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(2013)
AI-based Ground Penetrating Radar Signal Processing for Thickness Estimation of Subsurface Layers
(2023)
This thesis focuses on the estimation of subsurface layer thickness using Ground Penetrating Radar (GPR) A-scan and B-scan data through the application of neural networks. The objective is to develop accurate models capable of estimating the thickness of up to two subsurface layers.
Two different approaches are explored for processing the A-scan data. In the first approach, A-scans are compressed using Principal Component Analysis (PCA), and a regression feedforward neural network is employed to estimate the layers’ thicknesses. The second approach utilizes a regression one-dimensional Convolutional Neural Network (1-D CNN) for the same purpose. Comparative analysis reveals that the second approach yields superior results in terms of accuracy.
Subsequently, the proposed 1-D CNN architecture is adapted and evaluated for Step Frequency Continuous Wave (SFCW) radar, expanding its applicability to this type of radar system. The effectiveness of the proposed network in estimating subsurface layer thickness for SFCW radar is demonstrated.
Furthermore, the thesis investigates the utilization of GPR B-scan images as input data for subsurface layer thickness estimation. A regression CNN is employed for this purpose, although the results achieved are not as promising as those obtained with the 1-D CNN using A-scan data. This disparity is attributed to the limited availability of B-scan data, as B-scan generation is a resource-intensive process.
In this study, various imaging algorithms for the localization of objects have been investigated. Therefore, an Ultra-Wideband (UWB) radar based experimental setup with a circular antenna array is designed as part of this work. This concept could be particularly useful in microwave medical imaging applications. In order to validate its applicability in microwave imaging, different imaging algorithms have been evaluated and compared by means of our experimental setup. Accurate imaging results have been achieved with our system under multiple test-scenarios.
UAVs (engl. Unmanned Aerial Vehicles) sind in den vergangenen Jahren auch außerhalb militärischer und wissenschaftlicher Nutzung beliebter geworden. Für autonome Fluganwendungen ist die Überwachung der Umgebung zwingend notwendig. In dieser Arbeit wird ein experimenteller Ansatz zur Hinderniserkennung mit Radar- und Lidarsensorik präsentiert. Dieser setzt sich aus der Kollisionsvermeidung der Flugsteuerung px4, einem Nvidia Jetson TX2 als Flugbegleitcomputer und den Sensoren Slamtec RPLidar A2M6 und Texas Instruments AWR1443 Radar zusammen. Insgesamt wurden drei verschiedene Hardwarekomponenten getestet. Zur Auswertung der Versuche wird eine durch Python OS-unabhängige Auswertesoftware entwickelt und implementiert. Die Versuchsplanung setzt sich aus drei Versuchen mit jeweils fünf in Geometrie und Textur unterschiedlichen Hindernissen zusammen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass der eingesetzte Lidar gegenüber dem Radar Vorteile auf kurze Distanz aufweist. Zur Reproduzierbarkeit von Experimenten auf kurzer Distanz wird die Entwicklung eines fixen Messaufbaus empfohlen.
Die vorliegende Bachelor Thesis befasst sich mit der Funktionsweise des ArduPilot Open Source Autopiloten. Für die Ausführung erfolgt mit einem Pixhawk Flugcontroller. Dabei wird die Funktionsweise der Regler und der Navigation des Luftfahrzeuges untersucht. Nach der Analyse des Regler Aufbaus werden wird die Regelung für einen Multiplex EasyStar 2 ausgelegt und in dem Flugzeug verbaut. Für die Kommunikation mit dem Pixhawk Flugcontroller und der Parametereinstellung für die Regelung wird die Mission Planner Bodenstation verwendet. Die Regelung wird mit praktischen Flugtests und der automatischen Tuning Funktion durchgeführt. Mit Hilfe der angelegten Daten Protokolle während des Flugs wird im Nachhinein das Flugverhalten des Multiplex EasyStar 2 ausgewertet und angepasst. Nach der Auslegung der Regelparameter besteht die Aufgabe darin, einen vollautonomen Flug mit automatischem Start und automatischer Landung durchzuführen. Die Wegpunkt Generierung für den autonomen Flug erfolgt mit der Mission Planner Bodenstation. Es soll mit dieser Arbeit die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Systems überprüft werden.
Geschichte(n) der Medizin
(2014)
Seit Menschengedenken schreibt die Medizin ihre eigene(n) Geschichte(n). Bis heute faszinieren Berichte über Krankheiten oder Todesfolgen vergangener Zivilisationen, Herrscher und Persönlichkeiten. In diesem Band werden ausgewählte Vitae aus der Zeit zwischen dem zweiten Jahrhundert vor Christus und heute exemplarisch und kurzweilig vorgestellt.
Doch nicht nur die hier wiedergegebenen Krankheitsverläufe der prominenten Protagonisten faszinieren. Mindestens genauso bemerkenswert sind die dargestellten Veränderungen von Moral-Vorstellungen innerhalb der Geschichte(n): So verbietet beispielsweise der Eid des Hippokrates das Blasenstein¬-Schneiden – doch heute ist die Entfernung von Nephrolithen immanenter Bestandteil der Urologie. Und während die Deklaration des Weltärztebundes aus dem Jahr 1948 – das sogenannte Genfer Gelöbnis – den Schwangerschaftsabbruch noch ablehnt, ist dieser heutzutage (in engen Grenzen) erlaubt.
Den renommierten Autoren des vorliegenden Bandes gelingt es mühelos und mitreißend, Geschichte(n) der Medizin in Biografien und Erzählungen lebendig werden zu lassen. Ihre historischen Betrachtungen sind gleichermaßen unterhaltsam wie lehrreich.
Geschichte(n) der Medizin
(2015)
Renommierte Autoren erzählen lebendige und mitreißende Geschichte(n) der Medizin über Krankheiten, Ärzte und Forscher.
-Wie kam es zur Entdeckung des Blutkreislaufes, wo man doch lange Zeit glaubte, die Leber produziere täglich Tausende von Litern Blut?
-Warum sind Hirnschrittmacher erst viel später als Herzschrittmacher auf der medizinischen Bühne erschienen, wo doch das Gehirn schon in der Antike trepaniert und erforscht wurde?
-Die Antworten auf diese und andere Fragen werden nicht nur wissenschaftlich exakt, sondern auch überaus unterhaltsam gegeben.
-Beachtlich, dass Friedrich II. von Preußen auch begnadeter Hobby-Arzt war.
-Bemerkenswert, wie eine Frau zu einer Zeit zielstrebig Ärztin wurde, als nur Männer Medizin studieren durften.
-Bewegend die Erlebnisse eines Arztes an der Front.
-Faszinierend, wie ein „Wunderdoktor“ reihenweise Frauen in Ohnmacht versetzte, um sie zu heilen; er wurde damit zum Mitbegründer der Psychotherapie.
-Das Buch knüpft mit diesen und weiteren Erzählungen an den großen Erfolg des ersten Bandes an und bietet in populärwissenschaftlicher Weise neues Lese- und Bildungsvergnügen.
In automotive parking scenario, where the curb shall be detected and classified to be traversable or not, radars play an important role. There are different approaches already proposed in other works to estimate the target height. This paper assesses and compares two methods. The first is based on Angle of Arrival (AoA) estimation of input signals of multiple antennas using the Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) principle. The second method uses the geometry in multipath propagation of the radar echo signal for one antenna input. In this work a modified method of calculation of the curb height based on the second method is proposed. The theory of approach is mathematically proved and effectiveness is demonstrated by evaluation of measurements with a 77 GHz Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar. In order to evaluate the performance of the introduced method the mean square error (MSE) is used in the proposed scenario. This method, using only one antenna input, produced up to 3.4 times better results for curb height detection in comparison with former methods.