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The present thesis elucidates the development of (i) a series of small molecule inhibitors reacting in a covalent-irreversible manner with the targeted proteases and (ii) a fluorescently labeled activity-based probe as a pharmacological tool compound for investigation of specific functions of the mentioned enzymes in vitro. Herein, the rational design, organic synthesis and quantitative structure-activity-relationships are described extensively.
The globalisation and the increasing international trade have raised the number and risk of introduction of foreign species and invasive pests for years. Although native species have adapted to the native habitat over many years and generations, invasive intruders often possess characteristics that are superior to native species. Thus, and because of a lack of natural enemies, they bear the potential of decimation or complete displacement of the native species; furthermore, the introduction of pathogens or nematodes as a vector possesses a high damage potential. The available measures of the local plant protection services to combat invasive species are confined. They are limited to the felling of infested trees or plants and regular controls within the infested area. A spread of single infestations can thereby be prevented, but undetected infestations can unimpededly spread, which points out the main challenge: the detection of the species. This concerns the infestation in open land as well as the single animal on its path of introduction. Concerning the development of new adequate detection systems for invasive species, there is only little research activity going on. For other fields like detection of explosives or narcotics, the research activities date back for more than one decade and consequently there are detection systems available, which are, for example, used for explosive detection in airports. The detection principle bases on the chemistry of these substances.
3D time of flight distance measurement with custom solid state image sensors in CMOS, CCD technology
(2000)
Since we are living in a three-dimensional world, an adequate description of our environment for many applications includes the relative position and motion of the different objects in a scene. Nature has satisfied this need for spatial perception by providing most animals with at least two eyes. This stereo vision ability is the basis that allows the brain to calculate qualitative depth information of the observed scene. Another important parameter in the complex human depth perception is our experience and memory. Although it is far more difficult, a human being is even able to recognize depth information without stereo vision. For example, we can qualitatively deduce the 3D scene from most photos, assuming that the photos contain known objects [COR]. The acquisition, storage, processing and comparison of such a huge amount of information requires enormous computational power - with which nature fortunately provides us. Therefore, for a technical implementation, one should resort to other simpler measurement principles. Additionally, the qualitative distance estimates of such knowledge-based passive vision systems can be replaced by accurate range measurements.
Evaluation and Optimization of IEEE802.11 multi-hop Backhaul Networks with Directional Antennas
(2020)
A major problem for rural areas is the inaccessibility to affordable broadband Internet connections. In these areas distances are large, and digging a cable into the ground is extremely expensive, considering the small number of potential customers at the end of that cable. This leads to a digital divide, where urban areas enjoy a high-quality service at low cost, while rural areas suffer from the reverse.
This work is dedicated to an alternative technical approach aiming to reduce the cost for Internet Service Provider in rural areas: WiFi-based Long Distance networks. A set of significant contributions of technology related aspects of WiFi-based Long Distance networks is described in three different fields: Propagation on long distance Wi-Fi links, MAC-layer scheduling and Interference modeling and Channel Assignment with directional antennas.
For each field, the author composes and discusses the state-of-the-art. Afterwards, the author derives research questions and tackles several open issues to develop these kinds of networks further towards a suitable technology for the backhaul segment.
In this thesis, unique administrative data, a relevant time of follow-up and advanced statistical measures to handle confounding have been utilized in order to provide new and informative evidence on the effects of vocational rehabilitation programs on work participation outcomes in Germany. While re-affirming the important role of micro-level determinants, the present study provides an extensive example of the individual and fiscal effects that are possible through meaningful vocational rehabilitation measures. The analysis showed that the principal objective, namely, to improve participation in employment, was generally achieved. Contrary to the common misconception that “off-the-job training” is relatively ineffective, this thesis has provided an empirical example of the positive impact of the programs.
Computer graphics research strives to synthesize images of a high visual realism that are indistinguishable from real visual experiences. While modern image synthesis approaches enable to create digital images of astonishing complexity and beauty, processing resources remain a limiting factor. Here, rendering efficiency is a central challenge involving a trade-off between visual fidelity and interactivity. For that reason, there is still a fundamental difference between the perception of the physical world and computer-generated imagery. At the same time, advances in display technologies drive the development of novel display devices. The dynamic range, the pixel densities, and refresh rates are constantly increasing. Display systems enable a larger visual field to be addressed by covering a wider field-of-view, due to either their size or in the form of head-mounted devices. Currently, research prototypes are ranging from stereo and multi-view systems, head-mounted devices with adaptable lenses, up to retinal projection, and lightfield/holographic displays. Computer graphics has to keep step with, as driving these devices presents us with immense challenges, most of which are currently unsolved. Fortunately, the human visual system has certain limitations, which means that providing the highest possible visual quality is not always necessary. Visual input passes through the eye’s optics, is filtered, and is processed at higher level structures in the brain. Knowledge of these processes helps to design novel rendering approaches that allow the creation of images at a higher quality and within a reduced time-frame. This thesis presents the state-of-the-art research and models that exploit the limitations of perception in order to increase visual quality but also to reduce workload alike - a concept we call perception-driven rendering. This research results in several practical rendering approaches that allow some of the fundamental challenges of computer graphics to be tackled. By using different tracking hardware, display systems, and head-mounted devices, we show the potential of each of the presented systems. The capturing of specific processes of the human visual system can be improved by combining multiple measurements using machine learning techniques. Different sampling, filtering, and reconstruction techniques aid the visual quality of the synthesized images. An in-depth evaluation of the presented systems including benchmarks, comparative examination with image metrics as well as user studies and experiments demonstrated that the methods introduced are visually superior or on the same qualitative level as ground truth, whilst having a significantly reduced computational complexity.
Process-dependent thermo-mechanical viscoelastic properties and the corresponding morphology of HDPE extrusion blow molded (EBM) parts were investigated. Evaluation of bulk data showed that flow direction, draw ratio, and mold temperature influence the viscoelastic behavior significantly in certain temperature ranges. Flow induced orientations due to higher draw ratio and higher mold temperature lead to higher crystallinities. To determine the local viscoelastic properties, a new microindentation system was developed by merging indentation with dynamic mechanical analysis. The local process-structure-property relationship of EBM parts showed that the cross-sectional temperature distribution is clearly reflected by local crystallinities and local complex moduli. Additionally, a model to calculate three-dimensional anisotropic coefficients of thermal expansion as a function of the process dependent crystallinity was developed based on an elementary volume unit cell with stacked layers of amorphous phase and crystalline lamellae. Good agreement of the predicted thermal expansion coefficients with measured ones was found up to a temperature of 70 °C.
The initially large number of variants is reduced by applying custom variant annotation and filtering procedures. This requires complex software toolchains to be set up and data sources to be integrated. Furthermore, increasing study sizes subsequently require higher efforts to manage datasets in a multi-user and multi-institution environment. It is common practice to expect numerous iterations of continuative respecification and refinement of filter strategies, when the cause for a disease or phenotype is unknown. Data analysis support during this phase is fundamental, because handling the large volume of data is not possible or inadequate for users with limited computer literacy. Constant feedback and communication is necessary when filter parameters are adjusted or the study grows with additional samples. Consequently, variant filtering and interpretation becomes time-consuming and hinders a dynamic and explorative data analysis by experts.
Pseudopotential (PP)-basierte Lattice-Boltzmann-Methoden werden zunehmend für die Simulation von Mehrphasenströmungen eingesetzt. Da sie auf einem phänomenologischen Ansatz basieren, ist ihr Einsatz mit einem hohen Modellierungsaufwand verbunden. Zudem entstehen an den Phasengrenzen sogenannte Scheingeschwindigkeiten, welche Genauigkeit und numerische Stabilität beeinträchtigen. Daher werden PP-Modelle in dieser Arbeit um drei neue Aspekte erweitert. Erstens wird gezeigt, dass bei der Modellierung unterschiedlicher Kontaktwinkel mit gängigen Methoden in Kombination mit verbesserten Kräfteschemata Scheintröpfchen entstehen. Diese werden durch einen neuartigen Ansatz eliminiert, der auf zusätzlichen Randbedingungen für alle Wechselwirkungskräfte basiert. Diese Technik verhindert nicht nur das Auftreten der Scheintröpfchen, sondern erhöht auch die Stabilität in wandgebundenen Strömungen. Zweitens wird ein neuartiges Verfahren zur Reduktion von Scheingeschwindigkeiten eingeführt. Dabei wird die Diskretisierung der Interaktionskräfte erweitert und die zusätzlichen, freien Koeffizienten in Simulationen statischer Tropfen numerisch optimiert. Die resultierende Diskretisierung wurde in Simulationen stationärer und dynamischer Testfälle validiert, wobei Scheingeschwindigkeiten deutlich reduziert werden konnten. Drittens und letztens wurden die Diffusionseigenschaften in Mehrstoffsystemen detailliert untersucht, wobei eine kritische Abhängigkeit zwischen den makroskopischen Diffusionskoeffizienten und dem Kräfteschema aufgezeigt wird. Diese Analyse bildet die Grundlage für den Vergleich und die zukünftige Entwicklung neuer Potentialfunktionen (für Mehrstoffsysteme) und reduziert den Modellierungsaufwand.
In the field of domestic service robots, recovery from faults is crucial to promote user acceptance. In this context, this work focuses on some specific faults which arise from the interaction of a robot with its real world environment. Even a well-modelled robot may fail to perform its tasks successfully due to external faults which occur because of an infinite number of unforeseeable and unmodelled situations. Through investigating the most frequent failures in typical scenarios which have been observed in real-world demonstrations and competitions using the autonomous service robots Care-O-Bot III and youBot, we identified four different fault classes caused by disturbances, imperfect perception, inadequate planning operator or chaining of action sequences. This thesis then presents two approaches to handle external faults caused by insufficient knowledge about the preconditions of the planning operator. The first approach presents reasoning on detected external faults using knowledge about naive physics. The naive physics knowledge is represented by the physical properties of objects which are formalized in a logical framework. The proposed approach applies a qualitative version of physical laws to these properties in order to reason. By interpreting the reasoning results the robot identifies the information about the situations which can cause the fault. Applying this approach to simple manipulation tasks like picking and placing objects show that naive physics holds great possibilities for reasoning on unknown external faults in robotics. The second approach includes missing knowledge about the execution of an action through learning by experimentation. Firstly, it investigates such representation of execution specific knowledge that can be learned for one particular situation and reused for situations which deviate from the original. The combination of symbolic and geometric models allows us to represent action execution knowledge effectively. This representation is called action execution model (AEM) here. The approach provides a learning strategy which uses a physical simulation for generating the training data to learn both symbolic and geometric aspects of the model. The experimental analysis, performed on two physical robots, shows that AEM can reliably describe execution specific knowledge and thereby serving as a potential model for avoiding the occurrence of external faults.
Die Rolle des Insulin-Signaltransduktionsweges in der Kontrolle der Entwicklung, der Physiologie und der Lebensdauer eines Organismus wurde in den vergangenen Jahren eingehend untersucht. Aufgrund seiner evolutionären Konservierung konnte durch Modellorganismen wie C. elegans, Drosophila und Mus musculus ein schneller Fortschritt bei der Entschlüsselung von Komponenten dieses Signalweges gemacht werden. In Drosophila wurden sieben verschiedene Homologe des Säuger-Insulins identifiziert. Drei der „Drosophila insulin-like peptides“ (dilps) werden in den medianen neuroendokrinen Zellen des Gehirns exprimiert. Diese Insulin-produzierenden Zellen (IPCs) senden neuronale Projektionen in Zellen der Corpora cardiaca. In diesen Zellen wird das Glucagonhomolog AKH (Adipokinetisches Hormon) produziert, zudem sind sie in der Lage Insulin zu speichern. Die beiden Zelltypen können als funktionelles Homolog der A- und B-Zellen des Säuger-Pankreas angesehen werden.
Bisher wurden die Studien in Drosophila an Mutanten des Insulin-Signaltransduktionsweges und an teilweise IPC-defizienten Fliegen durchgeführt. In beiden Fällen konnte der beobachtete Phänotyp von entwicklungsbedingten Defekten und der verminderten Insulin-Signalwirkung selbst ausgelöst worden sein. In dieser Arbeit wurden mit Hilfe des spät in der Entwicklung aktiven dilp3-Promotors und der Apoptose-induzierenden Faktoren RPR (reaper) und HID (Head involution defective) die IPCs zerstört. Ein larvaler Phänotyp wie bei den Mutanten des Insulin-Signaltransduktionsweges war nicht zu beobachten. So war es nun möglich, den Effekt einer verminderten Insulin-Signalwirkung in Adulten getrennt von entwicklungsabhängigen Effekten zu betrachten. Es zeigte sich, dass IPC-defiziente Weibchen Probleme haben, sich unterschiedlichen Nahrungsbedingungen anzupassen. Sie konnten Glycogen und Körperfett nicht so leicht abbauen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass bei Fütterung mit proteinreicher und kohlenhydratarmer Nahrung ihre Lebenserwartung gegenüber den Kontrollen erhöht war. Die Analyse dieser Fliegen mit Hilfe von cDNS-Microarrays führte zur Identifizierung des „target of brain insulin“ (tobi), einer α-Glucosidase, die im Darm und im Fettkörper von Adulten exprimiert wurde. TOBI ist evolutionär konserviert und es existiert ebenfalls ein menschliches Homolog. Das Transkript der α-Glucosidase wurde bei verminderter Insulin-Signalwirkung reprimiert, zudem wurde es abhängig von der Proteinkonzentration in der Nahrung reguliert. Durch die Zerstörung der AKH-produzierenden Zellen konnte tobi ebenfalls reprimiert werden. Dies zeigte, dass zusätzlich zu den IPCs auch die AKH-Zellen nötig waren, um das tobi-induzierende Signal weiterzuleiten. Diese Ergebnisse machen TOBI zu einem interessanten Zielgen des Insulinsignaltransduktionsweges, besonders seine mögliche Rolle im Alterungsprozess bedarf einer weiteren Untersuchung.
Miscanthus bietet als nachwachsende Industrie- und Energiepflanze zahlreiche Vorteile, die neben den direkten landwirtschaftlichen Anwendungen wie Verbrennung und Tiereinstreu auch eine stoffliche Nutzung im chemischen Bereich zulassen. Als C4-Pflanze mit gesteigerter Photosynthese-Aktivität weist Miscanthus zudem eine hohe CO2-Fixierrate auf. Aufgrund des geringen Kultivierungsaufwandes sowie der hohen Erträge bietet sich Miscanthus als ausgesprochen attraktiver Rohstoff für die Produktion erneuerbarer Kraftstoffe und Chemikalien an, welche mittels thermo-chemischer Umwandlung gewonnen werden.
Gegenstand dieser Arbeit sind Untersuchungen zur Detektion von verpackten Gefahrstoffen wie beispielsweise Explosivstoffen. Hierzu wird in einem ersten Schritt die Verpackung mittels Laserbohrens durchdrungen, um anschließend den nun freiliegenden Gefahrstoff nachweisen zu können. Dies geschieht einerseits durch eine lasergestützte Probenahme und anschließende Detektion mit gängigen chemisch-analytischen Verfahren sowie direkt bei der Wechselwirkung zwischen Laser und Gefahrstoff mittels Ramanspektroskopie. Zudem werden schnelle in situ-Techniken im Hinblick auf ihre Eignung zur Überwachung des Laserbohrprozesses untersucht. Hier werden kostengünstige und kompakte Sensortechniken (Messung der Prozessgase durch Halbleitergassensoren, Messung des Luftschalls mittels Kondensatormikrofon) mit aufwendigeren und komplexeren spektroskopischen Verfahren (Plasma- und Ramanspektroskopie) bewertend verglichen. Anhand ausgewählter Modellsysteme in verkleinertem Maßstab werden die unterschiedlichen Verfahren unter Verwendung gängiger Verpackungs- und Hüllenmaterialien sowie anhand ausgewählter Explosivstoffe charakterisiert. Für das Laserverfahren kommen gepulste Nd:YAG Laser mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen zum Einsatz.
Funktionseinschränkungen nach erworbener Hirnschädigung können die Mobilität der Betroffenen beeinträchtigen und zu gravierenden Änderungen des Lebensstils bis hin zur Inaktivität führen. Es ist davon auszugehen, dass ein inaktiver Lebensstil den Gesundheitszustand weiter verschlechtert und sich für die Betroffenen daraus ein erhöhtes Risiko für weitere chronische Erkrankungen ergibt. Bisherige Studienergebnisse beschreiben weder das Aktivitätsverhalten von Menschen mit erworbener Hirnschädigung noch wurden geeignete Interventionen zur nachhaltigen Steigerung der körperlichen Aktivität (KA) entwickelt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es ein umfassendes Abbild des Aktivitätsverhaltens im Alltag von Menschen mit erworbener Hirnschädigung zu erstellen sowie die Machbarkeit und die Auswirkungen einer Bewegungsintervention auf das Aktivitätsverhalten und die Lebensqualität zu untersuchen.
Obwohl kulturbezogene Fragestellungen eine zentrale Rolle für die erfolgreiche Implementierung von Anwendungssystemen und IKT spielen, erfolgen kulturbezogene Untersuchungen in der Disziplin oft zu unkritisch: Kulturelle Kontexte werden in der Literatur häufig nicht klar abgegrenzt, und verwendete Begriffe werden nicht oder nur unzureichend definiert. Darüber hinaus werden kulturbezogene Untersuchungen, die eigentlich Besonderheiten abgegrenzter Gesellschaften (z. B. Kundensegmente) aufdecken sollen, oft ohne weitere Prüfung auf der Ebene von Nationalkultur untersucht. Die Problematik eines zu unkritischen und bisweilen sogar unangemessenen Umgangs mit kulturbezogenen Fragestellungen ist nicht auf die Wirtschaftsinformatik begrenzt sondern zieht sich durch nahezu alle Disziplinen, die "Kultur" als eine unter vielen Einflussgrößen betrachten. In dieser Arbeit wird ein praktischer Ansatz entwickelt, mit dessen Hilfe nicht nur der eigene kulturbezogene Forschungskontext abgegrenzt werden, sondern darüber hinaus auch noch herausgefunden werden kann, ob bereits verfügbare Forschungsansätze ggf. auf den eigenen Kontext passen könnten. Als Ergebnisse der Arbeit wurde ein Schritt-für-Schritt Leitfaden erstellt und eine Vergleichsbasis geschaffen, die auf einer in ihrem Umfang bislang einzigartigen Sammlung bereits verfügbarer Kulturbeschreibungsansätze beruht.
The design of an efficient digital circuit in term of low-power has become a very challenging issue. For this reason, low-power digital circuit design is a topic addressed in electrical and computer engineering curricula, but it also requires practical experiments in a laboratory. This PhD research investigates a novel approach, the low-power design laboratory system by developing a new technical and pedagogical system. The low-power design laboratory system is composed of two types of laboratories: the on-site (hands-on) laboratory and the remote laboratory. It has been developed at the Bonn-Rhine-Sieg University of Applied Sciences to teach low-power techniques in the laboratory. Additionally, this thesis contributes a suggestion on how the learning objectives can be complemented by developing a remote system in order to improve the teaching process of the low-power digital circuit design. This laboratory system enables online experiments that can be performed using physical instruments and obtaining real data via the internet. The laboratory experiments use a Field Programmable Gate Array (FPGA) as a design platform for circuit implementation by students and use image processing as an application for teaching low-power techniques.
This thesis presents the instructions for the low-power design experiments which use a top-down hierarchical design methodology. The engineering student designs his/her algorithm with a high level of abstraction and the experimental results are obtained and measured at a low level (hardware) so that more information is available to correctly estimate the power dissipation such as specification, latency, thermal effect, and technology used. Power dissipation of the digital system is influenced by specification, design, technology used, as well as operating temperature. Digital circuit designers can observe the most influential factors in power dissipation during the laboratory exercises in the on-site system and then use the remote system to supplement investigating the other factors. Furthermore, the remote system has obvious benefits such as developing learning outcomes, facilitating new teaching methods, reducing costs and maintenance, cost-saving by reducing the numbers of instructors, saving instructor time and simplifying their tasks, facilitating equipment sharing, improving reliability, and finally providing flexibility of usage the laboratories.
Daryoush Daniel Vaziri illustrates that the use of mixed methods designs may support the induction of more subtle and complete theories about older adults’ use of technologies for the support of active and healthy aging. The results show that older adults’ social contexts and environments considerably affect their perspectives, practices and attitudes with respect to health, quality of life, well-being and technology use for active and healthy aging support. Results were collected with older adults aged 60+ as well as relevant secondary stakeholders like caregivers, policy makers or health insurance companies.
Im Rahmen der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit wurde das Potenzial der einfachen Halbleitergassensoren zum Einsatz in komplexen Fragestellungen erforscht. Ein im wahrsten Sinne des Wortes brandaktuelles Thema, das hier in den Fokus geraten ist, ist die Detektion explosionsfähiger Substanzen. 42547 – so hoch war die Anzahl der Terroranschläge im Zeitraum 2000 bis 2016, die unter Einsatz von energetischen Materialien begangen wurden. Bei mehr als der Hälfte waren Menschenopfer zu beklagen. Terrorismus ist eine Gefahr und neue explosionsfähige Stoffmischungen, deren Analysedaten in keiner Datenbank eines Detektors enthalten sind, bilden zurzeit ein enormes Bedrohungspotential - solche Gefahrstoffe sind mit etablierten bibliothekgestützten Verfahren schwer nachweisbar. In dieser Arbeit wurde ein bibliothekfrei arbeitender Detektor entwickelt, der schnell und verlässlich die Explosionsfähigkeit unbekannter Substanzen anhand der Auswertung ihrer Reaktionsverläufe bewerten konnte. Es wurde gezeigt, dass der Einsatz von Halbleitergassensoren in Kombination mit Photodioden und einem Drucksensor unter Voraussetzung der durchdachten Reaktionsführung und Anwendung von auf die Aufgabenstellung zugeschnittenen Auswertealgorithmen zielführend ist und eine extrem hohe Detektionsrate von 99,8% ermöglicht. Des Weiteren wurde ein einfacher Herstellungsweg für Halbleitergassensoren ausgehend von der vorhandenen Precursorbibliothek gefunden, der in Zukunft gezielte Manipulation der sensorischen Eigenschaften der Halbleitergassensoren durch Variieren des eingesetzten Precursors sowie der Sensorherstellungsparameter erlaubt. Die auf diesem Weg gefertigten Sensoren wurden in den entwickelten Detektor integriert und zeigten großes Potential neben bibliothekfreier Einschätzung der Explosionsfähigkeit einer unbekannten Substanz auch Aussagen über deren Identität treffen zu können.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Effizienz der Seitenkanal-Kryptanalyse. In Teil II dieser Arbeit demonstrieren wir, wie die Laufzeit der wichtigsten Analysewerkzeuge mit Hilfe der CUDA Plattform erheblich gesteigert werden kann. Zweitens untersuchen wir neue Ansätze der profilierenden Seitenkanal-Kryptanalyse. Der Forschungszweig des maschinellen Lernens kann für deutliche Verbesserungen adaptiert werden, wurde jedoch wenig dahingehend untersucht. In Teil III dieser Arbeit präsentieren wir zwei neue Methoden, die einige Gemeinsamkeiten jedoch auch einige Unterschiede aufbieten, sodass sich Prüfergebnisse in einem vollständigeren Bild zeigen lassen. Darüber hinaus schlagen wir in Teil IV eine Seitenkanalanwendung zum Schutz geistigen Eigentums (IP) vor. In Teil V beschäftigen wir uns tiefergehend mit praktischer Seitenkanal-Kryptanalyse, indem wir Attacken auf einen Sicherheitsmikrokontroller durchführen, der Anwendung in einer, in Deutschland weit verbreiteten, EC Karte findet.
In dieser Arbeit werden neuartige methodische Erweiterungen der Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) entwickelt, die effizientere Simulationen inkompressibler Wirbelströmungen ermöglichen. Diese Erweiterungen beheben zwei Hauptprobleme der Standard-LBM: ihre Instabilität in unteraufgelösten turbulenten Simulationen und ihre Beschränkung auf reguläre Rechengitter. Dazu wird zunächst eine Pseudo-Entropische Stabilisierung (PES) entwickelt. Diese kombiniert Ansätze der Multiple-Relaxation-Time (MRT)-Modelle und der Entropischen LBM zu einem expliziten, lokalen und flexiblen Stabilisierungsoperator. Diese Modifikation des Kollisionsschritts erlaubt selbst auf stark unteraufgelösten Gittern stabile und qualitativ korrekte Simulationen. Zur Erweiterung der LBM auf irreguläre Rechengitter wird zunächst eine moderne Discontinuous-Galerkin-LBM untersucht und um stabilere Zeitintegratoren ergänzt. Diese Studie demonstriert die drastischen Schwächen existierender LBMAnsätze auf irregulären Gittern. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen gelingt die Formulierung einer neuartigen Semi-Lagrangeschen LBM (SLLBM). Diese ermöglicht in einzigartigerWeise sowohl die Verwendung irregulärer Gitter und großer Zeitschritte als auch eine hohe räumliche Konvergenzordnung. Anhand von Beispielsimulationen wird demonstriert, wieso dieser Ansatz anderen aktuellen Off-Lattice-Boltzmann-Methoden (OLBMs) in Effizienz und Genauigkeit überlegen ist. Weitere neuartige Aspekte dieser Arbeit sind die Entwicklung eines modularen Off-Lattice-Boltzmann-Codes und die Erweiterung der LBM um implizite Mehrschrittverfahren, mit denen eine Erhöhung der zeitlichen Konvergenzordnung gelingt.
As robots are becoming ubiquitous and more capable, the need for introducing solid robot software development methods is pressing to increase robots' task spectrum. This thesis is concerned with improving software engineering of robot perception systems. The presented research employs a model-based approach to provide the means to represent knowledge about robotics software. The thesis is divided into three parts, namely research on the specification, deployment and adaptation of robot perception systems.