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The main aim of presented in this manuscript research is to compare the results of objective and subjective measurement of sleep quality for older adults (65+) in the home environment. A total amount of 73 nights was evaluated in this study. Placing under the mattress device was used to obtain objective measurement data, and a common question on perceived sleep quality was asked to collect the subjective sleep quality level. The achieved results confirm the correlation between objective and subjective measurement of sleep quality with the average standard deviation equal to 2 of 10 possible quality points.
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%.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die automatisierte Extraktion von Polygonzügen anhand eines Grundrissbildes. Diese Polygonzüge sollen die Räumlichkeiten wiedergeben. In dieser Bachelorarbeit wurde daher ein Algorithmus für die Grundrissbildverarbeitung mittels Python entwickelt und implementiert. Zuerst wird ein Grundrissbild bereinigt, d. h. es werden unerwünschte Bildstrukturen verwaschen. Mithilfe des Canny-Kantendetektors werden anschließend die Kanten detektiert. Danach werden die Ecken im Grundrissbild via Harris-Eckendetektor lokalisiert. Um die Ecken sinnvoll zu verbinden, wird eine abgewandelte Form des Dijkstra Algorithmus herangezogen. Die daraus gewonnen Daten dienen zur Erstellung der Polygonzüge, welche für die Simulation von pFlow benötigt werden. Der entwickelte Algorithmus eignet sich insbesondere für klare und simple Grundrissbilder.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
The influence of sleep on human life, including physiological, psychological, and mental aspects, is remarkable. Therefore, it is essential to apply appropriate therapy in the case of sleep disorders. For this, however, the irregularities must first be recognised, preferably conveniently for the person concerned. This dissertation, structured as a composition of research articles, presents the development of mathematically based algorithmic principles for a sleep analysis system. The particular focus is on the classification of sleep stages with a minimal set of physiological parameters. In addition, the aspects of using the sleep analysis system as part of the more complex healthcare systems are explored. Design of hardware for non-obtrusive measurement of relevant physiological parameters and the use of such systems to detect other sleep disorders, such as sleep apnoea, are also referred to. Multinomial logistic regression was selected as the basis for development resulting from the investigations carried out. By following a methodical procedure, the number of physiological parameters necessary for the classification of sleep stages was successively reduced to two: Respiratory and Movement signals. These signals might be measured in a contactless way. A prototype implementation of the developed algorithms was performed to validate the proposed method, and the evaluation of 19324 sleep epochs was carried out. The results, with the achieved accuracy of 73% in the classification of Wake/NREM/REM stages and Cohen's kappa of 0.44, outperform the state of the art and demonstrate the appropriateness of the selected approach. In the future, this method could enable convenient, cost-effective, and accurate sleep analysis, leading to the detection of sleep disorders at an early stage so that therapy can be initiated as soon as possible, thus improving the general population's health status and quality of life.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.