Echtzeit 2019 (eBook)

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 PEARL wird 50 und das Digitale Archiv dazu 10
1 Anlass und Lage 10
2 ein kleiner Rückblick 11
2.1 plakativ 11
2.2 chronologisch-organisatorisch 11
2.3 technisch-wissenschaftlich 14
3 ein Archiv 17
3.1 dl.gi.de 17
3.2 Gebrauch 17
3.3 Erfahrungen 18
4 PEARL heute 19
5 50 Jahre und . . . 19
Literaturverzeichnis 19
2 Miniaturautonomie und Echtzeitsysteme 22
1 Miniaturautonomie 22
2 Miniaturfahrzeuge 23
2.1 Fahrzeugtyp Pkw 23
2.2 Fahrzeugtyp Lkw 27
3 FPGA-TPU 28
4 Zusammenfassung und Ausblick 30
Literaturverzeichnis 30
3 Ein autonomes System zur Erfassung von WLAN-Probe-Requests 32
1 Einführung 32
2 Systemaufbau 34
2.1 Auswahl des Prozessors 34
2.2 Abschätzung des Energiebedarfs 34
2.3 Integration der Komponenten 35
3 Softwarestruktur 36
3.1 ESP8266 36
3.2 Server 36
4 Ergebnisse 38
4.1 Funktionsweise der Ladereglers 38
4.2 Kontinuierlicher Betrieb 39
5 Zusammenfassung und Ausblick 40
5.1 Zusammenfassung 40
5.2 Ausblick 40
Literaturverzeichnis 41
4 Test und Fehlersuche in komplexen Autonomen Systemen 42
1 Allgemeine Einführung 42
2 Stand der Technik 44
3 Online-Trace-Analyse 44
4 Anwendungsgebiet: Code Coverage 46
5 Anwendungsgebiet: Dynamische Analyse 47
Literaturverzeichnis 51
5 Aufbau einer Mixed-Reality-Versuchsumgebung zur Absicherung autonomer Systeme 52
1 Einleitung 52
2 Zielsetzung 53
3 Problembeschreibung 54
4 Umsetzung und Implementierung 55
4.1 Evaluierung unterschiedlicher Implementierungen 56
4.2 Anbindung Simulatoren 59
4.3 Anbindung HiL-System 60
5 Fazit und Ausblick 60
6 Danksagung 61
Literaturverzeichnis 61
6 Autonomous Exploration, Mapping and Pathfinding using Sensor Fusion with a PhantomX MKIII 62
1 Introduction 62
2 System Configuration 62
3 Simultaneous Localization and Mapping Algorithms 64
3.1 GMapping 64
3.2 Hector SLAM 64
3.3 RTAB-Map 64
3.4 Mapping and Pathfinding 65
4 Autonomous Exploration 65
5 3D Map Generation 66
6 Algorithm Selection 67
7 Conclusion 68
References 69
7 Implementierung einer Tensor Processing Unit mit dem Fokus auf Embedded Systems und das Internet of Things 70
1 Einleitung 70
1.1 Motivation 70
1.2 Zielsetzung 70
2 Künstliche Neuronale Netze 71
2.1 Multilayer Perceptron 71
2.2 Multilayer Perceptron als Matrixmultiplikation 72
2.3 Aktivierungsfunktion 72
3 Konzeption 73
3.1 Architektur der Tensor Processing Unit 73
3.2 Adaptierung für Embedded Systems und IoT-Geräte 74
4 Umsetzung auf einem FPGA 78
4.1 Synthese und Implementation 78
5 Evaluation 78
5.1 Theoretische Geschwindigkeit 78
5.2 Gemessene Geschwindigkeit 79
5.3 Vergleich mit TensorFlow 79
Literaturverzeichnis 79
8 Mikroarchitekturgewahre Analyse des Ressourcenverbrauchs unter Berücksichtigung des Gesamtsystems 80
1 Einleitung 80
2 Problemstellung und Lösungsansatz 81
3 Systemmodell 82
4 Mikroarchitekturanalyse 83
4.1 Mikroarchitekturzustand 83
4.2 Mikroarchitekturgewahre Ausführungszeitanalyse 83
4.3 Verdrängungsbedingte Verzögerungen 84
5 Gesamtsystemanalyse 84
5.1 Der SysWCEC-Ansatz 84
5.2 Integration von Mikroarchitekturwissen 86
6 Evaluationsergebnisse 86
7 Fazit 88
Literaturverzeichnis 89
9 Entscheidungslogik generieren 90
1 Einordnung der Techniken 90
2 Entscheidungsbäume 92
3 Weitere Merkmale 95
4 Zusammenfassung der signifikanten Merkmale 95
5 Diskussion der Anwendungsmöglichkeiten 96
6 Ausblick 97
Literaturverzeichnis 97
10 Zur sicheren Vernetzung von Kraftfahrzeugen 98
1 Einführung 98
1.1 Notwendigkeit einer Architektur zur Fahrzeugkommunikation 98
1.2 Stand der Technik 99
1.3 Beitrag und Abgrenzung der vorliegenden Arbeit 100
2 Anwendungsanalyse 100
2.1 Anwendungsszenarios 101
2.2 Anforderungen an die Kommunikationsarchitektur 102
3 Entwurf einer Kommunikationsarchitektur zur sicheren Fahrzeugkommunikation 103
3.1 Netzstruktur und Schlüsselerzeugung 103
3.2 Kommunikationsteilnehmer und Schlüsselverteilung 104
3.3 Nutzdaten und Meldungen 104
3.4 Nachrichtenverschlüsselung und -übertragung 105
4 Evaluierung der Architektur 106
4.1 Konzeptphase 106
4.2 Systemebene 106
4.3 Hardwareebene 106
4.4 Softwareebene 106
5 Fazit und Ausblick 107
Literaturverzeichnis 107
11 Condition Monitoring System in Lua unter RTOS-UH 108
1 Einleitung 108
2 Condition Monitoring 109
2.1 Zustandsüberwachung der ContiRoll 109
2.2 Beispiel Isolationskassetten 110
3 Implementierung von Lua unter RTOS-UH 112
3.1 Auswahlprozess 112
3.2 Spracheigenschaften 113
3.3 Portierung und Systemintegration 114
3.4 Echtzeit unter Lua 114
3.5 Speicherverwaltung unter Lua 116
4 Fazit und Ausblick 117
Literaturverzeichnis 117
12 Betrachtungen zu Latenzquellen und deren Beobachtung in POSIX-Systemen am Beispiel von Container-Runtimes 118
1 Einführung 118
2 Neue Latenzquellen 120
2.1 Hardware 120
2.2 Hypervisor und Betriebssystem 121
2.3 Framework 123
2.4 Applikation 123
3 Container 123
4 Benchmarks und Ergebnisse 124
4.1 Testaufbau 124
4.2 Ergebnisse 125
5 Zusammenfassung und Ausblick 126
Literaturverzeichnis 126
13 Verifikation einer Funktionsblockbibliothek für die Prozessautomatisierung 128
1 Einführung 128
2 Quasiempirscher Beweis als Verifikationsstrategie 130
3 Komplexitätsreduktion durch Modellbildung 131
4 Entwurfsbegleitende Verifikation 133
5 Anwendung des Verifikationsverfahrens 133
6 Fazit 135
Literaturverzeichnis 137
14 Cache-Kohärenz für embedded Multicore-Mikrocontroller mit harter Echtzeitanforderung 138
1 Motivation 138
2 Stand der Technik 139
3 Konzept 141
3.1 Kategorisierung 142
3.2 Ablauf 142
3.3 Speicherallokation 143
3.4 Bewertung 143
4 Resultate 145
5 Diskussion 146
Literaturverzeichnis 147