Universität Stuttgart
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Item Open Access Performance Evaluation of Time-Based and Movement-Based Location Update Schemes(2006) Bachmaier, SebastianIn Personal Communications Service (PCS) networks, location management is a key issue. Mobility tracking operations are executed to maintain known the whereabouts of each mobile terminal. In this work, some modifications on the classical time-based and movement-based registration methods are evaluated. The goal is to provide a unified approach of the time-based and distance-based schemes on one hand, and the movement-based and distance-based strategies on the other hand. Furthermore what is achieved is that the Mobile Terminal sends less location update messages, which results in less contacts with the network and an increase in the uncertainty of the Mobile Terminal position. Although the Mobile Terminal Paging costs are lightly increased, the result is a significant reduction in the Location Update cost, and the net effect is a saving in the total location management cost per call arrival, i.e. the Location Update cost plus the Paging cost. The studied mechanisms will be compared with the original dynamic schemes by means of a performance evaluation method based on software simulation tools and contrasted to an analysis based on Markovian standard tools. The location management costs for all these dynamic policies will be evaluated.Item Open Access Analyse von Einzelfahrzeugdaten : Verkehr verstehen(2001) Kienzle, JörgIn dieser Diplomarbeit werden Einzelfahrzeugdaten, die erstmalig in großem Umfang vorliegen, hinsichtlich verschiedener verkehrstechnischer Gesichtspunkte ausgewertet. Einerseits werden übliche makroskopische Größen wie z.B. Verkehrsdichte und -stärke berechnet und beobachtet, andererseits werden gebräuchliche mikroskopische Größen wie Nettoabstand und -zeitlücke ausgewertet. Weiterhin bietet der umfangreiche Datenbestand die Möglichkeit neue mikroskopische Faktoren wie z.B. einen Kollisionsabstand und verschiedene weitere Faktoren, welche die Interaktion zwischen einzelnen Fahrzeugen beschreiben, einzuführen und zu untersuchen. Ferner wird versucht, aufgrund der durch die Beobachtungen gewonnenen Ergebnisse, unterschiedliche Verkehrssituationen zu evaluieren.Item Open Access Ermittlung des Späneauswurfs aus dem Werkzeug und Dokumentation des Spanflugverhaltens im Spanraum(2000) Scheurich, HeikoNach einem kurzen Einblick in den derzeitigen Forschungsstand im Bereich der Partikelabsaugung und Spanentsorgung als Einleitung, bilden die daran anschließend beschriebenen grundlegenden theoretischen Einflußgrößen in diesem Bereich der experimentellen Forschung eine Überleitung zur Problemstellung. Um die Ermittlung des Spanaustritts aus dem Werkzeug und die Dokumentation des Spanflugverhaltens im Spanraum zu erreichen, wurde ein Versuchsaufbau konstruiert und realisiert, dessen Details dann genauer dargelegt und beschrieben werden. Anhand einer genauen Beschreibung des Versuchsablaufes kann eine Versuchsreihe nachvollzogen werden. Die exakten Ergebnisse der Versuche werden im Anschluß an die Erläuterungen der Versuchsdurchführung zum einen durch die Darstellung der prozentualen Spangrößenverteilung und der realen Gewichtsverteilung in den jeweiligen Fächern der Aufnehmer in Diagrammen und zum anderen durch die Dokumentation mittels geeigneter Bildreihen aus Aufnahmen des Zerspanungsprozesses mit einer Hochgeschwindigkeitskamera dargestellt. Durch die Gegenüberstellung aller Ergebnisse der Bearbeitung von Buche, Fichte, Spanplatte und MDF mit den beiden Versuchswerkzeugen erfolgt eine Einordnung der Effizienz der Versuchsreihen. Daran anschließend führt die theoretische Auswertung zu Ansätzen einer rechnerischen Ermittlung der Spanflugbahn im Spanraum. Abschließend wird der noch bestehende Forschungsbedarf in dieser Problemstellung diskutiert.Item Open Access Setting-up of GPS reference stations and investigating the effects of antenna radome(2003) Ogonda, Godfrey OnyangoWith the shutting down of Selective Availability (S/A) in year 2000 , accuracies as better as 5 to 9 metres in the horizontal and 8 to 9 metres in the vertical have been guaranteed in GPS positioning using code measurements in Single Point Positioning (SPP) mode. Although the accuracies attainable through unassisted SPP are sufficient for most applications such as navigation, GIS and recreation, a whole range of experience has shown that millimetre accuracies can be attained through performance of GPS surveys using enhanced satellite systems, improved equipment and streamlined field procedures. Such concepts include the tendency to use reference stations (i.e. relative Positioning) to generate DGPS corrections and maintenance of reference frames. The precisions and accuracies at which the reference stations are established and monitored are very high. All the possible sources of error to which the antennas and receivers at the site are susceptible to, must be identified and minimised or eliminated. This include Phase Centre Variation (PCV) and multipath. To protect the antennas from bad weather and vandalism, reference station antennas are usually covered. The PCV patterns are further complicated from the fact that addition of antenna covers (radomes) are known to have effects on the positions and the existence of several correction models. In this study, two reference stations were established and an investigation on the effect of conical radome on one of the reference stations was carried out. A baseline of about 5 metres was set-up on top of the building housing the Institute of Navigation on Breitscheid 2. At one end of the baseline was station 1, mounted with a choke ring antenna, and the other end station 2, mounted with a compact L1/L2 antenna. Twenty four hour GPS observations at a data rate of 2 seconds were carried out in six consecutive days. The antenna setting for every two days was the same. Part of the data files collected on day 1 was used to fix the positions of the two reference stations with respect to the SAPOS network. A further analysis was done with the six day data files to determine the effect of the radome and the radome mount plate on station 1. The solutions obtained show that the reference stations were successfully established and that the conical radome has a negligible effect of about 1.5 mm on the height component of station 1.Item Open Access Maintenance strategies for large offshore wind farms(2012) Scheu, MattiWhich equipment is needed and how shall tasks be scheduled in order to implement the economically most efficient operation and maintenance strategy for large offshore wind farms? This is the question motivating this research project. Considering production losses due to turbine downtime as well as local geographical and weather conditions, an efficient operation and maintenance (O&M) solution shall be achieved for two reference sites at the UK east coast. For this purpose, a Matlab-based tool has been developed, consisting of the following five main modules: Weather, Failures, Resources, Strategy and Cost. The "Weather" module is able to generate future sea states and wind speeds based on historical data. It uses a finite state Markov chain in discrete time to model significant wave heights. Wind speeds are then generated according to their conditional probability distribution at the corresponding wave height. In order to validate the weather module, several time series were generated and compared with existing data. For comparison, the mean values, standard errors, linear correlations and cumulative distribution functions for persistence of operational weather windows were chosen, both for synthetic and observed wind speed and wave height time series. Both reference sites in the UK North Sea were considered for validation. Failure rates are the basis for the "Failure" module. As an input, data gathered from onshore reliability investigations are used, which can be updated once more detailed data is available for offshore turbines. The outcomes of this module are turbine-failures occurring at a certain time. Within the “Resources” module, it is defined which equipment and personnel is available for O&M activities. The equipment is specified by its technical characteristics, e.g., the maximum transportable personnel and the operational wave height boundary. Another key parameter is the "Strategy". The main goal of this module is to take the decision whether to perform an operation or not. Within this thesis, one specific strategy has been used, but references are made to possible modifications in the according paragraphs. The measurement of economic performance is done in the "Cost" module. Here, production losses are quantified by combining the wind speed during a failure with the linearized power curve of the turbine and the local buyback price system. Therefore, the worth of additional or better maintenance equipment can be seen directly as an increase in availability and a decrease of production losses. Results show how sensitive availability and therefore production losses change with respect to changes in the maintenance fleet, reliability characteristics of components and distance to shore. Major improvements of availability were achieved by applying maintenance vessels with a higher operational wave height boundary. An increase of this constraint from one to 1.8 m significant wave height raised the availability by up to 30 percent, leading to a much better economic performance. The influence of the weather forecast accuracy on the number of maintenance vessel and crane deployments is also stated, showing a significant increase of deployments if the weather forecast is only accurate for short times. An improvement of component-reliability, modeled as a 50% decreased annual failure rate, could save up to 440 k€ of yearly production losses for each modeled wind turbine. Higher transit times, due to a greater distance to shore, strongly decrease the wind park availability.Item Open Access A regional analysis of GNSS-Levelling(2008) Raizner, CarinaDie herkömmliche Methode zur präzisen Höhenbestimmung ist das Nivellement. Durch die verbesserte Genauigkeit des Geoids, das von den neuesten und von CHAMP und GRACE (und in Zukunft GOCE) abgeleiteten Modellen des Gravitationspotentials bereitgestellt wird, kann das sogenannte „GNSS-levelling“ als eine Alternative für praktische Höhenanwendungen in Betracht gezogen werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in einer detaillierten Analyse einer optimalen Kombination von heterogenen Daten, die sich aus Ellipsoid-, orthometrischen und Geoidhöhen eines Höhenfestpunktnetzes zusammensetzen. Das Verhältnis zwischen diesen drei verschiedenartigen Höhen basiert theoretisch auf einer einfachen linearen Gleichung. Nachdem aber zahlreiche Faktoren, wie z.B. Datumsinkonsistenzen und systematische Fehler, zu Abweichungen zwischen diesen kombinierten Höhendaten führen, wird ein Modell als Korrekturfläche integriert. Die Eignung ausgewählter Modelle wird anhand verschiedener empirischer und statistischer Tests beurteilt. Um der Korrelation zwischen den Modellparametern entgegenzuwirken, wird das Gram-Schmidtsche Orthonormalisierungsverfahren angewandt und die Testergebnisse mit jenen von orthogonalen und nicht-orthogonalen Basisfunktionen verglichen. Zusätzlich wird eine Varianzkomponentenschätzung auf die kombinierte Ausgleichung der drei Höhen angewandt, um die Eignung des stochastischen Modells zu überprüfen, d.h. um zufällige Fehler zu separieren und die zugehörigen Varianz-komponenten für jeden Höhentyp zu schätzen. Außerdem wird eine detaillierte Studie über geeignete Methoden zur Überprüfung der Daten durchgeführt, um grobe Fehler zu entdecken und zu eliminieren. Schließlich beinhaltet diese Arbeit auch die Implementierung einer Interpolation mit radialen Basisfunktionen. Diese stellen eine orthonormale Basis dar, mit der eine Oberfläche mit unabhängigen Parametern bestimmt werden kann. Gleichzeitig hängt die entsprechende Effizienz der Fläche nicht vom Entwicklungsgrad der Basisfunktionen ab. Die Optimierung des in dem Interpolationskern enthaltenen Formparameters wird mittels eines genetischen Algorithmus (GA) realisiert, um den Interpolationsfehler zu minimieren. Diese Methode bietet den Vorteil, dass sie differenzierbar ist und somit kann die Verteilung der Daten berücksichtigt werden. Mögliche Oszillationen in der Parameterfläche können vermieden werden. Die Wirkungsweise dieser inversen multiquadratischen Funktion wird durch eine spezielle Kreuzvalidierung beurteilt, welche eine höhere Effizienz aufweist als das klassische Verfahren. Die beschriebenen Ansätze werden anhand des aktuellen Geoidmodells und anhand von GPS und Nivellierdaten in Kanada und einzelnen Teilregionen evaluiert.Item Open Access Verkehrsdatenerfassung mit Videotechnik zur Immissionsmodellierung : experimentelle Untersuchung an der Heilbronner Straße(1999) Ruhé, MartinDer Inhalt dieser Diplomarbeit ist es, das System 'ViVA-traffic' der Firma GVA, Gesellschaft für Verkehrsanalyse mbH, zu testen und gegebenenfalls weiterführende Wege der Verbesserung aufzuzeigen. Für den Versuchsaufbau kamen die Kameramodelle FCB-IX470P und SSC-DC50 AP der Firma SONY zum Einsatz. Als Bilddatenspeicher wurden die Recorder DSR-30P und GV-A500E verwendet. Für die Durchführung der Versuche wurde ein Abschnitt der Heilbronner Straße in Stuttgart gewählt. Die Messstrecke liegt zwischen dem Pragsattel und der Stadtbahnhaltestelle Siegle Straße. In Zusammenarbeit mit der Entwicklungsfirma GVA wurde eine Programmänderung eingearbeitet wodurch die Helligkeits- und Kontrastangleichung der auszuwertenden Bilder in vorgegebenen Zeitintervallen automatisch erfolgte. Da die Datensätze Fehler aufwiesen, musste eine umfangreiche Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Die Bilder, die von den Kameras in den Nachtstunden erzeugt wurden, konnte das Programm ViVA-traffic nur fehlerhaft auswerten die Fahrzeuganzahl entsprach dabei noch den durch manuelle Zählungen ermittelten Referenzwerten. Eingehende Untersuchungen ergaben, dass die Fahrkurven der in der Nacht detektierten Fahrzeuge nicht ausgewertet werden konnten, da nachgewiesen wurde, dass von den auszuwertenden Signalen nicht auf das Verhalten der Fahrzeuge geschlossen werden darf. Tagsüber konnte man mit statistischen Verfahren die Mittelwerte und die Standardabweichungen der Halbstundenwerte für Geschwindigkeit und Beschleunigung ermitteln. Es besteht diesbezüglich demnach noch ein erheblicher Entwicklungsbedarf. Diese Richtungen könnten dabei verfolgt werden: Die Kameras könnten besser auf die Anforderungen solcher Systeme angepasst werden. Die zweite Möglichkeit besteht darin die Kameras im Spektralbereich, von für den Menschen unsichtbaren Lichtes einzusetzen und mit Infrarotscheinwerfern die Szene auszuleuchten. Ein spezieller „Nacht-Algorithmus“ währe eine weitere Alternative.Item Open Access Reaktivierung von Schienennebenstrecken durch den Einsatz satellitengestützten Zugleitbetriebs(1999) Lenz, WernerNach den umfangreichen Stillegungen von Schienennebenstrecken in den vergangenen Jahrzehnten ist in den letzten Jahren die Wiederinbetriebnahme eines ehemals aufgegebenen Schienenverkehrs, insbesondere nach einigen erfolgreichen Beispielfällen, zu einem zentralen Thema im Eisenbahnwesen geworden. Durch den Einsatz moderner Technologie kann der Bahnverkehr kostengünstiger betrieben werden, was neue Möglichkeiten für weitere Wiederinbetriebnahmen erschließen sollte. Eine Hauptursache des unrentablen Nebenbahnbetriebs sind die hohen Kosten für die streckenseitig installierte Sicherungs- und Steuerungstechnik, die von wenigen Zügen erwirtschaftet werden müssen. Diese Kosten können durch Verzicht auf streckenseitige Infrastruktur mittels funkgestützten Fahrbetriebes aus intelligenten Fahrzeugen heraus bedeutend reduziert werden. Durch digitalen Mobilfunk im GSM-Netz mit bahneigenem Frequenzbereich (GSM-R) steht den Eisenbahngesellschaften dazu eine leistungsfähige Technik zur Verfügung. Ein wesentlicher Bestandteil des Funkfahrbetriebs ist die Ortungsplattform, da oft an sehr genauen Punkten Positionsdaten bekannt sein müssen. Eine relativ kostengünstige Möglichkeit zur Positionsbestimmung unter Verzicht auf streckenseitige Installationen steht dabei mit der Satellitennavigation zur Verfügung. Es werden die Grundzüge der zu verwendenden Techniken GSM und Satellitennavigation erklärt, welche Anforderungen der Bahnbetrieb an diese Techniken stellt, und wie diese Anforderungen erfüllt werden können. Ebenso wird ein Ausblick auf die weitere Entwicklung dieser Techniken gegeben. Anhand einer beispielhaft dargestellten Nebenstrecke wird das Einsparpotential eines satelltitengestützten und durch Funktechnik gesteuerten Nebenbahnbetriebs gegenüber dem bisher angewandten Eisenbahnbetrieb abgeschätzt, sowie die bisher noch vorhandenen Probleme zur Umsetzung eines solchen Betriebs kritisch betrachtet.Item Open Access Staubausbreitungsuntersuchung in einer Messkabine nach DIN 33891(2000) Stahl, MarkusDie vorliegende Arbeit - Staubausbreitungsuntersuchung in einer Messkabine nach DIN 33891 - ist Teil eines EU-Projekts zur Normung von Staubmessungen bei Emission durch Elektrowerkzeuge. Zielsetzung des Projektes ist es, eine Basis zu schaffen, um Staubmessungen zukünftig im Kanal einer Messkabine nach DIN 33891 durchführen zu können. Dafür muss der Zusammenhang zwischen der erfassten Staubmasse im Messkanal und der in der Kabine ausgebrachten Staubmasse bekannt sein. In den durchgeführten Versuchen werden vier verschiedene Aerosole aus vorgegebenen Stäuben in der Kabine ausgebracht. Dies geschieht jeweils in drei unterschiedlichen Höhen. Darüber hinaus werden die Messungen mit zwei verschiedenen Absauggeschwindigkeiten durchgeführt. Im Hinblick auf die Entwicklung eines optimierten Staubmessverfahrens werden die Ergebnisse abschließend dargestellt und diskutiert.Item Open Access 3D-Linienraster für die optische Formaufzeichnung(1996) Haist, TobiasInnerhalb der optischen Messtechnik ist es oft nötig, Intensitätsmuster auf die zu vermessenden Objekte zu projizieren. Mit herkömmlichen Abbildungen ergeben sich bei sehr tiefen Objekten Probleme aufgrund der begrenzten Tiefenschärfe. Holographische Projektionen umgehen diese Einschränkung. In der Arbeit wird untersucht, in wieweit computergenerierte Hologramme basierend auf Flüssigkristall-Displays (LCD) für diesen Zweck eingesetzt werden können. Unterschiedliche Algorithmen und LCDs werden untersucht. Eine dreidimensionale Verallgemeinerung des Gerchberg-Saxton-Algorithmus wird dargestellt. Simulationen zur Nutzung der geometrischen Phase (Pancharatnam Phase) um die Phasenmodulationseigenschaften der LCDs zu verbessern werden beschrieben.