Current and Past Theses

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Current Theses


2.
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N, N
Network Flow Modelling in Cloud Computing
Master Thesis
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
July 2017
to be published

Tags: MA, AA,ChristopherHauser

Abstract: follow the link to find out more

1.
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N., N.
Classification of Virtual Switch Approaches for Clouds
Master Thesis
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
2015
to be published

Tags: MA, AA, StefanWesner, JanSiersch

Abstract: With the rise of Cloud Middleware solutions such as OpenStack virtual switches such as Open vSwitch have evolved to address the need for Network Virtualization similarly to the well established virtualization for CPUs, Memory etc. For smaller Cloud settings and lower bandwidth demands a full software switch such as Open vSwitch is sufficient to handle the workload and to achieve reasonable switching times. For commercial grade and large scale installation a range of hardware supported products have emerged such as Junipers Open Contrail, VMware NSX or Midokuras MidoNet. Furthermore hardware vendors have started to build virtual switches into their Network Interface Cards such as Mellanox Connext X3 Pro delivering virtually a large number of NICs towards the virtualization environment. The goal of this thesis is to deliver not only a survey of technology options that are currently available but to find a taxonomy to compare the different technological options. For a selected subset representing typical representatives for the different options a test- and validation method allowing a comparison in terms of key properties derived in the previous step must be planned, designed and implemented.

Past Theses


2010

170.
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Reimer, Sascha
Vernetzte Wetterstation mit klimaabhängiger Steuerungsfunktion
Diplomarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
April 2010

Abstract: Zur Erweiterung des Praktikums „Anwendung von Mikrocomputern“ soll ein weiterer Praktikumsversuch angeboten werden. Mit zahlreichen Sensoren wird eine vernetzte Wetterstation aufgebaut, welche zudem nach der Auswertung der aufgenommenen Daten einige Aktoren ansteuern kann. Zu den Sensoren gehören Geräte zur Erfassung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung, der Luft- und Bodentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Globalstrahlung und Niederschlagsmenge. Als Aktoren sind eine Vielzahl von Geräten denkbar, z.B. die Steuerung der Heizung, das Schließen von Fenstern bei starkem Niederschlag oder das Steuern einer Markise anhand der Sonneneinstrahlung. In dieser Arbeit wurde mittels des Standards für Wireless Personal Area Networks (WPAN) IEEE 802.15.4 und dem darauf aufbauenden Funknetzstandard ZigBee eine für das Praktikum neue Möglichkeit der Kommunikation der Module untereinander eingeführt. Mit der Funktechnologie wird auch der räumlichen Trennung der Sensoren der Wetterstation, den Aktoren zur Klimasteuerung und der Main Control Unit (MCU) Rechnung getragen. Hierzu wurden entsprechende Messplatinen als Schnittstellen zwischen den Sensoren und den datenverarbeitenden ZigBee Development Boards entwickelt. Weiter wurde die Software der Endgeräte (die die Daten aufnehmen), die Software des Koordinators (der die Weiterleitung übernimmt) sowie eine PC-Auswerte-Software entwickelt.

169.
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Schuwerk, Christian
Front-End Design für ein auf OFDM basierendem Software Defined Radio
Diplomarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
April 2010

Abstract: Zentraler Gegenstand der Forschungen im Institut OMI sind Ad-hoc-Netze zwischen mobilen Systemen (z.B. Fahrzeug-Netze). Dabei handelt es sich um paketvermittelte Kommunikationsnetze, die nicht zwischen Netzteilnehmern und Netzinfrastruktur unterscheiden. Dazu dienen viele Computersimulationen. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse fließen in Organisations-Mechanismen, Protokolle und Routing-Verfahren zum Betrieb von Ad-hoc-Fahrzeug-Netzen ein. Diese wiederum werden durch Simulationen verifiziert. Um die Tests realitätsnäher zu gestalten, arbeitet das Institut an einem Demonstrationsaufbau, dessen Bitübertragungsschicht durch ein Software Defined Radio (SDR) gebildet wird. Diese Diplomarbeit knüpft an Vorgängerarbeiten an. Um reale Funksendeversuche durchführen zu können, muss die bisher entwickelte Funkübertragungsstrecke mit digitalen Basisband-Samples in eine Übertagungsstrecke mit analogem Bandpass-Signal weiterentwickelt werden. Aufbau und Test eines RF Front-Ends war Aufgabe dieser Arbeit. Hierfür wurden 3 Konzepte erstellt und beschrieben. Das nach Realisierungs-Aufwand und Erfolgschancen geeignetste Konzept wurde gewählt. Auf dieser Basis wurde für das RF Front-End eine Platinen-Hardware erstellt und getestet. Um weitere Systemteile optimieren und dimensionieren zu können, wurden die Extremwerte der aktuellen Design-Version ermittelt. Weiter wurden 3 Testverfahren für das RF Front-End entwickelt. Einerseits können damit die analogen Eigenschaften der RF Front-End-Platine untersucht werden. Andererseits können Bit- und Symbolfehlerraten der Systemkombination OFDM-Modulator und RF Front-End gemessen werden.

168.
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Heigl, Johannes
Entwicklung der Schrittmotorsteuerung für die Linearachsen eines Portalhandlingroboters in einer modellhaften Tassenspülanlage
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
January 2010

Abstract: Zur Erweiterung des Praktikums „Anwendung von Mikrocomputern“ wird im Institut OMI ein weiterer Versuch (eine modellhafte Tassenspülanlage) aufgebaut. Damit werden die Studenten mit den flexiblen und breitgefächerten Einsatzmöglichkeiten von Mikrocontrollern für MSR-Anwendungen (MSR: Meß-Steuer-Regel) bekannt gemacht und bekommen auch die damit verbundenen Problemstellungen demonstriert. Diese Bachelorarbeit soll als spätere Grundlage für das Praktikum dienen und beschäftigt sich mit der Entwicklung der Schrittmotorensteuerung für die Linearachsen des Portalhandlingroboters, sodass der Schlitten exakt nach Benutzervorgaben positioniert werden kann. Hierzu wurde eine Leiterplatte so aufgebaut, dass sie gleichermaßen für die x-, y- und z-Achse einsetzbar ist. Für die zum Einsatz kommende Stromregelung wurden die in der Studienarbeit von Florian Dreier entwickelten Schaltungen für die vorliegende Arbeit angepasst und erfolgreich getestet. Um die Schrittmotoren vor Überhitzung zu schützen, wurde außerdem mit Hilfe eines Präzisions-Schmitt-Triggers ein Temperatursensor-Schaltung entworfen. Nach Entwurf und Aufbau der Ansteuerplatine wurde die Mikrocontroller-Software programmiert, die über CAN-Nachrichten mit der Hauptablaufsteuerung (Main Control Unit) kommuniziert und somit bspw. Initialisierungs-, Kalibrierungs- und Positionierungsbefehle entgegennehmen kann. Zusätzlich liefert sie ständig Rückmeldung über den aktuellen Programmzustand und die momentane Position des Schlittens.

167.
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Cörtük, Özge
Clustering for a spatial reuse mechanism in VANETs
Masterarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
January 2010

Abstract: With the use of wireless communication, vehicles are able to send and receive data. For a secure inter vehicle communication an efficient and effective Medium Access control mechanism plays a major role. Cluster Based Medium Access Schema (CBMAC) does provide formation of nodes as clusters and a Time Division Multiple Access (TDMA) based channel access. As the communication range of the vehicles is limited due to the shape of the environment at their location, the wireless medium can be accessed in a separated location simultaneously. The spatial division introduced by CBMAC can be improved based on information in the current network topology. Therefore an advanced spatial resource allocation mechanism based on grouping VANET (Vehicular Ad Hoc Network) nodes into cliques was developed by this thesis. The introduced clique concept also adapts to the existing clustering approach. With this new approach fair allocation of bandwidth and an increase of system performance is possible. However, the proposed approach has a drawback while wasting available resources. To overcome this problem, a spatial reuse concept and clique graph theory was investigated. Cliques represent the spatial relationship between the nodes. Results of the implemented configuration show that a clique based Clustered MAC approach improves the performance of transmission. According to two simulation configuration results, it was shown that clique information improves the stability of the topology, decrease packet loss and gives a higher throughput. Resource allocation process is efficient in resource utilization and also satisfies the stability of the network.

2009

166.
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Feller, Christian
Richtungsbestimmung für ein autonomes Fahrzeug mit Hilfe eines optischen Bewegungssensors
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
October 2009

Abstract: Die Weiterentwicklung des motorisierten Individualverkehrs konzentriert sich in der heutigen Forschung auf die drei Schwerpunkte Ökonomie, Ökologie und Fahrsicherheit. So hat sich z.B. das CAR 2 CAR Communication Consortium (C2C-CC) der Nutzung des kollektiven Wissens aller vernetzten Teilnehmer zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr und zur Optimierung der Verteilung verfügbarer Verkehrsressourcen in Überlastsituationen verschrieben. Neben diversen Autoherstellern, einigen nam­­­haften Zulieferpartnern aus der Industrie sind ebenso mehrere Forschungszentren und Universitäten (unter anderem auch die Univ. Ulm) Bestandteil des C2C-CC. Das Institut OMI beschäftigt sich mit dem Aspekt der Erforschung eines geeigneten Kommunikationsnetzes der dafür benötigten Infrastruktur anhand der Testplattform OMIcar. Um die Simulationsergebnisse mit dem OMIcar demonstrieren zu können, muss sich dieses zunächst autonom in einer bekannten Umgebung bewegen können. Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe eines optischen Sensors die absolute Abweichung des OMIcars vom erwünschten Kurs zu bestimmen. Hierzu wurde ein Konzept zur Ermittlung der Abweichung von einem gegebenen Kurs in Winkel und seitlichem Versatz anhand zu definierender Landmarken erstellt und untersucht. Aufbauend auf den Messdaten des optischen Sensors ADNS-3080, wurde das Konzept des Einsatzes Linearer Filtermasken auf die Fragestellung angewandt. Die zu­grunde liegende Idee hierbei ist, aus den Zeitpunkten, zu denen das OMIcar die Balken einer Z-förmigen Landmarke überquert, Rückschlüsse über dessen Position und Ausrichtung zu ziehen. Zu diesem Zweck wurde das Verhalten verschiedener Filtermasken untersucht, die die Eigenschaften der diskreten Differenzierung erster und zweiter Ordnung nachbilden. Dank dieser Filter konnten binäre Kantenbilder gewonnen werden, mit deren Hilfe die gesuchten Zeitpunkte bestimmt werden konnten. Dieses Konzept wurde auf der vorhandenen Plattform zur Ansteuerung und Auswertung der optischen Sensoren, dem OMC (Optical Movement Calculator), umgesetzt.

165.
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Hutschenreiter, Heiko
Vernetzte Steuerungseinheit für verteilte Roboterachsen-Kontrollknoten
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2009

Abstract: Am vom Institut OMI angebotenen Praktikum "Anwendung von Mikrocomputern" sollen Studenten einen Einblick in das weite Einsatzfeld der Mikrocomputer erhalten und deren vielfältige hard- und softwareseitige Anpassungsmöglichkeiten aufzeigen. Der Projektgedanke in diesem Praktikum kommt dadurch zum Tragen, dass jede einzelne Gruppenaufgabe Bestandteil einer übergeordneten Gesamtaufgabe ist, welche in der Ergänzung und Ausbau einer bereits teilweise errichteten Modell-Sortieranlage besteht. Teil des vorgegebenen Aufbaus der Modell-Sortieranlage ist ein Roboterarm, welcher die vorsortierten Gegenstände von Ablagepunkten entgegen nimmt und diese an definierten Positionen stapelt. Die Robotersteuerung ist einerseits Bestandteil des Kommunikationsnetzes der gesamten Anlage, andererseits kontrolliert sie die ebenfalls im Netz verteilten Steuermodule der Roboterachsen. In dieser Arbeit wurde eine Robotersteuerung für die Sortieranlage entworfen und realisiert. Hierzu wurde für die Kommunikation zwischen der Robotersteuereinheit und der übergeordneten Anlagensteuerung auf Basis des CAN-Busses ein Protokoll erarbeitet, über welches neben allgemeinen Steuer- und Konfigurationsaufgaben sowohl einzelne diskrete Positionierungsaufträge, als auch komplexe Aufträge (Makrobefehle) übermittelt werden können. Nach der Ergänzung der Hardware-Plattform durch zusätzliche Betriebsartenschalter erfolgte die Umsetzung des Konzepts in Software (Implementierung). Der konzeptionellen Aufteilung in Funktionsblöcke wurde durch einen modularen Aufbau Rechnung getragen. Die nötigen Tests während der Entwicklung wurden mit Hilfe von eigens erstellten Simulationen, welche die vier Achsen-Steuermodule sowie Teile der Anlagensteuerung nachahmten, durchgeführt.

164.
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Mohamed Sayed Saleh, Ahmed
Automatic communication protocols for smart sensor networks
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2009

Abstract: This thesis addresses the construction of a network infrastructure to a big project named smart room that aims at managing and adapting the environment of a room automatically. One task of this thesis was to implement a network logical structure that uses an automatic communication protocol that handles the interaction and data transmission between applications. The developed protocol handles the interaction between applications by achieving three main objectives. The first one is to automatically locate and identify all applications and devices that exist in the system. Multicast was the connection mechanism used for locating the devices in the network and gather their identification information. This identification information is transmitted from each device until it reaches the manager where it was organized and stored in an appropriate format. The transmission of this information was done on a star network topology. The second one is to assign each application the information about its communication peers. The last objective is to construct a reliable and transparent network structure that binds all the devices in the system. This network structure followed a ring topology and was to be used for exchanging data between application peers.

163.
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Haug, Stefan
Entwicklung eines MODBUS TCP/IP Slaves basierend auf netX Technologie
Diplomarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2009

Abstract: In der Automatisierungstechnik ist, im Zusammenhang mit Bussystemen, ein Slave ein Gerät, das Ein-/Ausgabe-Signale (IOs – Inputs/Outputs) für eine SpeicherProgrammierbare Steuerung (SPS) zur Verfügung stellt. Da in der heutigen Automatisierungstechnik die Feldbussysteme und im Besonderen ethernetbasierende Bussysteme eine zunehmende Rolle spielen, sollte in dieser Diplomarbeit ein Bussystem auf Basis von MODBUS/TCP realisiert werden, welches dem Anwender die Funktionalität eines Standard Bussystems auf Basis von Ethernetkommunikation zur Verfügung stellt. Hierfür wurde ein Prototyp für ein MODBUS/TCP Slave zur dezentralen Erweiterung von SPSen mit IOs, sowie die notwendigen Tools und Softwaremodule zur Konfiguration, Parametrierung und den Betrieb entwickelt.

162.
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Reimer, Sascha
Entwicklung der Pipettiereinrichtung für eine modellhafte Farbmischanlage
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
August 2009

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurde die Pipettiereinrichtung der Modellfarbmischanlage im neuen Mikrocontroller-Praktikum des Instituts OMI entwickelt. Ausgehend von der Hauptplatine, die im vorangegangenen Praktikum erstellt wurde, einer Präzisionswaage und einer Vakuumpumpe wurde eine Einrichtung entwickelt, welche, durch CAN-Nachrichten gesteuert, Flüssigkeiten aufnehmen und ablassen kann. Zunächst wurde der konzeptionelle Aufbau des Moduls entwickelt und aufgebaut. Durch je ein Magnetventil wird der Aufnahme- und Ablassvorgang der Flüssigkeitsmenge kontrolliert. Ein T-Stück stellt die gemeinsame Verbindung der Magnetventile mit der Pipette dar. Diese ist zum einen an der X-Y-Einheit der Farbmischanlage angebracht (um die verschiedenen Positionen der Vorratsgefäße und die Mischposition erreichen zu können), zum anderen kann durch einen Motor an der Pipettenaufhängung die Pipette in Z-Achsenrichtung bewegt werden (um in die Gefäße eintauchen und somit Flüssigkeit aufnehmen zu können). Bereits zu Beginn der Arbeit wurde die Pipettiereinrichtung so ausgelegt, dass die Kontrolle der Flüssigkeitsmenge beim Ablassen vorgenommen wird, da beim Ansaugvorgang schwer kontrollierbare Einflüsse wie der Füllstand des Vorratsgefäßes und das Ansprechverhalten der Pumpe eine Rolle spielen. Durch das verwendete schubweise Ablassen konnte die Anforderung an die Pipettiereinrichtung Flüssigkeiten mit einer Genauigkeit unter einem Milliliter ablassen zu können mehr als erreicht werden. Die Ergebnisse sind äußerst reproduzierbar. Da die Dauer des Ablassschubes an die noch abzulassende Restflüssigkeit angepasst wird, wurde auch im Hinblick auf die Dauer des gesamten Vorgangs eine Optimierung erzielt.

161.
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W. Ashmawy, Khalid
Information distribution in context of delay tolerance in a Car2X network environment
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
July 2009

Abstract: The bachelor thesis develops a delay tolerant routing protocol for inter-vehicle communication. The first part of the project focuses on the theories proposed to develop the routing protocol, where the theory for a protocol in each family of delay tolerant message distribution was developed. One routing protocol was developed in the flooding family, which is the rebroadcast protocol and another routing protocol was developed in the forwarding family which is the forwarding protocol. The forwarding protocol can be further configured to control the way the history is exchanged between the neighbours, either using exchange packets or by embedding the history within the packet itself. The hop selection criteria for both protocols were chosen in order to make positive progress toward the destination geocast. The second part of the project focused on implementing those protocols and integra­ting them into the OMI simulator tool under Linux using the C++ programming language and other libraries. The last part was concerned with testing the performance of the protocols under different situations in order to analyze their performance. Three maps were used to test the performance of the protocols. Two of them were concerned with delay tolerant situations, where the difference between them was the traffic. The last map resembles roads in reality in order to be able to deduce conclusion about the routing protocols working in realistic situations. The delay tolerant routing protocols resulted in major difference in terms of reliability as opposed to delay intolerant routing protocols, where almost all packets routed with one of the delay tolerant protocols presented in this thesis were delivered to its final destination. The protocols were very promising in terms of reliability under different conditions. In sparse maps in terms of nodes the rebroadcast approach was found to perform better in terms of reliability and worse in terms of latency as compared to the forwarding approach. However, in dense maps in terms of nodes the forwarding approach was more promising in terms of reliability but resulted in higher latency as opposed to the rebroadcast approach. The overhead due to the forwarding protocol was much more than in the rebroadcast approach.

160.
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Simon, Dominik
Regelkreis mit Zustandsschätzer zum autonomen Fahren des Modellfahrzeugs OMIcar
Diplomarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
April 2009

Abstract: Am Institut OMI wird im Rahmen der Projekte Fahrzeug-Fahrzeug-Netze und Mobile Kommunikationssysteme unter anderem an der Erforschung von neuartigen Netzwerkprotokollen für VANETs (Vehicular Ad-hoc NETworks) zu Interfahrzeugkommunikation geforscht. Das dynamische System des Straßenverkehrs wird in einer im Institut entwickelten Simulationsumgebung abgebildet. Derzeit ist eine Demonstrationsumgebung in Arbeit, die aus mehreren autonomen Modellfahrzeugen (OMIcar) besteht. Damit sollte es einmal möglich sein, die Protokolle in der Praxis, in Echtzeit zu testen. Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf der Regelung für diese Modellfahrzeuge auf der Basis einer Matlab Simulation. Hierfür wurde ein Konzept zur Regelung entwickelt, welches einen Zustandsschätzer sowie die Planung einer gewünschten Sollbahn umfasst. Es ist möglich, anhand von Kartenmaterial des am Instituts OMI bereits vorhandenen Simulators OMIsim, eine gewünschte Sollbahn zu berechnen und diese Bahn in einer Matlab Simulation mittels eines Modells des OMIcars, eines Zustandsschätzer, sowie einer Vorsteuerung und Regelung abzufahren. Während der Fahrt werden die zu erwartenden Ausgangsgrößen der auf dem Fahrzeug verbauten Sensoren über die in der Arbeit aufgestellten Ausgangsgleichungen berechnet. Die erhaltenen Sensordaten werden mit Hilfe eines Zustandsschätzers ausgewertet, so dass im Anschluss die aktuelle Position und Winkellage des Fahrzeugs im Raum bekannt ist.

159.
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Renz, Christian
Entwicklung und Implementierung der Hauptablaufsteuerung für eine modellhafte Farbmischanlage in einer CAN Umgebung
Diplomarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
March 2009

Abstract: Embedded Systeme werden in der industriellen Anwendung immer interessanter. Ihre Umsetzung erfolgt teils in Hardware und teils in Software. Dadurch kann die Flexibilität, welche die Software bietet, mit der Geschwindigkeit der Hardware vereint werden. Zur Entwicklung dieser Systeme wird Fachwissen zu Themen wie Mikrokontrollern, Sensorik, Aktorik, Buskommunikation oder Kommunikation im Allgemeinen vorausgesetzt. Dies als Lerninhalt in die Praxis umzusetzen, ist die Zielsetzung des Praktikums „Anwendung von Mikrocomputern“. Im Rahmen dieses Praktikums wird eine modellhafte Farbmischanlage neu aufgebaut. In diesem Umfeld beschäftigt sich diese Diplomarbeit mit der Entwicklung und Implementierung der Hauptablaufsteuerung dieser Anlage in einer CAN (Controller Area Network) Umgebung. Die entworfene und implementierte MCU soll dabei möglichst flexibel sein. Um eine spätere Erweiterung der Farbmischanlage um weitere Verarbeitungseinheiten, Module oder Funktionen zu ermöglichen, ist ein modularer Aufbau notwendig. Die MCU baut auf der Hardware des STR9-ComSticks auf, welcher einen leistungsfähigen Mikrokontroller, ausreichend Flashspeicher sowie eine CAN- und eine Netzwerk-Schnittstelle zur Verfügung stellt. Grundlage für die Software stellt das Mini-Echtzeitbetriebssystem Free-RTOS dar. Aufbauend auf diesen Komponenten wurde in der vorliegenden Arbeit ein Konzept für die Software-Architektur entwickelt, implementiert und simuliert. Das Resultat der Simulation zeigt, dass die Ablaufsteuerung, selbst bei der Bearbeitung von bis zu drei Mischaufträgen gleichzeitig, einwandfrei funktioniert.

158.
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Epping, David
Fahrzustandserkennung mit optischen Maussensoren
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
February 2009

Abstract: Zur Erforschung von Fahrzeug-Fahrzeug-Netzen im Institut OMI wurde auf der Basis handelsüblicher RC-Modellautos zur Steuerung und Kommunikation eine ARM9-basierte Platine entwickelt. Damit sich dieses Fahrzeug im Raum anhand einer Karte orientieren kann ist eine möglichst genaue Erfassung jeder Fahrzeugbewegung nötig. Hierzu sollen optische Sensoren eingesetzt werden (wie sie in modernen Computermäusen üblich sind). Besonders reizvoll hierbei ist das berührungslose Messverfahren, die einfache mechanische Anbringung und die direkte Erfassung der Bewegung über dem Untergrund, also der gewünschten Größe. Die vorliegende Arbeit baut auf der ersten im Institut entwickelten Version (Studienarbeit C. Groß) auf. Speziell für den Einsatz von Maussensoren wurde ein Videomodus hinzugefügt damit das Linsensystem justiert werden kann. Um den Rechner der Fahrzeugsteuerung zu entlasten wurde eine Vorverarbeitung auf Basis eines ARM7-Prozessors realisiert. Diese liest und verrechnet die Daten von bis zu 3 Sensoren. Anschließend werden die daraus gewonnenen Bewegungsdaten an den Hauptprozessor weitergeleitet. Da ein, zwei oder drei Maussensoren gleichzeitig verwendet werden können lässt sich durch Simulation und Praxisversuch die Konstellation mit dem Optimum an Genauigkeit finden.

2008

157.
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Dreier, Florian
Entwicklung der Schrittmotorsteuerungen für einen Handhabungsroboter einer modellhaften Farbmischungsanlage
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: Zum Einsatz im Praktikum „Anwendung von Mikrocomputern“ wird im Institut OMI eine Farbmischanlage aufgebaut, welche aus unterschiedlichen Grundfarben ein bestimmte Mischfarbe herstellen soll. Diese Studienarbeit befasst sich mit dem vierachsigen Handhabungsroboter, der am Anfang der Anlage die Bechergläser auf das erste Förderband stellt. Es wurden Steuerplatinen entwickelt, mit denen die Schrittmotoren des Handhabungsroboters einzeln stromgeregelt gesteuert werden. Die vier Module folgen einem gemeinsamen Entwicklungskonzept, unterscheiden sich aber in der Motoransteuerung (Voll-, Halbschritt oder Mikroschritt) und achsenspezifischen Besonderheiten (z.B. Verfahrlänge, zusätzliche Befehle für den Greifer). In der Software der Steuerplatinen ist eine Positionsregelung implementiert, die kontinuierlich die Verfahrgeschwindigkeit aus der Differenz von Soll- und Istposi­tion anpasst. Für den Betrieb in der Farbmischanlage werden alle Module komplett über eine Controller Area Network (CAN) Schnittstelle gesteuert. Des weiteren können die Module jeweils über zwei Taster von Hand bedient werden.

156.
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Nowak, Thorsten
Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation am Anwendungsbeispiel Parkplatzsuche
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: Im Rahmen dieser Studienarbeit wurde die bereits bestehende Verkehrssimulation, die im Institut OMI entwickelt wurde, erweitert um das Parken von Fahrzeugen zu ermöglichen. Statt am Ziel aus der Simulation zu verschwinden, suchen die Verkehrsteilnehmer einen freien Parkplatz in der Nähe des eigentlichen Ziels, wo diese dann parken. Die bereits vorhandene Infrastruktur wurde hierzu um Knoten erweitert, die Fahrzeuge aufnehmen können – Parkplätze. Dazu wurde vom Kreuzungsknoten der Parkplatzknoten abgeleitet, welcher Kapazität für parkende Fahrzeuge vorhält und Methoden zur Verwaltung von Parkplatzdaten und zur Kommunikation bereitstellt. Ebenfalls wurde die Klasse der Fahrzeuge um Methoden erweitert, welche es ihnen ermöglichen zu parken und Parkplatzinformationen anzufordern und zu empfangen. Um die Fahrzeuge zu den Parkplätzen zu leiten, musste zudem noch das Routing angepasst werden, so dass die Fahrzeuge abhängig von den ihnen bekannten Parkplätzen ihr Ziel anpassen und die Route dorthin neu berechnen. Im Kommunikationsteil wurde eine Schnittstelle zwischen den neuen Infrastrukturknoten und Fahrzeug-zu-Infrastruktur der Kommunikation entwickelt. Über ein neues Textprotokoll können nun parkplatzsuchende Fahrzeuge und Parkplatzknoten kommunizieren. Dieses Protokoll umfasst zwei Nachrichtentypen: Zum einen können die Parkplatzknoten per Broadcast in gewissen Intervallen ihre Informationen an erreichbare Fahrzeuge übermitteln; zum anderen senden die Parkplätze im Service-Request Modell die Daten über verfügbare Parkplätze nur dann, wenn sie vorher von einem Fahrzeug eine Dienstanforderung empfangen haben. Das Anwendungsbeispiel Parkplatzsuche zeigt eindrucksvoll das Zusammenspiel der verschiedenen Schichten der Kommunikation. Auch wird demonstriert wie durch das Empfangen von Informationen Fahrzeuge ihr Verhalten ändern. Auf diesem Gebiet sind aber noch weitere Anwendungen denkbar, wie z.B. Stau- und Unfallwarnsysteme oder Sensorsysteme, welche die Eigenschaften der Straßenbeschaffenheit an Fahrzeuge übermitteln.

155.
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Maher Fouad, Christine
Design and implementation of a fault-tolerant MCU for a sorting facility
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: For the “Sorting Facility” (used in an practica) a new main control unit (MCU) was developed with the aim of taking advantage of the new STR9 COMSTICK micro-controller. The MCU state-driven behaviour makes it follow the same logic that the finite state machine follows. To build the MCU software upon this logic, the “Automata-based” programming paradigm has been followed where the source code is generated using the concept of “feedback loops” based upon “states”. One of the MCU work states that has been greatly improved in the new design is the “Robot Job State”. The old MCU used to reject packages when it could not pile them instantaneously. The new MCU accepted any packages and put them on the stacks as soon as possible. To overcome the disagreeable behaviour that the old MCU exhibited upon error occurrence, a fault-tolerant approach has been followed in the redesigned process, where the errors are to be expected form the beginning. According to the estimated errors, some design techniques are followed to assure the reliable continuous execution of the software in the presence of errors.

154.
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Adel Fahmy, Hussein
Mobile wireless messages synchronization using near field communication (NFC) technology
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: Applications that rely on short distance communication using near field communication for identification or for limited data exchange operations have been developing in the market during the past years. These applications include electronic payment, bar-coding, electronic devices interaction and information exchange. Wireless messaging exchange between a mobile phone and a personal computer (to synchronize data) using near field communication can be a practical application to explore the capabilities of peer to peer data exchange. In this thesis an application to identify and exchange wireless synchronization information was implemented. Synchronizing phonebook data between two NFC devices (PC and mobile) is not applicable due to restrictions and limitations of the J2ME libraries. Instead, SMS synchronization can be achieved under certain conditions of maintaining low temperature for both NFC chips and fast algorithms for processing data packets on PC side. Implementing the NFCIP-1 peer to peer model is applicable practically and it proved fast identification of devices in less than one second. While the NFC chip can support higher baud rates (up to 424 kbps), only small amount of data (10 bytes) can be sent using the NFC controllers provided in this application even though it can be implemented theoretically. This restriction is related to overheating conditions of the NFC chip and the mobile’s irresponsiveness to sending the theoretical threshold of bytes that can be sent (252 bytes). Security in this system is preserved as it is controlled by the NFC chip itself and no other device can interfere in a passive peer to peer communication. As the tests showed, 100% of the packet is correctly received per one exchange in case communication commands are issued on both nodes in a synchronized manner according to the peer to peer model. In case of wrong synchronization on the communication level, the data will not be received correctly and consequently the PC sends a request for the lost packet.

153.
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Ahmed Elmorshedy, Mohammed
Battery concept for a supplementary auxiliary electrical drive in an all-terrain vehicle with combustion engine
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: Hybrid vehicle is a vehicle that uses a rechargeable energy system to run electrical motors besides the normal combustion engine. Battery management is building a system that can charge the battery and control it’s charging and discharging processes in a safe way. It has been shown how to build a rechargeable battery system that can be integrated on a normal internal combustion engine vehicle. This work explores different battery technologies and the design of electronic circuits for such a system.

152.
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Abouelezz, Wael
Analysis and development of an information transport mechanism in a Car2X network environment
Bachelorarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: This bachelor thesis developed, implemented and analyzed a transport mechanism for an electronic parking service application based on the VANET technology. The thesis is divided in two main parts. The first part is the transport mechanism developed to the parking requests initiated at cars and destined to parking lots. The second part is the transport mechanism developed to the service parking replies initiated at parking lots and destined to cars interested in the parking service. For the transport mechanism of the parking requests, two solutions were proposed and implemented to the simulator of the OMI institute. The first solution was using the geocast routing algorithm to route the requests toward their destination. The second solution was based on a controlled-broadcast algorithm for routing parking requests toward parking lots. For the transport mechanism developed to the service parking replies, one algorithm was proposed and it was also based on a controlled-broadcast solution. Results of the simulations were carried out using the OMI traffic simulator showed that the controlled broadcast solution developed for parking requests was much better in terms of reliability and successful delivery toward parking lots than the geocast idea. But it was shown that using the geocast routing algorithm in routing these requests presents a lower average latency of packets. For the service parking replies, results showed a pretty good performance for the controlled broadcast solution implemented in terms of delay, latency, overhead on the network and reliability and successful delivery of packets.

151.
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Heirich, Oliver
Lokalisation des autonomen Modellfahrzeuges "OMIcar" mittels Inertial- und Magnetfeldsensoren
Diplomarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
September 2008

Abstract: Das Institut OMI beschäftigt sich im Rahmen der Interfahrzeugkommunikation mit der Erforschung und Entwicklung von VANETs (Vehicular ad hoc networks). Zur Charakterisierung der entwickelten Protokolle benötigt man neben der Simulation unbedingt auch reale Versuche. Zum hierfür im Institut entwickelten Demonstrator (OMIcar) wurde eine modulare Erweiterung zur Lokalisation (Lage- und Kursbestimmung) entwickelt. Dazu wurde in dieser Diplomarbeit eine Systemsoftware entwickelt, auf dem LKS-Modul implementiert und eine Kalibrierung der Messsysteme vorgenommen. Das entwickelte LKS-Modul ist nun in der Lage, lineare Beschleunigungen und die Gierrate in physikalischen Einheiten auszugeben. Weiterhin kann die Lage des Moduls über die Ausgabe des Nick- und Rollwinkels im Raum angegeben und die Geschwindigkeit aus der gemessenen Beschleunigung bestimmt werden. Das Gyroskopkompasssystem ermöglicht die Angabe eine Steuerkurses. Mit dem Magnetkompass konnte ein Messsystem implementiert werden, das den absoluten Steuerkurs angibt. Gleichzeitig wird über eine Reihe von Korrekturen (Neigung, Hart-/Weich­magne­tis­mus) die empfindliche und störanfällige Messung stabilisiert. Mit der Sensorfunktion der Magnet- und Gyroskopkompasse wird die Bestimmung des Steuerkurses noch einmal robuster gegenüber Störungen.

150.
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Schuwerk, Christian
Aufbau einer Testumgebung für die Bitübertragungsschicht eines Software Defined Radios
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
August 2008

Abstract: Die Forschungen im Institut OMI umfassen die Entwicklung von Protokollen zur Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation sowie von Simulations-Programmen für Verkehrsströme. Die Forschungsergebnisse sollen mit Hilfe eines Demonstrators veranschaulicht werden. Zum Zweck der Vernetzung der Demonstratoren wird an einem Funkübertragungs-System gearbeitet. Hierbei wird der Software-Defined-Radio-Ansatz (SDR) verfolgt. In dieser Studienarbeit wurde eine Testumgebung für die Bitübertragungsschicht eines SDRs aufgebaut. Vorgabe war ein Sende- und Empfangsmodul, das Carlos Torres in seiner Masterarbeit entwickelt hat und OFDM als Modulationsart verwendet. Um die Lauffähigkgeit als eigenständiges System auf einer Hardware zu bestätigen, wurde in dieser Studienarbeit ein Konzept für eine Testumgebung entwickelt. Auf der Basis der Eigenschaften des OFDM-Moduls (Timing, Bitbreiten, Zahlenformaten, ...) und denen der Zielhardware wurde ein geeigneter Parametersatz (Taktfrequenzen, Bandbreiten, ...) für den Testaufbau hergeleitet. Auf dieser Basis wurden zwei Interface-Module, die zwischen Zielhardware und OFDM-Modul geschaltet werden, und ein Steuerungsmodul, das den Hardware-Test koordiniert, entwickelt. Bei Messungen der Bit- und Symbolfehlerraten konnte gezeigt werden, dass durch eine Skalierung der Empfangs-Signal-Samples die Übertragungs-Zuverlässigkeit beeinflusst werden kann. Für reale Anwendungen sollte daher eine Automatic Gain Control (AGC) im Empfangsteil integriert werden, so dass sich das System an unterschiedliche Situationen anpassen kann und dadurch eine möglichst gute Empfangsqualität erreicht wird.

149.
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Lin, Zhicong
Development of an Integrated Road Traffic and VANET Simulation
Masterarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
August 2008

Abstract: To study the various aspects of car-to-car communication by simulation the institute OMI uses a platform called OMISim, which consists of two major components: a traffic module which simulates road traffic behaviour of vehicles and a data module which manages the data communication between vehicles. The feedback interface is still missing in the OMISim platform, so the aim of this thesis is to develop an integrated road traffic and VANET simulation, which can be achieved by means of implementing a feedback interface from the data simulation module back to the traffic module. Together with the feedback interface, three applications involving traffic management are added to the OMISim platform: traffic jam notification, accident/breakdown warning and block node notification. These applications are implemented on one hand to test the performance of the feedback interface and, on the other hand, to enrich the feature of the OMISim platform.

148.
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Simon, Dominik
Entwicklung eines auf Ultraschall basierenden Abstandmesssystems für ein Modellauto
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
July 2008

Abstract: Zur Verbesserung der Funktion des im Instituts OMI vorhandenen autonomen Modellautos (OMIcar) beschäftigte sich diese Studienarbeit mit der Entwicklung eines Ultraschall-Abstand-Meßsystems. Zuerst wurden die Sende- und Empfangsschaltungen entworfen und geeignete Ultraschallsensoren bestimmt und deren Ein- und Ausschwingverhalten untersucht. Durch die Verwendung von einem Sender und zwei Empfängern konnte unter Verwendung von Dreieckssätzen die exakte Position eine Hindernisses vor dem Fahrzeug bestimmt werden. Zum Senden des 40 kHz Impulses und zum Empfangen der Echosignale wurde mit Eagle eine Schaltung entwickelt, deren Herzstück eine Atmega644 ist. Zur Kommunikation des OMICars mit dem Computer und zum Programmieren wurden zahlreiche Schnittstellen eingebaut. Da das Empfangssignal verstärkt werden muss, war eine mehrstufige Verstärkerschaltung mit Bandpassverhalten erforderlich. Zur Verarbeitung des ankommenden Signals wurde in C eine Software für den Atmega644 geschrieben. Dieses Programm nimmt die komplette ankommende Kurve auf und erlaubt es anschließend die Maxima zu analysieren. Der Praxistest erzielte gute Ergebnisse wobei Störfaktoren (wie z.B. Blätter, Kanten und Schwellen) durch geeignete Justierung des Sensors minimiert werden müssen.

147.
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Jungel, Tobias
Selbstlokalisation mit Hilfe einer RFID-Infrastruktur
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
July 2008

Abstract: Die Forschung, die Sicherheit im Straßenverkehr betreffend, beschäftigt sich immer mehr mit vorausschauenden Systemen. Das heißt, es werden zum einen immer mehr Sensoren an einem Fahrzeug untergebracht, zum anderen spielt die Interfahrzeugkommunikation eine immer größere Rolle. So können zum Beispiel Gefahrensituationen wie Glatteis rechtzeitig anderen Fahrzeugen mitgeteilt oder aber Staus vermieden werden. Für die im Institut OMI entwickelte Testplattform (das OMI-Car) sollte im Rahmen dieser Arbeit eine flexible Möglichkeit zur Selbstlokalisation in einer Modellumgebung auf der Basis eines RFID-Systems weiterentwickelt werden. Hierzu wurde ein RFID-Reader (PCD) entwickelt, wozu die Hardware für die Antenne, den RFID-Reader und die externe RS232/USB-Schnittstelle entworfen und in das OMI-Car integriert wurde. Für die Kommunikation zwischen OMI-Car und PCD wurde eine Middleware geschrieben, die einfache Methoden wie sendMessage() und recvMessage() bereitstellt. Diese können von der Steuersoftware des OMI-Cars verwendet werden. Damit ein reibungsloser Ablauf gewährleistet ist, wird die Funktionalität des Sendens und Empfangens von zwei Threads übernommen. Eine Selbstlokalisation ist nun über die Transponder (PICC) möglich. Dazu müssen diese auf der Strecke des OMI-Cars in hoher Dichte platziert werden. Sobald das OMI-Car sich über einem Transponder befindet, liest es die eindeutige ID des PICC aus und erlangt darüber Kenntnis über seinen Standort.

146.
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Heirich, Oliver
Entwicklung eines Navigationsmoduls für ein autonomes Modellauto
Studienarbeit
Institut für Organisation und Management von Informationssystemen, Universität Ulm,
March 2008

Abstract: Im Institut OMI werden VANET Protokolle (Vehicular ad hoc networks) entwickelt und die daraus entstandenen Netzwerke untersucht und getestet. Dafür stehen ein Simulationsprogramm (OMI Traffic Simulator) und ein im Aufbau befindlicher Demonstrator (OMIcar) zur Verfügung. Der Demonstrator besteht aus mehreren autonomen Modellbaufahrzeugen welche als Träger für Funkeinheiten dienen. Im Laufe dieser Arbeit wurde ein Konzept für einen Hardwareaufbau eines Erweiterungsmoduls zur Navigation des autonomen Fahrzeugs OMIcar entwickelt und umgesetzt. Hierzu wurde als Hardware eine Modulplatine und zwei Trägerplatinen für verschiedene Gyroskope entwickelt. Die Mikrocontrollersoftware enthält neben einem Grundgerüst einer lauffähigen Meßdatenerfassung insbesondere Kommunikationsfunktionen. Die PC-basierte Visualisierungssoftware SerialCOM kann Daten des Moduls grafisch in Echtzeit präsentieren, wodurch die Funktion des Moduls analysiert und demonstriert werden kann. Das Modul ist in der Lage, das Magnetfeld mit einer Genauigkeit bis zu 48nT im Raum zu erfassen. Ebenso lässt sich die Beschleunigung im Raum mit einer Auflösung von bis zu 0.018 m/s2 messen. Die Winkelgeschwindigkeit der Raumachse lässt sich mit einer Genauigkeit von bis zu 0.098 °/s erfassen. Diese Sensorauflösungen ermöglichen so den Aufbau eines präzisen Meßsystems. Das Navigationsmodul ist seitens der Hardware vollständig entwickelt und mit den wichtigsten Softwaregrundfunktionen ausgestattet. Die zukünftige Entwicklung eines Navigationssystems ist nun das weitere Ziel.

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