Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
Elektronische Assistenzsysteme sind in der Regel komplexe Systeme, für deren Entwicklung unterschiedliche Technologien zum Einsatz kommen. Einige dieser notwendigen Technologien sind im Fraunhofer IMS innerhalb der anderen Geschäftsfelder vertreten und stehen für die Entwicklung hausintern zur Verfügung. Zu nennen sind hier die Technologien aus dem Bereich der Sensorik (Drucksensorik, Imager, IR-Sensorik), aber auch die Technologien aus dem Bereich der CMOS-ASICs und der MST-Bauelemente.
Viele elektronische Assistenzsysteme benötigen drahtlose Kommunikationsschnittstellen, da sie mobil genutzt werden sollen oder in einem beweglichen Umfeld eingesetzt werden sollen. Hierzu liefert das Geschäftsfeld »Wireless and Transponder Systems« des Fraunhofer IMS die zugehörigen Technologien für den drahtlosen Informationsaustausch (RFID, Bluetooth LE, LoRa, NB-IoT).
Auch für die möglicherweise erforderliche drahtlose Energieversorgung per Funk oder per Energy-Harvesting stehen entsprechende Technologien zur Verfügung. Hierbei wird aus der Umgebung eines Systems Energie bezogen, z. B. aus Licht (mit Solarzellen), aus Temperaturdifferenzen (mit Thermogeneratoren), aus Vibration (mit Piezo-Generatoren oder Dynamos) oder aus dem magnetischen Streufeld eines von Wechselstrom durchflossenen Leiters (per Induktion), und in elektrische Energie zum Betrieb eines Systems umgewandelt. In der Regel kommen hier zusätzlich Hardware-Technologien zum Low-Power-Design und zum Energiemanagement zum Einsatz, um den Stromverbrauch eines Systems auf absolutes Minimum zu reduzieren.
Folgende weitere Technologien für die Realisierung von elektronischen Assistenzsystemen bzw. deren Integration aus diversen Subsystemen stehen dem Geschäftsfeld zur Verfügung bzw. wurden dort entwickelt. Dazu gehören:
- Embedded Systems (Embedded Hardware, Embedded Software)
- Kommunikation und Vernetzung (Internet, Bus-Systeme, Verschlüsselung, Protokolle)
- Benutzer-Oberflächen und -Schnittstellen (GUI, Apps für PC und Smartphone/Tablet)
- Daten- und Signalanalyse-Algorithmen (Embedded und PC)
Im Zusammenhang mit den genannten Daten- und Signalanalyse-Algorithmen sind insbesondere die beim Fraunhofer IMS entwickelten Machine-Learning-Verfahren zu nennen. Hierbei werden z. B. von Sensoren erfasste Rohdaten mit Hilfe von künstlichen neuronalen Netzen (ANN) zu höherwertigen Informationen verarbeitet. Mit Hilfe der AIfES-Technologie können solche neuronalen Netze auch auf stark ressourcenbeschränkten Mikrocontrollersystemen implementiert werden auf denen dann auch der Lernprozess ablaufen kann.
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