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Recently, the demand for scalable, efficient and accurate Indoor Positioning Systems (IPS) has seen a rising trend due to their utility in providing Location Based Services (LBS). Visible Light Communication (VLC) based IPS designs, VLC-IPS, leverage Light Emitting Diodes (LEDs) in indoor environments for localization. Among VLC-based designs, Time Difference of Arrival (TDOA) based techniques are shown to provide very low errors in the relative position of receivers. Our considered system consists of five LEDs that act as transmitters and a single receiver (photodiode or image sensor in smart phone) whose position coordinates in an indoor environment are to be determined. As a performance criterion, Cramer Rao Lower Bound (CRLB) is derived for range estimations and the impact of various factors, such as, LED transmission frequency, position of reference LED light, and the number of LED lights, on localization accuracy has been studied. Simulation results show that depending on the optimal values of these factors, location estimation on the order of few centimeters can be realistically achieved.
TSN, or Time Sensitive Networking, is becoming an essential technology for integrated networks, enabling deterministic and best effort traffic to coexist on the same infrastructure. In order to properly configure, run and secure such TSN, monitoring functionality is a must. The TSN standard already has some preparations to provide such functionality and there are different methods to choose from. We implemented different methods to measure the time synchronisation accuracy between devices as a C library and compared the measurement results. Furthermore, the library has been integrated into the ControlTSN engineering framework.
Die Literatur hat in den letzten Jahren einen breiten Diskurs zur Digitalisierung im Rechnungswesen eröffnet. Während die erste Digitalisierungswelle noch grundlegende Digitalisierungsprozesse umfasste, betrifft die zweite Digitalisierungswelle das Unternehmen in seiner Gesamtheit und geht weit über eine digitale Datenverarbeitung hinaus. Digitalisierung reicht daher von der Anwendung grundlegender digitaler Technologien zur Unterstützung von Geschäftsprozessen über Automatisierung betrieblicher Prozesse bis hin zu einer umfassenden digitalen Transformation des gesamten Unternehmens.
Rückstellungen
(2015)
This paper describes a comparative study of two tactile systems supporting navigation for persons with little or no visual and auditory perception. The efficacy of a tactile head-mounted device (HMD) was compared to that of a wearable device, a tactile belt. A study with twenty participants showed that the participants took significantly less time to complete a course when navigating with the HMD, as compared to the belt.
The integration of Internet of Things devices onto the Blockchain implies an increase in the transactions that occur on the Blockchain, thus increasing the storage requirements.
A solution approach is to leverage cloud resources for storing blocks within the chain. The paper, therefore, proposes two solutions to this problem. The first being an improved hybrid architecture design which uses containerization to create a side chain on a fog node for the devices connected to it and an Advanced Time‑variant Multi‑objective Particle Swarm Optimization Algorithm (AT‑MOPSO) for determining the optimal number of blocks that should be transferred to the cloud for storage. This algorithm uses time‑variant weights for the velocity of the particle swarm optimization and the non‑dominated sorting and mutation schemes from NSGA‑III. The proposed algorithm was compared with results from the original MOPSO algorithm, the Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA‑II), and the Pareto Envelope‑based Selection Algorithm with region‑based selection (PESA‑II), and NSGA‑III. The proposed AT‑MOPSO showed better results than the aforementioned MOPSO algorithms in cloud storage cost and query probability optimization. Importantly, AT‑MOPSO achieved 52% energy efficiency compared to NSGA‑III.
To show how this algorithm can be applied to a real‑world Blockchain system, the BISS industrial Blockchain architecture was adapted and modified to show how the AT‑MOPSO can be used with existing Blockchain systems and the benefits it provides.
Mathematik 1 Beweisaufgaben
(2020)
Die Beweisaufgabensammlung richtet sich an angehende Ingenieure, die die im Rahmen einer Mathematik 1-Vorlesung eingeführten Formeln nicht nur anwenden, sondern selbst herleiten wollen. Zur Unterstützung dienen neben ausführlichen Lösungen die in einem Extrakapitel angegebenen Lösungshinweise: halbfertige Skizzen, Teilergebnisse, Nennung der Beweismethode oder eine Auflistung der relevanten Gleichungen. Bei umfangreicheren Herleitungen ist eine Aufteilung in mehrere Aufgaben vorgenommen worden. Für die 2. Auflage wurden 45 weitere Beweisaufgaben aufgenommen, viele aus dem Bereich der Geometrie, z.B. der Höhensatz des Euklid, Abstandsformeln oder ein Vergleich der verschiedenen Darstellungsarten einer Ebene. Neben der pq-Formel wird nun auch die abc-Formel hergeleitet, die Potenzgesetze werden durch Wurzelgesetze komplettiert, und es wird bewiesen, dass die Kubikwurzel sogar im Sattelpunkt streng monoton steigt. Es wird diskutiert, warum man 0 hoch 0 zu eins definieren sollte, die verschiedenen Darstellungsformen einer Parabel ineinander überführt und gezeigt, woher das Newton-Verfahren kommt.
Die Beweise werden ergänzt durch zwei Formelsammlungen, mit denen sich eine typische Mathematik 1-Klausur lösen lässt. Die Gleichungen und Regeln der Lern-Formelsammlung sind von so elementarer Bedeutung, dass sie jeder Ingenieurstudent auswendig können sollte. Formeln und Lösungsstrategien, die aufgrund ihres etwas anspruchsvolleren Inhalts nicht jeder im Kopf haben muss, finden sich in der Klausur-Formelsammlung.
Statik Verständnisaufgaben
(2021)
Dieses Buch ist ein Lehrbuch, allerdings kein klassisches. Es gibt keine seitenlangen Erklärungen, stattdessen wird die Theorie in Form von Aufgaben eingeführt. Wichtige Formeln und Zusammenhänge wie die Schwerpunktsformeln, die Beziehung zwischen Biegemoment und Querkraft oder die Euler-Eytelwein-Formel können anhand von halbfertigen Skizzen und anderen Lösungs\-hinweisen selbst hergeleitet werden. Zum besseren Verständnis tragen auch die vielen Kontrollfragen zu grundlegenden Prinzipien und Fachbegriffen bei. Beispielsweise soll anhand einer an einem Seil hängenden Kiste der Unterschied zwischen dem Wechselwirkungsprinzip und einer Gleichgewichtsbedingung erläutert werden, oder man soll angeben, wie die abgebildeten Lager heißen: Loslager, Festlager oder doch eine feste Einspannung? Dieses Buch ist auch ein Übungsbuch, eines mit vielen Hilfestellungen. Aufgaben werden abgewandelt oder sollen auf unterschiedlichen Wegen gelöst werden, um ein Gefühl für die optimale Herangehensweise entwickeln zu können. Über allem steht das große Ziel, Studierende von Ingenieurstudiengängen bestmöglich auf die Statik-Prüfung vorzubereiten.
Die Verständnisaufgaben werden ergänzt durch zwei Formelsammlungen, mit denen sich eine Statik-Klausur lösen lässt. Die Gleichungen und Regeln der Lern-Formelsammlung sind von so elementarer Bedeutung, dass sie jeder Ingenieurstudent auswendig können sollte. Formeln und Lösungsstrategien, die aufgrund ihres etwas anspruchsvolleren Inhalts nicht jeder im Kopf haben muss, finden sich in der Klausur-Formelsammlung.
Mathematik Beweisaufgaben
(2016)
Dieses Buch verfolgt das Ziel, Studierende bestmöglich auf die Festigkeitslehre-Klausur vorzubereiten. Eine zentrale Rolle spielt dabei das in den Statik Verständnisaufgaben eingeführte didaktische Konzept: Die Theorie wird nicht einfach nur erklärt, sondern in Form von Aufgaben präsentiert. Bei Herleitungen ist der Lösungsweg einschließlich der erforderlichen Skizzen vorgegeben, um den Blick auf die wichtigen Details lenken zu können. Übungsaufgaben werden variiert, bei Bedarf in Teilaufgaben zerlegt und zu Beginn eines neuen Themas mit vielen Hinweisen versehen. Abgerundet werden die Verständnisaufgaben durch Kontrollfragen zu grundlegenden Prinzipien, Konventionen und Fachbegriffen. Neben ausführlichen Lösungen, die in der Regel über die reine Beantwortung der Frage hinausgehen und auf die kommenden Themen vorbereiten sollen, gibt es ein eigenes Kapitel mit Lösungshinweisen. Wer nicht von allein auf den Lösungsansatz kommt, der muss nicht in der Lösung spicken, sondern kann sich zunächst die ein oder andere Anregung geben lassen.
Ergänzt werden die Verständnisaufgaben durch zwei Formelsammlungen. Der Inhalt der Lern-Formelsammlung kann als das kleine Einmaleins der Festigkeitslehre angesehen werden und muss spätestens bei der Prüfung abrufbereit sein. Anspruchsvollere Formeln finden sich in der Klausur-Formelsammlung, ein klassisches Nachschlagewerk, das in dieser und ähnlicher Form bei vielen Prüfungen zum Einsatz kommt.
Mathematik 2 Beweisaufgaben
(2019)
Der zweite Band der Beweisaufgabensammlung richtet sich an angehende Ingenieure und Naturwissenschaftler, die die im Rahmen einer Mathematik 2-Vorlesung behandelten Formeln nicht nur anwenden, sondern selbst herleiten wollen. Bei der Zusammenstellung des Inhalts wurde großer Wert auf Vollständigkeit gelegt, weshalb sich die Beweise hinsichtlich Umfang und Schwierigkeitsgrad mitunter sehr deutlich voneinander unterscheiden. Um die Herleitung der auf Lern- und Klausur-Formelsammlung aufgeteilten mathematischen Gleichungen und Regeln zu erleichtern, wird eine Dreiteilung der Beweise in Aufgabe, Lösungshinweis und Lösung vorgenommen. Umfangreichere Herleitungen sind in Teilaufgaben zerlegt und anspruchsvollere Beweise durch Sternchen bzw. durch Sterne kenntlich gemacht.
Bei der Auslegung von geschraubten Stirnplattenstößen mit elastomerer Trennschicht dürfen gemäß Eurocode 3 lediglich die Flansche für eine Übertragung der Schnittgrößen berücksichtigt werden. Unsere Untersuchungen zeigen, dass auch die Stege für eine Bemessung herangezogen werden sollten. Sie tragen zu einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung im Elastomerlager bei und erlauben somit höhere Belastungen bei gleichbleibenden Abmessungen.
Basis der FE-Analysen sind ein- und zweiachsige Zug- und Druckversuche, die das komplexe Materialverhalten der elastomeren Trennschicht erfassen. Die Übereinstimmung von Messung und Simulation ist sehr gut, was insbesondere auf das verwendete Materialgesetz zurückzuführen ist: ein nicht-linear viskoelastischer Ansatz in Kombination mit dem hyperelastischen Marlow-Modell.
Es hat sich herausgestellt, dass der Reibungskoeffizient und die Querkontraktionszahl des Elastomerlagers maßgeblich das Tragverhalten der geschraubten Stirnplattenstöße beeinflussen.
For the standard ISO 16842 cruciform test specimen, stresses obtained from the gauge area are far below the ultimate tensile strength due to high stress concentrations at the slit ends which lead to premature failure. Objective: To introduce a new cruciform specimen design which has been optimized with respect to the determination of yield surfaces. Methods: The proposed design differs from the ISO standard by an additional thinning of the gauge area and wider slits in the arms to avoid stress singularities. Compared to other cruciform test piece designs found in the literature, the stress distribution is still homogeneous and there is no need to reduce the size of the gauge area, thanks to the specimen’s well-balanced proportions. Results: Biaxial tensile tests have been conducted with aluminium 5754 alloy samples of different thicknesses. For the standard cruciform test piece, the maximum strain achieved at the gauge area is only 25% of the fracture strain. The optimized cruciform test piece can attain about 66% of the fracture strain before breaking. Conclusions: The optimized specimen design enables the measurement of yield surfaces at higher stress levels. In case of other materials such as elastomers, the slit length has be to adjusted accordingly.
The applicability of finite elements for molecular dynamic simulations depends on both the structure’s dimensions and the underlying force field type. Shell and continuum elements describe molecular structures only in an average sense, which is why they are not subject of this paper. In contrast, truss and beam elements are potentially attractive candidates when it comes to accurately reproducing the atomic interactions. However, special considerations are required for force fields that use not only two-body, but also multi-body potentials. For the example of bending and torsion energies it is shown how standard beam element models have to be extended to be equivalent to classical molecular dynamic simulations.