Mit der Smartphone Anwendung phyphox® lassen sich physikalische und chemische Experimente mit den im Smartphone verbauten Sensoren durchführen. Sie unterstützt die Lehre und ersetzt dabei oft kostenintensive Lehrmaterialien. Um den Funktionsumfang zu erweitern, soll eine räumliche Lokalisierung des Smartphones integriert werden.
Mit der Smartphone Anwendung phyphox® lassen sich physikalische und chemische Experimente mit den im Smartphone verbauten Sensoren durchführen. Sie unterstützt die Lehre und ersetzt dabei oft kostenintensive Lehrmaterialien. Um den Funktionsumfang zu erweitern, soll eine räumliche Lokalisierung des Smartphones integriert werden.
Das Ziel dieser Arbeit liegt in der Entwicklung eines Lösungsansatzes, der die Umsetzung einer räumlichen Lokalisierung zur Durchführung von Experimenten, auf dem Maßstab von Tischexperimenten, ermöglicht. Hierzu wird ein sich selbst korrigierendes System aus Bluetooth-Beacons eingesetzt, welches nach einer Arbeit von Cho et al. {[}\protect\hyperlink{ref-Cho_2015a}{7}{]} den Fehler der Entfernungsmessung auf unter \SI{10}{\percent} reduziert. Untersucht wird, ob sich diese Methode auf die Lokalisierung übertragen lässt. Des Weiteren wird der Einfluss einer angepassten Kalibrierung sowie der Einsatz von gleitenden Mittelwert-Filter und gewichteten Mittelwert-Filter auf die Messergebnisse überprüft.
Das Ziel dieser Arbeit liegt in der Entwicklung eines Lösungsansatzes, der die Umsetzung einer räumlichen Lokalisierung zur Durchführung von Experimenten auf dem Maßstab von Tischexperimenten ermöglicht. Hierzu wird ein sich selbst korrigierendes System aus Bluetooth-Beacons eingesetzt, welches nach einer Arbeit von Cho et al. {[}\protect\hyperlink{ref-Cho_2015a}{7}{]} den Fehler der Entfernungsmessung auf unter \SI{10}{\percent} reduziert. Untersucht wird, ob sich diese Methode auf die Lokalisierung übertragen lässt. Des Weiteren wird der Einfluss einer angepassten Kalibrierung sowie der Einsatz von gleitenden Mittelwert-Filter und gewichteten Mittelwert-Filter auf die Messergebnisse überprüft.
Durch eine experimentelle Untersuchung der verwendeten Komponenten und deren spezifischen Eigenschaften konnte ein Versuchsaufbau entwickelt werden, mit dem eine Lokalisierung möglich ist. Anschließend wurde dieser Versuchsaufbau durch experimentelle Tests untersucht. Die angefertigten Messreihen wurden anschließend ausgewertet und der Einfluss der verschiedenen Filter und der Kalibrierung auf die Entfernungsmessung bewertet.
Durch eine experimentelle Untersuchung der verwendeten Komponenten und deren spezifischen Eigenschaften konnte ein Versuchsaufbau entwickelt werden, mit dem eine Lokalisierung möglich ist. Anschließend wurde dieser Versuchsaufbau durch experimentelle Tests untersucht. Die angefertigten Messreihen wurden anschließend ausgewertet und der Einfluss der verschiedenen Filter und der Kalibrierung auf die Entfernungsmessung bewertet.
@ -340,13 +341,13 @@ It is shown that the positive effect of a self-correcting system can also be tra
\begin{abstract}
\begin{abstract}
An dieser Stelle möchte ich mich bei all denjenigen bedanken, die mich während der Anfertigung dieser Bachelorarbeit unterstützt und motiviert haben.
An dieser Stelle möchte ich mich bei all denjenigen bedanken, die mich während der Anfertigung dieser Bachelorarbeit unterstützt und motiviert haben.
Zuerst gebührt mein Dank Herrn Dr. Thomas Kalbe und Herrn Michael Fleury, die meine Bachelorarbeit betreut und begutachtet haben. Für die hilfreichen Anregungen und die konstruktive Kritik bei der Erstellung dieser Arbeit möchte ich mich herzlich bedanken.
Zuerst gebührt mein Dank meinen Betreuern Herrn Dr. Thomas Kalbe und Herrn Michael Fleury, die meine Bachelorarbeit betreut und begutachtet haben. Für die hilfreichen Anregungen und die konstruktive Kritik bei der Erstellung dieser Arbeit möchte ich mich herzlich bedanken.
Ein besonderer Dank geht an Herrn Dr. Sebastian Staacks, der meine Anfrage zu einem Bechelorthema in Bezug auf phyphox® sofort mit zahlreichen Ideen beantwortete. Diese Motivation und die Tatsache etwas zu einer tollen OpenSource Anwendung beitragen zu können, hat mich durch die gesamte Arbeit begleitet.
Ein besonderer Dank geht an Herrn Dr. Sebastian Staacks, der meine Anfrage zu einem Bechelorthema in Bezug auf phyphox® sofort mit zahlreichen Ideen beantwortete. Diese Motivation und die Tatsache etwas zu einer tollen OpenSource Anwendung beitragen zu können, hat mich durch die gesamte Arbeit begleitet.
Ebenfalls möchte ich mich bei meinen Freunden Benjamin Dymel, Henrik Winnemöller und Steven Lambeth bedanken, die mir mit viel Geduld, Interesse und Hilfsbereitschaft zur Seite standen. Bedanken möchte ich mich für die zahlreichen interessanten Debatten und Ideen, die maßgeblich dazu beigetragen haben, dass diese Bechelorarbeit in dieser Form vorliegt.
Ebenfalls möchte ich mich bei meinen Freunden Benjamin Dymel, Henrik Winnemöller und Steven Lambeth bedanken, die mir mit viel Geduld, Interesse und Hilfsbereitschaft zur Seite standen. Bedanken möchte ich mich für die zahlreichen interessanten Debatten und Ideen während meines Studiums.
Nochmal gesondert Danken möchte ich Henrik Winnemöller für das zahlreiche Korrekturlesen meiner Bechelorarbeit.
Nochmal gesondert Danken möchte ich Henrik Winnemöller für das zahlreiche Korrekturlesen meiner Bachelorarbeit.
Abschließend möchte ich mich bei meiner Freundin und meinen Eltern bedanken, die mir während der stressigen Phasen des Studiums den Rücken frei gehalten haben und stets ein offenes Ohr für mich hatten.
Abschließend möchte ich mich bei meiner Freundin und meinen Eltern bedanken, die mir während der stressigen Phasen des Studiums den Rücken frei gehalten haben und stets ein offenes Ohr für mich hatten.
@ -576,7 +577,7 @@ Erkenntnisse aus der Voruntersuchung und den Ergebnissen des Versuchs
findet sich in Kapitel \ref{diskussion}.
findet sich in Kapitel \ref{diskussion}.
Eine Zusammenfassung der Arbeit findet sich in Kapitel
Eine Zusammenfassung der Arbeit findet sich in Kapitel
\ref{zusammenfassung}. Hier werden die Ergebnisse nochmal in der
\ref{zusammenfassung}. Hier werden die Ergebnisse erneut in der
Gesamtheit betrachtet und in Bezug auf den Stand der Technik erörtert.
Gesamtheit betrachtet und in Bezug auf den Stand der Technik erörtert.
Abschließend wird ein Ausblick auf mögliche Verbesserungen und
Abschließend wird ein Ausblick auf mögliche Verbesserungen und
\ref{eq:beacondistance} werden durch Kalibrierungsmessungen nach der
\ref{eq:beacondistance} werden durch Kalibrierungsmessungen nach der
Anleitung der Android Beacon Library
Anleitung der Android Beacon Library
{[}\protect\hyperlink{ref-RadiusNetworks_2021}{31}{]} ermittelt. Die
{[}\protect\hyperlink{ref-RadiusNetworks_2021}{31}{]} ermittelt. Die
@ -2139,7 +2142,7 @@ bei \SI{1.5}{\meter} liegt, soll die Kalibrierung auf den Bereich von
Versuch durch die benachbarten Beacons erfasst, daher kommt für die
Versuch durch die benachbarten Beacons erfasst, daher kommt für die
Referenzmessung anstelle des iPhones ein zweiter Beacon zum Einsatz.
Referenzmessung anstelle des iPhones ein zweiter Beacon zum Einsatz.
Wie aus den Messungen in Abschnitt \ref{beacon-smartphone} hervor geht,
Wie aus den Messungen in Abschnitt \ref{beacon-zu-smartphone} hervor geht,
weichen die \ac{rssi}-Werte bei feuchter Witterung im Außenbereich stark
weichen die \ac{rssi}-Werte bei feuchter Witterung im Außenbereich stark
von denen im Innenbereich ab. Zum Zeitpunkt der Messungen war eine
von denen im Innenbereich ab. Zum Zeitpunkt der Messungen war eine
Trockenperiode nicht absehbar, aus diesem Grund wird die Kalibrierung im
Trockenperiode nicht absehbar, aus diesem Grund wird die Kalibrierung im
@ -2201,7 +2204,7 @@ In diesem Kapitel wird der Versuchsaufbau für die Umsetzung einer
Lokalisierungslösung beschrieben. Als Grundlage dienen dabei die zuvor
Lokalisierungslösung beschrieben. Als Grundlage dienen dabei die zuvor
ermittelten Daten aus der Referenzmessung sowie die Arbeit von Cho et
ermittelten Daten aus der Referenzmessung sowie die Arbeit von Cho et
al. {[}\protect\hyperlink{ref-Cho_2015a}{7}{]}. Ein besonderer Fokus
al. {[}\protect\hyperlink{ref-Cho_2015a}{7}{]}. Ein besonderer Fokus
liegt auf einen einfachen Aufbau, der leicht nachzubilden ist und dabei
liegt auf einem einfachen Aufbau, der leicht nachzubilden ist und dabei
ein hohes Maß an Genauigkeit ermöglicht.
ein hohes Maß an Genauigkeit ermöglicht.
\hypertarget{anordnung-der-beacons}{%
\hypertarget{anordnung-der-beacons}{%
@ -2547,7 +2550,7 @@ durchgeführt wird. Durch die Ausweitung dieses Bereichs auf
{[}\protect\hyperlink{ref-RadiusNetworks_2021}{31}{]} beschrieben sind,
{[}\protect\hyperlink{ref-RadiusNetworks_2021}{31}{]} beschrieben sind,
könnte die Fehleranfälligkeit reduziert werden. Für die Arbeit stand
könnte die Fehleranfälligkeit reduziert werden. Für die Arbeit stand
jedoch kein Raum mit ausreichender Größe zur Verfügung. Die unbeständige
jedoch kein Raum mit ausreichender Größe zur Verfügung. Die unbeständige
Wetterlage und der, aus den Messungen hervorgehende, negativen Einfluss
Wetterlage und der, aus den Messungen hervorgehende, negative Einfluss
von Feuchtigkeit ließen keine Kalibrierungsmessungen im Freien zu.
von Feuchtigkeit ließen keine Kalibrierungsmessungen im Freien zu.
Abschließend bleibt zu bewerten, ob der Einsatz von Bluetooth die
Abschließend bleibt zu bewerten, ob der Einsatz von Bluetooth die
@ -2573,8 +2576,7 @@ Standard ein, Bluetooth-Beacons konnten am Markt keine gefunden werden.
\section{Zusammenfassung}\label{zusammenfassung}}
\section{Zusammenfassung}\label{zusammenfassung}}
In dieser Arbeit wurde ein neuartiges Lokalisierungskonzept entwickelt
In dieser Arbeit wurde ein neuartiges Lokalisierungskonzept entwickelt
und evaluiert, wodurch sich Messungen im Zentimeterbereich durchführen
und evaluiert, welches die Messungen im Zentimeterbereich ermöglichen soll. Dieses Konzept dient als Vorlage zur Erweiterung der Anwendung
lassen. Dieses Konzept dient als Vorlage zur Erweiterung der Anwendung
phyphox®, um Experimente mit dem Smartphone auf Basis der Position
phyphox®, um Experimente mit dem Smartphone auf Basis der Position
durchführen zu können.
durchführen zu können.
@ -2597,7 +2599,7 @@ angefertigt und ausgewertet. Des Weiteren wurden verschiedene Methoden
und Filter auf die Entfernungsmessung und Lokalisierung angewandt und
und Filter auf die Entfernungsmessung und Lokalisierung angewandt und
hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Messgenauigkeit bewertet.
hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Messgenauigkeit bewertet.
Es konnte ein Konzept entwickelt werden, durch das` eine
Es konnte ein Konzept entwickelt werden, womit eine
Positionsbestimmung möglich ist. Es wurde gezeigt, dass die angewandten
Positionsbestimmung möglich ist. Es wurde gezeigt, dass die angewandten
Filter und das selbst korrigierende System zur Ermittlung der
Filter und das selbst korrigierende System zur Ermittlung der
Entfernung, sowie zur Lokalisierung zu einer Verbesserung der Ergebnisse
Entfernung, sowie zur Lokalisierung zu einer Verbesserung der Ergebnisse
@ -2635,7 +2637,7 @@ könnte die Messgenauigkeit erhöhen.
Der Einfluss von Feuchtigkeit und Temperatur auf die Signalstärke sollte
Der Einfluss von Feuchtigkeit und Temperatur auf die Signalstärke sollte
näher untersucht werden. Gerade der Einfluss durch die relative
näher untersucht werden. Gerade der Einfluss durch die relative
Luftfeuchtigkeit könnte Erkentnisse liefern, durch die die
Luftfeuchtigkeit könnte Erkenntnisse liefern, durch die die
Signalstärkeermittlung verbessert werden kann.
Signalstärkeermittlung verbessert werden kann.
Weiter bietet sich die Untersuchung von \ac{ble} 5.2 und der neu
Weiter bietet sich die Untersuchung von \ac{ble} 5.2 und der neu
@ -2653,7 +2655,9 @@ des Versuchsaufbaus bestimmt werden.
% Nachspann
% Nachspann
\renewcommand{\thesection}{\Roman{section}}
\renewcommand{\thesection}{\Roman{section}}
\renewcommand{\theHsection}{\Roman{section}}
\renewcommand{\theHsection}{\Roman{section}}
\setcounter{section}{1}
\pagenumbering{Roman}
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\setcounter{page}{7}
\makeatletter
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\renewcommand\listoffigures{%
\renewcommand\listoffigures{%
@ -2668,8 +2672,6 @@ des Versuchsaufbaus bestimmt werden.
}
}
\makeatother
\makeatother
\setcounter{section}{1}
\setcounter{page}{7}
\rhead{LITERATURVERZEICHNIS}
\rhead{LITERATURVERZEICHNIS}
@ -3021,7 +3023,7 @@ Verfügbar unter:
\end{center}
\end{center}
\vspace{2em}
\vspace{2em}
\studentname, 900266
\studentname, Matrikelnummer: 900266
Hiermit erkläre ich an Eides statt, dass ich diese Arbeit selbstständig abgefasst und keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Sämtliche Stellen der Arbeit, die im Wortlaut oder dem Sinne nach Publikationen oder Vorträgen anderer Autoren entnommen sind, habe ich als solche kenntlich gemacht. Ich bin mit einer Plagiatsprüfung einverstanden.
Hiermit erkläre ich an Eides statt, dass ich diese Arbeit selbstständig abgefasst und keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Sämtliche Stellen der Arbeit, die im Wortlaut oder dem Sinne nach Publikationen oder Vorträgen anderer Autoren entnommen sind, habe ich als solche kenntlich gemacht. Ich bin mit einer Plagiatsprüfung einverstanden.
@ -3031,7 +3033,7 @@ Die Arbeit wurde bisher keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und auch noch
Sebastian Preisner
3 years ago