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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

Anzahl der Treffer: 614
Erstellt: Thu, 28 May 2020 23:00:58 +0200 in 0.0546 sec


Goel, Dhruv;
Bi-static micro-Doppler signatures of road users. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Sensorbasierte Fahrerassistenzsysteme - mit Schwerpunkt auf Radarsystemen - spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung des automatisierten und vernetzten Fahrens. Neben den weit verbreiteten (quasi) monostatischen Radarsystemen bieten bi-statische Radarkonfigurationen in Kombination mit MIMO-Architekturen das Potenzial einer verbesserten Radarsichtbarkeit für Verkehrsteilnehmer. Die Ausnutzung der Funkemission bestehender Funkstandards wie IEEE 802.11p oder LTE-V, z.B. durch das Konzept der kooperativen passiven kohärenten Lokalisierung (CPCL), spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Der Schwerpunkt der laufenden Forschung liegt auf den bi-statischen Streusignaturen im Frequenzbereich - ähnlich dem Radarquerschnitt RCS - und im Doppler-Bereich, einschließlich der Mikro-Doppler-Signaturen, die die Grundlage für die Ableitung einer leistungsfähigen Objektklassifizierung bilden. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ausgehend von einfachen, definierten Trajektorien von Punktstreuern mittels MATLAB die winkelabhängige Dopplerverschiebung aus analytisch formulierten Geometrien für bi-statische Radarszenarien abgeleitet. Anschließend wird die Doppler-Antwort in Bezug auf geeignete Parametervariationen, z.B. bi-statischer Winkel und Aspektwinkel des Ziels, bewertet. Basierend auf diesen Überlegungen wird ein Aufbau entwickelt, der zum Messen von bi-statischen Mikro-Doppler-Signaturen eines Fahrrads in VISTA geeignet ist. Anschließend wird die aus der numerischen Modellierung erhaltene Mikro-Doppler-Signatur mit den Messergebnissen verglichen. Durch diese Untersuchungen können wir den Schluss ziehen, dass die Mikro-Doppler-Signatur als nützliches Instrument zur Erkennung von Radfahrern dienen und zur Identifizierung und Klassifizierung ungeschützter Verkehrsteilnehmer, wie z. B. Fußgänger und Radfahrer, erweitert werden kann. Die Anwendung gemeinsamer Zeit-Frequenzbereichs-Analysen kann dazu beitragen, die Nachbearbeitung von Messdaten zu verbessern.



Große, Peter;
A rapid prototyping framework connecting C++ and Python for signal processing in non-destructive testing. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2020

In dieser Arbeit wird untersucht, wie sich Python-Module in C++-Anwendungen einbinden lassen. Während Python in Forschung und Entwicklung für Rapid Prototyping weit verbreitet ist, ist C++ die De-facto-Standardsprache für einsetzbare, kundenspezifische Software. Beide Sprachen haben ihre Vor- und Nachteile, daher ist die Integration beider sinnvoll, z.B. um Kunden schnell neuentwickelte Signalverarbeitungsalgorithmen zur Verfügung zu stellen, ohne dass diese vorher in C++ neu implementiert werden müssen. Umgekehrt kann das Verhalten solcher Algorithmen im Kontext der Kundenanwendung untersucht werden, unter Verwendung aller vorhandener Funktionen, die im Rapid-Prototyping-Framework eventuell nicht existieren. Als Grundlagen des Frameworks werden die technischen Aspekte der Ausführung von Python-Code und das Design des CPython-Interpreters im Besonderen vorgestellt. Es werden verfügbare Python-Implementierungen evaluiert, wobei CPython als am besten geeignet erachtet wird; seine umfangreiche Programmierschnittstelle (API) erweist sich als besonders vorteilhaft. Zur Verwendung der C-API in C++ werden API-Frameworks wie pybind11 als hilfreich angesehen, da sie C++-Funktionen wie implizite Datentypkonvertierung nutzen. Von den unterstützten Arten von Python-Code erfüllen Binärmodule durch Verwendung der C-API weitere wichtige Anforderungen: Durch vorherige Übersetzung in Maschinencode erlauben sie höchste Rechengeschwindigkeiten, zeitgleich ein hohes Maß an Schutz von geistigem Eigentum (IP). Um eine Neuimplementierung in C zu vermeiden, werden Werkzeuge zur Generierung von Modulcode aus Python-Quellcode untersucht, von denen Nuitka die komfortabelsten Funktionen bietet. Das vorgestellte Framework-Konzept PyUnion umfasst Softwarekomponenten, welche für Rapid Prototyping die Ausführung Python-Module jeglicher Art aus C++-Anwendungen heraus, sowie die Nutzung gemeinsamer Datenstrukturen für den Austausch zwischen beiden Umgebungen ermöglichen. Zur Unterstützung langlaufender Prozesse wird die Verwendung von im Hintergrund laufenden Threads vorgesehen, sowohl für die Ausführung der Python-Module als auch für Steuerungs- und Überwachungszwecke. Weitere wichtige Designaspekte sind der Einsatz von pybind11 zur Interaktion mit Python und Einbettung des CPython-Interpreters, sowie Nuitka zur Kompilierung von Python-Quellcode zu Binärmodulen.



Lienke, Jonas;
Multi-level emulation of mixed-signal design representations in programmable logic. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für Mixed-Signal Verikationsmethoden mittels Emulation von Mixed-Signal Systemen in programmierbarer Logik vorgestellt, der eine energie- und zeiteziente Simulationsumgebung ermöglicht. Dies trägt zu einer neuartigen Lösung für den zeitaufwändigen Prozess der Validierung von integrierten Schaltungen mit Mixed-Signal Eigenschaften auf Systemebene bei. Die unterschiedliche Natur von analoger und digitaler Domäne hindert die direkte Anwendung von DES auf analoge Systeme. Um diese Einschränkung zu umgehen, wendet die in dieser Arbeit vorgeschlagene Simulationsmethode Oversampling im analogen Bereich an, wodurch eine feste Simulationsschrittbreite bereitgestellt und die Modellgenauigkeit verbessert wird. Das analoge Modell wird dann in System-C realisiert und anschließend zusammen mit dem digitalen Teil des Designs mittels HLS synthetisiert. Dies ermöglicht eine in sich geschlossene Simulationsumgebung für Mixed-Signal Datenströme, die deutlich höhere Simulationsgeschwindigkeiten erreicht als vergleichbare Simulationskonzepte. Darüber hinaus trägt das neuartige Verfahren zu einer kohärenten Verikationsmethodik für vollwertige Mixed-Signal Systeme bei. Um die Konsistenz innerhalb der Simulationsmethode zu gewährleisten, wird ein SDF Modell konzipiert und anschließend in der PYNQ Testbench mit Hilfe gebräuchlicher Designmethoden implementiert. Um die Qualität der neuartigen Methode zu bewerten, wird die Leistungsbewertung der PYNQ Testbench mit externen experimentellen Ergebnissen für einen anwendungsbezogenen Testfall verglichen. Basierend auf dieser Bewertung wird eine Schlussfolgerung gezogen, wie sich die vorgestellte Methode im Vergleich zu State of the Art Simulationsmethoden verhält.



Gegolli, Donald;
End to end performance analysis of an automotive inter-domain communication over Scalable-Service Oriented Middleware over IP (SOME/IP). - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einem Umbruch. Megatrends wie Autonomes Fahren, Elektrifizierung oder Konnektivität stehen im Fokus der wichtigsten Hersteller. Bertrandt folgt diesen Trends und entwickelt ein eigenes, hochmodernes Auto. Infolgedessen wird die Fahrzeugarchitektur in Richtung der domänenorientierten Architektur neu gestaltet. Darüber hinaus wird Automotive Ethernet zusammen mit Scalable Service-Oriented Middleware over IP (SOME/IP) eingeführt, um die anspruchsvolle Kommunikation im Fahrzeug zu bewältigen. Es ist jedoch zu beachten, dass die klassischen Kommunikationsprotokolle nicht ganz verschwinden werden. In einer solchen Situation ist es unerlässlich, das Verhalten und die Auswirkungen zu analysieren, die die alten und neuen Technologien in Kombination haben. Ziel dieser Arbeit ist es, die Ergebnisse auszuwerten, wenn ein klassisches Protokoll wie Controller Area Network (CAN) mit SOME/IP kombiniert wird. Die End-to-End-Verzögerungen werden zusammen mit den spezifischen Segmenten, die den gesamten Kommunikationsweg bilden, gemessen. Es werden mehrere Simulationen unter verschiedensten Szenarien durchgeführt. Dabei werden Zyklusszeiten von 5 ms, 10 ms und 100 ms betrachtet. Ebenfalls wurde auf dem Ethernet, wie auch auf dem CAN, ein Stressszenario durchgeführt, um eine hohe Grundlast zu erzeugen um dadurch die Kommunikation zu stören. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zuverlässigkeit der Kommunikation von der Häufigkeit der erzeugten Nachrichten abhängt. Realitätsnahe Werte wie 10 ms und 100 ms haben geringe Verzögerungen, was beweist, dass diese neu entwickelten Technologien für die Automobilumgebung geeignet sind.



A study of multichannel biomedical data streams, using machine learning methods with regard to an implementation in embedded systems. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Erkrankungen des Herzkreislaufsystems sind einer der häufigsten Todesursachen in Deutschland und stellen damit einen enormen Kostenfaktor im Gesundheitssystem dieses Landes dar. Auf der Basis der Aufahme und Auswertung des Elektrokardiogramms (EKG) lassen sich auf nichtinvasive Weise vom Arzt Aussagen zur Herzfrequenz, zum Herzrythmus, zur Vorhoftätigkeit, zu Extrasystolen zum Vorliegen eines akuten oder zurückliegenden Herzinfrakts und anderen Erscheinungen/Erkrankungen machen. Bereits seit dem 70er Jahren wird daran gearbeitet, mit mathematischen Methoden dem Kardiologen zur Unterstützung ein Werkzeug in die Hand zu geben, welches die gewonnen Signale automatisch verarbeitet und interpretiert. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Detektion von QRS-Komplexen. Dazu gibt es bereits eine Vielzahl von Methoden und Algorithmen. Im Rahmen dieser Bacherarbeit geht es darum (angewandt auf einen seht großen EKG-Datensatz) geeignete mathematische Methoden des maschinellen Lernens zu finden, die in der Lage sind "ähnliche" QRS-Komplexe zu erkennen, diese zu einer intelligen Datenredukltion zu nutzen und so eine Klassifizierung durchzuführen. Ein weiterer Schwerpunkt ist dabei das Finden geeigneter aussagekräftiger Merkmale, die eine gute Clusteranalyse ermöglichen und zur Verbesserung der Klassifikationsergebnisse beitragen.



Burki, Mohsin Khan;
Network aware service placement in wireless mesh network. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit dem Fortschritt der Funktechnik, verbreitet sich die Service-Platzierung in WMNs zunehmend. Dies liegt hauptsächlich an der einfachen Bereitstellung, Skalierbarkeit und Flexibilität der drahtlosen Netzwerke. Falsche Platzierungen von Diensten führt zu einer schlechten Leistung. Durch überlastete Knoten und Verbindungen beeinträchtigt dies den Nutzer der Dienste. Der Algorithmus NASAP wurde entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Der Algorithmus berücksichtigt die Eigenschaften des zugrundeliegenden Netzwerks, indem er Packet-Folgen verschickt, um das Netzwerk zu messen. Diese Folgen halten den Mehraufwand bei der Messung des Netzes gering und sorgen für eine schnelle Berechnung der Ergebnisse. Der Hauptbaustein des Algorithmus ist die Identifizierung der Service-Anforderungen auf der Grundlage der beiden wichtigsten Parameter der Servicequalität, nämlich bitratenintensive und latenzempfindliche Dienste. Mit NASAP wurde der Gesamtdurchsatz für 60% der Benutzer um bis zu 15% verbessert. Die Serviceantwortzeit verbessert sich auch, wenn viele Dienste bereitgestellt werden und eine große Anzahl von Benutzern mit diesen diensten kommunizieren. Darüber hinaus werden die Ressourcen der Knoten ausgewogene verteilt und dadurch eine Auslastung einzelner Knoten verhindert.



Altenburg, Sophie;
A software architecture for reproducible and consistent scientific simulations. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Wissenschaftliche Simulationen müssen konsistent und reproduzierbar sein und müssen, z.B. in Parameterstudien, oft für einen umfangreichen Katalog an Parameterkombinationen durchgeführt werden. Dabei unterliegen sie häufiger Überarbeitung, was sie für Inkonsistenz in Zwischenergebnissen anfällig macht. Trotzdem ist das erneute Berechnen jedes Ergebnisses bei jeder Änderung aus Effizienzgründen keine Lösung. Kern dieser Arbeit ist daher die Konzeptionierung einer Software-Architektur, die sich der konsistenten und reproduzierbaren Ausführung solcher Simulationen widmet. Angelehnt an Flow-Programmierung wird eine Simulation mittels gerichtetem Graph als Workflow dargestellt. Besonderheiten in der Repräsentation der untersuchten Architektur sind "collect"-Schritte, die (Zwischen-)Ergebnisse mehrerer Parametersets zusammenfassen und einzelne Ausführungszweige mit ungünstigen Parameterkombination kontrolliert abzubrechen. Zusätzlich nutzt der Algorithmus Nebenläufigkeiten im Workflow. Das konsistente Speichern der Ergebnisse wird von einem Cache mit Hilfe von Hashing als Konsistenzkontrolle für Zwischenergebnisse übernommen. Ziel der Architektur ist, Simulationen in einzelne, teils parallelisierbare Schritte herunter zu brechen, die leicht änderbar bleiben und gleichzeitig konsistente Ergebnisse zu liefern. Die Bewertung der Architektur erfolgt mit Fokus auf Reproduzierbarkeit und Konsistenz der Ergebnisse, Effizienz steht erst an zweiter Stelle. Dieses Ziel sowie alle in der Arbeit aufgeführten Muss-Kriterien wurde erfüllt.



Miethe, Sebastian;
Evaluation der Interoperabilität unterschiedlicher Protokollimplementierungen für drahtlose Sensornetze. - Ilmenau. - 136 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Interoperabilität in drahtlosen Sensornetzen, also die Zusammenarbeit heterogener Komponenten eines Netzes, ist durch die Diversität angebotener Hard- und Softwarelösungen nicht immer gegeben. Dies ist ein Problem, wenn bestehende Netze um anderen Komponenten erweitert werden sollen und schränkt die Zukunftsfähigkeit eines Netzes ein. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Interoperabilität der drei Implementierungen OpenThread, dem Kinetis- und dem Mbed Thread Stack des Protokollstapels Thread. Anhand unterschiedlicher Untersuchungen wird die Zusammenarbeit der Implementierungen beobachtet und anschließend bewertet. Nach einer theoretischen Betrachtung folgen empirische Untersuchungen, deren Beobachtung Aufschluss darüber gibt, ob die Implementierungen standardkonform arbeiten und bis zu welchem Grad sie interoperabel sind. Anhand der gewonnenen Ergebnisse wird klar, dass Interoperabilität zwischen den Implementierungen nicht als gegeben vorausgesetzt werden kann. Bei der Durchführung der Versuche werden unterschiedliche Auffälligkeiten im Ablauf dokumentiert, die zu Einschränkungen in der Zusammenarbeit der Netzwerkknoten führen. Weiterhin wird festgestellt, dass von der Thread Group zertifizierte Endprodukte hiervon nicht betroffen sind und besser abschneiden, als jene die diese offizielle Zertifizierung nicht haben. Die Ergebnisse bestätigen die Relevanz der Interoperabilitätsbetrachtungen in drahtlosen Sensornetzwerken und zeigen, dass selbst zwischen Implementierungen eines Standards Probleme auftreten können.



Pérez Mejía, Eduardo José;
Parametric reconstruction of multi-channel data in ultrasound NDT. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der Bereich der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung (UNDT) beschäftigt sich mit der Aufgabe, Defekte in Festkörpern zu lokalisieren. Dafür ist eine hochauflösende Bildgebung von größter Bedeutung. Die Forschung zur UNDT befasst sich mit Rekonstruktionsverfahren, Modellen und Datenerfassungsmodalitäten zur Verbesserung der Bildqualität und der Fehlererkennung. Dafür werden große Mengen an Messdaten benötigt. In dieser Arbeit wird ein Compressed-Sensing-Modell für hochwertige Rekonstruktionen vorgestellt, das die Reduzierung der Messzeit und der Speicherkosten von Full-Matrix-Capture-Daten (FMC) ermöglicht. Zunächst wird ein parametrisches Modell für 2D-FMC-Daten eingeführt, das die Tensorstruktur dieser Art von Messung hervorhebt. Dieses wird dann um eine komprimierte Abtastung über Fourier- und räumliches Sub-Sampling erweitert. Das Problem der Schätzung der Position von punktförmigen Reflektoren aus vollständigen und komprimierten FMC-Daten wird mittels Herleitung der Cramer-Rao-Schranke (CRB) für die Standortparameter untersucht und ihr Grenzwertverhalten betrachtet. Dabei wird gezeigt, dass zwei Kanäle ausreichen, um eine endliche Varianz für die Position eines einzelnen Reflektors zu erreichen, und, dass räumliches Sub-Sampling einen Fernfeldgewinn ergibt. Mittels dieser Analyse wird eine Methode für das Design des räumlichen Sub-Samplings, basierend auf der worst-case CRB eines hypothetischen Reflektors, formuliert. Die Rekonstruktion der Defektpositionen wird als ein Sparse-Signal-Recovery-Problem betrachtet und mit dem Fast-Iterative-Shrinkage/ Thresholding Algorithmus (FISTA) gelöst. Details für eine matrixfreie Implementierung werden angesprochen. Die Ergebnisse der vorgestellten Rekonstruktionsmethode werden mit der renommierten Total-Focusing-Method (TFM) verglichen. Synthetische und reale Messdaten zeigen, dass der vorgestellte Ansatz auf unkomprimierten Daten zu einer höheren Auflösung als TFM führt. Bei Anwendung auf komprimierte Messdaten übertrifft er TFM weit, da Sub-Sampling-Artefakte reduziert werden. Schließlich wird gezeigt, dass TFM, obwohl es eine niedrigere Auflösung liefert, in einen progressiven Algorithmus überführt werden kann, der die Visualisierung während des Messvorgangs ermöglicht. Der dargestellte Ansatz mit FISTA ist hingegen auf komprimierte Daten anwendbar, die in weniger Messzyklen gesammelt werden können.



Borodulin, Sergey;
Optimale Platzierung von Diensten in einem vermaschten Netz für die Notfallkommunikation. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In der heutigen Welt ist Reaktionszeit einer der wichtigsten Parameter des Netzwerks für die Notfallbenachrichtigung. Um eine wirksame Reaktion auf Naturkatastrophen zu gewährleisten, sollten die Notfallbenachrichtigungen so schnell wie möglich empfangen werden, und das System für den Nachrichtenversand sollte zuverlässig sein. Wenn ein Teilnehmer des Netzes eine Kurznachricht mit dem Namen einer Katastrophe sendet, ist es die Aufgabe anderer Teilnehmer des Netzwerks, diese Nachricht so schnell wie möglich zu empfangen. Mit Technologien wie Mesh Network, Fog- and Edge-Computing und dem leichtgewichtigen Protokoll MQTT ist es möglich, ein Schema für eine schnelle Benachrichtigung zu implementieren. Die entwickelte Lösung hat die Verzögerung im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen erheblich reduziert und impliziert eine weitere Implementierung in größeren Netzwerken.