II2021 Entwicklung eines autonomen Fahrzeugs

Modulverantwortliche
  • Ing. Jakob Czekansky
Lehrende
  • Ing. Jakob Czekansky
Notwendige Voraussetzungen zur Teilnahme

Keine

Empfohlene Voraussetzungen zur Teilnahme

MN1008 Naturwissenschaftliche und technische Grundlagen

CS1013 Objektorientierte Programmierung

CS1018 Konzepte systemnaher Programmierung

II1002 Mikroprozessortechnik

CS1021 Softwaretechnik

II2002 Bildverarbeitung und Einführung in die Mustererkennung

Kurzbeschreibung

Im Rahmen dieser Veranstaltung wird von den Studierenden ein autonomes Fahrzeug im Maßstab 1:10 entwickelt. In den Theorieeinheiten werden grundlegende Konzepte des autonomen Fahrens vermittelt und anschließend in einer Praxisphase von den Studierenden in verschiedenen Projektarbeiten realisiert.

Inhalte
  • Grundlagen zu autonomen Fahrzeugen
  • Einfache Konzepte und Prinzipien des autonomen Fahrens
  • Grundlagen zum Robot Operation System (ROS)
  • Grundlagen zur Simulation von (mobilen) Robotersystemen (Gazebo)
  • Programmierung von ARM-basierten Mikrocontrollersystemen
  • Evaluierung und Ansteuerung von unterschiedlichen Aktoren und Sensoren:
    • Lichtsteuerung,
    • Servomotoren,
    • Antriebsmotoren,
    • Time-of-Flight- & Ultraschall-Distanzsensoren,
    • inertiale Messeinheiten,
    • Drehgeber,
    • …
  • Layout, Entwurf und Fertigung von Steuerplatinen
  • Design und Kalibrierung eines kamerabasierten Objekterkennungssystems
  • Entwurf & Implementierung von notwendigen Softwarepaketen für das autonome Fahren:
    • Überholalgorithmen
    • Einparkalgorithmen
    • Algorithmen zur Kreuzungserkennung
    • Fußgängererkennung
    • Schilderkennung
  • Testen von Softwarekomponenten am cITIcar
  • Anwendung von Projektmanagement- & Versionsverwaltungstools in Projektarbeiten
Qualifikations- und Lernziele

Fachkompetenzen

  • Die Studierenden können Grundlagen und Konzepte eines autonomen Fahrzeugs sowie Anforderungen an autonome Fahrzeuge erklären.
  • Sie können die typischerweise verwendeten Hardwarekomponenten eines autonomen Fahrzeugs beschreiben, insbesondere verwendete Sensoren und Aktoren.
  • Sie können geeignete Instrumente zur Problemlösung auswählen.
  • Die Studierenden finden sich in einem komplexen Softwareprojekt zurecht und können strukturiert an dem Gesamtprozess der Softwareentwicklung teilnehmen.

Methodenkompetenzen (fachlich & überfachlich)

  • Die Studierenden können gängige Methoden, Tools und Sprachen für die Lösung von Aufgabenstellungen einsetzen.
  • Sie können Modelle grafisch darstellen und verbal beschreiben.
  • Sie können vorhandenes Wissen auf neue und spezifische Problemstellungen anwenden.
  • Sie können in einem vorgegebenen Zeitrahmen Ergebnisse erarbeiten und diese präsentieren.

Sozialkompetenzen

  • Die Studierenden können ihren Teamprozess analysieren und gemeinsam Ziele zur Optimierung ableiten.
  • Sie können in Gruppen kooperativ und effektiv Lösungen für Problemstellungen entwickeln.

Selbstkompetenzen

  • Die Studierenden können sich selbstständig neues Wissen aneignen.
  • Sie können die Anforderungen des Moduls mit ihrem eigenen Vorwissen abgleichen und entsprechend Wissenslücken selbstständig schließen.
  • Sie können eigenständig, selbstmotiviert und kritisch denkend Lösungsansätze für einfache bis mittelschwere Problemstellungen entwickeln.
  • Sie können zunehmend Verantwortung für ihren Lernfortschritt entwickeln, indem sie ihr Lern- und Teamverhalten (u.a. in einem wöchentlichen Protokoll) reflektieren, individuell passende Lernstrategien auswählen und ihr Selbststudium gezielt planen.
  • Sie können die eigene Arbeit verantwortungsvoll organisieren und selbständig durchführen, so dass die Ergebnisse plan- und anforderungsgemäß vorliegen.
ECTS-Leistungspunkte (CrP)
  • 6 CrP
  • Arbeitsaufwand 180 Std.
  • Präsenzzeit 60 Std.
  • Selbststudium 120 Std.
Lehr- und Lernformen
  • 4 SWS
  • Seminaristischer Unterricht 2 SWS
  • Praktikum 2 SWS
Studiensemester
  • Informatik (B.Sc. 2010)
  • Ingenieur-Informatik (B.Sc. 2010)
Dauer
1 Semester
Häufigkeit des Angebots
Jedes Semester
Unterrichtssprache
Deutsch
Bonuspunkte

Nein

Bonuspunkte werden gemäß § 9 (4) der Allgemeinen Bestimmungen vergeben. Art und Weise der Zusatzleistungen wird den Studierenden zu Veranstaltungsbeginn rechtzeitig und in geeigneter Art und Weise mitgeteilt.

Prüfungsleistungen

Prüfungsvorleistung: Schriftliche Ausarbeitung (3 Seiten Exposé)

Prüfungsleistung: Projektarbeit, Präsentation und schriftliche Ausarbeitung (Zusammen 100%)

Benotung
Die Bewertung des Moduls erfolgt gemäß §§ 9, ggf. 12 (Teilleistungen), ggf. 18 (Arbeiten, Kolloquien) der Allgemeinen Bestimmungen (Teil I der Prüfungsordnung).
Verwendbarkeit
Gemäß § 5 der Allgemeinen Bestimmungen (Teil I der Prüfungsordnung) Verwendbarkeit in allen Bachelorstudiengänge der THM möglich.
Literatur, Medien
  • Quigley, M.; Gerkey, B.; Smart, W.: Programming Robots with ROS. A Practical Introduction to the Robot Operating System. O'Reilly Media, Incorporated.
  • Koubaa, A.: Robot Operating System (ROS). Springer, Cham.
  • Asche, R.: Embedded Controller. Springer Vieweg.
  • Barry, R.: Mastering the FreeRTOS™ Real Time Kernel. Real Time Engineers Ltd.
  • Priese, L.: Computer Vision - Einführung in die Verarbeitung und Analyse digitaler Bilder. Springer Vieweg.

Rechtliche Hinweise