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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.
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.
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.
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.
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 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%.
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.
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 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 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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
Smart-Future-Living-Bodensee
(2018)
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.
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 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.
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 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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.