AI for Planning, Monitoring or Control of Experiments under Microgracity Conditions
In the "TEXUS" research and technology program, scientific and technological experiments are conducted in microgravity using suborbital rockets:

https://www.airbus.com/en/newsroom/news/2022-10-successful-texus-57-launch-theweightless-world-above-the-arctic-circle

Cutting-edge technologies are employed by Airbus both in the experiments and in the infrastructure. For instance, the industrial standard OPC UA is utilized for data transmission. This standard is promoted by the OPC UA Foundation, which recently gained attention with the following announcement: "ChatGPT generates industrial asset definitions and enables
automatic mapping to OPC UA to save time and money!"

Artificial intelligence and ChatGPT are currently subjects of widespread discourse, with discussions revolving around opportunities and risks. The TEXUS program also engages with this topic, seeking to comprehend the extent to which the TEXUS program can benefit from the use of AI, particularly ChatGPT.
In the specific context of the TEXUS program, there are many aspects that might benefit from AI technologies. But this needs to be investigated carefully. In cooperation with Airbus, Bremen, the master thesis should investigate the following questions:

1. How can artificial intelligence (AI) cooperate with human engineers to plan, monitor or control experiments in microgravity within the TEXUS system.
2. Which concepts, techniques, interface and tools can be applied?
3.  Can and should the control of complex experiments be entrusted to AI?
4. In what manner and to what extent should AI be incorporated into project workflows and the organizational process landscape?
5. Can AI contribute to and potentially significantly advance these integrative aspects?

Modellierwerkzeug zur Missionsplanung 
Erstellung eines Werkzeuges für die Beschreibung von Handlungsanweisungen für nautische Manöver

Visualisierung von Planungsverfahren für die Lehre
unterschiedliche Planungsverfahren sollen an Beispielszenarien dargestellt werden können

Reaktive Planung
reaktive und robuste Planungsansätze sollen entwickelt und ggfls. mit Simulationsansätzen überprüft werden

Scheduling in verschiedenen Anwendungen
Entwicklung von Planungs- und Schedulinglösungen für unterschiedliche Anwendungsbereiche, z.B. im Energiebereich oder in der Projektplanung (RCPS). Das enthält meist auch Aspekte der reaktiven Planung

Dynamikmodell Forschungsboot Josephine
Entwicklung eines Agenten im Rahmen einer Maritimen Verkehrssimulation für das Forschungsboot Josephine. Hierzu ist das Verhalten auf See zu erproben und ein entsprechendes Modell zu entwickeln

Contract-based Monitoring

Bei der Verifikation und Validierung von hochautomatisierten und autonomen Systemen ist es notwendig zu überprüfen, ob das zu testende System (SuT) die zu überprüfenden Anforderungen erfüllt. Diese Sicherstellung kann dabei mithilfe von Contracts durchgeführt werden. Dabei müssen die Anforderungen in Contracts übersetzt und die Einhaltung dieser zur Laufzeit überprüft werden. Hierbei soll die Anwendungsmöglichkeit von Contracts zum Monitoring von SuT untersucht und prototypisch umgesetzt werden, anhand eines gegebenem SuT.

System für die Berechnung einer optimalen Abwicklung des Schiffsverkehrs für begrenzte Fahrwasser.

Vergleich von Path-Planning Algorithmen für ein hochautomatisiertes Schiff

Im Emder Hafen findet eine kontinuierliche Unterhaltungsbaggerung statt, indem das Sediment mit Luftsauerstoff in Verbindung gebracht wird und so in der Schwebe gehalten wird. Das Vorgehen ist vergleichbar mit der Funktionsweise eines Rasenmähroboters und dem Mulchen. In der Praxis ist der Hafen in heterogene Polygone eingeteilt, die unterschiedliche Soll-Tiefen besitzen.

Für die Automatisierung eines Baggerschiffs wird eine automatisierte Bahnenplanung benötigt. Diese Bahn muss sicherstellen, dass alle zu unterhaltenden Polygone in den Hafengewässern besucht werden. Zur Emissionsreduktion und Treibstoffeinsparung, muss die Bahn dabei möglichst effizient geplant werden. Das Problem kann somit als Path Planning Problem interpretiert werden.

Im Rahmen der Masterarbeit sollen unterschiedliche Algorithmen zur Lösung des Path Planning Problems im Emder Hafen miteinander verglichen werden. Ziel der Arbeit ist es, eine wissenschaftlich fundierte Empfehlung für den Einsatz eines Algorithmus abzugeben.

Für die Arbeit muss eine domänenübergreifende Übersicht über existierende Algorithmen zur Lösung des Path Planning Problems erstellt werden. Aus der erarbeiteten Übersicht sind geeignete Algorithmen auszuwählen und zu implementieren. Es wird erwartet, dass ein geeignetes Evaluationskonzept erstellt wird, mit dem die implementierten Algorithmen miteinander verglichen werden können. Auf Basis dieser Evaluation soll abschließend eine Empfehlung abgegeben werden, welcher Algorithmus für das vorliegende Problem genutzt werden könnte.

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Fehlerinjektion in NMEA0183 Netzwerke mithilfe einer ROS2 basierten Architektur

NMEA0183 ist eines der am weitesten verbeiteten Protokolle in der Schiffahrt zum vernetzten von Senoren und Aktoren. Über NMEA0183 werden Sensordaten übertragen, wie beispielsweise Informationen über die Geschwindigkeit, den Tiefgang oder die Position des Schiffes. Damit bildet das NMEA0183 Protokoll eine grundlegende Basis die kontinuielich verwendet wird. 

Mit der zunehmenden Automatisierung in der Schiffahrt und der steigenden Anzahl an Systemen an Bord eines Schiffes als auch außerhalb des Schiffes, wie Fernsteuerungszentralen, steigt auch die Relevanz des Testens des Zusammenspiels der Subsysteme. Insbesondere bei den Systemtests und Akzeptanztests ist der Kenntnisstand der verschiedenen Stakeholdergruppen verschieden, sodass generell vom Black-box Testing ausgegangen werden kann.

Um maritime Systeme zu testen kann dabei die Fehlerinjektion verwendet werden, hierbei soll in der Abschlussarbeit eine auf ROS2 basierte modulare Fehlerinjektionsarchitektur entworfen und umgesetzt  werden, die anschließend in einem physischen NMEA0183 an Bord eines Schiffes ausprobiert werden soll. 

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Requirement and interface description for a Runtime Assurance Architecture

In recent years, there have been various breakthroughs in the development of autonomous driven cars. Despite the progress made with respect to verification, validation and certification of autonomous technology in the automotive sector, there is a need to monitor safety critical aspects of vehicle operation. The Isle of Automation concept, introduces a Runtime Assurance architecture for autonomous driving technology to provide an additional layer of operational safety. Here we provide a control center to monitor safety critical aspects of the autonomous operation such as operation design domain, quality of perception etc. and trigger relevant recovery mechanisms in case of anomalies to bring the autonomous vehicle to a safe state by leveraging V2X communication and existing infrastructure sensors. Here an analysis of requirements and a survey of various communication standards / data models is necessary in order to determine the external interfaces of the control center.

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Entwicklung einer Testautomatisierung für das Testen in operativen Umgebungen

Bei dem Testen im Stadium Hardware-in-the-Loop Vehicle-in-the-Loop oder im Feldtest/Akzeptanztest ist das Testmanagement im Rahmen der Automatisierung
ein wichtiger Aspekt. Die Automatisierung beschreibt dabei die Durchführung des Tests, die Erkennung von Fehlern, beziehungsweise Fehlerzuständen, das 
Erstellen von Testdokumentationen und das Starten nachfolgender Tests. 

In der Abschlussarbeit soll unteruscht werden, welche Bestandteile der Testdurchführung automatisiert werden müssen und wie diese durchgeführt werden kann. 
Anschließend soll eine Testautomatisierung implememhtiert werden, bei der Tests automatisiert begonnen, deren Ende erkannt, die Dokumentation erstellt werden. 
Die Testautomatisierung soll unabhängig vom Betriebssystem erfolgen.

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