IT-Innovationen Band 9 - Juni 2012 - Hochschule Esslingen
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
I
T-I
nnovat
ionen
Band9
J
uni2012
Grußwort des Dekans Liebe Leserinnen und Leser, Hochschulen für angewandte Wissenschaften, so heißen nun schon seit einigen Jahren die ehemaligen Fachhochschulen. Nicht bloß ein neuer Name, sondern auch ein erweitertes Selbstverständnis prägen diese Hochschulen. Neue Aufgaben sind zur Lehre hinzugekommen: Forschung, Weiterbildung und zukünftig auch Transfer. Der Unterschied zwischen traditionel- len Fachhochschulen und Universitäten beginnt zu verwischen. Erhalten bleiben als wesentliche Differenzierungsmerkmale des Erfolgsmodells Fachhochschule die große Nähe zur Industrie und der sehr hohe Praxisbezug der Ausbildung. Breites Grund- lagenwissen, modernste Methoden und Einsatz industrierele- vanter Werkzeuge dokumentieren dies. Die Firmen wissen um die hohe Qualität unserer Absolventen, Esslinger Ingenieure sind stark nachgefragt. Nehmen Sie diesen Ihnen vorliegenden Band unserer IT-Innovationen als sichtbares Zeichen der Inno- vationskraft unserer Industrie, dem hohen Ausbildungsstand unserer Absolventen und der erfolgreichen Verzahnung beider. Es grüßt Sie herzlichst Ihr Prof. Jürgen Nonnast Dekan der Fakultät Informationstechnik
IT-Innovationen
IT-Innovationen
IT-Innovationen I
Ümit Entwicklung einer Steuer- und Leistungselektronik für ein Elektro- 1
Agir fahrzeug
Meryem Konzeption und Inbetriebnahme eines EtherCAT Evaluierungssystems 2
Altunkaya einschließlich Vergleich der Systemeigenschaften von EtherCAT und an-
deren Echtzeit Ethernet Systemen
Ülkü Einzelworterkennung mit Hidden Markov Modellen 3
Arga
Moritz Feasibility and Performance Analysis of Video Signal processing on a mo- 4
Bahr bile Device (Android)
Olga Evaluierung von optischer Gestensteuerung im Umfeld „ Automotive In- 5
Berlin fotainment“
Markus Entwicklung einer Augmented Reality Anwendung 6
Bohms
Hrvoje Interaktives Blended Learning Capture System auf Basis eines virtual- 7
Bosnjak isierten Distributed System Clusters mit Service Oriented Architecture
(SOA) Ansatz und Integration von automatisierten Embedded Capture
Agents in die Hörsaalinfrastruktur
Sebastian Asynchrone Multi-Sensor Assoziation und Fusion für hochautomatisierte 9
Dingler Fahrfunktionen - Auf Basis der Informationsmatrix Fusion in einer High-
Level Fusionsarchitektur und der Behandlung von räumlich ausgedehn-
ten Objekten
Jens Konzeption und Realisierung eines batterieschonenden Ladealgorithmus 11
Ehlert auf einem prototypischen Steuergerät für Elektrofahrzeuge
Ana Entwicklung einer Anwendung für mobile Endgeräte unter Verwendung 12
Fernandez des MVC Entwurfsmusters
Severin Bedienkonzept und prototypische Implementierung einer Gestens- 13
Friede teuerung für ein Fahrzeuginfotainmentsystem
Felix Konzeption und Entwicklung eines Landstraßenassistenten auf Basis 14
Günther einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung
Christoph Entwicklung und Realisierung einer elektronischen Fahrtenbuchapp für 15
Hirner mobile Endgeräte
Timo Entwicklung einer universellen Flash-Bootloader-Bibliothek für Kfz- 16
Kanz Steuergeräte nach dem HIS-Standard (Hersteller Initiative Software)
Martin Analyse des Übertragungsprotokolls CIP Safety für die Kommunikation 17
Kasper sicherheitsrelevanter Komponenten in Industrial Ethernet Netzwerken
sowie Erstellung eines Wireshark-Dissectors für die Simulation und die
Visualisierung des Datenverkehrs.
Julian Analyse und Auswahl von Verfahren für das Pattern-Matching auf Basis 18
Keyerleber der Bildverarbeitungsbibliothek Halcon einschließlich Implementierung
für eine Smart-Camera von Festo
Dominik Abschlussarbeit zum Thema Interaktionsdesign für ein wissensbasiertes 19
Kimmel Diagnosesystem
Simon Konzeption und Realisierung eines webbasierten Workflow- 20
Krauter Management-Systems zur Urlaubsplanung für ein Unternehmen
Sevcan Realisierung von Plug-Ins für die Netzwerkanalysesoftware sercos Mon- 21
Kücük itor zur Auswertung von S/IP Telegrammen des Industrial–Ethernet-
Kommunikationssystems sercos III
Christian Weiterentwicklung eines Kinect-Plugins für die Unity Engine mit dem 22
Lang Fokus auf Anwendungen im öffentlichen Raum
Jörg Konzeption und Entwicklung multi-modaler HMIs für ein Fahrzeuginfo- 23
Larché tainmentsystem
II IT-Innovationen
Johannes Software-Simulation von Peripheriekomponenten des ARM Microcon- 24
Margraf trollers für den GNU Debugger
Stefan Funktionsentwicklung (Hard- & Software), sowie Erstapplikation eines 25
Matthes Entwicklungssteuergeräts (ETAS FlexECU) für einen Smart-Ottomotor
Demir Migration von einer Host- zu einer Client-Server-Systemumgebung - 26
Muric Analyse und Entwurf einer Systemarchitektur auf Basis arc42
Sven Entwicklung einer räumlichen Interaktionstechnik 27
Prohm
Tobias Entwurf und Realisierung der Software zur Ansteuerung und Regelung 28
Schaible eines bürstenlosen Gleichstrommotors im Vierquadrantenbetrieb ein-
schließlich Realisierung einer Vektor-Regelung unter Verwendung von
Hallsensoren
Melanie Mission Control - Automatisiertes Testen von Fahrerassistenzsystemen 29
Spachtholz im Fahrzeug
Timon Performance-Tests und Analyse von Rapid-Prototyping-Systemen in 30
Steiner der KFZ-Steuergeräteentwicklung mit Einrichtung einer Realtime-
Prototyping-Software für Standard-PC's
Vanessa Sprachübergreifende Interoperabilität in .NET 31
Strauch
David Bewertung geeigneter Technologien für die Realisierung einer fahreras- 32
Teck sistierenden bzw. autonomen Fahrzeugpositionierung im Rahmen des
Induktiven Ladens
Marian Integration einer Online-Kartendarstellung und -Navigation in die STZ 33
Theiss MMI-Simulation
Andreas Erweiterung eines Gesten-basierten Informationssystems auf Basis der 34
Tonn Kinect von Microsoft
Julian Modellgetriebenes Arbeiten im Team: Evaluierung einer kollaborativen 35
Tragé Entwicklungsplattform
IT-Innovationen III
IV IT-Innovationen
IT-Innovationen V
VI IT-Innovationen
IT-Innovationen 1
Entwicklung einer Steuer- und Leistungselektronik für ein
Elektrofahrzeug
Ümit Agir* , Werner Zimmermann
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Volle Straßen, Staus, hupende Autos und zwischen den Modulen und dem Fahrer.
steigende CO2 Emissionen. Dieses Bild zieht Die Leistungselektronik dient dabei zur An-
sich durch jeden Großstadtverkehr. Um dieser steuerung des Motors. Ihre Aufgabe ist es die
Verkehrssituation zu entkommen, greifen im- Kommutierung der einzelnen Transistoren der
mer mehr Menschen zu alternativen Fortbewe- H-Brücken zu übernehmen um somit die ge-
gungsmitteln wie z.B. dem e-Scooter. Sie sind wünschte Geschwindigkeit zu erreichen. Ne-
optimal für den Straßenverkehr ausgelegt und ben der Leistungselektronik wurde auch eine
bieten eine Reihe von Vorteilen für Fahrer und Rekuperationselektronik realisiert, welche die
Umwelt. Ihre Bedienung ist Intuitiv, sie sind Bremsenergie des Motors in elektrische Ener-
mit einem Elektromotor ausgestattet und sind gie umwandelt und in das System zurückspei-
Dank ihrer Lithium-Ionen-Akkus in der Lage, sen. Somit erhört sich gleichzeitig Effizienz
weite Strecken zurück zu legen. Einen Schad- und Reichweite des e-Scooters. Bei der Inter-
stoffausstoß gibt es nicht und sie verursachen aktion mit dem Fahrer wird ein hybrider Weg
keinen Lärm. Angetrieben werden diese tren- eingeschlagen. Einerseits steht bereits ein LCD
digen Fortbewegungsmittel von einer komple- Touch-Display -verbunden über eine CAN-
xen Steuer- und Leistungselektronik, die das Schnittstelle- zur Verfügung andererseits soll
Zusammenspiel der Sensoren mit den Akto- es zukünftig ebenfalls möglich sein, mit einem
ren koordiniert und eine Kommunikation zwi- Smartphone diese Anzeige zu ersetzen bzw.
schen Fahrer und Fahrzeug ermöglicht. Vie- um weitere Funktionen zu erweitern. Die Mo-
le der heute erhältlichen Systeme bilden ab- dule sollen in einem weitgehend unabhängi-
geschottete, aufeinander abgestimmte fertige gen Design entstehen, um Erweiterungen und
Einheiten. Sie bieten weder Raum für Erweite- Anpassungen möglichst kostengünstig umzu-
rung noch für alternative Kommunikationswe- setzen.
ge zwischen Fahrer und Fahrzeug.
So wurde im Rahmen des Forschungspro-
jektes LiBERTe das Ziel gesetzt, eine modular
aufgebaute Hardwarearchitektur [1] zur Steue-
rung eines e-Scooters, angetrieben durch ei-
nen BLDC Motor, zu realisieren. Dieses Ziel
kann in fünf wesentliche Teilgebiete aufge-
teilt werden. Die Realisierung einer Leistungs-
, Steuer-, Rekuperationselektronik, Kommuni-
kationsschnittstellen zum Fahrer und die Mög-
lichkeit, die Hardware um weitere Module zu
erweitern. Dabei soll die Steuerelektronik als
Intelligenz des Systems dienen. In der Intel-
ligenz laufen alle Signale zusammen und sie
überwacht die Leistungselektronik, die Reku-
peration und ermöglicht eine Kommunikation Abbildung 1: Veranschaulichung des Gesamtsys-
tems
* DieseArbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Hardwareanforderungsheft
Bertrandt Technikum GmbH, Ehningen
Bildquellen: Abteilungsversammlung Elektronik II .
Ehningen : s.n., 26. April 2012.2 IT-Innovationen
Konzeption und Inbetriebnahme eines EtherCAT Evaluierungssystems
einschließlich Vergleich der Systemeigenschaften von EtherCAT und
anderen Echtzeit Ethernet Systemen
Meryem Altunkaya* , Manfred Dausmann, Reinhard Keller
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Es nahm Zeit in Anspruch, bis Ethernet als face einsetzen, ist es bei EtherCAT-Mastern
Kommunikationsstandard in der Automatisie- möglich, hardwareseitig nur eine Standard-
rung Bedeutung erlangte. In den 70iger Jahren Netzwerkkarte zu verwenden, da der Mas-
setzte sich der Standard als Büroanwendung ter ausschließlich in Software realisierbar ist.
durch. Bald darauf in den 80igern erreichte Die EtherCAT-Slaves basieren auf einem spe-
die Ethernet-Technologie auch die Fabrik. Je- ziellen EtherCAT-Kommunikationschip – auch
doch ist das Ethernet der Büroanwendungen EtherCAT-Slave-Controller – genannt. Die ge-
nicht für die Anwendung in der Industrie ge- samte Prozessdatenkommunikation wird in
eignet. Vor allem das unvorhersehbare Verhal- diesem Slave-Controller abgearbeitet, was ei-
ten bei gleichzeitig gesendeten Telegrammen ne schnelle Übertragung und eine zuverlässige
ist für Industrieanlagen, deren Prozess harten Kommunikation garantiert. [2]
Echtzeitbedingungen unterliegt, inakzeptabel.
Um Ethernet für den industriellen Einsatz taug-
lich zu machen, haben sich Industrieverbän-
de gebildet, die sich dieser Aufgabe widmen.
Heute existiert eine große Anzahl von Techno-
logien, die als Kommunikationsbasis Ethernet
einsetzen und zugleich die Anforderungen für
den Einsatz in industriellen Anlagen erfüllen.
Zusammenfassend werden diese Technologi-
en auch als Industrial Ethernet bezeichnet. [1]
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden
die Ethernet-Kommunikationssysteme Ether-
CAT und sercos III genauer analysiert und Dif-
ferenzen aufgezeigt. sercos ist eine Kommu- Abbildung 1: EtherCAT Netzwerk
nikationsschnittstelle basierend auf Standard-
Ethernet nach IEEE 802.3. sercos hat sich seit Die detaillierte Analyse beider Systeme und
den neunziger Jahren als ein international an- die daraus resultierende Entwicklung eines
erkannter Echtzeit-Kommunikationsstandard Evaluierungssystems sind die Aufgaben die-
im Bereich der Motion-Control-Anwendungen ser Bachelorarbeit. Das vorrangige Ziel hier-
bewährt. sercos III ist inzwischen die dritte Ge- bei ist es, Unterschiede dieser konkurrieren-
neration dieser Kommunikationsschnittstelle, den Systeme zu bestimmen. Hierfür sind ei-
die seit 2005 ihren Einsatz in der Automatisie- ne tiefgehende theoretische Analyse und die
rungstechnik findet. Der Datenaustausch zwi- Ausarbeitung praktischer Testszenarien erfor-
schen sercos III Geräten erfolgt in einem kol- derlich. Dabei ist das Ziel die Durchführung
lisionsfreien Echtzeitkanal und einem Nicht- der definierten Testfälle an einem eigens kon-
Echtzeit-Kanal. Dadurch kann sercos III trotz zipierten Testsystem, um den theoretischen
der Verwendung von Ethernet, harte Echtzeit- Vergleich empirisch zu bestätigen. Nach Ab-
anforderungen erfüllen. [1] schluss dieser Bachelorarbeit soll das Testsys-
EtherCAT ist für die Anforderungen der tem als Basis für weitere studentische Arbeiten
modernen Automatisierungstechnik optimiert. im Umfeld von sercos und EtherCAT dienen.
Im Gegensatz zu sercos Mastern, die für Ebenfalls besteht die Möglichkeit, auf Basis der
die Gewährleistung der Synchronität in der Analyseergebnisse und des Testsystems La-
Regel ein sercos-spezifisches Hardwareinter- borversuche für Studenten zu organisieren.
* DieseArbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Industrielle Kommunikation mit Feldbus und
Steinbeis-Transferzentrum Systemtechnik, Ethernet - Klasen, Fritjof; Oestreich, Volker; Volz,
Esslingen. Michael (2010)
[2] atp-online - http://www.ethercat.org/pdf
/german/atp_122008_etg.pdf (12/2008)
Bildquellen: [1] [2]IT-Innovationen 3
Einzelworterkennung mit Hidden Markov Modellen
Ülkü Arga* , Karlheinz Höfer, Reinhard Schmidt
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Schon seit den 60'er Jahren forschen und ter entspricht oder nicht. Im nächsten Schritt
entwickeln vor allem Informatiker an ei- muss für jedes Wort, das im Vokabular vor-
nem Spracherkennungssystem. Der Stand der handen ist, das HMM λ mit λ=(A, B, π) erstellt
Technik ist soweit fortgeschritten, dass mit ei- werden.
nigen Systemen mehrere tausend Wörter er- Dabei steht
kannt werden können. Die Zielsetzung die-
• A für die Übergangsmatrix
ser Arbeit ist es, eine Spracherkennungssoft-
ware mit Hidden Markov Modellen (kurz HMM), • B für alle Ausgangsverteilungsdichten
für ein kleines Vokabular, zu entwickeln [1]. und
Dabei soll die Komplexität, bedingt durch die
• π für die initialen Wahrscheinlichkeiten.
Vielzahl der einstellbaren Parameter, sowie der
gesamte Ablauf gezeigt werden. In Abbildung Hier ist die Schwierigkeit die optimalen Pa-
1 ist die Gesamtstruktur eines Spracherken- rameter für ein HMM zu finden. Dafür müssen
ners mit HMM von der Spracheingabe bis hin zunächst die Modellparameter von λ geschätzt
zum erkannten Wort zu sehen, welcher als (siehe Abbildung 2) und danach durch ein Trai-
Grundkonzept für die Arbeit dient. ning, beispielsweise durch den Baum-Welch-
Algorithmus, optimiert werden.
Für jedes unbekannte und zu erken-
nende Wort muss die Beobachtungssequenz
Ο(τ) bestimmt werden. Daraufhin durchläuft
der Merkmalsvektor alle vorhandenen HMMs
und bewertet diese mithilfe des Viterbi-
Algorithmus. Das Wort mit der höchsten Wahr-
scheinlichkeit wird ausgewählt und als erkann-
tes Wort ausgegeben.
Abbildung 1: Gesamtstruktur eines Spracherken-
ners mit Hidden Markov Modellen
Zunächst muss eine Merkmalsextraktion
mit dem Sprachsignal s(t) durchgeführt wer-
den, um die gewünschte Beobachtungsse-
quenz zu erhalten. Für die Verwendung der
HMMs mit einer Beobachtungfolge muss eine
Vektorquantisierung durchgeführt werden, um
die eingelesenen Datensätze in Merkmalsvek-
toren zusammenzufassen. Durch die Vektor-
quantisierung werden unbekannten Datensät- Abbildung 2: HMM mit fünf Zuständen für das Wort
zen bestimmte Muster zugeordnet, die in ei- „ haben“
nem Codebuch enthalten sind. Das Codebuch
muss vor der eigentlichen Spracherkennung In dieser Arbeit wurde eine sprachgesteu-
mithilfe von Referenzwörtern erstellt werden. erte Software mit MATLAB für Laptopanwen-
Das Grundprinzip ist nun, den Abstand zwi- dungen entwickelt, die es ermöglicht Program-
schen dem aktuellen Merkmalsvektor und dem me, wie beispielsweise den Taschenrechner
Codebuchvektor zu benutzen, um zu entschei- oder www.wikipedia.de, automatisch zu öff-
den ob der betrachtete Datensatz einem Mus- nen.
* DieseArbeit wurde durchgeführt an der [1] Lawrence R. Rabiner IEEE, Vol 77, No. 2 -A Tuto-
Fakultät Informationstechnik rial on Hidden Markov Models an Selected Appli-
cations in Speech Recognition -[Stand: Feb 1989]
Bildquellen:
Abbildung 1 - 2: Selbst erstellte Bilder4 IT-Innovationen
Feasibility and Performance Analysis of Video Signal processing on a
mobile Device (Android)
Moritz Bahr* , Andreas Rößler, Reinhard Schmidt
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
As the usage of mobile devices and mobile simply to compare timestamps, given by the
entertainment increases over the recent years, OS itself, the other method was measuring
the user’s demands to their equipment have the net output frame rate and compare to the
become quite challenging. Displays of modern original given input. The different approaches
tablets devices reach high-resolution quality where dependant of the used technology and
and high-speed internet connections deliver hardware within the limitations of the operat-
media content instantly everywhere over the ing system. Utilizing the devices GPU, a tegra2,
net. Sometimes, the quality of the media does with shaders/OpenGL gave the most promising
not reach the possible expectations on the mo- results due to its SIMD capabilities, which was
bile device due to various reasons, but many able to get a reasonable throughput. [1]
visual improvements to the video signal can be
done using computational power.
On a desktop environment, these algo-
rithms can be done easily using the resources
of high-end CPUs, fast RAM and GPU and also
without any headache about a power supply.
All these named issues are the limitation fac-
tors when using a mobile device.
This work is taking a closer look at various
approaches and technologies in the toolchain
of an improvement of a video signal. The cho-
sen OS is Google's Android; it is used on a
tablet in version 3.2.1.
The used input methods for the video signal
were by file input, by using the device's native
camera input and by using OpenCV's camera
preview pipeline, which operates on native C
level. As sample algorithm, a standard image
improvement filter was implemented for each
scenario, which detects brightness differences
on the Y channel of an image in YUV format
and enhances the borders of different regions.
For evaluation purposes, one method was
Figure 1: inside Android
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] http://www.android.com/developers
Sony Deutschland GmbH, Stuttgart
Bildquellen: http://www.android.com/developers/IT-Innovationen 5
Evaluierung von optischer Gestensteuerung im Umfeld „ Automotive
Infotainment“
Olga Berlin* , Reinhard Schmidt, Reinhard Malz
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Die Automobilindustrie ist nach wie vor ei- Einen neuen Lösungsansatz stellt das Bedien-
ne der Vorreiter bei der Verfolgung verschie- konzept Gestensteuerung dar, das in verschie-
dener technologischer Trends. Die großen denen Variationen von namhaften Automobil-
Themenschwerpunkte im Bereich Elektro- herstellern und -zulieferern öffentlich vorge-
und Informationstechnik sind gegenwärtig die stellt wurde.
Elektromobilität, Informationstechnologien,
Informationssysteme und Fahrerassistenzsys- Im Rahmen der Bachelorarbeit wird eine
teme. [1] Evaluierung zum Bedienkonzept optische Ges-
Im Bereich Infotainment arbeiten die Autoher- tensteuerung durchgeführt, um das im Auto
steller daran, den Komfort des Wohnzimmers zur Verfügung gestellte Infotainmentangebot
in das Fahrzeug zu integrieren. Dies stellt eine mit Hilfe von Handgesten bedienen zu können.
neue Herausforderung dar, da trotz der Nut-
zung zahlreicher Medien die Sicherheit nicht
eingesschränkt werden darf. Im Gegenteil wird
eine Erhöhung der Sicherheit angestrebt.
Abbildung 2: Schematische Darstellung eines Fall-
beispiels
Aus der Abbildung 2 gehen der Ablauf ei-
nes beispielhaften Prozesses und die Hauptbe-
standteile des Systems hervor. Damit eine Ges-
te erkannt werden kann, wird ein Sensor be-
nötigt, der die notwendigen Daten aufnimmt.
Aus Kostengründen wurde im exemplarischen
Aufbau der vom Hersteller Microsoft für die
Spielekonsole X-Box entwickelte Sensor Kinect
verwendet. Für die Bildauswertungen werden
Abbildung 1: Gestensteuerung im Fahrzeug Open Source Bibliotheken verwendet, ohne den
Einsatz des proprietären Microsoft SDK.
In den letzten Jahren lag einer der Entwick- Im ersten Schritt wird die Umgebung mit dem
lungsschwerpunkte auf der Sprachsteuerung, Kinect Sensor erfasst. Um das Messvolumen
um so die Aufmerksamkeit des Fahrers auf zu vergrößern, wird ein Weitwinkelaufsatz des
den Straßenverkehr zu richten. Dennoch kön- Herstellers Nyko eingesetzt.
nen viele Autofahrer die Sprachsteuerung nicht Anschließend werden die erfassten Daten für
effektiv nutzen. Dies liegt daran, dass Befehle, die Erkennung der Gesten aufbereitet, so dass
die mit Akzent oder einer abweichenden Fre- im nächsten Schritt die Erkennung einzelner
quenz ausgesprochen werden, von den heute Gesten durchgeführt werden kann.
zur Verfügung stehenden Lösungen nicht im- Im letzten Schritt wird die der erkannten Geste
mer richtig erkannt werden. zugeordnete Aktion ausgeführt.
Im Verlauf der Bachelorarbeit werden anhand
eines erarbeiteten Kriterienkataloges Gesten
ausgewählt und in einem Demonstrationssys-
tem implementiert.
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Werner Neubauer, Bernd Rudow (Hrsg.): Trend
S1nn GmBH & Co. KG, Stuttgart in der Automobilindustrie: Oldenbourg Verlag.
4.Aufglage 2012: ISBN 978-3-486-71527-9
Bildquellen:
• Abbildung 1: Continental AG
• Abbildung 2: Olga Berlin6 IT-Innovationen
Entwicklung einer Augmented Reality Anwendung
Markus Bohms* , Andreas Rößler, Reinhard Schmidt
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Während der Online- und Versandhandel
seinen Umsatz konstant steigert und auch sei-
nen Anteil am Einzelhandel erhöht, stagniert
der stationäre Handel zunehmend.
Abbildung 2: Konzept
In Zukunft soll es noch ermöglicht werden,
dass der Kunde sich mit einem der Geräte im
Laden verbinden kann und Daten zwischen den
Geräten ausgetauscht werden können. Bei den
Daten handelt es sich Beispielsweise um den
Abbildung 1: Interaktiver Handel in Deutschland
Ergebnisse 2011 Inhalt des Warenkorbes oder Merkzettels.
Ziel dieser Arbeit war es, die Client Anwen-
dungen für das Display und Tablet, sowie eine
Client-Server-Lösung für die Kommunikation
In dieser Arbeit soll ein Konzept umgesetzt
der Clients zu entwickeln. Dazu sollen mehre-
werden, welches dem stationären Einzelhan-
re mögliche Lösungen untersucht werden. Für
del Möglichkeiten aufzeigt, wie Kunden durch
die Applikation des Tablets wurden die tech-
innovative Systeme besser gebunden werden
nischen Umsetzungsmöglichkeiten einer An-
können. Das System besteht dabei aus einem
wendung auf dem iPad untersucht. Dazu wur-
großen Display und einem oder mehreren Ta-
den sowohl Web-, Hybrid- und native Lösun-
blets. Die Tablets enthalten dabei eine Appli-
gen zur Implementierung der Anwendung un-
kation, welche es ermöglichen soll, Kleidungs-
tersucht. Hierzu wurden insbesondere die fol-
kombinationen an einem Avatar zusammenzu-
genden Frameworks nach erster Auswahl ge-
stellen. Die Kombination kann über eine Ges-
nauer analysiert:
te auf das Display übertragen werden. Dadurch
soll dem Kunden die Möglichkeit geboten wer- • Sencha Touch 2 [1]
den, neue oder nicht im Laden vorrätige Kol- • PhoneGap [2]
lektionen, in ansprechender Größe begutach-
ten zu können. Des Weiteren ist es möglich • iOS SDK [3]
über einen Augmented Reality Modus, Produk- Für die Kommunikation zwischen den Ta-
te in 3D und Videos in festgelegten Bereichen blets und dem Display wurde eine Client-
anzuzeigen. Dieser Modus soll es ermöglichen Server-Lösung entworfen, über welche die
Produkte, die wegen zu geringer Fläche nicht Kommunikation der Geräte stattfindet. Hierzu
in einen Laden ausgestellt werden können, zu wurden verschiedene Lösungsansätze getestet
präsentieren. und evaluiert.
* DieseArbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] http://www.sencha.com/products/touch/
Digital Media Center, Stuttgart [2] http://phonegap.com/
[3] https://developer.apple.com/technologies/ios5/
Bildquellen:
• Abbildung 1: Bundesverband des Deutschen
Versandhandels e.V.: Interaktiver Handel in
Deutschland Ergebnisse 2011, 2011
• Abbildung 2: Fröhlich, Nils: Kein Titel,
2012(unveröffentlicht)IT-Innovationen 7
Interaktives Blended Learning Capture System auf Basis eines
virtualisierten Distributed System Clusters mit Service Oriented
Architecture (SOA) Ansatz und Integration von automatisierten
Embedded Capture Agents in die Hörsaalinfrastruktur
Hrvoje Bosnjak* , Reinhard Schmidt, Andreas Rößler
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Die Präsentation von audiovisuellen Lehr- • Kurze Nachbearbeitungs- und Produkti-
inhalten und digitalem Lehrmaterial im uni- onszeiten
versitären Umfeld gewinnt an Popularität und
• Zeitsynchrone Aufzeichnung aller anfal-
wird ein fester Bestandteil der modernen Bil-
lenden Medien und Inhalte
dungsinfrastruktur. Zunehmende technische
Ressourcen und der Einzug von IT in die • Voll automatisiert und planbar
Hochschullehre begünstigen diesen Aspekt. Es • Allgemeine Auslegung und Portierbarkeit
wird zunehmend nach Lehr-/Lernkonzepten an diverse Hörsaalinfrastrukturen
gesucht, die dies in einem sinnvollen Maße
verknüpfen und unter didaktischen Gesichts- Das System soll ohne das Eingreifen von Men-
punkten eine Balance von Präsenzveranstal- schen arbeiten und keinen Mehraufwand für
tungen und virtuellem Lernen herstellen. Es den Lehrenden verursachen. In Abbildung 1 ist
wird in der gängigen Fachliteratur von „Blen- die gesamte Systemübersicht von Aufnahme
ded Learning“ gesprochen. Bei der Vermitt- über Verarbeitung bis Distribution dargestellt.
lung von digitalen Lerninhalten durch Video- Die Bestandteile eines solchen Systems sind in
aufzeichnungen, Folien, Podcasts, können Stu- drei grundlegende Elemente untergliedert [2]:
dierende diese flexibel abrufen und den Lern- • Integration in die Hörsaalinfrastruktur
vorgang an ihre Bedürfnisse anpassen. Die durch automatisierte Capture Agents
Präsenzveranstaltungen können zum aktiven und Pan-/Tilt-/Zoom-Kameras - hier
Dialog mit den Studierenden und der Vertie- kommt Bildverarbeitung zum Einsatz
fung des Wissens genutzt werden. Doch ist der und ein passiver Capture Agent [3] der
Workflow und Zeitaufwand für die Erstellung sich in die vorhandene Infrastruktur ein-
von Videoaufzeichnungen und Podcasts nicht bettet.
unerheblich und mit diversen Kosten für An-
schaffung und Wartung verbunden. Universitä- • Aufbau eines Core Server Systems auf
ten und Bildungseinrichtungen haben nicht die Basis eines virtualisierten Clusters, das
nötigen Ressourcen und Mittel um Produktion Web Services und den Workflow der
und Kosten auf längere Zeit zu stemmen. Die Produktion übernimmt. Das Core Server
bisherigen Lösungen auf dem Markt sind zu- System wird durch Opencast Matterhorn
meist proprietär und mit anderen Zielsetzun- (ein Open Source Projekt diverser Uni-
gen und bedürfen einer Koordination und den versitäten) bewerkstelligt, welches durch
Eingriff durch Menschen [1], [4]. seine Flexibilität und Modularisierbarkeit
Ziel der Arbeit ist es ein voll automatisier- aufgrund der RESTful API ein Zusammen-
tes Vorlesungsaufzeichnungssystem auf Ba- spiel ermöglicht. Von dort aus ist eine
sis verschiedener Schlüssel- und Open Sour- Planung und Initiierung einer automati-
ce Technologien zu erarbeiten. Die Voraus- sierten Aufnahme möglich.
setzungen an die einzelnen Komponenten ei- • Eine Distributionseinheit die eine auto-
nes solchen Systems unterliegen diversen Ge- matisierte Publikation in bestehende LTI-
sichtspunkten und lassen sich zusammenfas- Systeme (Moodle, ITunesU, Sakai und
sen unter [1]: weitere) ermöglicht. Diese ist in unserer
• Eigenständiges Funktionieren ohne Ein- Systemausführung im Core Server ent-
greifen durch Menschen halten.
* DieseArbeit wurde durchgeführt an der [1] An Automated End-to-End Lecture Capture and
Fakultät Informationstechnik Broadcasting System Cha Zhang, Yong Rui, Jim
Crawford and Li-wei He Microsoft Research
[2] opencast.org
[3] epiphan.com
[4] e-teaching.org/lehrszenarien/blendedlearning
Bildquellen: Hrvoje Bosnjak, Open-clipart.org, open-
cast.org, epiphan.com, sennheiser.com8 IT-Innovationen
System Overview
Lecture-Room
Ubuntu 10.04
IP: xxx.xxx.xxx.xxx
extern: itlxxxxx.hs-esslingen.de
Services:
Teacher Notebook Working File Repository,
Capture Agent Admin,
Service Registry,
UI:
PTZ Camera
Capture Agent Tools,
Other:
Framegrabber card,
Mobil Device Videocamera,
Audiocapture.
hse-Intranet Teacher Audio
Notebook
Capture Agent Slides-Projector
Desktop Admin/Distribution
Ubuntu 11.04 Server
IP: 192.168.5.100
extern: itlx0004.hs-esslingen.de
switch
Services:
Ingest,
10 GB/s 10 ports Scheduler,
Working File Repository,
Capture Agent Admin,
Workflow,
Service Registry,
MySQL
Workspace,
worker 2 worker 1
Ubuntu 11.04 Server nas
Feedback,
Distribution,
Ubuntu 11.04 Server
IP: 192.168.5.104 FreeNAS /BSD Linux Search.
IP: 192.168.5.105
UI:
Services: Services: IP: 192.168.5.111 Admin Tools,
Caption, Dictionary, RAID-Z ZFS 1,3TB Media Module.
Media Inspection, Caption, NFS on /mnt/matterhorn
Media Inspection,
Other:
Media Analysis,
Media Analysis, MySQL database,
Service Registry,
Composer. Service Registry, Red5 streaming server,
Composer. Apache Solr server
Abbildung 1: System Übersicht [1]
Das Core Server System bezieht Informatio- Segmentierung, Endcodierung und Indizierung
nen zu Vorlesungen und Seminaren aus dem werden die Medienpakete an die Distributions-
Stundenplansystem oder ggf. durch manuel- einheit übergeben welche in Interaktion steht
le Planung und initiiert dementsprechend Auf- mit diversen LTI-Systemen, die im Rahmen von
träge an die einzelnen Capture Agents in den E-Learning und Blendend Learning verwendet
Hörsälen. Bei der Videoaufzeichnung wird die werden. So ist eine automatisierte Produktion
Bewegung des Vortragenden durch die PTZ Ka- von Lern-/Lehrinhalten möglich. Dank einer
mera verfolgt. Dadurch entsteht ein natürlicher regen Gemeinschaft an partizipierenden Uni-
Handlungsablauf und die Aufmerksamkeit der versitäten wird Matterhorn Opencast bestän-
Zuschauer bleibt beim Thema. Die Kompo- dig weiter entwickelt. Es wird auf Standards
sition aller Inhalte erfolgt durch den Captu- und Portabilität gesetzt um eine Planungssi-
re Agent der diese synchron als Bundle an cherheit für die Zukunft zu gewährleisten. Das
das Core System weiterreicht. Eine Liveüber- System ist außerdem auf niedrige Kosten in
tragung der Aufzeichnung in nahezu Echt- Produktion und Anschaffung getrimmt. Posi-
zeit ist ebenfalls möglich. Das Core Server tiv ist auch die Skalierbarkeit, welcher durch
System welches die Daten bezieht startet ei- den Aufbau des Systems gezielt Rechnung ge-
ne Verarbeitung nach vorgegebenen Work- tragen wird. Kerntechnologien sind C++, lib-
flow Vorgaben. Es werden Arbeitspakete an VISCA, Java, OSGi (Apache Felix), dublincore,
einzelne Worker-Einheiten vergeben um die RESTful API, FFmpeg, OpenCV, GStreamer, Li-
Last im System zu verteilen. Nach Bearbeitung, nux, MySQL, Apache Solr [2], [3].IT-Innovationen 9
Asynchrone Multi-Sensor Assoziation und Fusion für
hochautomatisierte Fahrfunktionen - Auf Basis der
Informationsmatrix Fusion in einer High-Level Fusionsarchitektur und
der Behandlung von räumlich ausgedehnten Objekten
Sebastian Dingler* , Reiner Marchthaler, Martin Stämpfle
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Automobilhersteller versuchen mit zahlrei- des Fahrers zurückgelegt. Es ist in der Lage,
chen Fahrerassistenzsystemen das Fahren mit unter der Beachtung aller Verkehrsregeln ei-
einem Automobil bequemer und sicherer zu ne Wunschgeschwindigkeit zu halten, inklusi-
machen. Um die technische Machbarkeit von ve dem automatischen Überholen von langsa-
zukünftigen Fahrerassistenzsystemen zu er- meren Fahrzeugen. Um diese komplexen Fahr-
mitteln, wurde von der BMW Group Forschung aufgaben zu ermöglichen ist u.a. eine 360°
und Technik, im Rahmen der Technologie- Umfelderfassung notwendig. Dazu werden ei-
Potentialstudie „hochautomatisiertes Fahren ne Vielzahl von Sensoren und Sensortechno-
auf der Autobahn (HAF)“ ein Fahrzeug entwi- logien benötigt. Abbildung 1 zeigt sowohl die
ckelt, dass in der Lage ist automatisiert auf der Anordnung, als auch die verwendeten Senso-
Autobahn zu fahren. Das System hat bereits ren des Versuchsträgers der BMW Group For-
mehrere tausend Kilometer ohne den Eingriff schung und Technik.
Abbildung 1: Sensorkonfiguration eines Versuchsträgers der BMW Forschung und Technik
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] M. Aeberhard, A. Rauch, M. Rabiega, N. Ka-
BMW Group Forschung und Technik, München empchen und T. Bertram, „ Track-To-Track Fu-
sion with Asynchronous Sensors and Out-Of-
Sequence Tracks Using Information Matrix Fusi-
on for Advanced Driver Assistance Systems,“ in
IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Alcalá, Spa-
nien, 2012.
Bildquellen:
Abbildung 1-2: Eigene Darstellungen10 IT-Innovationen
Diese Arbeit handelt von der Auswertung onsmatrix Fusionsalgorithmus verwendet. Bei
und Interpretation dieser Sensordaten. Es ist der Informationsmatrix Fusion handelt es sich
hervorzuheben, dass die Verarbeitung der um einen Fusionsalgorithmus, der in der La-
Sensoren in einer High-Level Fusionsarchitek- ge ist, Sensordaten asynchron zu verarbeiten.
tur erfolgt. Dies bedeutet, dass jeder Sensor, Hinzu kommt, dass das Verfahren im mathe-
auf Basis seiner eigenen Daten, Objekte er- matischen Sinne optimal ist, wenn die Sen-
stellt. Ein Sensor verwendet dazu eigene ki- sordaten fusioniert werden sobald diese ver-
nematische Modelle und geeignete Filterver- fügbar sind[1]. In dieser Arbeit wurde dieser
fahren, wie zum Beispiel einen Kalman-Filter. Algorithmus erweitert. Die Erweiterung ist in
Über eine generische Objektschnittestelle lie- der Lage die Objekte aus einzelnen Sensoren
fert der Sensor einen Zustandsvektor und ei- unterschiedlich gewichtet zu fusionieren. Die
ne Fehlerkovarianzmatrix. Der Zustandsvektor Gewichtung erfolgt dabei je nachdem wie gut
besteht dabei aus Merkmalen wie Position, Ge- die einzelnen Objekte zur Zuordnungshypo-
schwindigkeit, Beschleunigung und Ausdeh- these passen. Dieser Vorteil wirkt sich beson-
nung der anderen Fahrzeuge. Die Fehlerko- ders dann aus wenn Sensordaten ein Offset
varianzmatrix gibt dazu eine Qualität der Zu- aufweisen. So wird der Fehler, der durch den
stände an. Um die Objekte die von den Sen- Offset entstehen würde dank der niedrigeren
soren geliefert werden, zu globalen Objekten Gewichtung minimiert.
zusammenzuführen, lassen sich zwei wesent- Desweiteren wurde der räumlichen Aus-
liche Verarbeitungsschritte definieren. Beim dehnung von Fahrzeugen Rechnung getragen.
ersten Arbeitsschritt, der Assoziation, muss So arbeiten die meisten Assoziations- und Fu-
eine Zuordnung der Objekte zu den bereits sionsverfahren mit Punktzielen. Dies lässt sich
erkannten globalen Objekten erfolgen. Dazu durch die Herkunft der Algorithmen erklären.
wird zuerst eine Zuordnungshypothese gene- Diese stammen meist aus der militärischen
riert. Über ein Distanzmaß können dann die und zivilen Luftüberwachung. Da in diesem
Objekte der Hypothese zugeordnet werden. Anwendungsfall die Ausdehnung des Flugob-
Als Distanzmaß wird die Mahalanobis-Distanz jektes klein gegenüber dem zu überwachen-
verwendet, da diese sowohl den Zustands- den Raum ist, spielt es dort keine Rolle welcher
vektor als auch die Fehlerkovarianzmatrix der Teil des Objektes detektiert wird. Um automa-
Sensordaten berücksichtigt. tisierte Fahrmanöver, wie Spurwechsel durch-
Der zweite Verarbeitungsschritt stellt die zuführen, müssen jedoch auch die geometri-
Fusion dar. Bei der Fusion werden die asso- schen Merkmale berücksichtigt werden um et-
ziierten Objekte aus den einzelnen Sensoren wa potenzielle Kollisionspartner zu erkennen.
zusammengeführt. So kann ein Sensor, z.B., Das neu entwickelte Verfahren wurde so-
zwar die longitudinale Position eines anderen wohl in einer Simulation, als auch mit Echtda-
Fahrzeuges mit einer relativ hohen Güte be- ten evaluiert. Abbildung 2 zeigt z.B. eine Si-
stimmen, die laterale Position schwankt jedoch tuation, in der ein Sensor zwei Objekte für ei-
stark. Ein anderer Sensor könnte hierzu eine nen LKW liefert. Unter der Beachtung von Län-
gute Angabe, z.B., der lateralen Position lie- ge und Breite ist das neu entwickelte Verfahren
fern. Durch die Fusion wird ein Zustandsvek- in der Lage eine verbesserte Beschreibung des
tor bestimmt, der die Stärken aller Sensoren LKWs zu erstellen.
kombiniert. Für die Fusion wird der Informati-
Abbildung 2: Fusionsergebnis mit der neu entwickelten MethodeIT-Innovationen 11
Konzeption und Realisierung eines batterieschonenden
Ladealgorithmus auf einem prototypischen Steuergerät für
Elektrofahrzeuge
Jens Ehlert* , Reinhard Keller
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Zur Sicherstellung einer optimalen Lebens- Aufgabe der Arbeit war es, einen bestehen-
dauer von modernen Lithium-Ionen-Akkus, den Optimierungsalgorithmus basierend auf
wie sie aktuell in Elektrofahrzeugen verwen- Tarifinformationen um die Berücksichtigung
det werden, laufen derzeit bestimmte Unter- der Batteriealterung zu erweitern. Ziel der Ar-
suchungen bezüglich Lade-Algorithmen. Die- beit war, ein entsprechendes Verfahren auf ei-
se basieren unter anderem darauf, den Lade- nem prototypischen Steuergerät in C++ um-
zustand SOC (State of Charge) über einen be- zusetzen.
stimmten Zeitraum möglichst niedrig zu halten Um den durchschnittlichen SOC (State of
[1, 2]. Charge) zu senken und somit die Lebensdau-
Um das Fahrzeug über seiner Laufleistung er der Batterie zu erhöhen, wird der Zeitpunkt
in einem optimalen Betriebsfenster zu betrei- der Ladung so spät wie möglich gewählt. Da-
ben, muss entsprechend der Komponenten- durch wird die durchschnittliche Spannungs-
zustände das Ladeverhalten angepasst wer- lage der Batterie über der Lebensdauer ge-
den. Dazu wird die bereits in einigen Klein- senkt und so den damit zusammenhängenden
serien etablierte und zum Teil in der ISO/IEC Alterungsvorgängen entgegengewirkt. Hierbei
15118 standardisierte SmartChargeCommuni- muss zwischen den verfügbaren Stromtarifen
cation (SCC) verwendet [1]. und dem Zustand der Komponenten abgewo-
SCC bedeutet unter anderem, dass das gen werden [1].
Fahrzeug aus Informationen des Energiean- Mit dieser Arbeit wurde auf Basis einer
bieters, welche per PowerLineCommunication MATLAB-Implementierung ein entsprechendes
(PLC) übertragen werden, und des Fahrzeug- Verfahren auf einem linuxbasierten prototy-
halters ein Ladeprofil berechnet und opti- pischen Steuergerät umgesetzt und erweitert.
miert (Vehicle-To-Grid). In diesem Profil werden Die Funktionalität des Algorithmus konnte in
die Abfahrtszeit des Fahrzeugnutzers und die Verbindung mit einer Restbussimulation und
Strompreise des Energieanbieters berücksich- der MATLAB-Implementierung erfolgreich ge-
tigt. Zusätzlich fließen Informationen über die testet und verifiziert werden.
Komponentenzustände in die Berechnung mit
ein [1].
Abbildung 2: Wunschverhalten eines Ladeprofils
Abbildung 1: Tarifbeispiel
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Dietze, M; Wolf, P; Preuschoff, W: Onboardfähige
Daimler AG, Böblingen Ladeoptimierung: at – Automatisierungstechnik
2/2012, Oldenbourg Wissenschaftsverlag
[2] Jossen, A; Weydanz, W: Moderne Akkumulatoren
richtig einsetzen 1. Auflage Januar 2006, Ubooks
Verlag ISBN: 3-937536-01-912 IT-Innovationen
Entwicklung einer Anwendung für mobile Endgeräte unter
Verwendung des MVC Entwurfsmusters
Ana Fernandez* , Reinhard Schmidt, Andreas Rößler
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
In den letzten Jahren hat die Bedeutung turierung der Software zu erreichen. Für die
der Anwendungsentwicklung für mobile Gerä- Benutzerschnittstelle sind das Entwurfsmus-
te zugenommen. Ältere Softwaresysteme müs- ter Model-View-Controller (MVC) und davon
sen aktualisiert werden, um neue Anforderun- abgeleitete Muster sehr verbreitet [1]. Abbil-
gen zu erfüllen wie beispielsweise die Bedie- dung 2 zeigt die Architektur der entwickelten
nung über berührungsempfindliche Bildschir- Anwendung.
me. Die Anwendungen für diese Geräte kön-
nen nativ, durch Webseiten oder hybrid im-
plementiert werden. Während native Applika-
tionen auf alle vom jeweiligen Gerät und Be-
triebssystem bereitgestellten Funktionen op-
timal zugreifen können, bieten Webapplika-
tionen auf Basis von HTML5 den wesentlichen
Vorteil, dass sie wegen der breiten Unterstüt-
zung auf mobilen Plattformen eine hohe Por-
tabilität ermöglichen.
Für die interne Verwendung bei SAP wur-
de der Prototyp für eine Webapplikation für
den Tablet-Computer Apple iPad entwickelt,
der Informationsmaterialien zu verschiedenen
SAP UI-Technologien zeigt. Dafür musste ei-
ne Struktur aus Ordnern und Dateien darge- Abbildung 1: Benutzeroberfläche der Anwendung
stellt werden und die Navigation zwischen die-
sen mit geeigneten Steuerelementen ermög- Die Anwendung muss auch funktionieren
licht werden. Eine Möglichkeit hierfür zeigt das und der Inhalt angezeigt werden, wenn es kei-
Navigationsrad in Abbildung 1. Dieses wurde ne Verbindung mit dem Webserver gibt. Dieses
mit SVG (Scalable Vector Graphics), JavaScript Merkmal ist mit nativen Applikationen verbun-
und CSS entwickelt. den, aber HTML5 bietet verschiedene Funktio-
Für die Applikation wurden Architektur- nalitäten, um offline Webanwendungen zu ent-
muster verwendet, um eine bessere Struk- wickeln, wie das localStorage im Browser oder
das Cache-Manifest.
M odel Controller AJAX (XHR) M odel
Domänen- Servlet Domänen-
modell JSON modell
Anf localStorage
rag
eC
ach
View
e Man JS
ife st CSS
Cac HTML
he
Ma
nife Controller
View st
JSP JS
Browser
HTML
Server Client
Abbildung 2: Architektur der entwickelten Anwendung
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Martin Fowler: Patterns of Enterprise Application
SAP AG, Walldorf ArchitectureIT-Innovationen 13
Bedienkonzept und prototypische Implementierung einer
Gestensteuerung für ein Fahrzeuginfotainmentsystem
Severin Friede* , Manfred Dausmann, Andreas Rößler
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Die Automobilhersteller schreiben dem In- zu eigens entwickelten Anwendung realisiert.
fotainment1 im Fahrzeug einen immer höhe- Weiterhin wurde eine Schnittstelle zur Kom-
ren Stellenwert zu und heutzutage gilt eine munikation zwischen dieser Anwendung und
gute Multimedia-Ausstattung als Verkaufsar- der Simulationssoftware Guide Studio 5 von
gument [1]. Doch diese Komponenten müs- Elektrobit geschaffen. Diese Kommunikation
sen auch während der Fahrt sicher zu bedie- wurde mit Hilfe der Socket-Programmierung
nen sein und neue Eingabemethoden, wie die und dem Internetprotokoll TCP realisiert. Wei-
Gestensteuerung, müssen auf ihre Gebrauchs- terhin wurde zur Programmierung der Simu-
tauglichkeit getestet werden. Diese Bachelor- lationsanwendung Java, C++ und die zu Gui-
arbeit stellt den Entwurf eines Gestenbedien- de gehörende Scriptsprache benötigt. Bei der
konzept für ein Fahrzeuginfotainmentsystem Entwicklung der Gestenerkennungssoftware,
dar. sprich der Kinect Applikation, kam das Micro-
Das bestehende Infotainmentsystem ver- soft .NET Framework und die Programmier-
fügt bereits über mehrere Eingabemethoden, sprache C# zum Einsatz.
wie zum Beispiel einen Dreh-Drück-Steller Neben der softwaretechnischen Ausarbei-
oder einen Touchscreen. Diese Bachelorarbeit tung und Implementierung wird das Thema der
hat zum Ziel, dass eine weitere Peripherie- Gestensteuerung im Infotainmentbereich auch
Einheit geschaffen wird, welche Gesten, die aus software-ergonomischer Sicht betrachtet,
mit der Hand in der Luft gezeichnet werden, wobei die letztendliche Gebrauchstauglichkeit,
erkennt und damit die Steuerung des Info- mit ihr eingehend die Benutzerfreundlichkeit
tainmentsystem zulässt. Die Implementierung und die Freude am Bedienen kritisch beurteilt
sieht eine Anwendung vor, welche es ermög- wird.
licht vordefinierte Gesten einer Person zu er- Stichwörter: Gestensteuerung, Bedien-
kennen und daraufhin Aktionen im Infotain- konzept, Infotainment, Mensch-Computer-
mentsystem auszulösen. Die in der Bachelor- Interaktion, Software-Ergonomie, Microsoft
arbeit benötigte Gestenerkennung wurde mit Kinect
Hilfe einer Microsoft Kinect und einer hier-
Abbildung 1: Gestensteuerung mit der Kinect für ein Infotainmentsystem
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] T.Grünweg, „Spiegel Online“ 27 Juli 2011. [On-
GIGATRONIK, Stuttgart line]. Link: http://www.spiegel.de/auto/aktuell/
0,1518,775697,00.html. [Zugriff am 10 April
2012]
Bildquellen: GIGATRONIK, Stuttgart14 IT-Innovationen
Konzeption und Entwicklung eines Landstraßenassistenten auf Basis
einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung
Felix Günther* , Reiner Marchthaler
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Seit den 70er Jahren findet im Bereich Au- zeichenerkennung eingesetzt wird, in einem
tomobilelektronik eine elektronische Revoluti- Versuchsfahrzeug zu realisieren. Gleichzei-
on statt. Kraftfahrzeuge, bisher mit einfachen tig soll das neuartige Assistenzsystem „Land-
elektrischen oder mechanischen Fahrzeugsys- straßenassistent“, welches ebenfalls Kompo-
temen ausgestattet, wurden sukzessive um nenten der adaptiven Geschwindigkeitsrege-
vernetzte, mikroprozessorgesteuerte Systeme lung verwendet, ebenfalls auf die videobasierte
mit immer neuen und komplexeren Software- Lösung umgestellt werden. Bisher sind in Seri-
funktionen ergänzt [1]. Auch heute hält die- enfahrzeugen ausschließlich radarbasierte ad-
se Revolution im Bereich der Fahrzeugassis- aptive Geschwindigkeitsregelungen beispiels-
tenzsysteme immer noch an. Immer neue Sys- weise unter Verwendung des Bosch Radarsen-
teme durchdringen von Oberklasselimousinen sors (LRR3) vorhanden. Eine reine videoba-
bis hin zu den Kleinwagen den Markt, wie bei- sierte Lösung wäre deutlich kostengünstiger
spielsweise das elektronische Stabilitätspro- durch bereits bestehende Hardware zu reali-
gramm ESP® zur Jahrtausendwende oder ak- sieren und damit sehr interessant für Fahrzeu-
tuell die adaptive Geschwindigkeitsregelung ge der Klein- bzw. Kompaktwagenklasse.
ACC®, Spurhalteassistenten und Verkehrszei-
chenerkennungen. Der Sinn dieser Systeme
steckt zum einen in einer Erhöhung des Fahr-
komforts und der Fahrsicherheit durch ei-
ne Fahrerentlastung, andererseits sollen die-
se in Zukunft ein ökonomischeres und kraft-
stoffsparenderes Fahren ermöglichen.
Die Kosten vieler Assistenzsysteme sind al-
lerdings immer noch zu hoch um diese flä-
chendeckend als kostengünstige Zusatzaus-
stattung oder sogar serienmäßig anbieten zu Abbildung 1: Die Bosch Produkte LRR3 (li.) und
können. Daher lässt sich folgender Trend er- MPC (re.) für Fahrassistenzsysteme
kennen, bestehende Systeme gegebenenfalls
Die Arbeit beinhaltet die Erarbeitung ver-
in der Komplexität zu reduzieren und mit iden-
schiedener Integrationskonzepte mit unter-
tischer oder ähnlicher Funktionsrobustheit in
schiedlichen Hard- und Softwarekomponen-
einer kostengünstigen Sensor- und Steuerge-
ten und die Bewertung der Konzepte in Hin-
räteeinheit zu vereinigen. Gleichzeitig soll der
blick auf Realisierbarkeit. Anschließend soll
Zusatznutzen durch neue Assistenzfunktio-
die ausgewählte Lösung in das Versuchs-
nen erhöht werden, welche sich kostengüns-
fahrzeug integriert werden – dies beinhaltet
tig durch Zusatzsoftware und Vernetzung mit
die Implementierung und Portierung verschie-
anderen Steuergeräten realisierten lassen.
dener Softwarekomponenten in einer Rapid-
Ziel dieser Arbeit ist es, innerhalb ei-
Prototyping Anwendung und deren Test un-
nes Vorentwicklungsprojekts, eine reine vide-
ter Laborbedingungen. Im letzten Schritt sollen
obasierte Geschwindigkeitsregelung auf Basis
die Softwarekomponenten im Fahrzeug in Be-
der Bosch Multifunktionskamera (MPC), welche
trieb genommen werden und auf ihre Funktion
bisher ausschließlich zur Spur- und Verkehrs-
getestet und bewertet werden.
* Diese
Arbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Henning Wallentowitz und Konrad Reif: Hand-
Robert Bosch GmbH, Leonberg buch Kraftfahrzeugelektronik. Vieweg Verlag,
2006
Bildquellen: http://www.bosch-
kraftfahrzeugtechnik.de
© Robert Bosch GmbHIT-Innovationen 15
Entwicklung und Realisierung einer elektronischen Fahrtenbuchapp
für mobile Endgeräte
Christoph Hirner* , Reinhard Schmidt, Astrid Beck
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Für das Fuhrparkmanagement in Firmen geschäftlich) ergänzt werden. Das Fahrziel
kommen derzeit immer noch Fahrtenbücher wird von der App anhand der GPS-Koordinaten
in Papierform zum Einsatz. Da die Nutzung erkannt. Fehlende GPS-Koordinaten können
von Smartphones in den letzten Jahren signi- manuell ergänzt werden und werden automa-
fikant zugenommen hat [1], entstand die Idee, tisch in der App gespeichert.
das bisherige handschriftliche Fahrtenbuch im
Rahmen dieser Abschlussarbeit durch eine
elektronische Fahrtenbuchapp für Android-
Smartphones zu ersetzen, die dem Mieter ei-
nes Fahrzeugs das Ausfüllen des Fahrtenbu-
ches stark vereinfacht. In Zusammenarbeit mit
einer weiteren Abschlussarbeit wurde dabei ein
System entwickelt, dass es ermöglicht, fahr-
tenbuchrelevante Daten über den CAN-Bus des
Fahrzeugs auszulesen und diese über eine
Bluetooth-Verbindung an das Smartphone zu
übertragen. In der App werden diese Daten er- Abbildung 2: Erfassen der Fahrtenbuchdaten
gänzt und verarbeitet und anschließend per
Email an einen Server übertragen, der die Fahr- Der Servicepoint der Bertrandt AG ist für
ten für den Fuhrpark sammelt. die Verwaltung der Fahrzeugflotte zuständig.
Die Fahrtenbucheinträge werden dort in einen
Kalender eingetragen, um beispielsweise den
Fahrer bei einem Verkehrsverstoß ermitteln zu
können. Mit der Zielsetzung, dass ein Mit-
arbeiter des Servicepoints den genauen Zeit-
punkt einer Fahrt, den Namen des Fahrers und
weitere Fahrtenbucheinträge nicht mehr per
Hand eintragen muss, sondern diese Informa-
Abbildung 1: Systemübersicht
tionen zentral verwalten zu können, müssen
Ein Fahrtenbuch muss bestimmte gesetzli- die Fahrten auf einem Server gesammelt wer-
che Vorschriften erfüllen, beispielsweise müs- den. Diese Anforderung soll dadurch realisiert
sen Kilometerstand und Datum zu Beginn und werden, dass die gesammelten Daten über eine
Ende jeder Fahrt aufzeichnet werden, um beim Internetverbindung an den Server übertragen
Finanzamt und anderen Behörden anerkannt werden. Da die aktuellen Sicherheitsrichtlini-
zu werden. Diese Anforderung wurde bei der en der Bertrandt AG keinen Zugriff von außen,
Entwicklung der App berücksichtigt. An der beispielsweise durch eine FTP-Verbindung, er-
Schnittstelle zum Fahrzeug baut das Smart- lauben, werden die Fahrtenbuchinformationen
phone eine Bluetooth-Verbindung zu dem in am Ende mit einer generierten xml-Datei per
der parallelen Abschlussarbeit entwickelten E-Mail an den Server übertragen und können
System auf und erhält den ausgelesenen Ki- dort weiterverarbeitet werden. Eine der we-
lometerstand, die Systemzeit des Fahrzeugs sentlichen Anforderungen für die gemeinsam
zu Fahrtbeginn und Informationen darüber, mit der zweiten Abschlussarbeit entworfene
ob seit Beginn der letzten Fahrt eine Betan- Bluetooth-Schnittstelle war, diese modular zu
kung vorgenommen wurde. Diese Informatio- entwickeln, so dass später auch Diagnoseda-
nen können in der App um zusätzliche Infor- ten über eine Bluetooth-Verbindung ausgele-
mationen über die Art der Fahrt (privat oder sen werden können.
* DieseArbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] Marktanteil der führenden Smartphone-
Bertrandt Technikum GmbH, Ehningen Betriebssysteme, http://.de.statista.com, zuletzt
besucht am 21. Mai 2012
Bildquellen:
Abbildung 1-2: Bertrandt Technikum GmbH16 IT-Innovationen
Entwicklung einer universellen
Flash-Bootloader-Bibliothek für Kfz-Steuergeräte nach dem
HIS-Standard (Hersteller Initiative Software)
Timo Kanz* , Werner Zimmermann
Fakultät Informationstechnik der Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Sommersemester 2012
Aufgrund des immer größer werdenden standardisiert, die verhindern sollen, dass ei-
Anteils an Software in einem Automobil, ha- ne nicht autorisierte Person oder Firma einen
ben sich die Automobilhersteller Audi, BMW, Flashprozess durchführt.
Daimler, Porsche und VW zusammengeschlos- Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde die-
sen. Dieser Zusammenschluss nennt sich Her- ser Flashloader für ein eBike Steuergerät um-
steller Initiative Software (HIS) und beschäftigt gesetzt, um während der Entwicklungsphase
sich mit der Ausarbeitung von Standardpro- und bei der Prototypenproduktion eine Erst-
zessen für die Softwareentwicklung im Auto- bzw. Nachprogrammierung zu ermöglichen.
mobilbereich. Die Ergebnisse dienen der Stan- Als Übertragungsschnittstelle wurde USB ein-
dardisierung und Austauschbarkeit von Soft- gesetzt. Die Kommunikation zwischen dem
ware zwischen den Automobilherstellern und Flash-Tool auf dem PC und dem Steuergerät
den Zulieferern.(vgl. [1]) wurde mithilfe des Kommunikationsprotokolls
Der Flashprozess ist eines der Themen mit UDS (Unified Diagnostic Services) umgesetzt.
dem sich die HIS auseinander gesetzt hat. Nach der Implementierung wurde eine sta-
Dieser legt den Vorgang fest, wie eine Erst- tische Codeanalyse mittels Lint durchgeführt.
oder Nachprogrammierung eines eingebau- Dabei wird der Code nach bekannten Kon-
ten Steuergerätes in einem Automobil ablau- strukten durchsucht, die unter gewissen Um-
fen sollte. Der Flashloader ist dabei ein ei- ständen zu Fehlern führen. Außerdem wurden
genständiger Teil der Software, der sich in ei- Stress- und Funktionstests durchgeführt, um
nem extra dafür reservierten Bereich im Spei- nachzuweisen, dass sich das Steuergerät auch
cher befindet. Der Flashloader prüft zum Bei- bei einem durch äußere Umstände missglück-
spiel, welche Bedingungen erfüllt sein müssen ten Programmiervorgang weiterhin in einem
bevor ein sogenannter Flashprozess gestartet definierten Zustand befindet.
werden darf. Außerdem werden Mechanismen
Abbildung 1: Prinzipieller Ablauf des Flashvorgangs
* DieseArbeit wurde durchgeführt bei der Firma [1] http://portal.automotive-his.de
Gigatronik GmbH, Stuttgart /index.php?option=com_content&task=view&
id=24&Itemid=33
Bildquellen: selbst erstelltes BildSie können auch lesen
