Versie: 17.6 Status: Final Auteur: Richard Holleman
Dit document is gepubliceerd door: Altran B.V. Eindhoven, Nederland Commentaar en suggesties kunnen worden gestuurd naar: Altran B.V. Postbus 80060 5600 KA EINDHOVEN Nederland tel: +31 (0)40 2503200 fax: +31 (0)40 2503201 Of via e-mail naar: Iris.henst@altran.com I
1 Inleiding 1 2 Praktische informatie 1 3 Creëer je eigen afstudeeropdracht 3 4 Pimp Altran met VR Glass 4 5 Virtuele rondleiding 5 6 Gezichtherkenning op de NVIDIA Tegra K1 6 7 IOS applicatie Home Kit 7 8 Digitale Handtekening 8 9 Car-to-car communicatie protocol in picotcp 9 10 Smart Heat Control 10 11 Aansturing met Myo armband 11 12 Audio/video signalen in internet-of-things 12 13 Security in Internet-of-Things 13 14 Co-simulatietooling Cyber-Physical Systems 14 15 Sensor shirt 15 16 Altran Tagwriter 16 17 Domotica in een physical web 17 18 Plaatsbepaling m.b.v. Wifi RSSI fingerprinting 18 19 Camera beveiligingssysteem 19 20 Trafic control System 20 21 Interconnected heterogeneous wireless networks 21 22 Maak een signaal analyse/generator tool 22 23 Bumperkleef module 23 II
1 Inleiding 1.1 Bedrijfsprofiel Als wereldleider op het gebied van innovatie en high-tech engineering consultancy, begeleidt Altran haar klanten bij het creatie- en ontwikkelingsproces van nieuwe producten en diensten. Al 30 jaar lang werkt Altran samen met de belangrijkste spelers binnen de sectoren Aerospace/Defence, Automotive, Energy, Railway, Healthcare, Telecom/Media and LifeScience. Het aanbod van de groep, gaande van de fases van het strategisch plan inzake nieuwe technologieën tot de fases van de industrialisering, garanderen de kapitalisatie van kennis binnen 5 belangrijke domeinen: Intelligent Systems, Innovative Product Development, Lifecycle Experience, Mechanical Engineering en Information Systems. Als internationale groep opereert Altran in meer dan twintig landen verspreid over Europa, Azië en Amerika. Als een strategische partner biedt Altran zijn klanten wereldwijde support en zorgt hierbij voor een consistent niveau van service. Intelligent Systems/Altran is het onderdeel van Altran dat de uitdagingen van de snel groeiende markt van intelligente systemen aan gaat. Wij richten ons specifiek op het aanbieden van kant-enklare oplossingen en helpen onze klanten in het creëren van nieuwe zakelijke mogelijkheden en nieuwe ervaringen voor hun gebruikers in toepassingsgebieden zoals autonome systemen, smartphones, slimme meters, medische apparaten, Smart Vehicles en geavanceerde luchtverkeersleiding. Zo hebben wij bijvoorbeeld een rol gespeeld in de ontwikkeling van intelligente en innovatieve producten voor klanten als ASML, Bosch, Thales, Philips, NXP en TomTom. 1.2 Afstuderen bij Intelligent Systems/ Altran Afstuderen bij Intelligent Systems/Altran staat voor een mooie afsluiting van je opleiding en een goede voorbereiding op de toekomst. Wij bieden je de mogelijkheid om af te studeren op hoog niveau en de praktijk van echte projecten te ervaren. Ieder half jaar zorgen we voor een groot en divers aanbod van afstudeeropdrachten waar een kundige begeleiding niet ontbreekt. Door de diversiteit aan opdrachten is er altijd een leuke opdracht te vinden die past bij jouw afstudeerrichting en interessegebied. Mocht jouw ideale opdracht er niet bij staan, dan zijn we nieuwsgierig naar je eigen voorstel. Je bent een half jaar onderdeel van een gezellige en informele organisatie. We zien je als een volwaardig collega en je krijgt meer te zien van Altran dan alleen je afstudeeropdracht. Denk daarbij aan deelname aan workshops, Altran meetings, personeelsfeesten en borrels. Naast een opdrachtgever krijg je een technisch coach toegewezen. Ieder project wordt uitgevoerd volgens het Altran projecthandboek, een agile aanpak is ook mogelijk. Op deze manier leer je te werken volgens een methode zoals je die na je opleiding, in de praktijk ook gaat gebruiken. 1
2 Praktische informatie Geïnteresseerd of meer informatie Ben je geïnteresseerd in een afstudeerplaats binnen Altran, stuur dan je CV onder vermelding van de titel van de opdracht naar: Iris.henst@altran.com ter attentie van Iris Henst. Indien je meer informatie over Altran wilt, kun je ook bellen naar 040-2503200 of 06-2384 8773. Locatie Altran heeft in Nederland meerdere vestigingen maar de opdrachten worden voornamelijk uitgevoerd in Eindhoven. Periode Je kunt bij Altran aan je stage of afstuderen beginnen in september en februari voor een periode van 5 a 6 maanden. Individueel afstuderen of als duo Je kunt bij Altran als duo afstuderen, maar ook individueel. Ben je alleen en wil je graag als duo afstuderen? Dan helpt Altran je mee je aan een medeafstudeerder te koppelen. Voor meer informatie kun je contact met ons opnemen. Verzendlijst Mocht je afstudeeropdracht pas in een latere studieperiode plaatsvinden, dan kun je op onze verzendlijst geplaatst worden. Zodra er dan een nieuwe uitgave van dit boekje uitkomt, zorgen wij ervoor dat deze versie automatisch naar je toegestuurd wordt. We ontvangen dan graag je gegevens (school, studierichting en afstudeerperiode) via e-mail: Iris.henst@altran.com HBO of WO niveau Als een opdracht staat aangeperkt als HBO opdracht dan zou deze door middel van een onderzoekscomponent uit te breiden zijn naar een WO opdracht. 2
3 Creëer je eigen afstudeeropdracht 3.1 Inleiding Wij dagen je uit zelf een afstudeeropdracht te bedenken, voor een of meer van de onderstaande toepassingsgebieden: Security Intelligent leven Augmented reality HW aangestuurd door mobiele devices Automotive Healthcare 3.2 Opdracht Stuur ons je opdracht omschrijving. Beschrijf daarin de context en op hoog niveau het idee van je opdracht. 3.3 Technische aspecten Noem de methoden en technologieën die je gebruikt bij het uitvoeren van de opdracht. Voorbeelden hiervan zijn: UML C/C++, C#, Java Bluetooth 4.0, 6lowpan, zigbee, NFC HBO/WO (Technische) Informatica 3
4 Pimp Altran met VR Glass 4.1 Inleiding Een interactieve koffieautomaat, vergaderzaal displays en een op afstand bestuurbare deur. Dat zijn zomaar een paar voorbeelden van de connected devices die op het Altran kantoor zijn geïntegreerd. Eén van de specialisaties van Altran is namelijk 'the Internet of Things'. Bij Altran maken we apparaten slimmer. Dankzij een interface met de buitenwereld konden we het koffiezetapparaat al bedienen via een webinterface. Maar welke ervaring zullen onze werknemers, bezoekers en klanten krijgen met een VR Glass? 4.2 Opdracht In deze uitdagende opdracht staat een VR glass en connected devices centraal. Je zet een ervaring neer voor werknemers, bezoekers en klanten die zij niet snel zullen vergeten! Jij zorgt er namelijk voor dat de VR Glass interactie aangaat met allerlei apparaten. Je kunt bijvoorbeeld het volgende realiseren: Je loopt met je Glass langs de vergaderzaal en krijgt de planning weergegeven, Je bestelt door Glass spraakcommando s je favoriete koffie bij de koffiezetautomaat, Je opent de voordeur van het gebouw met Glass spraakcommando s, Je ziet de temperatuur van het gebouw via je Glass, Je bedient connected devices virtueel met behulp van Argumented Reality. Gebruik je creativiteit in deze opdracht, ook op technisch vlak. Er wordt namelijk verwacht dat je een technisch design kan maken, waarop anderen verder kunnen werken. Ook zul je veel technische overwegingen moeten maken om tot een goed resultaat te komen. 4.3 Technische aspecten VR glass Web services / connected devices Design Argumented reality HBO Technische Informatica 4
5 Virtuele rondleiding 5.1 Inleiding Op beurzen staat Altran met een stand waarmee we willen laten zien wat voor bedrijf Altran is. Dit blijft maar beperkt, je kunt Altran op een beurs niet ervaren. Hoe mooi zou het zijn als we beursbezoekers kennis kunnen laten maken met Altran door middel van een virtual reality rondleiding op ons kantoor. 5.2 Opdracht De opdracht bestaat uit het maken van een applicatie voor Oculus Rift en mogelijk ook Kinect (ivm interactie) om een interactieve virtuele rondleiding te creëren die we op een beurs kunnen tonen. Een bezoeker moet kunnen rondlopen, en bij diverse onderwerpen (Scrumbord, project hardware) kunnen aangeven dat hij meer wil weten. Hier wordt dan meer informatie over getoond. Een koppeling met (deels bestaande) sensoren in de reële wereld is wenselijk, denk bijvoorbeeld aan de temperatuur, beschikbaarheid van vergaderzalen of de status van de afwasautomaat. Dit kan aangevuld worden met een real-time blik in één van de ruimtes van Altran middels Oculus Rift en een bewegende webcam. Het is mogelijk dat de opdracht kan worden uitgevoerd door 2 personen. 5.3 Technische aspecten Oculus Rift Kinect Virtual Reality HBO Technische Informatica 5
6 Gezichtherkenning op de NVIDIA Tegra K1 6.1 Inleiding De laatste trend in video surveillance is het toepassen van gezichtsherkenning op camerabeelden, zodat een individu snel en betrouwbaar kan worden geïdentificeerd. Denk hierbij aan locaties waarbij veiligheid een grote rol speelt, zoals vliegvelden en banken. Gezichtsherkenning in computer vision is een complex probleem, vooral wanneer het systeem wordt ingezet met wisselende omstandigheden en beperkte (embedded) hardware. 6.2 Opdracht Om gezichten in een camerabeeld te kunnen herkennen moeten eerst de locaties van gezichten in deze scenes kunnen worden bepaald. In de huidige implementatie wordt gezichtsdetectie uitgevoerd door toepassing van het Deformable Part Models (DPM) algoritme. Dit algoritme is in staat om objecten in een video stream te annoteren, afhankelijk van het ingevoerde type model. Momenteel is dit algoritme geimplementeerd op de NVIDIA Tegra K1, waarbij gebruik gemaakt wordt van platform-specifieke optimalisaties (multicore CPU, GPU) om gezichten op een acceptabele framerate en resolutie te kunnen detecteren. Als demo is de detectie aangevuld met een bestaand gezichtsherkenningsalgoritme (Eigenfaces). Echter, de nauwkeurigheid van Eigenfaces is niet toereikend voor een betrouwbare classificering, vooral wanneer er moet worden omgegaan met wisselen omstandigheden (lichtinval, achtergrond, etc.). Het doel van de opdracht is het onderzoeken, analyseren en implementeren van een nieuw, robuuster (state-of-the-art) gezichtsherkenningsalgoritme, waarbij de DPM-implementatie de locaties van gezichten in de huidige scene aanlevert. Het algoritme dient tevens te worden geoptimaliseerd voor snelheid, zowel op algoritmisch als op platform-niveau, om op een acceptabele framerate en resolutie gezichten te kunnen classificeren. De opdracht omvat een literatuurstudie op mogelijke (beschikbare) gezichtsherkenningsalgoritmes, een analyse met betrekking tot de complexiteit van het gekozen algoritme en een geoptimaliseerde implementatie op de NVIDIA Tegra K1. 6.3 Technische aspecten GUI Hardware OpenRemote Connected devices C / C++ WO Embedded Systems 6
7 IOS applicatie Home Kit 7.1 Inleiding Met HomeKit zet Apple een stap richting de home automation. HomeKit is een framework in IOS 8 voor de communicatie en het bedienen van connected devices. Doordat alle informatie over devices wordt opgeslagen binnen HomeKit kan iedere app bij deze informatie. Hierdoor kunnen ook apparaten van verschillende fabrikanten bediend worden via één applicatie en één API. Dit levert gebruiksgemak op voor de gebruiker en minder ontwikkeltijd voor een developer. Dus je hoeft niet meer de Philips Hue app openen om de lampen aan te doen en daarna de app van de thermostaat openen om de temperatuur te veranderen! Vind jij het ook zo vervelend om meerdere apps te moeten openen voor het bedienen van je huis/kamer? Dan is deze opdracht wat voor jou! 7.2 Opdracht Ontwikkel een IOS applicatie die gebruik maakt van HomeKit. Gebruik verschillende apparaten/systemen, zoals lampen (Philips Hue), thermostaten, muziek etc. die allemaal naadloos bedient worden vanuit de app. Zorg dat alle elementen goed met elkaar samen werken en maak het mogelijk dat een gebruiker tegen SIRI bijvoorbeeld kan zeggen: Ik ga slapen, waarna alle apparaten naar een slaapstand/ uit gaan. Is een combinatie met Heath Kit mogelijk? Bij het thuiskomen van het sporten staat er een rustig muziekje aan, de lampen staan op relaxte sfeerstand, het bad is volgelopen, en het bier staat koud? 7.3 Technische aspecten IOS Objective-c / Swift GPS Siri integratie Mobile development HBO (Technische) Informatica 7
8 Digitale Handtekening 8.1 Inleiding Begin 2014 heeft de ING bank het betaal systeem voorzien van een nieuwe functie, draadloos betalen. Door je portemonnee waar je pasje in zit dicht bij een betaal automaat te houden betaal je zonder je pasje ook daadwerkelijk ergens in te stoppen of je pincode in te toetsen. Als dit mogelijk is, dan moet het ook mogelijk zijn om ergens op een nieuwe en veilige manier een digitale handtekening te zetten waarmee je bewijst dat jij het bent, zoals DigiD dit nu doet. Dit zou gebruikt kunnen worden om bij ontvangst van een pakketje te tekenen voor ontvangst, een projectgoedkeuring krijgen van de directeur, belastingaangifte te doen, ondertekenen van je een contract, ondertekenen voor ontvangst van je rijbewijs, inloggen op facebook of je email, te stemmen op het stembureau of toegang te krijgen tot een gebouw of festival. Het zetten van je digitale handtekening zou kunnen door bijvoorbeeld jouw unieke usb-stick ergens in te stoppen, je RFID ring ergens langs te halen, met je NFC telefoon te identificeren of misschien heb jij de blauwdruk voor de echte blauwe tand waarmee jij je kunt identificeren. 8.2 Opdracht De opdracht bestaat uit het maken van een demo waarmee een je een digitale-handtekening kan zetten onder een document op een eenvoudige, veilige en berouwbare manier. Je dient in samenspraak met de afstudeerbegeleider(s) middels een onderzoek een manier te definiëren waarop je dit alles kan realiseren. We verwachten dat je zelfstandig bent en geen afwachtende houding hebt. Ons uitgangspunt is dat je als afstudeerder juist veel inspraak hebt over het beoogde eindresultaat en ons ook uitdaagt. Natuurlijk zou het mooi zijn als je jouw afstudeerverslag kan ondertekenen met je nieuwe digitale handtekening. Het is mogelijk dat de opdracht kan worden uitgevoerd door 2 personen. 8.3 Technische aspecten Encryptie Security Communicatie HBO Technische Informatica 8
9 Car-to-car communicatie protocol in picotcp 9.1 Inleiding In Europa vallen er jaarlijks vele doden in het verkeer waarvan meer dan de helft in het buitengebied. In 2009 vielen er 35.000 verkeersdoden en raakten 1,7 miljoen verkeerdeelnemers gewond. Daarom heeft de Europese Unie (EU) verkeersveiligheidsrichtlijnen opgesteld, met als doel het aantal verkeersdoden in 2020 te halveren. Een van de manieren om dit te bereiken is door de inzet van Intelligent Transport Systems. Met name de introductie van ETSI ITS-G5 (i.e. de Europese Carto-Car (C2C) communicatie standaard voor ITS) maakt samenwerking tussen voertuigen mogelijk, om daarmee verkeersveiligheid te vergroten. De ITS-G5 communicatietechnologie is gebaseerd op IEEE 802.11p, wat een aanpassing is van IEEE 802.11 (normaal wireless LAN) om deze bekende standaard voor voertuigen en hun dynamische omgeving geschikt te maken. Voor radio transmissie wordt een toegekend spectrum in de 5.9 GHz frequentieband gebruikt. Dit spectrum is in drie kanalen gesplitst: ITS-G5A voor veiligheidsgerelateerde applicaties, ITS-G5B voor nietveiligheidsgerelateerde applicaties en ITS-G5C voor infotainment applicaties. De toegangstechnologie maakt gebruik van het probabilistische Carrier Sense Multiple Access met Collision Avoidance (CSMA/CA) mechanisme. Dit maakt een volledig gedecentalizeerd toegangsmechanisme voor het medium mogelijk, zonder afhankelijkheid van enige infrastructuur. Hierdoor ontstaat een zeer flexibele netwerk structuur. 9.2 Opdracht Altran heeft haar eigen netwerk protocol stack ontwikkeld specifiek voor embedded devices, genaamd picotcp. Deze opdracht omvat het implementerevn van het nieuwe netwerkprotocol voor car-to-car communicatie, m.n. ITS-G5/IEEE802.11p in picotcp. Daarnaast kunnen er device drivers voor een NXP C2C communicatiechip geschreven worden om echte netwerkcommunicatie tussen twee apparaten mogelijk te maken. 9.3 Technische aspecten Car-to-car communication ITS-G5 / IEEE802.11p standards Network protocol stack Embedded systems HBO/WO Technische Informatica 9
10 Smart Heat Control 10.1 Inleiding Ook altijd al een slimme thermostaat willen hebben? Het is makkelijker als je op eerste gezicht zou denken. Met een microcontroller kan je via een 2-wire protocol OpenTherm je CV ketel bedienen. Verbind deze microcontroller met je netwerk en je kunt je CV bedienen op afstand met een Android app. Een Android app geeft gigantisch veel leuke mogelijkheden. Profielen maken op basis van gescande NFC tags, Bluetooth of GPS locatie. Bedenk zelf leuke toepassingen om je thermostaat interactief te maken. Natuurlijk is dit allang gedaan op een Arduino. Om de uitdaging iets groter te maken wordt er gebruik gemaakt van een Launchpad van TI met een MSP430 en een CC3300 Wifi chip. De MSP430 en CC3300 zijn zeer energiezuinig. Misschien is het zelfs mogelijk om het op een accu te laten werken? 10.2 Opdracht Implementeer een basis OpenTherm protocol op een MSP430. Met de volgende elementen: Stel de temperatuur van de ketel in Lees huidige ketel temperatuur uit Laat de ketel verwarmen (status) Laat de ketel afkoelen (status) Lees een temperatuursensor uit om de temperatuur in de ruimte te bepalen. Laat de temperaturen en huidige status van de ketel op een display zien dat verbonden is met de MSP430. Maak deze functies en gegevens beschikbaar voor een Android app via Wifi. De Android app zal moeten beschikken over dezelfde weergave als het display en moet de ketel kunnen bedienen via de MSP430. Als deze basis onderdelen ontwikkeld kun je alle kanten op. Echter vergis je niet in de tijd die de bovenstaande onderdelen gaan kosten. 10.3 Technische aspecten C - Makefiles - msp430-gcc Microcontroller: MSP430 OpenTherm Android - Java Wifi: CC3000 Aansturing display - SPI/I2C/Serial Basis elektronica HBO Technische Informatica 10
11 Aansturing met Myo armband 11.1 Inleiding Een nieuwe onvermijdelijke stap wordt nu gezet in de aansturing van de apparatuur om ons heen. Het moet allemaal gemakkelijker en sneller zonder dat we een afstandsbediening of andere apparaat in de hand hoeven te nemen. De Myo gesture controle armband springt hier goed op in en is een vernieuwend stukje apparatuur waar wij heel enthousiast van worden. Het is een armband om je onderarm en maakt slim gebruik van het feit dat daar je spieren aan de oppervlakte zitten. Hier kunnen sensoren in de armband gemakkelijk zien welke spieren je gebruikt. Daarnaast heeft het extra sensoren om rotatie van je arm te zien. De armband maakt het mogelijk om met je hand en arm gebaren te meten en aan jou is nu de opdracht om connected devices in je omgeving hier op te laten reageren. 11.2 Opdracht In deze opdracht staan de Myo en connected devices centraal. De communicatie vindt plaats via bluetooth 4.0 low energy. Er zal een onderzoek gedaan moeten worden naar de aparatuur die het meest geschikt is voor de aansturing met de myo. Vervolgens zul je een idee moeten implementeren. Je kan bijvoorbeeld het volgende realiseren met de myo: Het geven van een (powerpoint) presentatie, Besturen van een rijdende robot, Afspelen van je muziek playlist op de smarthphone, Aansturen van een camera op afstand terwijl je er zelf voor staat, Schilderen/tekenen op een digitaal palet. Gebruik je creativiteit in deze opdracht, ook op technisch vlak. Er wordt verwacht dat je een software ontwerp maakt dat ook later uitgebreid kan worden Ook zul je een hoop technische overwegingen moeten maken om tot een goed resultaat te komen. 11.3 Technische aspecten Myo Gesture Control Armband Connected devices Bluetooth 4.0 low energy Design Windows, Mac, ios of Android HBO Technische Informatica 11
12 Audio/video signalen in internet-of-things 12.1 Inleiding Streaming video en audio is tegenwoordig niet meer weg te denken uit het thuisnetwerk. Een beetje technologie liefhebber heeft al gauw een NAS vol met video & muziek en meerdere devices die dit af kunnen spelen, zoals een tablet, TV of smartphone. Met de steeds hogere kwaliteit van deze beeld- en geluidstromen, denk bijvoorbeeld aan het opkomende 4K, neemt ook de belasting van het netwerk toe. Hierdoor kunnen schokkerige beelden ontstaan, audio die niet gelijk loopt met het beeld of lange buffertijden. In een Internet-of-Things zal het aansluiten van een luidspreker ook niet meer via een speciale kabel gaan, maar via ethernet of wifi. Maar hoe zorg je ervoor dat alle luidsprekers het geluid in sync weergeven? En dat het geluid dat je door de speakers hoort gelijk loopt met het beeld op TV? AVB (Audio Video Bridging) is een opkomende standaard van de IEEE die een low-level protocol specificeert voor het transport van beeld en geluid over ethernet, waarbij alles in-sync wordt gehouden door een combinatie van technieken. Dit AVB protocol wordt nu al gebruikt bij grote live-concerten en in televisie studio s, maar speelt nog geen rol van betekenis in de consumentenmarkt. 12.2 Opdracht Onderzoek de mogelijkheden van het protocol met een proof-of-concept opstelling voor een thuis situatie, waarin je de meerwaarde van AVB voor consumenten aantoont. Voor deze opdracht maak je gebruik van de development kit van DSP4YOU. 12.3 Technische aspecten Consumer electronics Networking Protocollen Embedded software development Real-time audio & video HBO (Technische) Informatica 12
13 Security in Internet-of-Things 13.1 Inleiding Altran is een softwarebedrijf dat zich bezig houdt met embedded softwareontwikkeling. Een van de accenten is Internet-of-Things (IoT). Een van de zaken die regelmatig langskomen is de ongewenste mogelijkheid om informatie te manipuleren of af te tappen (zie bijvoorbeeld smartmeter hack ). Dit zou minder gemakkelijk moeten zijn (onmogelijk zal het nooit worden). Wat kunnen we doen om dit soort dingen toch zo moeilijk mogelijk te maken? Hoe zit het met Bluetooth Smart 4.1? Hoe waterdicht is de standaard? De implementatie? 13.2 Opdracht Onderzoek naar (HW en SW) architectuur en robuuste cryptografische technieken om de Security van Embedded Systemen (IoT) met beperkte resources zo hoog mogelijk te maken tegen minimale hoeveelheid extra energie en ten koste van minimale extra benodigde doorlooptijd en Flash/RAM footprint en kosten. Denk ook aan secure key management technieken. Het doel van de opdracht is te komen tot een aanpak voor het ontwerp van dit soort systemen, met afwegingen per technologie, security niveau t.o.v. benodigde resource (MIPS, Flash, RAM, HW, kosten). Verder een demonstratie implementatie op een systeem met beperkte bronnen, dat toch maximale security biedt gegeven bronnen en de toepassing. Demonstratie systeem op basis van bijv. MSP430 / Cortex-M (Microsemi EFM32, NXP LPCxxxx, ) met ingebouwde crypto HW. Of met crypto op extern secure device of FPGA of SMX, met bijbehorende anti-tamper maatregelen (zie http://www.smartm.com/products/productspage.asp?prodclass=ims&static=ims). 13.3 Technische aspecten Internet of Things Embedded Encryptie Agile/Scrum Documenteren van het ontwikkelde systeem WO Technische Informatica 13
14 Co-simulatietooling Cyber-Physical Systems 14.1 Inleiding In de aankomende generaties elektronische systemen worden fysieke interacties met de omgeving, veiligheidseisen en samenwerking met andere systemen steeds belangrijker. Het ontwerpen van deze Cyber- Physical Systems vereist een nieuwe, geïntegreerde manier van ontwerpen, waarbij zowel de fysische verschijnselen als de software worden gemodelleerd. De fysische verschijnselen en regelaar worden gemodelleerd en gesimuleerd in een ontwikkelomgeving zoals 20-sim en Matlab Simulink. De regeling op hoger niveau kan gemodelleerd worden als state machine. Daarnaast kunnen de systeemarchitectuur en (netwerk)distributie gemodelleerd worden. Om op een efficiënte manier Cyber-Physical Systems te kunnen ontwikkelen is het van belang deze modellen met elkaar te combineren in een gezamenlijke simulatie tussen de verschillende ontwikkelomgevingen (tools). Dit wordt co-simulatie genoemd. Door middel van co-simulatie kunnen gedrag en interacties in het ontwikkelde systeem in een vroeg stadium onderzocht en verder ontwikkeld worden, nog zonder de uiteindelijke hardware te gebruiken. 14.2 Opdracht Het doel van de opdracht is het realiseren van co-simulatietooling. Bij een co-simulatie zijn slaves betrokken. Dit zijn de ontwikkelomgevingen die hun eigen simulator hebben om modellen mee te simuleren. Tussen de slaves moet informatie uitgewisseld worden, zoals tijdsprogressie, waarden van gedeelde variabelen en events. De coördinatie van de simulaties en informatie-uitwisseling wordt gedaan door de master, welke alle slaves aanstuurt. Er dient een master-algoritme ontworpen en geïmplementeerd te worden. Daarnaast dient interfacing tussen de master en slaves gerealiseerd te worden. Een uitdagend ontwerpaspect is schaalbaarheid, oftewel de mogelijkheid om het aantal slaves dat deelneemt aan co-simulatie te variëren. 14.3 Technische aspecten Algoritmeontwerp Communicatieprotocol Interfacing met bestaande modellerings- en simulatietooling Documenteren van het ontwikkelde systeem WO Technische Informatica, Elektrotechniek 14
15 Sensor shirt 15.1 Inleiding Altran ziet een samenleving ontstaan waarin intelligente connected devices een steeds belangrijker rol gaan spelen (Internet of Things). Dit delen we met Saxion Hogescholen, waarin het lectoraat Ambient Intelligence zich richt op een intelligente omgeving en de specialisatie Internet of Things zich richt op connected devices. In het SaxShirt project ontwikkelt hogeschool Saxion samen de Universiteit Twente een shirt waarin sensoren volledig geïntegreerd zijn in het textiel. Één van de doelen van het project is om een aantal fysiologische aspecten van de gebruiker te meten om daarmee uiteindelijk een schatting van de toestand van de gebruiker te bepalen. Er zijn al een aantal prototypes van het shirt geproduceerd en getest. Het huidige prototype beschikt over sensoren om de hartslag, de ademhaling, en de temperatuur te bepalen. Daarnaast zijn er versnellingsmeters en een GPS-module in het systeem verwerkt. Altran wil met deze opdracht het shirt doorontwikkelen en toepassen. 15.2 Opdracht In deze opdracht ga je voornamelijk aan de slag met de software van het systeem. Een van de componenten van het shirt beschikt over een Bluetooth 4.0 chip, waarmee de verbinding met de buitenwereld wordt gemaakt. De gemeten gegevens moeten uiteindelijk op een mobiele telefoon, een tablet en op een PC worden getoond. Om zaken als hartslag en ademhaling op een robuuste manier te meten zullen geavanceerde algoritmes in het systeem moeten worden verwerkt. Ook zullen in de software fysiologische modellen worden gebruikt om met behulp van de meetgegevens uit de sensoren schattingen te doen over de lichamelijke toestand van de drager. Afhankelijk van de huidige fase van ontwikkeling kan de opdracht in onderling overleg aangepast worden. 15.3 Technische aspecten Embedded Android/iOS Algoritmiek HBO Technische Informatica 15
16 Altran Tagwriter 16.1 Inleiding Een technologie die steeds meer gebruikt wordt is Near Field Communication (NFC). Deze technologie wordt gebruikt bij draadloos betalen en velen maken hier gebruik van voor het opslaan van data of zelfs het openen van hun woning. NFC maakt gebruik van berichten die op een chip (tag) worden geschreven. Veel GSM s hebben de mogelijkheid om deze chips te schrijven of lezen alleen is hier een app voor nodig om dit te doen. De Altran TagWriter zal ervoor zorgen dat gebruikers die deze NFC technologie op hun telefoon geïnstalleerd hebben verschillende berichten met verschillende doelen op deze Tag s kunnen schrijven. De opdracht bestaat uit het (verder) ontwikkelen van deze app met nieuwe innovatieve functionaliteiten. 16.2 Opdracht In deze opdracht staan NFC en Android centraal. Het onderzoek zit in het uitzoeken van trends en innovaties op gebied van NFC en deze bewijzen en integreren in een demonstratie App. Daarnaast dient de herbruikbare NFC library(api), die door Altran ontwikkeld is, uitgebreid en verbeterd te worden. Gebruik je creativiteit in deze opdracht, ook op technisch vlak. Er wordt verwacht dat je een software ontwerp maakt dat ook later verder uitgebreid kan worden. Ook zul je een aantal belangrijke technische overwegingen moeten maken om tot een goed resultaat te komen. Aan functionaliteiten kun je denken aan: Lezen en Schrijven van text, telefoonnummers, SMS, email, contact gegevens, wifi, Bluetooth etc.. 16.3 Technische aspecten Near Field Communication (NFC) Design Android Scrum / Agile Bluetooth/Wifi Continuous Delivery HBO (Technische) Informatica 16
17 Domotica in een physical web 17.1 Inleiding Altran houdt zich bezig met technologisch innovaties; één daarvan is connected devices of Internet of Things. Het Internet of Things zal zich onder andere manifesteren in slimme domotica: allerlei apparaten in je huis die met elkaar en het internet verbonden zijn. Google heeft zich ook gemengd in de Internet of Things business. Zij hebben een standaard ontwikkeld genaamd "The Physical Web" waarmee ze apparaten met elkaar willen laten communiceren door middel van URLs. Een app fungeert als server en de apparaten (beacons) gebruiken Bluetooth Low Energy om een signaal met een URL uit te zenden. Het hele systeem is open source en daardoor gratis uit te proberen en te ontwikkelen mits je over de hardware beschikt. 17.2 Opdracht Onderzoek eerst hoe de Physical Web standaard in elkaar steekt. Denk hierbij aan vragen als: Welke hardware is geschikt om te gebruiken? Hoe communiceren de servers en beacons met elkaar? (welke architecturen/talen?) Hoe maak ik een bestaand apparaat klaar om te communiceren via Physical Web? Bouw een systeem met een app en een beacon die een URL uitzendt om mee te testen. Hierna kun je kijken of er binnen Altran al apparaten zijn die je kunt toevoegen aan je Physical Web netwerk. Er is al een bestaand connected systeem binnen Altran aanwezig (OpenRemote). Kijk of je alle apparaten die hiermee werken kan vervangen door het Physical Web systeem en of er nog extra apparaten zijn die je zou kunnen toevoegen. 17.3 Technische aspecten Bluelooth Low Energy Android / Java ios / Objective C Embedded Open source HBO (Technische) Informatica 17
18 Plaatsbepaling m.b.v. Wifi RSSI fingerprinting 18.1 Inleiding Plaatsbepaling met behulp van een mobiele telefoon gebeurt momenteel bijna uitsluitend met behulp van GPS en GSM masten. Naast het feit dat dit niet zo nauwkeurig is, werkt GPS indoor niet goed. Voor indoor plaatsbepaling is het een mogelijke optie om gebruik te maken van Wifi Access Points als beacons. Hiervoor zijn diverse methodes onderzocht, waarvan RSSI fingerprinting de meest veelbelovende is. Altran heeft als proof of concept een Android app ontwikkeld waarmee plaatsbepaling op basis van Wifi mogelijk is. De gebruikte algoritmes in deze App zijn echter nog rudimentair en kunnen verbetering gebruiken. 18.2 Opdracht Onderzoek de mogelijkheden om de plaatsbepaling nauwkeuriger te krijgen dan de nu gangbare 3 meter. Hiervoor worden momenteel de volgende mogelijkheden voorzien: Verfijning van het RSSI fingerprinting algoritme via de mogelijkheden die in de literatuur worden aangeboden, b.v. http://tinyurl.com/rssilocalization Gebruik van andere bronnen zoals accelerometer, kompas en geografische informatie (locatie van muren, etc.) Daarnaast is het in de praktijk belangrijk om een aantal aspecten van het RSSI fingerprint algoritme duidelijk te krijgen, waaronder: Robuustheid tegen wijzigende/uitvallende Access Points. Invloed van het toevoegen van access points op de fingerprints van andere(storen kanaal). Een indicatie over het aantal benodigde Access Points en de geografische distributie daarvan De benodigde granulariteit van de fingerprints (grid density). Het maken van de fingerprints is arbeidsintensief en hoe minder fingerprints nodig zijn, hoe goedkoper dit is. Verschillende interpolatie technieken 18.3 Technische aspecten Android Java Algoritmiek Literatuuronderzoek Prototyping Software ontwerp HBO/WO (Technische) Informatica 18
19 Camera beveiligingssysteem 19.1 Inleiding Met steeds meer connected devices in huis ontstaan er mogelijkheden om deze op nieuwe en slimme manieren te integreren die vroeger technisch niet haalbaar of bijzonder duur waren. Nu in elk huis wel een smartphone of tablet aanwezig, het huis voorzien is van wifi en zelfs de TV op internet zit is de basis er om hier iets technisch en creatiefs mee te doen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een camerabewakings systeem die gebruikers of afstand kan waarschuren, live beelden weer kan geven op TV s en beelden kan opslaan voor later. 19.2 Opdracht Maak een Videobewakings systeem dat in staat is gebruikers te waarschuwen als er beweging is rond het huis. Het beeld van de (ip-)camera s zal getoond worden op de smartphone van de gebruiker. Daarnaast zal het voor de gebruiker mogelijk zijn om de live feeds van de camera s te bekijken op een TV, denk hierbij bijvoorbeeld aan de Chromecast of DLNA. Zorg ook dat beelden veilig opgeslagen zodat deze later gebruikt kunnen worden indien nodig. Daarnaast zijn er enkele extra technische uitdaging: Het volgen van personen/beweging over verschillende camera s Onderzoek hoe je om gaat met beveiliging van video streams en opgeslagen data. Integratie met Philips HUE om de kamer waar beweging is te verlichten De ChromeCast bij beweging de TV over te laten nemen ookal is de gebruiker iets anders aan het kijken. De uitdaging zal hem liggen in het zo efficiënt mogelijk gebruik maken van interfaces die gebruikers thuis al hebben zoals een TV, smartphone of tablet zonder dat de gebruiker veel extra s aan zou moeten schaffen of kabels moet trekken. 19.3 Technische aspecten Android Chromecast Connected devices Data in de cloud HBO (Technische) Informatica 19
20 Traffic control System 20.1 Inleiding Verkeerskruispunten zijn over het algemeen uitgerust met sensoren om hun werking te kunnen aanpassen op het huidige verkeersaanbod. Het regelsysteem van een kruispunt wordt in de praktijk regelmatig met dat van omliggende kruispunten verbonden om een betere doorstroming over een groter gebied te krijgen. Meestal liggen de kruispunten in een rij aan een doorgaande weg. Auto's met moderne navigatie zijn in staat om de meest ideale route te kiezen op basis van de huidige verkeerssituatie. Het navigatie systeem kan proberen verkeersopstoppingen te omzeilen. Het zal de verkeersopstopping niet voorkomen. Een koppeling tussen deze twee intelligente systemen zou wel in staat kunnen zijn om verkeersopstoppingen te voorkomen. 20.2 Opdracht Ontwerp en implementeer een simulatie van een verkeerssysteem dat bestaat uit een matrix van 3 bij 3 straten, 9 kruispunten. Vanaf de 12 aanvoerwegen kan verkeer het systeem betreden. Dezelfde wegen gelden als afvoerwegen. Bij het betreden van het gebied geeft een auto aan wat zijn eindpunt zal zijn. De route die aan de auto teruggestuurd en het regelschema voor de verkeerslichten worden bepaald door zelf te selecteren keuze algoritmes. De simulatie kan werken in verschillende standen, (van eenvoudig tot complexer) Een kruispunt kan werken op basis van tijdsinstelling op basis van de informatie van alleen de eigen sensoren op basis van de eigen sensoren en die van de andere kruispunten op basis van de sensoren rond alle kruispunten en de informatie verkregen van de navigatie systemen. Om de simulaties vloeiend te kunnen afwerken, worden de berekeningen voor de algoritmes op een GPU afgehandeld. 20.3 Technische aspecten onderzoek naar geschikte algoritmes voor simulatie berekeningen uitvoeren met CUDA of Open CL Grafische weergave verkeerssituatie / GPIO/Bussen uitlezen HBO (Technische) Informatica 20