The aim of the dissertation was to detect rubber inflatables carrying migrants and refugees using remote sensing data. The research follows the vision of providing civilian rescue teams on the ground with situational images to support their search for boats in distress. We utilised synthetic aperture radar (SAR) to provide a search infrastructure for maritime rescue operations that is independent of the time of day and weather conditions. We carried out two measurement campaigns lasting around six months with a 12m-long inflatable boat to collect SAR images from various satellites and analysed the results. In this way, we gained a comprehensive understanding of the radar patterns of inflatable boats in SAR data and were able to show that automated detection is possible. As part of the work, existing ship detectors were systematically analysed and new detectors specially adapted to the test object were developed.
Ziel der Dissertation war es, mit MigrantInnen und Geflüchteten besetzte Schlauchboote mittels Fernerkundungsdaten zu detektieren. Die Forschung folgt der Vision, zivilen Rettungskräfte vor Ort Lagebilder zu liefern um deren Suche nach Booten in Seenot zu unterstützen. Um eine tageszeit- und witterungsunabhängige Suchinfrastruktur für die maritime Seenotrettung zu ermöglichen, nutzten wir „Synthetic Aperture Radar“ (SAR). Wir führten zwei ca. sechsmonatige Messkampagnen mit einem 12m langen Fluchtschlauchboot durch, um SAR-Bilder verschiedener Satelliten zu sammeln und werteten die Ergebnisse aus. Damit schufen wir ein umfassendes Verständnis der Radarmustern von Schlauchbooten in SAR-Daten und konnten zeigen, dass eine Detektion möglich ist. Im Rahmen der Arbeit wurden systematisch existierende Schiffsdetektoren untersucht und daraus neue, speziell auf das Testobjekt abgestimmte Detektoren entwickelt.
The cooperative maneuver coordination allows for automated and connected vehicles to execute cooperative driving maneuvers, in order to increase the traffic safety and efficiency on the roads. The development of the associated cooperative driving functions requires a comprehensive testing, due to a large number of aspects needed to be considered. This dissertation introduces a novel methodology for the verification and validation of the cooperative driving functions with an intelligent co-simulation framework, including the approaches considering the preparation of scenarios through machine learning, the coupled simulation of vehicle and traffic, as well as the application of relevant traffic quality metrics. Eventually, a simulation-based Remote-Adaptable Prototype-in-the-Loop method is presented in the context of mixed reality, offering a solution for a fast and effort-efficient testing of the cooperative driving functions.
Die kooperative Manöverkoordinierung ermöglicht es den automatisierten und vernetzten Fahrzeugen kooperative Fahrmanöver auszuführen, um die Verkehrssicherheit und -effizienz auf den Straßen zu erhöhen. Die Entwicklung von dazugehörigen kooperativen Fahrfunktionen bedarf eines umfassenden Testens aufgrund einer großen Anzahl zu berücksichtigender Aspekte. Diese Dissertation schlägt eine neuartige Methodik zur Verifizierung und Validierung von kooperativen Fahrfunktionen durch ein Intelligent Co-Simulation Framework vor, inklusive der Ansätze hinsichtlich der Vorbereitung von Szenarien durch maschinelles Lernen, der gekoppelten Simulation von Fahrzeug und Verkehr sowie der Anwendung von relevanten Metriken der Verkehrsqualität. Schließlich wird eine simulationsbasierte Remote-Adaptable Prototype-in-the-Loop Methode im Kontext der gemischten Realität vorgestellt, die eine Lösung für schnelles und aufwandseffizientes Testen von kooperativen Fahrfunktionen bietet.
Intelligente Transport- und Mobilitätsdienste verbessern Verkehrssicherheit, Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Deren komplexe Natur erfordert sorgfältige Erforschung und Tests, unterstützt durch Testfelder. Der nachhaltige Entwurf solcher Testfelder ist anspruchsvoll. Diese Arbeit präsentiert einen strukturierten Entwurfs- und Bewertungsprozess, um robuste Architekturen zu schaffen. Der Prozess zerlegt funktionale Anforderungen in kleinste Einheiten, die zu größeren Prozessen choreographiert werden. Das 4+1-Sichten-Softwarearchitekturmodell wird angewendet, um den Entwurf zu beschreiben. Diese Methode wird in der Praxis unter realistischen Bedingungen evaluiert. Ein Bewertungsverfahren ermöglicht eine sensible Beurteilung nicht-funktionaler Anforderungen und den Vergleich mit alternativen Entwürfen. Dies fördert die Entwicklung nachhaltiger Testfeldarchitekturen für wirtschaftliche Tests von ITS-Anwendungen.
Intelligent Transportation Systems (ITS) promise safer, efficient, and eco-friendly transport. Testing ITS solutions is a major challenge due to varied requirements and evolving technology. Designing a versatile and future-proof test site is complex. This document presents a structured design and evaluation process for ITS test sites, considering both functional and non-functional requirements. The goal is to create a robust architecture allowing risk evaluation before final construction. The design process breaks down functional requirements into atomic service units and choreographs them into larger processes, aligning with test site use cases. The '4+1 views' software architecture model is adopted to ensure a comprehensive design description. The approach is demonstrated by applying it to representative aspects of a typical test site design under realistic conditions. The resulting outcome is analyzed for feasibility and suitability. An architecture evaluation method focuses on non-functional requirements like flexibility and interchangeability, allowing a thorough early evaluation of quality characteristics and critical aspects, enabling comparison with alternative designs.
Intelligente Transport- und Mobilitätsdienste verbessern Verkehrssicherheit, Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Deren komplexe Natur erfordert sorgfältige Erforschung und Tests, unterstützt durch Testfelder. Der nachhaltige Entwurf solcher Testfelder ist anspruchsvoll. Diese Arbeit präsentiert einen strukturierten Entwurfs- und Bewertungsprozess, um robuste Architekturen zu schaffen. Der Prozess zerlegt funktionale Anforderungen in kleinste Einheiten, die zu größeren Prozessen choreographiert werden. Das 4+1-Sichten-Softwarearchitekturmodell wird angewendet, um den Entwurf zu beschreiben. Diese Methode wird in der Praxis unter realistischen Bedingungen evaluiert. Ein Bewertungsverfahren ermöglicht eine sensible Beurteilung nicht-funktionaler Anforderungen und den Vergleich mit alternativen Entwürfen. Dies fördert die Entwicklung nachhaltiger Testfeldarchitekturen für wirtschaftliche Tests von ITS-Anwendungen.
Intelligent Transportation Systems (ITS) promise safer, efficient, and eco-friendly transport. Testing ITS solutions is a major challenge due to varied requirements and evolving technology. Designing a versatile and future-proof test site is complex. This document presents a structured design and evaluation process for ITS test sites, considering both functional and non-functional requirements. The goal is to create a robust architecture allowing risk evaluation before final construction. The design process breaks down functional requirements into atomic service units and choreographs them into larger processes, aligning with test site use cases. The '4+1 views' software architecture model is adopted to ensure a comprehensive design description. The approach is demonstrated by applying it to representative aspects of a typical test site design under realistic conditions. The resulting outcome is analyzed for feasibility and suitability. An architecture evaluation method focuses on non-functional requirements like flexibility and interchangeability, allowing a thorough early evaluation of quality characteristics and critical aspects, enabling comparison with alternative designs.
Maritime Daten; Datenökosystem; HochschulschriftTestbedDatenmanagementVerifikationValidierungValiditätRichtigkeit von ErgebnissenLogikErkenntnisWahrheitInformationsmanagementTestenSimulation
In den letzten Jahren wurden zahlreiche neue Ansätze für maritime Assistenzsysteme entwickelt, die immer datenintensivere Verfahren nutzen, etwa um Trajektorien zu prädizieren, Steuerbefehle zu berechnen oder Ankunftszeiten vorherzusagen. Um den Gesamtaufwand einer Systementwicklung zu beschränken, ist es oft sinnvoll die Entwicklung eines Testfeldes von der eigentlichen Systementwicklung zu trennen und dieses als generisch nutzbaren Service bereitzustellen. Die gemeinsame Nutzung von solchen generischen Testumgebungen durch verschiedene Stakeholder stellt jedoch eine Herausforderung für das Datenmanagement dar. Diese Arbeit präsentiert eine Architektur für maritime serviceorientierte Testfelder, die die Bereitstellung und das Management von Daten in dezentral organisierten Datenökosystemen für Forschungs- und Entwicklungsprozesse unterstützt. Die Architektur wird in einem etablierten maritimen Testfeld umgesetzt und bezüglich Anwendbarkeit und Performanz evaluiert.
Recently, numerous new approaches have been developed for maritime assistance systems that use increasingly data-intensive methods. For example, to predict trajectories, calculate control commands or predict port arrival times. To limit the overall effort of system development, it can be helpful to separate the development of a test bed from the actual system development and to provide it as a generic service. However, the joint usage of test beds by various stakeholders poses a challenge for data management. In this thesis, an architecture for maritime service-oriented testbeds that supports the provision and management of data in decentralized data ecosystems for research and development processes is presented. The developed architecture is implemented in a well-established maritime test bed and evaluated with regard to applicability and performance.
