Embedded Systems Wireless Sensor Networks

Transkript

1 Forschungsschwerpunkte am Embedded Systems Wireless Sensor etworks BI Open Labs

2 Übersicht Drahtlose Sensornetze Verfügbare echnologien SoW 5 als Beispiel Beispiele weiterer Forschungsaktivitäten BI Open Labs

3 Begriffe Sensornetzwerk = Sensoren + Prozessor etzwerk + (weitere) Aktoren Sensornetzwerke sind also eine Öffnung eingebetteter Systeme hin zur Kommunikation. Vom Ansatz her nicht neu (Feldbusse + Microcontroller) eu: potentielle Erreichbarkeit von außen Einbindung von Funktechnologien Verteilte Algorithmen Wireless Sensor etwork BI Open Labs

4 Mögliche Anforderungen Selbstorganisation des etzwerkes (mobile Sensoren) Fehlertolerante etzwerke (große Sensornetze) Ultra Low Power odes ( drahtlose etzwerke) Adaptives Verhalten (energy harvesting) Autonome Systeme (Lokal) Echtzeitfähige Systeme BI Open Labs

5 Verfügbare echnologien echnologisch gesehen haben wir alles, was man braucht: Millionen von ransistoren pro Ultra low power Systeme Ein-hip Rechner (PU, Speicher und Peripherie) Ausgereifte hochintegrierte Funktechnik Wo sind die Anwendungen? BI Open Labs

6 Anwendungen Monitoring Umwelt Material Gebäude Gesundheitswesen Logistik Automatisierung (Sensor Actor etze) Steuerung in Gebäuden Leitsysteme ar to ar Internet der Dinge BI Open Labs

7 SensorodeofWürzburg5 Sensorknoten zum Prototyping entwickelt am LS5 im WS0506 Merkmale: (mit Baunach, Mayer, Mühlberger, Kleffel, Lutter) Ultra Low Power, (< 8 ma im aktiven Modus) Funkkommunikation im 933Mhz Band Leichte Erweiterbarkeit durch aufsteckbare Platinen BI Open Labs

8 SoW5 BI Open Labs

9 Beispiel: Indoor GPS Lokalisation in Gebäuden durch Ultraschall mittels einer Infrastruktur aus Ankermikrofonen: Ultraschallmikro Funkempfänger Kalibrierte Position BI Open Labs

10 System Specification Static anchor: already knows its fixed position Mobile client: wants to know its position Decentralized (no single point of failure, more scalable) lient initiates measurement Localization procedure: 1. lient requests localization (AV) 2. Receiving anchor activates US receiver 3. lient chirps in Δt chirp 4. Anchor detecting chirp a) alculates distance v (t US = t US _ RX US _ X t t RF _ RX RF _ X Δt chirp b) Returns anchor position an distance to the client 5. lient determines position therefrom ) BI Open Labs

11 Lokalisation BI Open Labs

12 Einsatz von Multicore-Architekturen in der Steuerungstechnik Effizienter Einsatz von Multicore-Architekturen in der Steuerungstechnik BI Open Labs

13 Motivationen zur utzung von Multicore-PUs Performanzsteigerung bestehender Applikationen durch Parallelisierung 1 2 ore 1 ore Integration zuvor separater Komponenten oder kostengünstige Integration neuer Funktionalitäten auf einem Prozessor HMI (DOS) SPS/ (ROS) ore 1 ore 2 SPS/ HMI BI Open Labs

14 Verifikation nebenläufiger eingebetteter Systeme Der Einsatz nebenläufiger Systeme nimmt rasant zu multi-core PUs sensor networks ebenläufige Systeme haben ein komplexes, für den Menschen unüberschaubares Verhalten Risiko fehlerbehafteter Implementierungen steigt zuverlässige, automatisierte Verfahren zur Verifikation

15 Model hecking Model checking Process: Specification P (source code, high level formalism) Property φ (temporal logic, e.g. L or LL) Model checker: M(P) φ? Property is satisfied Property is violated + trace to error

16 Model hecking and Symmetries onvenient approach for representative calculation: use lexicographically smallest element of each equivalence class Only representatives of next states are stored and explored representative c calculation next states representative calculation representative calculation