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-====== Module: Hardware and Sensing Technologies (Part1) ====== +====== Module: Hardware and Sensing Technologies (Part 1) ====== 
-**Study level**                 | Bachelor                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      |+ 
-**ECTS credits**                | 1 ECTS                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        |+**Study level** | Bachelor | 
-**Study forms**                 | Hybrid or fully online                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        |+**ECTS credits** | 1 ECTS | 
-**Module aims**                 Provide a practical foundation in embedded protocols, sensing hardware, and navigation/positioning for autonomous systems. Students will learn how sensors (IMU, GNSS, LiDAR/camera), actuators and power systems connect to embedded computing units via standard buses (I²CSPI, UART, CAN/CAN‑FD, Ethernet/DDS), how data moves deterministically across the system, and how to calibrate, time‑synchronise and validate multisensor setups. Emphasis is placed on interface compatibility, thermal/power constraints, EMC considerations and the integration lifecycle (from requirements to HIL testing) that turns components into a reliable platform                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              |+**Study forms** | Hybrid or fully online | 
-**Pre-requirements**            | Basic electronics (Ohm’s law, signals, voltage/current levels), programming fundamentals (preferably C/C++ or Python)and introductory control/linear algebra (vectors, matrices). Ability to use a Linux-based toolchain and Git is beneficial. Prior exposure to microcontrollers or SBCs (e.g., STM32, Arduino, Raspberry Pi, Jetson) is helpful but not mandatory.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       |+**Module aims** | The aim of the module is to provide a practical foundation in sensing hardware, embedded communication and navigation/positioning for autonomous systems. The course develops students’ ability to designintegrate and validate multi-sensor and actuator setups on embedded platforms, taking into account interface compatibility, timing, power and electromagnetic constraints to build reliable autonomy-ready platforms.| 
-**Learning outcomes**           | Knowledge:\\ • Explain operating principles and specs of common sensors (IMU, GNSS, range and vision sensors) and actuators.\\ • Describe embedded communication protocols (I²C, SPI, UART, CAN/CAN‑FD, Ethernet, DDS) and timing/synchronisation concepts.\\ • Outline the hardware integration lifecycle, calibration methods, environmental/EMC testing, and safety/quality standards.\\ Skills:\\ • Select appropriate sensors/computing units for a given task and justify tradeoffs of accuracy, latency, power and cost.\\ • Configure and bring up device buses, log and interpret sensor data, and perform basic multisensor calibration.\\ • Build a minimal HIL test to validate a perception/control loop and document results.\\ Understanding/Attitudes:\\ • Recognize integration risks (interface incompatibility, EMI, thermal/power limits) and propose mitigations.\\ • Appreciate supply chain constraints and obsolescence planning when choosing components.\\ • Work safely, ethically and reproducibly, documenting configurations and changes.     |+**Pre-requirements** | Basic knowledge of electronics and programming, as well as introductory control and linear algebra. Ability to work with Linux-based tools and version control is beneficial, while prior experience with microcontrollers or single-board computers is recommended but not mandatory. | 
-** Topics **                    | Sensors, Computing Units, and Navigation Systems:\\ • Sensor taxonomy and specs (IMU, GNSS, magnetometer, LiDAR, depth, camera); calibration (extrinsics/IMU alignment).\\ • Embedded computing: MCUs vs. SoCs (CPU/GPU/accelerators), power/thermal design, memory and I/O.\\ • Navigation and positioning: GNSS/IMU basics, odometry, sensor fusion concepts.\\ Embedded Protocols and Communication Backbones:\\ • I²C/SPI/UART fundamentals; CAN/CANFD; Ethernet, TSN concepts; DDS/ROS 2 communications.\\ Integration Lifecycle and Reliability:\\ • Requirements → interface design → assembly → HIL/SIL → environmental & EMC testing; timing/synchronisation; redundancy.\\ Supply Chain & Lifecycle Considerations:\\ • Component availability, quality/traceability, cybersecurity (SBOM/firmware signing), and obsolescence planning.                                                                                                                                                                                                                            |+**Learning outcomes** | **Knowledge**\\ • Explain operating principles and specs of common sensors and actuators.\\ • Describe embedded communication protocols and timing/synchronisation concepts.\\ • Outline the hardware integration lifecycle, calibration methods, environmental/EMC testing, and safety/quality standards.\\ **Skills**\\ • Select appropriate sensors/computing units for a given task and justify trade-offs of accuracy, latency, power and cost.\\ • Configure and bring up device buses, log and interpret sensor data, and perform basic multi-sensor calibration.\\ • Build a minimal HIL test to validate a perception/control loop and document results.\\ **Understanding**\\ • Recognize integration risks and propose mitigations.\\ • Appreciate supply chain constraints and obsolescence planning when choosing components.\\ • Work safely, ethically and reproducibly, documenting configurations and changes. | 
-**Type of assessment**          | The prerequisite of a positive grade is a positive evaluation of module topics and presentation of practical work results with required documentation                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         |+**Topics** | 1. Sensors, Computing Units, and Navigation Systems:\\  — Sensor taxonomy and specs (IMU, GNSS, magnetometer, LiDAR, depth, camera); calibration (extrinsics/IMU alignment).\\  — Embedded computing: MCUs vs. SoCs (CPU/GPU/accelerators), power/thermal design, memory and I/O.\\  —  Navigation and positioning: GNSS/IMU basics, odometry, sensor fusion concepts.\\ 2. Embedded Protocols and Communication Backbones:\\  — I²C/SPI/UART fundamentals; CAN/CAN-FD; Ethernet, TSN concepts; DDS/ROS2 communications.\\ 3. Integration Lifecycle and Reliability:\\  — Requirements → interface design → assembly → HIL/SIL → environmental & EMC testing; timing/synchronisation; redundancy.\\ 4. Supply Chain & Lifecycle Considerations:\\  — Component availability, quality/traceability, cybersecurity (SBOM/firmware signing), and obsolescence planning. | 
-**Learning methods**            | LectureConcept overviews with worked hardware schematics and bus timing examples.\\ Lab worksHandson bringup of sensors and a microcontroller/SBC, bus sniffing, timestamping and calibration; mini HIL demo.\\ Individual assignmentsShort design/calculation tasks (component selection, interface budgets) with a brief technical note.\\ SelflearningCurated readings and datasheets; recommended MOOC videos to reinforce embedded and navigation concepts.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   |+**Type of assessment** | The prerequisite of a positive grade is a positive evaluation of module topics and presentation of practical work results with required documentation | 
-**AI involvement**              Yes — assisted code scaffolding and debugging, log summarisation, data analysis/visualisation and literature search support. Students must verify outputs, cite use of AI tools, and avoid uploading proprietary or assessmentsensitive data.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             |   +**Learning methods** | **Lecture** — Concept overviews with worked hardware schematics and bus timing examples.\\ **Lab works** — Hands-on bring-up of sensors and a microcontroller/SBC, bus sniffing, timestamping and calibration; mini HIL demo.\\ **Individual assignments** — Short design/calculation tasks (component selection, interface budgets) with a brief technical note.\\ **Self-learning** — Curated readings and datasheets; recommended MOOC videos to reinforce embedded and navigation concepts. | 
-^ **Recommended tools and environments** | |+**AI involvement** | Assisted code scaffolding and debugging, log summarisation, data analysis/visualisation and literature search support. Students must verify outputs, cite use of AI tools, and avoid uploading proprietary or assessment-sensitive data. | 
 +^ **Recommended tools and environments** | STM32 or similar MCU development boards, Raspberry Pi / NVIDIA Jetson, typical sensors (IMU, GNSS, LiDAR, camera), CAN bus and logic analyzers, ROS2-based logging |
 ^ **Verification and Validation focus** |  | ^ **Verification and Validation focus** |  |
-^ **Relevant standards and regulatory frameworks** | |+^ **Relevant standards and regulatory frameworks** | ISO 26262, ISO 11452 / CISPR 25 / ISO 7637, ISO 16750, CAN | 
en/safeav/curriculum/hw-b.1762163369.txt.gz · Last modified: 2025/11/03 09:49 by airi
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