Effect of event-based sensing on IoT node power efficiency. Case study: air quality monitoring in smart cities

The predicted growth of urban populations has prompted researchers and administrations to improve services provided to citizens. At the heart of these services are wireless networks of multiple different sensors supported by the Internet of Things. The main purpose of these networks is to provide sufficient information to achieve more intelligent transport, energy supplies, social services, public environments (indoor and outdoor) and security, etc. Two major technological advances would improve such networks in Smart Cities: efficient communication between nodes and a reduction in each node's power consumption. The present paper analyses how event-based sampling techniques can address both challenges. We describe the fundamentals of the triggering mechanisms that characterise Send-on-Delta, Send-on-Area, Send-on-Energy and Send-on-Prediction techniques to restrict the number of transmissions between the sensor node and the supervision or monitoring node without degrading tracking of the sensed variable. At the same time, these aperiodic techniques reduce consumption by sensor node electronic devices. In order to quantify the energy savings, we evaluate the increase achieved in the average lifetime of sensor node batteries. The data provided by Smart City tools in the city of Santander (Spain) were selected to conduct a case study of the main pollutants that determine city air quality: SO2 , NO2 , O3 and PM10 . We conclude that event-based sensing techniques can yield up to 50% savings in sensor node consumption compared to classical periodic sensing techniques

Measurable Safety of Automated Driving Functions in Commercial Motor Vehicles

With the further development of automated driving, the functional performance increases resulting in the need for new and comprehensive testing concepts. This doctoral work aims to enable the transition from quantitative mileage to qualitative test coverage by aggregating the results of both knowledge-based and data-driven test platforms. The validity of the test domain can be extended cost-effectively throughout the software development process to achieve meaningful test termination criteria

Measurable Safety of Automated Driving Functions in Commercial Motor Vehicles - Technological and Methodical Approaches

Fahrerassistenzsysteme sowie automatisiertes Fahren leisten einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Verkehrssicherheit von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen. Mit der Weiterentwicklung des automatisierten Fahrens steigt hierbei die funktionale Leistungsfähigkeit, woraus Anforderungen an neue, gesamtheitliche Erprobungskonzepte entstehen. Um die Absicherung höherer Stufen von automatisierten Fahrfunktionen zu garantieren, sind neuartige Verifikations- und Validierungsmethoden erforderlich. Ziel dieser Arbeit ist es, durch die Aggregation von Testergebnissen aus wissensbasierten und datengetriebenen Testplattformen den Übergang von einer quantitativen Kilometerzahl zu einer qualitativen Testabdeckung zu ermöglichen. Die adaptive Testabdeckung zielt somit auf einen Kompromiss zwischen Effizienz- und Effektivitätskriterien für die Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen in der Produktentstehung von Nutzfahrzeugen ab. Diese Arbeit umfasst die Konzeption und Implementierung eines modularen Frameworks zur kundenorientierten Absicherung automatisierter Fahrfunktionen mit vertretbarem Aufwand. Ausgehend vom Konfliktmanagement für die Anforderungen der Teststrategie werden hochautomatisierte Testansätze entwickelt. Dementsprechend wird jeder Testansatz mit seinen jeweiligen Testzielen integriert, um die Basis eines kontextgesteuerten Testkonzepts zu realisieren. Die wesentlichen Beiträge dieser Arbeit befassen sich mit vier Schwerpunkten: * Zunächst wird ein Co-Simulationsansatz präsentiert, mit dem sich die Sensoreingänge in einem Hardware-in-the-Loop-Prüfstand mithilfe synthetischer Fahrszenarien simulieren und/ oder stimulieren lassen. Der vorgestellte Aufbau bietet einen phänomenologischen Modellierungsansatz, um einen Kompromiss zwischen der Modellgranularität und dem Rechenaufwand der Echtzeitsimulation zu erreichen. Diese Methode wird für eine modulare Integration von Simulationskomponenten, wie Verkehrssimulation und Fahrdynamik, verwendet, um relevante Phänomene in kritischen Fahrszenarien zu modellieren. * Danach wird ein Messtechnik- und Datenanalysekonzept für die weltweite Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen vorgestellt, welches eine Skalierbarkeit zur Aufzeichnung von Fahrzeugsensor- und/ oder Umfeldsensordaten von spezifischen Fahrereignissen einerseits und permanenten Daten zur statistischen Absicherung und Softwareentwicklung andererseits erlaubt. Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen werden aufgezeichnet und zentral in einer Cloud-Datenbank gespeichert. * Anschließend wird ein ontologiebasierter Ansatz zur Integration einer komplementären Wissensquelle aus Feldbeobachtungen in ein Wissensmanagementsystem beschrieben. Die Gruppierung von Aufzeichnungen wird mittels einer ereignisbasierten Zeitreihenanalyse mit hierarchischer Clusterbildung und normalisierter Kreuzkorrelation realisiert. Aus dem extrahierten Cluster und seinem Parameterraum lassen sich die Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und die Wahrscheinlichkeitsverteilungen der zugehörigen Parameter ableiten. Durch die Korrelationsanalyse von synthetischen und naturalistischen Fahrszenarien wird die anforderungsbasierte Testabdeckung adaptiv und systematisch durch ausführbare Szenario-Spezifikationen erweitert. * Schließlich wird eine prospektive Risikobewertung als invertiertes Konfidenzniveau der messbaren Sicherheit mithilfe von Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalysen durchgeführt. Der Versagensbereich kann im Parameterraum identifiziert werden, um die Versagenswahrscheinlichkeit für jedes extrahierte logische Szenario durch verschiedene Stichprobenverfahren, wie beispielsweise die Monte-Carlo-Simulation und Adaptive-Importance-Sampling, vorherzusagen. Dabei führt die geschätzte Wahrscheinlichkeit einer Sicherheitsverletzung für jedes gruppierte logische Szenario zu einer messbaren Sicherheitsvorhersage. Das vorgestellte Framework erlaubt es, die Lücke zwischen wissensbasierten und datengetriebenen Testplattformen zu schließen, um die Wissensbasis für die Abdeckung der Operational Design Domains konsequent zu erweitern. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse den Nutzen und die Herausforderungen des entwickelten Frameworks für messbare Sicherheit durch ein Vertrauensmaß der Risikobewertung. Dies ermöglicht eine kosteneffiziente Erweiterung der Validität der Testdomäne im gesamten Softwareentwicklungsprozess, um die erforderlichen Testabbruchkriterien zu erreichen

Measurable Safety of Automated Driving Functions in Commercial Motor Vehicles

With the further development of automated driving, the functional performance increases resulting in the need for new and comprehensive testing concepts. This doctoral work aims to enable the transition from quantitative mileage to qualitative test coverage by aggregating the results of both knowledge-based and data-driven test platforms. The validity of the test domain can be extended cost-effectively throughout the software development process to achieve meaningful test termination criteria

A new framework for high-resolution pedestrian data processing using rule-based algorithms and real-time alarm systems

Pedestrian flows and densities have increased in recent years within transport-related public facilities such as train stations, as well as in private buildings such as shopping centers, event halls or convention centers. Increasing flows and high densities often raise comfort, safety, operational and delay issues; and therefore, require pedestrian flow optimization, intervention or even revised regulation. Recent technological advances enhanced pedestrian sensing; however, they disregard adaptive data capture, processing, and strategic communication within reasonable time, or real-time, such as tactic occupancy or density alarms trigger rules. Content of this research is twofold. First, new data capturing and processing advances of recent technological developments are combined in an integral software and hardware-based framework. Second, applied methods highlight projects and experiences on both pedestrian research and on existing and operating pedestrian facilities. Based on the described, two-sided approach, proposed framework is able to fulfil high safety and comfort standards of facilities such as train stations, retail facilities or event halls. In this research, past semi-automatic video analysis processing of pedestrian behavioral studies is replaced with combined sensor and data processing system within proposed framework. In train stations of major operators, real-time pedestrian observation increases safety levels on station platforms. Tactic algorithms and alarm trigger schemes enable on-time surveillance, e.g. at overcrowded floor levels in shopping centers for escalator or door closure. Sensor data is used to train models for underpass pedestrian flow regarding path choice and fundamental diagram. In retail, queue length, trajectory analysis and floor occupancy are determined for economic, comfort as well as safety evaluation. Using trajectory classification, movement and dwell time is analyzed for staff and visitors separately (see Figure 1)

Requirements of the SALTY project

This document is the first external deliverable of the SALTY project (Self-Adaptive very Large disTributed sYstems), funded by the ANR under contract ANR-09-SEGI-012. It is the result of task 1.1 of the Work Package (WP) 1 : Requirements and Architecture. Its objective is to identify and collect requirements from use cases that are going to be developed in WP 4 (Use cases and Validation). Based on the study and classification of the use cases, requirements against the envisaged framework are then determined and organized in features. These features will aim at guide and control the advances in all work packages of the project. As a start, features are classified, briefly described and related scenarios in the defined use cases are pinpointed. In the following tasks and deliverables, these features will facilitate design by assigning priorities to them and defining success criteria at a finer grain as the project progresses. This report, as the first external document, has no dependency to any other external documents and serves as a reference to future external documents. As it has been built from the use cases studies that have been synthesized in two internal documents of the project, extracts from the two documents are made available as appendices (cf. appen- dices B and C)