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Sommersemester 2018

Sommersemester 2018

Falls nichts anderes angegeben, finden die Lehrveranstaltungen im Seminarraum S1 LIKE (Raum 3R3.04), Am Wolfsmantel 33 / 3.OG, statt.

Anmeldung für das SS18 von 1.02. bis 29.04. über MeinCampus

Ausführliche Informationen zu den Lehrveranstaltungen finden Sie im UnivIS

 

Vorlesungen

  • Beschreibung:
    Die Vorlesung ist eine Pflichtveranstaltung für Studierende der Informatik im ersten Semester. In der Lehrveranstaltung werden grundlegende Zusammenhänge elektrotechnischer Systeme, welche die Grundlage fast aller digitalen Datenverarbeitungssystemen bilden, behandelt. Zu Beginn werden elektrotechnischen Grundbegriffe und mathematische Grundlagen vermittelt. Daraufhin werden die Techniken zur Analyse von Gleich- und Wechselstromnetzwerken erläutert. Die grundlegenden elektrotechnischen Bauelemente Widerstand, Kondensator und Spule werden eingeführt und ihre Eigenschaften untersucht. Nachfolgend werden nichtlineare Bauelemente, wie Diode, Transistor und Operationsverstärker betrachtet und analysiert. Die Netzwerkanalyse wird anschließend auf Schaltvorgänge ausgeweitet. Außerdem wird das Funktionsprinzip von CMOS-Schaltungen erläutert und einfache digitale logische Grundschaltungen behandelt. Abschließend wird ein Überblick über Prinzipien der Datenspeicherung auf mikroelektronischer Basis gegeben, sowie Schaltungen zu Digital-Analog- und Analog-Digital-Wandlung vorgestellt und diskutiert.
  • Art: Vorlesung, 2 SWS, Schein, ECTS:5 (V+Ü)
  • Termin: Montags, 10:15 – 11:45 Uhr, H7
  • StudOn: www.studon.uni-erlangen.de/crs129571.html
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Albert Heuberger
  • Beschreibung:
    Die Vorlesung Kommunikationselektronik behandelt Aspekte der Schaltungstechnik und der Signalverarbeitung drahtloser Übertragungssysteme, die als sog. „Software Defined Radio“ Systeme aufgebaut sind. Als Beispiel dient der Empfänger eines einfachen Telemetrie-Systems, der von der Antenne bis zum Nutzdatenausgang behandelt wird. Schwerpunkte bilden der Aufbau und die Eigenschaften der Hardware des Empfängers sowie die Algorithmen zum Empfang von Telemetrie-Signalen. Dabei wird ein typisches System mit Hilfe eines miniaturisierten Empfängers und einer Verarbeitung mit dem Matlab-kompatiblen Mathematikprogramm Octave implementiert. Die benötigte Software wird den Studenten zur Verfügung gestellt.
  • Art: Vorlesung, 2 SWS, Schein, ECTS:5 (V+Ü)
  • Termin: Montags, 18:15 – 19:45 Uhr, H6
  • StudOn: www.studon.uni-erlangen.de/crs117973.html
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Albert HeubergerDr.-Ing. Jörg Robert
  • Beschreibung:
    Nach einem historischen Rückblick zur Entwicklung der Satellitenkommunikation werden die einzelnen Komponenten eines typischen Gesamtsystems (Boden- und Raumsegment) näher betrachtet. Hierzu zählt der prinzipielle Aufbau von Trägerraketen (am Beispiel Ariane 5), von Satelliten (Satellitenplattformen, Subsysteme, Nutzlasten), die meist genutzten Umlaufbahnen und die Kommunikationslinks zwischen Bodenstation und Satellit (Uplink) und Satellit und Empfänger (Downlink). Die Besonderheiten der Signalausbreitung und -übertragung über diese großen Entfernungen (verwendete Frequenzen, Signaldispersion, -dämpfung, weitere Störeinflüsse der Weltraumumgebung) werden erklärt und in Beispielen berechnet. Die Architektur transparenter und regenerativer Kommunikationseinheiten wird ausführlich an Beispielen kommerziell verfügbarer Transponder und Onboard-Prozessoren erklärt. Die Prinzipien moderner, standardisierter Verfahren zur Signalaufbereitung und Übertragung von Video-/Bild und Audiosignalen über Satellit (MPEG, DVB-S/-S2 Quellencodierung, Kanalcodierung und Modulation, Kanalzugriff) werden erläutert und diskutiert. Ein Exkurs auf die im Orbit und im kommerziellen Einsatz befindlichen Kommunikationssatelliten für TV- und Breitbandversorgung, von Mobilkommunikationssystemen und eine Vorstellung von Forschungsansätzen für zukünftige Satellitensysteme (Megakonstellationen, Next generation High Throughput Satellites (HTS) sowie die große Dienstevielfalt mithilfe von Satelliten runden die Vorlesung ab. Die in der Vorlesung behandelten physikalischen, elektro- und nachrichtentechnischen Zusammenhänge werden in den ergänzenden Übungen mit Rechenbeispielen vertieft.
  • Art: Vorlesung, 2 SWS, Schein, ECTS:5 (V+Ü)
  • Termin: Freitags, 12:15 – 13:45 Uhr, H10
  • StudOn: www.studon.uni-erlangen.de/crs117969.html
  • Dozent: Dr.-Ing. Karlheinz Kirsch
  • Beschreibung:
    So wie es eine Vielzahl an Möglichkeiten gibt, Navigationssysteme in übergeordnete Systeme einzubetten, so gibt es auch eine Vielzahl an Möglichkeiten, unterschiedliche Navigationsteilsysteme und Sensoren zu einem Navigationssystem zu integrieren. Exemplarisch wird die Einbettung in Kommunikationssysteme betrachtet, um z.B. Location Based Services zu ermöglichen. Bei der Integration wird auf das Beispiel einer Integration von GPS mit Inertialnavigation zurückgegriffen um aufzuzeigen, wie die Architektur einer solchen Integration aussehen kann und was bei solch einer Sensordatenfusion zu beachten ist. In diesem Kontext werden auch diverse Komponenten eines Navigationssystems behandelt, z.B. globale Ortung mittels WLAN oder Kursverfolgung mittels Inertialsensorik. Grundlegende Algorithmen und Verfahren wie Hidden-Markov-Modelle, Kalmanfilter und Quaternionen zur Beschreibung von Drehbewegungen werden behandelt und ihre Leistungsfähigkeit mittels MATLAB-Rechnerübungen verdeutlicht.
  • Art: Vorlesung, 3 SWS, Schein, ECTS:5 (V+Ü)
  • Termin: Dienstags 10:15 – 11:45 Uhr, 0.151-115; Mittwochs 16:15 – 17:45 Uhr, 0.151-115
  • Rechnerübungen: 4. und 25.4.2018 (Markov-Lokalisierung), 5. und 30.5.2018 (INS), 6. und 20.6.2018 (Lineares Kalmanfilter), 6. und 27.6.2018 (Extended Kalmanfilter), 7. und 04.7.2018 (Partikelfilter), 7. und 11.7.2018 (Fusion); Raum P1 LIKE
  • Bemerkung: Mittwochs 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke
  • Beschreibung:
    Anhand der Beispielsysteme GPS, GSM und WLAN sollen Sie beurteilen lernen, wie das Wechselspiel zwischen Realisierungsaufwand und nachrichtentechnischer Systemanforderung ist. Anhand von Beispielen sollen Ihnen die wesentlichen Entwurfsschritte bis hin zur Parametrisierung auf Blockschaltbildebene klar werden, wenn der Ausgangspunkt eine nachrichtentechnische Systembeschreibung ist. Anhand von Architekturbeispielen sollen Sie ein Verständnis für die Spielräume und Abwägungen beim Entwurf eines Endgerätes entwickeln.
  • Art: Vorlesung, 2 SWS, Schein, ECTS:5 (V+Ü)
  • Termin: Mittwochs, 14:15 – 15:45 Uhr, H15
  • Rechnerübungen: 4.2018 (M-Sequenzen), 4.2018 (Gold Codes), 5.2018 (PLL); Raum P1 LIKE
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke
  • Beschreibung:
    Betreuter Multimedia-Kurs über die Syntax und die Anwendung der Hardware-Beschreibungssprache VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) nach dem Sprachstandard IEEE 1076-1987 und 1076-1993. Zielgruppe sind Hörer aller Fachrichtungen, die sich mit dem Entwurf und der Simulation digitaler Systeme und Schaltungen beschäftigen wollen.
  • Inhalte:
    • Konzepte und Konstrukte der Sprache VHDL
    • Beschreibung auf Verhaltensebene und RT-Ebene
    • Spezifikation, Entwurf, Simulation und Synthese mit VHDL, meist auf RTL-Ebene
    • Korrektes Aufsetzen eines FPGA-Projektes
    • Konfiguration (Programmierung) eines digitalen FPGAs
    • Input/Output eines Boards/FPGAs: Taster, Schalter, KeyPad, LEDs, Sieben-Segment-Anzeigen, PMOD-Verbinder
    • u.v.m.
  • Art: Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Schein, ECTS: 2,5
  • Termin: Montags, 10:15 – 11:45 Uhr, Seminarräume S1 LIKE, P1 LIKE
  • Dozent: Dipl.-Ing. Jürgen Frickel

Übungen

  • Art: Übung , 1 SWS
  • Termin: Mi 16:15 – 17:45 Uhr, 0.151-115
  • Bemerkung: Mittwochs, 14-tägiger Wechsel von Vorlesung und Übung
  • Rechnerübungen: 4. und 25.4.2018 (Markov-Lokalisierung), 5. und 30.5.2018 (INS), 6. und 20.6.2018 (Lineares Kalmanfilter), 6. und 27.6.2018 (Extended Kalmanfilter), 7. und 04.7.2018 (Partikelfilter), 7. und 11.7.2018 (Fusion); Raum P1 LIKE
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke
  • Übungsleiter: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke
  • Beschreibung:
  • Art: Übung, 2 SWS
  • Termine: Dienstags, 12:15 – 13:45 Uhr, 0.154-115, P1 LIKE
  • Rechnerübungen: 4.2018 (M-Sequenzen), 4.2018 (Gold Codes), 5.2018 (PLL); Raum P1 LIKE
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke

Seminare

  • Beschreibung:
    Im Seminar werden integrierte Sender- und Empfängerschaltungen behandelt. Studenten sollen einen Einblick in die Technologieauswahl und den Schaltungsentwurf von Schlüsselkomponenten bekommen. Die Vortragsreihe beginnt mit Übersichtsthemen zu Empfängerarchitekturen und Halbleiter-Technologien sowie Simulationswerkzeugen für die Integration von RF-Schaltungen. Mit wechselnden Schwerpunkten auf verschiedenen Funkstandards, Halbleitertechnologien oder Frequenzbereichen werden integrierte RF-Schaltungen behandelt. Je nach Schwerpunkt sollen Schlüsselkomponenten wie rauscharme Verstärker, Mischer, spannungsgesteuerte Oszillatoren und Leistungsverstärker oder komplette Sender- und Empfängerschaltungen erörtert werden. Ein Besuch der Abteilung Analoges IC-Design des Fraunhofer-IIS rundet das Seminar ab.
  • Art: Seminar, 2 SWS, Schein, ECTS:2,5
  • Termin: Donnerstags, 12:15 – 13:45 Uhr, S1 LIKE
  • Dozent: Dr.-Ing. Frank Oehler
  • Beschreibung:
    Im Seminar wird der Bereich Radio-/Hochfrequenz-Identifikationssysteme (RFID) behandelt. RFID-Transponder lassen sich zur Identifikation, Lokalisierung und Steuerung von Objekten nutzen. Neben den Grundlagen wie z.B. Klassifizierung und Frequenzbereiche von RFID-Systemen, werden auch Standardisierungsgremien und Anwendungsbereiche sowie Beispielsysteme behandelt. Themen und Einstiegsliteratur werden in Abstimmung mit den Seminarteilnehmern festgelegt. Ein fünfminütiger Probevortrag bietet die Möglichkeit, vor dem eigentlichen Vortrag eine Rückkopplung über den eigenen Vortragsstil zu erhalten und die Zielsetzung des Seminars besser zu verstehen. Probevorträge und die Vorträge selbst (30 Min.) werden mit der Kamera aufgezeichnet, um anschließend den Vortragsstil besser diskutieren zu können.
  • Art: Seminar, 2 SWS, Schein, ECTS:2,5
  • Termin: Montags, 17:15 – 18:45 Uhr, S1 LIKE
  • StudOn: www.studon.uni-erlangen.de/crs962965.html
  • Dozent: Dr.-Ing. Jörg Robert

Praktika

  • Beschreibung:
    Dieses Praktikum führt die Teilnehmer in das Gebiet der eingebetteten Mikrocontroller-Systeme ein. Dabei ist von besonderem Interesse, dass hierzu sowohl Schaltungstechnik (Hardware) als auch Programmierkenntnisse (Software) als Voraussetzung benötigt werden.
  • Art: Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5
  • Termin: Mittwochs, 14:00 – 18:00 Uhr, Praktikumsraum P2 LIKE
  • Anmeldung: 1.02. – 29.04.2018 über Mein Campus. Eine Warteliste ist eingerichtet.
  • Beginn: Mittwoch, 25.04.
  • Vorbesprechung: Mittwoch, 18.04., 14:00 – 15:00 Uhr, Seminarraum S1 LIKE. Teilnahme an der Vorbesprechung ist pflicht.
  • Betreuer: M. Sc. Sally Nafie, Dipl.-Ing. Markus Hartmann
  • Beschreibung:
    Dieses Praktikum führt die Teilnehmer in das Gebiet der eingebetteten Mikrocontroller-Systeme ein. Dabei ist von besonderem Interesse, dass hierzu sowohl Schaltungstechnik (Hardware) als auch Programmierkenntnisse (Software) als Voraussetzung benötigt werden.
  • Art: Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5
  • Termin: 13.08.-24.08.2018, je 10:00 – 17:00 Uhr, Praktikumsraum P2 LIKE
  • Anmeldung: 10.02.-09.08.2018 über Mein Campus
  • Vorbesprechung: Freitag, 10.08., 14:00 – 15:00 Uhr, Seminarraum S1 LIKE. Teilnahme an der Vorbesprechung ist pflicht.
  • Betreuer: M. Sc. Sally Nafie, Dipl.-Ing. Markus Hartmann
  • Beschreibung:
    In diesem Praktikum wird in Gruppenarbeit eine komplexe digitale Schaltung (>100k Gatteräquivalente) entworfen. Hierzu müssen die Teilnehmer zu Beginn eine vorgegebene Systemspezifikation verbessern und verfeinern, das zu entwerfende System partitionieren und auf Arbeitsgruppen aufteilen.
    Die in der Hardware-Beschreibungssprache VHDL entworfenen Module können dann mit Hilfe von Entwurfswerkzeugen (XILINX Vivado, o.ä.) spezifiziert, simuliert, verifiziert und abschließend für die Ziel-Hardware synthetisiert werden. Hierbei ist außer der Schnittstellenproblematik zwischen den Arbeitsgruppen auch der Aspekt des simulations- und testfreundlichen Entwurfs zu beachten.
    Mit einer vorhandenen FPGA-Testumgebung (Evaluation/Education Board) wird der Funktions- und Systemtest auf realer Hardware durchgeführt. Nach der Zusammenschaltung aller Module erfolgt eine abschließende Simulation und Bewertung (Größe, Geschwindigkeit, Funktionsumfang, etc.) der Schaltung.
    Aktuelles Entwurfsziel: VGA-Schnittstelle + graphischer KfZ-Fahrsimulator
  • Art: Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5
  • Termin: 10.9. – 14.9.2018, je 9:00 – 17:00 Uhr, Praktikumsraum P1 LIKE und Seminarraum S1 LIKE
  • Anmeldung: 1.02.-13.09.2018 über Mein Campus
  • Vorbesprechung: t.b.d.
  • Betreuer: Dipl.-Ing. Jürgen Frickel
  • Beschreibung:
    Mobile, autonome Roboter sind dabei, die Welt nachhaltig zu prägen und zu verändern. In den Megatrends der Globalisierung und der Mobilität sind sie ein ebenso wesentlicher Bestandteil wie die Digitalisierung. Der selbständige Rasenmäher oder Staubsauger sind die ersten schon auf dem Markt befindlichen Anwendungen. In Zukunft ist weder eine Industrie 4.0 ohne autonome Roboter noch eine Mobilität ohne selbstfahrende Autos und Züge denkbar.
    Unverzichtbare Voraussetzung jedes mobilen Robotersystems ist die Navigation. Im Rahmen dieses Moduls werden die Grundlagen der Roboternavigation aus dem Blickwinkel der Algorithmen (Koordinaten-Transformationen, Zeitsynchronisation, Pfadplanung, Sensordatenfusion, Regelung) und der Sensorik (Inertialsensoren, Odometrie, GPS, Laserscanner, (3D-)Kameras) näher untersucht. Dabei stehen nicht nur theoretische Überlegungen im Vordergrund, sondern auch die Anwendungen in aktuellen und zukünftigen Systemen.
    Im Praktikum Roboternavigation werden die grundlegenden Sensoren und Konzepte implementiert und können anhand von Simulatoren und einer Roboterplattform nachvollzogen werden. Die Lokalisierung anhand visueller Sensoren erfolgt in zwei Versuchen durch die Verarbeitung von Messungen eines Laserscanner und durch einfache Bildverarbeitung von 3D-Bildern einer Asus Xtion Kamera. Als Funkortungssystem wird ein Fingerabdruckverfahren mit WLAN-Feldstärken betrachtet. Schließlich werden unterschiedliche Messungen durch ein Kalmanfilter zu einer Positionsschätzung fusioniert. Die Steuerung eines Roboters anhand von Gesten und selbstständiges Planen eines Weges sowie Folgen dieses Pfads über Regelkreise sind Themen dreier weiterer Versuche. Schließlich soll mit den zusammengesetzten Komponenten eine einfache Navigationsaufgabe erst im Simulator und anschließend mit einem realen Roboter gelöst werden.
  • Art: Praktikum, ECTS: 2,5
  • Termin: Freitags, 9:00 – 13:00 Uhr, Praktikumsraum P1 LIKE. 10 Versuche semesterbegleitend wöchentlich.
  • Vorbesprechung: Freitag, 06.04., 13:00 – 14:00 Uhr,  Seminarraum S1 LIKE
  • Anmerkung: Eine Kombination mit dem Seminar Roboternavigation bietet sich an, ist aber nicht zwingend.
  • Anmeldung: Mein Campus
  • Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jörn Thielecke, M. Sc. Florian Particke, M. Sc. Markus Hiller, M. Sc. Henrik Bey