Eine der großen Fragestellungen der Psychologie beschäftigt sich mit der Suche nach Determinanten unseres Verhaltens. Dabei finden wir in der psychologischen Literatur verschiedene Theorien, die der Nähe zwischen Personen Bedeutung verleihen. Die Arbeiten von Kurt Lewin (1935) beschreiben positive und negative Valenzen, Konflikte, Hindernisse und Bedürfnisse als Determinanten unseres Verhaltens. Auch soziometrische Untersuchungen fokussieren die Anziehung und Abstoßung als elementare Gruppenkräfte, welche sich anhand sozialer Distanzen und Beliebtheit in Gruppen widerspiegeln (Moreno, 1941; 1996). Auf dieser Grundlage ist es uns möglich, Vorhersagen über eine Hinwendung zu und eine Abwendung von Personen zu treffen. Neben qualitativen Beobachtungen (vgl. Coie, Dodge, & Kupersmidt, 1990) bedienen sich bisherige Untersuchungsmethoden technischer Geräte, wie u.a. Beschleunigungsmessern und Schrittzähler (Cervantes & Porretta, 2010; Godfrey, Conway, Meagher, & ÓLaighin, 2008; Trost, 2001; Welk, Corbin, & Dale, 2000; Yang & Hsu, 2010), um Aussagen über das Bewegungsverhalten von Personen treffen zu können. Hierbei werden allerdings die Beziehungen und Dynamiken zwischen den Personen sowie das daraus resultierende Distanzverhalten völlig unbeachtet gelassen. Mit Hilfe neuester Technologien ist es nun möglich, räumliches Bewegungsverhalten in Form von x-, y-, z- Koordinaten zu erfassen. Das Ziel meiner Arbeit liegt in der Erhebung und Auswertung der Bewegungsdaten von Kindern, welche mit einer automatisierten Echtzeit-Ortungs-Methode (Real Time Location System = RTLS) erfasst wurden. Bis zum jetzigen Zeitpunkt wurde das Bewegungsverhalten von 114 Kinder aus sieben Gruppen von vier unterschiedlichen Kindergärten, von sechs Kindern einer Schule für Blinde und Sehbehinderte sowie von 24 Schülern aus zwei Klassen einer Schule mit einem Förderschwerpunkt für geistige Entwicklung erhoben. Die in diese Arbeit einfließenden Studien bieten einen ersten Einblick in die Erhebungs- und Auswertungsmöglichkeiten von räumlichen Bewegungsdaten und beleuchten den aktuellen Stand dieser Forschung.:DANKSAGUNG II PREFACE VI ZUSAMMENFASSUNG VII LIST OF CONTENTS XII LIST OF TABLES XIV LIST OF FIGURES XV CHAPTER I 1 1. AN INTRODUCTION INTO MOTIVATIONAL CONCEPTS, BEHAVIORAL RESEARCH, AND METHODOLOGICAL CHALLENGES 1 WHAT DRIVES US? A PIONEERING MOTIVATIONAL CONCEPT WITH REGARD TO MOVEMENT BEHAVIOR 2 METHODOLOGICAL BACKGROUND 3 METHODOLOGICAL CHALLENGES 4 AIMS AND SCOPES 5 OVERVIEW OF MANUSCRIPTS INCLUDED IN THIS MONOGRAPH 6 CHAPTER II 10 2. CHILDREN AT PLAY – TOWARD AN AUTOMATED MEASUREMENT OF CHILD BEHAVIOR 11 INTRODUCTION 12 METHODS AND MATERIALS 14 RESULTS 18 DISCUSSION 28 CHAPTER III 33 3. CONTINUOUS MEASUREMENT OF DYNAMIC CLASSROOM SOCIAL INTERACTION 33 INTRODUCTION 35 METHODS AND MATERIALS 38 RESULTS 40 DISCUSSION 49 CHAPTER IV 54 List of Contents 4. LEARNING, MOVING, INTERACTING – MOVEMENT ASSESSMENT OF VISUALLY IMPAIRED CHILDREN DURING A SCHOOL LESSON 55 INTRODUCTION 56 METHODS AND MATERIALS 59 RESULTS 63 DISCUSSION 71 CHAPTER V 76 5. APPROACH – AN ANALYSIS OF CHILDREN’S INTERACTIONS DURING A FREE PLAY SITUATION 77 INTRODUCTION 78 METHOD 80 RESULTS 89 DISCUSSION 92 CHAPTER VI 96 6. SUMMARY, IMPLICATIONS, AND FUTURE ASPECTS OF RESEARCH 97 SUMMARY OF THE STUDIES OF CHILDREN’S MOVEMENT BEHAVIOR 97 IMPLICATION AND FUTURE ASPECTS OF RESEARCH 100 7. REFERENCES 103 8. APPENDIX 119 9. CURRICULUM VITAE 121 10. LIST OF PUBLICATIONS 123 11. EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG 124

Moderne, objektorientierte Sprachen spielen bei der Entwicklung von Software für eingebettete Systeme bislang kaum eine Rolle. Die Gründe hierfür sind vielfältig, meist wird jedoch die mangelnde Effizienz und der größere Speicherbedarf hervorgehoben. Obwohl Java viele Eigenschaften hat, die sehr für einen Einsatz in eingebetteten Systemen sprechen, so hängt doch gerade Java vielfach immer noch das Vorurteil an, in Systemen mit beschränkter Rechenleistung und Speicher zu viele Ressourcen zu benötigen. Diese Arbeit soll dazu beitragen, diese Vorurteile abzutragen. Sie stellt insbesondere Techniken vor, die den Speicherbedarf einer JVM so gering wie möglich halten und diese effizient mit der zur Verfügung stehenden Rechenleistung umgehen lassen. Viele der dargestellten Verfahren und Algorithmen wurden in der Kertasarie VM implementiert, einer virtuellen Maschine, die speziell für den Einsatz in eingebetteten Systemen konzipiert wurde. Durch die weit verbreitete Vernetzung eingebetteter Systeme über das Internet stellt sich in vielen Fällen zudem das Problem einer modernen, abstrakten und effizienten Form der Kommunikation. Aus diesem Grund liegt der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit auf dem Vergleich von objektorientierten Middleware-Architekturen, insbesondere von Java-RMI. Auch auf diesem Gebiet wird eine eigene, speziell an eingebettete Systeme angepasste RMI-Variante vorgestellt. / Modern, object oriented languages do not play an important role when developing software for embedded systems. There are many reasons for it, most often an inadequate performance and a greater memory demand are mentioned. In spite of the fact that Java has many features suitable for embedded systems, Java often faces the prejudice to consume too much resources in systems with limited processing power and memory. This work is a contribution to diminish this prejudices. It presents techniques to limit the memory demands of a Java Virtual Machine and to effectively cope with limited computing power. Many of the presented methods and algorithms are implemented in the Kertasarie VM, a JVM designed to run in embedded systems.Due to the fact of increasing network capabilities embedded systems often face the problem of a modern, abstract and efficient communication. Therefore the second emphasis of this work is put on the comparison of object oriented middleware architectures, especially Java-RMI. An own implementation for embedded systems is also presented.

Der Schienengüterverkehr ist eines der wesentlichen Standbeine des europäischen Binnenmarktes. Studien sagen für den Zeitraum bis 2050 ein weiteres Wachstum des Schienengüterverkehrsaufkommens voraus. Um den dadurch bestehenden Bedarf decken zu können, ist es nötig, die Kapazität des Schienennetzes zu steigern bzw. die vorhandene Kapazität besser auszunutzen. Als kostengünstige Möglichkeit bieten sich daher Echtzeitbetriebsmanagementsysteme an, zu deren Komponenten auch Konfliktlösungs- und Fahrerassistenzsysteme gehören. Die Arbeit befasst sich mit der Verknüpfung von Konfliktlösungs- und Fahrerassistenzsystemen mit dem Ziel die Nutzung der Potenziale beider Systeme zu ermöglichen. Nach einer Betrachtung des Standes der Technik auf beiden Gebieten mit Fokus auf angewandten Algorithmen sowie möglichen Datenstrukturen für Schnittstellen wird das Konzept des Zuglaufoptimierungsplans als Menge von Zugfahrtkorridoren entwickelt. Zudem wird in einer Vorbetrachtung untersucht, welche Modelle und Algorithmen sich für Fahrdynamikrechnungen beider Systeme eignen, um durch unterschiedliche Algorithmik bedingte Abweichungen zwischen den Berechnungen beider Systeme zu minimieren. Daraufhin wird eine Schnittstellenlösung entwickelt, die Eingaben von Konfliktlösungssystemen nutzt und energieoptimierte Zuglaufoptimierungspläne berechnet. Damit sollen Zugfahrtkorridore so gestaltet werden können, dass sie sich für den Versand an Fahrerassistenzsysteme eignen. Dann werden die Abläufe der Gleisbelegung und die daraus entstehenden zeitlichen und räumlichen Einschränkungen für die Zugfahrten mit einem Constraint-Programm modelliert und mit dem Matlab-nonlinear-Constraint-Löser optimiert. Das Verfahren läuft in drei Schritten ab: - Vorverarbeitung; Berechnung der Fahrzeiten nach dem zuvor beschriebenen Algorithmus sowie der Energieverbräuche; - Berechnung der optimalen Zugpfade als Durchfahrzeitpunkte und Geschwindigkeiten nach Fahrplantreue, Energieverbrauch und Mindestgeschwindigkeit: - Ermitteln der optimalen Zuglaufkorridore aus den Zugpfaden. Es werden Möglichkeiten zur Reduktion der Rechenzeit des Verfahrens diskutiert und implementiert. In einer Fallstudie werden anhand zweier Szenarien europäischer Bahnkorridore die Einflüsse der verschiedenen Modellierungsvarianten auf Lösungsgüte und Rechengeschwindigkeit untersucht. Dabei wird deutlich, dass die vorgeschlagenen Modellvereinfachungen zu besserer Lösungsgüte bei gleichzeitiger Reduktion der Rechenzeit führen. Um uneingeschränkte Echtzeitfähigkeit zu erreichen, ist jedoch eine weitere Reduktion der Rechenzeit zu empfehlen. Diese kann beispielsweise durch den Einsatz spezialisierter Lösungsverfahren oder durch das Nutzen eines (noch zu entwickelnden) analytischen Zusammenhangs zwischen Fahrzeiten und Energieverbräuchen erreicht werden.:1 Einführung 2 Nichtlineare Optimierung in Konfliktlösungssystemen und Fahrerassistenzsystemen 3 Zuglaufrechnung als Voraussetzung für Interoperabilität 4 Modellierung des Schienenverkehrs zur Berechnung von Fahrzeit-Geschwindigkeit-Korridoren 5 Dreistufiges Verfahren zur Berechnung von Fahrzeit-Geschwindigkeit-Korridoren 6 Fallstudie zur Verknüpfung von Konfliktlösungssystemen mit Fahrerassistenzsystemen 7 Zusammenfassung und Ausblick

GNSS-Messungen werden neben systembedingten Fehlereinflüssen vor allem von den Auswirkungen der Mehrwegeausbreitung und Signalbeugung insbesondere in der Empfangsumgebung dominiert. Verschiedene Dienste z.B. der Landesvermessungsämter haben deshalb ein primäres Interesse daran, die Auswirkungen der Effekte möglichst gering zu halten oder aber genau bestimmen zu können, um Korrekturwerte zu generieren. Mehrwege- und Beugungseffekte lassen sich besonders innerhalb von Netzstrukturen gut bestimmen. Liegen Sollkoordinaten aller Beobachtungsstationen vor gelingt dies auch in Echtzeit. In der vorliegenden Arbeit werden neben einer detaillierten Beschreibung der jeweiligen Einflussgrößen auch Möglichkeiten aufgezeigt, die genannten Effekte zu erkennen und Maßnahmen zur Reduktion der Auswirkungen auf das Meßergebnis zu ergreifen. Kern der Untersuchungen ist ein zweistufiges Modell zur Reduzierung von Mehrwegeeffekten in Echtzeit innerhalb von (Referenz-) Stationsnetzen durch Bestimmung von Korrekturwerten für originale und abgeleitete Meßwerte pro Epoche, Station und Satellit.

Real-time rendering of large-scale terrains is a difficult problem and remains an active field of research. The massive scale of these landscapes, where the ratio between the size of the terrain and its resolution is spanning multiple orders of magnitude, requires an efficient level of detail strategy. It is crucial that the geometry, as well as the terrain data, are represented seamlessly at varying distances while maintaining a constant visual quality. This thesis investigates common techniques and previous solutions to problems associated with the rendering of height field terrains and discusses their benefits and drawbacks. Subsequently, two solutions to the stated problems are presented, which build and expand upon the state-of-the-art rendering methods. A seamless and efficient mesh representation is achieved by the novel Uniform Distance-Dependent Level of Detail (UDLOD) triangulation method. This fully GPU-based algorithm subdivides a quadtree covering the terrain into small tiles, which can be culled in parallel, and are morphed seamlessly in the vertex shader, resulting in a densely and temporally consistent triangulated mesh. The proposed Chunked Clipmap combines the strengths of both quadtrees and clipmaps to enable efficient out-of-core paging of terrain data. This data structure allows for constant time view-dependent access, graceful degradation if data is unavailable, and supports trilinear and anisotropic filtering. Together these, otherwise independent, techniques enable the rendering of large-scale real-world terrains, which is demonstrated on a dataset encompassing the entire Free State of Saxony at a resolution of one meter, in real-time.

We present an overview of our work on the SAP HANA Scale-out Extension, a novel distributed database architecture designed to support large scale analytics over real-time data. This platform permits high performance OLAP with massive scale-out capabilities, while concurrently allowing OLTP workloads. This dual capability enables analytics over real-time changing data and allows fine grained user-specified service level agreements (SLAs) on data freshness. We advocate the decoupling of core database components such as query processing, concurrency control, and persistence, a design choice made possible by advances in high-throughput low-latency networks and storage devices. We provide full ACID guarantees and build on a logical timestamp mechanism to provide MVCC-based snapshot isolation, while not requiring synchronous updates of replicas. Instead, we use asynchronous update propagation guaranteeing consistency with timestamp validation. We provide a view into the design and development of a large scale data management platform for real-time analytics, driven by the needs of modern enterprise customers.

The Electric/Electronic architecture of vehicle becomes more complex and costly, self-adaption can reduce the system, enhance the adaptive meanwhile reduce energy consumption and costs. The self-adaption needs the cooperation of both hardware and software reconfigurations, such that after the software is reconfigured the automotive network continues to fulfill the time constraints for time-critical applications. The thesis focuses on the real-time network reconfiguration. It uses EAST-ADL to model a real-time automotive system with timing events and constraints, which conforms to AUTOSAR timing extensions. The network media access is analyzed based on the model and a scheduling algorithm is developed. Then the concept is implemented by a use case, which is transformed from an EAST-ADL model to an executable simulation.

This work makes significant contributions in the field of sufficient schedulability tests for rate-monotonic scheduling (RMS) and their application to partitioned RMS. Goal is the maximization of possible utilization in worst or average case under a given number of processors. This scenario is more realistic than the dual case of minimizing the number of necessary processors for a given task set since the hardware is normally fixed. Sufficient schedulability tests are useful for quick estimates of task set schedulability in automatic system-synthesis tools and in online scheduling where exact schedulability tests are too slow. Especially, the approach of Accelerated Simply Periodic Task Sets (ASPTSs) and the concept of circular period similarity are cornerstones of improvements in the success ratio of such schedulability tests. To the best of the author's knowledge, this is the first application of circular statistics in real-time scheduling. Finally, the thesis discusses the use of sharp total utilization thresholds for partitioned EDF. A constant-time admission control is enabled with a controlled residual risk. / Diese Arbeit liefert entscheidende Beiträge im Bereich der hinreichenden Planbarkeitstests für ratenmonotones Scheduling (RMS) und deren Anwendung auf partitioniertes RMS. Ziel ist die Maximierung der möglichen Last im Worst Case und im Average Case bei einer gegebenen Zahl von Prozessoren. Dieses Szenario ist realistischer als der duale Fall der Minimierung der Anzahl der notwendigen Prozessoren für eine gegebene Taskmenge, da die Hardware normalerweise fixiert ist. Hinreichende Planbarkeitstests sind für schnelle Schätzungen der Planbarkeit von Taskmengen in automatischen Werkzeugen zur Systemsynthese und im Online-Scheduling sinnvoll, wo exakte Einplanungstests zu langsam sind. Insbesondere der Ansatz der beschleunigten einfach-periodischen Taskmengen und das Konzept der zirkulären Periodenähnlichkeit sind Eckpfeiler für Verbesserungen in der Erfolgsrate solcher Einplanungstests. Nach bestem Wissen ist das die erste Anwendung zirkulärer Statistik im Echtzeit-Scheduling. Schließlich diskutiert die Arbeit plötzliche Phasenübergänge der Gesamtlast für partitioniertes EDF. Eine Zugangskontrolle konstanter Zeitkomplexität mit einem kontrollierten Restrisiko wird ermöglicht.

The Electric/Electronic architecture of vehicle becomes more complex and costly, self-adaption can reduce the system, enhance the adaptive meanwhile reduce energy consumption and costs. The self-adaption needs the cooperation of both hardware and software reconfigurations, such that after the software is reconfigured the automotive network continues to fulfill the time constraints for time-critical applications. The thesis focuses on the real-time network reconfiguration. It uses EAST-ADL to model a real-time automotive system with timing events and constraints, which conforms to AUTOSAR timing extensions. The network media access is analyzed based on the model and a scheduling algorithm is developed. Then the concept is implemented by a use case, which is transformed from an EAST-ADL model to an executable simulation.:1. Introduction 2. Research Fundamentals 2.1. AUTOSAR Specifications for Modeling Function Communication 2.2. Media Access Control in Real-time Network 3. Function Communication Model and Determination of Network Configuration 3.1. Function Communication Model 3.2. Scheduling Algorithm for Media Access 4. Implementation of Communication Model and Plugin for Model Transformation 4.1. EAST-ADL Modeling Language 4.2. Implementation of Function Communication Model in EAST-ADL 4.3. Model Transformation Plugin and Simulation Tool Integration 5. Evaluation of the Function Communication Model 5.1. Use-Case Model for Evaluation 5.2. Time Values of Use-Case Model 5.3. Analysis and Evaluation of Simulation Result 6. Conclusion and Outlook 6.1. Conclusion of the Work 6.2. Outlook of the Future Work A. OMNeT++ Simulation Log B. EAST-ADL Model to Artop Model Mapping Bibliography Nomenclature

Funktionale organische Moleküle bergen ein hohes Potential für den Einsatz in zukunftsprägenden Technologien wie organischen Leuchtdioden (OLED), Solarzellen, Transistoren und Bio-Sensoren. Eines der Herstellungsverfahren beruht auf der Gasphasenabscheidung der Moleküle, die auf dem Substrat mittels Selbstorganisation zu dünnen Schichten wachsen. Auf Grund der komplexen Wechselwirkungen und des Einflusses der Schichtmorphologie auf die Funktionalität der dünnen Schichten stellt der Wachstumsprozess sowohl für die anwendungsorientierte als auch für die Grundlagenforschung eine hochinteressante und wichtige wissenschaftliche Herausforderung dar, mit der sich die vorliegende Arbeit auseinandersetzt. Die experimentellen Resultate und Konzepte, die in dieser Arbeit vorgestellt werden, leisten neue Beiträge für das Verständnis von organischem Wachstum. Der demonstrierte Einfluss von chemischer Modifikation auf verschiedene Aspekte des Strukturwachstums, wie z.B. auf die Filmrauigkeit, Kristallphasenreinheit und molekulare Diffusivität, zeigt zudem das hohe Potential dieser Methode zur Steuerung des organischen Wachstums. Aus den genannten Gründen kann diese Arbeit neue Impulse für die Erforschung und spätere Anwendung von funktionalen organischen Dünnschichtsystemen setzen. / Functional organic molecules are promising for the application in future relevant technologies such as organic light emitting diodes (OLEDs), solar cells, transistors and bio-sensors. One of the processing methods to fabricate organic devices is organic molecular beam deposition. In this process, the complexly interacting molecules grow via self-assembly as thin films on a substrate. Due to the close structure-property relationship, the growth process constitutes a highly interesting and important scientific challenge for both application oriented as well as fundamental research and is the topic of the present thesis. The experimental results and conceptual methods presented in this thesis contribute new stimuli to the understanding of the molecular self-assembly. The demonstrated influence of chemical tuning on various facets of structure formation, such as film roughness, crystal phase purity and molecular diffusivities, uncovers the strong potential of this approach for steering organic growth. Therefore, the present work has implications for future research and application of functional organic thin films.