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Technische Universität Darmstadt | Bioinspired Communication Systems

(HiWi) Embedded C/C++ Implementierung zur Realisierung von Drohnen-Schwärmen

  • Online seit 12.02.2021
  • 210212-449993
  • Studentische Hilfskräfte

Beschreibung

** English version as PDF attached **

Das BCS-Labor sucht derzeit ehrgeizige und verantwortungsbewusste Studenten mit einer Leidenschaft für das hardwarenahe Programmieren und Drohnen, um das Forschungsteam des Drohnenlabors zu verstärken. Hier wirst du Teil einer interdisziplinären Gruppe von Studenten, um die Entwicklung einer Softwareumgebung für die effiziente Einbettung von C-Code in ein bestehendes Hardware-Framework zur Implementierung von Drohnen-Schwarmverhalten zu unterstützen.

Jüngste Fortschritte bei der Rechenleistung von Quadcopter-(Drohnen-)Hardware-Architekturen ermöglichen das Lösen von komplexen Optimal-Steuerungsproblemen (OCP) in Echtzeit. Im Vergleich zu traditionellen Regelungsmethoden, erhöht die Einführung von Optimal-Steuerungsproblemen in ein Drohnen-Framework zur Regulierung der Drohnendynamik dessen Flexibilität und Effektivität. Darüber hinaus bietet ein OCP eine einfache Schnittstelle für Peer-to-Peer- und Peer-to-Environment-Interaktionen. Dies ist entscheidend, wenn es sich um einen Multi-Agenten-Kontext handelt.

Effiziente Berechnungen sind entscheidend, wenn es um hochdimensionale Multi-Agenten-Problemstellungen geht. In diesem Zusammenhang arbeitet das Drohnenlabor an der Entwicklung eines nichtlinearen modell-prädiktiven Regelungsalgorithmus (NMPC), einer Ableitung eines Optimalsteuerungs-Algorithmus (OC), für individuelle interaktionsbasierte, kollisionsfreie Bahnplanungsaufgaben in einem Multi-Agenten-Setup. In einem nächsten Schritt soll der Algorithmus exportiert und auf den Crazyflie2.1-Drohnen von Bitcraze [1] implementiert werden. An dieser Stelle kommst du ins Spiel.

Die Details: Die Crazyflie2.1-Drohnen sind mit dem von Bitcraze angebotenen AI-Deck [2] ausgerüstet, auf welchem ein Greenwaves Gap8-Prozessor läuft. Ergänzt durch ein Software Development Kit (SDK), ist die AI-Deck-Architektur in der Lage, sowohl moderne neuronale Netzwerke (NN), als auch beliebige eigene Algorithmen auszuführen. Daneben ist das AutoTiler-Softwarepaket [3] im SDK enthalten, welches sich um die dynamische Speicherzuweisung während der Laufzeit kümmert. Eine dynamische Speicherzuweisung ist notwendig, da die Prozessorkerne lediglich mit einem L1-Speicher (64 kBit) direkt verbunden sind. Dieser ist nicht in der Lage, den NMPC-Algorithmus in seiner Gesamtheit zu speichern. Durch den Einbau zusätzlicher, serialisierter Speicher L2 (512 kBit) und L3 (64 MBit), können die NMPC-Pakete zwar gespeichert werden, müssen aber bei Bedarf aufgeteilt und anschließend in den L1-Speicher transferiert werden.

Hierzu müssen die folgenden Aufgaben ausgeführt werden:

  • Bekanntmachen mit der bestehenden Crazyflie2.1-Plattform und der Greenwaves Gap8-Architektur inkl. ihrer AutoTiler-Software.
  • Modifizieren und anpassen der bestehenden NMPC C/C++ Pakete, sodass sie von der AutoTiler-Software verstanden und interpretiert werden können.
  • Exportieren der modifizierten C/C++ Pakete auf das Crazyflie2.1 AI-Deck, sowie Durchführung von Experimenten für Performance-Evaluationen.

Darüber hinaus bist du aufgefordert, deine eigenen Ideen zu verwirklichen und in das Projekt einzubringen. Du erhältst die Möglichkeit, die Entwicklung eines leistungsfähigen Quadcopter-Frameworks von Anfang an mitzugestalten und neben dem Studium sowohl beruflich als auch finanziell zu profitieren.

Für weitere Informationen wende dich gerne an Kai Cui (kai.cui@bcs.tu-darmstadt.de).

[1] https://www.bitcraze.io/products/crazyflie-2-1/
[2] https://store.bitcraze.io/products/ai-deck?variant=32072312750167
[3] https://greenwaves-technologies.com/manuals/BUILD/AUTOTILER/html/index.html

Anforderungsprofil

Die für diese Stelle erforderlichen Fähigkeiten sind:

  • fundierte Kenntnisse in C & C++
  • idealerweise Erfahrungen mit MATLAB und automatischer Codegenerierung
  • Verständnis für eingebettete Programmierung in einem Echtzeit-Kontext wäre von Vorteil.

Anzeigendaten

Art der Beschäftigung
Nach Vereinbarung
Zeitraum der Beschäftigung
Nach Vereinbarung
Vergütung
11,75 Euro pro Stunde (HiWi-Satz)
Bewerbungsfristsende
Mittwoch, 31. März 2021 - 23:59

Kontaktdetails

Hochschule / Einrichtung
Technische Universität Darmstadt
Institut / Einrichtung
Bioinspired Communication Systems
Standort
Rundeturmstraße 12
64283 Darmstadt, Deutschland
Kontaktperson
Herr Kai Cui
E-Mail
kai.cui@bcs.tu-darmstadt.de
Webseite
https://www.bcs.tu-darmstadt.de

Kontakt

Einsatzort

Technische Universität Darmstadt | Bioinspired Communication Systems

https://www.bcs.tu-darmstadt.de

Rundeturmstraße 12
64283 Darmstadt
Deutschland