Integration und Charakterisierung eines optischen Freiraumkommunikations-Systems in ein Mehrband-Soundingsystem. - Ilmenau. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022
In dieser Masterarbeit wird ein System zur optischen Freiraumkommunikation im Bereich des Infrarotspektrums in Betrieb genommen, charakterisiert und in ein Mehrkanal-Soundingsystem integriert. Das System besteht aus einem optischen Sender und einem Empfänger und Basisbandsende und -abtasttechnik in Form zweier RedPitaya-Module. Die Charakterisierung besteht aus der Vermessung der Sende- und Empfangsmodule und der Sende- und Empfangstechnik. Anschließend wird die Übertragungsstrecke getestet, indem die Übertragung einer Testwellenform auf Integrität geprüft wird. Verschiedene Synchronisationstechniken zwischen Sender und Empfänger werden evaluiert und die ausgewählte Technik implementiert. Abschließend wird das System in ein bestehendes Mehrkanal-Soundingsystem integriert.
Labeling custom indoor point clouds through 2D semantic image segmentation. - In: 2022 Sixth IEEE International Conference on Robotic Computing, (2022), S. 261-264
For effective Computer Vision (CV) applications, one of the difficult challenges service robots have to face concerns with complete scene understanding. Therefore, various strategies are employed for point-level segregation of the 3D scene, such as semantic segmentation. Currently Deep Learning (DL) based algorithms are popular in this domain. However, they require precisely labeled ground truth data. Generating this data is a lengthy and expensive procedure, resulting in a limited variety of available data. On the contrary, the 2D image domain offers labeled data in abundance. Therefore, this study explores how we can achieve accurate labels for the 3D domain by utilizing semantic segmentation on 2D images and projecting the estimated labels to the 3D space via the depth channel. The labeled data may then be used for vision related tasks such as robot navigation or localization.
https://doi.org/10.1109/IRC55401.2022.00050
Entwurf einer kompakten, energieeffizienten, frei programmierbaren Hörgeräteplattform zur praxisnahen Erprobung audiologischer Algorithmen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (xiv, 109 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2022
Derzeit leidet rund 19 % der Weltbevölkerung an Hörverlust. Dieser Anteil wird Prognosen zufolge in den nächsten Jahrzehnten weiter steigen. Die Beeinträchtigung des Hörvermögens geht zusätzlich mit gravierenden negativen Auswirkungen einher. Dazu zählen eine verringerte soziale Interaktion bis hin zur Isolation, Einfluss auf die psychische und sogar physische Gesundheit, der Zugang zu Bildung und eine dekrementierende Lebensqualität. Diese Folgeerscheinungen stellen einschneidende Belastungen für die Personen dar, aber auch für die Gesellschaft. Es bedarf daher einer Verbesserung der Versorgung von Hörverlust. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit eine portable Forschungs- und Entwicklungsplattform implementiert. Diese Plattform kann als Hilfsmittel für die Entwicklung und praxisnahe Erprobung von entsprechenden Audiosignalverarbeitungsalgorithmen genutzt werden. Die Hardware des Geräts wird in dieser Arbeit weitgehend herstellerunabhängig entworfen. Zu testende Algorithmen können in der Programmiersprache C geschrieben werden. Eine möglichst hohe Adaptabilität zwischen der Funktionsweise, aber auch den Restriktionen sowie dem technischen Umfang in einer Hörhilfe wie einem Hörgerät und der Entwicklungsplattform wird sichergestellt. Damit wird die Übertragbarkeit von Erkenntnissen und Entwicklungsarbeiten auf zukünftige Hörhilfen, die bei einer Versorgung eingesetzt werden, gewährleistet. Für die Implementierung einer solchen Plattform wird auf Basis eines Lastenhefts ein Systementwurf erstellt und konkretisiert, bevor ein Schaltplanentwurf sowie dessen Erprobung in Form eines funktionalen Tischaufbaus und ein Leiterplattendesign für eine portable, kosteneffiziente Lösung erfolgen. Ein erster Gehäuseentwurf ermöglicht die Implementierung einer Gesamtlösung, die in natürlicher Geräuschumgebung erprobt und genutzt werden kann. Der Prototyp wird geprüft, die korrekte Funktionsweise sichergestellt und das System mit ausgewählten elektrischen sowie elektroakustischen Eigenschaften charakterisiert. Mit dieser Arbeit wird versucht, einen Beitrag für diese gesellschaftliche Herausforderung zu leisten sowie die Lebensqualität der geschädigten Personen auf lange Sicht zu steigern, indem die Entwicklung fortschrittlicher Signalverarbeitung von Audiosignalen für die Versorgung von Hörverlust unterstützt wird. Wissenstransfer sowie interdisziplinäre Zusammenarbeit soll vereinfacht und die Akzeptanz von Hörhilfen durch technischen Fortschritt verbessert werden.
https://doi.org/10.22032/dbt.55694
Investigation of radio channel transitions in urban V2I scenarios based on measurement and simulation data. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022
Das Design von neuen Anwendungen in V2X-Kommunikation verlangt umfangreiche Kenntnisse über den Funkkanal. Bei der V2X-Kommunikation erfährt der Kanal angesichts der hohen Mobilität der kommunizierenden Knoten schnelle und möglicherweise signifikante Änderungen. Die auffälligsten Änderungen sind Übergänge zwischen verschiedene Ausbreitungszuständen, wie vom Line-of-Sight (LoS) zum Non-Line-of-Sight (NLoS) und umgekehrt. Abgesehen davon sind auch Übergänge innerhalb des NLoS Zustandes zu beobachten, wenn das Fahrzeug von einer schmalen Straße auf eine Kreuzung oder einer Hauslücke fährt. Bisher beinhalten nur wenige Kanalmodelle solche Übergänge. Das Ziel dieser Abschlussarbeit ist Untersuchungen zu diesen Transitions detailliert durchzuführen, wobei Messdaten und Simulationsdaten verwendet werden, die durch Funkkanalmessungen bzw. Raytracing-Software gesammelt werden. Darüber hinaus wird der Einfluss der Umgebung auf den Verlauf von Übergängen analysiert und verschiedene Möglichkeiten ihrer Modellierung untersucht, um sie in zukünftige Kanalmodelle miteinbeziehen zu können.
Computation of electric field induced by transcranial magnetic stimulation using the surface charge simulation method. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022
Aufgabe: Verbessere die Surface Charge Simulation Method (SCSM) mit einer Fast Multipole Method für das induzierte elektrische Feld und optimiere die Berechnung der Ladungsverteilung durch GPU Umsetzung für Transcraniale Magnetische Stimulation (TMS). Ergebnisse: Die Methode wurde in eine Python-Pipeline eingebunden und das mit dem induzierten elektrischen Feld einer analytischen Lösung für eine einschichtige Kugel und eine Kugel aus fünf isotropischen Schichten verglichen wurde. Die Genauigkeit für ein praktisches Beispiel wurde zudem durch einen Vergleich mit der state-of-the-art FEM Software SimNIBS auf einem realistischen Kopfmodell gezeigt. Die Simulationen dieser Fälle demonstrierten, dass für die Kugelmodelle ein normalized root mean squared error von 1% - 4% mit der Standard SCSM erreicht werden kann, es aber für das realistische Kopfmodell inakkurat ist. Erkenntnis: Es wurde eine Methode zur schnellen SCSM Berechnung, mit weniger als 10 GB RAM Verbrauch, für die Benutzung auf einem Standard-Computer entwickelt. Für praktische Anwendung bei TMS wird geraten, das elektrische Feld eines gleichmäßig geladenen Dreiecks für Nah-Feld-Berechnungen zu nutzen, statt eines Feldes, dass durch Punktladungen erzeugt wurde.
IPv6 over Low power Wireless Personal Area Network (6LoWPAN) für den Einsatz im Smart Home. - Ilmenau. - 47 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022
Das Internet der Dinge ist ein entwickeltes Konzept des Internets, bei dem alle Dinge in unserem Leben mit dem Internet oder untereinander verbunden werden können, um Daten zu senden und zu empfangen und bestimmte Funktionen über das Netzwerk durchzuführen. So erfreut sich das Smart Home immer größerer Beliebtheit, bei dem verschiedenen technischen Einrichtungen im Haus vernetzt werden, um das Leben angenehmer zu machen. Diese Arbeit untersucht die Eignung von 6LoWPAN für den Einsatz in Smart Home. 6LoWPAN ist ein Akronym für Internet Protokoll Version 6 über drahtloses Netzwerk mit geringem Energieverbrauch. In dieser Arbeit wurden Simulationswerkzeuge wie OPNET, OMNET++,ns2, ns3, COOJA recherchiert und COOJA als Simulationswerkzeug ausgewählt, in dem die 6LoWPAN-Implementierung durchgeführt wurde.
Precise Indoor Positioning Based on Bluetooth Low Energy 5.1 for the Internet of Things. - Ilmenau. - 92 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022
Der Wunsch nach einer präzisen Verfolgung von Objekten in Innenräumen wurde seit der Erfindung der Außenortung nicht mehr befriedigt. Mit der Einführung von IoT-basierten Lösungen in immer mehr Branchen ist diese Nachfrage noch gestiegen. Ein Outdoor-Positionierungssystem funktioniert in Innenräumen aufgrund von Dämpfungen durch Reflexionen an Wänden und engen Bereichen nicht. Dieses Problem wurde auf verschiedene Weise angegangen, von der Einführung von Infrarot bis hin zur Verwendung anderer neuerer drahtloser Technologien. Wir haben jedoch eine Lösung vorgeschlagen, die sich auf die Nutzung von \ac{BLE} konzentriert, da diese kostengünstig ist, nur minimale Energieanforderungen hat und in den meisten bereits verwendeten intelligenten Geräten verfügbar ist. Um besser zu verstehen, welche Platzierung für die betrachtete Region ideal ist, haben wir die Grenzen des eigenständigen \ac{BLE}-Moduls in den Ankern durch Verschieben bewertet. Wir wendeten die Nullhypothese auf die generierten Daten jedes Experiments an, um deren Unterschied zu bestätigen, was positiv ausfiel, um zu bestätigen, dass die Änderungen der Platzierung für die Ergebnisse verantwortlich waren. Schließlich sind die berechnete Kreisfehlerwahrscheinlichkeit und der Schätzfehler kleiner als $0,5m$. Die erzielten Ergebnisse zeigten eine optimale Platzierung der Anker, wodurch eine zufriedenstellende Position im Innenraum erreicht wurde. Dies zeigte auch, dass das \ac{BLE}-Modul genau und erfolgreich in der Sichtlinie arbeitete.
Emulation of electromagnetic plane waves for 3D antenna pattern estimation. - In: 2022 IEEE 96th Vehicular Technology Conference:(VTC 2022-Fall), (2022), insges. 6 S.
With the fast development of wireless devices, over-the-air (OTA) testing is becoming the preferred method among developers and manufacturers of wireless equipment. The ability to recreate a scenario under controllable and repeatable conditions keeps the method under constant development, providing new features that increase the realism during the tests. A recent proof of that is the integration of 3D wave field synthesis (3DWFS) to OTA testing, which becomes a significant step to accurately emulate wireless scenarios within a controlled environment.In this context, this contribution improves the OTA system calibration for 3DWFS; efficiently increasing the emulation quality of electromagnetic plane waves impinging from any angular position within an anechoic chamber. In fact, this enhancement implicitly delivers a new method for accurate estimation of the antenna radiation pattern in 3D. This is not only a highly demanded application among antenna manufacturers but in this case also proves the validity of the results and consolidates the integration of 3DWFS to OTA testing.
https://doi.org/10.1109/VTC2022-Fall57202.2022.10013008
Intelligente Alarmverarbeitung und Filterung zur Effektivierung des Netzwerkmanagements auf Basis standardbasierter Systeme. - Ilmenau. - 121 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2022
Die Funktionstüchtigkeit und Stabilität ist eine wesentliche Voraussetzung für den Betrieb eines Kommunikationsnetzes. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit verschiedenen Standards für das Monitoring und Netzwerkmanagement in Unternehmensnetzwerken und weiterführend mit einer praktischen Implementierung einer Monitoringlösung in der TEAG-Gruppe. Anfänglich wird das Thema Monitoring und Netzwerkmanagement theoretisch aufgearbeitet und im Kontext von Unternehmensnetzwerken der aktuelle Stand der Technik beleuchtet. Dabei wird die grundlegende Managementarchitektur dargestellt und der Einsatz des funktionalen Modells der ISO (FCAPS) beschrieben. Im Anschluss erfolgt die Untersuchung der verschiedenen Netzbereiche im Unternehmensnetzwerk der TEAG-Gruppe hinsichtlich der aktuellen Umsetzung von Monitoring und Netzwerkmanagementaufgaben. Diesbezüglich bestehende Probleme werden dargestellt. Ein Augenmerk liegt dabei auf der eingesetzten Software-defined Networking-Lösung Cisco ACI™ im Rechenzentrum. Der praktische Teil umfasst die Ausarbeitung eines Konzeptes für eine neue Monitoringlösung. Dafür erfolgt eine Evaluierung mit Hilfe einer Vergleichsmatrix, welche auf Basis bestehender Probleme und weiterer definierter Anforderungen erstellt wurde. Abschließend wird die Fehlerüberwachung der Cisco ACI™ mit automatischer Weiterleitung von Alarmmeldungen über verschiedene Kommunikationswege an das Network Management Center und den Bereitschaftsdienst realisiert.
Effect of contact pressure on porcine postmortem brain tissue impedance. - In: Proceedings of International Workshop on Impedance Spectroscopy, IWIS 2022, (2022), S. 36-40
In this experimental study we demonstrate the influence of contact pressure on porcine postmortem brain tissue impedance using a movable electrode array and a load cell. We show that the variation of the contact pressure between the tissue and the measurement probe leads to a coefficient of variation in the measured impedance of under 3%. Its influence can therefore be neglected in the investigated use case. Further, we fit the measured impedances to an equivalent circuit model and compare the resistance of grey and white matter brain tissue based on the model parameters.
https://doi.org/10.1109/IWIS57888.2022.9975122