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Autonomous steering of an electric bicycle based on sensor fusion using model predictive control
(2019)
In this thesis a control and steering module for an autonomous bicycle was developed. Based on sensor fusion and model predictive control, the module is able to trace routes autonomously.
The system is developed to run on a Raspberry Pi. An ultrasonic sensor and a 2D Lidar sensor are used for distance measurements. The vehicle’s position is determined by using GPS signals. Additionally, a camera is used to capture pictures for the roadside detection. In order to recognize the road and the position of the vehicle on it, computer vision techniques are used. The captured images are denoised, Canny edge detection is performed and a perspective transformation is applied. Thereafter a sliding window algorithm selects the edges belonging to the roadside and a second order polynomial is fitted to the selected data. Based on this, the road curvature and the lateral position of the vehicle on the road are calculated. The implemented software is thus able to detect straight and curved roads as well as the vehicle’s lateral offset.
A route planning module was implemented to navigate the vehicle from the start to the destination coordinates. This is done by creating an abstract graph of the roads and using Dijkstra’s algorithm to determine the shortest path.
Four MPC controllers were implemented to control the movements of the vehicle. They are based on state space equations derived from the linear single-track vehicle model. This relatively straightforward model makes it possible to predict the vehicle behavior and is efficient to compute. Each controller was built with different parameters for different vehicle speeds to account for the non-linearity of the system. The controllers simulate the future states of the system at each timeslot and select appropriate control signals for steering, throttle and brakes.
In this thesis, all the components of the steering and control module were individually validated. It was established that the each individual component works as expected and certain constraints and accuracy limits were identified. Finally, the closed loop capabilities of the system were assessed using a test vehicle. Despite some limitations imposed by this setup, it was shown that the control module is indeed capable of autonomously navigating a vehicle and avoiding collisions.
Ziel der Simulationsstudien in dieser Arbeit war es, die Leistungsfähigkeit des Transition Radiation Detectors zur Identifikation von leichten Kernen und Hyperkernen im CBM-Experiment zu untersuchen. Die Trennung von Helium und Deuterium
mithilfe ihres spezifischen Energieverlustes im TRD ist zentral, um eine Rekonstruktion des seltenen Hyperkerns 6 ΛΛHe mit einem hohen Signal-zu-Untergrund-Verhältnisse zu leisten. Zur Erfüllung der Anforderungen, die sich aus dem CBM-Forschungsprogramm ergeben, wird eine Auflösung des Energieverlustes dEdx von Helium von höchstens 30 % verlangt...
Jürgen Habermas und Talal Asad zählen zu den bedeutendsten Protagonisten des Diskurses um die postsäkulare Gesellschaft. In der vorliegenden Arbeit unternehme ich eine vergleichende Lektüre zentraler Schriften beider Autoren. Dabei versuche ich, möglichst präzise zu beschreiben, wie Habermas und Asad einen neuen Blickwinkel auf die Verhältnisbestimmung von Religion und Gesellschaft in der Gegenwart freigeben und plausibilisieren.
Einen zentralen Stellenwert schreibe ich der Tatsache zu, dass hierfür von beiden der Begriff der ‚Übersetzung‘ herangezogen wird. Ziel der Untersuchung ist es folglich, erste systematisierende Vorstöße bezüglich des Begriffspaars ‚Religion übersetzen‘ zu leisten. Dabei gilt es ein Bündel an Forschungsfragen zu beantworten: Wie wird der Begriff der Übersetzung verstanden? In welcher Art und Weise kommt Religion im Werk der Autoren zur Sprache? Auf welche Aspekte der Religion soll sich die Übersetzungsleistung beziehen? Wer sind die Subjekte dieser Übersetzung? Und schließlich, welche Chancen und Probleme bringen die beiden Ansätze für eine politiktheoretische Perspektive auf religiös-gesellschaftliche Fragestellungen mit sich?
Jede Gesellschaft oder Gemeinschaft wird von ihrer historischen Geschichte beeinflusst. Die gewachsenen Ansichten, Umgangsweisen und Strategien sind die Basis für die Weiterentwicklung jedes Gemeinwesens. Das Museum ist ein Ort der offenen und kritischen Auseinandersetzung mit dieser Geschichte und deren Wirkungen auf die Gegenwart. Es ist somit eine bildungspolitische Einrichtung, die aufgrund dieser gesellschaftlichen Aufgabe ihre besondere Bedeutung und Existenzberechtigung erhält. Museen sind in jeder Kultur und Gesellschaft ein wesentlicher Ort für die Fragen: Wo kommen wir her? Was verbindet uns? Besonderes in einer jungen Nation, die ihre Unabhängigkeit erst 1991 erlangt hat, ist eine Auseinandersetzung mit diesen Fragen dringend und wichtig.
Die Arbeit schlägt einen weiten Bogen vom Allgemeinen zum sehr Speziellen. Sie beginnt mit einer Darstellung der wichtigen Ansätzen und Studien zur Besucherforschung in Museen allgemein. Dabei wird nicht nur der Wandel in den Ansprüchen des Publikums aufgezeigt, sondern auch die Veränderungen der Konzeption und der Repräsentation der Museen selbst. Einen Schwerpunkt legt die Arbeit auf den Aspekt des Erzählens - das bedeutet, etwas sichtbar zu machen, was nicht offensichtlich ist: Kontexte, Reflexionen und Bezüge. Die Bedeutung der Kommunikation zwischen dem Museum und seinen Besuchern wurde in der Ethnologie bisher eher vernachlässigt.
Die vorliegende Arbeit befasst sich damit, wie die spezifische Durchführung eines besonderen psychologischen Laborexperiments in eine allgemeine, kausale Form übersetzt wird. Anstatt dazu formale Kriterien der Validität heranzuziehen, wird ein experimenteller Forschungsprozess ethnographisch begleitet.
Forschungsgegenstand ist ein Verhaltensexperiment aus der allgemeinen Psychologie zur Trainierbarkeit des Arbeitsgedächtnisses. Im Rahmen der Ethnographie werden teilnehmende Beobachtungen, Interviews und Dokumentensammlung kombiniert eingesetzt. Die Auswertung der Materialien erfolgt mithilfe der Situationsanalyse nach Clarke (2012), einer qualitativen Auswertungsmethode im Anschluss an die Grounded Theory.
In dieser Arbeit wird das Verhalten der Versuchsperson ins Zentrum gerückt, das die Messung in Gang setzt und hält und die Entstehung von zahlenförmigen Daten ermöglicht. Dazu wird in Orientierung an neueren Science & Technology Studies eine begriffliche Systematisierung der Experimentalpraxis aus dem empirischen Material herausgearbeitet, mit dem die Konstruktion und Transformation des Verhaltens der Versuchsperson im Verlauf des Datenerhebungs- Auswertungs- und Interpretationsprozesses beschrieben werden kann.
Die Ergebnisse der Ethnographie legen nahe, dass dieses Verhalten der Versuchsperson - korrespondierend zum kausal verfassten Endprodukt des Experiments - von der komplexen Erhebungssituation abhängig und paradoxerweise gleichzeitig unabhängig ist. Damit wird in Anlehnung an Latour (2002) zwischen konstruktivistischen und objektivistischen Positionen vermittelt. Zudem weisen die erforschten Praktiken die epistemische Stellung der Versuchsperson aus. Diese wird im Anschluss an die Terminologie von Rheinberger (2001/ 2006) als Mischform von epistemischem Ding (Neues) und technischem Ding (Bekanntes) bestimmt.
"Spielen und Sich-Bewegen sind elementare kindliche Bedürfnisse. Als positive Lebensäußerungen fördern sie Gesundheit und Wohlbefinden. Sie unterstützen die psychomotorische, emotionale und soziale Entwicklung und tragen zur Ausbildung kognitiver Strukturen bei. Durch Spiel und Bewegung macht das Kind Erfahrungen seiner selbst: Es erprobt Bewegungs- und Handlungsabläufe, lernt, sich einzuschätzen und erlebt eigenes Können und seine Grenzen. Im gemeinsamen Tun mit anderen Kindern entwickeln sich seine Kooperations- und Kommunikationsfähigkeit." (Hessisches Kultusministerium, 1995, S. 20)
In diesem Auszug aus dem Rahmenplan für den Sportunterricht in hessischen Grundschulen werden dem Sporttreiben neben gesundheitsfördernden vor allem charakterbildende Eigenschaften zugeschrieben. Laut der "Charta des Deutschen Sports" zählt Sport sogar zu den "nicht austauschbare[n] Faktoren der Bildung" und als wichtiger Baustein "zur Entfaltung der Persönlichkeit" (zit. nach Singer, 1986, S. 295). Damit werden hohe Erwartungen an die sportliche Betätigung von Kindern formuliert, die von einer gesamtheitlichen Förderung der individuellen Entwicklung durch die Partizipation am Sport ausgehen und ein geradezu lobpreisendes Bild von Bewegungspraktiken zeichnet.
Dass auch die Welt des Sports ihre negativen Seiten hat, ist nicht von der Hand zu weisen. Ein Blick in die Tageszeitung genügt, um über aktuelle Doping- und Korruptionsvorwürfe rund um Olympische Spiele, Manipulationsverdächtigungen gegenüber Schiedsrichtern oder gar staatlichen Einrichtungen oder randalierende und sich prügelnde Fangruppen informiert zu werden. Diese Thematiken lassen sich von der internationalen Bühne herunterbrechen bis auf den heimischen Fußballplatz vor der Haustür. Gerade auf diesem haben sich in den vergangenen Jahren, man darf mittlerweile gar von Dekaden sprechen, Szenen ereignet, die den im oben angestellten Zitat mit dem Sport verbundenen Ansprüchen nicht gerecht werden.
Gerade im Amateur- und Breitensportbereich des Fußballs ist im Allgemeinen eine rauere Atmosphäre wahrzunehmen, die sich nicht zuletzt in Spielabbrüchen und physischen Auseinandersetzungen äußert und sich nicht auf den Seniorenspielbetrieb beschränkt, sondern gar Junioren- und Kinderspiele umfasst. Diese ausgemachten Tendenzen waren letztendlich ausschlaggebend für die von Ralf Klohr, damals selbst als Nachwuchstrainer aktiv, 2007 vollzogene Gründung der "Fair-Play-Liga", die den angesprochenen Entwicklungen entgegenwirken und das Bildungspotenzial des Sports wieder mehr in den Vordergrund rücken und schützen soll. Die jüngsten Fußballinteressierten, also Kinder ab 4 Jahren, spielen dort nach modifizierten Regeln, die zur Erfüllung ihrer altersentsprechenden Bedürfnisse beitragen und diese sicherstellen sollen. Mittlerweile ist das Konzept deutschlandweit im Einsatz und eine etablierte Organisationsform des Kinderfußballs, mit der Klohr (2018) die "nglaubliche Kraft im Fußball" bemühen und diese über eine dem Straßenfußball ähnliche, aber nach seinen Vorstellungen verbesserte Herangehensweise zurückholen will:
"Ich sehe die Fair-Play-Liga mit Trainer als eine Qualitätssteigerung zum ‚alten‘ Bolzplatz. Ich sehe die Fair-Play-Liga als ‚modernen‘ Bolzplatz. Die Trainer haben in erster Linie einen Betreuungsauftrag. Auf dem modernen Bolzplatz können sie dafür sorgen, dass alle Kinder gerecht behandelt, also nicht, benachteiligt, werden."
Ebenso wie an den Schulsport sind an die Fair-Play-Liga durch ihre Selbstdefinition einige Erwartungen geknüpft. Die vorliegende Masterthesis macht es sich zum Ziel herauszuarbeiten, inwiefern die Initiative ihren eigens auferlegten Ansprüchen gerecht wird, welche Interaktionsverhältnisse sie hervorbringt und was sie im Sinne eines "Vermittlers" bestimmter Wertvorstellungen im Stande ist zu leisten.
Dafür soll zunächst einmal aufgezeigt werden, was dem Sport generell im Sinne eines Fairnessbegriffs und der damit verknüpften Werte tatsächlich an "Übermittlerpotenzial" innewohnt sowie was über das Fairnessverständnis von Kindern und Jugendlichen bekannt ist (Kapitel 2). Im Anschluss daran werden das vom Deutschen Fußball-Bund (DFB) verfolgte Ausbildungskonzept, die Grundmerkmale und Ziele der Fair-Play-Liga und bereits diesbezüglich durchgeführte Untersuchungen vorgestellt (Kapitel 3), ehe die eigenen Fragestellungen der Forschungsarbeit dargelegt werden (Kapitel 4).
Nach einer Beschreibung des methodischen Vorgehens in seiner Theorie und Praxis (Kapitel 5) folgen die Zusammenführung der im Forschungsprozess erzeugten Resultate und die daran anknüpfende Thesenbildung (Kapitel 6). In der anschließenden Diskussion sollen die Ergebnisse hinsichtlich ihrer Relevanz und ihrer Genese bewertet und interpretiert werden (Kapitel 7), sodass in einem letzten Schritt sowohl Handlungs- und Verbesserungsvorschläge gebündelt und Anregungen für weitere empirische Arbeiten gegeben werden können.
Diese Arbeit untersucht die Perzeption der Vokale /a/, /ɐ/ und /ɐ̃/ durch deutsche erwachsene Portugiesischlerner. Ziel war herauszufinden, ob deutsche L1-Sprecher in der Lage sind, die genannten Laute zu unterscheiden, unter anderem in Abhängigkeit von ihrem Fremdsprachenniveau im EP.
Die Teilnehmer der Studie waren 27 deutsche Muttersprachler, die EP im Erwachsenenalter und zumeist an der Universität erlernen oder erlernt haben. Die Kontrollgruppe bildeten 33 portugiesische Muttersprachler. Beide Gruppen nahmen an einem Online-Perzeptionstest teil, dessen Aufbau sich an der Studie von Darcy und Krüger (2012) orientiert. Während des Tests mussten die Probanden aus einer Lautsequenz von drei einsilbigen Kunstwörtern mit der Silbenstruktur CVC dasjenige Kunstwort identifizieren, das einen anderen Vokal beinhaltete als die anderen zwei. Neben dem Perzeptionstest nahmen alle Teilnehmer an einem Einstufungstest für das EP teil, der aus einem C-Test und einem Vokabeltest bestand.
Die vorliegende Arbeit befasst sich damit, wie die spezifische Durchführung eines besonderen psychologischen Laborexperiments in eine allgemeine, kausale Form übersetzt wird. Anstatt dazu formale Kriterien der Validität heranzuziehen, wird ein experimenteller Forschungsprozess ethnographisch begleitet.
Forschungsgegenstand ist ein Verhaltensexperiment aus der allgemeinen Psychologie zur Trainierbarkeit des Arbeitsgedächtnisses. Im Rahmen der Ethnographie werden teilnehmende Beobachtungen, Interviews und Dokumentensammlung kombiniert eingesetzt. Die Auswertung der Materialien erfolgt mithilfe der Situationsanalyse nach Clarke (2012), einer qualitativen Auswertungsmethode im Anschluss an die Grounded Theory.
In dieser Arbeit wird das Verhalten der Versuchsperson ins Zentrum gerückt, das die Messung in Gang setzt und hält und die Entstehung von zahlenförmigen Daten ermöglicht. Dazu wird in Orientierung an neueren Science & Technology Studies eine begriffliche Systematisierung der Experimentalpraxis aus dem empirischen Material herausgearbeitet, mit dem die Konstruktion und Transformation des Verhaltens der Versuchsperson im Verlauf des Datenerhebungs- Auswertungs- und Interpretationsprozesses beschrieben werden kann.
Die Ergebnisse der Ethnographie legen nahe, dass dieses Verhalten der Versuchsperson - korrespondierend zum kausal verfassten Endprodukt des Experiments - von der komplexen Erhebungssituation abhängig und paradoxerweise gleichzeitig unabhängig ist. Damit wird in Anlehnung an Latour (2002) zwischen konstruktivistischen und objektivistischen Positionen vermittelt. Zudem weisen die erforschten Praktiken die epistemische Stellung der Versuchsperson aus. Diese wird im Anschluss an die Terminologie von Rheinberger (2001/ 2006) als Mischform von epistemischem Ding (Neues) und technischem Ding (Bekanntes) bestimmt.
In thesis I investigate the possibility that at the smallest length scale (Planck scale) the very notion of "dimension" needs to be revisited. Due to "quantum effects" spacetime might become very turbulent at these scales and properties like those of "fractals" emerge, including a "scale dependent dimension". It seems that this "spontaneous dimensional reduction" and the appearance of a minimal physical length are very general effects that most approaches to quantum gravity share. Main emphasis is given to the"spectral dimension" and its calculation for strings and p-branes.