Bachelor of Engineering (B.Eng.)Technische Informatik

Mathematik 1A

Mathematik 1A

Voraussetzungen:
Schulkenntnisse über Funktionen

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Kompetenz zur mathematischen Beschreibung unserer Umwelt und zur Erklärung vielfältiger Phänomene aus wenigen einfachen Grundtatsachen. Die Studierenden beherrschen den Umgang mit Folgen und Funktionen in einer und mehreren reellen Veränderlichen. Die Studierenden können einfache mathematische Probleme selbständig lösen. Logische Schlussfolgerungen können nachvollzogen werden. Die Studierenden sind in der Lage, einfache ingenieurwissenschaftliche und wirtschaftswissenschaftliche Problemstellungen in mathematischer Notation zu formulieren und systematisch zu lösen.

Inhalt:
Differenzial- und Integralrechnung für Funktionen einer reellen Veränderlichen; Folgen, Reihen und Grenzwerte; Funktionen mehrerer reeller Veränderlicher; Anwendungen aus Wirtschaftswissenschaften, Naturwissenschaften und Technik

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung
Klausur (90 Minuten)

Mathematik 1B

Voraussetzungen:
Schulkenntnisse über Vektoren und lineare Gleichungssysteme

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Kompetenz zur mathematischen Beschreibung unserer Umwelt und zur Erklärung vielfältiger Phänomene aus wenigen einfachen Grundtatsachen. Die Studierenden beherrschen den Umgang mit linearen Gleichungssystemen, Vektoren, Matrizen und komplexen Zahlen. Die Studierenden können einfache mathematische Probleme selbständig lösen und logische Schlussfolgerungen nachvollziehen. Die Studierenden sind in der Lage, einfache ingenieurwissenschaftliche und wirtschaftswissenschaftliche Problemstellungen in mathematischer Notation zu formulieren und systematisch zu lösen.

Inhalt:
Lineare Gleichungssysteme; Vektoren und Matrizen; Lineare Algebra; Komplexe Zahlen; Anwendungen aus Wirtschaftswissenschaften, Naturwissenschaften und Technik

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung
Klausur (90 Minuten)

Programmieren

Voraussetzungen:
Grundkenntnisse einer Programmiersprache

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben eine fundierte Grundlagenausbildung in Informatik und Programmieren.
Folgende Module tragen zum Erreichen des Gesamtziels bei:
• Programmieren 1 - 2
• Objektorientierte Systeme 1
• Softwaretechnik
Ziel dieses Moduls:
Die Studierenden besitzen das grundlegende Verständnis über die Arbeitsweise eines Computers und Umsetzung der Programmierkonzepte.

Inhalt:
Grundlagen:
• Funktionsweise eines von-Neumann-Rechners
• Repräsentation von Zahlen in einem Rechner
• Speicherverwaltung, Stack und Heap
• Umsetzung von Aufgabenstellungen in modular aufgebaute Programme
Einführung in eine höhere Programmiersprache:
• Abgeleitete und zusammengesetzte Datenstrukturen (Zeiger, Felder, Zeichenketten,
Strukturen)
• High-Level-Dateioperationen
• Definition (Prototyp) und Aufruf von Funktionen (Call-by-value und Call-by-reference),
• Rekursive Funktionen
• Funktionen als Programmierbausteine und Schrittweise Verfeinerung als Entwurfsprinzip für Funktionen

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung
Klausur (90 Minuten)
Laborübung, Testat

IT Security

Voraussetzungen:
Kenntnisse in Rechnernetze, Programmieren und Lineare Algebra

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Kompetenz zum sicheren Betrieb von Systemen der Informationstechnik. Sie sind in der Lage, die Risikobewertung und die Auswahl von
Sicherheitsmaßnahmen in der Informationstechnik vorzunehmen. Sie besitzen die Fähigkeit, die Risikoeinschätzung vorzunehmen und abzuwägen. Des Weiteren verfügen sie über Kenntnisse zu sicheren Verschlüsselungsverfahren. Sie können Sicherheitsbeweise für Verschlüsselungsverfahren durchführen.

Inhalt:
• Grundbegriffe der IT-Sicherheit
• Sicherheitsschwächen in Netzwerksprotokollen
• Zugriffskontrolle auf Systeme
• Angriffe auf Systeme
• Programmieren für sichere Systeme
• Grundlagen der Kryptografie
• Moderne Verschlüsselungsverfahren
• Beweisbar sichere Verschlüsselung
• Kryptografische Sicherheitsdienste
• Authentifikationssysteme
• Methoden des Sicherheitsmanagements

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Übungen und Prüfungsvorbereitung
Klausur (90 Minuten)
Laborübung, Testat

Technische Physik

Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen

Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
 

Wissen und Verstehen
I … das Thema Mechanik und elektrische Gleichstromtechnik wiedergeben.
I … die wichtigsten physikalischen Größen zur Beschreibung mechanischer und elektromagnetischer Effekte benennen.
I … die physikalischen Größen experimentell und theoretisch beschreiben.
I … das Superpositionsprinzip in Mechanik und Elektrotechnik berücksichtigen.
I … einfache Gleichstromschaltungen mit Hilfe von Ersatzschaltbildern skizzieren.
I … die Zusammenhänge zwischen den elektrischen Messgrößen und der mechanischen Bewegung von elektrischen Ladungen verdeutlichen.
I … die Wirkung von elektrischen und magnetischen Feldern abschätzen.
 

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer
I … physikalische Einheiten und Größenordnungen im Rahmen des SI-Systems sicher einsetzen.
I … Kräfte- und Drehmoment-Gleichgewicht sowie Impuls- und Energieerhaltungssatz anwenden.
I … Gleichstromschaltungen mit einfachen elektrischen Bauelementen berechnen.
Übergreifende Kompetenzen
Kommunikation und Kooperation
I … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um quantitative Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
 

Methodenkompetenz
I … physikalische Probleme analysieren und Lösungswege erarbeiten.
I … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.
I … elektrische Gleichstromtechnik präsentieren und fachlich diskutieren.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
I … um komplexe reale Sachverhalte mit einfachen physikalischen Modellvorstellungen zu beschreiben.
I … um einfache Gleichstromschaltungen zu konzipieren.
I … um mit dem angeeigneten physikalischen und elektrotechnischen Wissen in den folgenden Semestern komplexere Fra-
gestellungen zu bearbeiten.
 

Inhalte
 

Mechanik:
I Physikalische Größen und Einheiten, Beispiel: SI-Einheitensystem.
I Bewegung eines Massepunkts (ein- und mehrdimensional), Beschreibung mit Vektoren
I Newtonsche Axiome, Kräfte, Kräftegleichgewicht, Impuls, Impulserhaltung
I Arbeit, Leistung, Energie, Energieerhaltung, Wirkungsgrad
I Gravitation, Massenanziehung, Potentialfeld
I Stoßprozesse (elastisch, inelastisch)
I Rotationsbewegung: Drehmoment, Drehimpuls, Rotationsenergie
 

Elektrotechnik:
I Grundlagen: Ladung, Teilgebiete der Elektrotechnik
I Elektrisches Feld: Coulombkraft, Feldstärke, Potential und Spannung
I Ladungen im elektrischen Feld, Kapazität, Dielektrikum, Kondensator
I Spannung und Stromstärke: Widerstand, Leitwert, Leistung, elektrische Arbeit und Energie
I Netzwerke: Kirchhoffsche Regeln, Ersatzwiderstand, Spannungs- und Strom-Quellen
I Einfache Schaltungen (DC)
I Magnetisches Feld: H-Feld, Flussdichte B, Lorentzkraft, Spule, Induktion, Induktivität
 

Teilnahmevoraussetzungen
 

verpflichtend: keine
empfohlen: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik
 

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
 

Vorlesung
Klausur: benotet

Mathematik 2

Voraussetzungen:
Mathematik 1

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Kompetenz zur mathematischen Beschreibung unserer Umwelt und zur Erklärung vielfältiger Phänomene aus wenigen einfachen Grundtatsachen. Die Studierenden verfügen über das Wissen, reale Probleme mit Hilfe mathematischer Modelle zu beschreiben und systematisch zu lösen. Darauf aufbauend können die Studierenden einfache Probleme selbständig lösen. Die Studierenden können Funktionen mithilfe von Potenzreihen und Taylor-Reihen darstellen. Sie beherrschen den Umgang mit gewöhnlichen Differenzialgleichungen und Differenzialgleichungssystemen. Die Studierenden können Schwingungen mithilfe von Schwingungsdifferenzialgleichungen und Fourier-Reihen analysieren. Die Studierenden sind in der Lage, mathematische Problemstellungen mit Programmen am Computer zu lösen, zu simulieren und zu visualisieren.

Inhalt:
Potenzreihen und Taylor-Reihen; Gewöhnliche Differenzialgleichungen und Differenzialgleichungssysteme; Fourier-Reihen

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Digitaltechnik 1

Voraussetzungen:
Schulwissen zu Boolescher Algebra, kombinatorischen Schaltungen und zur Darstellung von Betragszahlen und Ganzen Zahlen in Rechnern.

Gesamtziel:
Die Studierenden sind in der Lage, den Aufbau und die Funktionsweise von Mikroprozessoren sowie ihre Peripheriebausteine zu verstehen und zu programmieren. Die Studierenden lernen den grundlegenden Aufbau digitaler Systeme und der Methoden für die Entwicklung der Hardware digitaler Systeme. Die Studierenden erwerben ein Grundverständnis für kombinatorische Logik sowie für Aufbau und Funktionsweise von Komponenten. Sie erwerben die Fähigkeit, Funktionen zu beschreiben. Die Studierenden lernen den grundlegenden Aufbau digitaler Systeme und der Methoden für die Entwicklung der Hardware digitaler Systeme kennen. Die Studierenden erwerben ein Grundverständnis für kombinatorische Logik sowie für die Funktionsweise von einfachenKomponenten. Sie sind in der Lage, logische Funktionen mittels Gleichungen und Schaltplan zu beschreiben. Die Studierenden erwerben grundlegende Fähigkeiten für die praktische Umsetzung der grundlegenden theoretischen Konzepte und Methoden einfacher Rechnersysteme mittels digitaler Hardware in VHDL.

Inhalt:
Grundlagen der Booleschen Algebra (Logik-Grundfunktionen, De Morgansche Gesetze); Beschreibung kombinatorischer Schaltungen und Vereinfachung mittels Boolscher Algebra und KV-Diagramm; Grundbausteine digitaler Systeme: Gatter, Flipflops, Multiplexer, Register, Zähler; Kodierung von Zahlen und Zeichen in digitalen Systemen, Dualkodierung; Rechnen mit binären Zahlen: Betragszahlen, Ganze Zahlen und Gleitkommazahlen; Aufbau und Funktionsweise einer ALU (Arithmetisch-logische Einheit).

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Elektrotechnik

Voraussetzungen:
Mathematische Kenntnisse: Komplexe Zahlen, lineare Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten
Elektrotechnische Kenntnisse: Methoden zur Lösung von Gleichstromschaltungen. Grundkenntnisse in Bezug auf Zeigerdiagramme für Wechselstromschaltungen

Gesamtziel:
Fundierte Grundlagenausbildung in Elektrotechnik und Elektronik. Folgende Module tragen zum Erreichen des Gesamtziels bei: Elektrotechnik 1, Elektrotechnik 2, Elektronik. Ziele dieses Moduls: Systemverständnis für lineare, dynamische Prozesse und deren Beschreibung im Zeit- und Frequenzbereich anhand von Wechselstromschaltungen.

Inhalt:
Komplexe Wechselstromrechnung, Normierung, Übertragungsfaktor. Beispiel: Amplituden- und Phasenverlauf des Reihenschwingkreises; Darstellung und Interpretation des Übertragungsfaktors mit Hilfe von Bode-Diagramm bzw. Ortskurve; Einführung in die rechnergestützte Schaltungssimulation mit LTSpice; Leistungsberechnung bei stationärer harmonischer Erregung: Betrachtung im Zeitbereich und mit Hilfe der komplexen Wechselstromrechnung. Einführung der Wirk-, Blind- und Scheinleistung sowie des Effektivwerts periodischer Signalverläufe; Anwendung des Überlagerungssatzes auf die Fourier-Reihendarstellung periodischer Signalverläufe; Berechnung des Einschwingverhaltens von linearen, zeitinvarianten Schaltungen mit einem Energiespeicher aus den Differentialgleichungen bei Ein- / Ausschaltvorgängen sowie bei harmonischer Erregung; Zusammenhang zwischen Ausgleichsvorgängen im Zeitbereich und komplexer Wechselstromrechnung im Frequenzbereich am Beispiel periodischer Erregungen von linearen RLC Schaltungen; Vertiefung der erworbenen Kenntnisse in begleitenden Laborübungen.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Betriebssysteme

Voraussetzungen:
Kenntnisse im Programmieren mit C

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Kompetenz zur Nutzung von Computer-Hardware und Software sowie von Betriebssystemen und Rechnernetzen.Die Studierenden können die grundlegenden Konzepte von Betriebssystemen beschreiben und die in den marktgängigen Betriebssystemen realisierten Lösungen bewerten. Sie kennen die wesentlichen Funktionen und Dienste von Betriebssystemen und sind in der Lage, sie interaktiv oder in Anwendungsprogrammen zu nutzen. Die Studierenden kennen die Mechanismen der Authentisierung und Autorisierung und sind in der Lage, den Zugriff von Nutzern auf Computer, Dienste und Daten angemessen zu regeln.

Inhalt:
Einführung in die Aufgaben und die Struktur von Betriebssystemen; Benutzung von UNIX per Kommandozeile (Shell- / Skript-Programmierung) sowie die wichtigsten UNIX-Kommandos; Prozesse und Threads; Speicherverwaltung; Interprozesskommunikation und Synchronisation; Dateisysteme; Input und Output; Security; Virtualisierung und Cloud

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Objektorientierte Systeme 1

Voraussetzungen:
Kenntnisse einer Programmiersprache

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben eine fundierte Grundlagenausbildung in Informatik und Programmieren. Die Studierenden erlernen objektorientierte Programmierparadigmen und deren praktische Anwendung. Die Studierenden erlernen die methodische Programmierung objektorientierter Systeme. Die Studierenden sind in der Lage, objektorientierte Konzepte in der Programmierung selbstständig umzusetzen.

Inhalt:
Es werden grundlegende Konzepte der objektorientierten Programmierung vermittelt.
Hierzu gehören: Klassenkonzept (Attribute, Methoden), Information-Hiding (public, private); Konstruktoren und Destruktoren; Statische Variablen und statische Methoden; Operatoren und Overloading; Vererbung und Polymorphie; Abstrakte Klassen und ihre Rolle als Schnittstellendefinition.
Als weitere Themen, die bei der objektorientierten Software-Entwicklung wichtig sind, werden behandelt: Referenzen, Namensräume, Umgang mit Strings; Definition und Behandlung von Ausnahmen; Bearbeitung von Dateien mit Hilfe von Streams; Cast-Operatoren und die Typbestimmung zur Laufzeit.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Statistik

Voraussetzungen:
Mathematik 1

Gesamtziel:
Die Studierenden werden in die Lage versetzt, zufällige und mit Unsicherheit behaftete Phänomene zu beschreiben, zu erklären und zu verstehen.
Die Studierenden kennen die grundlegenden kombinatorischen Formeln und ihre Anwendbarkeit auf entsprechende Fragestellungen; die grundlegenden wahrscheinlichkeitstheoretischen Kennzahlen und ihre Berechnungen bzw. Beziehungen untereinander; die grundlegenden statistischen diskreten und stetigen Verteilungen; die Grundlagen der beschreibenden Statistik und der schließenden Statistik und können sie auf spezifische Situationen anwenden. Die Studierenden sind in der Lage große Datensätze zu beschreiben und Informationen darzustellen; Ereignisse mit Häufigkeiten, Mittelwert und Varianz bzw. Standardabweichung zu beschreiben; Aussagen über mit Unsicherheit behaftete Probleme zu bewerten und einzuordnen. Studierenden können Aussagen über mit Unsicherheit behaftete Fragestellungen herleiten, bewerten, einordnen; Statistik als wichtiges Instrument zur Unterstützung der Arbeit mit großen Datenmengen und Qualitätssicherung.

Inhalt:
Datengewinnung und Datenbereinigung; Darstellung statistischen Materials (Merkmaltypen, grafische Darstellung, Lageparameter einer Stichprobe); Mehrdimensionale Stichproben (Korrelation und Regression); Kombinatorik; Wahrscheinlichkeitsrechnung (Laplace-Modelle; Zufallsvariablen und Verteilungsfunktionen; spezielle Verteilungsfunktionen wie z. B. Normal- oder Binomialverteilung); Schließende Statistik, insbesondere statistische Testverfahren und Vertrauensbereiche; Anwendung statistischer Methoden in der Qualitätssicherung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Übungen, Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung
Klausur (90 Minuten)

Digitaltechnik 2

Voraussetzungen:
Digitaltechnik 1, Programmieren 1 - 2.

Gesamtziel:
Die Studierenden sind in der Lage, den Aufbau und die Funktionsweise von Mikroprozessoren sowie ihre Peripheriebausteine zu verstehen und zu programmieren. Die Studierenden beherrschen die grundlegenden Konzepte des Aufbaus und der Entwicklungsmethoden von Rechnersystemen mit Schwerpunkt Hardwarearchitektur. Die Studierenden sind in der Lage, Komponenten einfacher Rechnersysteme aufzubauen und deren Zusammenwirken zu analysieren. Die Studierenden erwerben die praktische Umsetzung der grundlegenden theoretischen Konzepte und Methoden einfacher Rechnersysteme in digitaler Hardware in VHDL.

Inhalt:
Theorie, Entwurf sowie Hard- und Software-Realisierung Endlicher Automaten; Aufbau, Funktionsweise und Schnittstellen von Halbleiterspeichern; Aufbau und Funktionsweise von Bussystemen; Aufbau einfacher CPUs in von Neumann- und Harvard Architektur; Steuerwerk und Datenpfad; Rechenwerk und Registersatz;   Adressierungsarten, Befehlsausführung; Ankopplung und Funktion von Peripheriekomponenten wie Digital-Ein/Ausgabe; A/D- und D/A-Umsetzung; 
Der theoretische Teil wird ergänzt durch praktische Laboraufgaben zum Entwurf Endlicher Automaten, Speicheransteuerungen sowie einer CPU in VHDL. Die Entwürfe werden auf RTL-Ebene simuliert und mit Hilfe eines FPGAs realisiert.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Rechnernetze

Voraussetzungen:
Kompetenzen in den Bereichen Programmierung und Betriebssysteme

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben Kenntnisse über grundlegenden Konzepte und Technologien in Rechnernetzen. Die Studierenden können die grundlegenden Konzepte von Rechnernetzen beschreiben. Sie verstehen das Schichtmodell in Kommunikationsnetzen und die Grundmechanismen und Aufgaben von Kommunikationsprotokollen. Die Funktionsweise wichtiger Standards wie Ethernet und TCP/IP sind den Studierenden bekannt. Dies ermöglicht es ihnen, geeignete Lösungen für verschiedene Anwendungszwecke auszuwählen und zu bewerten. Die Studierenden können Netzwerkdienste konfigurieren, Kommunikationsprotokolle nutzen und deren Funktion analysieren und gegebenenfalls Fehler finden.

Inhalt:
Grundlagen und Netzarchitekturen; Kommunikation in lokalen Netzen; Paketvermittlung im Internet; Transportprotokolle im Internet; Elementare Dienste und Anwendungen; Netztechnik-Beispiele

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Übungen und Projektarbeit, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Softwaretechnik

Voraussetzungen:
Kenntnisse einer höheren Programmiersprache

Gesamtziel:
Die Studierenden verfügen über Wissen in den Bereichen ingenieurmäßige Software-Entwicklung, Anforderungsanalyse sowie Modellierung. Die Studierenden beherrschen ingenieurmäßiges Software-Engineering. Die Studierenden können Requirements in englischer Sprache aufstellen. Sie können des Weiteren ein Pflichtenheft erstellen. Sie beherrschen die methodische Vorgehensweise zur Erstellung von Software-Applikationen. Die Studierenden erlernen das erfolgreiche Durchführen von Projekten. Sie beherrschen die Instrumente des Projektmanagements.

Inhalt:
Übersicht über Reifegradmodelle und Vorgehensmodelle: Projektmanagement; Konfigurationsmanagement; Änderungsmanagement; Qualitätsmanagement; Requirements Engineering; Systemanalyse; Systementwurf; Systemimplementierung; Systemintegration; Systemtest.
Grundzüge von UML 2.x: Modellelemente, Klassen, Artefakte, Statische
Beziehungen: Abhängigkeit, Assoziation, Generalisierung, Realisierung, Diagrammarten in UML, Use Case Diagramm, Aktivitätsdiagramm, Zustandsautomat, Paketdiagramm, Klassendiagramm, Objektdiagramm, Sequenz- und Kommunikationsdiagramme.
Erstellung eines Pflichtenheftes: Anforderungen/Requirements (in englischer Sprache), Modellierung eines Softwaresystems in UML.
Testen: Validation, Verifikation. Acceptance Test Driven Development: Erstellen von Testcases für die Requirements.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung, Laborübung, Blockseminar Software-Projekt Management
Klausur (90 Minuten), Testat, Testat

Elektronik

Voraussetzungen:
Gleichstrom- und Wechselstromrechnung; Mathematische Kenntnisse der Differential- und Integralrechnung, komplexe Zahlen.

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben Kenntnisse über elektrische Netzwerke und sind in der Lage, diese zu analysieren. Die Studierenden sind in der Lage die Funktionsweise elektronischer Schaltungen zu verstehen.

Inhalt:
Schaltungen mit Dioden; Stabilisierungsschaltungen mit Z-Dioden; Thermische Effekte; Gleichrichterschaltungen; Spannungsvervielfachung; Bipolartransistor und Feldeffekttransistoren (FET); Operationsverstärker; Projekt Hardware mit wechselnden Aufgabenstellungen.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Safety and Security

Voraussetzungen:
Grundlagen in Mathematik, Physik, Elektrotechnik und Programmieren, Kenntnisse über Echtzeit-Betriebssysteme, Rechnernetze.

Gesamtziel:
Die Studierenden kennen Grundlegende Begriffsdefinitionen der Sicherheitstechnik (Safety und Security); Vorgehensweise und Ziele der Risikoanalyse; Strategische Konzepte zum Aufbau sicherer Systeme. Die Studierenden sind in der Lage ein System hinsichtlich seiner Verlässlichkeit zu bewerten; Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit zu erarbeiten bzw. auszuwählen. Die Studierenden können Anforderungen an die Hardware und die Software verlässlicher Systeme einschließlich der erforderlichen Toolketten formulieren.

Inhalt:
Sicherheitstechnische Begriffe und Normen (sowohl Safety als auch Security); Risikoanalyse; Maßnahmen zur Reduzierung des Risikos; Lebenszyklus-Management für verlässliche Systeme; Angriffe auf Systeme und Ursachen für das Versagen von Systemen; Architektur-Konzepte verlässlicher Systeme; Maßnahmen bei der Entwicklung der Software verlässlicher Systeme; Qualifizierung verlässlicher Systeme

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Übungen, Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Signale und Systeme

Voraussetzungen:
Mathematische Kenntnisse: Fourier-Reihen, komplexe Funktionen, Integraltransformationen, Faltungsintegral
Analyse von linearen elektrischen Grundschaltungen für Gleich- und Wechselspannungen
Grundkenntnisse in Matlab

Gesamtziel:
Die Studierenden werden in die Lage versetzt, dynamische Systeme zu modellieren und zu analysieren. Dies bildet die Grundlage für Anwendungen der Signalverarbeitung in analogen und digitalen Systemen sowie für die Regelungstechnik. Die Studenten sind in der Lage, gängige Filter zu entwerfen. Die Studierenden können Netzwerkdienste konfigurieren, Kommunikationsprotokolle nutzen und deren Funktion analysieren und gegebenenfalls Fehler finden. Die Studierenden beherrschen die Methoden zur Analyse von Signalen und analogen Systemen mit Digitaloszilloskop, Pegelmesser (auch selektiv) und Spektrumanalysator. Sie sind in der Lage Signale und Systeme mit Matlab zu analysieren und zu simulieren.

Inhalt:
Einführung Grundbegriffe; Periodische Signale; Fourier-Reihen, ein- und zweiseitige Spektren; Komplexe Frequenz; Fourier-Transformation; Spektraldichte; Eigenschaften der Fourier-Transformation, Faltung, Dirac- und Sprungfunktion und deren Spektrum; Laplace-Transformation und deren Eigenschaften; Anwendungen für lineare zeitkontinuierliche Systeme; Übertragungsfunktion; Pol-Nullstellen-Diagramme; Dämpfung; Phase und Laufzeit; Impuls- und Sprungantwort; Systemanalyse im Frequenz- und Zeitbereich; Übertragung durch spezielle Systeme; Prinzip der Abtastung, Abtasttheorem, ideale Abtastung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Regelungstechnik-1

Voraussetzungen:
Mathematik, Elektrotechnik, Signale und Systeme, Physik, Elektronik, Digitaltechnik, Computerarchitektur, Programmieren, Objektorientierte Systeme

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben das Verständnis für dynamische Systeme und können diese analysieren. Des Weiteren sind sie in der Lage, Steuerungssoftware für technische Prozesse zu entwerfen. Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, Steuer- und Regelsysteme zu analysieren und einfache Simulationsmodelle und Regelungen selbst zu entwerfen und zu implementieren. Die Studierenden sind in der Lage, sich bei Bedarf in speziellere Probleme der System- und Simulationstechnik selbständig einzuarbeiten. Die Studierenden erlernen die praktische Anwendung der Konzepte der Regelungstechnik.
Die Studierenden lernen das Modellieren, Simulieren, Steuern und Regeln dynamischer Systeme. Somit sind sie fähig, einfache Simulationsmodelle und Regelungen selbst zu entwerfen und zu implementieren. Die Studierenden erwerben somit die Grundlagen, um sich bei Bedarf in speziellere regelungstechnische Probleme selbstständig einzuarbeiten. Die Studierenden sammeln erste Erfahrungen mit einem State-of-the-Art- Entwurfswerkzeug für die Simulation und Implementierung von Regelsystemen für dynamische Systeme. Sie können den Einfluss von Begrenzungen oder Störsignalen bei der praktischen Umsetzung einschätzen, die bei theoretischen Betrachtungen oft vernachlässigt werden. 

Inhalt:
Überblick über den Entwurf und die Modellierung technischer Systeme; Beschreibung des dynamischen Verhaltens kontinuierlicher Systeme durch Blockdiagramme und deren Analyse im Zeit- und Frequenzbereich; Eigenschaften von Regel- und Steueralgorithmen, Stabilitätsanalyse, wichtige Entwurfsverfahren für Regler; Implementierung von Regelungen und Steuerungen in Hard- und Software; Wirkung der zeit- und wertdiskreten Implementierung bei Simulationen und Regelalgorithmen; Entwurfs- und Simulationswerkzeug MATLAB/Simulink, Echtzeitsimulationen, automatische Codegenerierung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Sensoren und Aktoren

Voraussetzungen:
Physikalische Grundkenntnisse, Elementare Statistik, Diskrete Fouriertransformation, MATLAB-Grundkenntnisse, Informationstechnische Grundkenntnisse, Grundkenntnisse der Systemtheorie, Abtasttheorem.

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben das Verständnis für dynamische Systeme und können diese analysieren. Des Weiteren sind sie in der Lage, Steuerungssoftware für technische Prozesse zu entwerfen. Die Studierenden können Probleme bei der passiven und aktiven Informationsaufnahme von Sensordaten einschätzen und Lösungsstrategien selbstständig erarbeiten. Sie besitzen fundierte Kenntnisse über die wichtigsten Methoden zur Informationsgewinnung aus Sensordaten realer Vorgänge. Sie beherrschen Methoden zur Verarbeitung, quantitativen Auswertung und Merkmalsgewinnung. Die Studierenden verstehen die Konzepte der industriellen Sensordatenverarbeitung.

Inhalt:
Multispektral- und Mehrkanal-Sensoren; Aktoren für die Informationsgewinnung und -Ausgabe; Visuelle Perzeption; Entstehung, Aufnahme und Digitalisierung von Bildsignalen; Strategien der 2D- und 3D-Bildaufnahme; Bild- und Bildfolgenverarbeitung in der zeitlichen / räumlichen Domäne; sowie in der Zeitfrequenz- / Ortsfrequenz-Domäne; Morphologische Bildverarbeitung, Texturanalyse, Merkmalsextraktion, Segmentierung; Objektrepräsentation, Objekterkennung, Klassifikation, neuronale Netze; Grundzüge des Soft Computing; Systembeispiele (Industrielle 2D- und 3D-Inspektion, Robotik, Medizin, Verkehr, Sicherheit, Umweltmonitoring)

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung und Projekt
Klausur (90 Minuten), Testat

Digitale Signalverarbeitung

Voraussetzungen:
Fourier- und Laplace-Transformation; z-Transformation; Kenngrößen und Eigenschaften zeitkontinuierlicher, linearer Systeme; Abtastung und z-Transformation; Grundkenntnisse MATLAB; Vektoren, Polynome, arithmetische Operationen

Gesamtziel:
Die Studierenden werden in die Lage versetzt, lineare, zeitdiskrete Systeme zu entwerfen und in Digitalrechnern zu realisieren. 
Die Studierenden kennen Anwendungsfelder der digitalen Signalverarbeitung; Wichtige Theorien und Modellvorstellungen diskreter Systeme als Grundlage für die moderne Signalverarbeitung und Regelungstechnik; Verfahren zur Analyse und zum Entwurf von diskreten Systemen
Die Studierenden sind in der Lage das Verhalten linearer, zeitdiskreter Systeme im Zeit- und Frequenzbereich zu beurteilen; Abtastvorgänge hinsichtlich des Abtasttheorems zu bewerten; grundlegende digitale Filter zu entwerfen und mit Signalprozessoren zu realisieren; Kenngrößen und Eigenschaften zeitdiskreter Signale und Systeme mit Hilfe des Simulationsprogramms Matlab zu ermitteln und darzustellen
Die Studierenden können gestellte fachspezifische Aufgaben in Kleingruppen mit Hilfe des Simulationsprogramms Matlab bearbeiten, die Ergebnisse vorstellen und verteidigen. 

Inhalt:
Analoge Filter, Standard-Tiefpässe; Zeitdiskrete Systeme und deren Kenngrößen, wie Differenzengleichung, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, Pol-Nullstellen-Diagramm, Stabilität; Impulsantwort, Sprungantwort, Strukturen; Rekursive (IIR) und nichtrekursive (FIR) digitale Filter; Entwurf digitaler Systeme; Entwurf und Simulation zeitdiskreter Systeme mit MATLAB; Realisierung linearer, zeitdiskreter Systeme auf einem Signalprozessor

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Computerarchitektur

Voraussetzungen:
Programmieren, Informatik, Softwaretechnik

Gesamtziel:
Die Vorlesung führt in die Architektur von Rechnersystemen mit Mikroprozessoren und Mikrocontrollern ein. Die Studierenden entwickeln ein Grundverständnis für die Maschinenbefehlsebene (Instruction Set Architecture) von Rechnern und verstehen, wie Programmierkonstrukte höherer Programmiersprachen auf die "Sprache der Hardware" abgebildet werden. Das Verständnis soll helfen, das Zusammenwirken von Programmiersprache, Betriebssystem und Hardware besser abzubilden. Die Studierenden erwerben ein Grundverständnis für die Instruction Set Architecture von Rechnern und verstehen, wie die  Programmierkonstrukte höherer Programmiersprachen auf die "Sprache der Hardware" abzubilden sind. Sie verstehen das Zusammenwirken von Programmiersprache, Betriebssystem und Hardware, um effizientere Software zu entwickeln. Die Studierenden setzen die Grundlagen der hardwarenahen Programmierung in C/C++ und Maschinensprache (Assembler) in praktischen Übungen um.

Inhalt:
Aufbau von Rechnersystemen, arithmetisch-logische Operationen, Grundaufgaben von Betriebssystemen (Wiederholung); Programmiermodell (Registersatz, Adressierungsarten, Memory Map, Befehlssatz) eines beispielhaften Mikroprozessors; Einführung in die Maschinensprache, Abbildung wichtiger Hochsprachenkonstrukte auf die Maschinensprache, Abschätzung des Speicherplatzbedarfs und der Ausführungsgeschwindigkeit; Hardware/Softwareschnittstelle für typische Peripheriebausteine, digitale und analoge Ein-/Ausgabe, Timer, einfache Netzwerkschnittstellen; Modulare Programmierung, Schnittstellen für das Zusammenspiel verschiedener Programmiersprachen; Unterstützung von Betriebssystem-Mechanismen, z.B. Speicherschutz, virtueller Speicher, durch Mikroprozessoren; Überblick über aktuelle Mikro- und Signalprozessorarchitekturen: Technik und Marktbedeutung.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Softwarearchitektur

Voraussetzungen:
Kenntnisse einer objektorientierten Programmiersprache, Kenntnisse in UML 2.

Gesamtziel:
Die Studierenden können die Anforderungen in komplexe Softwarearchitekturen umsetzen. Sie können Entwurfs- und Architekturmuster, Frameworks und Bibliotheken bedarfsgerecht einsetzen. Die Studierenden erwerben Kompetenzen zum ingenieurmäßigen Vorgehen zur Lösung von Problemen im Bereich Softwarearchitektur sowie der Beurteilung und der Auswahl von Software-Technologien. Die Studierenden können Entwurfs- und Architekturmuster auswählen und anwenden. Sie sind in der Lage, Komponenten (EJB) sowie Webservices (SOA) zu programmieren.

Inhalt:
Architektur und Architekten; Vorgehen bei der Architekturentwicklung; Architektursichten, UML 2 für Architekten; Objektorientierte Entwurfsprinzipien; Architektur- und Entwurfsmuster; Technische Aspekte, Berücksichtigung von Anforderungen und Randbedingungen; Middleware, Frameworks, Referenzarchitekturen, Modell-getriebene Architektur; Komponenten, Komponententechnologien, Schnittstellen (API); Bewertung von Architekturen, Refactoring, Reverse Engineering.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Schlüsselqualifikationen

Voraussetzungen:
keine

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Kompetenzen Teamfähigkeit und methodisches Arbeiten. Die Studierenden werden auf einen erfolgreichen Berufsstart vorbereitet. Sie erwerben und vertiefen die Fähigkeit zur inhaltlichen Erfassung und Erstellung wissenschaftlicher Texte und zur Kommunikation über technisch-wissenschaftliche Themen in englischer Sprache.

Inhalt:
Wissenschaftliches Arbeiten: Strukturieren, Recherchieren, Analysieren, Wissenschaftliche Schreiben und Zitieren;
Berufsstart: Karriereplanung, Bewerbertraining;
Technisches Englisch: beginner and advanced level, technical and business english, communication and presentation.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung und Übungen, Englische Vorlesung mit Übungen
Hausarbeit und Referat (20 Minuten), Testat

Vertiefungsmodul 1

Gesamtziel
Die Studierenden erwerben fachübergreifenden bzw. vertiefenden Kenntnisse im Bereich der Informatik und
Informationstechnik je nach Modulwahl.
 

Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Die Lernergebnisse sind abhängig von den gewählten Modulen
 

Inhalte
Es sind 4 Module mit jeweils 5 ETCS aus einem Katalog für die 4 Vertiefungsmodule 1 – 4 auszuwählen.
Der Vertiefungsmodulkatalog wird zu Semesterbeginn öffentlich bekannt gegeben.
 

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: abhängig von den gewählten Modulen
empfohlen: abhängig von den gewählten Modulen
 

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
abhängig von den gewählten Modulen

Vertiefungsmodul 2

Gesamtziel
Die Studierenden erwerben fachübergreifenden bzw. vertiefenden Kenntnisse im Bereich der Informatik und
Informationstechnik je nach Modulwahl.
 

Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Die Lernergebnisse sind abhängig von den gewählten Modulen
 

Inhalte
Es sind 4 Module mit jeweils 5 ETCS aus einem Katalog für die 4 Vertiefungsmodule 1 – 4 auszuwählen.
Der Vertiefungsmodulkatalog wird zu Semesterbeginn öffentlich bekannt gegeben.
 

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: abhängig von den gewählten Modulen
empfohlen: abhängig von den gewählten Modulen
 

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
abhängig von den gewählten Modulen

Vertiefungsmodul 3

Gesamtziel
Die Studierenden erwerben fachübergreifenden bzw. vertiefenden Kenntnisse im Bereich der Informatik und
Informationstechnik je nach Modulwahl.
 

Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Die Lernergebnisse sind abhängig von den gewählten Modulen
 

Inhalte
Es sind 4 Module mit jeweils 5 ETCS aus einem Katalog für die 4 Vertiefungsmodule 1 – 4 auszuwählen.
Der Vertiefungsmodulkatalog wird zu Semesterbeginn öffentlich bekannt gegeben.
 

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: abhängig von den gewählten Modulen
empfohlen: abhängig von den gewählten Modulen
 

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
abhängig von den gewählten Modulen

Vertiefungsmodul 4

Gesamtziel
Die Studierenden erwerben fachübergreifenden bzw. vertiefenden Kenntnisse im Bereich der Informatik und
Informationstechnik je nach Modulwahl.
 

Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Die Lernergebnisse sind abhängig von den gewählten Modulen
 

Inhalte
Es sind 4 Module mit jeweils 5 ETCS aus einem Katalog für die 4 Vertiefungsmodule 1 – 4 auszuwählen.
Der Vertiefungsmodulkatalog wird zu Semesterbeginn öffentlich bekannt gegeben.
 

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: abhängig von den gewählten Modulen
empfohlen: abhängig von den gewählten Modulen
 

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
abhängig von den gewählten Modulen

Regelungstechnik-2

Voraussetzungen:
Mathematik, Physik, Digitaltechnik 1 und 2, Computerarchitektur, Signale und Systeme, Regelungstechnik 1

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben das Verständnis für dynamische Systeme und können diese analysieren. Des Weiteren sind sie in der Lage, Steuerungssoftware für technische Prozesse zu entwerfen. Die Studierenden kennen Modellbildung von Regelungsstrecken und deren Beschreibung mit Hilfe von Blockschaltbildern; Entwurfsverfahren für PID-Artige Regler: Nyquist und Wurzelortskurvenverfahren; Zustandsregler und –Beobachter; Methoden der Linearisierung nichtlinearer Regelstrecken; Methoden der digitalen Regelungstechnik. Die Studierenden sind in der Lage geeignete Verfahren der Regelungstechnik für gegebene Probleme auszuwählen; die erlernten Verfahren mit Hilfe von Matlab/Simulink einzusetzen. Die Studierenden können Regler z.B. in der Programmiersprache C auf einem Mikrocontroller implementieren.

Inhalt:
Detaillierte Beschreibung und Analyse typischer, industrieller Prozesse als Basis für spätere Regler-Entwürfe; Regler-Auslegung anhand der Wurzelortskurve; Zustandsdarstellung linearer Systeme. Steuer- und Beobachtbarkeit; Einführung in den Entwurf von Zustandsreglern und den Luenberger Beobachter; Nichtlineare Regelungen: Methoden der Linearisierung, Stabilität, Untersuchungen in der Phasenebene; Digitaler Regelkreis; Entwurf digitaler Regler (Algorithmen, Echtzeit-Problematik); Arbeiten mit Differenzen-Gleichungen und Folgen; Anwendung der z-Transformation; Stabilität zeitdiskreter Systeme; Entwurf zeitdiskreter Regler auf endliche Einstellzeit; Anwendung der in der Vorlesung betrachteten Verfahren und deren Vertiefung im Labor unter Einsatz von Matlab/Simulink sowie Codegenerierung für den Regler aus dem Simulink-Model

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung, Laborübung
Klausur (90 Minuten), Testat

Studienprojekt

Voraussetzungen:
Kenntnisse über Programmiersprachen und Methoden der Softwaretechnik

Gesamtziel:
Die Studierenden besitzen die Fähigkeit, sich in neue ingenieurmäßige Fragestellungen aus dem Bereich der Medieninformatik einarbeiten zu können, wissenschaftliche und technische Weiterentwicklungen zu verstehen und auf Dauer verfolgen zu können. Die Studierenden sind in der Lage, selbstständig wissenschaftlich zu arbeiten.

Inhalt:
In der Studienarbeit bearbeitet der Studierende unter Anleitung eines Professors in den Laboren der Fakultät semesterbegleitend ein hausinternes Thema. Auf eine ingenieurmäßige Herangehensweise wird besonderen Wert gelegt.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Projektarbeit
Bericht und Referat (20 Minuten)

Wissenschaftliche Vertiefung

Voraussetzungen:
Fundierte Kenntnisse im eigenen Studienprofil

Gesamtziel:
Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, sich in ingenieurmäßige Fragestellungen aus dem Bereich der Technischen Informatik einzuarbeiten, wissenschaftliche und technische Weiterentwicklungen zu verstehen und auf Dauer verfolgen zu können. Die Studierenden erlangen detaillierte Einblicke und umfassende Erkenntnisse auf einem Teilgebiet der Informationstechnik. Die Studierenden können aufgrund eigener Recherchen Problemstellungen der Informationstechnik analysieren und eigenständig Problemlösungen finden und bewerten. 

Inhalt:
Selbststudium im Umfeld der Bachelorarbeit.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Selbststudium
Mündliche Prüfung (20 Minuten)

Wahlfachmodul

Voraussetzungen:
Grundlegende Kenntnisse im eigenen Studienprofil.

Gesamtziel:
Die Studierenden erlangen eine wissenschaftliche und fachliche Vertiefung auf dem Gebiet ihres Studienschwerpunktes.

Inhalt:
Das Wahlfachmodul besteht aus 3 Wahlpflichtfächern mit einem Umfang von insgesamt 6 SWS. Der Studierende wählt zur Vertiefung seines Studienprofils 3 Wahlfächer mit jeweils 2 SWS. Als Wahlpflichtfächer werden aktuelle und industrienahe Vertiefungen angeboten. Die zur Auswahl stehenden Wahlpflichtfächer werden jeweils zu Semesterbeginn öffentlich bekannt gegeben.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
3 Vorlesungen mit Nachbereitung und Prüfungsvorbereitung
Prüfungsform je nach gewähltem Wahlpflichtfach