05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Partitionierung von Modellen für räumlich verteilte Umgebungsphänomene(2012) Tilk, MarenBeim opportunistischen Public Sensing werden mobile Geräte wie beispielsweise Smartphones benutzt, um ein räumlich verteiltes Umgebungsphänomen, wie eine Temperaturverteilung oder einen Geräuschpegel zu erfassen. Dazu werden Messpunkte festgelegt, an denen ein Wert abgefragt werden soll. Damit dies möglich ist, muss sich im Umkreis eines Messpunktes mindestens ein mobiles Gerät befinden, das den entsprechenden Wert aufnehmen kann. Durch Einsatz eines Modells kann der Aufwand der Erfassung reduziert werden. Ein solches Modell bildet die Korrelation der Werte an verschiedenen Punkten ab. Als gut geeignet für die meisten Umgebungsphänomene hat sich eine multivariate Gaußverteilung erwiesen, die auch in dieser Arbeit benutzt wird. Wenn für einen Teil der Messpunkte Werte bekannt sind, können an den anderen Stellen Werte aus dem Modell berechnet werden. Das kann dazu benutzt werden, die Zahl der angefragten Messpunkte zu reduzieren. Jedoch werden selten alle angefragten Messwerte auch erhalten. Für diesen Fall ist es möglich, auf Basis des Modells alternative Messwerte anzufragen. Diese werden auf den mobilen Geräten ausgewählt. Dadurch entsteht jedoch zusätzlicher Aufwand, da das Modell bei jeder Anfrage mitgeschickt werden muss. In dieser Arbeit wird untersucht, ob sich durch die Partitionierung des Modells und der Optimierung auf den Teilgebieten, dieser Aufwand reduzieren lässt. Damit ergibt sich eine Möglichkeit, eine Alternativplanung zu nutzen ohne den vergrößerten Nachrichtenaufwand in Kauf nehmen zu müssen.Item Open Access Integration modellbasierter Erfassungsmethoden in ein Public-Sensing-Testbett(2012) Alt, PatrickMit Public Sensing können große Gebiete unserer Umgebung durch mobile Sensoren in Smartphones, die sich mit ihren Besitzern bewegen, abgedeckt werden. Dadurch wird es möglich, Daten über unser Umfeld, wie zum Beispiel die Heimatstadt, zu sammeln, ohne dass aufwendige Sensornetze installiert werden müssen. Die Daten können durch Lokalisierungsdienste wie GPS dabei direkt mit einer Position verknüpft werden. Ein großer Nachteil ist, dass durch die ständige Verwendung von Sensoren und GPS die Akkus der Smartphones sehr schnell zur Neige gehen. Ein weiteres Problem ist, dass wegen der unkontrollierbaren Mobilität der Smartphones durch ihre Besitzer nie sichergestellt werden kann, dass bestimmte Bereiche durch Sensoraufnahmen abgedeckt sind. Modellbasierte Erfassungsmethoden versuchen diesen beiden Punkten entgegenzuwirken, indem fehlende Daten berechnet werden und die Anzahl benötigter Messwerte sogar aktiv eingeschränkt wird. Ziel dieser Arbeit ist es, diese modellbasierten Erfassungsmethoden in ein Realwelt-Testbett für Public-Sensing-Systeme zu integrieren, damit sie in einer realen Umgebung validiert werden können. Um die modellbasierten Erfassungsmethoden im kleinen Rahmen vorführen zu können, wird außerdem das Testbett so erweitert, dass es optional verkleinert auf einem Tisch ausgeführt werden kann.Item Open Access Effiziente Strategien zur Aufgabenverteilung für Public Sensing Systeme(2012) Maaß, SteffenDie vorliegende Bachelorarbeit stellt für die Aufgabenverteilung im Bereich des Public Sensing verschiedene Optimierungsansätze vor. Public Sensing ist dabei eine neue Entwicklung im Bereich der Sensornetzwerke, bei der anstelle von stationären Sensorbojen normale Smartphones eingesetzt werden. Public Sensing stellt damit eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Sensornetzwerken dar. Ein Problem des Public Sensings liegt im hohen Energieaufwand für die Endgeräte der Teilnehmer, daher sollen in dieser Arbeit effizientere Strategien für einzelne Komponenten des Public Sensing-Systems vorgestellt und evaluiert werden. Der Fokus liegt dabei zum einen auf einer effizienteren Form der Positionserfassung, wobei bei dem hier vorgestellten Vorgehen die Anzahl der Positionserfassungen verringert werden soll. Zum anderen soll für die Verteilung der Aufgaben an die Teilnehmer eine verbesserte Strategie vorgestellt werden, wobei diese Strategie auf einer adaptiven Verteilung der Aufgaben beruht. Die Teilnehmer erhalten dabei nur die Aufgaben, die sie auch potentiell erfüllen können. Dazu wird zuerst ein einfacheres Vorgehen auf Basis der euklidischen Distanzen vorgestellt. Der Vorteil dieses Vorgehens liegt darin, dass weniger Ansprüche an das System gestellt werden und diese Strategie damit universeller verwendet werden kann. Darauf aufbauend soll ein Ansatz vorgestellt werden, der zusätzlich noch die möglichen Wege der Teilnehmer mit berechnet und damit weitere Effizienzsteigerungen erlaubt, wobei sich bei diesem Ansatz die Teilnehmer nur auf den Wegen einer festgelegten Karte bewegen dürfen. Die verschiedenen Optimierungen werden schlussendlich untereinander und gegenüber dem Standard-System verglichen, um die Verbesserungen der Effizienz der entwickelten Ansätze zu bestätigen.Item Open Access Modelling and analysis of nonlinear multibody dynamic systems(2012) Gutenkunst, AlexanderModular self-reconfigurable robots are characterised by a high versatility. While most robots are designed for a special purpose these robots are designed to be multi-talented and adaptive. This thesis uses a modern framework for the automatic model generation of these modular self-reconfigurable robots. Based on a two-step Newton-Euler approach in combination with elements of screw-theory, this framework provides an elegant way to automatically calculate the equations of motion in a closed form. To simulate the kinematics and dynamics the framework has been implemented in MATLAB. To verify both the implementation and modelling, the equations of motion of two robot structures have been calculated using the framework and compared to the equations obtained by a Lagrangian approach. Finally it is shown that the linearisation and decoupling of the systems concerned in this thesis can be done easily using feedback linearisation. For completion two ways to control these linearised systems are demonstrated.Item Open Access Analysis of methods for segmentation and representation of time series for the recognition of motion pattern(2012) Brucker, FelixIn the context of the EU project RoboEarth robots shall exchange their knowledge, in the form of platform independent information, in a worldwide network. The goal is that robots get access to knowledge and experience other robots collected to solve so far unknown problems. To provide complex motion sequences in order to solve such problems, it is necessary to represent them in a platform independent way. Therefore, in a pre-process, the movement records have to be divided into different segments and labelled clearly. In this thesis such a technique for performing this task is analysed and tested. Based on multidimensional continuous sensor signals using Microsofts Kinect, motion sequences are divided into single, recurring movement primitives. For this pur- pose, time series of the positions of different body parts are discretised and represented and later recognised with the help of Hidden Markov Models.Item Open Access Parallelisierung des Partition of Unity Codes Crass(2012) Ziegenhagel, AlbertIn dieser Arbeit wird eine Parallelisierung der Partition of Unity Methode vorgestellt. Dabei wird ein Datenparallelisierungsansatz verfolgt, welcher eine schlüsselbasierte Baumdarstellung als Grundlage verwendet. Eine dynamische Lastbalance wird mittels raumfüllender Kurven ermöglicht. Es werden Algorithmen vorgestellt, welche die effiziente, dynamische Berechnung von Nachbarn in der parallelen Umgebung erlauben. Experimente mit bis zu 256 Prozessoren zeigen das mögliche, optimale Skalierungsverhalten des hier vorgestellten Verfahrens.Item Open Access Ereigniskorrelation auf energiebeschränkten mobilen Endgeräten(2012) Vetter, MarcusDer Einsatz von Systemen mit komplexer Ereignisverarbeitung ist heutzutage in vielen Gebieten der Informationstechnologie anzutreffen. Beispielsweise können mithilfe eines mobilen Stau-Warn-Systems Autofahrer vor einem Stauende gewarnt und folglich Auffahrunfälle vermieden werden. Ein solches CEP-System kann hinsichtlich der guten Prozessorleistung eines Smartphones lokal auf einem mobilen Endgerät ausgeführt werden, wobei der Akku des Smartphones dabei stark belastet wird. Im Gegensatz dazu besteht die Möglichkeit, die berechnungsintensive Ausführung des CEP-Operators in einer Infrastruktur durchzuführen. In diesem Fall entsteht jedoch eine hohe Netzwerk-Kommunikation, die ebenfalls den Akku des Smartphones stark beansprucht. In dieser Arbeit wird daher der Energieverbrauch eines CEP-Systems mit lokaler, auf einem Smartphone durchgeführter Ausführung eines CEP-Operators mit der Ausführung in einer Infrastruktur verglichen. Dabei werden CEP-Operatoren anhand spezifischer Merkmale, wie der Anzahl der eingehenden Ereignisströme, der Berechnungskomplexität sowie der Frequenz der Ereigniskorrelation, klassifiziert. Aufgrund der Konfiguration eines CEP-Operators kann folglich entschieden werden, ob sich dessen Ausführung in einer entfernten Infrastruktur oder lokal auf dem Smartphone energieeffizienter darstellt. Die durchgeführte Evaluation hat gezeigt, dass die Frequenz der Ereigniskorrelation maßgeblich für den Energieverbrauch des CEP-Systems verantwortlich ist. Die Berechnungskomplexität des CEP-Operators bei der Ereigniskorrelation hat hingegen einen geringen Einfluss auf den Energiebedarf des Systems.