bereich Demonstratoren: Eine flexible SW-Architektur ist die Voraussetzung für die Adaptivität des Gesamtsystems. Zwei ausgewählte Konzepte zur SW-Architekturentwicklung wurden aufgegriffen und in jeweils einem SW-Demonstrator umgesetzt. Zur realistischen Evaluierung sollen die SW-Demonstratoren um weitere repräsentative Kabinenfunktionen erweitert werden. Im Rahmen einer Abschlussarbeit würden Sie sich mit dem Aufbau der Softwarearchitektur und der Funktionalität aktueller Flugzeugkabinensysteme auseinandersetzen, den Demonstrator um die neue Systemfunktion erweitern und schließlich die Arbeit dokumentieren und präsentieren. Mögliche Themen ffentwicklung eines Audioübertragungs-Systems (Cabin Intercommunication System) ffentwicklung eines Videoübertragungs-Systems (Minimal Inflight Entertainment System) ffentwicklung eines sicherheitskritischen Systems (Smoke Detection System) Bereich Adaptive Middleware: Mechanismen für die automatische Adaption von Managementfunktionen sind die Voraussetzung zur Gewährleistung der Adaptivität. Hierbei würden Sie sich in das Konzept der ILS-Middleware und in unterschiedliche Entwicklungsparadigmen wie SOA und OOP einarbeiten, einen Demonstrator zur Evaluierung der Ansätze aufbauen und schließlich die Arbeit dokumentieren und präsentieren. Mögliche Themen ffserviceorientierte Ansätze sollen zur Realisierung der Fehlermanagementschicht in adaptiver Middleware genutzt und mit einem Demonstrator evaluiert werden f f Serviceorientierte und objektorientierte Ansätze sollen zur Realisierung einer adaptiven, plattformübergreifenden Managementschicht genutzt und mit einem Demonstrator evaluiert werden 16

17 Fortschrittliche Taumelscheibenkonzepte Die Ansteuerung der Hauptrotorblätter eines Hubschraubers geschieht in der Regel über eine Taumelscheibe, welche die Steuersignale des Piloten vom festen ins drehende System überträgt. Mit der kollektiven Verstellung der Taumelscheibe und damit der Hauptrotorblätter wird die Höhe beeinflusst, während eine zyklische Verstellung eine Bewegung des Hubschraubers in Längs- und Querrichtung ermöglicht. Als Teil der Primärsteuerung eines Hubschraubers ist die Funktionsfähigkeit der Taumelscheibe sicherheitskritisch. In Zusammenarbeit mit Eurocopter Deutschland entwickelt das ILS Architekturen für eine sichere und zuverlässige Ansteuerung einzelner Freiheitsgrade mittels elektromechanischer Aktuatoren. Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Tim Belschner Zimmer Industriepartner Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit Eurocopter Deutschland durchgeführt. Abschlussarbeiten f f Im Laufe dieses Projektes ergeben sich mehrere Möglichkeiten für eine Abschlussarbeit. Bei Interesse einfach direkt bei Herrn Belschner anfragen! 17

18 I/F I/F A B C D ES ES ES ES I/F I/F High Lift System basierend auf IMA Das High-Lift-System ist für die Steuerung der Vorflügel und Landeklappen (Slats und Flaps) eines Flugzeugs zuständig. In diesem Projekt werden verschiedene verteilte, auf integrierter modularer Avionik basierende Konzepte für die Steuerung und Überwachung des High-Lift-Systems eines Transportflugzeugs entwickelt und untersucht, und zwar hinsichtlich: Systemverfügbarkeit und -integrität Fehlertoleranz Gewicht und Integration Kosten Switch Switch C C P P M M Das Konzept, welches die Anforderungen am besten erfüllt, soll mithilfe eines Hardware-in-the-loop -Tests in einem Demonstrator verifiziert werden. W T B W T B Switch Switch P P C C U U W T B W T B LH WTB Gear Box RH WTB LH outboard Flap LH inboard flap RH outboard flap RH outboard Flap Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Mohamed Elmahdi mohamed.elmahdi@ils.uni-stuttgart.de Zimmer Industriepartner Abschlussarbeiten sind Airbus Operations in Bremen und Diehl Avionics in Überlingen Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: ffkonfiguration und Aufbau eines Kommunikationsnetzwerkes inklusive Verifikation des zeitlichen Verhaltens und Visualisierung fferweiterung der Testumgebung: Visualisierung des mechanischen Flap-Systems sowie der Piloteneingabeeinheit (Flaps Lever); Stimulation und Generierung von Testvektoren; Verifikation 18

19 SysTAvio In der kommerziellen Luftfahrt hält der Trend zu immer weiter verteilten Flugsteuerungs- und Avioniksystemarchitekturen an. Beispielsweise könnten zukünftig die Computer für die primäre Flugsteuerung oder das Hochauftriebssystem möglicherweise auch Funktionen übernehmen, die typischerweise bisher anderen Systemen zugeordnet sind. Durch diesen weiteren Schritt zu stärker verteilten Systemen ergeben sich an vielen Stellen und für viele Systemfunktionen neue Schnittstellen und zum Teil auch ganz neue Möglichkeiten. Gleichzeitig werden Flugsteuerungssystemarchitekturen durch Veränderungen der Flugzeugkonfiguration beeinflusst. Zum Beispiel verwendet der Airbus A350 das Hochauftriebssystem während des Reisefluges für variable Wölbungsanpassungen. Es ist absehbar, dass in der Zukunft, solche neuartigen Flugsteuerungs-konfigurationen entstehen könnten. Dies hätte dramatische Auswirkungen auf Kinematik, Sicherheit, Gewicht und Komplexität der resultierenden Betätigungen und Avionikarchitekturen. Für eine optimierte Funktions- und Redundanzverteilung sind neue Tools und Technologien gefordert. Hier sind neue Konzepte zu entwerfen oder bestehende Methoden zu automatisieren und anzupassen. Ansprechpartner Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an: Teddy Trachsler Zimmer Industriepartner sind Liebherr-Aerospace in Lindenberg, Diehl Aerospace in Überlingen, Airburs Operations in Bremen sowie Liebherr Elektronik in Lindau 19

20 SysTAvio Abschlussarbeiten Es werden folgende Arbeiten für das Projekt angeboten: ffdas Testsystem am ILS wird für unterschiedliche Zwecke benutzt: Von einem reinen online Multiprozessor Debugger (Spy) bis hin zu einer Closed Loop Simulation. Für die verschiedenen Ausbaustufen werden unterschiedliche Input/Output-Karten (Analog, Diskret, Arinc 429, FlexRay...) benötigt. Ziel der Arbeit ist die Einbindung von neuen Interfaces in dieses Testsystem. Erforderliche Vorkenntnisse: Programmiersprache C; erwünscht: Linux ffdas Testsystem verfügt über eine Middleware, welche Simulationen in Echtzeit ermöglicht. Eine Testumgebung ist notwendig, um die Funktionalität dieser Software zu überprüfen. Ziel der Arbeit ist der Entwurf und die Entwicklung einer solchen Testumgebung. Erforderliche Vorkenntnisse: Programmiersprache C, Python ffdie Middleware auf dem Testsystem ist stark datenorientiert und begrenzt sich bisher auf einen Single Rechner. Ziel der Arbeit ist es, ein Konzept zur Verteilung der Middleware auf mehrere Rechner auszuarbeiten und dadurch verteilte Simulationen zu ermöglichen. Erforderliche Vorkenntnisse: Programmiersprache C; erwünscht: Python ffdie Middleware auf dem Testsystem setzt ein Linux Betriebssystem voraus. Ziel der Arbeit ist die Portierung von dieser Software auf Microsoft Windows um den Einsatz von der Software zu erweitern (z.b. Simulation auf dem PC laufen zu lassen). Erforderliche Vorkenntnisse: Programmiersprache C; erwünscht: Posix, Linux f f Simulationen auf dem Testsystem werden oft in Form von Matlab Simulink Modellen entwickelt. Ziel der Arbeit ist es, ein Konzept zur automatischen Integration dieser Modelle auf das Testsystem auszuarbeiten, um so den Integrationsaufwand gering zu halten. Erforderliche Vorkenntnisse: Programmiersprache C; erwünscht: Matlab Real-Time Workshop 20

21 SysTAvio ffzur Verifikation von eigens entwickelten Systemen wurde am ILS eine Testumgebung erzeugt, die es ermöglicht, Testfälle verteilt auszuführen. Der Prototyp hierzu wurde in Python geschrieben. Ziel der Arbeit ist die Portierung dieser Testumgebung in C++. Erwünschte Vorkenntnisse: Programmiersprache Python, C++ fffür das Testsystem kann unterschiedliche Hardware zum Einsatz kommen. Dadurch werden die verschiedene Ausbaustufen, von einem Logger im Flugzeug (mini PC) bis hin zu einer Closed Loop Simulation (großer Multikern-Rechner) realisiert. Ziel der Arbeit ist es, die Echtzeitfähigkeit eines Echtzeit-Linux -Betriebssystems auf einem Dual Xeon Prozessor unter Beweis zu stellen. Erforderliche Vorkenntnisse: Linux; erwünscht: Echtzeit Betriebsystem ffdie Simulationen auf dem Testsystem erfordern die Steuerung (lokal oder remote) einzelner Komponenten (starten, status, stoppen). Es soll ein Konzept untersucht werden, um generische Kommandos zu definieren und auszuführen. Erwünschte Vorkenntnisse: Python, XML fffür das Projekt Systavio soll eine Closed-Loop-Simulation für ein High-Lift System aufgebaut werden. Ziel der Arbeit ist die Umsetzung dieser Testrig auf dem ILS- Testsystem. Erwünschte Vorkenntnisse: Programmiersprache C ffder Feldbus TTP soll im Projekt Systavio zum Einsatz kommen. Ziel der Arbeit ist der Aufbau eines exemplarischen TTP Clusters und im zweiten Schritt die Untersuchung einer weitgehend automatischen Konfiguration des TTP Controllers. Erwünschte Vorkenntnisse: Feldbus 21

22 Allgemeine Abschlussarbeiten Abschlussarbeiten Folgende Arbeiten werden allgemein, das heißt projektübergreifend, angeboten: ffunser Testkonzept, bestehend aus einem Testskript-Interpreter und einem Berichtgenerator, haben wir schon in mehreren Projekten eingesetzt. Dabei hat sich gezeigt, dass manche Inhalte des Berichts anders besser dargestellt werden könnten. In dieser Arbeit sollen diese Alternativen untersucht und implementiert werden. Nützliche Vorkenntnisse: Python, Programmiersprache C, IMA-Vorlesung Ansprechpartner: ffam ILS ist seit einigen Jahren SCADE im Einsatz, und wurde sehr stark auf unsere Bedürfnisse reduziert und erweitert. SCADE besitzt einen einfachen zertifizierten Codegenerator, ist allerdings in der Anschaffung sehr kostspielig. Ziel der Arbeit ist es, die einfachen Konzepte von SCADE auf Eclipse zu übertragen. Nützliche Vorkenntnisse: Java, Eclipse, Vorlesung AFBW Ansprechpartner: ffstatistische Prozesskontrolle ist in der Produktion schon länger üblich, bei Luftfahrt-Systemsoftware aber meist erst im Nachhinein möglich. Ziel der Arbeit ist es, quantitative Qualitätsmetriken für die Systemsoftware schon während der Erstellung zu erzeugen. Nützliche Vorkenntnisse: Java Ansprechpartner: ffam ILS wird ein ARINC 615A Dataloader verwendet. In einer früheren Studienarbeit wurde der Dataloader erstellt, wobei auch grafische Tools für die Erzeugung ladbarer Einheiten programmiert wurden. In dieser Arbeit sollen die grafischen Teile in das ILS-Toolset integriert werden, und zwar in Form von Eclipse-Plugins. Nützliche Vorkenntnisse: Java, Eclipse Ansprechpartner: ffdoors ist ein in der Luftfahrt gängiges Verwaltungswerkzeug für Systemanforderungen. Über die Jahre wurde DOORS weiterentwickelt, und um offene Schnittstellen zu anderen Werkzeugen ergänzt. Ziel der Arbeit ist es, DOORS und weitere Werkzeuge auf ihre Durchgängigkeit hin zu untersuchen, und gegebenenfalls den ILS-Entwicklungsprozess auf die neuen Möglichkeiten von DOORS anzupassen. Nützliche Vorkenntnisse: DOORS, Seminar Requirements Engineering Ansprechpartner: 22

23 Allgemeine Abschlussarbeiten ffam ILS wird für die Lehre ein Luftfahrtsystem-Simulator entwickelt, der im 4. Semester im Rahmen der Vorlesung Luftfahrtsysteme I eingesetzt wird. Im Rahmen dieser (aufteilbaren) Arbeit soll der Simulator verbessert werden, wobei der Student sich um die Weiterentwicklung des grafischen Teils oder des Flight Managements kümmern kann. Nützliche Vorkenntnisse: Programmiersprache C, Programmierung allgemein Ansprechpartner: matthias.lehmann@ils.uni-stuttgart.de ffdas Zusammenstellen (Konfiguration) der ILS-Plattform erfolgt modellbasiert in einer graphischen Oberfläche. Ziel dieser Arbeit ist die Definition von Regeln, welche die Gültigkeit einer durch einen Systemingenieur zusammengestellten Plattformkonfiguration überprüfen und sicherstellen sollen. Bestandteil der Arbeit ist auch die tool-basierte Umsetzung der Regeln. Nützliche Vorkenntnisse: UML, Programmier-Grundkenntnisse Ansprechpartner: simon.goerke@ils.uni-stuttgart.de ffdie Konfiguration der ILS-Plattform erfolgt weitgehend automatisch und toolbasiert; Grundlage dafür ist ein Modell auf Systemebene, aus welchem automatisch Quellkode für das Rechnersystem erzeugt wird. Ziel dieser Arbeit ist es, die Anwendbarkeit des in diesem Modell hinterlegten Wissens für einen luftfahrtkonformen Verifkationsprozess zu untersuchen. Grundlage hierfür sind die Vorgaben der Norm RTCA DO-178C. Zielsetzung ist eine prototypische Werkzeugumsetzung, die auf Basis des Modells für den Entwicklungsprozess geeignete Artefakte (Dokumente) generiert. Nützliche Vorkenntnisse: UML, Programmier-Grundkenntnisse Ansprechpartner: simon.goerke@ils.uni-stuttgart.de ffdie Konfiguration der ILS-Plattform erfolgt weitgehend automatisch und toolbasiert; Grundlage dafür ist ein Modell auf Systemebene, aus welchem automatisch Quellkode für das Rechnersystem erzeugt wird. Ziel der Arbeit ist es, für die durch das Tool erzeugten Konfigurationsdaten die Traceability zum zugehörigen Systemmodell zu gewährleisten. Dies soll wiederum automatisch, das heißt in Form eines Software-Tools, erfolgen. Nützliche Vorkenntnisse: UML Ansprechpartner: simon.goerke@ils.uni-stuttgart.de 23

24 Allgemeine Abschlussarbeiten ffdas Sensorredundanzmanagement (SRM) der ILS-Plattform realisiert die fehlertolerante Verwaltung für verschiedenste Sensortypen und -replikation. Zur Anpassung an den jeweiligen Einsatzweck ist es umfassend konfigurierbar. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Konzepts für das automatisierte Abtesten der SRM- Usagedomain, also aller für dieses Softwaremodul zulässigen Konfigurationen. Nützliche Vorkenntnisse: Programmier-Grundkenntnisse (optimal: C, Python) Ansprechpartner: 24

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