Aktuell laufende öffentlich geförderte Projekte
Mittelgeber: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Projektleitung:
In our suproject we are studying new techniques for steering SPIONs (Super Paramagnetic Ion Oxides Nanoparticles) towards a target region by using specially shaped magnetic gradient fields.
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Dieses Projekt zielt auf die Erforschung eines skalierbaren THz-Kommunikationssystems mit einer großen Anzahl von Antennenelementen in Richtung eines massiven Phased-Array-Ansatzes ab. Eine solche Lösung bringt eine Reihe verschiedener Herausforderungen mit sich, die wie folgt zusammengefasst werden können:
1. Entwurf von breitbandigen Phased-Array Komponenten um die hohe Bandbreite um 300 GHz nutzen zu können
2. Flexible und verlustarme Basisbandverteilung für eine Vielzahl von Kanä…
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Projektleitung:
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
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Miniaturisierte mechatronische und autonome Systeme, wie z.B. automobile Steuergeräte, elektronische Medizinprodukte oder Wearables integrieren eine Vielzahl unterschiedlicher funktionaler Teilmodule und verlangen eine zunehmende Vernetzung, einen kompakten Formfaktor, sowie dezentrale Signalverarbeitung z.B. durch künstliche Intelligenz. Dies erfordert die Co-Integration vieler monolithisch integrierter Schaltkreise in einem hochkomplexen Package unter Berücksichtigung thermischer, elektromagnetischer und geometrischer Randbedingungen, sowie eine globale Optimierung der Partitionierung auf funktionaler Ebene.
Ziel des Forschungsvorhabens „PASSIONATE“ ist deshalb die Entwicklung einer freien 3D-Entwurfsumgebung für Packages und Systems-in-Package. Damit ergänzt das Projekt weitere Vorhaben zur Entwicklung von quelloffenen Werkzeugen für den Entwurf integrierter Schaltungen, indem es diese um eine Umgebung zur Modellierung der räumlichen Geometrien und Methoden zur simulativen Erfassung der multiphysikalischen, insbesondere thermischen und elektromagnetischen Eigenschaften erweitert. Hierdurch wird eine wesentliche Lücke zwischen quelloffenen Werkzeugen auf Chipebene und open-source PCB-Software geschlossen, um die gesamte Wertschöpfungskette durch freie Tools abdecken zu können. Basis der neuartigen 3D-Konstruktions- und Simulationsumgebung bildet ein räumlich orientiertes Computer-Aided Design (3D-MCAD)-System, welches um Schnittstellen zur vorgelagerten Chipdesign Toolchain (System-, Logik- und Schaltungsentwicklung) und den Import von Geometrien erweitert wird. Dies ermöglicht u.a. die Feature basierte, parametrische Modellierung verschiedener Aufbau- und Verbindungstechniken.
Die Qualität des entworfenen Werkzeugs und der Simulationstechniken wird durch den Vergleich mit kommerzieller Software, sowie abschließend durch die Realisierung zweier physikalischer Demonstratoren mit den Schwerpunkten Hochfrequenztechnik und digitalem Systemdesign validiert.
Mittelgeber: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
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https://www.idc.tf.fau.de/neues-graduiertenkolleg-symocads/
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Magnetic Drug Targeting unter Einsatz von superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (SPIONs) ist eine wirksame Methode, um in der Krebstherapie die Wirkstoffapplikation im Tumorgewebe zu steigern, bei gleichzeitiger Reduktion der Gesamtwirkstoffmenge und der mit der Therapie einhergehenden Nebenwirkungen. Während die Wirksamkeit des Ansatzes bereits in Studien nachgewiesen werden konnte, fehlen allerdings bislang Ansätze, um diese Methode an den jeweiligen Behandlungsfall anzupassen und z…
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
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MOTIVATION
Der Mobilfunk der sechsten Generation (6G) wird gänzlich neue Anwendungsszenarien in der Industrie, der Medizintechnik und dem alltäglichen Leben ermöglichen. Damit einher gehen neue und höhere Anforderungen an die Latenz, die übertragbare Datenrate, die räumliche Auflösung, sowie die Datenverarbeitung und das Energiemanagement der Kommunikationssysteme, welche derzeit nicht erfüllt werden können. Eine vielversprechende technologische Lösung bietet die Erschließung neuer Funk…
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
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Motivation
Quantencomputer gelten heute als die Rechenmaschinen der Zukunft. Sie verwenden sog. Qubits statt der herkömmlichen Bits der klassischen Computertechnik. Die besonderen Eigenschaften dieser Qubits erlauben dem Quantencomputer, alle mit den Qubits darstellbaren Zustände gleichzeitig einzunehmen, während herkömmliche Computer pro Rechenschritt nur mit einer der durch die verfügbaren Bits darstellbaren Kombination arbeiten können. Mit Quantencomputern lassen sich so Aufgaben lösen…
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) (seit 2018)
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Die Quanteninformationsverarbeitung (QIP) und allgemein der Einsatz von Quantentechnologien (QT) für Kommunikation, Sensorik, Metrologie und Berechnungen hat sich im letzten Jahrzehnt zu einer Schlüsseltechnologie für den Fortschritt in Wissenschaft und Technik entwickelt. Die Fähigkeit, Quantenzustände zu erzeugen und zu manipulieren und bei Bedarf Überlagerungen und Verschränkungen zu erzeugen, hat zur Entwicklung von Mess- und Rechenverfahren geführt, die weit über die klassischen Werkzeug…
Bereits abgeschlossene Projekte
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung: ,
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) (seit 2018)
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Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung:
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung:
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung:
Motivation
Die zunehmende Zahl von vernetzten Geräten und Sensoren, das „Internet of Things“ (IoT), ermöglicht vielfältige und neue Anwendungen. Sie sorgt aber auch für eine rasant wachsende Datenmenge. Die Verarbeitung von Daten an ihrem Entstehungsort (Edge Computing) hilft, damit effizient umzugehen. Edge Computing stärkt dabei die Funktionalität, Nachhaltigkeit, Vertrauenswürdigkeit und Wirtschaftlichkeit von Elektronikanwendungen durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Vernetz…
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
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Innovative, smarte elektronische Systeme werden meist erst durch dieVernetzung und den Einsatz von KI intelligent, also smart. Dies ziehteinerseits die Notwendigkeit nach einer wesentlich performanteren Verbindungder Komponenten innerhalb des Systems nach sich, als auch nach einerhoch-performanten Vernetzung einer Vielzahl solcher Systeme. Ist für den erstenAspekt insbesondere die Anbindung der Recheneinheit (DSP, FPGA oder ähnlich) andessen Peripherie entscheidend, so ist für die hochdatenratige Ve…
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
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Dieses Projektvorhaben zielt auf die Erforschung eines skalierbaren, zweistufigen elektronisch-photonischen MIMO Radarsystems im Millimeterwellenbereich ab. In Phase I des SPP 2111 wurde bereits die kohärente optische Verteilung des Lokaloszillatorsignals sowie die breitbandige Integration eines EP-FMCW-Radar-Frontends untersucht. Die Vision für Phase II des SPP 2111 ist nun die Erweiterung eines monolithisch integrierten elektronisch-photonischen FMCW Radarsystems um einen neuen Frequenzmultiplex-Ansatz, d…
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
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MOTIVATION
Die zunehmende Zahl von vernetzten Geräten und Sensoren, das „Internet of Things“ (IoT), ermöglicht vielfältige und neue Anwendungen. Sie sorgt aber auch für eine rasant wachsende Datenmenge. Die Verarbeitung von Daten an ihrem Entstehungsort (Edge Computing) hilft, damit effizient umzugehen. Edge Computing stärkt dabei die Funktionalität, Nachhaltigkeit, Vertrauenswürdigkeit und Wirtschaftlichkeit von Elektronikanwendungen durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Vernetz…
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerium des Inneren (BMI)
Projektleitung:
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
Projektleitung:
TIEMPO ist ein Projekt zur Entwicklung eines I/Q Sendeempfängers für ein digitales Rauschradar mit Spektrumsspreizung im Frequenzbereich zwischen 220 GHz und 420 GHz: Dies entspricht einer Rekordbandbreite von 200 GHz. In diesem Projekt wird die Idee des frequenzmodulierten Dauerstrichradars (FMCW) in Kammarchitektur aufgegriffen und ein digitales Äquivalent erstellt. Um die extrem hohe Bandbreite zu erzielen, muss eine neuartige Systemarchitektur implementiert werden, die sogenannte „Schachbrett-Spektraldivision“. Dank e…
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung: ,
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung: ,
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
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Der Open6GHub wird zur Entwicklung einer 6G Gesamtarchitektur, aber auch Ende-zu-Ende Lösungen unter anderem in folgenden Bereichen beitragen: erweiterte Netzwerktopologien mit hochagiler sogenannter organischer Vernetzung, Security- und Resilienz, THz- und photonische Übertragungs verfahren, Sensorfunktionalitäten in den Netzen und deren intelligente Nutzung und Weiterverarbeitung und anwendungsspezifische Radioprotokolle.
An der FAU wird hierzu unter der Leitung von Prof. Franchi (ESCS), Prof. Weigel (LTE) und Prof. Vossiek (LHFT) geforscht. Am Lehrstuhl für Technische Elektronik (LTE) werden insbesondere Joint-Communications-and-Sensing-Technologien sowie deren Anwendung in resilienten 6G-Campusnetzen erforscht. Hierfür wird eng mit den Lehrstühlen ESCS und LHFT kooperiert. Des Weiteren findet am LTE der Entwurf von integrierten Device-to-Device Kommunikationschips für die Nutzung um 140 GHz statt.
Der Leiter des ESCS-Lehrstuhls, Professor Franchi, ist der FAU-Projektleiter des Arbeitspakets mit Schwerpunkt adaptive RAN-Technologien. Seine Arbeitsgruppe zielt darauf ab, Technologien und Funktionen für 6G-Funk (Luftschnittstelle) und Sensorik, JCAS, zusammenzuführen und neue Architekturen, Methoden und Protokolle für hochzuverlässige Echtzeit-Industriefunklösungen (6G-Industriefunk) sowie private und lokale Netze (6G-Campusnetze) zu erforschen. Darüber hinaus ist ESCS an Untersuchungen zu Themen Resilience-by-Design und Security-by-Design beteiligt.
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Projektleitung:
Ziel dieses Vorhabens ist der Entwurf und Aufbau eines Machine Learning Systems, das über verschiedene Ebenen, von Sensorik bis zur Cloud, miteinander vernetzt und gesamtheitlich optimiert ist. Die Vorteile eines solchen Systems kann optimal durch den Einsatz neuster Radarsensorik demonstriert werden. Hierzu werden neuartige ML-Signalverarbeitungsalgorithmen zu Personenerkennung entwickelt, um eine hochauflösende Umfelderfassung für autonome Transportfahrzeuge zu realisieren. Der Fokus für das System soll auf Modularität, Wiederverwendbarkeit, Flexibilität und Skalierbarkeit liegen, sowie dabei eine möglichst enge Verzahnung der Teilkomponenten aufweisen.
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)
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Der SFB 1483 „Empathokinästhetische Sensorik“ (EmpkinS) erforscht neuartige radar-, funk-, tiefenkamera- und photonikbasierte Sensortechniken sowie Körperfunktionsmodelle und Algorithmen, mit denen über die berührungslose Erfassung von Bewegungsparametern des Menschen eine Wahrnehmung und Bewertung der physiologischen und behavioralen Zustände und Körperfunktionen ermöglicht wird. EmpkinS verfolgt das Ziel, Sensortechnologien und Bewegungsdaten des menschlichen Körpers zu schaffen. Basierend auf diesen Daten völlig neuer Qualität und Quantität wird EmpkinS bahnbrechende Erkenntnisse im Bereich von biomechanischen, medizinischen und (psycho-)physiologischen Körperfunktionsmodellen und Wirkmechanismen sowie den Wechselwirkmechanismen zwischen diesen erarbeiten.
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Projektleitung:
In diesem EmpkinS-Teilprojekt sollen lokalisierbare Elektromyographie (EMG)-Funktransponder entworfen und realisiert werden, um erstmals Oberflächen-EMG-Daten synchron mit einer hochgenauen Funkortung in Echtzeit erfassen zu können. Hierfür wird ein 61-GHz-Transceiver in CMOS-Technologie entworfen, der das für das holografische Funkortungsverfahren notwendige phasenkohärente Signal aussendet und gleichzeitig extrem energiesparend ausgelegt werden muss. In einem weiteren Schritt soll der Transceiver in e…
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
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An passiven Elementen der Mobilfunk Infrastruktur wie Filtern und Antennen kann es zu passiver Intermpdulation. Hierdurch entstehen weitere Nebenaussendungen, die wiederum andere Funksysteme stören können.
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Mittelgeber: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
Projektleitung:
Energieversorgung tragbarer Elektronik und körpernaher Sensorik durch Bewegung und Sonneneinstrahlung/Photovoltaik
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Projektleitung:
Passive Radartechnologie stellt eine vielversprechende Ergänzung zu herkömmlichen Radarsystemen dar. Mit steigendem Druck aus Wirtschaft und Politik das begrenzte Spektrum, der für Telekommunikation und Ortung begrenzten Frequenzbänder vollumfänglich zu nutzen, steigt das Interesse an dieser Technologie.
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es die Technologie der Ortung durch passive Radartechnik für die Nutzung in der zivilen Flugsicherung in Deutschland zu etablieren und neue Anwendungsbereiche zu erschließen.
Zur Verbesserung der Detektionsleistung werden verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau eines frequenzselektiven Analogempfängers für das FM-Band erarbeitet und in ein bestehendes Passivradarsystem integriert. Für eine höchstmögliche Sensitivität ist dabei eine Filterung in verschiedenen Stufen des Empfängers unumgänglich. Diese muss jedoch, zusammen mit den frequenzumsetzenden Stufen, im Gesamtsystemkontext evaluiert werden, um die Signalqualität, auch durch mögliche Imperfektionen der anlogen Realisierung, nicht zu degradieren. Für eine anschließende Verwertungsmöglichkeit ist ebenso auf eine optimale Balance zwischen Schaltungsaufwand, Kosten und Kompaktheit des Empfängers zu achten. Dazu werden die zu entwerfenden Empfängerarchitekturen zuerst in Systemsimulationen untersucht und bezüglich der Anforderungen aus der Anwendung bewertet. Anschließend erfolgt ein prototypischer Aufbau der vielversprechendsten Konzepte mit messtechnischer Verifikation der Einzelkomponenten und Evaluierung des Gesamtsystems in einem Feldtest.
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Das grundlegende Ziel des ANDANTE-Projekts ist es, innovative Hardware-Plattformen zu nutzen, um starke Hardware-/Software-Plattformen für künstliche neuronale Netze (ANN) und Spiking Neural Networks (SNN) als Grundlage für künftige Produkte im Bereich Edge IoT zu schaffen, die extreme Energieeffizienz mit robusten neuromorphen Rechenfähigkeiten kombinieren und diese in wichtigen Anwendungsbereichen demonstrieren. Das Hauptziel von ANDANTE ist der Auf- und Ausbau des europäischen Ökosystems rund um…
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Projektleitung: ,
Peil-Systeme zurIdentifikation von Funksignale und damit zur Identifikation von unbekanntenFunkquellen sind ein wichtiges Instrument in der Aufklärung und der Ortungelektromagnetischer Aussendungen.
Derrechentechnische Aufwand, der in modernen, hochqualitativen Peilanlagenabgedeckt werden muss, ist generell sehr hoch und erfordert eine entsprechendleistungsfähige und aufwändige Infrastruktur (Rechnerressourcen, Netzwerk,Stromversorgung, Kühlung, Systemintegration). Dies spielt bei stationären Syst…
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Projektleitung: ,
Im September 2019 startete das Forschungsprojekt 5G Connected Sport unter der Förderung des Bayrische Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie. Der Lehrstuhl für Technische Elektronik (LTE) repräsentiert die FAU im Konsortium neben den Partnern Adidas, Megatec und UKR.
Das 5G Connected Sport Projekt hat die Vision eine smarte Sportkleidung zu entwickeln, die sich ohne Smartphone selbstständig mit Hilfe von LPWAN (NB-IoT & LTE-M) mit der Cloud verbindet. Ziel ist es, Notfall-, Sportleistungs-, Tracking- und Verletzungspräventionslösungen möglich zu machen ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Geräte.
Am Lehrstuhl für Technische Elektronik (LTE) wurde im Rahmen des Projekts die Mobilfunkstandards NB-IoT & LTE-M hinsichtlich der Energieeffizienz erforscht. Schrittweise wurden energiesparende Features in Prototypen implementiert, um den Energieverbrauch einer smarten Jacke und eines smarten Schuhs effizienter zu machen.
Projektleitung:
Bei Menschen mit chronischen Krankheiten werden in zunehmendem Maße Sensoren im oder am Körper eingesetzt, um den Gesundheitszustand der Patienten zu überwachen und frühzeitig Verschlechterungen erkennen zu können. Welche Daten hierbei sinnvollerweise erhoben werden, ist eine zunächst medizinisch-technische Frage. Mit der zunehmenden Verbreitung von mobiler Datenerfassung im Alltag und der Nutzbarkeit dieser Daten durch unterschiedliche Interessensgruppen wird allerdings klar, dass es sich hierb…
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst (ab 10/2013)
Projektleitung:
Ziel des Forschungsprojekts ist es, auf Basis multipler Sensordaten ein intelligentes System zu entwickeln, das eine direkte Kommunikation im Wertstrom, also im Bereich der Produktion und Logistik, ermöglicht. Das zu entwickelnde System basiert auf der Verknüpfung von werkstückbezogenen Daten und der kontinuierlichen Kontrolle von Produktions- und Logistikprozessen. Durch eine künstliche Intelligenz soll das System den Großteil dieser Prozesse autark steuern. Zur Vereinfachung komplexer, von …
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Die stetig steigende Anzahl von agilen Internetnutzern mit gleichzeitig steigenden Datenvolumina, hervorgerufen insbesondere durch die Verwendung von mobilen Internet-, Video- und Cloud-Streamingdiensten ("Streaming on demand"), verursacht bereits jetzt Bandbreiteengpässe bei den bestehenden Daten- und Mobilkommunikationssystemen. Im Rahmen des Projektes MassiveData6G wird die aufkommende Bandbreitelimitierung bei bestehenden mobilen Kommunikationsinfrastrukturen so adressiert, dass zukünftig p…
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektleitung:
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: ,
Alternating-Contact Dünnschichttransistoren (ACTFTs)ermöglichen neue Freiheitsgrade für Bauelementeoptimierung und -einsatz. DiesesProjekt zielt speziell auf Möglichkeiten zur kostengünstigen Realisierung vonflexiblen RF-Schaltungen durch den Einsatz von kurzkanaligen ACTFTs mitselbstjustierten Kontakten ab. Mit den beiden Lehrstühlen für ElektronischeBauelemente sowie Technische Elektronik der FAU Erlangen-Nürnberg arbeiten zweiausgewiesene Einrichtungen der Halbleiterelektronik und RF-…
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Millimeterwellen-Radargeräte sind unempfindlich gegenüber der Umgebung und daher für die automatische Bildgebung, z. B. bei der Gestenerkennung, unerlässlich. Im Gegensatz zur üblichen frequenzmodulierten Dauerstrichwellenform (FMCW) verwenden phasenmodulierte Dauerstrichwellenradare (PMCW) binär phasenumgetastete (BPSK) modulierte Signale, die im Empfänger digital verarbeitet werden. Da ihre Entfernungsauflösung jedoch von der Bandbreite abhängt, müssen für die gewünschte Anwendung höhere Frequenzbänd…
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: ,
Effiziente Implementierung von Massive MIMO Systemen
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Herkömmliche drahtlose Kommunikationssysteme verwenden elektromagnetische (EM) Wellen zur Informationsübertragung. Dieser Ansatz ist für viele konventionelle Anwendungen, wie z. B. den Mobilfunk oder die Kabelübertragung, gut geeignet. Für Anwendungen, bei denen Netzwerkknoten mit Abmessungen im Nano- oder Mikrobereich kommunizieren müssen oder für Kommunikation in schwierigen Umgebungen, wie z. B. in Flüssigkeiten oder in explosiven Gasen, sind EM-basierte Kommunikationssysteme oft ungeeignet. Inspiriert durch die Kommunikation und Vernetzung bei Bakterien und Zellen wurde für solche Anwendungen das neue Konzept der molekularen Kommunikation (MK) vorgeschlagen. Dabei werden Moleküle oder sehr kleine Partikel mit Abmessungen im Mikro- bis Nanometerbereich als Informationsträger verwendet. Während die meisten Arbeiten bisher Nano- und Mikroanwendungen – oft mit biologischem oder medizinischem Bezug – im Fokus hatten, wird in diesem Projekt die Eignung von MK für makroskopische, industrielle Anwendungen untersucht. Dabei verspricht MK eine effiziente Kommunikation in Umgebungen, in denen EM-basierte drahtlose Kommunikation nicht anwendbar ist, wie etwa in chemischen Anlagen, flüssigkeitsdurchströmten Rohrleitungen wie Öl- oder Gaspipelines, Luftschächten oder anderen Tunnelsystemen.
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Mittelgeber: Europäische Union (EU)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Projektleitung:
Mittelgeber: Fraunhofer-Gesellschaft
Projektleitung:
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung: ,
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Projektleitung:
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Projektleitung:
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung: ,
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung:
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung: ,
Motivation
In der Pflege schwerkranker Menschen ist die Erfassung von Atmung und Herzschlag zur Krisenerkennung ein wichtiges Hilfsmittel. Die bisher hierfür notwendige Ableitung über Elektroden und Kabel ist störanfällig und schränkt Pflegebedürftige in ihrer Selbstbestimmung und Lebensqualität ein. Das Projekt GUARDIAN soll die berührungslose und kontinuierliche Erfassung von Vitalparametern ermöglichen.
Ziel und Vorgehen
In GUARDIAN wird die berührungslose Erfassung der Vitalparameter aus mehreren Metern Entfernung mittels eines multimodalen Hochfrequenzsensors entwickelt. Hierfür wird ein schwaches elektromagnetisches Hochfrequenzsignal ausgesandt und dessen Veränderung analysiert. Aufgrund der hohen Distanzauflösung können Bewegungen, die Atmung und Herzschlag hervorrufen, aus dem Messsignal extrahiert und analysiert werden. Dabei sind überlagerte Bewegungsartefakte zu kompensieren. GUARDIAN wird somit ermöglichen, Beschwerden wie Schmerzen und Luftnot sowie Gesundheitskrisen wie Herzrhythmusstörungen und Herzkreislaufstillstand umgehend und automatisiert zu erkennen. Gleichzeitig sollen die ethischen, rechtlichen und sozialen Fragen des Verfahrens sowie dessen Auswirkungen auf die Palliativ- und Intensivpflege, Pflegebedürftige, Pflegefachkräfte und Angehörige intensiv untersucht werden.
Innovation und Perspektiven
Durch den Einsatz der Sechstor-Interferometrie als neues Konzept werden alle Körperbewegungen mit bisher nicht erreichter Distanzauflösung im Mikrometerbereich berührungslos aus bis zu mehreren Metern Abstand erfasst und Atmung sowie Herzschlag extrahiert. Die Konsortialpartner sehen in der zu entwickelnden Technologie ein hohes Potential beim Gesundheits- und Beschwerdemonitoring Pflegebedürftiger in Krankenhäusern, allerdings auch im ambulanten Bereich in Pflegeheimen und zuhause.
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
GUarded by Advanced Radar technology-based DIagnostics Applied in palliative and intensive care Nursing (GUARDIAN)
GUARDIAN ist ein BMBF-gefördertes Verbundprojekt der Ausschreibung: Innovationen für die Intensiv- und Palliativpflege.
Vorhabenziel:
Erforschung der berührungslosen Erfassung von Atmung und Herzschlag schwerstkranker pflegebedürftiger Menschen über kurze und mittlere Distanzen mittels Radar und Entwicklung eines kompakten, mobilen und kostengünstigen Moduls zur Verbesserung der Lebensqualität Pflegebedürftiger, Entlastung der Pflegenden, mehr diagnostischer Sicherheit mittels dauerhafter Aufzeichnung und automatisierter Auswertung und Dokumentation im Krankenhausinformationssystem.
In der Pflege schwerkranker Menschen kann die Erfassung von Atmung und Herzschlag zur Krisenerkennung notwendig sein. Die bisher hierfür notwendige Ableitung über Elektroden am Körper der Betroffenen und Kabel schränkt Palliativ- und Intensivpatient:innen in ihrer Selbstbestimmung und Lebensqualität ein und führt zu Fehlalarmen und Komplikationen wie Verwirrtheit. GUARDIAN soll die berührungslose Kontrolle von Vitalparametern zur Sicherung der Gesundheit ermöglichen. Pflegebedürftige können dabei ihre Position im Bett beliebig ändern und sich in einem GUARDIAN-beschützten Raum frei bewegen.
Durch den Einsatz der Sechstor-Interferometrie als neues Konzept werden alle Körperbewegungen mit bisher nicht erreichter Distanzauflösung im Mikrometerbereich berührungslos aus bis zu mehreren Metern Abstand erfasst und Atmung sowie Herzschlag aus dem zeitlichen Signalverlauf extrahiert. Gleichzeitig werden durch den Systemansatz eines multimodalen Sensors Mehrdeutigkeiten und Nichtidealitäten des Sechstorprinzips kompensiert.
Ein Ziel des Projektes ist die Erforschung und prototypische Entwicklung eines auf Radar basierenden Sensors, der es ermöglicht, die Vitalparameter Herzfrequenz und Atmung eines/r Patient:in ohne Körperkontakt auf Distanzen bis zu mehreren Metern zu messen.
GUARDIAN bietet damit die Möglichkeit eines kontinuierlichen Monitorings der Vitalparameter ohne die Notwendigkeit einer berührungs- und kabelbasierten Überwachung mit entscheidenden Vorteilen für Betroffene und Behandler.
In unserem Untersuchungsansatz soll die Entfernung von Radar zu Körperoberfläche gemessen werden. Die Veränderung der Entfernung über die Zeit und die mathematische Bearbeitung der Messergebnisse erlauben damit, den Herzschlag und die Atmung eines Menschen aus einigen Metern Entfernung zu bestimmen. Im Rahmen von GUARDIAN werden gesunde Proband:innen und Patientenproband:innen untersucht, die sich in stationärer Behandlung auf der Palliativstation befinden.
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung:
Projektleitung:
Neuentstehende Anwendungen in der Biologie, Nanotechnologie und Medizin machen die Vernetzung von Objekten und Maschinen mit Abmessungen im Nano- und Mikrometerbereich erforderlich. Traditionelle elektromagnetische Ansätze für den Entwurf entsprechender Kommunikationssysteme sind für solch kleine Größenordnungen nicht geeignet. In der Natur jedoch ist die Kommunikation zwischen Nano- und Mikro-Objekten, wie z.B. Bakterien und anderen Zellen, weit verbreitet. Dabei kommen oft Signalmoleküle als I…
Mittelgeber: Innovative Training Networks (ITN)
Projektleitung:
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
Projektleitung: ,
Dünnschichttransistoren (Thin-Film Transistors, TFTs) werden hauptsächlich in Flachbildschirmen als Schalter zur Ansteuerung der Bildpunkte verwendet. Bekannte Bezeichnungen sind TFT-Bildschirm oder TFT-Monitor. In TFTs wird die Stromleitfähigkeit einer Halbleiterschicht zwischen zwei Kontakten, genannt Source und Drain, durch einen dritten Kontakt, das Gate, beeinflusst. Der Strom kann so über mehrere Größenordnungen verändert werden. Man spricht von ausgeschaltet wenn der Stromfluss verschwindend gering (zum Beispiel wenige Pikoampere) und von angeschaltet wenn er sehr viel größer (beispielsweise mehrere Mikroampere) ist. Das Umschalten benötigt immer etwas Zeit (Bruchteile von Sekunden). Wenn Source und Drain näher zusammen sind (der sogenannte Kanal ist kleiner), dann wird diese Zeit verringert, der TFT schaltet schneller. In aktuellen Dünnschichttransistoren werden Source und Drain einheitlich oberhalb oder unterhalb des Halbleiters angebracht. Die Kontaktierung auf gegenüberliegenden Seiten in den zu untersuchenden Alternating Contact TFTs (ACTFTs) ermöglicht neue Freiheitsgrade für Bauelementeoptimierung und -einsatz. Dieses Projekt zielt speziell auf Möglichkeiten zur kostengünstigen Realisierung von Kurzkanal-ACTFTs für den Einsatz in Hochfrequenz-Schaltungen ab. Mit den beiden Lehrstühlen für Elektronische Bauelemente sowie Technische Elektronik der FAU Erlangen-Nürnberg arbeiten zwei ausgewiesene Einrichtungen der Halbleiterelektronik und Hochfrequenz-Schaltungstechnik gemeinsam an der integrierten Entwicklung von Hochfrequenz-ACTFTs und daraus abgeleiteten Schaltungen und Systemen. Auf Basis von Metalloxid-TFTs (Bei diesen TFTs ist der Halbleiter ein Metalloxid.) werden Bauelementphysik, Hochfreqeunz-Verhalten und neue Schaltungsansätze erforscht und neue Perspektiven für dünne, flexible Anwendungen in Industrie-, Consumer- sowie textiler/tragbarer Elektronik aufgezeigt.
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung:
Mittelgeber: Bundesministerien
Projektleitung: ,
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Projektleitung:
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung:
Motivation
Industrie 4.0 soll Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern. Eines der Hauptthemen ist das dynamische Reagieren von herkömmlichen, bislang unflexiblen Produktionseinrichtungen auf wechselnde Anforderungen und Umgebungseinflüsse. Für die Umsetzung sind nicht zuletzt eine tiefgreifende Interaktion zwischen Werkstücken, Maschinen und menschlichen Eingriffen sowie automatisierte Fertigungsprozesse unumgänglich. Hierbei werden Roboter eine entscheidende Rolle spielen.
Ziele und Vorgehen
Ziel von NetGuard6P ist die Absicherung und Positionierung beweglicher Anlagenteile, wie z.B. Robotern, um adaptiv auf sich ändernde Umgebungsbedingungen oder Produktionsaufgaben reagieren und in Echtzeit eine Interaktion zwischen Mensch und Maschine bzw. zwischen Maschinen zu ermöglichen. Kernfunktionalitäten sind eine virtuelle Schutzhülle zur Kollisionsvermeidung um den Roboter, sowie eine hochaufgelöste, dreidimensionale Erfassung von Bauteilen. Der Roboter soll während seiner Bewegung Ziele erkennen und anfahren, wobei er adaptiv auf Hindernisse reagiert und ihnen ausweicht. Zum Erreichen dieser Ziele werden neuartige Sensoren hochintegriert nach dem Sechstor-Prinzip aufgebaut. Durch die Verschaltung mehrerer Sensoren zu einem cyber-physischen Gesamtsystem kann die Umgebung dreidimensional und hochauflösend erfasst werden.
Innovationen und Perspektiven
Innovationen von NetGuard6P werden ein situationsabhängiges Reagieren von Robotern auf ihre Umgebung in Form einer virtuellen Schutzhülle und die hochaufgelöste dreidimensionale Erfassung von Bauteilen mit Hilfe von Sechstor-Interferometrie sein. Diese neuen Funktionalitäten ebnen den Weg zu einer extrem flexiblen und sicheren Produktion mit Interaktionen zwischen Menschen und Maschinen.
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Projektleitung:
Unkontrollierbare Schwingungen auf den bis zu 75 m langen Rotorblättern von großen Windenergieanlagen können die Betriebssicherheit der Anlage gefährden. Zurzeit gibt es nur wenige Sensorsysteme die diese Schwingungen erfassen können, welche alle die adressierte Problemstellung nur teilweise lösen. Das System soll direkt auf der Windkraftanlage installiert werden. Im Rahmen des Projekts soll ein radarbasiertes Vibrometer entwickelt werden, welches die Moden der mechanischen Schwingungen der Flügel kontaktlos und aus der Distanz erfasst. Hierfür soll aufgrund der niedrigen Schwingfrequenzen im Sub-Hertz-Bereich ein neuer Weg der Modenrekonstruktion aus der Zeitbereichsanalyse von mikrometergenauen und hochratigen Abstandsmessungen beschritten werden. Die Sechstortechnik bietet hierfür einen vielversprechenden Ansatz. Als Betriebsfrequenz für dieses mikrowellentechnische Radarsystem wird 24 GHz gewählt, da hier ein guter Kompromiss aus Reichweite bzw. atmosphärischer Dämpfung und Messgenauigkeit erreicht werden kann. Aus den über die Messzeit aufgetragenen hochgenauen Positionsdaten gilt es die Moden der Schwingungen zu ermitteln. Hierbei muss an mehreren möglichst punktförmigen Messtellen des Rotorblatts während dessen Vorbeiflug an den statisch am Turm oder auf der Gondel montierten Radarsensoren die Blatteigenbewegung möglichst exakt aufgezeichnet und aus mehreren aufeinanderfolgenden Vorbeiflügen die Schwingungsverteilung berechnet werden (orangene Module in der Grafik). Zum Tracken der Modenanteile soll das System durch flächige Messungen ergänzt werden (gelbe Module), die als Kontrolle der Blattbewegungen Bewegungsdaten generieren während die hochfokussierenden Systeme das jeweilige Blatt nicht erfassen können. Für die hohe Fokussierung werden sehr große Brechungsindizes der geplanten quasioptischen und Linsen-Antennen benötigt. Dies lässt sich mit herkömmlichen Materialien nicht realisieren. Aus diesem Grund werden neue, dielektrisch gefüllte Kunststoffkomposite entwickelt und über Spritzgießen als dielektrische Antennen strukturiert. Je nach benötigtem Fokussierungsgrad bieten sich unterschiedliche Geometrien an (Linse; Dielectric-Rod; Quasioptische, direktgespeiste elliptische Struktur)
Die wissenschaftlichen Ziele des Projekts, die gleichzeitig auch eng mit dessen Risiken verknüpft sind, sind in folgenden Fragen zu sehen:
- Kann der Radar-Strahl mit Hilfe der zu entwerfenden dreidimensionalen keramisch gefüllten Kunststoffstrukturen so stark fokussiert werden, dass punktförmige Messstellen in mehreren Metern Entfernung erreicht werden können? Angedacht sind für flächige Erfassung im mittleren Entfernungsbereich bis 10 Meter Linsensysteme. Für hochfokussierende Messungen bei mittleren Distanzen bis 40 Meter direkt-gespeiste quasioptische elliptische Geometrien und für weite Distanzen bis 80 Meter Dielectric-Rod-Strukturen mit sehr hoher Fokussierung.
- Lässt sich der Füllgrad des keramischen Pulvers in der fokussierenden Kunststoffstruktur so stark erhöhen, dass die Gesamtstruktur für Frequenzen von 24 GHz als elektrisch homogen anzusehen ist und relevante relative dielektrische Werte aufweist, ohne die mechanischen Eigenschaften nennenswert zu verschlechtern? Hierfür sind sowohl geeignete Materialien zu finden, als auch deren Verarbeitbarkeit zu untersuchen.
- Kann mit kommerziell verfügbaren Komponenten ein 24-GHz-Sechstor-Vibrometer aufgebaut werden, das selbstständig durch schaltungstechnische Komponenten Umgebungseinflüsse wie Schmutz-, Feuchtigkeit-, Eis- und Salzanhaftungen auf der Linse, sowie Temperatureinflüsse auf das Gesamtsystem erkennt und kompensiert, ohne dass ein Benutzer Einfluss nehmen muss? Hierfür sind spezielle hochfrequenztechnische Kalibrationsstrukturen und Referenzstrecken zu finden und zu bewerten.
- Ist es möglich aus zeitlich begrenzten aber periodischen Messungen den kontinuierlichen Verlauf des Abstands über die Zeit zu rekonstruieren, wobei zusätzlich über eine flächige Detektion Informationen zum groben Tracken des Status‘ gewonnen werden?
- Können mit Hilfe von neuen zeitbereichsbasierten Analyse-Ansätzen die dynamischen Vorgänge bei der Schwingungsentstehung direkt aus dem Zeitbereichssignal extrahiert werden, ohne dass eine Fourier-Transformation mit für niedrige Frequenzen großen Längen und der Voraussetzung statischer Signalverläufe angewandt werden muss?
- Kann der Dynamikbereich des Sechstor-Empfängers so modifiziert werden, dass in allen Betriebszuständen und in allen Entfernungen die Überwachung gewährleistet ist?
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung: ,
Mittelgeber: Industrie
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Mittelgeber: Industrie
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Mittelgeber: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
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Systeme zur Verarbeitung, Erzeugung und übertragung digitaler Bilder (Bildsysteme) unterliegen sehr oft harten Anforderungen an Rechenleistung, Latenz, Durchsatz und Kosten. Typische Beispiele sind die medi-zinische Bildverarbeitung, Computerspiele oder die Videokompression in Camcordern. Um diese Anforde-rungen zu erfüllen, werden oft dedizierte Hardware-Beschleuniger eingesetzt als auch Grafikprozessoren (GPUs) oder digitale Signalprozessoren (DSPs). Die entstehenden Bildsysteme sind in zweierlei H…
Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
Projektleitung:
Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
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Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
Projektleitung:
Um den ganzheitlichen Modellierungs‐ und Simulationsansatz der Forschergruppe MUSIK auf allen Systemebenen zu gewährleisten, werden in Teilprojekt 4 die Auswirkungen nichtlinearer Eigenschaften von MEMS‐Bauelementen auf die Leistungsmerkmale eines HF‐übertragungssystems untersucht. Dabei gilt es nicht nur, schwer erkennbare Ursachen parasitärer Einflüsse auf die Gesamtschaltung zu beseitigen; vielmehr kann das Potential für die gezielte Nutzung nichtlinearer Effekte über die Grenzen des einzeln…
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Projektleitung:
Das Vorhaben MAS erforscht nano-elektronische Komponenten und Systeme für AAL-Anwendungen (Gesundheit/Wellness/Patienten-Monitoring). Hauptziele: Realisierung geschlossener Sensor Service Kommunikationsketten (AAL-Wertschöpfungskette) sowie die Erforschung und Umsetzung einer AAL-Technologie-Plattform. Anwendungs-orientierten Demonstratoren (Referenz-Applikationen) werden realisiert und im medizinischen Umfeld (Telemedizin/Health Service Provider) erprobt. Teilziele: Spezifikation von UseCases un…
Mittelgeber: Sonstige EU-Programme (z. B. RFCS, DG Health, IMI, Artemis), Industrie, Bundesministerien
Projektleitung:
The objective of MAS is to develop a common communication platform and nanoelectronics circuits for health and wellness applications to support the development of flexible, robust, safe and inexpensive mobile AAL systems, to improve the quality of human life and improve the well-being of people. In this context, reference architectures will be defined in order to enable system development from devices to complete mobile AAL systems, and to enable cooperative clusters of such systems for specific…
Mittelgeber: BMBF / Spitzencluster
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In dem Forschungsvorhaben „Smart Sensors B" wird im Rahmen des Spitzenclusters Medical Valley an einem hochfrequenzbasiertem Sensorknoten zur nicht-invasiven Messung von Blutparametern gearbeitet. Die elektrische Eigenschaften erfahren eine Konzentrationsabhängige, charakteristische änderung. Diese änderungen lassen sich mit immer kostengünstigeren, integrierten Hochfrequenzschaltungen nicht-invasiv ermitteln. Letzteres könnte zukünftig eine portable, automatisierbare Langzeitmessung diverser Blutpar…