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Zum automatischen Testen der Endgeräte bei Nokia wird ein computergestütztes Systen namens Austere eingesetzt. Dieses System wurde vollständig innerhalb der Firma konzipiert und wird ständig weiterentwickelt. Der erste Teil der Diplomarbeit bestand darin, ein solches Austere Testsystem aus neuen Hardwarekomponenten aufzubauen und die schon vorhandene Testsoftware namens RAPT darauf anzupassen. Der Aufbau sowie der Zusammenhang der Soft- und Hardwarekomponenten untereinander und die Handhabung des Systems wird in Kapitel 3 beschrieben. Erst wenn man die Komplexität des Systems und den Zusammenhang der Komponenten untereinander verstanden hat, kann man sich den Erweiterungen widmen. Sie gehören zum zweiten Teil der Diplomarbeit. Diese Erweiterungen werden in den Folgekapiteln behandelt. In ihnen wird für das jeweilige Thema zunächst die Theorie beschrieben und anschließend soll eine Lösung der Erweiterung des Austere-Systems gegeben werden.
Die zunehmende Internationalisierung der Märkte, das wachsende, immer differenziertere Produktangebot und die hohe technische Innovationsgeschwindigkeit führen zu immer härteren Wettbewerbsbedingungen auf dem Markt. Diese Situation zwingt die Unternehmen nicht nur zu kontinuierlichen Anstrengungen, um ihre Produktivität und Qualität zu steigern, sondern es stehen auch immer geringere Mittel für die Realisierung von Produktions- und/oder Messeinheiten innerhalb des Produktionsprozesses zur Verfügung. Als Folge dessen werden Entwickler mit folgenden Grundforderungen konfrontiert: · Abstimmung der Architektur auf vorhandene und/oder gängige Infrastrukturen · Reduzierung des Entwicklungsaufwandes durch Modularisierung des Systemaufbaues · Reduzierung der Wartungs- und Administrationskosten durch einfache Handhabbarkeit · Maximierung der Betriebssicherheit und Minimierung der Ausfallzeiten · Einfache Erweiterbarkeit · Hohe Wiederverwendbarkeit Ein Resümee von Softwareprojekten über die letzten Jahre zeigt, dass sich der Rahmen für Softwareentwicklung insgesamt geändert hat. Softwareprojekte sind heute mehrschichtige, verteilte (ggf. auch komponentenbasierte) Anwendungen mit gestiegenen Anforderungen an Funktionalität, Qualität und Flexibilität. Leider beinhalten die Architekturen und Konzepte der ‚Verteilten Systeme' Schwächen, diese für verteilte Mess- und Steuerungssysteme direkt umzusetzen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Schwächen vorhandener Konzepte aufzuzeigen und eine Architektur vorzustellen, die den Entwickler unterstützt, verteilte Mess- und Steuerungssysteme bis hin zu Prozessleitsystemen unter dem Betriebssystem Windows zu entwickeln.
Entwicklung eines Software-Systems für die Qualitätssicherung von Oberflächen im Automobilbau
(2003)
Heutzutage nimmt die Qualitätssicherung der Produkte bei immer mehr Betrieben einen zunehmend hohen Stellenwert ein. Auch in der Automobilindustrie gelten mittlerweile hohe Qualitätsrichtlinien. Damit der Qualitätsstandard aber auch gewährleistet werden kann, muss die Qualität des Produkts ständig gemessen und beurteilt werden. Um die manuelle Prüfung der Pressteile zu unterstützen wurde in den letzten Jahren bei VW/Audi do Brasil – BUC das Oberflächen-Inspektions-System DSight eingesetzt. Leider haben jedoch zahlreiche Messungen mit DSight ergeben, dass die Ergebnisse unzuverlässig und nicht reproduzierbar sind. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Diplomarbeit ein neues Software-System zur Inspektion von Oberflächen im Automobilbau entwickelt, das die Anforderungen der Qualitätssicherung besser erfüllt. Das neue System, das den Namen VisionMaster trägt, basiert auf dem Prinzip der Retro-Reflexion. Mit Hilfe implementierter Auswertungsalgorithmen werden aufgenommene Grauwertbilder der gepressten Teile analysiert. Die Ergebnisse der Inspektion werden anschließend in übersichtlicher Form in einem Protokoll ausgegeben. Um die Reproduzierbarkeit der Messungen zu garantieren und die Messergebnisse archivieren zu können, wird zusätzlich eine Datenbank eingesetzt, auf die über die ADO-Technologie zugegriffen wird. Zur Beschleunigung der Inspektion wir das neue System VisionMaster direkt in die Produktionshalle verlagert, um dort vor Ort Messungen an den gepressten Teilen durchführen zu können.
Aufbau eines neuen Knowledge Networks für den Bereich "Human Resources" der Winterthur Versicherung
(2003)
Die seit Mitte des letzten Jahrhunderts geprägte Industriegesellschaft erfährt eine neue Wende. Das Zeitalter der Informations- und Wissensgesellschaft drängt sich aufgrund der Informationstechnologie (IT) in den Vordergrund. "Die Wissensgesellschaft ist keine ferne Vision. Sie ist längst Realität. Wir müssen sie nicht erfinden, sondern erfinderisch mit ihren Chancen umgehen". Im Gegensatz zur bisherigen Gesellschaft, in der die Produktion von Objekten zu möglichst geringen Kosten im Mittelpunkt stand, orientiert sich diese neue Gesellschaft mehr an der Entwicklung von neuen Ideen und neuem Wissen zur Produktion und Weiterentwicklung von Objekten. Auch die Organisationsform in Unternehmen erfuhr einen Wandel: von funktionalen zu prozessorientierten Organisationsformen. Diese prozessorientierte Organisation ist lernfähiger, da Barrieren, Abeilungsgrenzen und Hierarchieebenen leichter überwindbar geworden sind. In diesem Zusammenhang liegt die Wertschöpfung von Unternehmen darin, dass die Mitarbeiter der Unternehmung mit Geschick, Originalität und Schnelligkeit neue Probleme identifizieren, kreativ lösen und überzeugend kommunizieren. Zum wettbewerbsentscheidenden Faktor wird das Wissen, welches sich in verschiedensten Formen innerhalb des Unternehmens befindet. Dieses zu offenbaren und zu gebrauchen ist u.a. das Ziel des Knowledge Managements. Wie bei jeder Organisation empfiehlt es sich auch beim Knowledge Management, in zusammenhängenden Prozessen zu denken. Dazu müssen Unternehmen Knowledge Management als einen gestaltbaren Prozess verstehen, der sich auf alle internen Prozesse auswirkt.
This thesis investigates methods for the recognition of facial expressions using support vector machines. Rather than trying to recognize facial actions in the face such as raised eyebrow, mouth open and frowns. These facial actions are described in the Facial Action Coding System (FACS) and are essential facial components, which can be combined to form facial expressions. We perform independent recognition of 6 upper and 10 lower action units in the face, which may occur either individually or in combination. Based on a feature extraction from grey-level values, the system is expected to recognize under real-time conditions. Results are presented with different image resolutions, SVM kernels and variations of low-level features.
Die Praxis zeigt, dass die meisten Leistungsmessungssysteme für den Vertriebsbereich konzeptuell bereits an ihre Grenzen gestoßen sind und den heutigen Geschäftsgegebenheiten kaum noch entsprechen können. Mehr noch, durch ihre „übertriebene“ Fokussierung auf die finanz-orientierten Indikatoren wirken sie sogar hinderlich im Konkurrenzkampf um den „besten Kunden“. Im Rahmen des Projektes, in welchem diese Arbeit entstanden ist, wurde für den Vertriebsmanager die Sales Performance Analyse als ein leistungsfähiges Controllinginstrument konzipiert und implementiert. Sie basiert auf dem bekannten Ansatz der Balanced Scorecard von Kaplan/Norton und bietet eine über alle Bereiche hinweg ausgewogene und strategieorientierte Betrachtung relevanter Vertriebsabläufe. Sie ermöglicht somit das Controlling, d.h. das Messen und Steuern, der relevanten Erfolgsfaktoren auf Basis der vier Perspektiven: Finanzen, Interne Prozesse, Kunden und Lernen&Wachstum. Um den vordefinierten inhaltlichen und funktionalen Ansprüchen gerecht zu werden, ist die Sales Performance Analyse in einer Systemlandschaft von SAP-eigenen Lösungen implementiert worden: Enterprise Portal, BW (Business Warehouse), CRM (Customer Relationship Management), SEM (Strategic Enterprise Management) und HR (Human Ressources). In diesem Projekt wurde ein funktionsfähiger Prototyp erstellt, der aktuell zu Präsentationszwecken bei den internationalen Branchenveranstaltungen und im laufenden SAP-Lösungs-Vertrieb verwendet wird.
Die Anforderungen, die von Privatpersonen und Unternehmen an das Internet gestellt werden, sind im Laufe der letzten Jahre stark gewachsen. Längst dient das WWW nicht mehr nur für den Abruf von Informationen, sondern wird als universelle Plattform für Dienstleistungen aller Art verstanden. Im Zuge dieser Entwicklung hat es sich als neue Plattform für die Kommunikation zwischen Kunde und Anbieter etabliert und dient als Medium für die Ausführung komplexer Geschäftsprozesse. Für die Realisierung solcher Geschäftsprozesse werden Web-Anwendungen eingesetzt. Diese sind in ihrer Erstellung wesentlich aufwendiger, als eine Präsentation statischer Webseiten, und damit teurer und fehleranfälliger. Frameworks erlauben, durch die Standardisierung allgemeiner Vorgänge innerhalb von Web-Anwendungen, deren zeit- und damit kosteneffektivere Entwicklung. Zusätzlich kann, durch den Einsatz vorgefertigter Komponenten, der Grad der Wiederverwendung bereits gefundener Lösungen erhöht, und damit nochmals eine Zeitersparnis bei Entwurf und Erstellung einer Anwendung erreicht werden. Ein solches Framework namens "WACoF" wird an der FH Konstanz aktiv entwickelt, basierend auf den Forschungsergebnissen und unter der Leitung von Herrn Prof. Dr. Schmid. In diesem Zusammenhang sind bisher unter anderem Diplomarbeiten von Florian Falkenstein [Falk01] und Marc Nädele [Nädele02] angefertigt worden. Die Hauptaufgabe dieser Diplomarbeit bestand in der Abänderung des oben genanntes Frameworks, so dass sich damit Anwendungen nicht mehr in Programmcode, sondern über einen Anwendungsdeskriptor definieren lassen. Ein solcher Deskriptor enthält sämtliche Informationen, die den Aufbau der Anwendung aus Komponenten beschreiben. Um eine konkrete Anwendung zu erstellen, muss der Anwendungsentwickler lediglich diese Informationen, wie Customizing und die Verbindungen zwischen den Komponenten, in Form einer XML-Datei zur Verfügung stellen. Die Definition der Anwendung wird damit zum einen unabhängig von der konkreten Programmiersprache des Frameworks, zum anderen wird sie in einem einzigen Ort konzentriert und in einer klar definierten Form beschrieben, was ihre Bearbeitung durch entsprechende Tools - wie z.B. grafische Manipulation oder automatische Prüfung auf Korrektheit, und damit frühzeitige Erkennung von Fehlern - erheblich vereinfacht. Dazu war es zuerst notwendig, das Framework in Hinblick auf die Einführung des Deskriptors zu analysieren. Aufgrund dieser Analyse wurden allgemeine Bedingungen für den Zusammenbau von Komponenten aufgestellt, und anhand der bestehenden Anwendungskomponenten (siehe Diplomarbeit von Marc Nädele [Nädele02]) überprüft. Dann wurde das Framework um neue Elemente, wie eine Komponenten-Fabrik und einen Aktivitäts-Pool, erweitert und bestehende Elemente, wie die ComposedActivity und der Crosslink-Mechanismus, neu entworfen bzw. angepasst.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Implementierung eines plattformunabhängigen Facility Management Systems für das Testlabor der Firma Nortel Networks Germany. Ein Facility Management System dient der rechnergestützten Dokumentation und Verwaltung von Netzwerken wie Telekommunikations-, Daten- und Überwachungsnetzen, sowie deren Geräten. Dieses System stellt ein Individualprojekt dar und wurde spezifisch für Switches (Vermittlungsstellen) vom Typ DMS-100F entwickelt, um dem Benutzer die Möglichkeit zu bieten, über eine Applikation auf der Client-Seite die Konfigurationsdaten des jeweiligen Switches in einer zentralen Datenbank zu sichern, zu modifizieren und auszudrucken. Bis zu diesem Zeitpunkt existierte weder ein Tool, das diese Aufgabe erfüllte, noch jegliche andere Art der Dokumentation.
Das historisch gewachsene System für die Erstellung, Koordinierung und Auskunft der Lehrveranstaltungspläne (LVP) soll durch ein neues System ersetzt werden. Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Konzeption und der Implementierung einer neuen grafischen Benutzeroberfläche und der Migration auf eine SQL basierte Datenbank für das komplette Management der Lehrveranstaltungspläne der FH Konstanz. Wie die Stundenpläne an den Schulen müssen auch die Lehrveranstaltungspläne an der Fachhochschule in jedem Semester entworfen, zu Papier gebracht, vervielfältigt und verteilt werden. An der FH Konstanz wird die heikle Aufgabe des Entwerfens von den LVP- Beauftragten der Studiengänge erledigt, denn sie können die vielen Randbedingungen besser überschauen und das Ergebnis auch rechtfertigen. Für die Routinearbeiten Auskunft und Drucken gab es bisher das LVP- Programm als ein spezielles Informationssystem. Auch wenn sich das bisherige System bewährt hat, blieben doch einige Wünsche der Planer offen. Da das LVP- System über mehrere Jahre gewachsen war, ist man an einige Eigenheiten gebunden, die es zu eliminieren gilt. Auch neue Technologien eröffnen einige interessante Möglichkeiten, die früher noch nicht so einfach, oder gar nicht zu implementieren waren. Ziel dieser Diplomarbeit ist eine komplette Neuentwicklung des gesamten Systems unter Verwendung aktueller Technologien: das LVP³- System.
In der Diplomarbeit werden verschiedene, schon auf dem Markt befindliche Intrusion Intrusion Detection Systeme auf unterschiedliche Kriterien verglichen. Es werden mögliche Einsatzarten und Einsatzorte mit ihren Vor- und Nachteilen durchleuchtet und besprochen. Auf Basis der erlangten Erkenntnisse wird ein System vorgeschlagen, dass nach Abstimmung mit dem Projektleiter eingesetzt werden soll. Zu den Einsatz- kriterien gehören das vorhanden Budget, die Netzwerkumgebung, die Ausstattung und Leistungsfähigkeit des Einsatz-Intrusion Detection Systems sowie die Art des Intrusion Detection Systems. Geplant ist der Einsatz mindestens eines bzw. mehrerer Systeme als eine sogenannte Enterprise-Lösung. Mittels verschiedener Hilfsmittel und Tools werden die Intrusion Detection Systeme eTrust von Computer Associates, Real Secure von ISS, Snort, Tripwire und Network Intrusion Detection von Network Flight Recorder untersucht. Der Test und der Betrieb dieser Systeme geschieht sowohl vor als auch hinter der Firewall also in der demilitarisierten Zone des Unternehmens. Die Untersuchung der Systeme beinhaltet Kontrollen über Systemstabilität, Prozessor- und Hauptspeicherauslastung, Anzahl der erkannten Angriffe auf Basis simulierter Angriffe sowie die Benutzerfreundlichkeit
Die Integration eines Systems für den Support von Softwareprodukten in ein bestehendes Unternehmensumfeld ist der Schwerpunkt dieser Arbeit. Im ersten Teil dieser Arbeit wird anhand eines theoretischen Prozessmodells das Vorgehen zur stufenweisen Realisierung eines Softwareprojektes beschrieben. Des Weiteren werden den Support unterstützende Managementprozesse und Werkzeuge vorgestellt und ein theoretischer Ansatz für deren Umsetzung im Unternehmen erarbeitet. Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt die einzelnen Prozessphasen der Projektrealisierung. Im Anschluss daran wird das fertige System mit seinen Hauptinhalten erläutert.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird eine horizontale Baumkomponente als JavaBean erstellt. Die Baumkomponente soll als Truppenbaum in ein bestehendes Führungs-Informationssystem implementiert werden. Dazu ist die Verwendung des SVG (XML) Grafikformates zur Darstellung der Symbole einzelner Knoten erforderlich. Weiterhin wird die Interaktion von Java-Komponenten mit Windows COM und DCOM untersucht. Es werden mehrere unterschiedliche Java-COM-Bridges getestet. In der vorliegenden Arbeit wird zuerst auf die Grundlagen eingegangen, indem das XML und SVG Format vorgestellt wird und die Grundlagen von JavaBeans sowie die benutzten Bibliotheken erläutert werden. Anschließend wird die Entwicklung der Komponente mit Pflichtenheft, Architektur und Implementierung dargestellt. Abschließend werden die Java-COM-Bridges beschrieben.
The target of this thesis is the introduction of a client management system (CMS) at Haaland Internet Productions (HiP), a web design and hosting company in Burbank, California, USA. The company needs a system to track orders and improve workflow. HiP needs a system which not only tracks orders, but also stores all client information in a database. This client information can be used for a variety of marketing and contact reasons. It is an important and integral part of HiP's client relationship management (CRM). The lack of a cohesive CMS at HiP caused many fundamental business problems, such as lost orders, missed billing statements, and over/under billing. The research done during the investigation and analysis of the company and their needs should lead to a global system which totally fulfils the needs of HiP. This global system could be in the form of an off-the-shelf product with some customizations, or a completely new, in-house system. Either solution will have respective pros and cons; the goal is to reach a decision that best fits HiP's needs and situation. The following is a concise version of the project. Particular emphasis is placed upon the single steps which made up the decision process, as well as the practiced techniques, methods, and their applications.
Gegenstand dieser Arbeit ist ein Tool, das das Monitoring von Tabellen über mehrere SAP R/3-Systeme hinweg ermöglichen soll. Es wird in einer J2EE Umgebung implementiert und in ein Community Portal eingebettet. Das Tool soll dabei periodisch, innerhalb von vorgebbaren Zeitabständen automatisch starten. Für diese Aufgabe gibt es ein R/3-Programm, das abgelöst werden soll und dessen Funktionsumfang Grundlage der Neuentwicklung ist. Es müssen drei Tabellen aus den R/3- Systemen gelesen werden: die Tabelle, welche die Loginzeiten der Benutzer je System und Mandant beinhaltet, die Tabellen mit den Systemmeldungen und die mit den Transporten. Die Tabellen werden im neuen Tool über den RFC (Remote Funktion Call) Funktionbaustein RFC_READ_TABLE aus den R/3-Systemen gelesen. Diese Daten werden dann in einer externen Datenbank gespeichert. Um über ein Portal auf die Daten zugreifen zu können, wird eine entsprechende Schnittstelle entwickelt. Die gewünschten Tabellen und Einschränkungen werden über eine Konfigurationsdatei definiert. Somit ist es möglich, nicht nur die drei genannten Tabellen aus den R/3-Systemen zu lesen. Es werden für alle Systeme und deren Mandanten auftretende Fehler dokumentiert, um dem Administrator des Monitors die Möglichkeit zu geben, einfach herauszufinden, warum bestimmte Systeme eventuell nicht ausgelesen werden konnten.. Eine Fehlermeldung aus dem Portal kann, im internen R/3-Fehlermeldungssystem, für das entsprechende System angelegt werden. Zudem wird bei jedem Durchlauf die Anzahl der gelesenen Datensätze je System und Tabelle für mögliche Auswertungen dokumentiert. Abschliessend werden Erweiterungen beschrieben, welche in möglichen weiteren Versionen umgesetzt werden könnten. Dazu müssen allerdings noch eingehendere Vor- und Nachteils Betrachtungen angestellt werden.
Mobile-Agenten erweitern die Möglichkeiten von verteilten Systemen dadurch, dass sie lauffähigen Code transportieren und diesen ausführen können. Sie können sich frei im Netzwerk bewegen, dort nach Informationen suchen und Aufgaben im Namen ihrer Auftraggeber ausführen. Viele Mobile-Agenten-Plattformen verwenden Java als Laufzeitumgebung, dadurch sind sie unabhängig vor dem darunter-liegenden Betriebssystem. Auf eine Unterstützung einer Anzeigegeräte-unabhängigen Benutzer-Agent-Interaktion wird aber meist nicht geachtet. Betrachtet man sich diese Anzeigegeräte mit den unterschiedlichen Eigenschaften in Display-Größe, Farbfähigkeit und Möglichkeiten für die Ein-und Ausgabe, besonders im Zusammenhang mit mobilen Geräten, z.B. Smartphpones und PDAs, ist es verständlich warum der Benutzer oft noch auf herkömmliche Geräte zur Interaktion angewiesen ist. Der Fokus dieser Diplomarbeit lag auf der Entwicklung eines Frameworks, das graphische Java-Benutzerschnittstellen in einem geräteunabhängigen XML-Format beschreibt und daraus ein geräteabhängiges Format erzeugt. Ein besonderes Augenmerk lag dabei in der einfachen Erweiterbarkeit des Frameworks, um zukünftige Ausgabeformate zu unterstützen, weswegen die Technik XSLT zum Einsatz kam. Nach dem Übermitteln der GUI-Daten werden über einen Rückkanal die Benutzerinteraktionen wieder dem Framewok zugeführt. Da die meisten mobilen Geräte einen Webbrowser integriert haben, eignen sich die Markup-Sprachen HTML oder WML besonders gut als Ausgabeformate für diese Geräte. Das Framework erlaubt darüberhinaus sowohl die lokale als auch die entfernte Interaktion mit den Software-Agenten. Sowohl für den Transport der GUI-Daten als auch für die Interaktion mit Agenten verwendet das Framework die Sicherheitsmechanismen der Agenten-Plattform SeMoA (Secure Mobile Agents). Das vorgestellte Framework lässt sich in SeMoA einfach integrieren und gestattet die individuelle Konfiguration der Interaktionsmethode mit einem Agenten.
Zentrales Thema dieser Diplomarbeit ist die plattform- und anwendungsübergreifende elektronische Archivierung von Daten und Dokumenten unterschiedlichster Herkunft. Hierzu zählen neben der Einarbeitung in die Thematik, die Aufnahme und Strukturierung der Archivierungsanforderungen innerhalb des Unternehmens, sowie die darauf folgende Auswahl eines geeigneten Anbieters. Die angestrebte Archivierungslösung muss einerseits in der Lage sein sich in vorhandene Systeme zu integrieren (SAP R/3, Lotus Notes), andererseits wird ein applikationsunabhängiger Zugriff auf Daten und Dokumente erwartet. Zudem muss die Archivierungslösung die vorhandenen gesetzlichen Anforderungen erfüllen.
Diese Arbeit befasst sich mit der Erstellung und Bearbeitung von Datenstrukturen, die für die Entwicklung von Software im Mobilfunksektor benötigt werden. Es wird aufgezeigt, wo diese Datenstrukturen auftauchen und welche Aufgaben ihnen zufallen. Am Beispiel der Texas Instruments Berlin AG wird eine mögliche Implementierung der für deren Handhabung eingesetzten Hilfsmittel im Detail betrachtet sowie auf die diesen innewohnenden Unzulänglichkeiten und Schwachstellen eingegangen. Zur Behebung und Umgehung der aufgezeigten Probleme werden verschiedene Ansätze analysiert und bewertet. Die hierzu benötigten und jeweils kurz vorgestellten Informationen über die Sprache XML und andere Techniken legen ferner oÿen, warum die letztendlich gewählte Vorgehensweise für die Neuimplementierung sinnvoll ist. Auf die für den reibungslosen Verlauf der Implementierungsphase erforderlichen Planungen wird ebenso wie auf die hierfür im Vorfeld notwendigen Überlegungen und Arbeiten eingegangen. Insbesondere wird auf die Erstellung mehrerer Prototyp-Versionen zur Erleichterung der Einarbeitung und zum besseren Verständnis der zu bearbeitenden Materie hingewiesen. Entwicklung und abschliessdes Aussehen einer Grammatik als Grundlage für ein auf XML basierendes Datenformat werden vorgestellt sowie die hierbei auftretenden Problematiken erörtert. Es wird dargestellt, wie die für die Arbeit mit dem neuen Format entworfene Benutzerschnittstelle funktioniert und wie das der dahinterstehenden Funktionalität zugrundeliegende Konzept aussieht. Die Umsetzung dieses Konzepts unter Einsatz der Programmiersprache Java und aufbauend auf der Eclipse-Plattform wird umfassend und im Detail erläutert. Begleitende Tests und Evaluierungen werden angesprochen sowie Probleme und Herausforderungen der Implementierungsphase. Es wird darauf eingegangen, wie die Planungen für den zukünftigen Einsatz und die weitere Entwicklung des Projekts unter dem Dach der Texas Instruments Berlin AG aussehen. Und es werden die aus der Durchführung des Projekts von den ersten Planungen bis hin zum vorläufigen Abschluss der Implementierungsphase und der Vorstellung eines funktionierenden Systems gewonnenen Schlüsse und Erfahrungen präsentiert und ausgewertet.
Es gibt viele Gründe, darüber nachzudenken, wie die wachsenden Gütertransporte in der Welt wirtschaftlicher gestaltet, umweltfreundlicher durchgeführt und unter Beachtung sozialer Aspekte verwirklicht werden können. Diese ausschlaggebenden Argumente führern zum Thema Transportmanagement. Das Thema hat bisher wenig Beachtung gefunden, obwohl Transporte seit eh und je existieren. Ziel der Arbeit ist die Modellierung der Geschäftsprozesse vom Transportmanagementsystem TM/3 mit der EPK-Methode zu erreichen. Zusätzlich zu der Modellierung soll eine Gegenüberstellung der Standard SAP Transportkomponente LE-TRA mit der TM/3 Software der Logimatik AG erfolgen. Im Hinblick auf die zu erarbeitende Problemlösung werden zu Beginn terminologische Abgrenzungen zum Thema Transport, Logistik, Logistics Execution System vorgenommen. Im Anschluss daran, wird das Thema Geschäftsprozessmodellierung angestellt. Dazu findet eine umfassende Gegenüberstellung der Definitionen zu diesem Begriff. Für die Modellierung der Prozesse ist es von Wichtigkeit, Objekte und Regeln der Ereignisgesteuerten Prozesskette kennenzulernen. Im praktischen Teil der Arbeit wird die Analyse der beiden Produkte vorgenommen und die Geschäftsprozessmodellierung der TM/3 Software begonnen. Der Vergleich der beiden Systeme findet den Abschluss dieser Arbeit.
Das Unternehmen MIK wird vorgestellt und die Entscheidungskriterien für die .NET Remoting-Technologie werden erläutert. Es wird die Entwicklung des .NET Remoting und die Unterschiede zu anderen Technologien für verteilten Anwendungen wie CORBA, DCOM und Java EJB dargestellt. Wichtige Grundbegriffe des .NET Remotings, wie Server activated und Client activated Objects sowie Konfiguration und Deployment werden erklärt und anhand einfacher Beispiele vertieft. Die Forderungen aus der Aufgabenstellung werden analysiert und an Hand der gewonnenen Informationen Daten modelliert und in UML-Klassendiagrammen festgehalten. Auf Client und Server-Seite wurde jeweils eine Software-Komponente entwickelt, welche die Kommunikation zwischen Client und Remoting-Server abwickeln. Implementierungsaspekte der beteiligten Klassen und deren Zusammenwirken werden ausführlich erläutert. Um die XML Strukturen der Konfigurationsdateien zu bearbeiten, werden Basisklassen des .NET Frameworks verwendet. Es werden Einblicke in die XPath-Abfragen und in die Ereignisbehandlung gegeben. Grundsätzlich kann jede .NET-Applikation als Remoting Server arbeiten. Es wird hier speziell die Produktivsetzung im IIS und in einem Windows-Dienst beschrieben. Es folgt die Überlegung, wie ein Apache Webserver in einer .NET Infrastruktur eingesetzt werden kann und was bei einer Kommunikation über eine Firewall zu berücksichtigen ist. Die Sicherheitsaspekte befassen sich mit den Authentifizierungsmethoden des IIS und der Verschlüsselung des Kommunikationskanals mittels SSL. Zur umfangreichen Bearbeitung der Konfigurationsdateien wurde ein Administrations-GUI entwickelt. Mit Hilfe von Reflexion können Remote-Objekte aus Assemblies heraus betrachtet und registriert werden.
Webservices können ein fester Bestandteil von Integrationsbemühungen werden, um nicht nur innerhalb des Unternehmens Altlasten aufzuräumen, sondern mittlerweile auch zwischen den Partnern, Kunden und Lieferanten zu koordinieren. Sie können mit ihrer Schlichtheit und Implementierungseleganz bisherige Integrationstools wie CORBA, DCOM u.a. alt aussehen lassen. Ihre textbasierten Bestandteile SOAP, WSDL und UDDI arbeiten mit XML und HTTP, die das enorme Potenzial des Internet erst jetzt richtig zur Geltung bringen.
Wenn neue Tätigkeiten in der PVC-Abdichtlinie2 der Lackiererei bearbeitet werden müssen, ist es notwendig die gesamte Produktionslinie zu betrachten, um eine Aussage darüber machen zu können, an welchem Arbeitsplatz diese neuen Tätigkeiten bearbeitet werden können. Die Zuweisung von neuen Tätigkeiten an Arbeitsplätze wird Eintakten genannt. Ziel der Diplomarbeit war es, ein Konzept für die automatische Eintaktung von manuellen Tätigkeiten an der PVC-Abdichtlinie2 der Lackiererei zu erstellen. Anschließend sollte ein Programm entwickelt werden, womit eine automatische Eintaktung durchgeführt werden kann. Bei der Erstellung dieses Programms sollte darauf geachtet werden, dass das Programm leicht zu handhaben ist. Weiterhin sollte das Programm so gestaltet sein, dass es auch durch die ähnlich aufgebaute Abdichtlinie1 genutzt werden kann.
Tauchsimulation
(2003)
Im 1.Kapitel werden die historischen Aspekte des Tauchens und der Tauchphysik beschrieben. Anhand von physikalischen Gesetzen, mathematischen Formeln und empirisch ermittelten Werten werden im 2. Kapitel die nötigen Grundlagen für das Verständnis zur Berechnung eines Tauchgangs vermittelt. Das 3.Kapitel behandelt verschiedene auf dem Markt befindliche Tauchsimulationen, zeigt deren Funktionsumfang sowie deren Vor- und Nachteile. Die erstellte Tauchsimulation wird im 4. Kapitel vorgestellt. Dabei wird auch auf verschiedene Simulationsläufe eingegangen. Zum Abschluß wird ein Ausblick auf aktuelle Entwicklungstendenzen gegeben.
Die Arbeit befasst sich mit dem J2EE Framework Jakarta Struts. Hauptziel ist es, den Einsatz von Struts in der ZKB zu prüfen. Es soll festgestellt werden, ob Struts in Zukunft für die Entwicklung grösserer Web-Applikationen in der ZKB eingesetzt werden kann. Dazu wird eine bereits existierende ASP Web-Applikation zuerst zu einer JSP-Applikation (Model 1) und anschliessend zu einer Struts-Applikation (Model 2) portiert. Danach werden die beiden Versionen bzgl. Entwicklungsaufwand, Funktionsumfang, Performance und Wartbarkeit miteinander verglichen. Darüber hinaus werden Fähigkeiten des Struts Frameworks beleuchtet, die Architektur des Frameworks beschrieben und überprüft, inwiefern das Framework den Entwickler entlasten kann. Entwickler ohne Erfahrung mit Struts finden hier ausserdem eine verständliche Einführung an einem überschaubaren Beispiel. Nach der Einleitung in Kapitel 1 werden im zweiten Kapitel die Struts zu Grunde liegenden Technologien der Java 2 Plattform Enterprise Edition (J2EE) von Sun beschrieben. Im dritten Kapitel wird detailliert auf Struts eingegangen. Um dem Leser den Einstieg in Struts zu erleichtern, wird vor der Beschreibung der Struts Komponenten die Architektur und der Programmablauf erläutert. Eine Anleitung zum Erstellen einer kleinen Struts Applikation erklärt Struts an einem praktischen Beispiel. Vergleichbare Frameworks werden am Ende des Kapitels vorgestellt. Im vierten Kapitel erläutere ich die Entwicklung der von mir mit Struts erstellten Web-Applikation. Die beiden letzten Kapitel enthalten die Erkenntnisse aus meiner Arbeit mit Struts und versuchen eine Entscheidungsgrundlage für oder gegen den Einsatz des Frameworks zu liefern.
An der HTWG Konstanz können Studenten ihre Termine Online-Kalendersystem myDay organisieren. Der Kalender verfügt über eine eigene Datenbank zur persistenten Terminhaltung und ist über ein Webinterface bedienbar. Dieser Kalender wurde um nützliche Web Services erweitert, die externen Applikationen den Zugriff auf das Kalendersystem ermöglichen. Beispielhaft wird dies mit dem Personal Information Manager Outlook 2002 von Microsoft gezeigt. Die entwickelten Web Services bieten verschiedene Möglichkeiten der Termin- und Aufgabenverwaltung. Die Implementierung der Web Services wurde mit Hilfe eines Adapter-Konzeptes realisiert, welches auch in einer Enterprise Application Integration - Anbindung verwendung finden könnte.
Selbstorganisierende Karten sind neuronale Netze, die imstande sind, Daten zu klassifizieren und zu reduzieren. Aus diesem Grund eignen sie sich sehr gut fuer die Steuerung von Robotern, da sie deren Sensoreingangswerte klassifizieren und daraus auf eine Reaktion schließen koennen. Die Architektur und Funktionsweise dieser neuronalen Netze sind der des menschlichen Kortex kuenstlich nachgebildet. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Java-Framework namens JFSOM implementiert, welches nach dem System einer selbstorganisierenden Karte Datenmengen klassifizieren kann. Das Framework ist so entworfen, dass sowohl Eingabedaten als auch Ausgabedaten trainiert werden koennen, um es auch als sensormotorische Karte nutzbarzu machen. JFSOM wurde verwendet, um den Miniaturroboter Khepera nach bestimmten Verhaltensweisen zu steuern. Als Verhaltensweisen wurden eine Hindernisvermeidung, eine Wandverfolgung, eine Korridorverfolgung und eine Objektverfolgung realisiert. Die Wandverfolgung laesst den Roboter aus jedem beliebigen azyklischen Labyrinth herausfinden.
Zur Verringerung der Kosten und des Aufwands zur Installation, Update und Wartung von Workstations in einem industriellen Umfeld, sollte ein System zur zentralen, hardwareunabhängigen und vollautomatischen Installation dieser Workstations eingeführt werden. Hierzu mussten zuerst einmal die Möglichkeiten für eine vollautomatische Installation der verschiedenen Betriebssysteme und Anwendungen betrachtet werden. Nach dem Aufbau der Hardware folgte daraufhin die Installation des Deployment Systems der Firma OnTechnology (OnCommand). Im Anschluss daran wurden die Skripte für die Betriebssystem- und Anwendungsinstallation erstellt. Diese Skripte wurden anschließend zur besseren Handhabung zu Profilen zusammengefasst. Im nächsten Schritt wurden bestehende Clients in das System integriert. Daraufhin wurde das Sicherheitskonzept des Systems betrachtet, mit dem die Möglichkeit besteht bestimmten Benutzern nur bestimmte Rechte zu vergeben. In weiteren Teilen der Diplomarbeit werden die bisherigen Probleme bei der Firma und das erhoffte Ziel, die Möglichkeiten des Systems, sowie die Probleme bei der Umsetzung beziehungsweise des Systems, dargestellt und im Fazit zusammengefasst.
This thesis deals with background, theory, design, layout and experimental test results of an analogue CMOS VLSI current-mode analog-to-digital converter. This system supports a project, whose goal it is to build a biologically relevant model of synaptic plasticity, named the Artificial Synapse. A critical part of the design, which is based on analogue CMOS VLSI circuits, is the ability to activate a discrete number of channels by sampling an analogue signal. Since currents are the signal of interest and transistors are biased in weak inversion (subthreshold regime), the system requires a current mode A/D circuit that it can operate at ultra-low power and current levels. To meet this need, two new innovative A/D converter approaches are proposed to replace the system’s previous A/D converter design which suffered from a non-linear resolution, uncoded output code and heavy bit oscillations. The initial technical requirements and key criteria for the new converter comprise a resolution of one nano ampere, an input current range between 0 – 100nA, conversion frequencies of up to 5kHz, and a power supply voltage of less than 1.5V. Temperature range, space occupation and power dissipation aspects were not specified due to the early stage of the related Artificial Synapse project. The novel converters both produce seven bit thermometer codes, their functional principle can be best described as current mode flash analog-to-digital converters (ADCs). Due to the fact that the input signal is in the area of a subthreshold current, it is selfevident that the A/D converter design should operate at a subthreshold realm. To support low power operation, clocks or high currents could not be used and were excluded from the design from the very start. To encode the thermometer code into standard binary code, a seven-to-three encoder was designed and integrated on the chip. In October 2003, the design was submitted for production to the MOSIS circuit fabrication service. The AMI Semiconductor 1.5 micron ABN CMOS process was chosen to manufacture the chip. When it was returned in January 2004, simulation results showed that both new A/D converter approaches accomplished excellent results which were expected from SPICE simulation results. With the new chip installed, it became possible to resolve input currents as small as one nano ampere and achieve conversion frequencies of up to 5kHz. The circuits also both meet the requirements which were set at the beginning of the project to operate at a power supply voltage of less than 1.5V, processing input currents in the range between 0 – 100nA. A prototype printed circuit board (PCB) was developed, produced and employed for experiments with the chip. The major application of this test-bed is the ability to generate and measure extremely low currents with high precision. This enables the monitoring of the very small currents that are processed by the chip.
This work treats with the segmentation of 2D environment Laser data, captured by an Autonomous Mobile Indoor Robot. It is part of the data processing, which is necessary to navigate a mobile robot error free in its environment. The whole process can generally be described by data capturing, data processing and navigation. In this project the data processing deals with data, captured by a Laser-Sensor, which provides two dimensional data by a series of distance measurements i.e. point-measurements of the environment. These point series have to be filtered and processed into a more convenient representation to provide a virtual environment map, which can be used of the robot for an error free navigation. This project provides different solutions of the same problem: the conversion from distance points to model segments which should represent the real world environment as close as possible. The advantages and disadvantages of each of the different Segmentation-Algorithms will be shown as well as a comparison taking into account the Computational Time and the Robustness of the results.
Logopädische Lernsoftware
(2003)
In den letzen Jahren konnte ein wachsendes Interesse an Lernsoftware im logopä-dischen Einsatzbereich verzeichnet werden. Dieses Interesse zeigte sich nicht nur auf Seite der logopädischen Fachpraxen sondern auch in den Grundschulen. Auf Grund dessen ist die Lernsoftware auf dem besten Wege, sich neben den traditionellen Lern- und Übungsmaterialien am Markt zu etablieren. Auf Grund der Vielfalt an Sprachstörungen wird ein System benötigt, das indivi-duell, je nach Bedürfnis des Klienten, konfiguriert werden kann. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Weiterentwick-lung der logopädischen Lernsoftware Detektiv Langohr, damit dieses Produkt den Anforderungen und Wünschen des Klientel so gerecht wie möglich wird. Auf Basis einer durchgeführten Marktanalyse wurden konkrete Anforderungen an ein solches System spezifiziert und im Anschluss in ein Projekt umgesetzt. Um dem Leser einen besseren Einblick in die Welt der Logopädie verschaffen zu können, wurde eine allgemeine Einführung in die Sprachtherapie dem Analyse- und Um-setzungsteil vorangestellt.
Die vorliegende Arbeit soll die Möglichkeiten von XML und den dazugehörigen Technologien bei der Entwicklung eines komplexen Softwaresystems und dem damit verbundenen Datenaustausch aufzeigen. Dafür soll die Leistungsfähigkeit und Eignung oder ggf. Nichteignung der XML-Technologie durch Entwurf, Aufbau und Test eines Prototyps, durch XML-konforme Ein- und Ausgabe sowie durch Daten- Aufbereitung und -auswertungen nachgewiesen werden. Daten unterschiedlicher Datenbestände werden ins XML-Format transformiert und in eine zentrale Datenbank gespeichert. Diese sollen mittels XML für alle Fremddatensysteme bereitgestellt sowie in HTML- und PDF-Formate transformiert werden.
Web services are, due to the excellent tool support, simple to provide and use in trivial cases. But their use in non-trivial Web service-based systems like I3M poses new difficulties and problems. I3M is an instant messaging and chat system with distributed and local components collaborating via Web services. One difficulty is to make a series of related Web service invocations in a stateful session. A problem is the performance of collaborating collocated, service-oriented components of a system due to the high Web service invocation overheaed as is shown by measurements. Solutions to both the difficulty and the problem are proposed.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Entwicklung der Serverdienste einer Client/Server-Software für die computergestützte Telefonie am Arbeitsplatz. Die Software ermöglicht die Steuerung und Statusüberwachung von Telefonapparaten mit dem Ziel, die Benutzung ergonomischer zu gestalten und das zugrunde liegende Telekommunikationssystem stärker in die Informationstechnik zu integrieren. Die Software soll mit der Telekommunikationsanlage Meridian I von Nortel zusammenarbeiten, um die Manipulation der angeschlossenen Telefonapparate zu ermöglichen. Beim Softwareentwurf ist für die Zukunft die Unterstützung weiterer Telekommunikationsanlagen zu berücksichtigen. Zudem soll ein API definiert werden, welches die Implementierung eines Clients in Form eines HTTP-Dienstes für die Nutzung über einen Web-Browser ermöglicht. Ebenso soll der Weg für eine in Zukunft zu entwickelnde dedizierte Client-Software bereitet werden. Für die Umsetzung der Projektziele wurde ein komponentenorientiertes Middleware-Konzept auf Basis des Java Telephony Application Programming Interface (JTAPI) verwirklicht. Dafür wurde eine JTAPI-konforme Provider-Implementierung realisiert, die das zugehörige Zustands- und Objektmodell umsetzt. Für die Kommunikation mit der Telekommunikationsanlage wurde eine Treiberkomponente entwickelt, die das proprietäre Protokoll des CTI-Links implementiert. Schließlich wurde ein einheitliches, RMI-basiertes API spezifiziert, das für die Entwicklung der Client-Software in Form eines HTTP-Dienstes oder einer selbständigen, fensterbasierten Anwendung eingesetzt werden kann. Die komponentenorientierte Gesamtarchitektur ermöglicht darüber hinaus die Entwicklung weiterführender CTI-Dienste.
Anbindung eines PPC405 embedded CPU Core an ein MPC860-System unter dem Echtzeitbetriebssystem OSE
(2006)
Die Diplomarbeit verfolgt das Ziel, die softwareseitige Anbindung eines PPC405-Systems an das Gesamtsystem einer digitalen Funkgeräteplattform herzustellen. Über eine konzipierte Implementierung, die nach dem Einschalten des Funkgeräts gestartet wird, erfolgt die Übertragung des Betriebssystems in den zugehörigen Arbeitsspeicher des PPC405-Systems. Nach Abschluss der Initialisierungsphase kommunizieren die Anwendungsprozesse auf den beteiligten Systemen über eine transparente Erweiterung des Betriebssystems mit der jeweiligen Gegenseite. Als Übertragungsmedium für die genannte Betriebssystemerweiterung wird ein zwischen den Systemen angesiedelter Speicher genutzt, für dessen koordinierte Zugriffe eine im Rahmen der Diplomarbeit entwickelte Treiberkomponente sorgt. Durch die Anbindung des PPC405-Systems wird eine Leistungssteigerung des Gesamtsystems erwartet. Auf der Basis von Messungen wurde die Performance des somit erhaltenen Multiprozessorsystems bestimmt. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Möglichkeiten zur Optimierung erarbeitet und umgesetzt.
Die Firma FCT bietet industriellen Unternehmen eine Lösung im Bereich Enterprise-Content-Management und Redaktionssysteme an. Der Fokus liegt auf der medienneutralen Verwaltung der Daten im XML-Format und auf dem Publizieren dieser Daten in verschiedene Ausgabeformate wie PDF, HTML oder Online Help. Die Publikation nach PDF erfolgt meistens mit Desktop Publishing Tools wie Adobe FrameMaker, Adobe InDesign oder Microsoft Word. Immer mehr wird die Publikation nach PDF mit dem W3C Standard XSL Formatting Objects (XSL-FO)eingesetzt. Die Publikation nach PDF erfolgt dabei vollautomatisch anhand von Stylesheets. Durch die vollautomatische Publikation hatte der Redakteur bisher keine Möglichkeit manuell Seitenlayout und Seitenformatierungen anzupassen, da das Anpassen der Stylesheets spezielles programmiertechnisches Know-How voraussetzt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde eine Entwicklungsumgebung konzipiert und implementiert, die es Redakteuren ermöglicht, Seitenlayout und Seitenformatierung komfortabel über eine grafische Oberfläche festzulegen. Da hierbei unterschiedliche Dokumententypen und unterschiedliche Kunden berücksichtigt werden müssen, verwendet die Anwendung ein Projektansatz um die unterschiedlichen Stylesheets, Konfigurationen und Kunden zu organisieren. Da bei unterschiedlichen Kunden verschiedene FO-Prozessoren wie Antenna House XSL Formatter, RenderX XEP oder Apache FOP zum Einsatz kommen, war es ein Schwerpunkt dieser Arbeit, die Unterschiede dieser Prozessoren zu analysieren und die Entwicklungsumgebung prozessorunabhängig aufzusetzen. Eine Vorschau zeigt dem Redakteur, wie sich die verschiedenen Konfigurationen auf das PDF-Dokument auswirken, um gegebenenfalls weitere Änderungen am Seitenlayout bzw. Seitenformatierungen vorzunehmen.
Die Arbeit stellt das Wesen und die Grundzüge der Lohnsteuer, einschließlich einem kurzen Abriß der Entwicklung des Lohnsteuerverfahrens, dar. Sie ist weder als Anleitung zur Ausfüllung eines Antrags auf Lohnsteuerjahresausgleich, noch als Nachschlagwerk gedacht. Der Leser dieser Ausarbeitung kennt die wesentlichen Grundzüge der Einkommensteuer, sowie deren besonderen Merkmale, wie z.B. der "Steuerprogression". Deshalb wurde hier auf die Darstellung der Einkommensteuer verzichtet; aus diesem Grunde wurde auch nicht die Veranlagung von Arbeitnehmern zur Einkommensteuer in die Ausarbeitung aufgenommen.
Die vorliegende Arbeit untersucht, wie Tools für die Überprüfung von Quell-Code auf Konformität mit Programmierstilen, die komplexere Entwurfsmuster beinhalten, als Erweiterung des statischen CodeAnalyse-Tools Checkstyle realisiert werden können. Als Beispiel wird der Joi Programmierstil verwendet, der für diese Arbeit aus der Java Spracherweiterung Joi (Java Objects by Interfaces), die die Einhaltung einiger Entwurfsmuster, die auf die Reduzierung von Code-Abhängigkeiten zielen, unterstützt, abgeleitet wurde.
Sleep quality and in general, behavior in bed can be detected using a sleep state analysis. These results can help a subject to regulate sleep and recognize different sleeping disorders. In this work, a sensor grid for pressure and movement detection supporting sleep phase analysis is proposed. In comparison to the leading standard measuring system, which is Polysomnography (PSG), the system proposed in this project is a non-invasive sleep monitoring device. For continuous analysis or home use, the PSG or wearable Actigraphy devices tends to be uncomfortable. Besides this fact, they are also very expensive. The system represented in this work classifies respiration and body movement with only one type of sensor and also in a non-invasive way. The sensor used is a pressure sensor. This sensor is low cost and can be used for commercial proposes. The system was tested by carrying out an experiment that recorded the sleep process of a subject. These recordings showed the potential for classification of breathing rate and body movements. Although previous researches show the use of pressure sensors in recognizing posture and breathing, they have been mostly used by positioning the sensors between the mattress and bedsheet. This project however, shows an innovative way to position the sensors under the mattress.
This paper presents a bed system able to analyze a person’s movement, breathing and recognize the positions that the subject is lying on the bed during the night without any additional physical contact. The measurements are performed with sensors placed between the mattress and the bed-frame. An Intel Edison board was used as an endpoint that served as a communication node from the mesh network to external service. Two nodes and Intel Edison are attached to the bottom of the bed frame and they are connected to the sensors. First test results have indicated the potential of the proposed approach for the recognition of sleep positions with 83% of correct recognized positions.
Das häusliche Umfeld kann vor allem für langfristiges Schlafmonitoring verwendet werden. Gute Patientenakzeptanz erfordert niedrige Nutzer- und Installationsbarrieren. Für die Installation zu Hause sind klassische PSG-Systeme aufgrund von ihrer Komplexität wenig passend. Ziel der Entwicklung ist die qualifizierte Erhebung von Parametern, die einerseits eine hinreichend gute Klassifikation von Schlafphasen erlauben und die andererseits durch nicht-invasive Methoden erfasst werden können.
Basierend auf einer Literaturstudie und der Maßgabe nicht-invasive Methoden zu nutzen, wurden folgende Parameter ausgewählt: Körperbewegung, Atmung und Herzschlag. Diese Parameter können nicht-invasiv durch Matratzendrucksensoren erfasst werden. Die Sensorknoten sind als ein Netz von Drucksensoren implementiert, die mit einem leistungsarmen und performanten Mikrocontroller verbunden sind. Alle Knoten sind über einen systemweiten Bus mit Adressarbitrierung verbunden. Der eingebettete Prozessor ist der Mesh-Netzwerk-Endpunkt, der die Netzwerkkonfiguration, Speicherung und Vorverarbeitung der Daten, externen Datenzugriff und Visualisierung ermöglicht.
Das System wurde getestet, indem Experimente durchgeführt wurden, die den Schlaf verschiedener gesunder junger Personen aufzeichneten. Die erhaltenen Ergebnisse bestätigen die Fähigkeit des Systems, Atemfrequenz und Körperbewegung zu erfassen. Ein wesentlicher Unterschied dieses Systems im Vergleich zu anderen Ansätzen ist die innovative Art, die Sensoren unter der Matratze zu platzieren. Diese Eigenschaft erleichtert die kontinuierliche Nutzung des Systems ohne Einfluss auf den gemeinsamen Schlafprozess.
Um Schlafverhalten langfristig zu untersuchen, wird ein Hardwaresystem mit niedrigen Installationsbarrieren für den Einsatz im häuslichen Umfeld. Erste Ergebnisse weisen auf das Potenzial hin, außer Körperbewegung und Atemfrequenz, auch Herzfrequenz erfassen zu können. Die Werte können weiter verbessert werden, wenn die Sensorabfragefrequenz erhöht wird. Nach der Weiterentwicklung des Systems, soll es mit dem Softwarealgorithmus für die Schlafphasenerkennung verbunden werden.
The overall goal of this work is to detect and analyze a person's movement, breathing and heart rate during sleep in a common bed overnight without any additional physical contact. The measurement is performed with the help of
sensors placed between the mattress and the frame. A two-stage pattern classification algorithm based has been implemented that applies statistics analysis to recognize the position of patients. The system is implemented in a sensors-network, hosting several nodes and communication end-points to support quick and efficient classification. The overall tests show convincing results for the position recognition and a reasonable overlap in matching.
Sleep study can be used for detection of sleep quality and in general bed behaviors. These results can helpful for regulating sleep and recognizing different sleeping disorders of human. In comparison to the leading standard measuring system, which is Polysomnography (PSG), the system proposed in this work is a non-invasive sleep monitoring device. For continuous analysis or home use, the PSG or wearable Actigraphy devices tends to be uncomfortable. Besides, these methods not only decrease practicality due to the process of having to put them on, but they are also very expensive. The system proposed in this paper classifies respiration and body movement with only one type of sensor and also in a noninvasive way. The sensor used is a pressure sensor. This sensor is low cost and can be used for commercial proposes. The system was tested by carrying out an experiment that recorded the sleep process of a subject. These recordings showed excellent results in the classification of breathing rate and body movements.
Long-term sleep monitoring can be done primarily in the home environment. Good patient acceptance requires low user and installation barriers. The selection of parameters in this approach is significantly limited compared to a PSG session. The aim is a qualified selection of parameters, which on the one hand allow a sufficiently good classification of sleep phases and on the other hand can be detected by non-invasive methods.
The process of restoring our body and brain from fatigue is directly depend-ing on the quality of sleep. It can be determined from the report of the sleep study results. Classification of sleep stages is the first step of this study and this includes the measurement of biovital data and its further processing.
In this work, the sleep analysis system is based on a hardware sensor net, namely a grid of 24 pressure sensors, supporting sleep phase recognition. In comparison to the leading standard, which is polysomnography, the proposed approach is a non-invasive system. It recognises respiration and body move-ment with only one type of low-cost pressure sensors forming a mesh archi-tecture. The nodes implement as a series of pressure sensors connected to a low-power and performant microcontroller. All nodes are connected via a system wide bus with address arbitration. The embedded processor is the mesh network endpoint that enables network configuration, storing and pre-processing of the data, external data access and visualization.
The system was tested by executing experiments recording the sleep of different healthy young subjects. The results obtained have indicated the po-tential to detect breathing rate and body movement. A major difference of this system in comparison to other approaches is the innovative way to place the sensors under the mattress. This characteristic facilitates the continuous using of the system without any influence on the common sleep process.
Smart-Future-Living-Bodensee
(2018)
Objective: This paper presents an algorithm for non-invasive sleep stage identification using respiratory, heart rate and movement signals. The algorithm is part of a system suitable for long-term monitoring in a home environment, which should support experts analysing sleep. Approach: As there is a strong correlation between bio-vital signals and sleep stages, multinomial logistic regression was chosen for categorical distribution of sleep stages. Several derived parameters of three signals (respiratory, heart rate and movement) are input for the proposed method. Sleep recordings of five subjects were used for the training of a machine learning model and 30 overnight recordings collected from 30 individuals with about 27 000 epochs of 30 s intervals each were evaluated. Main results: The achieved rate of accuracy is 72% for Wake, NREM, REM (with Cohen's kappa value 0.67) and 58% for Wake, Light (N1 and N2), Deep (N3) and REM stages (Cohen's kappa is 0.50). Our approach has confirmed the potential of this method and disclosed several ways for its improvement. Significance: The results indicate that respiratory, heart rate and movement signals can be used for sleep studies with a reasonable level of accuracy. These inputs can be obtained in a non-invasive way applying it in a home environment. The proposed system introduces a convenient approach for a long-term monitoring system which could support sleep laboratories. The algorithm which was developed allows for an easy adjustment of input parameters that depend on available signals and for this reason could also be used with various hardware systems.
We identify 74 generic, reusable technical requirements based on the GDPR that can be applied to software products which process personal data. The requirements can be traced to corresponding articles and recitals of the GDPR and fulfill the key principles of lawfulness and transparency. Therefore, we present an approach to requirements engineering with regard to developing legally compliant software that satisfies the principles of privacy by design, privacy by default as well as security by design.
To get a better understanding of Cross Site Scripting vulnerabilities, we investigated 50 randomly selected CVE reports which are related to open source projects. The vulnerable and patched source code was manually reviewed to find out what kind of source code patterns were used. Source code pattern categories were found for sources, concatenations, sinks, html context and fixes. Our resulting categories are compared to categories from CWE. A source code sample which might have led developers to believe that the data was already sanitized is described in detail. For the different html context categories, the necessary Cross Site Scripting prevention mechanisms are described.
We investigated 50 randomly selected buffer overflow vulnerabilities in Firefox. The source code of these vulnerabilities and the corresponding patches were manually reviewed and patterns were identified. Our main contribution are taxonomies of errors, sinks and fixes seen from a developer's point of view. The results are compared to the CWE taxonomy with an emphasis on vulnerability details. Additionally, some ideas are presented on how the taxonomy could be used to improve the software security education.
This document presents an algorithm for a non-obtrusive recognition of Sleep/Wake states using signals derived from ECG, respiration, and body movement captured while lying in a bed. As a core mathematical base of system data analytics, multinomial logistic regression techniques were chosen. Derived parameters of the three signals are used as the input for the proposed method. The overall achieved accuracy rate is 84% for Wake/Sleep stages, with Cohen’s kappa value 0.46. The presented algorithm should support experts in analyzing sleep quality in more detail. The results confirm the potential of this method and disclose several ways for its improvement.
A significant proportion of road traffic accidents are due to inattentiveness or fatigue at the wheel. Approaches to monitoring the driver's condition range from eye tracking and driving behavior analysis to yawn and blink detection and ECG measurement. This work describes the development of a mobile system for the measurement and processing of ECG data. The aim of the signal processing is to quantify the driver’s fatigue with the heartrate variability (HRV). The work includes the hardware and software design of the sensor. First, the development of low-noise electronics including AD conversion is described. Then the software signal processing with QRS complex detection and plotting front end is explained. The resulting sensor is compact, low-cost and provides a good signal for HRV extraction.
The investigation of stress requires to distinguish between stress caused by physical activity and stress that is caused by psychosocial factors. The behaviour of the heart in response to stress and physical activity is very similar in case the set of monitored parameters is reduced to one. Currently, the differentiation remains difficult and methods which only use the heart rate are not able to differentiate between stress and physical activity, without using additional sensor data input. The approach focusses on methods which generate signals providing characteristics that are useful for detecting stress, physical activity, no activity and relaxation.
The exposure to the light has a great influence on human beings in their everyday life. Various lighting sources produce light that reaches the human eye and influences a rhythmic release of melatonin hormone, that is a sleep promoting factor.
Since the development of new technologies provides more control over illuminance, this work uses an IoT based lighting system to set up dim and bright scenarios. A small study has been performed on the influence of illuminance on sleep latency. The system consists of different light bulbs, sensors and a central bridge which are interconnected like a mesh network. Also, a mobile app has been developed, that allows to adjust the lighting in various rooms. With the help of a ferro-electret sensor, like applied in sleep monitoring systems, a subject’s sleep was monitored. The sensor is placed below the mattress and it collects data, which is stored and processed in a cloud or in other alternative locations.
The research was conducted on healthy young subjects after being previously exposed to the preconfigured illuminance for at least three hours before bedtime. The results indicate correlation between sleep onset latency and exposure to different illuminance before bedtime. In a dimmed environment, the subject fell asleep in average 28% faster compared to the brighter environment.
The number of home office workers sitting for many hours is increasing. The sensor chair is tracking users’ sitting behavior which the help of pressure sensors and tries to avoid wrong postures which may cause diseases. The system provides live monitoring of the pressure distribution via web interface, as well as sitting posture prediction in real time. Posture analysis is realized through machine learning algorithm using a decision tree classifier that is compared to a random forest. Data acquisition and aggregation for the learning process happens with a mobile app adding users biometrical data and the taken sitting posture as label. The sensor chair is able to differentiate between an arched back, a neutral posture or a laid back position taken on the chair. The classifier achieves an accuracy of 97.4% on our test set and is comparable to the performance of the random forest with 98.9%.
Die Erholung unseres Körpers und Gehirns von Müdigkeit ist direkt abhängig von der Qualität des Schlafes, die aus den Ergebnissen einer Schlafstudie ermittelt werden kann. Die Klassifizierung der Schlafstadien ist der erste Schritt dieser Studie und beinhaltet die Messung von Biovitaldaten und deren weitere Verarbeitung. Das non-invasive Schlafanalyse-System basiert auf einem Hardware-Sensornetz aus 24 Drucksensoren, das die Schlafphasenerkennung ermöglicht. Die Drucksensoren sind mit einem energieeffizienten Mikrocontroller über einen systemweiten Bus mit Adressarbitrierung verbunden. Ein wesentlicher Unterschied dieses Systems im Vergleich zu anderen Ansätzen ist die innovative Art, die Sensoren unter der Matratze zu platzieren. Diese Eigenschaft erleichtert die kontinuierliche Nutzung des Systems ohne fühlbaren Einfluss auf das gewohnte Bett. Das System wurde getestet, indem Experimente durchgeführt wurden, die den Schlaf verschiedener gesunder junger Personen aufzeichneten. Die ersten Ergebnisse weisen auf das Potenzial hin, nicht nur Atemfrequenz und Körperbewegung, sondern auch Herzfrequenz zu erfassen.
The Industrial Internet of Things (IIoT) will leverage on wireless network technologies to integrate in a seamless manner Cyber-Physical Systems into existing information systems. In this context, the 6TiSCH architecture, proposed by IETF, represents the current leading standardization effort to enable timed and reliable data communication within IPv6 networks for industrial applications. In wireless networks, Link Quality Estimation (LQE) is a crucial task to select the best routes for data forwarding, regardless of unpredictable time varying conditions. Although, many solutions for LQE have been proposed in literature, the majority of them are not designed specifically for 6TiSCH networks. In this paper, we analyze the performance of existing LQE strategies on 6TiSCH networks.
First, we run a set of simulations to measure the performance of one existing LQE strategy in 6TiSCH. Our simulations show that such strategy can result in measurements with low accuracy due to the 6TiSCH default timeslot allocation strategy. Consequently, we propose an extension of the 6TiSCH Minimal Configuration that allocates specific timeslots for the transmission of probing messages to mitigate the problem. The proposed methodology is demonstrated to effectively reduce the LQE error.
The cornerstone of cognitive systems is environment awareness which enables agile and adaptive use of channel resources. Whitespace prediction based on learning the statistics of the wireless traffic has proven to be a powerful tool to achieve such awareness. In this paper, we propose a novel Hidden Markov Model (HMM) based spectrum learning and prediction approach which accurately estimates the exact length of the whitespace in WiFi channels within the shared industrial scientific medical ISM) bands. We show that extending the number of hidden states and formulating the prediction problem as a maximum likelihood (ML) classification leads to a substantial increase in the prediction horizon compared to classical approaches that predict the immediate (short-term) future. We verify the proposed algorithm through simulations which utilize a model for WiFi traffic based on extensive measurement campaigns.
The goal of the presented project is to develop the concept of home ehealth centers for barrier-free and cross-border telemedicine. AAL technologies are already present on the market but there is still a gap to close until they can be used for ordinary patient needs. The general idea needs to be accompanied by new services, which should be brought together in order to provide a full coverage of service for the users. Sleep and stress were chosen as predominant diseases for a detailed study within this project because of their widespread influence in the population. The executed scientific study of available home devices analyzing sleep has provided the necessary to select appropriate devices. The first choice for the project implementation is the device EMFIT QS+. This equipment provides a part of a complete system that a home telemedical hospital can provide at a level of precision and communication with internal and/or external health services.
Fatigue and drowsiness are responsible for a significant percentage of road traffic accidents. There are several approaches to monitor the driver’s drowsiness, ranging from the driver’s steering behavior to analysis of the driver, e.g. eye tracking, blinking, yawning or electrocardiogram (ECG). This paper describes the development of a low-cost ECG sensor to derive heart rate variability (HRV) data for the drowsiness detection. The work includes the hardware and the software design. The hardware has been implemented on a printed circuit board (PCB) designed so that the board can be used as an extension shield for an Arduino. The PCB contains a double, inverted ECG channel including low-pass filtering and provides two analog outputs to the Arduino, that combined them and performs the analog-to-digital conversion. The digital ECG signal is transferred to an NVidia embedded PC where the processing takes place, including QRS-complex, heart rate and HRV detection as well as visualization features. The compact resulting sensor provides good results in the extraction of the main ECG parameters. The sensor is being used in a larger frame, where facial-recognition-based drowsiness detection is combined with ECG-based detection to improve the recognition rate under unfavorable light or occlusion conditions.
The IETF, concerned with the evolution of the Internet architecture, nowadays also looks into industrial automation processes. The contributions of a variety of IETF activities, initiated during the last ten years, enable now the replacement of proprietary standards by an open standardized protocol stack. This stack, denoted in the following as 6TiSCH-stack, is tailored for industrial internet of things (IIoTs). The suitability of 6TiSCH-stack for Industry 4.0 is yet to explore. In this paper, we identify four challenges that, in our opinion, may delay or hinder its adoption. As a prime example of that, we focus on the initial 6TiSCHnetwork
formation, highlighting the shortcomings of the default procedure and introducing our current work for a fast and reliable formation of dense network.
The recovery of our body and brain from fatigue directly depends on the quality of sleep, which can be determined from the results of a sleep study. The classification of sleep stages is the first step of this study and includes the measurement of vital data and their further processing. The non-invasive sleep analysis system is based on a hardware sensor network of 24 pressure sensors providing sleep phase detection. The pressure sensors are connected to an energy-efficient microcontroller via a system-wide bus. A significant difference between this system and other approaches is the innovative way in which the sensors are placed under the mattress. This feature facilitates the continuous use of the system without any noticeable influence on the sleeping person. The system was tested by conducting experiments that recorded the sleep of various healthy young people. Results indicate the potential to capture respiratory rate and body movement.
In my research sabbatical I was working on three different topics, namely orthogonal polynomials in geometric modeling, re-parametrized univariate subdivision curves, and reconstruction of 3d-fish-models and other zoological artifacts. In the subsequent Sections, I will describe my particular activity in these different fields. The sections are meant to present an overview of my research activities, leaving out the technical details.
Section 1 is on orthogonal polynomials and other related generating systems for functions systems of smooth function.
In Section 2, I will discuss the application of various re-parametrization schemes for interpolatory subdivision algorithms for the generation of space curves.
The next Section 3 is concerned with my research at the University of Queensland, Brisbane, in collaboration with Dr. Ulrike Siebeck from the School of Biomedical Sciences on fish behavior and reconstruction of 3d-fish models in particular.
In the last Section 4, I will describe what effects this research will have on in my subsequent teaching at the University of Applied Science Konstanz (HTWG).
Polysomnography is a gold standard for a sleep study, and it provides very accurate results, but its cost (both personnel and material) are quite high. Therefore, the development of a low-cost system for overnight breathing and heartbeat monitoring, which provides more comfort while recording the data, is a well-motivated challenge. The system proposed in this manuscript is based on the usage of resistive pressure sensors installed under the mattress. These sensors can measure slight pressure changes provoked during breathing and heartbeat. The captured signal requires advanced processing, like applying filters and amplifiers before the analog signal is ready for the next step. Then, the output signal is digitalized and further processed by an algorithm that performs a custom filtering before it can recognize breathing and heart rate in real-time. The result can be directly visualized. Furthermore, a CSV file is created containing the raw data, timestamps, and unique IDs to facilitate further processing. The achieved results are promising, and the average deviation from a reference device is about 4bpm.
Good sleep is crucial for a healthy life of every person. Unfortunately, its quality often decreases with aging. A common approach to measuring the sleep characteristics is based on interviews with the subjects or letting them fill in a daily questionnaire and afterward evaluating the obtained data. However, this method has time and personal costs for the interviewer and evaluator of responses. Therefore, it would be important to execute the collection and evaluation of sleep characteristics automatically. To do that, it is necessary to investigate the level of agreement between measurements performed in a traditional way using questionnaires and measurements obtained using electronic monitoring devices. The study presented in this manuscript performs this investigation, comparing such sleep characteristics as "time going to bed", "total time in bed", "total sleep time" and "sleep efficiency". A total number of 106 night records of elderly persons (aged 65+) were analyzed. The results achieved so far reveal the fact that the degree of agreement between the two measurement methods varies substantially for different characteristics, from 31 minutes of mean difference for "time going to bed" to 77 minutes for "total sleep time". For this reason, a direct exchange of objective and subjective measuring methods is currently not possible.
The evaluation of the effectiveness of different machine learning algorithms on a publicly available database of signals derived from wearable devices is presented with the goal of optimizing human activity recognition and classification. Among the wide number of body signals we choose a couple of signals, namely photoplethysmographic (optically detected subcutaneous blood volume) and tri-axis acceleration signals that are easy to be simultaneously acquired using commercial widespread devices (e.g. smartwatches) as well as custom wearable wireless devices designed for sport, healthcare, or clinical purposes. To this end, two widely used algorithms (decision tree and k-nearest neighbor) were tested, and their performance were compared to two new recent algorithms (particle Bernstein and a Monte Carlo-based regression) both in terms of accuracy and processing time. A data preprocessing phase was also considered to improve the performance of the machine learning procedures, in order to reduce the problem size and a detailed analysis of the compression strategy and results is also presented.
In diesem Beitrag wird eine Methode des maschinellen Lernens entwickelt, die die Schlafstadienerkennung untersucht. Übliche Methoden der Schlafanalyse basieren auf der Polysomnographie (PSG). Der präsentierte Ansatz basiert auf Signalen, die ausschließlich nicht-invasiv in einer häuslichen Umgebung gemessen werden können. Bewegungs-, Herzschlags- und Atmungssignale können vergleichsweise leicht erfasst werden aber die Erkennung der Schlafstadien ist dadurch erschwert. Die Signale werden als Zeitreihenfolge strukturiert und in Epochen überführt. Die Leistungsfähigkeit von maschinellem Lernen wird der Polysomnographie gegenübergestellt und bewertet.
Die Schlafapnoe ist eine häufig auftretende Schlafstörung,
die unterschiedliche Auswirkungen auf unseren Alltag hat; so wurde z. B.
über eine Tagesschläfrigkeit von etwa 25 % der Patienten mit obstruktiver
Schlafapnoe (OSA) berichtet. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines
Systems, das eine nichtinvasive Erkennung der Schlafapnoe in häuslicher
Umgebung ermöglichen soll.
Für die Überwachung des Schlafs zu Hause sind nichtinvasive Methoden besonders gut anwendbar. Die Signale, die häufig überwacht werden, sind Herzfrequenz und Atemfrequenz. Die Ballistokardiographie (BCG)ist eine Technik, bei der die Herzfrequenz aus den mechanischen Schwingungen des Körpers bei jedem Herzzyklus gemessen wird. Kürzlich wurden Übersichtsarbeiten veröffentlicht. Die Untersuchung soll in einem ersten Ansatz bewerten, ob die Herzfrequenz anhand von BCG erkannt werden kann. Die wesentlichen Randbedingungen sind, ob dies gelingt, wenn der Sensor unter der Matratze positioniert wird und kostengünstige Sensoren zum Einsatz kommen.
This paper presents the implementation of deep learning methods for sleep stage detection by using three signals that can be measured in a non-invasive way: heartbeat signal, respiratory signal, and movement signal. Since signals are measurements taken during the time, the problem is seen as time-series data classification. Deep learning methods are chosen to solve the problem are convolutional neural network and long-short term memory network. Input data is structured as a time-series sequence of mentioned signals that represent 30 seconds epoch, which is a standard interval for sleep analysis. The records used belong to the overall 23 subjects, which are divided into two subsets. Records from 18 subjects were used for training the data and from 5 subjects for testing the data. For detecting four sleep stages: REM (Rapid Eye Movement), Wake, Light sleep (Stage 1 and Stage 2), and Deep sleep (Stage 3 and Stage 4), the accuracy of the model is 55%, and F1 score is 44%. For five stages: REM, Stage 1, Stage 2, Deep sleep (Stage 3 and 4), and Wake, the model gives an accuracy of 40% and F1 score of 37%.
This work is a study about a comparison of survey tools and it should help developers in selecting a suited tool for application in an AAL environment. The first step was to identify the basic required functionality of the survey tools used for AAL technologies and to compare these tools by their functionality and assignments. The comparative study was derived from the data obtained, previous literature studies and further technical data. A list of requirements was stated and ordered in terms of relevance to the target application domain. With the help of an integrated assessment method, the calculation of a generalized estimate value was performed and the result is explained. Finally, the planned application of this tool in a running project is explained.
Cardiovascular diseases are directly or indirectly responsible for up to 38.5% of all deaths in Germany and thus represent the most frequent cause of death. At present, heart diseases are mainly discovered by chance during routine visits to the doctor or when acute symptoms occur. However, there is no practical method to proactively detect diseases or abnormalities of the heart in the daily environment and to take preventive measures for the person concerned. Long-term ECG devices, as currently used by physicians, are simply too expensive, impractical, and not widely available for everyday use. This work aims to develop an ECG device suitable for everyday use that can be worn directly on the body. For this purpose, an already existing hardware platform will be analyzed, and the corresponding potential for improvement will be identified. A precise picture of the existing data quality is obtained by metrological examination, and corresponding requirements are defined. Based on these identified optimization potentials, a new ECG device is developed. The revised ECG device is characterized by a high integration density and combines all components directly on one board except the battery and the ECG electrodes. The compact design allows the device to be attached directly to the chest. An integrated microcontroller allows digital signal processing without the need for an additional computer. Central features of the evaluation are a peak detection for detecting R-peaks and a calculation of the current heart rate based on the RR interval. To ensure the validity of the detected R-peaks, a model of the anatomical conditions is used. Thus, unrealistic RR-intervals can be excluded. The wireless interface allows continuous transmission of the calculated heart rate. Following the development of hardware and software, the results are verified, and appropriate conclusions about the data quality are drawn. As a result, a very compact and wearable ECG device with different wireless technologies, data storage, and evaluation of RR intervals was developed. Some tests yelled runtimes up to 24 hours with wireless Lan activated and streaming.
We present source code patterns that are difficult for modern static code analysis tools. Our study comprises 50 different open source projects in both a vulnerable and a fixed version for XSS vulnerabilities reported with CVE IDs over a period of seven years. We used three commercial and two open source static code analysis tools. Based on the reported vulnerabilities we discovered code patterns that appear to be difficult to classify by static analysis. The results show that code analysis tools are helpful, but still have problems with specific source code patterns. These patterns should be a focus in training for developers.
We propose and apply a requirements engineering approach that focuses on security and privacy properties and takes into account various stakeholder interests. The proposed methodology facilitates the integration of security and privacy by design into the requirements engineering process. Thus, specific, detailed security and privacy requirements can be implemented from the very beginning of a software project. The method is applied to an exemplary application scenario in the logistics industry. The approach includes the application of threat and risk rating methodologies, a technique to derive technical requirements from legal texts, as well as a matching process to avoid duplication and accumulate all essential requirements.
A residual neural network was adapted and applied to the Physionet/Computing data in Cardiology Challenge 2020 to detect 24 different classes of cardiac abnormalities from 12-lead. Additive Gaussian noise, signal shifting, and the classification of signal sections of different lengths were applied to prevent the network from overfitting and facilitating generalization. Due to the use of a global pooling layer after the feature extractor, the network is independent of the signal’s length. On the hidden test set of the challenge, the model achieved a validation score of 0.656 and a full test score of 0.27, placing us 15th out of 41 officially ranked teams (Team name: UC_Lab_Kn). These results show the potential of deep neural networks for ap- plication to raw data and a complex multi-class multi-label classification problem, even if the training data is from di- verse datasets and of differing lengths.
Methods based exclusively on heart rate hardly allow to differentiate between physical activity, stress, relaxation, and rest, that is why an additional sensor like activity/movement sensor added for detection and classification. The response of the heart to physical activity, stress, relaxation, and no activity can be very similar. In this study, we can observe the influence of induced stress and analyze which metrics could be considered for its detection. The changes in the Root Mean Square of the Successive Differences provide us with information about physiological changes. A set of measurements collecting the RR intervals was taken. The intervals are used as a parameter to distinguish four different stages. Parameters like skin conductivity or skin temperature were not used because the main aim is to maintain a minimum number of sensors and devices and thereby to increase the wearability in the future.
The ballistocardiography is a technique that measures the heart rate from the mechanical vibrations of the body due to the heart movement. In this work a novel noninvasive device placed under the mattress of a bed estimates the heart rate using the ballistocardiography. Different algorithms for heart rate estimation have been developed.
This document presents a new complete standalone system for a recognition of sleep apnea using signals from the pressure sensors placed under the mattress. The developed hardware part of the system is tuned to filter and to amplify the signal. Its software part performs more accurate signal filtering and identification of apnea events. The overall achieved accuracy of the recognition of apnea occurrence is 91%, with the average measured recognition delay of about 15 seconds, which confirms the suitability of the proposed method for future employment. The main aim of the presented approach is the support of the healthcare system with the cost-efficient tool for recognition of sleep apnea in the home environment.
Globalization has increased the number of road trips and vehicles. The result has been an intensification of traffic accidents, which are becoming one of the most important causes of death worldwide. Traffic accidents are often due to human error, the probability of which increases when the cognitive ability of the driver decreases. Cognitive capacity is closely related to the driver’s mental state, as well as other external factors such as the CO2 concentration inside the vehicle. The objective of this work is to analyze how these elements affect driving. We have conducted an experiment with 50 drivers who have driven for 25 min using a driving simulator. These drivers completed a survey at the start and end of the experiment to obtain information about their mental state. In addition, during the test, their stress level was monitored using biometric sensors and the state of the environment (temperature, humidity and CO2 level) was recorded. The results of the experiment show that the initial level of stress and tiredness of the driver can have a strong impact on stress, driving behavior and fatigue produced by the driving test. Other elements such as sadness and the conditions of the interior of the vehicle also cause impaired driving and affect compliance with traffic regulations.
In previous studies, we used a method for detecting stress that was based exclusively on heart rate and ECG for differentiation between such situations as mental stress, physical activity, relaxation, and rest. As a response of the heart to these situations, we observed different behavior in the Root Mean Square of the Successive differences heartbeats (RMSSD). This study aims to analyze Virtual Reality via a virtual reality headset as an effective stressor for future works. The value of the Root Mean Square of the Successive Differences is an important marker for the parasympathetic effector on the heart and can provide information about stress. For these measurements, the RR interval was collected using a breast belt. In these studies, we can observe the Root Mean Square of the successive differences heartbeats. Additional sensors for the analysis were not used. We conducted experiments with ten subjects that had to drive a simulator for 25 minutes using monitors and 25 minutes using virtual reality headset. Before starting and after finishing each simulation, the subjects had to complete a survey in which they had to describe their mental state. The experiment results show that driving using virtual reality headset has some influence on the heart rate and RMSSD, but it does not significantly increase the stress of driving.
Ballistocardiography (BCG) can be used to monitor heart rate activity. Besides, the accelerometer should have high sensitivity and minimal internal noise; a low-cost approach was taken into consideration. Several measurements have been executed to determine the optimal positioning of a sensor under the mattress to obtain a signal strong enough for further analysis. A prototype for an unobtrusive accelerometer-based measurement system has been developed and tested in a conventional bed without any specific extras. The influence of the human sleep position for the output accelerometer data was tested. The obtained results indicate the potential to capture BCG signals using accelerometers. The measurement system can detect heart rate in an unobtrusive form in the home environment.
We compared vulnerable and fixed versions of the source code of 50 different PHP open source projects based on CVE reports for SQL injection vulnerabilities. We scanned the source code with commercial and open source tools for static code analysis. Our results show that five current state-of-the-art tools have issues correctly marking vulnerable and safe code. We identify 25 code patterns that are not detected as a vulnerability by at least one of the tools and 6 code patterns that are mistakenly reported as a vulnerability that cannot be confirmed by manual code inspection. Knowledge of the patterns could help vendors of static code analysis tools, and software developers could be instructed to avoid patterns that confuse automated tools.
Identifikation von Schlaf- und Wachzuständen durch die Auswertung von Atem- und Bewegungssignalen
(2021)
Background:
One of the most promising health care development areas is introducing telemedicine services and creating solutions based on blockchain technology. The study of systems combining both these domains indicates the ongoing expansion of digital technologies in this market segment.
Objective:
This paper aims to review the feasibility of blockchain technology for telemedicine.
Methods:
The authors identified relevant studies via systematic searches of databases including PubMed, Scopus, Web of Science, IEEE Xplore, and Google Scholar. The suitability of each for inclusion in this review was assessed independently. Owing to the lack of publications, available blockchain-based tokens were discovered via conventional web search engines (Google, Yahoo, and Yandex).
Results:
Of the 40 discovered projects, only 18 met the selection criteria. The 5 most prevalent features of the available solutions (N=18) were medical data access (14/18, 78%), medical service processing (14/18, 78%), diagnostic support (10/18, 56%), payment transactions (10/18, 56%), and fundraising for telemedical instrument development (5/18, 28%).
Conclusions:
These different features (eg, medical data access, medical service processing, epidemiology reporting, diagnostic support, and treatment support) allow us to discuss the possibilities for integration of blockchain technology into telemedicine and health care on different levels. In this area, a wide range of tasks can be identified that could be accomplished based on digital technologies using blockchains.
Preliminary results of homomorphic deconvolution application to surface EMG signals during walking
(2021)
Homomorphic deconvolution is applied to sEMG signals recorded during walking. Gastrocnemius lateralis and tibialis anterior signals were acquired according to SENIAM recommendation. MUAP parameters like amplitude and scale were estimated, whilst the MUAP shape parameter was fixed. This features a useful time-frequency representation of sEMG signal. Estimation of scale MUAP parameter was verified extracting the mean frequency of filtered EMG signal, extracted from the scale parameter estimated with two different MUAP shape values.
Normal breathing during sleep is essential for people’s health and well-being. Therefore, it is crucial to diagnose apnoea events at an early stage and apply appropriate therapy. Detection of sleep apnoea is a central goal of the system design described in this article. To develop a correctly functioning system, it is first necessary to define the requirements outlined in this manuscript clearly. Furthermore, the selection of appropriate technology for the measurement of respiration is of great importance. Therefore, after performing initial literature research, we have analysed in detail three different methods and made a selection of a proper one according to determined requirements. After considering all the advantages and disadvantages of the three approaches, we decided to use the impedance measurement-based one. As a next step, an initial conceptual design of the algorithm for detecting apnoea events was created. As a result, we developed an activity diagram on which the main system components and data flows are visually represented.