Bücher veröffentlicht von Karlsruher Institut Fur Technologie

Zur Erschließung allgemeiner Prinzipien für das Themenfeld der Bewegungsplanung für vollautomatisches Fahren wird eine intuitive Problemformulierung als Euler-Lagrange-Modell aufgestellt und zur globalen Optimierung in ein korrespondierendes Hidden-Markov-Modell umgewandelt. Geometrische und topologische Betrachtungen führen zu einer probabilistischen Umgebungsmodellierung in Kombination mit dem C²-Modell und resultieren in universellen Schlussfolgerungen über die Struktur von Verkehrsgeschehen. In order to establish general principles in the topic of motion planning for fully-automated driving, an intuitive problem statement in the form of an Euler-Lagrange Model is derived and transformed into a corresponding Hidden Markov Model for global optimization. Geometric and topologic considerations lead to a probabilistic environment modelling in combination with the C² model and result in general conclusions about the structure of traffic situations.

Die Niederlande verfügen über eine langjährige Umnutzungspraxis von Kirchengebäuden. In der Arbeit wird auf Basis einer breit angelegten Analyse ein Querschnitt über die aktuelle Entwicklung dargestellt. Neben den rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, wurden 35 Kirchen insbesondere auf ihre nutzungsbezogenen, räumlich-bauliche und prozessbezogene Merkmale untersucht. Die Arbeit stellt Strategien vor, die für einen Policy Transfer in den deutschen Kontext von Bedeutung sind. The Netherlands have a long-termstanding experience concerning regarding the reuse of churches. The work delivers an in-depth analysis of current re-use practises and strategies that is following a mixed methods approach. Based on an initial policy analysis, 35 re-used churches were investigated by mapping their spatial and structural characteristics, complemented by governance and planning process related attributes. The work provides conditions, enablers and barriers for the German situation.

Das Ziel dabei ist die Absicherung der prinzipiellen Herstellbarkeit eines Produktes auf die jeweilige Produktionslinie. Diese Anforderungsabstimmungen sind ein wesentlicher Faktor für hohe Qualität und effizienten Änderungsbedarf vor Anlauf der Produktion, gemäß dem Motto:"Do it right the first time". Durch einen Feedback-Prozess werden die relevanten Anforderungen von den späteren Phasen des Produktlebenszyklus an die Produktentwicklung und Produktionsplanung zurückgeführt. Objective of this work is to ensure the basic manufacturability of a design for a predefined production line. The alignment between product and production line is the main factor for high quality and efficient change management before starting production. Main principal is: "Do it right the first time". An efficient feedback process ensures that the relevant requirements from the later phase of the product development process are delivered in early stages of product design.

Zur Herstellung von Quarzglas wurden Nanokomposite entwickelt, welche polymerisiert werden können. In einem Entbinderungs- und Sinterschritt entsteht ein transparentes Quarzglas. Die Nanokomposite können sowohl mittels Stereolithographie gefertigt aber auch mittels replikativer Verfahren strukturiert werden. Es wurden PMMA Präpolymere entwickelt, welche lithographisch in wenigen Sekunden strukturiert werden können. PFPEs wurden für die Stereolithographie etabliert. Curable nanocomposites were developed to fabricate fused silica glass. During a thermal debinding and sintering step a transparent fused silica glass is received. These nanocomposites can be structured using stereolithography or replicative processes. PMMA prepolymers were developed which can be structured using lithography in a few seconds. PFPEs were established as a stereolithography material.

Bildverarbeitung spielt in vielen Bereichen der Technik zur schnellen und berührungslosen Datenerfassung eine Schlüsselrolle. Der vorliegende Tagungsband des "Forums Bildverarbeitung", das am 29. / 30. November 2018 in Karlsruhe als Veranstaltung des Karlsruher Instituts für Technologie und des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung stattfand, enthält die Aufsätze der eingegangenen Beiträge. Darin wird über aktuelle Trends und Lösungen der Bildverarbeitung berichtet. Image Processing plays an important role in many technical fields for a fast and contactless data acquisition. The proceedings at hand of the "Forum Bildverarbeitung", which took place on November 29 and 30, 2018 in Karlsruhe as event of the Karlsruhe Institute of Technology and the Fraunhofer Institute of Optronics, System Technologies and Image Exploitation, contains the articles of the submitted contributions. They report on current trends and solutions of image processing.

Upper Carboniferous (Westphalian C/D) fluvial sandstones and Zechstein Ca2 (Stassfurt, second cycle) carbonates represent two important hydrocarbon reservoir units in NW Europe. A better understanding of reservoir quality variations and their spatial variability is crucial to develop successful exploration strategies. In fluvial Westphalian C/D sandstones and Ca2 carbonate reservoirs, the reservoir properties are controlled by diagenetic alterations and intense fracturing.

Measurement at millimeter-wave frequencies are prone to parasitic effects which distort the overall results. Especially the use of RF probes introduces unknown distortions, even after the measurement setup is calibrated. This works investigates these distortions based on electromagnetic field simulations of integrated circuits in conjunction with models of the used RF probes. This allows to comprehend the observed distortions and successfully resolve the root of the distortions.

Die vorliegende Forschungsarbeit stellt eine Methode zur Berechnung und Bewertung von Getriebekonzepten mit mehreren Schnittstellen sowie unterschiedlichem Technologiemix aus Mechanik, Hydraulik und Elektrik vor. Die Berechnung fokussiert sich auf stufenlose Traktorgetriebe und die im System entstehenden Verlustleistungen sowie die Herstellkosten der wesentlichen Getriebekomponenten. Das Verhältnis von Aufwand zu Nutzen wird für alle exemplarisch untersuchten Konzepte dargestellt und erläutert. The study at hands presents a method for the calculation and evaluation of continuously variable tractor transmissions with multiple interfaces and a various mix out of mechanic, electric and hydraulic technologies. The study concentrates on the correct efficiency calculation of mechanical components as well as the resulting costs of production. The relation of effort and use for each exemplary analyzed concept is shown and explained.

Die Energieeffizienz von schienengebundenen und gleichstromgespeisten Nahverkehrssystemen rückt aus ökologischen und ökonomischen Gründen weiter in den Fokus. In einer gekoppelten Fahrspiel- und Energiefluss-berechnung werden am Beispiel des Karlsruher Straßen- und Stadtbahnnetzes 16 Simulationsszenarien analysiert, in denen jeweils unterschiedliche Maßnahmen zur Optimierung der Energiebilanz durchgeführt werden. For ecological und economic reasons, special attention is paid to the energy balance of rail-bound, local, direct current-based transport systems. With the tram and urban railway network of Karlsruhe being used as an example, 16 simulation scenarios with different measures for energy optimization are analysed in a coupled computation of driving cycles and energy flows.

Bemessungsmöglichkeiten nach Eurocode 5 (Entwurf) werden vorgestellt: Brettsperrholz, Verstärkungen, Holz-Beton-Verbunddecken, Querdruckbemessung, erweiterter Ansatz für stiftförmige Verbindungsmittel und aussteifende Decken in Holztafelbauart. Über Forschungsergebnisse über die Anwendbarkeit von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen wird berichtet. Aussichtstürme aus Holz und 15 Jahre Erfahrung mit Brettsperrholzbauten zeigen, dass immer höhere Holzbauwerke erstellt werden. Several design methods according to Eurocode 5 (draft version) are presented: CLT, reinforcements, TC floors, compression perp-to-grain, dowel type fasteners and horizontal diaphragms. Insulation made from renewable raw material is introduced. Possibilities to build high-rise constructions with timber and CLT are shown

This book proposes to solve the low-resolution (LR) facial analysis problem with 3D face super-resolution (FSR). A complete processing chain is presented towards effective 3D FSR in real world. To deal with the extreme challenges of incorporating 3D modeling under the ill-posed LR condition, a novel workflow coupling automatic localization of 2D facial feature points and 3D shape reconstruction is developed, leading to a robust pipeline for pose-invariant hallucination of the 3D facial texture.

Silicon-organic hybrid (SOH) modulators add a highly efficient nonlinear organic electro-optic cladding material to the silicon photonic platform, thereby enabling efficient electro-optic modulation. In this book, the application potential of SOH modulators is investigated. Proof-of-principle experiments show that they can be used for high-speed communications at symbol rates up to 100 GBd and operated directly from a field-programmable gate array (FPGA) without additional driver amplifiers.

Mobile robotic systems need to perceive their surroundings in order to act independently. In this work a perception framework is developed which interprets the data of a binocular camera in order to transform it into a compact, expressive model of the environment. This model enables a mobile system to move in a targeted way and interact with its surroundings. It is shown how the developed methods also provide a solid basis for technical assistive aids for visually impaired people.

The quality of enterprise software applications plays a crucial role for the satisfaction of the users and the economic success of the enterprises. Software applications with unsatisfying performance and scalability are perceived by its users as low in quality, as less interesting and less attractive, and cause frustration when preventing the users from attaining their goals. This book proposes an approach for a recommendation system that enables developers who are novices in software perform

Folgende drei Instrumente wurden entwickelt, mit deren Hilfe der Immissionsschutz zukünftig in die Planung und Durchführung von Abbruch- und Rückbauvorhaben integriert werden kann: eine Datenbank mit ökonomischen, ökologischen und technischen Kennwerten für die Planung des Abbruch- und Rückbauprozesses, ein auf die Datenbank zurückgreifender Prototyp eines IT-gestützten Planungsunterwerkzeuges, der an realen Rückbau- und Abbruchprojekten getestet wurde, ein prototypisches Immissionserfassungssystem zur permanenten Immissionsüberwachung. Following three instruments for the integration of an efficient immission control in the planning of deconstruction and demolition activities have been developped : - a database including economical, ecological and technical data for the planning of deconstruction and demolition processes, - a planning support tool tested on site in the frame of demolition and deconstruction projects, - a prototypical immission measuring system for a permanent immission control.

This study analyses the field of open digital fabrication where novel digital capabilities and hopes for social transformation have merged to form arrangements that seek to democratise knowledge and technology through collaboration. Through qualitative social science the study analyses FabLabs and open source technologies and the respective collective procedures that produce and organise technology and knowledge that redefine the entanglement of our society and its technologies.

Inspired by superhydrophobic leaves of water plants, a flexible superhydrophobic self-cleaning, transparent thin polymeric nanofur film was fabricated through highly scalable hot embossing and hot pulling techniques. Nanofur can retain an air film underwater, whose stability against external stimuli such as high pressure and movement through fluids is investigated. Additionally, the optical properties of nanofur are investigated and exploited to enhance the efficiency of optoelectronic devices.

Diese Arbeit setzt an der mangelnden Verfügbarkeit regionaler hedonischer Preisindizes für Wohneigentum als Grundlage der Marktanalyse und Marktwertermittlung in Deutschland an. Auf Basis von Daten des Gutachterausschusses der Stadt Karlsruhe folgt eine Analyse der Machbarkeit und Schätzung von Preisindizes für Teilmärkte von Wohneigentum. Empfehlungen zur Methodenwahl sowie zur Verbesserung der Erhebung und der Qualität der Daten sind auf andere Gutachterausschüsse übertragbar. This work addresses the lack of availability of regional hedonic housing price indices as the basis for market analysis and valuation in Germany. Based on data from the valuation expert committee of Karlsruhe, an analysis of the feasibility and estimation of price indices for submarkets of residential property follows. Recommendations regarding the methodology as well as the improvement of the data collection und the data quality are transferable to other valuation expert committees.

The availability of video data is an opportunity and a challenge for law enforcement agencies. Face recognition methods can play a key role in the automated search for persons in the data. This work targets efficient representations of low-quality face sequences to enable fast and accurate face search. Novel concepts for multi-scale analysis, dataset augmentation, CNN loss function, and sequence description lead to improvements over state-of-the-art methods on surveillance video footage.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Messsystem ResoCable®, bestehend aus Hard- und Software, entwickelt, mit dem die Durchführung und Auswertung der Frequenzmessungen an externen Spanngliedern und Seilen schnell und fehlerminimiert durchführbar sind. Hierzu wurden neben Versuchen an Litzen und vollverschlossenen Seilen (VVS) zahlreiche Messungen an externen Spanngliedern und Seilen durchgeführt. Darüber hinaus wurde mittels FE-Berechnungen das Verhalten von Litzen an Umlenkstellen untersucht. In this work, the measurement system ResoCable®, consisting of hardware and software, was developed with the implementation and evaluation of the frequency measurements of external tendons and cables. Numerous measurements at external tendons and cables were conducted. Among them, the behavior of strands and deflection points was investigated with FE calculations.

While the universal quantum computer seems not in reach for the near future, this work focusses on analog quantum simulation of intriguing quantum models of light-matter interactions, with the goal of achieving a computational speed-up as compared to classical hardware. Existing building blocks of quantum hardware are used from superconducting circuits, that have proven to be a very suitable experimental platform for the implementation of model Hamiltonians at a high degree of controllability.

While the spectral information contained in hyperspectral images is rich, the spatial resolution of such images is in many cases very low. Many pixel spectra are mixtures of pure materials' spectra and therefore need to be decomposed into their constituents. This work investigates new decomposition methods taking into account spectral, spatial and global 3D adjacency information. This allows for faster and more accurate decomposition results.

Die bei elektrifizierten Fahrrädern vorhandene elektrische Energie bietet neue funktionale Möglichkeiten wie zum Beispiel ein aktives Sicherheitssystem zur Unterstützung des Fahrers beim Bremsvorgang. Im Rahmen dieser Arbeit wird durch einen fahrbaren Prototypen die Machbarkeit eines solchen Systems nachgewiesen, welches die Vorderradblockade als auch den Überschlag (um die Fahrzeugquerachse) verhindert. The electrical energy on electrified bicycles offers new functional possibilities such as an active safety system to assist the rider during the braking process. This work shows the technical feasibility of such a system by presenting a rideable prototype. The so-called braking dynamics assistance system prevents the cyclist from both front wheel lockup and rollover (along the vehicle's transverse axis).

Elektrische Antriebssysteme werden zunehmend in das Anwendungsgebiet Mobiler Arbeitsmaschinen übertragen, mit dem Ziel eine Optimierung des Arbeitsprozesses zu erreichen. Durch den Einsatz eines intelligenten lernfähigen Gesamtmaschinenmanagements werden zukunftsweisende Ergebnisse zur Arbeitsprozessoptimierung erzielt. Es wird in virtuellen Fahrversuchen nachgewiesen, dass Mobile Arbeitsmaschinen wiederkehrende Arbeitsprozesse mit unterschiedlichen Fahrern erlernen und prädizieren können. Innovative electric propulsion systems are increasingly applied to off-highway machines, to gain efficiency optimization of the work process. This book focuses on the aspect of work process optimization and achieves forward-looking results through the use of intelligent, adaptive overall machine management.

Durch die steigende Volatilität der Energiemärkte werden großindustrielle Verbraucher aufgefordert, ihr Lastprofil dem Angebot anzupassen. Aufgrund der inhärenten Produktspeicherung ist die kryogene Luftzerlegung hierfür besonders geeignet. Die einhergehende, hochdynamische Fahrweise stellt neue Herausforderungen an das Betriebskonzept dieser Anlagen. Mithilfe des entwickelten, druckgetriebenen dynamischen Kolonnenmodells wird ein lastflexibler Betrieb mit An- und Abfahrvorgängen untersucht. Driven by market signals, energy consumers are motivated to adapt their grid load. Due to their cryogenic storage capacity, air separation units can efficiently be used for load shifting. Such an operation leads to new challenges for plant operation and control. The developed pressure-driven dynamic column model is used to investigate load-flexible operation.

Deutschland und China stehen vor denselben Herausforderungen der digitalen Transformation. Eine Abschätzung der möglichen gesellschaftlichen Folgen steht erst am Anfang. Insofern ist auch das Wissen über Risiken und möglichen Wandel, das sowohl Adaptionsfähigkeiten erhöhen, als auch die Reaktionszeit politischer Regulierungen verkürzen könnte, noch ausbaufähig. Der vorliegende Band will einen Anfang machen und gesellschaftswissenschaftliche Perspektiven auf Industrie 4.0 explorativ erörtern. Germany and China are facing the same challenges of digital transformation. An assessment of the possible social consequences is only just beginning, and thus the knowledge about risks, implications and change, which on the one hand could increase adaptive capacities, on the other hand could support political regulations is still expandable. The present volume wants to make a start and explore new perspectives on Industry 4.0/Made in China 2025 from the Social Science/Humanities point of view.