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Publikationen

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Erstellt: Mon, 23 Nov 2020 23:01:40 +0100 in 0.0687 sec


Kreutz, Felix;
Einrichtung und Verifikation eines OTA/HiL-Radarmessplatzes in der Virtuellen Straße - Simulations- und Testanlage. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit der beschleunigten Einführung von automatisierten Fahrfunktionen in der Fahrzeugindustrie wächst der Bedarf nach objektiven und rationellen Testmethoden für die angewendeten Sensoren zur Umfelderkennung. Der innerhalb dieser Arbeit behandelte Messplatz für bildgebende Fahrzeugradare umfasst ein hardware-in-the-loop (HiL)-System, welches genutzt wird, um Kraftfahrzeugradare im Einbauzustand und mit unter Laborbedingungen definiert erzeugten Rückstreusignalen möglichst realitätsnah zu testen. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit Radarsysteme im kompletten Signalfluss inklusive aller Hochfrequenzkomponenten und unter dem Einfluss der Fahrzeugkarosserie zu überprüfen, was bei herkömmlichen Tests über das Einspeisen von Rohdaten in eine Wartungsschnittstelle nicht möglich ist. Dabei kann ein Verkehrsszenario inklusive verschiedener Verkehrsteilnehmer sowie Situationen simuliert und dem Radar over-the-air (OTA) zugespielt werden. Die resultierenden Radarechos werden dabei entsprechend der in der Simulation definierten Umgebung möglichst realitätsnah wiedergegeben, was eine Bewertung des Radarsystems im Einbauzustand ermöglicht. Die vom Radar zu messenden Radarquerschnitte werden dabei vollautomatisch in Echtzeit über einen Radarzielsimulator und ein Antennenpositioniersystem physikalisch korrekt generiert. Dieser (weltweit einzigartige) Experimentaufbau mit bis zu 6 in Azimut und Elevation dynamisch positionierbaren Simulatorantennen realisiert somit einen Mittelweg zwischen realen, aber teuren und langwierigen Testfahrten und der Simulation in einer rein abstrakten Softwareumgebung. Im Laufe der Arbeit werden die genutzten Hardwarekomponenten ebenso beschrieben wie die zur Nutzung notwendigen Softwaremodule. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt dabei auf der softwareseitigen Ansteuerung des Positioniersystems. Aus dem simulierten Verkehrszenario müssen die aktuellen Positionen und Ausrichtungen der Simulatorantennen berechnet werden. Die Steuersignale für die dynamische Ansteuerung der mehrkanaligen mechanischen Positioniererantriebe müssen in Echtzeit bereitgestellt werden. Gleichzeitig muss auf minimale Positionierfehler und die Vermeidung von Kollisionen der einzelnen Antennenträger untereinander und mit den gegebenen mechanischen Endlagen geachtet werden. Die notwendigen Prozeduren wurden in MATLAB realisiert und die technische Inbetriebnahme des Systems wurde durch hohe Modularität der Steuerroutinen und gute Konfigurierbarkeit aller relevanten Parameter vorbereitet.



Ovcharov, Gleb;
Acoustical source localization using high-resolution parameter estimation algorithms for hexagonal microphone arrays. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Echtzeit-Audioverarbeitungs-Framework für die Schätzung der Richtung der Schallquelle mithilfe eines hochauflösenden Parameterschätzungsalgorithmus für das Mikrofonarray zu erstellen. Die entwickelte Echtzeit-Verarbeitungsumgebung (in Python geschrieben) kann die Richtung der Schallquelle schätzen, die durch die Ankunftsrichtungen (Azimut- und Elevationswinkel) beschrieben wird. Zu diesem Zweck verwenden wir die dreidimensionale Version des hochauflösenden einheitlichen ESPRIT-Algorithmus, der bisher nicht auf das 7-Element-Mikrofonarray mit der richtigen hexagonalen Form der darauf befindlichen Mikrofone angewendet wurde. Wir verwenden auch Interpolationsvorverarbeitung, um Breitband-Audiodaten in eine äquivalente Schmalbandform umzuwandeln. Zunächst wurde die Leistung unter Verwendung des ESPAR-ESPRIT-Algorithmus zur Bestimmung des Azimut- und Elevationswinkels für eine bestimmte Anzahl von Schallquellen analysiert. Um die Ergebnisse des Lokalisierungsalgorithmus zu erhalten, wird das Roomsimove Matlab-Paket verwendet, das einen virtuellen Raum erstellt, wobei die Absorptionskoeffizienten der Wände, ihre Fähigkeit, Schall zu reflektieren, usw. berücksichtigt werden Hardware und Messungen wurden durchgeführt, um zu zeigen, dass das Framework in der Lage ist, die Ankunftsrichtungen in Echtzeit abzuschätzen.



Ortloff, Johannes;
Simulation und Test einer Aufzugs-Montagefahrt auf einem Hardware-in-the-Loop Prüfstand. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Masterarbeit gibt einen Überblick über die Konzeption eines Hardware"=in"=the"=Loop Prüfstands am Beispiel der Realisierung einer simulierten Montagefahrt. Hierfür wird die Architektur und das Design der grundlegenden Simulationskomponenten vorgestellt. Die Simulationssoftware der Aufzugumgebung wurde mit für die Simulation der Montagefahrt benötigten Komponenten erweitert. Die Funktionalität der Implementation wurde durch umfassende Software"= und Systemtests bestätigt. So konnte gezeigt werden, dass das Modell der Aufzugumgebung so funktioniert, dass die Zustandsmaschinen der Steuerungssoftware eine Montagefahrt einleiten können. Die virtuelle Aufzugkabine kann nun über Middelware"=Telegramme gesteuert werden.



Schilling, Lisa-Marie;
Erfassung der elektromagnetischen Umwelt beim KFZ im Hinblick auf automatisiertes und vernetztes Fahren. - Ilmenau. - 99 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Für die digitale Vernetzung des Verkehrs etablieren sich derzeit die zwei Kommunikationstechnologien ITS-G5 und C-V2X. Darüber hinaus gibt es weitere funkbasierte Systeme, die in der elektromagnetischen Umwelt von modernen Fahrzeugen auftreten und diese beeinflussen können. Um sicherzustellen, dass die Funktionen des automatisierten und vernetzten Fahrens aus EMV-Sicht nicht gestört werden, muss die elektromagnetische Umgebung bei der EMV-gerechten Entwicklung und EMV-Prüfung eines Fahrzeugs aus diesem Grund berücksichtigt werden. Zudem gewinnen Aspekte der elektromagnetischen Benutzerverträglichkeit der Verkehrsteilnehmer durch die neuen Funktechnologien zunehmend an Bedeutung. In dieser Arbeit wurden für die Verkehrsumgebung relevante Funkdienste recherchiert und ihre EMV-relevanten Parameter erfasst, um EMV-Prüfanforderungen vorzuschlagen. Ein besonderer Fokus wird auf ITS-G5 gelegt; hierfür wurde ein Messverfahren zur Ermittlung der durch ITS-G5 Systeme verursachten Feldstärken entwickelt und verifiziert. Es wurden Messungen unter Freifeldbedingungen in VISTA und in Fahrzeugen mit typischen Einbauorten verschiedener Endgeräte für ITS-G5, WLAN, Bluetooth und LTE durchgeführt. Um die Feldstärken im direkten Kontakt mit Funkgeräten zu erfassen, wurden Möglichkeiten der Nahfeldmessung untersucht. Es wurde eine maximale Feldstärke von 562 V/m im Kontakt mit einer ITS-G5-Antenne gemessen. Die Störfestigkeitsprüfung im KFZ-Bereich verwendet in der Regel einen Störpegel von 100 V/m. Um trotzdem eine Störfestigkeit der KFZ-Elektronik sicherzustellen, muss diese entweder störfester ausgelegt oder ein Mindest-Sicherheitsabstand zwischen empfindlicher Elektronik und der Antenne eingehalten werden, ab welchem die elektrische Feldstärke 100 V/m unterschreitet. Ab einem 5 cm-Abstand wurden maximal 80 V/m gemessen, so dass hier der normative Prüfschärfegrad von 100 V/m nicht verändert werden müsste. Abhängig von der Fahrzeuggeometrie können allerdings Feldstärkeerhöhungen durch Resonanzen auftreten, die schwer messbar sind. Numerische Simulationen sind eine Alternative, die in weiteren Forschungsarbeiten durchgeführt werden können. Neben EMV-Untersuchungen wurden auch erste EMVU-Bewertungen durchgeführt. Mit einem eigens konzipierten Messverfahren für ITS-G5 wurden an typischen Aufenthaltsorten im KFZ maximal 9,2 V/m entsprechend 15,1% Grenzwertausschöpfung ermittelt.



Tausch, Tino;
Evaluation von drahtlosen Sensornetzwerken mit heterogenen Hardwarekomponenten. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Durch die steigende Nachfrage nach Internet of Things (IoT)-Geräten in den letzten Jahren, haben sich entsprechende Funktechnologien und Kommunikationsprotokolle weiterentwickelt. HW-Hersteller bringen stetig neue und verbesserte Geräte auf den Markt. Die Knoten eines IoT-Netzes sind oft durch unterschiedliche HW realisiert. Aus dem Grund müssen Analysen zur Interoperabilität vorgenommen werden, um mögliche Beeinträchtigungen zu finden und auszuschließen. Die vorliegende Arbeit analysiert am Beispiel von Bluetooth Low Energy (BLE) und Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15.4, eine Funkkommunikation zwischen unterschiedlichen HW-Komponenten. Es wurde ein Netz konzipiert, indem beide Technologien wirksam sind. Durch Experimente an Beispielszenarien, werden beide Verfahren miteinander verglichen. Am Beispiel einiger IoT-HW werden verbreitete \IoT-Betriebssysteme vorgestellt und der Einsatz für die Netzwerkevaluation geprüft. Auch Möglichkeiten und Einschränkungen für eine Funkübertragung mit multiprotokollfähigen Netzknoten, wurden anhand eines Beispiels untersucht. Auf Basis der Recherche und Messergebnisse werden offene Fragen für weiterführende Arbeiten vorgeschlagen.



Bonkouadom Yiyi, Donald;
Untersuchung und Korrektur des Adaptierungseinflusses auf die zu kalibrierenden Signalverläufe von elektromagnetischen Störgeneratoren. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Bereich der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) werden heutzutage immer höhere Anforderungen an Verlässlichkeit und Störfestigkeit elektrischer und elektronischer Produkte gestellt. Zum Nachweis dieser Eigenschaften werden Störgeneratoren und spezifische Koppelnetzwerke eingesetzt. Die von diesen erzeugten bzw. eingekoppelten Signalen sind gemäß den Anforderungen der Normen DIN-EN-61000-4-xx definiert und müssen in regelmäßigen Abständen akkreditiert kalibriert werden. In dieser Arbeit wird speziell auf die Norm EFT/Burst DIN-EN-4-4 Bezug genommen. In Rahmen der Kalibrierung wird das Signal an den Generatorausgängen mittels eines Oszilloskops überwacht und die Signalparameter werden ausgewertet. Da das erzeugte Störsignal auf verschiedenen Pegel von 500 V bis 8 kV zu kalibrieren ist, werden Adapter und Spannungsteiler am Generatorausgang angeschlossen, um den Pegel auf den zulässigen Bereich des Oszilloskops abzusenken. Die ausgesendeten Störgrößen umfassen je nach zu prüfender Norm Frequenzen bis hin zu einigen hundert Megahertz. Hierbei wurde im Rahmen vorliegender Untersuchungen festgestellt, dass die verwendeten Adaptierungen starke Einflüsse auf die Bewertung der Signalparameter nehmen. Mit steigenden Frequenzen zeigen sich diese Einflüsse in Form von komplexen Signalverläufen, bei welchen eine Bewertung der eigentlichen Signalparameter nur bedingt möglich ist. Mit der Frage, wie die Kalibrierung unabhängig von Adaptierungseinflüssen durchgeführt und somit eine verringerte Messunsicherheit erreicht werden kann, befasst sich diese Arbeit. Mittels dreidimensionalen elektromagnetischen Feldberechnungen und experimentellen Messungen wird ein mathematisches Modell der auftretenden parasitären Adaptierungseinflüsse ermittelt. Anhand dieses Modells werden die entsprechend verursachten Fehler auf die zu kalibrierenden Signalparameter abgeschätzt und korrigiert. Hierdurch konnte die Messunsicherheit von rund 14% auf etwa 4% verringert werden und eine Bewertung der Messergebnisse unabhängig vom Messaufbau ermöglicht werden.



Monthe Naoue, Styve;
Development and evaluation of a machine learning framework for application in ultrasound-based predictive maintenance. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Während der letzten Jahrzente haben sich viele Verbesserungen bei den Technologien durch Forschungen ergeben. Einige der Verbesserungen bestehen auf der Datenverarbeitung bzw. bei maschinellen Lernverfahren. Zur industriellen Überführung auf Industrie 4.0 besteht der Bedarf an besseren Wartungsstrategien, um drohendes Versagen von Systemen vorherzusehen und dadurch die Kapitalanlage zu schützen. Die Integration der Technologien der Internet of Things (IoT) innerhalb von Industrie 4.0 erleichtert die Anschaffung, Analyse und Verarbeitung von Daten, die für maschinelle Lernverfahren nützlich sind. Sie werden erhebliche Vorteile für die Industrie mit sich bringen. In dieser Masterarbeit wird die Entwicklung und Implementierung eines Frameworks basierend auf maschinellen Lernverfahren vorgestellt, das für eine Industrie 4.0 Umsetzung geplant ist. Als Untersuchungsobjekte dienen elektrische Computerlüfter, bei denen Ultraschall-Messungen durchgeführt wurden. Nach einem wissenschaftlichen Vergleich der Signalverarbeitungsmethoden wurden geeignete Methoden angewendet, zur Identifizierung charakteristischer Signaleigenschaften, die als Merkmalbasis benutzt werden können, zu dienen. Diese Merkmale wurden mit den Methoden: Linear Frequency Cepstral Coefficients (LFCC) und Discrete Wavelet Transform (DWT) kombiniert mit statistischer Analyse, berechnet. Damit wurde ein Datensatz für die Klassifikation erzeugt. Es wurden zwei Hauptklassen und achtzehn Unterklassen definiert (zwei pro Lüfter). Drei Algorithmen nach dem Prinzip des maschinellen Lernens wurden ausgewählt: Support Vector Machine (SVM), K-Nearest Neighbors (KNN) und Multi-layer Perceptron(MLP). Sie wurden für den ermittelten Parametersatz modelliert, trainiert und mit einem separaten Datensatz getestet. Es wurden gute Erkennungsraten im Bereich größer als 95% erreicht. Die besten Ergebnisse wurden mit einem mehrschichtigen neuralen Netzwerk (MLP) erreicht, mit geringfügig besseren Erkennungsraten als bei den anderen Methoden. Anhand der erzielten Ergebnisse wurde zusammenfassend dargestellt, dass das vorgeschlagene Framework zur prädikativen Analyse und Wartung angewandt werden kann, um massive Verluste der Kapitalanlage bei Industrie 4.0 zu vermeiden. Schlussendlich wurden konkrete Vorschläge für eine perspektivische Fortsetzung dieser Arbeiten gemacht.



Naveed, Muhammad Hanan;
Peak to average power ratio reduction in LTE-OFDM. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Masterarbeit widmet sich der Reduzierung der beobachteten Werte des hohen Peak-to-Average-Power-Ratio (PAPR) in orthogonalen Frequenzmultiplexsignalen (OFDM) für eine lineare und energieeffiziente Betrieb von Leistungsverstärkern (PAs) in der mobilen Kommunikation. Ein OFDM-Signal mit mehreren Trägern hat folgende Eigenschaften erwies sich als effiziente Übertragungstechnik in frequenzselektiven Fading-Kanälen. Einer von die größten Nachteile sind jedoch die hohen PAPRs, die durch die Gauß-ähnliche Verteilung der Zeit verursacht werden Domänenwellenform. Diese hohen Peaks der OFDM-Wellenformen bewirken, dass die PA über die Sättigung hinausgeht Punkt, was zu einer stark nichtlinearen Verzerrung des Sendesignals führt. Nichtlineare Effekte verschlechtert die Signalqualität, indem es zu In-Band und Out-of-Band Signalverzerrungskomponenten führt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine rechnerisch effiziente PAPR-Reduktionslösung vorzuschlagen für Symbole der Langzeitevolution (LTE). Das Problem der hohen PAPR im OFDM-System wird formuliert als konvexes Machbarkeitsproblem. Suche nach einer praktikablen Lösung durch Projektion des gegebenen OFDM-Signal auf geschlossene konvexe Mengen im Zeit- und Frequenzbereich, so dass das gezielte PAPR wird mit einer vernünftigen Bitfehlerrate (BER) Leistung erreicht. Die Lösung der PAPR-Machbarkeit Problem hält den PAPR aller datenführenden Symbole im LTE-System immer unter oder gleich dem von den angestrebten PAPR-Wert. Konventionelle Einschränkungen im Frequenzbereich für dieses Machbarkeitsproblem setzen sich aus den Techniken zusammen, die auf Frequenzbereichsparametern basieren, wie z.B. Fehlervektor Größe (EVM), aktive Konstellationserweiterung (ACE) und Out-of-Band (OOB) Filterung. Die Schnittmenge aller geschlossenen konvexen Mengen des Frequenz- und Zeitbereichs führt zu einer realisierbaren Menge mit der Lösung für unser PAPR-Machbarkeitsproblem. Analyse des PAPR Machbarkeitsproblems in Bezug auf die konventionelle Frequenz und Zeit Domänenbeschränkungen, die in verschiedenen Projektionsmethoden (POCS, rPOCS und GPR) verwendet werden, zeigen, dass die der am wenigsten erreichbare PAPR-Wert, der die definierten Zeit- und Frequenzbereichsbeschränkungen erfüllt, beträgt 7,2 dB. Daher werden zwei neue Frequenzbereichseinschränkungen vorgeschlagen, um eine gezielte PAPR von 6 dB zu erreichen. Die Parameter der beiden vorgeschlagenen Frequenzbereichseinschränkungen werden in einer Simulation approximiert Umgebung, die als Verfahren 1 und Verfahren 2 definiert ist, so dass der PAPR von 6 dB für alle folgenden Punkte erreicht wird die PDSCH-Symbole mit einer besseren BER-Leistung. Simulative Analyse eines der vorgeschlagenen Produkte Frequenzbereichsbeschränkung, die als quadratisch verzerrter ACE-Beschränkungssatz bezeichnet wird, demonstrierte eine BER von 108 für uncodierte PDSCH-Symbole unter AWGN-Kanalumgebung bei einem SNR-Wert von 17 dB, während alle PDSCH-Symbole PAPR_ 6 dB haben.



Hein, Anna;
Validierung eines Sensorik-Konzeptes zur quantitativen Bewertung von Lateral-Flow-Teststreifen. - Ilmenau. - 129 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Masterarbeit untersucht die quantitative Bewertung von medizinischen Lateral-Flow-Teststreifen (LFTs). Die Auswertung erfolgt anhand eines optischen Messprinzips. Es wird auf verschiedene Messverfahren eingegangen. Diese werden entworfen, aufgebaut, getestet und bewertet. Durch die Messverfahren wird die ideale Beleuchtungswellenlänge bestimmt, eine optimierte Versuchsanordnung gefunden und ökonomische Aspekte bei der Konstruktion des Messaufbaus berücksichtigt. Die Erkenntnisse der Voruntersuchungen werden zur Entwicklung eines Sensorik-Konzeptes genutzt. Die individuell angefertigte Beleuchtungs- und Sensoreinheit des Sensorik-Systems umfasst lediglich zwei Leuchtdioden und vier Photodioden. Das System besteht außerdem aus einer eigens dafür entwickelten analogen Auswertungsschaltung und einem mechanischen Blendenbauteil. Die Blendenöffnungen des Bauteils dienen der Fokussierung des Lichts auf ausgewählte Messbereiche auf den LFTs. Das Blendenbauteil wurde speziell für diesen Messaufbau konstruiert und mithilfe eines 3D-Druckers gefertigt. Für die finale Messung stehen zehn LFTs mit unterschiedlich ausgeprägten Messlinien zur Verfügung. Anhand des entwickelten Sensorik-Systems ist eine Unterscheidung dieser LFTs in sieben Quantisierungsstufen möglich. Die variierenden Linienpositionen auf den LFTs und die damit einhergehenden Schwierigkeiten bei der Positionierung der LFTs im Messaufbau sind derzeit der begrenzende Faktor für die Messgenauigkeit des Systems. Eine Verbesserung der LFTs und entsprechende Optimierungen am Messaufbau können die Quantisierungsstufenanzahl mehr als verdoppeln. Die theoretisch maximal erreichbare Anzahl an Quantisierungsstufen dieses Sensorik-System beträgt circa das 20-Fache an Stufen. Insbesondere die geringe Bauteilanzahl und der miniaturisierte Messaufbau heben das erarbeitete Sensorik-System von bereits bestehenden Kameraauswertungssystemen ab. Es kann als Grundlage für die industrielle Fertigung eines kostengünstigen Einweg-LFT-Messsystems genutzt werden.



Dupleich, Diego; Müller, Robert; Skoblikov, Sergii; Luo, Jian; Del Galdo, Giovanni; Thomä, Reiner;
Multi-band double-directional 5G street canyon measurements in Germany. - In: 2019 European Conference on Networks and Communications (EuCNC). - Piscataway, NJ : IEEE, (2019), S. 123-127

https://doi.org/10.1109/EuCNC.2019.8801951