Masterarbeit (w/m/d): Semantisch orientierte PHY-Techniken für Kommunikation in Drohnenschwärmen

Das erwartet Dich

Die Gruppe Swarm Exploration entwickelt innovative Technologien für belastbare Kommunikation, Navigation und kollaborative Autonomie in den Bereichen Luftfahrt, Straßenverkehr und Maritim. Der Schwerpunkt liegt auf der Integration von Kommunikation und präziser Lokalisierung sowie dem Bau von Prototypsystemen, um eine zuverlässige Konnektivität und Lageerfassung in sicherheitskritischen und infrastrukturarmen Szenarien zu ermöglichen.

Die Abschlussarbeit konzentriert sich auf den Entwurf und die Evaluierung von Techniken auf der Bitübertragungsschicht (PHY-Layer) für Drohnenschwarm-Netzwerke (UAV). Während sich die Standardkommunikation auf die Bitfehlerrate konzentriert, verfolgt dieses Projekt einen zielorientierten Ansatz: Die direkte Extraktion von Informationen aus dem Funksignal, die für den Schwarmbetrieb (z. B. für Lokalisierung, Navigation und Kommunikation) tatsächlich relevant sind. Diese semantische, datenreduzierte Darstellung kann den Kommunikationsaufwand für die kontinuierliche Schwarmkoordination erheblich reduzieren. Die Arbeit ergänzt die Entwicklung von Protokollen höherer Schichten (z. B. MAC/DECT NR+), indem sie die PHY-Layer-Bedingungen und Datenformate definiert, die für einen zuverlässigen kooperativen Betrieb erforderlich sind.

Deine Aufgaben

• Untersuchung, wie relevante, aufgabenspezifische Informationen (d. h. Merkmale) aus Funksignalen extrahiert werden können, anstatt Rohdaten zu übertragen - mit dem Ziel, die Datenmenge zu reduzieren und gleichzeitig die für kooperative Lokalisierung und Tracking benötigten semantischen Informationen zu erhalten
• Bewertung des Ansatzes durch Software-Simulationen, mit Analyse des Einflusses von Kanaleffekten (z. B. Mehrwegeausbreitung, Doppler-Effekt) auf die Genauigkeit der extrahierten Informationen, die für den zuverlässigen Betrieb der höheren Schichten erforderlich sind
• Praktische Erfahrung durch das Testen der entwickelten Methoden auf realen Hardware-Plattformen (z. B. SDR, UWB-Module, fliegende Drohnen), einschließlich der Implementierung der Signalverarbeitungskette für den Echtzeitbetrieb in luftgestützten Umgebungen
• Zusammenarbeit mit dem Team, das an höheren Protokollschichten arbeitet, um den optimalen Kompromiss zwischen Roh- und verarbeiteter Datenübertragung zur Maximierung der Schwarmeffizienz zu definieren

Das bringst du mit

• solide Kenntnisse in Kommunikationssystemen, Signalverarbeitung und drahtlosen Netzwerken
• Interesse an KI-basierter Signalverarbeitung (Feature-Extraktion, Klassifikation) und semantischer Kommunikation
• Erfahrung mit SDR-Plattformen, Funkhardware und eingebetteten Systemen (Software-Tests auf Hardware) von Vorteil
• Programmierkenntnisse in C/C++, MATLAB, und Python
• Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten sowie Interesse an interdisziplinären Themen (PHY-Protokolle, KI und Hardware)