DEROCHE (Drohnentechnologie basierend auf Eingebetten Rekonfigurierbaren Offenen CPUs und Hardware-Erweiterungen)

MA23, Call 41: Forschung an den Wiener Fachhochschulen (inkl. Infrastruktur)

(MA23 – Projekt 41-18, DEROCHE)

Die rasante Entwicklung der Mikroelektronik der vergangenen Jahre hat zu einer weitreichenden
Miniaturisierung und deutlichen Kostenreduktion bei Prozessoren, Sensoren und Leistungselektronik geführt. So finden sich heute selbst in niedrigen Preissegmenten leistungsfähige Systeme für bspw. Drohnenfotografie, Vermessung, Inspektion, Search-and-Rescue, Agrartechnologie, und Umweltmonitoring. In all diesen Bereichen sind auch Wiener Organisationen und Unternehmen aktiv.

Gleichzeitig basieren sowohl kommerziell verfügbare als auch im (hoch)schulischen und universitären Umfeld eingesetzte Drohnen im Kern nahezu ausschließlich auf generischen Mikrocontrollern. Dabei handelt es sich fast ausnahmslos um Prozessoren mit proprietärem Befehlssatz, was eine Abhängigkeit von mehrheitlich außereuropäischen Herstellern und Lizenzgebern schafft. Dies stellt in heutiger Zeit zunehmend ein Problem bzgl. der Lieferkettensicherheit dar. Zudem sind diese generischen Systeme nicht optimal an die Drohnentechnologie angepasst, sodass notwendige Sensordatenverarbeitung und Aktuatoransteuerung in Software abgebildet werden müssen.

Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des Forschungsvorhabens „Drohnentechnologie basierend auf Eingebetten Rekonfigurierbaren Offenen CPUs und Hardware-Erweiterungen (DEROCHE)“ die Entwicklung eines optimal für den Einsatz in Flugdrohnen angepassten, intelligenten Fluglageregelungs- und Sensordatenverarbeitungssystems basierend auf der offenen Prozessortechnologie RISC-V. Das Forschungsprojekt soll die vielfältigen existierenden RISC-V-basierenden CPU-Kerne für deren effizienten Einsatz in autonomen Flugdrohnenanwendungen evaluieren. Basierend auf den Evaluierungsergebnissen sollen neue, intelligente Konzepte entwickelt werden, die eine Optimierung der Rechenleistung, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz ermöglichen. Für eine flexible, intelligente, und durch Parallelisierung hochleistungsfähige Sensordatenverarbeitung sollen als Basistechnologie programmierbare und (re)konfigurierbare digitale Logikchips – Field Programmable Gate Arrays, FPGAs – zum Einsatz kommen. Durch einen hohen Grad an digitaler Integration sollen diese Konzepte das Gewicht und den physischen Platzbedarf des Systems minimieren, um es gezielt für die Drohnentechnologie einzusetzen.

Durch die Verwendung und Weiterentwicklung der offenen Technologie „RISC-V“ arbeitet das Projekt dem Ziel der Stadt Wien zu, offene Technologien und Standards zu etablieren und zu einer neuen europäischen digitalen Souveränität beizutragen. Zur Sichtbarmachung dieser Konzepte soll eine Demonstratorplattform geschaffen werden. Diese bildet eine einerseits eine wichtige Grundlage für die akademische Dissemination der Projektergebnisse. Sie wird andererseits der Öffentlichkeit unter geeigneten permissiven Open-Source-Lizenzen zur Verfügung gestellt um ein Aufgreifen der Projektergebnisse durch Akteur*innen am Standort in der Form von Eigentumsrechten an Weiterentwicklungen zu ermöglichen.

Das Projekt knüpft an der FH Technikum Wien an eine breite Basis an Vorerfahrungen durch Projekte auf den Gebieten der Drohnentechnologie und dem Entwurf von Schaltungen für FPGA-Chips an. Als Zusatznutzen des Projektes profitiert der Studienbetrieb an der Fachhochschule sowohl in der Form von im Projekt betreuten themenrelevanten Bachelor- und Masterarbeiten, als auch durch den Transfer der im Projekt gewonnenen Erfahrungen in Regellehrveranstaltungen.

Durch umfangreiche Begleitmaßnahmen wie die Dissemination der Projektergebnisse über verschiedenste Kanäle – auch unter Nutzung der vielfältigen Möglichkeiten der Sozialen Medien – soll die breite Öffentlichkeit als auch Fach-Community eingebunden werden. Zusammen mit Aktivitäten im Bereich Gender- und Diversity-Management über die gesamte Projektlaufzeit wird eine Breitenwirkung im Sinne der Sensibilisierung für Technik und Naturwissenschaften erzielt, die schließlich als weiterer Zusatznutzen zu einer langfristigen Erhöhung der Studierendenzahlen aber auch des Mittelbaus am Standort führen soll.

Team und Besetzung:

Projektleitung:

Projektmitarbeiter*innen:

Ziele für nachhaltige Entwicklung der UNO