Projektgruppen der vergangenen Semester:

Übersicht der Projektgruppen im SS 2010

Aufsteigen statt Absteigen: Graf Zeppelin vs. Newton

Lehrstuhl: Kommunikationsnetze
Betreuer: Sebastian Rohde, Niklas Goddemeier
Beginn ab: 01.04.2010
Maximale Anzahl der Teilnehmer: 12
Beschreibung:

Motivation
Zeppelin (Quelle: unknown)

Immer häufiger werden im Katastrophenschutz und bei zivilen Schutzmaßnahmen UAVs (unmanned aerial vehicles) für Aufgaben eingesetzt, die zu gefährlich für menschliche Helfer sind. Hierdurch ergeben sich neben dem Schutz von Menschen weitere interessante Anwendungsgebiete. So können beispielsweise Solarpotentialanalysen basierend aus aktuellen Luftaufnahmen kostengünstig durchgeführt oder Mobilfunknetze durch schwebende Basistationen (Pico-/ Nanozellen) erweitert werden. Gleichzeitig steht die aktuelle Forschung vor großen Herausforderungen diese neue Technologie beherrschbar zu machen, um sie effizient einsetzten zu können und eine Gefährdung von Menschen auszuschließen.

Einordnung und Arbeitsprogramm
Im Rahmen dieser Projektgruppe soll ein UAV in Form eines Luftschiffes aufgebaut werden. Das UAV soll jederzeit mittels einer Fernsteuerung bedienbar sein und autonom vorgegebene Wegpunkte abfliegen können. Entlang der abgeflogenen Stecken sollen die Signalstärken der einzelnen verfügbaren Netze aufgezeichnet und ausgewertet werden.

Folgende Arbeitspakete sind vorgesehen:

Aufbau und Vernetzung eines Luftschiffes

Anforderungsanalyse

Nutzlast
Flugzeit
Kommunikationseigenschaften
Auswahl geeigneter Komponenten

Integration der Komponenten

Auswahl und Integration eines Autopiloten

Recherche nach einer geeigneten Open-Source Plattform
Evtl. nötige Anpassungen oder Erweiterungen für GPS-Navigation

Höhenscans und Auswertung von Funkfeldeigenschaften

WLAN Abdeckung auf dem Campus der TU Dortmund
GSM / UMTS / HSPA
Raytracing und Erstellung einer Funkfeldkarte

Voraussetzungen:

Interesse an Kommunikationsnetzen und Flugrobotern
Engagement, Verlässlichkeit, Teamfähigkeit

Teilnehmer: Bastian Tonnat; Tobias Groß; Fabian Bleich; HAMDI KHALFI; minshen miao; Christopher Fromme; Hendrik Lohoff; Ramazan Karakoyun; Groh Eugen; Taras Seidenzal; Paul Lopatin; Nils Petersen

Mobile Manipulation

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik
Betreuer: Jörn Malzahn, Krishna Narayanan, Frank Hoffmann
Beginn ab: 01.04.2010
Maximale Anzahl der Teilnehmer: 8
Beschreibung: Motivation:

Mobile Serviceroboter erbringen Dienstleistungen für den Menschen unter anderem Hol- und Bringedienste in Büro- oder Haushaltsumgebungen. Zu diesem Zwecke lokalisiert sich und navigiert der mobile Roboter in seiner Umgebung mit Hilfe seiner Wegaufnehmer und Sensoren. Zur Handhabung von Objekten dient ein Roboterarm. Zur Navigation in der Umgebung, zur Erkennung von Objekten und zur Steuerung des Roboterarms dienen unterschiedliche Kamerasysteme.

Projektbeschreibung:
In den letzten Jahren wurden am Lehrstuhl Methoden zur bildbasierten Lokalisation und Navigation mobiler Roboter als auch zur bildbasierten Regelung von Roboterarmen entwickelt und implementiert. Ziel der Projektgruppe ist es die einzelnen Komponenten und Verfahren zu einem funktionsfähigen Serviceroboter zu integrieren. Der Roboterarm ist mit der mobilen Platform zu integrieren, so dass dieser mit Hilfe verschiedener Kamerassysteme autonom navigieren und Objekte in seiner Umgebung erkennen, aufnehmen und transportieren kann.

Arbeitspakete:
Mechatronische Integration des Arms auf der mobilen Platform
- Montage des Arms auf der mobilen Platform
- Netzteil
- Ansteuerung
- Kraftregelung des Zweifingergreifers

Bildbasierte Regelung des Roboterarms
- 2D Visual Servoing des Arms mit CCD Kamera
- koordiniertes Visual Servoing Arm und mobiler Roboter
- 3D Visual Servoing des Arms mit PMD Kamera

Navigation des mobilen Roboters
- Bildbasierte Lokalisation
- Bildgestützte Navigation
- Objekterkennung
- bildbasierte Weitbereichsregelung

Wir bieten Ihnen eine anspruchsvolle Aufgabe mit engem Bezug zu aktueller Forschung in den Bereichen Robotik und Bildverarbeitung.

Sie sollten mitbringen:
- Motivation, Eigeniniative und Teamfähigkeit
- Grundkenntnisse in Matlab

Teilnehmer: Die minimale Teilnehmerzahl wurde nicht erreicht.

High-Speed Internet - Filterstrukturen für ultrahochbitratige optische Übertragungssysteme

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik
Betreuer: Daniel Teufer, Matthias Westhäuser, Christian Remmersmann
Beginn ab: 01.04.2010
Maximale Anzahl der Teilnehmer: 6
Beschreibung:
Aus unserer heutigen Informationsgesellschaft ist die optische Datenübertragung nicht mehr wegzudenken. Aufgrund des Angebotes neuer Dienste im Bereich der Telekommunikation steigen auch die zu transportierenden Datenmengen stetig an. Wurde vor einigen Jahren noch ein analoges Modem (56 kbit/s) als Zugang zum World Wide Web genutzt, ist mittlerweile ein DSL-Anschluss mit 16.000 kbit/s Standard. Über VDSL werden mittlerweile sogar bis zu 50.000 kbit/s downstream erreicht. Diese hohen Datenraten werden beispielsweise für IP-TV, digitales Fernsehen in HD-Qualität benötigt.
Auch werden die Rufe nach einem „Fiber-to-the-Home“-Anschluss, bei dem der Endnutzer nicht mehr wie bisher über Kupferkabel, sondern direkt mit einer Glasfaser mit dem Datennetz verbunden ist, lauter.

Um diesen Datenraten dem Endkunden zur Verfügung zu stellen, bedarf es leistungsfähiger Weitbereichs- und Metronetze. Aktuell werden in diesen Bereichen Übertragungsraten von 10 Gbit/s und 40 Gbit/s pro Kanal (Wellenlänge) eingesetzt. Der nächste Schritt besteht darin, die Datenraten auf 100 Gbit/s zu erhöhen. Da bei höheren Datenraten auch die Störeinflüsse ansteigen, sind Filterstrukturen notwendig, um die Signalqualität zu verbessern. Leistungsfähige optische Entzerrer sind auch für hohe Datenraten vergleichsweise einfach realisierbar. Diese Filterstrukturen können als planare Wellenleiter in SiON-Technologie hergestellt werden.

Im Rahmen dieser Projektgruppe sollen diese optischen Filterstrukturen untersucht werden. Es soll ein MATLAB-Programm entwickelt werden, um die Übertragungseigenschaften des Filters zu modellieren. Um die Leistungsfähigkeit der Entzerrerstrukturen in optischen Datenübertragungssystemen zu untersuchen, müssen weiterhin Untersuchungen mit PHOTOSS durchgeführt werden, einer am Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik entwickelten Simulationssoftware. Um die realistischen Rahmenbedingungen für die Simulationen und die optimalen Parameter für die Herstellung der Komponenten zu ermitteln, werden geeignete Teststrukturen entwickelt, hergestellt und untersucht.

Daraus ergeben sich folgende Aufgabenpakete:

Einarbeitung in die Thematik

MATLAB
- Modellierung versch. Filterstrukturen
- Untersuchung der Filtereigenschaften
- „Intelligente“ Ermittlung der Filterkoeffizienten

PHOTOSS
- Modellierung versch. Filterstrukturen
- Systemsimulationen zur Untersuchung der Filtereigenschaften
- Modellierung einer adaptiven Regelung der Filterkoeffizienten

Technologie
- Simulation versch. Wellenleiterstrukturen
- Design und Herstellung von Teststrukturen
- Messungen an den Wellenleiterstrukturen

Berichterstattung

Wichtigste Voraussetzung zur Teilnahme an dieser Projektgruppe ist die Bereitschaft, in der Gruppe zu arbeiten und sich in neue Themengebiete einzuarbeiten. Weiterhin wären grundlegende Kenntnisse in MATLAB, C++, (optischer) Nachrichtentechnik und Halbleitertechnologie oder Mikrosystemtechnik hilfreich (aber nicht notwendige Voraussetzung!), da sie die Einarbeitungszeit entsprechend verkürzen würden.

Teilnehmer: Die minimale Teilnehmerzahl wurde nicht erreicht.

Optimale Energienetze der Zukunft - Effizienter Technologieeinsatz für eine sichere Energieversorgung

Lehrstuhl: Energiesysteme und Energiewirtschaft
Betreuer: Johannes Schwippe, Marc Osthues
Beginn ab: 01.04.2010
Maximale Anzahl der Teilnehmer: 10
Beschreibung:

Eine zuverlässige Energieversorgung stellt an die elektrischen Netze enorme Anforderungen. Vor allem Veränderungen im Kraftwerkspark, wie z. B. die Integration erneuerbarer Energien und der langfristige Kernenergieausstieg, führen zu veränderten Belastungen im Übertragungsnetz. Zudem beeinflussen europäische Projekte wie Desertec oder der Offshore-Windenergieausbau die Leistungsflüsse im Netz.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Versorgungssicherheit müssen die Belastungs- und Stabilitätsgrenzen des Netzes eingehalten werden. Die notwendigen Ausbaumaßnahmen müssen nicht nur unter technischen, sondern auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten vertretbar sein. Hierzu muss das Netz entsprechend der Versorgungsaufgabe effizient geplant und betrieben werden.

Im Rahmen der Projektgruppe wird ein Verfahren zur Berechnung zukünftig effizienter Netze entwickelt. Von besonderem Interesse ist hier vor allem die Integration innovativer Technologien (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, FACTS, Hochtemperatur-Leiterseile, gasisolierte Leitung, etc.).

Anforderungen:

Grundkenntnisse Energietechnik

Grundkenntnisse Programmierung (wünschenswert)

Interesse an Teamarbeit

Teilnehmer: Kolja Stritzke; Anton Shapovalov; Chris Landry Yotta Tangmo; Dmitrij Kamenschikow; Linus Wörner; Daniel Kemlak; Lionel Cedric Noukahoua; Mohammed El Kouid

Modularer Aufbau zur Hochspannungserzeugung

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Hochspannungstechnik
Betreuer: Ralf Wiengarten, Jonathan Wulff
Beginn ab: 1.4.2010
Maximale Anzahl der Teilnehmer: 10
Beschreibung:
Zur Untersuchung elektrischer Betriebsmittel sind hohe Spannungen im kV-Bereich notwendig. Je nach notwendiger Spannungsform und Prüfung werden verschiedene Anforderungen an die Spannungsquelle gestellt.
Aufgrund der Weiterentwicklung der Halbleiterelektronik sind mittlerweile auf Leistungselektronik basierende Hochspannungsquellen interessante Alternativen zu den klassischen Verfahren. Weiterhin bietet sich die Möglichkeit, den Aufbau der Hochspannungsquelle modular zu gestalten um verschiedene Anforderungen abzudecken.

Daher sollen im Rahmen dieses Projektes die Module für eine Hochspannungsquelle erstellt werden, die eine Gleichspannung im mittleren kV-Bereich bei möglichst geringem Oberwellenanteil erzeugt.

Dabei sind die einzelnen Module zu konzipieren und die Bauteile (z.B.: Leistungs-MOSFETs, Ansteuerlogik, Resonanzelemente, …) auszuwählen, um sie selbstständig im Labor zusammenzusetzen. Die Funktion der Spannungsquelle ist zum Abschluss des Projekts anhand einiger Durchschlagsuntersuchungen an Isolierstoffprobekörpern zu verifizieren.

Folgende Leistungsmerkmale sollten möglichst gut erfüllt werden:

- konstante Spannung
- Kurzschlussfestigkeit
- Geringer Oberwellengehalt („Rippel“) der Gleichspannung
- Sicherheit
- Modularität

Voraussetzungen:

- Kenntnisse elektronischer Bauelemente
- Erfahrungen im Anfertigen von Schaltungen

Teilnehmer: Die minimale Teilnehmerzahl wurde nicht erreicht.

Realität vs. Simulation: wer schlägt wen?

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Kommunikationstechnik
Betreuer: Dipl.-Ing. Timo Dammes, Dipl.-Ing. Hendrik Koetz
Beginn ab: 12.04.2010
Maximale Anzahl der Teilnehmer: 10
Beschreibung:

Drahtlose Funktechnologien wie WLAN oder Bluetooth sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie sind in der Regel günstig in der Anschaffung, flexibel einsetzbar und erfordern im Gegensatz zu einer verdrahteten Lösung keine Änderung der vorhandenen Infrastruktur. Wesentliche Einsatzgebiete sind u.a. drahtlose Audio-/Video-Übertragung im Heimbereich, Lokalisierung von Personen oder Objekten in der Industrie oder drahtlose Kommunikation im Fahrzeugumfeld. Je nach Einsatzbereich weisen die Übertragungskanäle jedoch signifikante Unterschiede auf. Wichtige Unterscheidungsmerkmale sind u.a. Mehrwegeausbreitung, Abschattung oder Reflektionen, die es bei der Planung einer drahtlosen Netzwerkstruktur zu berücksichtigen gilt. Hierbei steht man nun vor der Wahl: Realität oder Simulation?

In dieser Projektgruppe sollen beide Optionen auf ihre Vor- bzw. Nachteile hin untersucht werden. Realität umfasst das zeitliche und örtliche Ausmessen vorgegebener Szenarien mittels Netzwerk-/Spektrumanalysator und die anschließende Auswertung der Messdaten. Simulation beinhaltet zunächst das Modellieren derselben Szenarien mittels CAD-Software und anschließender simulatorischer Untersuchung durch moderne Raytracing-Software. Beide Optionen sollen anschließend zusammengeführt und verglichen werden, damit eine abschließende Bewertung in Bezug auf Aufwand/Nutzen getroffen und ein Sieger gekürt werden kann.

Im Einzelnen sollen folgende Aufgabenpunkte bearbeitet werden:
- 3D-Modellierung vorgegebener Szenarien mittels CAD-Software
- Simulation der modellierten Szenarien mittels Raytracing-Software
- Auswertung und Visualisierung der Simulationsergebnisse in MATLAB
- Durchführung zeitlicher und örtlicher Messungen in vorgegebenen Szenarien
- Auswertung und Visualisierung der Messergebnisse in MATLAB
- Vergleich beider Ergebnisse und Bewertung Aufwand/Nutzen
- Dokumentation und Präsentation der Arbeit

Voraussetzungen:
- Nachrichtentechnische Grundkenntnisse wünschenswert
- Freude an praktischer bzw. simulatorischer Arbeit
- MATLAB Grundkenntnisse wünschenswert
- Bereitschaft zur Teamarbeit

Teilnehmer: Die minimale Teilnehmerzahl wurde nicht erreicht.