Fraunhofer IIS Institut f. Integrierte Schaltungen

Das energieautarke Wide-Area Network ist eine einzigartige Kombination des neuen LPWAN-Standards MIOTY® mit Energy Harvesting für Massive-IoT-Anwendungen im Smart-City-Bereich und Industrial Internet of Things (IIoT). Die MIOTY®-Technologie basiert auf dem Telegram-Splitting-Verfahren, das ein Funktelegramm in mehrere Subpakete aufteilt und über Zeit und Frequenz verteilt. Die Energy-Harvesting-Technologie nutzt kleinste Energiemengen wie Wärme, Licht oder Vibration, um MIOTY® ganz ohne Kabel oder Batterien zu betreiben.

Die Lokalisierung von Personen und Objekten wird besonders für aktuelle und zukünftige IoT-Anwendungen immer relevanter. Kommunikationstechnologien mit der Möglichkeit zur Lokalisierung bieten hierfür oft den entscheidenden Mehrwert.

Durch die Kombination der Fraunhofer Lokalisierungskompetenz locadis und gängigen Kommunikationstechnologien ist es möglich die hohen Anforderungen von IoT-Lokalisierungslösungen zu bedienen.

Locadis® - Taking Positioning to the next Level

Locadis ist eine feldstärkenbasierte Lokalisierungstechnologie für zellulare Kommunikationsnetze. Auf Basis von erhobenen Referenzwerten ist eine präzise Lokalisierung im Innen- und Außenbereich möglich. Das durch Patent geschützte Verfahren kommt als softwarebasierte Lösung in vielen Umfeldern zum Einsatz.

Die infrastrukturbasierte Ortung locadis ist für bestehende Kommunikationstechnologien wie WLAN, BLE, MIOTY oder 5G geeignet.
Besonders für bestehende IoT-Netze kann die Lokalisierung einfach und kostengünstig integriert werden.

Ortung in Massive IoT-Netzen

Der Einsatz von locadis ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen Sicherheit, Datenintegrität und ein massive Multi-Node Betrieb gefordert wird.
Mit locadis lässt sich sowohl eine flächendeckende, kontinuierliche Ortung für Heatmaps, Trajektorien oder Wegeführung realisieren als auch eine punktuelle Ortung für Führungen, Entfluchtung oder Notrufe ermöglichen.

Durch die Kombination der locadis Technologie mit verschiedenen Kommunikationstechnologien ist es somit möglich aktuelle und zukünftige IoT-Lokalisierungslösungen im Bereich Smart City und Industrial IoT zu bedienen.

Moderne Hybridradios schalten automatisch zwischen analogem UKW, digitalem DAB+ und Internetstreams hin und her. Sie suchen immer die beste Empfangsquelle für ein Radioprogramm und bieten so einen störungsfreien Hörgenuss für unterwegs. Regionale Lieblingsprogramme lassen sich auf diese Weise auch außerhalb des jeweiligen Sendegebiets weiterhören.

Die Integration von Fraunhofer Softwarekomponenten ermöglicht diese Hybridfunktion in Infotainmentsystemen. Sie machen Radioplattformen flexibel für verschiedene Märkte oder Fahrzeugklassen und garantieren zudem eine kompromisslose Audio-Qualität. Komplettiert wird die Softwarelösung für hybride Autoradios durch Daten-Decoder, die neben dem Audioprogramm auch Bilder, Textmeldungen und weitere Zusatzinformationen liefern.
Hierfür bietet das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS eine Full-Stack-Lösung: von der Basisband-Decodierung bis zur Audiowiedergabe inklusive einem webbasierten User-Interface.

Diese Implementierung ermöglicht eine parallele Verarbeitung mehrerer Eingangspfade in Echtzeit sowie den Zugriff über Low- und High-Level-Schnittstellen (C++ und REST-API) auf die entsprechenden Komponenten. Zusätzlich umfasst die Hybridradio-Implementierung einen Client für IP-basiertes Streaming.

Die Anwendung maschinellen Lernens in Embedded-Geräten liegt stark im Trend. Eine Vielzahl an KI-Chips ist angekündigt, erste Produkte für Embedded-KI sind auf dem Markt. Bisherige neuronale Netzwerkarchitekturen wie Deep Neural Networks erfordern komplexe Rechenleistungen und verzeichnen einen hohen Energieverbrauch. Neuromorphe Hardware dagegen setzt auf massive Parallelverarbeitung und führt Rechenvorgänge, zum Beispiel im Bereich des maschinellen Lernens, besonders schnell und energieeffizient aus. Effiziente Architekturen für neuromorphe Hardware sind daher mit Hinblick auf Rechenleistung, Energieverbrauch und Chipfläche ein entscheidender Faktor für einen breiten Einsatz neuronaler Netze in Embedded-Produkten.

Das Fraunhofer IIS stellt verschiedene neuromorphe Hardware-Architekturen vor. Darunter befinden sich neuartige Ansätze, die das menschlich arbeitende neuronale Netz näher an den Chip bringen.

Rapid Control Prototyping mittels echtzeitfähiger Anlagensimulation

Mit der wachsenden technischen Bedeutung verteilter Systeme geht auch eine starke Veränderung der Struktur von Regelsystemen einher. Viele Prozesse und viele Steuerungen greifen vielzahnig ineinander, so dass bereits kleine Abweichungen vom Regelziel gravierende Folgen haben können.

Daher werden neue Steuergeräte oft zeit- und kostenaufwändig in Testumgebungen validiert. Diese Tests an realen Systemen lassen sich mittels Hardware-in-the-Loop (HIL) signifikant reduzieren. Zudem lassen sich Grenz- und Störfälle oder Systemversagen simulieren, ohne Material oder Menschen zu gefährden.

Schließlich erlaubt die Anlagensimulation die Erprobung von Steuergeräten oder Komponenten bevor die Gesamtanlage fertiggestellt sein muss. Dies verkürzt eine Inbetriebnahmephase drastisch.

Unsere Dienstleistungen

Das Fraunhofer ITWM bietet eine Vielzahl von Entwicklungs- und Dienstleistungen mittels Hardware-in-the-Loop an:

• Erstellung des echtzeitfähigen Simulationsmodells zum realen, multi-physikalischen Prozess
• Simulation und 3D-Visualisierung
• Bereitstellung unseres HIL-Simulators
• Begleitung bei der Inbetriebnahme von Steuergeräten und mechatronischen Komponenten
• Simulation technischer Fehler wie Wackelkontakte, Kabelbrüche oder Kurzschlüsse

Zusätzlich bieten wir Unterstützung beim Entwurf von Regelalgorithmen und logischen Abhängigkeiten auf den Steuereinheiten:

• Entwicklung und Implementierung hochperformanter und robuster Regler
• Von klassischen PID-Reglern bis hin zu umfangreichen, modellbasierten Methoden
• Entwicklung von Testszenarien und Durchführung der Reglervalidierung

Ihre Vorteile

• Echtzeitfähige Anlagensimulation
• Parallelentwicklung von Regler und Anlage (Rapid Control Prototyping)
• Schnellere Inbetriebnahme
• Kostengünstige Reglervalidierung

Identifikation unerwünschter hardwarebedingter Effekte

Gefahrlose Tests kritischer Betriebszustände

• Umfangreiche Fehlersimulationen
• Automatisierte Tests

Beratung und Projektbegleitung durch Experten des ITWMs