Fußverkehr findet im gesamten öffentlichen Raum statt und ermöglicht die lückenlose Verbindung von Tür zu Tür. Jeder Mensch steht vor Beginn einer Fortbewegung vor den Fragen „Wo bin ich?“, „Wo liegt mein Ziel?“ und „Wie komme ich dahin?“. Ein Großteil der auf dem Markt befindlichen Navigationssysteme für Fußgänger stellen reduzierte Varianten aus Fahrzeugen dar und basieren auf 2D- Kartendarstellungen oder bilden die Realität als dreidimensionales Modell ab. Navigationsprobleme entstehen dann, wenn es dem Nutzer nicht gelingt, die Information aus der Anweisung auf die Wirklichkeit zu beziehen und umzusetzen. Ein möglicher Grund dafür liegt in der Visualisierung der Navigationsanweisung. Die räumliche Wahrnehmung des Menschen erfolgt ausgehend von einem bestimmten Betrachtungsstandpunkt und bringt die Lage von Objekten und deren Beziehung zueinander zum Ausdruck. Der Einsatz von Augmented Reality (erweiterte Realität) entspricht dem Erscheinungsbild der menschlichen Wahrnehmung und ist für Menschen eine natürliche und zugleich vertraute Ansichtsform. Im Unterschied zu kartographischer Visualisierung wird die Umwelt mittels Augmented Reality nicht modelliert, sondern realitätsgetreu abgebildet und ergänzt. Das Ziel dieser Arbeit ist ein Navigationsverfahren, das der natürlichen Fort-bewegung und Sichtweise von Fußgängern gerecht wird. Das Konzept basiert auf dem Einsatz einer Kombination aus Realität und virtueller Realität zu einer erweiterten Ansicht. Da keine Darstellungsform als die Route selbst besser geeignet ist, um einen Routenverlauf zu beschreiben, wird die Realität durch eine virtuelle Route erweitert. Die perspektivische Anpassung der Routendarstellung erfordert die sensorische Erfassung der Position und Lage des Betrachtungsstandpunktes. Das der Navigation zu Grunde liegende Datenmodell bleibt dem Betrachter dabei verborgen und ist nur in Form der erweiterten Realität sichtbar. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Prototyp trägt die Bezeichnung RealityView. Die Basis bildet ein freies und quelloffenes Navigationssystem, das für die Fußgängernavigation modular erweitert wurde. Das Ergebnis ist ein smartphonebasierter Navigationsprototyp, in dem die Ansichtsform einer zweidimensionalen Bildschirmkarte im Grundriss und die Darstellung einer erweiterten Realität im Aufriss kombiniert werden. Die Evaluation des Prototyps bestätigt die Hypothese, dass der Einsatz von Augmented Reality für die Navigation von Fußgängern möglich ist und von der Nutzergruppe akzeptiert wird. Darüber hinaus bescheinigen Wissenschaftler im Rahmen von Experten-interviews den konzeptionellen Ansatz und die prototypische Umsetzung des RealityView. Die Auswertung einer Eye-Tracking-Pilotstudie erbrachte den Nachweis, dass Fußgänger die Navigationsanweisung auf markante Objekte der Umwelt beziehen, deren Auswahl durch den Einsatz von Augmented Reality begünstigt wird. / Pedestrian traffic takes place in public spaces and provides a seamless connection from door to door. Right before the start of a movement, every human being faces the following questions "Where am I?", "What is my goal?" and "How do I get there?". Existing navigation systems for pedestrians are based on 2D map representations or depict reality as a three-dimensional model. As a result, the majority of the systems on the market for pedestrians are smaller versions of vehicle navigation systems. Navigation problems can occur if the user is unable to relate the information of an instruction to reality and cannot implement it. One possible reason for this is the visualization of the navigation instruction. Peoples spatial perception takes place from their own perspective and shows how objects are positioned and how they are related to each other. The use of Augmented Reality corresponds to the appearance of human perception, and this is a natural and yet familiar view. Compared to cartographic visualization techniques reality is not modeled but mapped realistically and refers to the environment. The concept of this thesis is directly linked to the current state of research and examines the use of a simple method and target group-oriented representation, which meets the natural movement of pedestrians. Its central focus is the combination of reality and virtual reality to a common view. This view will be extended by a virtual route representation, which follows the route course in reality. No other form of representation is better suited to explain the course of a route than the route itself. The perspective adjustment and the calculation of the virtual image scene require a data model, which remains hidden from the viewer and only appears in form of a virtual route. The navigation prototype, which is developed in this study, is based on Augmented Reality and is called RealityView. Its base is a free and open source navigation platform, which was expanded modularly into a pedestrian navigation system. The result is a smartphone-based navigation prototype, which combines the two forms of a two-dimensional screen map in plan with the illustration of an Augmented Reality in elevation. The validation of the prototype confirms the hypothesis that the use of Augmented Reality for pedestrian navigation is possible and is also accepted by the user group. In addition, in interviews with experts scientists have confirmed the conceptual approach and the implementation of the RealityView-prototype. The evaluation of an eye-tracking pilot study proved that the use of Augmented Reality favors the selection of prominent objects in the environment.

"Author biographies are available in the expanded on-line version of this article [http://www.insidegnss.com/auto/julyaug09-tetewsky-final.pdf]" / "July/August 2009." Web site title: Making Sense of GPS Inter-Signal Corrections : Satellite Calibration Parameters in Legacy and Modernized Ionosphere Correction Algorithms.

Obstacle detection is one of the major focus area on image processing. For mobile robots, obstacle detection and collision avoidance is a notorious problem and is still a part of the modern research. There are already a lot of research have been done so far for obstacle detection and collision avoidance. This thesis evaluates the existing various well-known methods and sensors for collision free navigation of the mobile robot. For moving obstacle detection purpose the frame difference approach is adopted. Robotino® is used as the mobile robot platform and additionally Microsoft Kinect is used as 3D sensor. For getting information from the environment about obstacle, the 9-built-in distance sensor of Robotino® and 3D depth image data from the Kinect is used. The combination is done to get the maximum advantages for obstacles information. The detection of moving object in front of the sensor is a major interest of this work.

Durch die Entwicklung moderner Technologien konnte die Unfallchirurgie in der vergangenen Dekade enorme Fortschritte in der operativen Behandlung von Frakturen im Bereich der zervikalen, thorakalen und lumbalen Wirbelsäule verzeichnen. In allen operativen Behandlungsverfahren ist der Einsatz der computergestützten Navigationstechnik möglich. Anhand der vorliegenden Arbeit wird die Wertigkeit der CT-gestützten Navigation bei der operativen Behandlung thorakolumbaler Wirbelkörperfrakturen hinsichtlich der klinischen Bedeutsamkeit in der alltäglichen Anwendung untersucht. Als wesentliche Aspekte wurden dabei Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, mögliche Risiken und Fehlerquellen sowie Anforderungen an das behandelnde Personal integriert. Im Rahmen einer retrospektiv-deskriptiven Studie wurden im Zeitraum März 2002 und Juli 2004 insgesamt 97 (64 männliche, 33 weibliche) Patienten an der Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig operativ mit CT-gestützter Navigationstechnik mit Frakturen der thorakolumbalen Wirbelsäule versorgt und hinsichtlich des perioperativen und poststationären Verlaufes einschließlich potentieller Komplikationen nachuntersucht. Sowohl traumatisch (n= 83) als auch nichttraumatisch bedingte (n= 14) Frakturen der Wirbelsäule sind mit Einsatz der genannten Techniken versorgt worden. Während der größere Teil der Patienten im Alter bis 65 Jahren männlich ist, überwiegen im Alter ab 65 Jahren weibliche Patienten. Am häufigsten ist der Bereich 12. BWK und 1. LWK (70,3%) betroffen. Als Frakturursachen dominieren Stürze aus der Höhe. Unter den pathologischen Frakturen kommen vor allem Wirbelkörpermetastasen vor. Die Klassifizierung der Frakturen erfolgte anhand der Einteilung nach Magerl et al. OP-Indikationen liegen für Frakturen A2.3 - A3.3 sowie für alle B – und C-Frakturen vor. Ausnahmen stellten stark kyphosierte A1.2-Frakturen (>15-20° Kyphosewinkel, hier wurde die operative Stabilisierung vorgenommen) und wenig kyphosierte A3.1-Frakturen dar (hier wurde das konservative Vorgehen bevorzugt). Die operativen Möglichkeiten zur Stabilisierung reichen von isoliert dorsaler Versorgung mittels Fixateur interne (n=14) über isoliert ventrale (n=26) bis hin zu kombiniert dorsoventralen (n=57) Verfahren. Die am häufigsten durchgeführten dorsoventralen Operationen wurden überwiegend zweizeitig (70,2% der dorsoventralen OP´s ) durchgeführt. Postoperativ wurden die Patienten ab dem 1. postoperativen Tag mobilisiert. Anhand von Scoresystemen (Visuelle Analogskala, Hannover Wirbelsäulenscore, Frankel-Score (ASIA), Kraftgradeinteilung nach Janda, SF-36-Fragebogen) konnte der postoperative Verlauf im Rahmen der Nachuntersuchung nachvollzogen und dokumentiert werden. Röntgenbilder und CT-Aufnahmen ermöglichten ebenfalls eine Verlaufsbeobachtung. Die Integration der Navigation in etablierte OP- Verfahren stellte einen erhöhten Aufwand im Rahmen der OP- Vorbereitung als auch bei Durchführung der Operation selbst dar. Besonders in anatomisch kritischen Regionen und speziellen anatomischen Gegebenheiten zeigte sich der Nutzen dieser neuen Methode durch die zusätzliche vom Chirurgen nutzbare axiale Bildebene. Verschiedene Einflussfaktoren können dazu führen, dass eine Weiterverwendung des Navigationssystems für den Fortlauf der Operation nicht möglich und ein Umstieg auf konventionelle Verfahren notwendig ist. In der vorliegenden Arbeit lagen Ungenauigkeiten durch technische Probleme vor allem beim Matching (n=4) vor, seltener eine auffällige Fehllage bei der Pedikelschraubenimplantation (n=2), sowie intrapleurale Verwachsungen im Rahmen ventraler navigationsgestützter Eingriffe bei 2 Patienten. Navigationsbedingte Komplikationen traten bei der ventralen Versorgung nicht auf. Besonderes Augenmerk lag auf der Präzision bei der Implantation von Pedikelschrauben. Vor allem im mittleren und oberen BWS-Bereich zeigte sich die dorsale Navigation aufgrund der besonderen anatomischen Situation mit engen Pedikeln hilfreich. Aber auch im unteren BWS- und im gesamten LWS-Bereich kann die Navigation die hohen Ansprüche an die Präzision und Sicherheit für den Operateur und den Patienten steigern. Von 124 Pedikelschrauben bei traumatisch bedingten Frakturen wurden 98 optimal zentral eingebracht. 19 Schrauben davon ließen B-Perforation und 7 Schrauben eine C-Perforation erkennen. Unter den 24 eingebrachten Pedikelschrauben bei pathologischen Frakturen waren 19 in zentraler Lage. Somit können zwar Perforationen nicht gänzlich vermieden werden, jedoch wird die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Pedikelperforationen durch den Einsatz der modernen Technik insbesondere an der oberen BWS gesenkt. Zu beachten ist allerdings die nicht zu vernachlässigende verlängerte Vorbereitungszeit für die Operation (Erstellung des Datensatzes), die verlängerte OP-Dauer (Matching, initialisieren der Technik) und der erhöhte Material- und Personalaufwand. Die Durchleuchtungszeit bei der Insertion von Pedikelschrauben war an der oberen BWS (BWK 1-8) signifikant länger als an der unteren BWS und LWS. Im Vergleich zwischen navigierten und nicht navigiert implantierten Pedikelschrauben zeigte sich im beobachteten Zeitraum kein signifikanter Unterschied. Nahezu allen Patienten wurden ambulante oder stationäre Rehabilitationsmaßnahmen bewilligt. Bei polytraumatisierten Patienten war die Rehabilitationsdauer im Vergleich zu Monoverletzungen verlängert. Mit guten Behandlungsergebnissen steigt die Wahrscheinlichkeit für eine zeitnahe Wiedereingliederung ins Arbeitsleben. Die kürzeste Krankheitsdauer wurde unter den isoliert ventral versorgten Patienten festgestellt. Insgesamt waren 2 Jahre postoperativ 69% aller präoperativ arbeitstätigen Patienten wieder in den alten Beruf zurückgekehrt. Von den übrigen 31% wurden 14,3 % in andere Berufe umgeschult, 4,8 % wurden berufsunfähig, 2,4 % waren noch krankgeschrieben und 9,5 % waren arbeitslos. Lag ein Arbeitsunfall vor, war die Krankheitsdauer tendenziell verlängert. Betrachtet man das Schmerzempfinden, gaben überwiegend die isoliert dorsal versorgten Patienten auch postoperativ einen hohen Schmerzmittelbedarf an. Die Zugangsstelle an sich war davon eher nicht betroffen. Durch die Anwendung der Minithorakotomie beim ventralen Zugang wurden Postthorakotomiesyndrome nicht beobachtet. Durch den SF-36-Bogen wurde auch die Patientenzufriedenheit abgebildet. Am zufriedensten schnitt dabei die Gruppe der isoliert ventral versorgten Patienten ab. Mit der Entwicklung von OP-Techniken mit möglichst kleinem minimal invasivem Zugang wurde die Zufriedenheit gesteigert und das Schmerzempfinden der Patienten gesenkt. Weitere Möglichkeiten zur Steigerung der Patientenzufriedenheit bestehen durch begleitende psychosoziale Therapien. Zusammenfassend stellt die Anwendung der Navigationstechnik eine interessante neue Facette im Bereich der Wirbelsäulenchirurgie dar. Zu beachten ist jedoch, dass bei der CT- basierten Technik die Abbildungen auf dem Monitor nur einer virtuellen Welt entsprechen aber dem Operateur eine sinnvolle und zuverlässige Unterstützung bieten können. Den entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Operation hat auch weiterhin allein der Operateur. Daher gehört die moderne Technik in die Hände erfahrener Operateure und sollte nicht von Anfängern allein bedient werden. Anhand evidenzbasierter Untersuchung ist auch weiterhin eine Überprüfung auf Effektivität und Nutzen neu etablierter Behandlungsverfahren erforderlich um die hohe Behandlungsqualität aufrecht zu erhalten. Interessante Neuerungen stellen die nächste Generation der 3D-Bildwandler mit Flat- Panel-Technologie als auch das intraoperative CT mit Navigationsanbindung dar.:Inhaltsverzeichnis Seite Bibliographische Zusammenfassung 4 Abkürzungsverzeichnis 5 Zielstellung 7 1. Einleitung 8 1.1. Anatomie und Physiologie der Wirbelsäule 8 1.2. Klassifikation, Stabilität und OP-Indikation von Wirbelsäulenfrakturen 14 1.3. Differentialindikation bei Wirbelsäulenverletzungen 18 1.4. Klinische Bedeutung und Ziele der Anwendung von Navigationstechniken in der Wirbelsäulenchirurgie 19 1.5. Praktische Anwendung der CT-basierten Navigationstechnik 21 2. Material und Methoden 24 2.1. Patientengut 24 2.2. Spezielle OP-Ausrüstung 24 2.3. Anwendung der Navigationstechnik an der Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie des Universitätsklinikums Leipzig 25 2.4. Indikation und Ziele einer operativen Versorgung bei thorakolumbalen Wirbelsäulenfrakturen 26 2.5. Operativ-taktisches Vorgehen 27 2.6. Score-Systeme in der Wirbelsäulenchirurgie 30 2.7. Radiologische Beurteilung vor, während und nach der operativen Versorgung 33 2.8. Poststationärer Verlauf 36 2.9. Statistische Auswertung 37 3. Ergebnisteil 38 3.1. Läsionsursache 38 3.2. Analyse der perioperativen Daten 41 3.2.1. Höhenlokalisation der Wirbelfrakturen 41 3.2.2. Klassifikation der traumatischen Frakturen und deren Häufigkeit im Überblick 42 3.2.3. Begleitverletzungen und ISS-Score 44 3.2.4. Analyse der OP-Zeiten 45 3.2.5. prä- und postoperativer neurologischer Untersuchungsstatus 47 3.2.6. Abbruchkriterien bei navigierten Operationen 48 3.2.7. Stationäre Aufenthaltsdauer 49 3.2.8. Nicht-navigationsbedingte Komplikationen 53 3.2.9. Navigationsbedingte Komplikationen 55 3.3. Auswertung der Rehabilitationsergebnisse 58 3.3.1. Rekrutierungsraten von Patienten 58 3.3.2. Auswertung der durchschnittlichen Rehabilitationsdauer 59 3.3.3. Arbeitsfähigkeit, Freizeitaktivität 61 3.3.4. Schmerzanalyse 65 3.4. Radiologische Auswertung der Operationsergebnisse 71 3.4.1. intraoperative Strahlenbelastung 71 3.4.2. Radiologische Messungen zum Kyphosierungsverhalten 73 3.5. Darstellung von drei klinischen Fallbeispielen 76 4. Diskussionsteil 85 4.1. Epidemiologische Daten 85 4.2. Perioperative Daten 86 4.2.1 Klassifikation von Wirbelsäulenfrakturen 86 4.2.2 Schwere der Verletzung und Prognoseabschätzung 86 4.2.3 OP-Dauer 86 4.2.4 Neurologie 87 4.2.5 Indikationen zum Abbruch der Navigation – Grenzen der Navigation 88 4.2.6 Navigationsassoziierte Komplikationen 89 4.2.7 Allgemeine Komplikationen 92 4.2.8 Stationäre Aufenthaltsdauer 94 4.3. Diskussion der Rehabilitationsergebnisse 94 4.3.1. Nachuntersuchung 94 4.3.2. Rehabilitationsdauer 95 4.3.3. Arbeitsfähigkeit 96 4.3.4. Schmerzanalyse 97 4.4. Diskussion aller radiologischen und aus Sicht des Strahlenschutzes relevanten Parameter 99 4.4.1. Strahlenbelastung 99 4.4.2. Radiologische Messungen 101 4.5. Quoad vitam – Fortschritt oder Rückschritt? 102 5. Zusammenfassung 104 6. Literaturverzeichnis 108 7. Anhang 112 Selbständigkeitserklärung 116 Lebenslauf 117 Danksagung 118

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<p>Navigation is about knowing your own position, orientation and velocity relative to some geographic entities. The sensor fusion considered in this thesis combines data from a dead reckoning system, inertial navigation system (INS), and measurements of the ground elevation. The very fast dynamics of aircraft navigation makes it difficult to estimate the true states. Instead the algorithm studied will estimate the errors of the INS and compensate for them. A height database is used along with the measurements. The height database is highly non-linear why a Rao-Blackwellized particle filter is used for the sensor fusion. This integrated navigation system only uses data from its own sensors and from the height database, which means that it is independent of information from outside the aircraft. </p><p>This report will describe the algorithm and illustrate the theory used. The main purpose is to evaluate the algorithm using real flight data, why the result chapter is the most important.</p>

Navigation is about knowing your own position, orientation and velocity relative to some geographic entities. The sensor fusion considered in this thesis combines data from a dead reckoning system, inertial navigation system (INS), and measurements of the ground elevation. The very fast dynamics of aircraft navigation makes it difficult to estimate the true states. Instead the algorithm studied will estimate the errors of the INS and compensate for them. A height database is used along with the measurements. The height database is highly non-linear why a Rao-Blackwellized particle filter is used for the sensor fusion. This integrated navigation system only uses data from its own sensors and from the height database, which means that it is independent of information from outside the aircraft. This report will describe the algorithm and illustrate the theory used. The main purpose is to evaluate the algorithm using real flight data, why the result chapter is the most important.

Durch steigende Rohölpreise werden alternative Antriebsmöglichkeiten zu Verbrennungsmotoren gesucht, ein aussichtsreiches Konzept ist die Elektromobilität. Elektromotoren werden nicht nur bei Automobilen eingesetzt sondern auch bei Fahrrädern, zum Beispiel bei Pedelecs. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten für die Optimierung der Reichweite dieser Fahrräder untersucht. Dafür wird zuerst ein vereinfachtes Modell für ein Pedelec hergeleitet, mit dem die benötigte Energiemenge für eine vorgegebene Strecke errechnet wird. Auf Grundlage dieser Berechnung werden im zweiten Teil verschiedene Optimierungsmethoden untersucht. Anschließend wird die Implementierung einer Optimierungsmethode vorgestellt. Zum Abschluss erfolgt eine Diskussion der Ergebnisse, eine kurze Zusammenfassung und ein Ausblick auf zukünftige Aufgaben.