PhD Theses

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Details von Sebastian Ernst Zug
Beschreibung
Sensor-Aktor-Systeme bestehen in heutigen Anwendungen zumeist aus einer fest gefügten Hardwarestruktur: Die zur Designzeit definierte Anzahl von Sensoren liefert eine Abbildung der Umgebung, die von einem (Mikro-)Controller analysiert wird, um ausgehend vom Resultat dieser Verarbeitung einen oder mehrere Aktoren anzusteuern. In Anbetracht der wachsenden Zahl von eingebetteten Informationsquellen und Sensornetzen (Bewegungsmelder, Überwachungskameras, automatische Türen, andere mobile Systeme usw.) sollte die Wahrnehmung auf deren Messdaten ausgeweitet werden. Ausgehend davon untersucht diese Arbeit die Voraussetzungen einer adaptiven Konfiguration, die einen flexiblen Datenaustausch sicherstellt. Mit der Ausnutzung aller relevanten Informationen lassen sich für die Präzision und Sicherheit erhebliche Gewinnen erziehlen.

Für einen solchen nahtlosen Datenaustausch ergibt sich eine Reihe von Anforderungen. Zunächst bedarf es einer abstrakten Beschreibung der Sensoren und ihrer Messungen, die alle für die Verarbeitung entscheidende Informationen bereitstellt. Dies können Angaben über die Sensorkeule, die physikalische Einheit, die Position des Sensors usw. sein. Bestehende Ansätze zur (Selbst-)Beschreibung decken den Umfang der für die adaptive Verarbeitung notwendigen Informationen nicht ab, sodass eine Erweiterung dieser Konzepte nötig ist.

Weiterhin wird ein Bewertungsschema für die Validierung der Messdaten vorgeschlagen da die Güte der Ausgaben eines Sensors ausgehend vom Wirkprinzip, den Fehlerquellen und den nachgeordneten Detektionsmechanismen stark schwanken kann. Es kombiniert eine statische Validitätsaussage über den einzelnen Sensorknoten mit einer dynamischen Bewertung des einzelnen Datensatzes, wobei diese Aussage das Ergebnis der Fehlerdetektion widerspiegelt. Mit diesem mehrschichtigen Ansatz lassen sich unterschiedlichste Messwerte während der Verarbeitung objektiv beurteilen.

Nicht alle verfügbaren Informationen sind im Sinne einer Aufgabenstellung relevant, das heißt, sie sind möglicherweise zu alt, unpräzise, invalide oder betreffen einen Überwachungsbereich außerhalb des Fokus der Aufgabe. Entsprechend wurde eine Selektionsstrategie konzipiert, die der eigentlichen Verarbeitung vorangestellt ist und die datenerfassung koordiniert. Im Weiterern diskutiert die Arbeit Fragen der adaptivben Fusion, die von einer veränderlichen Zahl von relevanten Sensoren und Datensätzen ausgeht.

Die genannten Konzepte werden in einer generischen Architektur integriert, die deren Integration bei der die Programmierung von Sensor-Aktor-Netzen sicherstellt. In drei Testszenarien werden sowohl die Ansätze dieser Arbeit als auch die für verschiedene domänenspezifische Sprachen entwickelten Frameworks evaluiert.

Promovend
Sebastian Ernst Zug
Status
verteidigt
1. Gutachter
Prof. Dr. Jörg Kaiser
2. Gutachter
Prof. Dr. Jürgen Leohold
3. Gutachter
Prof. Dr. Jörg Nolte
verteidigt am
16. December 2011