Eine kunden- und lebenszyklusorientierte Produktfamilienabsicherung für die Automobilindustrie

In der vorliegenden Arbeit wird eine automotive-geeignete Absicherungsstrategie entwickelt, die erstmals den kompletten Variantenumfang eines massengefertigten eingebetteten Systems inklusive der Versionierung dessen Einzelkomponenten im Lebenszyklus systematisch betrachten und empirisch bewerten kann. Die Realisierung der Strategie bietet statistisch insbesondere Vorteile durch die Steigerung der vom Kunden wahrgenommenen Qualität aufgrund einer optimierten Absicherung von Systemvarianten

Einheitliches Management serviceorientierter Systeme in einer Multi-Provider-Umgebung

Die zunehmende Digitalisierung der Geschäfts- und Alltagswelt stellt die heutige Unternehmens-IT vor immer größer werdende Herausforderungen. Die Unternehmen sind gezwungen, ihre Prozesse kontinuierlich zu optimieren und an veränderte Rahmen- und Marktbedingungen anzupassen. Die IT muss mit diesem Wandel Schritt halten. Als ein strategisches IT-Konzept bietet das Cloud-Computing die Möglichkeit, die IT-Landschaft bedarfsorientiert nach dem Baukastenprinzip zusammenzustellen. In den seltensten Fällen wird aber ein einzelner Anbieter über ein passendes Leistungsangebot verfügen, das sämtliche funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen abdeckt. Der Weg hin zu einer Multi-Provider-Umgebung ist somit vorgezeichnet und bereits durch Trends belegt. Allerdings stellt das einheitliche Management einer Multi-Provider-Umgebung, die neben cloudbasierten auch virtuelle und physikalische Umgebungen umfasst, eine Herausforderung dar. Die anforderungsgerechte Bereitstellung und der gütegesicherte Betrieb von Services erfordern den flexiblen Einsatz aller am Verbund beteiligten Ausführungsumgebungen. Im Rahmen dieser Arbeit wird dafür eine Lösung entwickelt. Die Grundlage bildet ein Informationsmodell, das managementrelevante Ressourcen durch Managementobjekte einheitlich repräsentiert. Dazu werden Managementobjektklassen und ihre Beziehungen untereinander festgelegt. Managementobjektklassen verfügen über öffentliche Eigenschaften, die in Form von Managementvariablen modelliert werden. Mit Hilfe von Statusvariablen kann sich der Manager über den Ressourcenzustand informieren, und mit Hilfe von Konfigurationsvariablen kann er auf den Ressourcenzustand einwirken. Das Management einer Multi-Provider-Umgebung erfordert den Einsatz eines Managementsystems, das den fehlerfreien Servicebetrieb sicherstellt. Dazu gilt es, die vom Informationsmodell festgelegten Managementobjekte zur Laufzeit bereitzustellen und zu verwalten. Die Umsetzung wird dadurch erschwert, dass nicht nur eine einzelne Managementarchitektur zum Einsatz kommt, sondern zumeist mehrere. Dies setzt den Einsatz einer Datenstruktur voraus, die zur Informationsintegration verschiedenste Datenquellen anbinden kann. Dadurch lässt sich die Heterogenität überwinden und eine einheitliche Sicht auf die Managementinformationen erzeugen. Zur Gewährleistung der nicht-funktionalen Eigenschaften bedarf es neben der kontinuierlichen Überprüfung der Zieleinhaltung auch des Einsatzes adaptiver Maßnahmen, um den sich abzeichnenden Zielverfehlungen entgegenzuwirken. Hierfür kommen Policy-Regeln zum Einsatz, die die Multi-Provider-Umgebung überwachen und steuern. Im Rahmen eines Anwendungsfalls wird der experimentelle Nachweis erbracht, dass sich nicht-interaktive Services auf Basis des Informationsmodells und der Policy-Regeln in einem Verbund von heterogenen Ausführungsumgebungen flexibel bereitstellen und gütegesichert erbringen lassen

On the metrological quality of vehicle localization

Zukünftige Anwendungen für die satellitenbasierte Ortung im Verkehr werden immer höhere Anforderungen an die Messqualität der Fahrzeugposition stellen. Wichtigstes Anwendungsbeispiel hierfür ist das automatisierte Fahren im Straßenverkehr. Hierzu muss die hinreichende metrologische Qualität der Positionswerte nach einem systematischen und allgemein akzeptierten Verfahren nachgewiesen werden. Erst eine solche Prüfung schafft die Rechtssicherheit für den Einsatz von Ortungssystemen bei sicherheitsrelevanten und ökonomisch bedeutsamen Anwendungen. In dieser Arbeit wird eine formale Axiomatisierung des Begriffs Messqualität durchgeführt. Darauf aufbauend werden Qualitätsmaße zur Quantifizierung der Messqualität definiert. Im Zuge dessen wird das international akzeptierte GUM-Verfahren zur Quantifizierung der Eigenschaft Messunsicherheit auf Zustandsraummodelle erweitert, um so auch zeitvariante Messgrößen, gemessen mit dynamischen Messsystemen, berücksichtigen zu können. Für die Validierung des Messqualitätsmodells und seiner Qualitätsmaße werden allgemeingültige Anforderungen an Referenzsysteme für die Fahrzeugortung spezifiziert. Anschließend wird ein ortsgebundenes, satellitenunabhängiges Referenzsystem vorgestellt, das als Maßstab für das ebenfalls in dieser Arbeit entwickelte mobile Referenzsystem dient. Die Erprobung des exemplarisch implementierten mobilen Referenzsystems zeigt, dass die Generierung einer Referenzposition in hinreichender Qualität möglich ist. Es wird deutlich, dass sich das universelle Verständnis des Begriffs Messqualität in jeder Beurteilung von Werten zeitvarianter Messgrößen widerspiegelt. Sowohl das ortsfeste Referenzsystem, die mobile Referenz als auch satellitenbasierte Ortungssysteme lassen sich hinsichtlich ihrer Messqualität stets nach demselben Schema beurteilen. Die vorgestellte Axiomatisierung der Messqualität ermöglicht somit einen standardisierten Vergleich von Fahrzeugortungssystemen.Future applications for satellite-based localization in transport lead to steadily increasing demands on the measurement quality of the vehicle position. The most important example is automated driving in road transport. For this purpose, the sufficiently high metrological quality of the position data needs to be proven by means of a commonly accepted test procedure. Only such an approval provides legal certainty regarding the use of localization systems for safety-relevant, economically and legally significant applications. In this thesis, a formal axiomatization of the concept measurement quality is proposed. Based on this, quality measures for the quantification of the measurement quality are defined. Here, the internationally well-accepted GUM method for quantifying the property measurement uncertainty is extended on state-space models in order to cover time-varying measurands, measured by dynamical measuring systems. For the validation of the measurement quality model and its quality measures, requirements on reference systems for vehicle localization in general are specified. A track-bounded and satellite-independent reference system is presented that serves as the measurement standard for vehicle localization in this work. The testing of an exemplary implementation of a mobile reference system demonstrated that the generation of a reference position for satellite-based localization with sufficiently high quality is feasible. It becomes clear that the universal understanding of the concept measurement quality reflects in any assessment of values of time-varying measurands. The assessment of the track-bounded reference system, the mobile reference and satellite-based localization systems in terms of their measurement quality always follows the same pattern. The proposed axiomatization of measurement quality thus allows a standardized comparison of vehicle localization systems

Quantifizierung des menschlichen Fettgewebes für die temperaturgestützte Todeszeitschätzung mit der Finite-Elemente-Methode

Die temperaturgestützte Todeszeitbestimmung (TTS) ist eine wesentliche Methode zur Bestimmung des Todeszeitpunktes in der frühen postmortalen Phase. Die Simulation des Temperatur-Zeit-Verlaufes der Leichenabkühlung mittels Finite-Elemente-Methode bietet gegenüber empirischen Methoden Vorteile für die TTS. Das individuell verschieden akkumulierte Fett- und Muskelgewebe beeinflusst entscheidend die Abkühlung des Körpers und damit die Todeszeitschätzung. Die Abbildung der Leichenkonstitution und ihrer Gewebetypen ist für die rechnerische Simulation des Abkühlprozesses obligat. Bisherige Methoden verwenden vorwiegend CT-Einzelschnittbilder, Umfangsmaße oder Daten aus manuellen Leichensektionen. In Anwendung eines neuartigen CT-basierten Ansatzes (CFES-Algorithmus) können Volumina und Massen von Fett- und Muskelgewebe im Leichenabdomen quantifiziert werden. Hier wurde untersucht, welchen Einfluss eine individualgetreue Abbildung von Fett- und Muskelgewebe im Finite-Elemente-Modell (FEM) auf die TTS hat. Mittels CFES erfolgte die Quasi-Segmentierung und Quantifizierung von Fett- und Muskelgewebe basierend auf Grauwerthistogrammen aus CT-Schnittbildern von 32 Leichenabdomen. Zum Vergleich wurden klassische anthropometrische Verfahren angewandt. An Hand von CFES-Schätzungen und anthropometrischen Messergebnissen wurden für zwei Leichen individualisierte schichtdicken- und volumenorientierte FE-Modelle generiert. Simulierte TTS-Ergebnisse wurden mit gemessenen Temperatur-Zeit-Verläufen verglichen. Die schichtdickenorientierten FE-Modelle zeigten die höchste Genauigkeit der FE-basierten TTS-Auswertung (rel. Fehler 5%). Die volumenorientierten FEM erzielten eine höhere Genauigkeit als bisherige Standardmodelle ohne Individualisierung. Das Berücksichtigen abdominaler Körperfettvolumen und ihrer Lokalisierung sind für die TTS wichtig. Der CFES-Algorithmus steigert die Genauigkeit der FE-basierten TTS. Die CFES-Leistung ist durch gezielte Auswahl der CT-Parameter optimierbar

Qualification of safety relevant satellite based localisation systems for ground transportation

Für zukünftige Fahrerassistenzsysteme bis zum autonomen Fahren ist das Wissen über den genauen Ort des Fahrzeuges von existenzieller Bedeutung. Eine herausragende Möglichkeit der Ortung ermöglichen satellitenbasierte Ortungssysteme. Damit diese für sicherheitsrelevante Anwendungen eingesetzt werden können, müssen sie durch ein DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiertes Prüflabor qualifiziert und gegen die Anforderungen aus den Anwendungen zertifiziert werden. Bis heute ist dies für den Bodenverkehr nicht möglich, da die Anforderungen in der Norm hinsichtlich der präzisen und eindeutigen Definition der Qualitätsmerkmale, der Dokumentation der Messbedingungen während der Qualifizierung und der Eindeutigkeit von Messergebnissen, bedingt durch das stochastische Verhalten von GNSS-Empfängern, nicht erfüllt werden. Diese Hemmnisse werden in dieser Arbeit beseitigt, angefangen mit der eindeutigen Definition von Qualitätsmerkmalen bei der Qualifizierung von GNSS-Empfängern. Da die der Stichprobe zugrunde liegende Verteilung begrenzt durch zeitliche und örtliche Effekte nicht repräsentativ ist, wird hierbei sowohl auf die parametrische Beschreibung als auch die nicht parametrische Beschreibung eingegangen. Um das stochastische Verhalten von GNSS-Empfängern zu quantifizieren, wird in dieser Arbeit ein Qualitätsmaß eingeführt, welches keine durch Parameter beschreibbare Stichprobenverteilung benötigt. Damit die Messbedingungen dokumentiert werden können und um zu verstehen, unter welchen Bedingungen die Messungen durchgeführt wurden, wird in dieser Arbeit ein neues Maß – der bestmögliche Ort – eingeführt, welcher die Messbedingungen in einer Größe verdichtet. Die Messbedingungen werden dabei durch Referenzmessungen bestimmt. Diese streuen und folglich wird der bestmögliche Ort um eine Messunsicherheit nach dem Verfahren des GUM erweitert. Um den bestmöglichen Ort zu bestimmen, wurde das Programm – CONCAL – entwickelt und verifiziert. Nach der Überwindung der Hemmnisse wird in dieser Arbeit eine beispielhafte normenkonforme Qualifizierung eines GNSS-Empfängers durchgeführt. Die Ergebnisse der Prüffahrten zeigen, dass die Herstellerangaben bezüglich der Ortsgenauigkeit für die Prüffahrt nicht eingehalten werden konnten. Werden jedoch die systematischen Abweichungen durch die Messbedingungen berücksichtigt, lässt sich zeigen, dass die Genauigkeitsangaben eingehalten werden. Damit wird durch diese Arbeit eine negative Bewertung des Prüfgegenstands vermieden.The information about the vehicles’ location is critical for future advanced driver assistance systems and autonomous vehicles. An excellent way to locate is by means of satellite-based positioning systems. To be used for safety-relevant applications, these must be qualified by a DIN EN ISO / IEC 17025 accredited test laboratory and certified against the requirements of the applications. Hitherto, this is not possible for ground transport, because the requirements in the standard are not considered with regard to the precise and clear definition of key performance indicators, the documentation of measurement conditions during the qualification and the unambiguous measurement results due to the stochastic behaviour of GNSS receivers. These drawbacks are eliminated in this work, beginning with the clear definition of key performance parameters of GNSS-receivers. Since the sample distributions of measurement campaigns are not representative due to temporal and local effects for short test drives, both the parametric description and the distribution independent description are discussed. To quantify the stochastic behaviour of GNSS-receivers, a new quantity is introduced, which does not require samples following a distribution that can be described by parameters. To be able to document the measurement conditions and to understand under which conditions the measurements have been carried out, a new measure - the best possible location (german: bestmöglicher Ort)- is introduced in this work. Within the measure all measuring conditions are densified. The measuring conditions are determined by reference measurements of the individual measurement condition effects. The accuracy of the reference measurements varies and consequently the best possible location is expanded by a measurement uncertainty according to the procedure of the GUM. After the drawbacks are overcome, an exemplary standard-conform qualification of a GNSS receiver is carried out in this work. The results of the test runs show that the manufacturer's data concerning the location accuracy for the test drive could not be met. If, however, the systematic deviations due to the measurement conditions are considered, it can be shown that the accuracy evaluated is compliant with the manufactures statements. Due to this work a negative assessment of the system under test can be avoided

Automatische Erstellung von GDI-DE konformen Produktmetadaten im Kontext der Krisenkartierung

Metadaten als Daten über Daten werden in vielen Anwendungsbereichen erhoben. Sie stellen sicher, dass die Daten erhalten bleiben und sinnvoll genutzt werden können. Die Sicherung des Kontextes in denen die Daten erfasst worden sind, spielt gerade in der Krisenunterstützung eine große Rolle. Hier ist es essentiell, dass die Daten auffindbar sind und die räumliche und zeitliche Gültigkeit erfasst werden kann. Für eine sinnvolle Unterstützung müssen die Daten den Helfern zeitnah bereitgestellt werden. Dadurch bleibt für die Verarbeitung der Daten nur sehr wenig Zeit. Die Zeit, die die Erstellung der Metadaten benötigt, fehlt für die Erzeugung der Informationsprodukte. Metadaten können zu unterschiedlichen Zeitpunkten erhoben werden. Die meisten Informationen sind jedoch zum Zeitpunkt der Erstellung der Daten vorhanden. Deswegen sollten die Metadaten auch zu diesem Zeitpunkt erhoben werden. Eine automatische Erstellung der Metadaten ermöglicht das, ohne dabei den Ablauf der Krisenkartierung zu stören. Diese Arbeit befasst sich mit den Methoden, Metadaten zu erfassen. Diese Methoden gliedern sich in die manuelle, die semi-automatische und die automatische Erfassung. Des weiteren wird auf Metadaten im Allgemeinen und speziell auf das INSPIRE Profil der europäischen Union eingegangen. Dieses Profil findet auch in der GDI-DE Verwendung, die Teil der Europäischen Geodateninfrastruktur ist. Die automatischen Methoden werden dann zusammen mit dem Anforderungen des INSPIRE Standards als Anwendung in „ArcMap R “umgesetzt. Die Anwendung verbindet die Erstellung der verschiedenen Formate des Produktes und die Erfassung der Metadaten sowie die Möglichkeit, vorhandene Metadaten zu aktualisieren. Damit soll gezeigt werden, wie Metadaten für die Produkte einer Krisenkartierung erfasst und aktualisiert werden können. Für die Anwendung werden die Anforderungen aus den Ergebnissen der Forschung im Bereich der automatischen Metadatenerfassung abgeleitet und zusammen mit den Nutzern in Zentrum für Satellitengestützte Kriseninformation erfasst. Bei der Umsetzung wird eine möglichst vollständige Automatisierung der Metadatenerstellung angestrebt. Die mit dem Werkzeug erstellten Metadaten werden dann mit Hilfe den von der GDI-DE und INPIRE angebotenen Services validiert. Die für die Erfassung verwendeten Methoden und ihre Umsetzung werden dargestellt, und der Automationsgrad anhand eines Krisenprodukts bestimmt