Structural Compatible Ontologies for Automation Technology

Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist ein integriertes Entwurfsverfahren für Automatisierungssysteme, bei dem sowohl die verhaltenbeschreibende als auch die gerätetechnische Sicht gleichermaßen Berücksichtigung finden. Dieses Entwurfsverfahren basiert auf der Erkennung, Überprüfung und Einhaltung von Ähnlichkeiten, die zwischen geräte- und verhaltensbeschreibenden Systemmodellen herrschen. So können die während der Geräte- und Anlagenplanung entstehenden Spezifikationen (Stücklisten, Baugruppenhierarchien, Netzwerke) bis in die aus automatisierungstechnischer Sicht notwendige Detailltiefe in den Verhaltensmodellen konsistent nachgezogen werden. Auf der Basis prozesstheoretischer Überlegungen werden kombinierte Petrinetz- und Bondgraphen-Modelle als dynamische Beschreibungsmittel gewählt, um das für Automatisierungssysteme typische hybride Verhalten darstellen zu können. Für die Beschreibung gerätetechnischer Strukturen dient das STEP-Produktmodell nach ISO 10303. Um die Ähnlichkeiten zwischen der verhaltenbeschreibenden und der gerätetechnischen Sicht formal fassen zu können, werden die den Systemmodellen zugrundeliegenden Modellkonzepte in Ontologien überführt und diese dann mit strukturverträglichen Abbildungen, sogenannten Morphismen, aufeinander abgebildet. Sowohl die Ontologien als auch die über diesen Ontologien definierten Morphismen werden mit Mitteln der OMA (Object Management Architecture) in MOF/UML-Modelle und OCL-Spezifikationen übertragen. Diese Spezifikationen sind dann die Implementationsgrundlage einer Reihe von Softwarewerkzeugen, die einen Entwurfsrahmen bilden, mit dem das integrierte Entwurfsverfahren anhand von einfachen Beispielen näher untersucht wird.We present an integrated design methodology for automation systems, where both the behavioural and the device oriented aspects are considered. The design methodology is based on the recognition and compliance of similarities, which can be found between device oriented and behaviour describing system models. Herewith it is possible to align the behavioural models with existing device specifications (part lists, bills of material, assembly hierarchies networks) in a consistent way and with the granularity that is adequate for automation systems design. Based on a formal process theory the combination of Petrinets and Bondgraphs is choosen to represent the hybrid process dynamics which are characteristic for automation systems. The device oriented structures are described with STEP product models according to ISO 10303. The formal specification of the aforesaid similarities between device oriented and behavioural system models is achieved within two steps. First the used description methods are transformed into ontologies. Then the ontologies are mapped on each other based on structure respecting mappings called morphism. Both the ontologies and the morphisms are defined by means of OMA (Object Management Architecture), namely MOF/UML for the ontology specification and OCL for the morphism specification. These specifications are then the basis for the implementation of different software tools which are combined into one development framework. Utilizing this framework the integrated design methodology is examined with simple examples

Kontextsensitive Erkennung und Interpretation fahrrelevanter statischer Verkehrselemente

In dieser Arbeit werden Methoden und Verfahren zur Umwelterkennung und Situationsinterpretation entwickelt, mit denen statische Verkehrselemente (Verkehrszeichen und Ampeln) erkannt und im Kontext der Verkehrssituation interpretiert werden. Die Praxistauglichkeit der entwickelten Methoden und Verfahren wird durch umfangreiche Experimente demonstriert, bei denen auf die Verwendung realer Daten, kostengünstiger Sensorik und Echtzeitverarbeitung Wert gelegt wird

Zur visuellen Umfeldwahrnehmung autonomer Fahrzeuge

Für die Realisierbarkeit intelligenter autonomer Fahrfunktionen ist die Wahrnehmung des Fahrzeugumfeldes zur Detektion von Objekten und zur Bestimmung der eigenen Position relativ zu anderen Objekten grundlegend. Hierfür werden in dieser Arbeit im Wesentlichen modellbasierte Bildverarbeitungsansätze verwendet. Ferner werden neue Verfahren zur Extraktion von Bildmerkmalen entwickelt, welche die Zuordnung gemessener Bildmerkmale bezüglich einer aktuellen Modellvorstellung erleichtern sollen. Unter anderem werden zwei neue Verfahren vorgestellt, mit deren Hilfe streifenförmige Bildausschnitte in homogene Segmente mit linearem Helligkeitsverlauf unterteilt werden können, um bei Bedarf mit benachbarten Segmenten zu Kantenverläufen bzw. Bereichen gruppiert zu werden. Die entwickelten Bildmessverfahren werden zur Detektion und unter Verwendung räumlich zeitlicher Modelle zur Verfolgung von Objekten eingesetzt. In verschiedenen Anwendungen werden die erarbeiteten Ansätze zur Objekterkennung exemplarisch in realen Verkehrsszenen mit Versuchsfahrzeugen für autonome Mobilität und Rechnersehen validiert: Es werden die Synergien für ein hybrides ACC System (Hybrid Adaptive Cruise Control (HACC)) aufgezeigt, welche sich aus einer Kombination eines radarbasierten ACC mit visueller Fahrspur- und Objekterkennung ergeben. Es werden Strategien und Bildverarbeitungsoperatoren zur rein visuellen Detektion und Verfolgung von Pkws im Nahbereich für ein Stauassistenzsystem entwickelt und auf Videosequenzen verifiziert. Die Detektion von Pkws bei seitlicher Ansicht wird mittels aspektabhängiger generischer Muster zur Detektion von Rädern verwirklicht. Ferner wird als ein Teilaspekt einer größeren vollautonomen Mission mit querfeldein GPS-Wegpunktnavigation die Erkennung eines negativen Hindernisses mit anschließendem Ausweichmanöver unter Verwendung der entwickelten Bildverarbeitungsverfahren und aktiver Blickrichtungssteuerung realisiert. Als Rahmen für die Entwicklung der Fahrerassistenzanwendungen dient das EMS-Vision System (Erwartungsbasiertes Multifokales Sakkadisches - Sehen) des Instituts für Systemdynamik und Flugmechanik der UniBwM.For the realization of intelligent autonomous driving capabilities a reliable perception of the driving environment including the detection and tracking of obstacles is necessary. In this thesis, some simple new image processing methods are developed for the extraction of visual object features, which facilitate the assignment of measured features to expected appearances. Among other things two new methods are described to segment image stripes into homogeneous linearized intensity intervals, which can be grouped to edges or regions. These image processing methods are used for detection and in combination with spatio-temporal models for tracking of 3-D objects. In several applications the presented approaches for object recognition are verified in real driving scenes using the experimental cars for autonomous mobility and machine vision of the university of the federal armed forces Munich (UBM). For example, the synergies for a Hybrid Adaptive Cruise Control (HACC) system are shown, which result from a combination of a radar-based ACC and visual perception. Further some strategies for purely visual detection and tracking of cars close to the ego car are presented to handle stop-and-go traffic. This has been done using 3-D models of wheels to generate view dependent templates for their detection. Finally as a part of a complex fully autonomous driving mission with offroad GPS waypoint navigation the recognition of a ditch is described using active gaze control and followed by an autonomous evasion maneuver. As framework for the development of these driver assistance systems the EMS-Vision (Expectation-based Multifocal Saccadic Vision) system of UBM was used

Jahresbericht 2010 / Institut für Angewandte Informatik (KIT Scientific Reports ; 7601)

Das Institut für Angewandte Informatik (IAI) ist eine Organisationseinheit des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Das Institut betreibt Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet innovativer, anwendungsorientierter Informations-, Automatisierungs- und Systemtechnik

Agentensysteme - aktueller Entwicklungsstand und Konzeption eines universellen News-Watcher-Agent

Die Entwicklung von Softwareagenten bringt neue Technologien für die Lösung von Problemen des Information Retrieval, die Bewältigung komplexer Aufgabenstellungen und ein neues Paradigma für verteilte Systeme. Um dieses breite Anwendungsgebiet systematisch analysieren zu können, wird im einleitenden theoretischen Teil der Arbeit eine Begriffsbestimmung und Klassifikation von Softwareagenten vorgenommen. Anschließend wird ein Überblick über aktuelle Standardisierungsbemühungen gegeben und beispielhafte Entwicklungen aus Forschung und Industrie vorgestellt. Im zweiten Teil der Arbeit geht es um die Entwicklung eines konkreten News-Watcher-Agentensystems. Dabei wird die Umsetzung der im theoretischen Teil vorgestellten Eigenschaften von Agenten diskutiert

Entwicklung von prozessorientierten Informationssystemen für die industrielle Dienstleistungsbeschaffung

In der industriellen Dienstleistungsbeschaffung mangelt es an adäquaten domänenspezifischen Lösungsansätzen für die präzise Modellierung, qualitative und quantitative Analyse und Implementierung elektronischer Geschäftsprozesse in prozessorientierte Informationssysteme. In der vorliegenden Arbeit werden neue Lösungsansätze auf Basis von Methoden, Modellen und E-Business-Lösungen erarbeitet, um die Entwicklung und Gestaltung prozessorientierter Informationssysteme zu verbessern

Forum Bauinformatik 2009 : 23. bis 25. September 2009, Universität Karlsruhe (TH)

Tagungsband des 21. Forum Bauinformatik am 23. bis 25. September 2009 an der Universität Karlsruhe (TH). Beiträge von jungen Wissenschaftlern aus den Bereichen Simulationsmodelle, Numerische Methoden, Visualisierung, Informationsvermittlung, Prozess- und Produktmodellierung sowie weiterer informationstechnischer Anwendungen im Bauwesen