4K HEVC video processing with GPU optimization on Jetson TX1

Learn how to capture and process 4K video (HEVC encoding, scaling, mixing) on the TX1 and how to integrate the powerful GPU for complex tasks. 4K video previously required custom hardware or high-performance desktop processors. The heterogeneous system architecture of the TX1 allows to process these tasks in a single chip. The main challenges lie in the optimal utilization of the different hardware resources of the TX1 (CPU, GPU, dedicated hardware blocks) and in the software frameworks. Variants are discussed and bottlenecks identified. The interaction between hardware and software is shown. Simple capturing and displaying 4K video can be achieved using existing out-of-the-box methods. However, GPU based enhancements were developed and integrated for realtime scaling and video mixing

Delaying Decisions and Reservation Costs

We study the Feedback Vertex Set and the Vertex Cover problem in a natural variant of the classical online model that allows for delayed decisions and reservations. Both problems can be characterized by an obstruction set of subgraphs that the online graph needs to avoid. In the case of the Vertex Cover problem, the obstruction set consists of an edge (i.e., the graph of two adjacent vertices), while for the Feedback Vertex Set problem, the obstruction set contains all cycles. In the delayed-decision model, an algorithm needs to maintain a valid partial solution after every request, thus allowing it to postpone decisions until the current partial solution is no longer valid for the current request. The reservation model grants an online algorithm the new and additional option to pay a so-called reservation cost for any given element in order to delay the decision of adding or rejecting it until the end of the instance. For the Feedback Vertex Set problem, we first analyze the variant with only delayed decisions, proving a lower bound of $4$ and an upper bound of $5$ on the competitive ratio. Then we look at the variant with both delayed decisions and reservation. We show that given bounds on the competitive ratio of a problem with delayed decisions impliy lower and upper bounds for the same problem when adding the option of reservations. This observation allows us to give a lower bound of $\min{\{1+3\alpha,4\}}$ and an upper bound of $\min{\{1+5\alpha,5\}}$ for the Feedback Vertex Set problem. Finally, we show that the online Vertex Cover problem, when both delayed decisions and reservations are allowed, is $\min{\{1+2\alpha, 2\}}$-competitive, where $\alpha \in \mathbb{R}_{\geq 0}$ is the reservation cost per reserved vertex.Comment: 14 Pages, submitte

Robust feature extraction pose estimation during fly-around and straight-line approach in close range.

This paper refers to the field of visual navigation in OnOrbit Servicing (OOS) and/or Active Debris Removal (ADR) missions. Mainly the robust feature extraction pose estimation technique is proposed here to estimate target while approaching it. This method is tested with two image datasets from different sensors in open loop. The stable tracking during the fly-around and straight line approach gives a positive feedback to consider this technique as a possible candidate for the future missions

Optimal interpolation of satellite and ground data for irradiance nowcasting at city scales

We use a Bayesian method, optimal interpolation, to improve satellite derived irradiance estimates at city-scales using ground sensor data. Optimal interpolation requires error covariances in the satellite estimates and ground data, which define how information from the sensor locations is distributed across a large area. We describe three methods to choose such covariances, including a covariance parameterization that depends on the relative cloudiness between locations. Results are computed with ground data from 22 sensors over a 75×80 km area centered on Tucson, AZ, using two satellite derived irradiance models. The improvements in standard error metrics for both satellite models indicate that our approach is applicable to additional satellite derived irradiance models. We also show that optimal interpolation can nearly eliminate mean bias error and improve the root mean squared error by 50%

A robust navigation filter fusing delayed measurements from multiple sensors and its application to spacecraft rendezvous

A filter is an essential part of many control systems. For example guidance, navigation and control systems for spacecraft rendezvous require a robust navigation filter that generates estimates of the state in a smooth and stable way. This is important for a safe spacecraft navigation within rendezvous missions. Delayed, asynchronous measurements from possibly different sensors require a new filter technique which can handle these different challenges. A new method is developed which is based on an Extended Kalman Filter with several adaptations in the prediction and correction step. Two key aspects are extrapolation of delayed measurements and sensor fusion in the filter correction. The new filter technique is applied on different close-range rendezvous examples and tested at the hardware-in-the-loop facility EPOS 2.0 (European Proximity Operations Simulator) with two different rendezvous sensors. Even with realistic delays by using an ARM-based on-board computer in the hardware-in-the-loop tests the filter is able to provide accurate, stable and smooth state estimates in all test scenarios

10-Year Anniversary of the European Proximity Operations Simulator 2.0 - Looking Back at Test Campaigns, Rendezvous Research and Facility Improvements

Completed in 2009, the European Proximity Operations Simulator 2.0 (EPOS 2.0) succeeded EPOS 1.0 at the German Space Operations Center (GSOC). One of the many contributions the old EPOS 1.0 facility made to spaceflight rendezvous is the verification of the Jena-Optronik laser-based sensors used by the Automated Transfer Vehicle. While EPOS 2.0 builds upon its heritage, it is a completely new design aiming at considerably more complex rendezvous scenarios. During the last ten years, GSOC’s On-Orbit-Servicing and Autonomy group, who operates, maintains and evolves EPOS 2.0, has made numerous contributions to the field of uncooperative rendezvous, using EPOS as its primary tool. After general research in optical navigation in the early 2010s, the OOS group took a leading role in the DLR project On-Orbit-Servicing End-to-End Simulation in 2014. EPOS 2.0 served as the hardware in the loop simulator of the rendezvous phase and contributed substantially to the project’s remarkable success. Over the years, E2E has revealed demanding requirements, leading to numerous facility improvements and extensions. In addition to the OOS group’s research work, numerous and diverse open-loop test campaigns for industry and internal (DLR) customers have shaped the capabilities of EPOS 2.0 significantly

Instream Measures in einer alpinen Schwallstrecke – eine erste Bilanz von der Hasliaare

In der Hasliaare in Innertkirchen wurden im Winter 2014/15 auf einer 300 m langen Flussstrecke fischökologische Aufwertungsmassnahmen in Form von Instream Measures (direkt im Fliessgewässer, innerhalb der Dämme) umgesetzt. Aus ökologischer Sicht lag der Hauptfokus auf dem Schaffen von Habitaten für Jungfischstadien der heimischen Forelle (Salmo trutta), da diese in der mit Buhnen kanalisierten Strecke bei Abflüssen grösser als 20 m³/s fehlen. In der Planungsphase mussten erstens die dynamischen Anforderungen eines Gebirgsflusses berücksichtigt werden. Zweitens musste bei der ökologischen Aufwertung das Schwall/ Sunk-Abflussregime beachtet werden, drittens sollte der Aufwand in einem akzeptablen Verhältnis zum ökologischen Mehrwert stehen und nicht zuletzt mussten die Ansprüche von vielen verschiedenen Akteuren berücksichtigt werden. Als Massnahmen wurde eine Kombination aus Belebtsteingruppen, Wurzelstöcken, Fischunterständen und abgeknickten Buhnen realisiert. Im Sommer und Herbst 2015 erfolgte eine erste Erfolgskontrolle, bei der die fischökologischen Verbesserungen aufgezeigt werden konnten

Klimaduell – das Klima gewinnt

Teil des Sustainable Campus Living Lab - CAMPUS@LSFM: https://www.zhaw.ch/de/lsfm/forschung/interdisziplinaere-zusammenarbeit/sustainable-campus/Hochschulen tragen nicht nur durch Forschung, Wissensvermittlung, Dialog und Transfer zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele von Gesellschaften bei, sondern bereiten Studierende auf die Herausforderungen der Zukunft vor. Um die hochschuleigenen Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und die Hochschulangehörigen auf diese gemeinsame Reise mitzunehmen, wurde das Projekt „Klimaduell“ mit dem gleichnamigen Wettbewerb am Department Life Sciences and Facility Management (LSFM) der Züricher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) zusammen mit der Partnerhochschule Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) umgesetzt. Ziel des Projektes war es, eine Massnahme zu entwicklen, die auf eine spielerische und motivierende Art möglichst viele Hochschulangehörige erreicht und einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leistet. Es sollte ebenfalls Erkenntnisse für die Verhaltensforschung als auch für die praktische Umsetzung liefern, die genutzt werden können, um das Klimaduell als eine mögliche verbesserte und wiederholbare Massnahme im Hochschulkontext zu etablieren. Grundlage für die Gestaltung des „Klimaduell“-Wettbewerbs war u.a. eine Hotspot-Analyse, mit der die Bereiche der Hochschulen ermittelt wurden, die besonders viele Treibhausgasemissionen erzeugen. Anhand der Ergebnisse, Erkenntnissen aus der Literatur und Auflagen in der Machbarkeit wurden 14 Challenges entwickelt, die zur Umsetzung verschiedener klimarelevanter Verhaltensweisen auf dem Campus und/oder im Home-Office-Alltag motivieren sollten und über einen Zeitraum von 6 Wochen sequenziell stattfanden. Ein interaktives online-Start- und Schluss-Event bildeten den Rahmen. Herzstück bildete eine mobile, Drupal-basierte Webseite, über die die Anmeldung und Kommunikation mit den Teilnehmenden bewerkstelligt wurde. Zur Berechnung der Treibhausgasemmissionen, der in den Challenges propagierten Verhaltensänderungen und zur Evaluation des Projektes, wurden die Teilnehmenden anhand von Online-Umfragen befragt. Mit Durchführung des Klimaduells als challenge-basierte, gamifizierte Massnahme, wurden mit insgesamt 375 Teilnehmenden 2.3 t CO2-eq eingespart. Die meisten Einsparungen wurden mit der Challenge «Reparieren» und «Vegan essen» erreicht. Die Challenge «Hahnenwasser trinken» hatte die höchste Teilnehmerquote (N = 156). Insbesondere Verhaltensweisen, deren Integration in den Alltag wenig Aufwand bedeuten und kaum einschränken, haben das Potenzial auch über den Challengezeitraum hinaus beibehalten zu werden. Rund 30 % der Teilnehmenden würde mit äussester Wahrscheinlichkeit an einer nächsten Durchführung teilnehmen. Die gewonnen Erkenntnisse und wertvollen Feedbacks zu Kommunikation, Challenge-Design und Webseite, können gezielt zur Verbessung einer erneuten Durchführung und Skalierung genutzt werde

Rückblick, Ausblick, Weitblick : Arbeitswelt 4.0 in der Schweizer MEM-Branche

Swissmem hat die ZHAW beauftragt, die Transformation der Arbeitswelt durch die Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette der Schweizer Geräte-, Maschinen- und Anlagenbauunternehmen zu untersuchen. Diese Arbeit soll das Bewusstsein der Firmen für die Transformation steigern, relevante Handlungsfelder aufzeigen und Denkanstösse für den Swissmem Verband geben. Diese Studie gliedert sich in drei Teile. Im ersten Teil werden die Auslöser für die Einführung von neuen Technologien mittels Literaturauswertung und deren Validierung mit Unternehmensbefragungen untersucht. Diese Technologien werden im zweiten Teil den einzelnen Prozessen der Wertschöpfungskette zugeordnet, und deren Einfluss auf die Arbeitswelt wird beschrieben. Im dritten Teil werden Zukunftsszenarien erarbeitet, um die Herausforderungen der Arbeitswelt 4.0 zu erfassen. Die Literaturrecherche und die Unternehmensbefragungen zeigen, dass Effizienz, Innovation und Komplexität Hauptauslöser für die Einführung von neuen Technologien waren. Bezüglich Technologie werden für industrielle Anwendungen die ERP-Systeme am meistens zitiert; die Sensortechnik ist ebenfalls weit verbreitet. Die am meisten thematisierten Industrie 4.0 Technologien, wie das «Industrial Internet of Things», «Künstliche Intelligenz», «Augmented Reality», sind bis jetzt in vielen Unternehmen wenig umgesetzt. Die durch Befragung von ausgewählten Leuchtturm-Unternehmen der MEM Industrie validierte Zuordnung der neuen Technologien auf die industriellen Anwendungen zeigt vier Haupttrends für die Arbeitswelt: 1. Verschiedene Anwendungen sind weiterhin auf Spezialisten angewiesen. 2. Dazu sind neue Fähigkeiten von Mitarbeitern erforderlich. 3. In manchen Anwendungen stellt sich die Frage, ob die für die Einführung von neuen Technologien benötigten Kompetenzen intern oder extern aufzubauen sind. 4. Ergänzend wird eine Rekrutierung von neuen Talenten erforderlich. Anhand der Literaturrecherche und den Unternehmensbefragungen sind die im Geräte-, Maschinen und Anlagenbau tätigen Schweizer Unternehmen in drei Gruppen (Weiter-Wie-Bisher, Kompression und Expansion) segmentiert, welche unterschiedliche Prioritäten in der Anwendung von neuen Technologien haben. Ausgehend von den «Fundamental Business Drivers», bzw. den internen und externen Hauptreibern der Schweizer MEM-Branche, werden künftig mögliche Entwicklungen in den Unternehmen erläutert. Die drei Unternehmensgruppen werden anhand von zwei Dimensionen, zeitlich (fünf Jahre Ausblick und zwanzig Jahre Weitblick) und kontextabhängig (z.B. offene Welthandel, oder steigende Handelsbarrieren) in Szenarien beschrieben. Expansive Unternehmen liefern konkrete Erkenntnisse und Empfehlungen. Diese Unternehmen haben einen starken Fokus auf Services und haben bereits neue Technologien wie IIoT, Datenanalytik und künstliche Intelligenz eingeführt. Zudem sind sie direkt in der Wertschöpfungskette der Kunden eingebunden und stiften dadurch Mehrwert durch datengetriebenen Dienstleistungen. Damit entstehen drei wesentliche Herausforderungen für eine erfolgreiche Gestaltung der zukünftigen Wertschöpfungskette: 1. Die Erarbeitung von Grundlagen für die Umsetzung der Technologien der Industrie 4.0, 2. die Stärkung der Fachkompetenzen der Mitarbeiter und 3. eine neue Denkweise der Unternehmensführung, die diese Veränderungen ermöglicht. Voraussetzungen für die Arbeitswelt 4.0 entlang der ganzen Wertschöpfungskette und die benötigten neuen Kompetenzen, z.B. in den Datenwissenschaften, sind erläutert. Abschliessend werden Empfehlungen an Swissmem zur Unterstützung des erfolgreichen Wandels im Kontext der Arbeitswelt 4.0 abgegeben