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The Xilinx Zynq: A Modern System on Chip for Software Defined Radios
(2016)
- Software defined radios can be implemented on general purpose processors (CPUs), e.g. based on a PC. A processor offers high flexibility: It can not only be used to process the data samples, but also to control receiver functions, display a waterfall or run demodulation software. However, processors can only handle signals of limited bandwidth due to their comparatively low processing speed. For signals of high bandwidth the SDR algorithms have to be implemented as custom designed digital circuits on an FPGA chip. An FPGA provides a very high processing speed, but also lacks flexibility and user interfaces. Recently the FPGA manufacturer Xilinx has introduced a hybrid system on chip called Zynq, that combines both approaches. It features a dual ARM Cortex-A9 processor and an FPGA, that offer the flexibility of a processor with the processing speed of an FPGA on a single chip. The Zynq is therefore very interesting for use in SDRs. In this paper the application of the Zynq and its evaluation board (Zedboard) will be discussed. As an example, a direct sampling receiver has been implemented on the Zedboard using a high-speed 16 bit ADC with 250 Msps.
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Minimizing the Number of Apertures in Multileaf Collimator Sequencing with Field Splitting
(2015)
- In this paper we consider the problem of decomposing a given integer matrix A into a positive integer linear combination of consecutive-ones matrices with a bound on the number of columns per matrix. This problem is of relevance in the realization stage of intensity modulated radiation therapy (IMRT) using linear accelerators and multileaf collimators with limited width. Constrained and unconstrained versions of the problem with the objectives of minimizing beam-on time and decomposition cardinality are considered. We introduce a new approach which can be used to find the minimum beam-on time for both constrained and unconstrained versions of the problem. The decomposition cardinality problem is shown to be NP-hard and an approach is proposed to solve the lexicographic decomposition problem of minimizing the decomposition cardinality subject to optimal beam-on time.
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CRATER: Case-based Reasoning Framework for Engineering an Adaptation Engine in Self-Adaptive Software Systems
(2015)
- Self-adaptation allows software systems to autonomously adjust their behavior during run-time by handling all possible operating states that violate the requirements of the managed system. This requires an adaptation engine that receives adaptation requests during the monitoring process of the managed system and responds with an automated and appropriate adaptation response. During the last decade, several engineering methods have been introduced to enable self-adaptation in software systems. However, these methods lack addressing (1) run-time uncertainty that hinders the adaptation process and (2) the performance impacts resulted from the complexity and the large number of the adaptation space. This paper presents CRATER, a framework that builds an external adaptation engine for self-adaptive software systems. The adaptation engine, which is built on Case-based Reasoning, handles the aforementioned challenges together. This paper is braced with an experiment illustrating the benefits of this framework. The experimental results shows the potential of CRATER in terms handling run-time uncertainty and adaptation remembrance that enhances the performance for large number of adaptation space.
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CURe MODERN – Initiative moderne Bauwerksprüfung, Stadt- und Regionalplanung
(2014)
- Die Region Saarland-Lothringen-Westpfalz zeichnet sich durch eine Jahrhunderte alte, gemeinsame Geschichte aus, in der dieser Landstrich nicht immer durch territoriale Grenzen getrennt war. Bereits die römischen Baumeister hinterließen Bauwerke von großer kulturhistorischer Relevanz, die die regionale Infrastruktur bis zum heutigen Tag prägen. Um dieses kulturell bedeutungsvolle Erbe auch weiterhin bewahren zu können sowie modernen Ingenieurbauwerken zu einer möglichst langen Lebensdauer zu verhelfen, muss der Zustand der Bausubstanz kontinuierlich geprüft bzw. überwacht werden. Im Rahmen des durch das Programm INTERREG IV A-Großregion geförderten Projektes „CURe MODERN – Initiative moderne Bauwerksprüfung, Stadt- und Regionalplanung SMLPO“ wurde ein Netzwerk von spezialisierten Partnern aus den Regionen Saarland, Lothringen und Westpfalz aufgebaut, das zum grenzüberschreitenden Erfahrungsaustausch im Bereich zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen und der Stadt- und Regionalplanung beiträgt.
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Geoweb‐Werkzeuge als Monitoringmaßnahmen im grenzüberschreitenden Raum Saarland - Lothringen
(2014)
- Im Rahmen dieser Arbeit wird dargestellt, welches Potential von neuen und innovativen technischen Lösungen für grenzüberschreitende raumplanerische Fragestellungen erreicht werden kann. Der Betrachtungsfokus dieser Arbeit liegt auf genau dieser Schnittstelle und versucht, die sich daraus ergebenden Vorteile aufzuzeigen. Neben dem Ziel einer Einführung und Anwendung von zerstörungsfreien Prüfsystemen, hat das von INTERREG IVa geförderte Projekt CURe MODERN unter anderem das Ziel der Erstellung einer sog. Kulturdatenbank. Dabei werden exemplarisch die Möglichkeiten von 3D-Visualisierungen als Kommunikationsmittel sowie einer Open Source basierten Datenbank aufgezeigt, welche die grenzüberschreitenden Planungen unterstützen und abstimmen soll. Durch die Konzeption und Erstellung einer WebGIS Plattform wird eine grenzüberschreitende Kulturdatenbank für das Projekt CURe MODERN erstellt. Die WebGIS Plattform ermöglicht es dem Anwender neue Untersuchungsobjekte sowie die dazugehörigen Untersuchungen zu erstellen und zu verwalten. Die so zusammengeführten Informationen und Untersuchungsergebnisse können sowohl der internen Kommunikation als auch der Präsentation und Vermittlung von notwendigen Handlungsmaßnahmen kommunalen Entscheidungsträgern gegenüber dienen und stellen somit die Grundlage für ein Infrastruktur- und Baukulturmonitoringsystem dar.
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Bestandserhaltung an Straßenverkehrsinfrastruktur - Zwei Beispiele
(2014)
- Bund, Länder und Gemeinden in der Bundesrepublik Deutschland verfügen über ein Straßennetz mit insgesamt etwa 106.000 Straßenbrücken. Aufgrund des zunehmend schlechteren Bauwerkszustandes und infolge steigender Anforderungen durch höhere Verkehrsbelastung entsteht Handlungsbedarf an den Brückenbauwerken. Dazu wurde vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung eine einheitliche Strategie entwickelt, nach der die Bausubstanz zu bewerten und Entscheidungen über Ertüchtigung oder Ersatzneubau getroffen werden können. Das Ergebnis der Bestandsaufnahme für Bundesfernstraßen und kommunale Brücken sowie die Problemstellungen aus konstruktiver Sicht werden dargestellt. Das Vorgehen zur Festlegung der Prioritäten bezüglich der Bearbeitung wird erläutert und erste Ergebnisse der Nachrechnungen dargestellt. An zwei Beispielen werden Alternativen von Koppelfugensanierungen bzw. dem erforderlichen Neubau einer Brücke infolge Korrosionsschäden an Vertikalvorspannung erläutert.
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Grenzüberschreitende Raumplanung: Herausforderungen im Eurodistrict SaarMoselle am Beispiel des grenzüberschreitenden ÖPNV
(2014)
- Der Eurodistrict SaarMoselle hat sich zum Ziel gesetzt, eine funktionierende grenzüberschreitende Agglomeration zu entwickeln. Der Raum SaarMoselle wird sich jedoch nur weiterentwickeln können, wenn die Hindernisse, die auf Grund der Grenze in verschiedenen Bereichen noch existieren, überwunden werden. Zu den Problembereichen oder Herausforderungen gehört das Thema grenzüberschreitender ÖPNV. Es ist nämlich festzustellen, dass der ÖPNV auf grenzüberschreitender Ebene nur sehr geringfügig genutzt wird. Der Vortrag beleuchtet einen Teil der Gründe für die aktuelle Situation, stellt aber auch die Errungenschaften des grenzüberschreitenden ÖPNV sowie zwei Projekte mit großer Tragweite vor.
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Zustandsuntersuchung von Spanngliedern mit Hilfe von zerstörungsfreien Methoden am Beispiel der Brücke von Rosbrück
(2014)
- Die Brücke von Rosbrück ist ein Bauwerk aus Spannbeton, das vom Departement Moselle verwaltet wird. Da sie schon 1952 gebaut wurde, weist sie mehrere Spannkabel auf, die offensichtlich rissig oder brüchig sind. Diese Schädigungen stellen die Tragfähigkeit des Bauwerks in Frage. Es erschien daher notwendig, den Zustand der Kabel im Inneren der Träger zu überprüfen. Im Vorfeld der Kontrolle mittels der MFL-Methode (Magnetic Flux Leakage) wurde deren Position im Verhältnis zu den Ausführungsebenen überprüft. Da diese Überprüfung schlüssig war, wurden dann die MFL-Messungen an einem der Träger des Bauwerks durchgeführt. Die Ergebnisse sind beweiskräftig und es wurden keine Mängel nachgewiesen. In der Folge erscheint es nötig, die Überprüfung (Auskultation) auf geschädigte Bereiche auszudehnen.
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Betrieb von Autobahn-Straßenbauwerken
(2014)
- Der Betrieb von Autobahn-Straßenbauwerken soll den ständigen Verkehrsfluss unter guten Sicherheitsbedingungen und unter Berücksichtigung der Benutzerfreundlichkeit gewährleisten. Hierzu werden die entsprechenden Bauwerke gewartet und in gutem Zustand erhalten, sodass sie ihren Zweck zu jedem Zeitpunkt optimal erfüllen. Damit dieses Ziel erreicht werden kann, braucht es eine langfristige Sicht der Dinge und eine organisierte Verwaltung der Bauüberwachung sowie der durchzuführenden Arbeiten. Dabei müssen die notwendigen Maßnahmen so ausgeführt werden, dass möglichst geringe Beeinträchtigungen für die Nutzer entstehen. Somit muss unbedingt eine entsprechende Vorgehensweise im Hinblick auf die Ingenieurbauwerke festgelegt werden, sodass den unterschiedlichen Akteuren ein langfristiger strategischer und finanzieller Plan zur Verfügung steht, der es ihnen erlaubt, die entsprechenden Maßnahmen unter möglichst geringem technischen und somit finanziellen Risiko umzusetzen und vor allem die Instandhaltung als präventive statt als kurative Aufgabe zu begreifen. Wenn es keine entsprechende Politik gibt, so sehen sich die Verantwortlichen der Aufgabe gegenüber gestellt, in Dringlichkeitsfällen Ad-Hoc Entscheidungen zu fällen, was zu technischen und finanziellen Unwägbarkeiten führt. Gleichzeitig bestehen natürlich die Risiken, die mit der Substanz des Bauwerks selbst und mit seiner Alterung einhergehen, weiterhin. Es gilt, dass „vorbeugen besser als heilen“ ist, auch im technischen Bereich. Auch wenn das Risiko nicht vollständig beherrscht wird, so ist es doch wichtig, dass es bekannt ist und dass entsprechend gehandelt wird. Für Verantwortliche im Finanzbereich und aus der Politik hat der Faktor Zeit nicht die gleiche Bedeutung wie für die Betreiber. Dennoch müssen die unterschiedlichen Akteure unbedingt zu einer klaren Übereinkunft bezüglich der gemeinsamen Instandhaltungs-Strategie kommen und diese dann auch einhalten! Bei eventuellen Unstimmigkeiten müssen Entscheidungen sorgfältig abgewogen werden, unter Berücksichtigung der technischen und finanziellen Konsequenzen die sich für die Zukunft ergeben können, ohne das Risiko für Schadensereignisse außer Acht zu lassen. Leider erweisen sich Schadensfälle als wichtige Hebel im Budget, stehen sie doch zunächst für das 2 Scheitern eines Betriebs, der auf Prävention ausgerichtet ist. Oder anders gesagt, eine solche extreme Situation sollte nicht zur politischen Strategie werden. Die Vorstellung der allgemeinen Politik der Gruppe Sanef mit praktischen Beispielen (die Praxis sollte man nie aus den Augen verlieren!) soll einem Erfahrungsbericht entsprechen, der zuweilen idealistisch geprägt, sehr wahrscheinlich unvollständig und weiter verbesserbar ist, aber dennoch als Grundlage zur Debatte taugt.
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Bauwerksprüfung, Schadenserfassung, Verpflichtung zur Verkehrssicherheit, Aus-/Fortbildung
(2014)
- Brücken und andere Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen sind in Deutschland regelmäßig alle 6 Jahre einer handnahen Prüfung zu unterziehen. Diese Verpflichtung gilt für alle Baulastträger. Dabei werden alle relevanten Schäden erfasst, bewertet und dokumentiert. Je nach Art des Schadens können weitergehende Untersuchungen im Rahmen einer Objektbezogenen Schadensanalyse notwendig werden. Damit das Bauwerk dadurch nicht weiter geschädigt wird, sollten für Vor-Ort-Untersuchungen zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt werden. Damit die Bauwerksprüfungen qualitativ hochwertig durchgeführt werden können, ist wichtig hierfür entsprechende Aus- und Fortbildung anzubieten. Hierfür werden seit geraumer Zeit entsprechende Lehrgänge angeboten vom „Verein zur Förderung der Qualitätssicherung und Zertifizierung der Aus-/Fortbildung von Ingenieurinnen/Ingenieuren der Bauwerksprüfung“ (VFIB) angeboten.
