TU BRAUNSCHWEIG

Auflistung von  Themenvorschlägen für Studien- und Diplomarbeiten bzw. Bachelor- und Masterarbeiten:

Die hier nachfolgend aufgelisteten Themenvorschläge sind als Bachelorabschluss-arbeiten konzipiert worden, sie können als Master- bzw. Diplom- und Studienarbeiten entsprechend angepaßt werden. Eine gezielte Zusammenstellung der Aufgaben erfolgt in Absprache mit der/dem Studentin/Studenten. Eigene Vorschläge und Ideen sind stets willkommen.


Entwicklung von Flugreglern für unbemannte Senkrechtstarter

Senkrechtstarter ermöglichen neben dem senkrechten Starten und Landen einen effizienten Flächenflug, wodurch sie für verschiedene Einsatzzwecke vorteilhaft sein können. Für den Betrieb eines unbemannten Senkrechtstarters vom Schwebeflug über die Transition zum Flächenflug und zurück ist ein Flugregler mit besonderen Anforderungen nötig. Die stark veränderliche und nichtlineare Dynamik von Senkrechtstartern ist zum einen regelungstechnisch herausfordernd und bietet zum anderen viel Spielraum für die Verwendung geeigneter moderner Regelungsverfahren. Solche Regelungsverfahren sind beispielsweise adaptive Regelungen wie model reference adaptive control (MRAC) oder nichtlineare Regelungen, die auf der nichtlinearen dynamischen Inversion und neuronalen Netzen basieren. Eine solche Regelung soll in das bestehende flugdynamische Simulink-Modell des Senkrechtstarters implementiert werden. Vielversprechende Konzepte sollen in Testflügen erprobt werden. Die Aufgabenstellung kann individuell vereinbart werden.

Kontakt:
Alexander Kuzolap, a.kuzolap(at)tu-braunschweig.de, 0531/391-9870
Yannic Beyer, y.beyer(at)tu-braunschweig.de, 0531/391-9869


Optimierung der Antriebsgruppe für unbemannte Senkrechtstarter

Senkrechtstarter ermöglichen neben dem senkrechten Starten und Landen einen effizienten Flächenflug, wodurch sie für verschiedene Einsatzzwecke vorteilhaft sein können. Da die Anforderungen an den Antrieb für den Schwebeflug und Flächenflug sehr unterschiedlich sind, müssen bei der Auslegung der Antriebsgruppe Kompromisse gemacht werden. Dementsprechend gibt es sehr vielfältige Antriebskonzepte für Senkrechtstarter, z.B. kombinierte Hub-/Schubantriebe, getrennte Hub-/Schubantriebe, einzelne Motorabschaltungen, Verstellpropeller uvm. Um eine möglichst optimale Auslegung hinsichtlich zuvor festgelegter Anforderungen zu erlangen, wird am IFF zum einen ein Matlab-Programm verwendet. Dieses Programm basiert auf Datenbanken für Propeller, BLDC-Motoren, Motorreglern (ESCs) und LiPo Batterien. Zum anderen sollen bestimmte Antriebe, welche sich kaum im Handel befinden, ausgelegt, gebaut und getestet werden. Dabei handelt es sich vor allem um Verstellpropeller und koaxiale Propeller. Die Aufgabenstellung kann individuell vereinbart werden.

Kontakt:
Alexander Kuzolap, a.kuzolap(at)tu-braunschweig.de, 0531/391-9870
Yannic Beyer, y.beyer(at)tu-braunschweig.de, 0531/391-9869


Literaturrecherche: Regelungskonzepte mit neuronalen Netzwerken und Überprüfung der Eignung zur (adaptiven) Flugregelung

Einordnung der Arbeit:
Durch die zunehmende Automatisierung sowohl in der bemannten als auch in der unbemannten Luftfahrt sind die Funktionen von klassischen Flugreglern unverzichtbar geworden. Jedoch erreichen klassische Regelungsansätze oftmals ihre Leistungsgrenze unter dem Einfluss von Nichtlinearitäten oder Systemdegradation. Dem kann mit adaptiven Regelungskonzepten begegnet werden, welche die Systemleistung durch Abschätzung und Anpassung von Parametern erhöhen und Modellunsicherheiten bis hin zu Systemdegradationen bzw. Systemschäden kompensieren können. Die Regelungsaufgabe kann dann mit nur geringfügig schlechterer oder gleichbleibender Güte sicher fortgeführt werden.
Einen Anreiz bietet der Einsatz künstlich neuronaler Netze in Regelungen aufgrund ihrer universellen Approximationseigenschaften und der dadurch entstehenden Möglichkeit der Adaption.

Kontakt:
Alexander Kuzolap, a.kuzolap(at)tu-braunschweig.de, 0531/391-9870
Yannic Beyer, y.beyer(at)tu-braunschweig.de, 0531/391-9869


Erprobung von Algorithmen zur dynamischen GNSS-Baselinebestimmung ohne Zwangsbedingungen

Bei der Entwicklung einer teilautonomen Einschmelzsonde sind Navigationsalgorithmen umzusetzen und zu erproben. Zur Kontrolle dieser Navigationsalgorithmen ist eine externe Referenz in Form von Low-Cost GNSS-Empfängern vorgesehen, die die direkte Umgebung der Sonde vermessen. Diese Empfänger sind mit einer Prozessierungseinheit ausgestattet und können untereinander Daten austauschen. Ein Gerät soll sich als ad-hoc Referenzstation initialisieren, alle weiteren Geräte sind „Rover“, die Daten von der Referenz empfangen und ihre Position relativ zur Referenz bestimmen. Die Rover können dabei die Position unabhängig von der Referenz verändern.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Sabine Macht, Tel. 391-9839

Dipl.-Ing. Martin Escher, Tel. 391-9838


Simulation und Korrektur der Ionosphäre in der Satellitennavigation

Satellitennavigation ist mittlerweile ein essentieller Bestandteil der Navigation in der Luftfahrt. Mit steigendem Einsatz von RNAV werden die Anforderungen an die Satellitennavigation in Bezug auf Genauigkeit sowie Zuverlässigkeit immer größer. Ein wesentlicher Faktor hierbei ist die Beeinflussung des Satellitensignals in der Ionosphäre, was in einer fehlerhaften Schrägentfernung zum Satelliten resultiert.

Der durch die Ionosphäre verursachte Fehler ist nicht konstant, sondern schwankt mit der Tageszeit sowie Position des Empfängers. Er ist dennoch in einem gewissen Maße vorhersagbar und wird durch unterschiedliche Fehlermodelle beschrieben.

Kontakt

Alexander Peuker, Tel. 0531-391-9871, a.peuker(at)tu-braunschweig.de, IFF Raum 01



3D Navigation in GNSS-denied Environments for Unmanned Systems

Das Institut für Flugführung (IFF) verfügt sowohl über unbemannte Bodenfahrzeuge als auch unbemannte Luftfahrzeuge, die eingesetzt werden um zukunftsorientierte Forschung zu betreiben. Aktuelle Forschungen in einem nationalen Raumfahrtprojekt untersuchen den Einsatz eines Verbundes von unbemannten Flugsystemen und Bodenfahrzeugen zum Zwecke der Erkundung von
Tiefebenen und Schluchten auf dem Mars. Im Rahmen von studentischen Arbeiten oder auch als studentische Hilfskraft bieten wir Studierenden die Möglichkeit aktiv an unserem Forschungsvorhaben und an der Weiterentwicklung unserer unbemannten Systeme mitzuwirken.
Mögliche Themen:

  • Implementierung von 3D Pfadplanungsalgorithmen und Pfadverfolgungsstrategien
  • Verarbeitung von LiDAR Sensordaten (SLAM – Simultaneous Localization and Mapping)
  • Implementierung von Explorationsalgorithmen (bspw. Next Best View bzw. Frontierbased
  • Exploration)

Kontakt:

Mario Gäbel, Tel. 0531 391-9897,  m.gaebel(at)tu-braunschweig.de


Studentische Arbeiten (Diplom/Master) im Bereich Airborne Laserscanning

Automatische Landungen von Flugzeugen gehören längst zum Alltag in der modernen Luftfahrt. Die Anwendung der automatischen Landung auf regionale Flughäfen, wo das Instrumentenlandesystem (ILS) nicht verfügbar ist, ist Forschungsgegenstand des Projektes C2Land am Institut für Flugführung (IFF). Dabei wird ein durch Videokameras und Laserscanner gestütztes Navigationssystem zur Landung entwickelt, welches den Anforderungen automatischer Landung gerecht werden soll.

Kontakt:

Christian Tonhäuser, 0531 391-9875, c.tonhaeuser(at)tu-braunschweig.de, Raum 008


Kommunikationsmanagement für einen unbemannten Roboterschwarm (Flug- und Bodensysteme)

Das Institut verfügt sowohl über unbemannte Bodenfahrzeuge als auch über unbemannte Luftfahrtzeuge, ,die  eingesetzt werden um zukunftsorientierte Forschung zu betreiben. Aktuelle Forschungen in einem nationalen Raumfahrtprojekt untersuchen den Einsatz eines Verbundes von unbemannten Flug- und Bodenfahrzeugen zum Zwecke der Erkundung von Tiefebenen und Schluchten auf dem Mars.  Mehr ...

Kontakt:

Thomas Krüger, 0531 391-9874 (th.krueger(at)tu-braunschweig.de


Unbemanntes Flugsystem für meteorologische Messungen in der Anarktis

Das Institut entwickelt und betreibt unbemannte Luftfahrzeuge für zukunftsorientierte Forschung. In einem Aktuellen Forschungsprojekt soll ein Multikopter in der Antarktis für meteorologische Messungen zum Einsatz kommen. Mehr ...

Kontakt:

Thomas Krüger, 0531 391-9874 (th.krueger(at)tu-braunschweig.de


Entwicklung eines Mapping-UAV mit 360°-Kamerasensor

Einordnung der Arbeit:

Der autonome Einsatz unbemannter Fluggeräte setzt eine ausreichende Umgebungswahrnehmung der Systeme voraus. Zur Erstellung von 3D-Karten ihrer Umgebung werden oft optische Sensoren (Kameras) eingesetzt. Diese haben jedoch ein beschränktes Sichtfeld, womit immer nur ein Teil der Umgebung registriert und anschließend kartiert (SLAM, Photogrammmetrie) werden kann.

Die Verwendung von 360°-Kameras kann hier deutliche Verbesserungen bringen. Diese ermöglichen die Erfassung von Informationen in nahezu alle Richtungen zeitgleich. Dies resultiert in eine große Überlappung sequenziell aufgenommener Bilder, was eine photogrammetrische Auswertung begünstigt und eine Kartierung insbesondere in Gebäuden stark vereinfacht. Mehr...

Kontakt:

Markus Bobbe, 0531 391-9816, m.bobbe(at)tu-braunschweig.de


Entwicklung eines Systems zur Aufklärung von Großgefahrenlagen mittels UAV + UGV

Einordnung der Arbeit: Während großflächiger Gefahrenlagen wie Hochwasser, Ölverschmutzung oder Erdbeben stellt die kurzfristige Aufklärung des Einsatzgebietes eine große Herausforderung für die Einsatzkräfte dar. Unbemannte Luft- und Bodensysteme können hier wesentliche Beiträge leisten. Im Rahmen des Projekts werden mehrere Versuchsträger mit hochwertigen Kameras, Infrarotkameras und Laserscannern ausgerüstet und erprobt. Um die zusätzlichen Anforderungen für die Einsatzkräfte zu minimieren, sollen die Systeme ihre Missionen automatisiert ausführen und erfasste Daten automatisiert ausgewertet bzw. vorausgewertet werden. Mögliche

Teilaufgaben:
• Elektronischer Aufbau der Payload (Sensoren etc.)
• Automatisierte Missionsplanung
• Positionierung im Schwarm (GNSS, INS)
• Automatisierte Auswertung von Infrarotbildern (OpenCV)
• Automatisierte Photogrammetrische Auswertung (Agisoft)

Kontakt:

Markus Bobbe, 0531 391-9816, m.bobbe(at)tu-braunschweig.de


Themenvorschlag für Studien-, Master- und Diplomarbeiten und studentischen Hilfstätigkeiten

Sensorintegration und -verarbeitung zur Automatisierung von unbemannten Systemen

Kontakt:

Mario Gäbel (m.gaebel(at)tu-braunschweig.de)

Thomas Krüger (th.krueger(at)tu-braunschweig.de


Masterarbeit: Modellierung der Umströmung eines Quadrocopters

Das Institut für Flugführung (IFF) der TU Braunschweig betreibt für die Erforschung der unteren Atmosphäre eine Flotte von meteorologischen UAV (kleine unbemannte Flugroboter). Für eine spezielle Anwendung soll ein Quadrocopter mit meteorologischer Sensorik  ausgerüstet werden. Um die Sensorik in möglichst ungestörter Atmosphäre anzubringen, soll die Umströmung im Rahmen einer Masterarbeit modelliert werden. Es werden die Strömungsverhältnisse an verschiedenen Punkten numerisch simuliert (in openFOAM software) und bewertet hinsichtlich der Eignung als Sensorposition.

Die Arbeit wird gemeinsam  vom ISM und IFF betreut. Weitere Informationen sind auf Anfrage erhältlich.

Kontakt:

Dr. Astrid Lampert, Astrid.Lampert(at)tu-bs.de, 0531-391-9885

M. Sc. Pradeep Kumar, pradeep.kumar(at)tu-bs.de, 0531-391-94267


HiWi-Tätigkeit und/oder Bachelor-, Studien-, Masterarbeit:

Magnetfeldgestütze Exploration mittels Einschmelzsonde im Saturnmagnetfeld

Nach dem aktuellen Stand der Forschung wird angenommen, dass die Eismonde unseres Sonnensystems Leben beherbergen könnten. Ein astrobiologisch interessanter Kandidat ist der Saturnmond Enceladus mit jeweils reichhaltigen Eis- und Wasservorkommen. Derzeit wird eine Mission zum Enceladus vorbereitet, in der eine Schmelzsonde für die Probenentnahme in den Eispanzer vordringt. Um das System zu befähigen, autonom Entscheidungen zu treffen, bedarf es sowohl Ortungs- als auch Umgebungsinformationen. Da praktisch alle Stoffe die Ausbreitung des Saturnmagnetfeldes beeinflussen, lässt die Kombination mehrerer Feldmessungen Rückschlüsse auf die unmittelbare Umgebung der Schmelzsonde zu. Somit können Hindernisse im Eis erkannt und gemieden werden. Mögliche Teilaufgaben:


• Magnetfeldmodelierung zwecks Simulation
• Inversrechnung zur Störererkennung
• Aufbau einer Testumgebung
• Durchführung von Feldversuchen

Kontakt: Markus Bobbe, m.bobbe(at)tu-bs.de, 0531 391 9816, Raum 016 am IFF


Computer Vision und Navigation

Am Institut für Flugführung (IFF) wird ein durch Optik (Videokamera, Laserscanner) gestütztes Trägheitsnavigationssystem (GNSS, IMU) entwickelt, welches eine bordautonome Flugzeugortung in Landebahnnähe ermöglichen soll.

Interessierte Studenten sind eingeladen sich im Rahmen von Abschlussarbeitenan folgenden Aufgaben zu beteiligen:

  • Robuste Landebahnerkennung mit Hilfe von Computer Vision Algorithmen (OpenCV, C++)
  • Genauigkeitsstudie zur bildbasierten Positionsbestimmung des Flugzeugs (Standardabweichung, Kalman Filter)
  • Abstandsberechnung zur Landebahn basierend auf Computer Vision Algorithmen
  • Landebahnerkennung bei Nacht, Möglichkeiten zum Einsatz von IR Kameras mehr ...

Kontakt und Betreuung:

Maik Angermann: m.angermann(at)tu-bs.de, Raum 009, 0531/391-9876
Stephan Wolkow: s.wolkow(at)tu-bs.de, Raum 013, 0531/391-9877


Analyse von Wind-Daten am Flughafen Braunschweig

Das Institut für Flugführung (IFF) der TU Braunschweig betreibt am Flughafen Braunschweig ein Wind-Lidar. Nachts tritt in geringen Höhen häufig über mehrere Stunden ein Starkwindband auf, ein sogenannter Low-level Jet. Mehr ...

Weitere Informationen bei:
Dr. Astrid Lampert, Astrid.Lampert(at)tu-bs.de 0531-391-9885


Start- und Landevorrichtung für unbemanntes Flugzeug auf kleinem Raum

Das Institut für Flugführung (IFF) der TU Braunschweig betreibt für die Erforschung der unteren Atmosphäre eine Flotte von meteorologischen UAV (kleine unbemannte Flugroboter). Für den Einsatz in komplexem Gelände oder vom Schiff soll im Rahmen einer studentischen Arbeit eine Start- und Landevorrichtung recherchiert und konstruiert werden, die Start und Landung auf sehr kleinem Raum ermöglichen. Der Einsatz der UAVs soll damit unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit werden. Mehr ...

Weitere Informationen bei:
Dr. Astrid Lampert, Astrid.Lampert(at)tu-bs.de 0531-391-9885

Mark Bitter, Mark.Bitter(at)tu-bs.de, 0531-391-9818


Feuchte-Sensoren für fluggestützte Messungen

Das Institut für Flugführung (IFF) der TU Braunschweig betreibt das Forschungsflugzeug D-IBUF und die Hubschrauber-Schleppsonde Helipod. Für meteorologische Messungen ist es wichtig, schnell und genau Feuchtemessungen durchzuführen. Bisher wurde dafür ein Lyman-Alpha-Gerät eingesetzt, für das jedoch kein Ersatz mehr verfügbar ist.
Im Bereich der fluggestützten Feuchtemessung bietet das IFF zwei studentische Arbeiten (Bachelor oder Studienarbeit) an:

  • Recherche eines schnellen Feuchtesensors, der auch bei sehr niedrigen Temperaturen und geringer relativer Feuchte verlässliche Werte liefert, sowie Betrachtung der geeigneten Luftzuführung beim Einbau in ein Flugzeug. Neben der Literatur-Recherche werden auch Messdaten von verschiedenen Feuchte-Messgeräten analysiert.

  • Vergleich von Methoden der Feuchte-Kalibration im Labor und im Flug, sowie Entwicklung einer Feuchte-Kalibrations-Routine für die Feuchte-Messgeräte des IFF

Weitere Informationen bei:
Dr. Astrid Lampert, Astrid.Lampert(at)tu-bs.de 0531-391-9885

Falk Pätzold, f.paetzoldt(at)tu-bs.de, 0531-391-9813

Mark Bitter, Mark.Bitter(at)tu-bs.de, 0531-391-9818


Studentische Arbeiten im Bereich Landebahnerkennung mit Computer Vision Algorithmen

Am Institut wird ein durch die optische Kamera gestütztes Navigationssystem entwickelt, welches die Positionsbestimmung des Flugzeugs relativ zur Landebahn ermöglicht. Hierzu werden in einer Simulationsumgebung Computer Vision Algorithmen zur Extraktion der Landebahnmerkmale aus Videobildern entwickelt. Mehr...

Kontakt: Stephan Wolkow, Tel. 391-9877, s.wolkow(at)tu-bs.de, IFF Raum 013

Studentische Arbeiten im Bereich Autonome Landung

Autonome Landungen von Flugzeugen gehören längst zum Alltag in der modernen Luftfahrt. Dabei werden die Flugzeuge mit Hilfe des bodenbasierten Instrumentenlandesystems (ILS) sicher und zuverlässig bis zum Aufsetzen auf der Landebahn durch den Luftraum geleitet. Somit hängt das gewählte Landeverfahren von der Infrastruktur am jeweiligen Standort ab. Sollte das ILS nicht zur Verfügung stehen, müssten alternative Verfahren die Integrität, Zuverlässigkeit und die Genauigkeit beim Landeanflug gewährleisten.
Im Rahmen des Forschungsprojektes C2Land wird am Institut für Flugführung (IFF) ein durch die Optik (Videokamera, Laserscanner) gestütztes Trägheitsnavigationssystem (GNSS, IMU) entwickelt, welches den erwähnten Anforderungen gerecht werden soll.

Kontakt und Betreuung:

Maik Angermann: m.angermann(at)tu-bs.de, Raum 009, 0531/391-9876
Stephan Wolkow:
s.wolkow(at)tu-bs.de, Raum 013, 0531/391-9877


Themenvorschlag für Bachelor-, Studien-, Diplom,- und Masterarbeiten

Sensorik und Navigation von unbemannten Flugsystemen für extraterrestrische Anwendungen

Unbemannte Flugsysteme sind bereits heutzutage sehr leicht verfügbar und kommen in vielen zivilen und militärischen Bereichen immer öfter zum Einsatz. Auch Forschungsinstitutionen nutzen die unbemannten Systeme, um kostengünstig und unkompliziert neue Flugregelungs- und Navigationsalgorithmen zu erproben und neue Sensoren sowie Nutzlasten zu entwickeln. Aus diesem Grund nutzt auch das Institut für Flugführung (IFF) diese Systeme und kann somit zukunftsorientierte Forschung betreiben. Aktuelle Forschungsbestrebungen gehen sogar davon aus unbemannte Flugsysteme für die Erkundung auf dem Mars einzusetzen.

Kontakt und Betreuung:

Thomas Krüger, 0521/391-9818, th.krueger(at)tu-braunschweig.de


Erstellung einer Simulation eines Gravitations-Gradiometers

Im Rahmen dieser Arbeit solll zunächst eine Beobachtbarkeitsanalyse eines Gradiometers durchgeführt werden. Anschließend ist eine Simulation zu erstellen (Matlab/Simulink), um die Anforderungen an die Sensorik und deren Fehlereinflüsse zu untersuchen. Hierzu sind für die erhältliche Sensoren sowohl Fehlermodellierungen als auch Filter zu implementieren.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Falk Pätzold, Tel. 0531-391-9813, f.paetzold(at)tu-bs.de, Raum 009

Dipl.-Ing. Thomas Rausch, Tel. 0531-391-9846, thomas.rausch(at)tu-bs.de, Raum 009


Entwicklung eines Algorithmus zur Katalogisierung und Darstellung von Hotspots auf Grundlage von Streckenflugaufzeichnungen

Das System „Online­Contest (OLC)“ bildet die Plattform für weltweite Streckenflugwettbewerbe im Gleitflugsport.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Lutz Bretschneider, Tel. 0531-391-9819, l.bretschneider(at)tu-bs.de, Raum 040


Entwicklung eines Algorithmus zur Bewertung und Assoziation von Streckenflugaufzeichnungen im OLC-System

Das System „Online­Contest (OLC)“ bildet die Plattform für weltweite Streckenflugwettbewerbe im Gleitflugsport

Kontakt:

Dipl.-Ing. Lutz Bretschneider, Tel. 0531-391-9819, l.bretschneider(at)tu-bs.de, Raum 040


Konzept zur Berechnung der Energiebilanz für den Vergleich und die Analyse verschiedener Streckenflugaufzeichnungen im OLC-System

Das System „Online­Contest (OLC)“ bildet die Plattform für weltweite Streckenflugwettbewerbe im Gleitflugsport. 

Kontakt: Dipl.-Ing. Lutz Bretschneider, Tel. 0531-391-9819, l.bretschneider(at)tu-bs.de, Raum 040


"Erstellung einer Simulation eines Gravitations-Gradiometers"(pdf, 142 KB)

Kontakt: Dipl.-Ing. Falk Pätzold, Tel.: 0531 391-9813, f.paetzold(at)tu-braunschweig.de


  aktualisiert am 11.10.2017
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