MRT-Untersuchungen des Herzens haben in den letzten Jahren an Häufigkeit und Bedeutung zugenommen. Die Nachfrage nach schnelleren und für den Patienten komfortableren Sequenzen steigt. Diese Arbeit untersucht, ob es mit Hilfe von parallelen Echtzeitsequenzen ohne EKG-Triggerung möglich ist, die Untersuchungszeit deutlich zu verkürzen und dabei gut reproduzierbare Messwerte zu erhalten. Hierzu wurden 9 Probanden und 21 Patienten mit A) paralleler Echtzeitbildgebung bei freier Atmung und B)einer Standard CINE Sequenz mit Atemstopp untersucht. Zur statistischen Analyse beider Methoden dienten Bland-Altman-Plots. Um Aussagen über die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse treffen zu können wurde außerdem die Variabilität der Messungen bestimmt. Die Messzeit der neuen Echtzeitsequenz war um mehr als das zehnfache kürzer als die einer herkömmlichen CINE Sequenz. Die Ergebnisse waren mit der Standard CINE Sequenz vergleichbar und zeigten nur einen geringe Variabilität. Lediglich die linksventrikuläre Masse wurde im Gesamtkollektiv leicht überschätzt. Insgesamt scheint die Echtzeitbildgebung aufgrund der zuverlässigen Ergebnisse für den Klinikalltag geeignet. Insbesondere Patienten mit Atemnot, Herzrhythmusstörungen oder aber Kinder könnten profitieren. / The increasing frequency of LV functional MRI studies demands for faster methods and for more comfort for the patient. The purpose of this work was to assess whether real-time (RT) non ECG triggered MRI allows a considerable shortening of examination time in high reproducibility. RT and standard ECG-triggered breathhold cine MRI was acquired in 9 volunteers and 21 patients. Differences between both methods were assessed by Bland-Altman analyses including variability studies. Compared to standard cine MRI, RT decreased data acquisition time by more than the factor of ten. RT produced comparable results except for a slight overestimation of LV mass. Interstudy and intraobserver variability of RT cine showed a low variability. Consequently, free-breathing RT cine proved to be a reliable and suitable tool for clinical routine and may be particularly relevant in patients with sub-optimal breath-holding ability, arrhythmia or childern.

Reactive Sputtering is a widely used technique in processing of thin compound films. Such films can be sputtered from metal targets, which are comparatively cost efficient. Also the fact that sputtering from metal targets can ccur in the dc mode reduces the cost of the sputtering equipment. To keep the deposition process stable, its necessary to know the effects of target poisoning including its hyteresis behavior. The aim of this work was to nvestigate the evolution of reactive gas coverage on a titanium magnetron target surface, by real time, in-situ ion beam analysis during magnetron sputtering. A cylindrical 2 inch magnetron was used for reactive sputtering of TiN. It was operated in an Ar/N2 gas mixture at achamber pressure of about 3∙10-3 mbar. The argon/nitrogen flux ratio was variated between 0 and 20%. The nitrogen concentration on the target was determinated using the 14N(d, α)12C, nuclear reaction at a deuterium beam energy of 1.8 MeV. Depending on the adjusted nitrogen flow the target incorporation varies between 0 and about 1∙1016 N∙cm-2. Further the expected hysteresis behaviour ofnitrogen partial pressure, target voltage and nitrogen concentration at increasing/decreasing nitrogen gas flow is confirmed. The lateral distribution of nitrogen was measured across the diameter of target surface. In the zone of higher erosion (the \"race track\") the nitrogen concentration is 50% lower than in the middle or the edge of the target. A deposition zone in the center of the target could not be detected. By increasing the nitrogen flow into the chamber a saturation in nitrogen content in the target was found at an Ar/N2 flow ratio of about 10%. Assuming nitrogen implantation with a depth of 2.5 nm under the influence of typical target voltage during magnetron sputtering, this saturation is at a concentration value where stoichiomtric TiN is formed. Within the precision of the measurements, a mobile fraction of nitrogen could not determined. The concentration in the target remains unchanged after switching off the magnetron.

This work deals with the acceleration of cardiovascular MRI for the assessment of functional information in steady-state contrast and for viability assessment during the inversion recovery of the magnetization. Two approaches are introduced and discussed in detail. MOCO-MAP uses an exponential model to recover dynamic image data, IR-CRISPI, with its low-rank plus sparse reconstruction, is related to compressed sensing. MOCO-MAP is a successor to model-based acceleration of parametermapping (MAP) for the application in the myocardial region. To this end, it was augmented with a motion correction (MOCO) step to allow exponential fitting the signal of a still object in temporal direction. Iteratively, this introduction of prior physical knowledge together with the enforcement of consistency with the measured data can be used to reconstruct an image series from distinctly shorter sampling time than the standard exam (< 3 s opposed to about 10 s). Results show feasibility of the method as well as detectability of delayed enhancement in the myocardium, but also significant discrepancies when imaging cardiac function and artifacts caused already by minor inaccuracy of the motion correction. IR-CRISPI was developed from CRISPI, which is a real-time protocol specifically designed for functional evaluation of image data in steady-state contrast. With a reconstruction based on the separate calculation of low-rank and sparse part, it employs a softer constraint than the strict exponential model, which was possible due to sufficient temporal sampling density via spiral acquisition. The low-rank plus sparse reconstruction is fit for the use on dynamic and on inversion recovery data. Thus, motion correction is rendered unnecessary with it. IR-CRISPI was equipped with noise suppression via spatial wavelet filtering. A study comprising 10 patients with cardiac disease show medical applicability. A comparison with performed traditional reference exams offer insight into diagnostic benefits. Especially regarding patients with difficulty to hold their breath, the real-time manner of the IR-CRISPI acquisition provides a valuable alternative and an increase in robustness. In conclusion, especially with IR-CRISPI in free breathing, a major acceleration of the cardiovascular MR exam could be realized. In an acquisition of less than 100 s, it not only includes the information of two traditional protocols (cine and LGE), which take up more than 9.6 min, but also allows adjustment of TI in retrospect and yields lower artifact level with similar image quality. / Diese Arbeit behandelt die Beschleunigung der kardiovaskulären MRT zum Erfassen funktioneller Information bei Steady-State-Kontrast und zur Unter- suchung der Vitalität bei Wiederherstellung der Magnetisierung nach ihrer Inversion. Zwei Ansätze werden eingeführt und im Detail diskutiert: MOCO- MAP, welches ein exponentielles Modell nutzt, um dynamische Daten zu rekonstruieren, und IR-CRISPI, welches mit seinem “low-rank plus sparse"- Algorithmus mit Compressed Sensing verwandt ist. MOCO-MAP ist der Nachfolger der modellbasierten Beschleunigung des Parameter-Mappings (MAP) für die Anwendung im Bereich des Myokards. Hierzu wurde es mit einer Bewegungskorrektur (MOCO) versehen, um expo- nentielles Fitten eines unbewegten Objects in Zeitrichtung zu ermöglichen. Das Einbringen dieses physikalischen Vorwissens zusammen mit dem Erzwin- gen von Konsistenz mit den Messdaten wird dazu genutzt, iterativ eine Bildfolge aus Daten einer deutlich kürzeren Messung als herkömmlich zu rekonstruieren (< 3 s gegenüber ca. 10 s). Die Ergebnisse zeigen die Umsetz- barkeit der Methode sowie die Nachweisbarkeit von Delayed Enhancements im Myokard, aber deutliche funktionelle Abweichungen und Artefakte bereits aufgrund von kleinen Ungenauigkeiten der Bewegungskorrektur. IR-CRISPI geht aus CRISPI hervor, welches zur Auswertung von funk- tionellen Echtzeitdaten bei konstantem Kontrast dient. Mit der Rekon- struktion durch getrennte Berechnung von niedrigrangigem und dünnbe- setztem Matrixanteil wird hier bei der Datenrekonstruktion weniger stark eingeschränkt als bei einem strikten exponentiellen Modell. Die pirale Auf- nahmeweise erlaubt hierzu ausreichend effiziente k-Raumabdeckung. Die “low-rank plus sparse"-Rekonstruktion ist kompatibel mit dynamischen und mit Inversion-Recovery-Daten. Eine Bewegungskorrektur ist folglich nicht nötig. IR-CRISPI wurde mit einer Rauschunterdrückung durch räumliche Wavelet- Filterung versehen. Eine Studie, die 10 Patienten einschließt, zeigt die Eignung für die medizinische Anwendung. Der Vergleich mit herkömm- lichen Aufnahmetechniken lässt auf den gewonnenen diagnostischen Nutzen schließen. Besonders für Patienten, die Schwierigkeiten mit dem Luftanhal- ten haben, eröffnet diese Echtzeitaufnahmemethode eine wertvolle Alterna- tive und erhöhte Stabilität. Am Ende konnte gerade mittels IR-CRISPI eine bemerkenswerte Beschleu- nigung der kardiovaskulären MR-Untersuchung verwirklicht werden. Trotz der kurzen Aufnahmezeit von weniger als 100 s für den kompletten linken Ven- trikel schließt es nicht nur die Information zweier herkömmlicher Protokolle mit ein (Cine und LGE), die zusammen mehr als 9,6 min dauern, sondern es erlaubt zusätzlich auch das Einstellen der TI-Zeit im Nachhinein und liefert Ergebnisse mit geringerem Artefaktlevel bei ähnlicher Bildqualität

Die Anforderungen an die verfügbare Rechenkapazität von Steuergeräten in der Automotive und Avionik-Domäne steigen kontinuierlich an. Dieser Anstieg ist auf die steigende Bedeutung von softwarebasierten Funktionen zurückzuführen, sowie auf die damit einhergehende steigende Anzahl und Komplexität der softwarebasierten Funktionen. In dieser Dissertation wird die Berücksichtigung der Situation (z. B. die geographische Position oder die Geschwindigkeit) als ein möglicher Ansatz beschrieben, um den steigenden Bedarf an Rechenkapazität der softwarebasierten Funktionen zu decken. Die benötigte Rechenkapazität einer softwarebasierten Funktion verändert sich in Abhängigkeit von der momentanen Situation. Durch die Berücksichtigung der Situation bei der Verteilung der Rechenkapazitäten entstehen freie Rechenkapazitäten, welche durch komplementäre softwarebasierte Funktion verwendet werden können. Die Zielsetzung dieser Dissertation ist es, eine situationsbasierte Verteilung der Rechenkapazität auf die softwarebasierten Funktionen des verteilen eingebetteten Systems zu erreichen.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielsetzung 1.3 Struktur der Arbeit 1.4 Zusammenfassung 2 Grundlagen 2.1 Situationsbasierte Systeme 2.2 Eingebettete verteilte Systeme 2.2.1 Architektur 2.2.2 Echtzeit-Tasks 2.2.3 Echtzeit-Scheduling 2.2.4 Echtzeit-Kommunikation 2.2.5 Steuergeräte der Zieldomänen 2.3 Prozessmigration in verteilten Systemen 2.3.1 Prozesssegmente 2.3.2 Möglichkeiten der Prozessmigration 2.4 Application checkpointing 2.5 Zusammenfassung 3 Stand der Forschung 3.1 Situationsbasiertes Scheduling für eingebettete verteilte Systeme 3.1.1 Semi-Statische Systeme 3.1.2 Dynamische Systeme 3.2 Situationsbasiertes Scheduling für Multi-Core Systeme 3.2.1 Situationen in HAMS 3.2.2 HAMS Architektur 3.2.3 Wissensdatenbank 3.3 Semi-Statische Netzwerkkonfiguration 3.4 Zusammenfassung 4 Situationsbasiertes Scheduling in verteilten eingebetteten Systemen 4.1 Analyse der Zielsetzung 4.2 Technische Ziele 4.3 SiVES-Sched Konzept 4.3.1 Erweiterter HAMS 4.3.2 Situations-Wissensdatenbank 4.3.3 TLS Master 4.3.4 Task-Migration 4.3.5 TLS Slave 4.3.6 Software Defined Network 4.3.7 TLS-KM 4.4 Zusammenfassung 5 Evaluation 5.1 Konzept der Evaluation 5.2 Evaluationsumgebung 5.2.1 Hardwareumgebung 5.2.2 Softwareumgebung 5.3 Rekonfiguration des verteilten eingebetteten Systems 5.3.1 Evaluation I: Erstellung der SWDB 5.3.2 Evaluation II: Durchführung der Rekonfiguration 5.3.3 Evaluation III: Dauer des kritischen Abschnitts 5.3.4 Evaluation IV: Vermeidung von Informationsverlust 5.4 Zusammenfassung 6 Zusammenfassung und Ausblick 6.1 Ergebnisse dieser Arbeit 6.1.1 Konzept 6.1.2 Evaluation 6.2 Ausblick 7 Appendix Literaturverzeichnis Nomenklatur Thesen Eigene Veröffentlichungen

Im Flugzeug und im Automobil werden dem Piloten bzw. dem Fahrer immer mehr softwarebasierte Funktionen zur Verfügung gestellt. Dieser stetige Anstieg an Softwarefunktionen resultiert in einer steigenden Anzahl an dafür benötigten Steuergeräten. Als Kostenreduktion werden bereits heute Multicore-Prozessoren verwendet, auf welchen anschließend die entsprechenden Funktionen integriert (Hochintegration) werden. Um den Nutzungsgrad eines Multicore-Prozessors weiter zu verbessern, ist eine Alternative zu den bislang statisch konfigurierten Softwaresystemen erforderlich. Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit, bildet die Überlegung, dass viele Zusatzfunktionen während der Fahrt oder dem Flug nur phasenweise aktiv sind. Diese Arbeit beschreibt ein Konzept eines zur Laufzeit rekonfigurierbares Softwaresystem für Multicore-Embedded-Steuergeräte und dessen Referenzimplementierung. Durch die Berücksichtigung der phasenabhängigen Rechenzeit der ausgeführten Funktionen kann durch das beschriebene Konzept der Nutzungsgrad der Rechenleistung von hochintegrierten Steuergeräten weiter gesteigert werden.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Praktisches Beispiel zur Verdeutlichung der Motivation 1.3 Zielsetzung 1.4 Aufbau der Arbeit 1.5 Zusammenfassung 2 Grundlagen 2.1 Eingebettete Steuergeräte 2.2 System Modell 2.3 Scheduling in Echtzeitsystemen 2.4 Knowledgebase 2.5 Linux für Echtzeitsysteme 3 Analyse der Zieldomänen und der Forschung 3.1 Stand der Technik 3.2 Stand der Forschung 3.3 Zusammenfassung 4 Anforderungen und Grundlagen von HAMS 4.1 Situationsanalyse der Zieldomänen 4.2 Anforderungen und Einschränkungen des HAMS-Konzepts 4.3 Phasen in Echtzeitsystemen 4.4 Zusammenfassung 5 Hierarchischer Aufbau der HAMS-Komponenten 5.1 Übersicht der HAMS-Komponenten 5.2 Second Level Scheduler (SLS) 5.3 First Level Scheduler (FLS) 5.4 HAMS Kommunikations API (HAPI) 5.5 Tasks in HAMS 5.6 Zusammenfassung 6 HAMS-Laufzeitumgebung und dessen dynamische Rekonfiguration 6.1 Systemmodi während der Laufzeit 6.2 Dynamische Rekonfiguration in HAMS 6.3 Fehlerbehandlung 6.4 Zusammenfassung 7 Implementierung und Evaluationsumgebung 7.1 Evaluations-Hardware 7.2 Eingliederung von HAMS in Linux 7.3 Eingliederung der HAPI in das Privilegstufenmanagement von Linux 7.4 Laufzeitmessungen für Evaluationszwecke 7.5 HAMS-Simulationstasks 7.6 Bestimmung der Rechenzeitbelastung durch HAMS 7.7 Zusammenfassung 8 Evaluierung 8.1 Evaluations-Konfiguration 8.2 Evaluation 1: Statisches Scheduling und HAMS 8.3 Evaluation 2: Ereignisverarbeitung mit Phasenwechsel 8.4 Evaluation 3 : Wechsel der aktuellen Konfiguration zur Laufzeit 8.5 Evaluations-Zusammenfassung 9 Zusammenfassung

Moderne Fahrerassistenzsysteme und der Weg zum autonomen Fahren stellen immer größere Anforderungen an die Steuergeräte Hard- und Software im Fahrzeug. Um diese Anforderungen zu erfüllen kommen vermehrt hochperformante Steuergeräte mit einer heterogenen Prozessorarchitektur zum Einsatz. Ein Safety-Prozessor, auf dem ein standardmäßiges AUTOSAR-Betriebssystem ausgeführt wird, übernimmt dabei die echtzeitkritischen und sicherheitsrelevanten Aufgaben wohingegen die rechenintensiven und dynamischen Aufgaben auf einem sehr viel leistungsfähigeren Performance-Prozessor unter einem POSIX-Betriebssystem wie zum Beispiel Linux ausgeführt werden. Hierbei soll es ermöglicht werden unter dem Linux System ebenfalls AUTOSAR Softwarekomponenten und Module auszuführen, welche beispielsweise die im Fahrzeug verwendeten Kommunikationsprotokolle umsetzen oder weniger sicherheitskritische Aufgaben erfüllen. Auf diese Weise lassen sich andere Steuergeräte im Fahrzeug entlasten. Dazu wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Softwarearchitektur entwickelt, die es ermöglicht AUTOSAR-Komponenten direkt in einer Linux-Umgebung auszuführen. Des Weiteren wurde eine einfache und effiziente Kommunikation zwischen AUTOSARKomponenten und Linux-Applikationen erarbeitet.

Partitioned preemptive EDF scheduling is very similar to bin packing, but there is a subtle difference. Estimating the probability of schedulability under a given total utilization has been studied empirically before. Here, we show an approach for closed-form formulae for the problem, starting with n = 3 tasks on m = 2 processors.

Reactive Sputtering is a widely used technique in processing of thin compound films. Such films can be sputtered from metal targets, which are comparatively cost efficient. Also the fact that sputtering from metal targets can ccur in the dc mode reduces the cost of the sputtering equipment. To keep the deposition process stable, its necessary to know the effects of target poisoning including its hyteresis behavior. The aim of this work was to nvestigate the evolution of reactive gas coverage on a titanium magnetron target surface, by real time, in-situ ion beam analysis during magnetron sputtering. A cylindrical 2 inch magnetron was used for reactive sputtering of TiN. It was operated in an Ar/N2 gas mixture at achamber pressure of about 3∙10-3 mbar. The argon/nitrogen flux ratio was variated between 0 and 20%. The nitrogen concentration on the target was determinated using the 14N(d, α)12C, nuclear reaction at a deuterium beam energy of 1.8 MeV. Depending on the adjusted nitrogen flow the target incorporation varies between 0 and about 1∙1016 N∙cm-2. Further the expected hysteresis behaviour ofnitrogen partial pressure, target voltage and nitrogen concentration at increasing/decreasing nitrogen gas flow is confirmed. The lateral distribution of nitrogen was measured across the diameter of target surface. In the zone of higher erosion (the \"race track\") the nitrogen concentration is 50% lower than in the middle or the edge of the target. A deposition zone in the center of the target could not be detected. By increasing the nitrogen flow into the chamber a saturation in nitrogen content in the target was found at an Ar/N2 flow ratio of about 10%. Assuming nitrogen implantation with a depth of 2.5 nm under the influence of typical target voltage during magnetron sputtering, this saturation is at a concentration value where stoichiomtric TiN is formed. Within the precision of the measurements, a mobile fraction of nitrogen could not determined. The concentration in the target remains unchanged after switching off the magnetron.

This thesis is addressing the fusion of geo-information from different data sources for time-critical geo-applications. Such geo-information is extracted from sensors that record earth observation (EO) data. In recent years the amount of sensors that provide geo-information experienced a major growth not least because of the rising market for small sensors that are nowadays integrated in smartphones or recently even in fitness wristbands that are carried at the body. The resulting flood of geo-information builds the basis for new, time-critical geo-applications that would have been inconceivable a decade ago. The real-time characteristics of geo-information, which is also getting more important for traditional sensors (e.g. remote sensors), require new methodologies and scientific investigations regarding aggregation and analysis that can be summarised under the term geo-information fusion. Thus, the main goal of this thesis is the investigation of fusing geo-information for time-critical geo-applications with the focus on the benefits as well as challenges and obstacles that appear. Three different use cases dealing with capturing, modelling and analysis of spatial information are studied. In that process, the main emphasis is on the added value and the benefits of geo-information fusion. One can speak of an “added value” if the informational content can only be derived by the combination of information from different sources, meaning that it cannot be derived from one source individually. Another goal of this thesis is the prototypical integration of the fusion approach in spatial data infrastructures (SDIs) to increase the interoperability of the developed methods. By doing so, the fusion can be provided (e.g. over the internet) and used by a multitude of users and developers. Above that, the integration is of high importance regarding systems and concepts like the Global Earth Observation System of Systems (GEOSS), the INSPIRE directive for Europe or the European monitoring system Copernicus. The results and findings of this thesis can be seen as the first advances and can be used for further research and studies in the field of geo-information fusion which will gain further importance and relevance for all spatial questions in the future.

Die Modellierung und Simulation dynamischer Vorgänge ist ein etabliertes Werkzeug bei der Entwicklung und Untersuchung technisch-physikalischer Systeme. Gleichungsbasierte und objektorientierte Modellbeschreibungssprachen wie Modelica ermöglichen eine effiziente Modellierung bei gleichzeitig guter Wiederverwendbarkeit und Übersichtlichkeit. Der Modelica-Compiler übersetzt das Modell in eine mathematisch lösbare Form und erzeugt ein ausführbares Simulationsprogramm. Mithilfe symbolischer Verfahren kann der Berechnungsaufwand und die Zeit zur Auswertung der Modellgleichungen positiv beeinflusst werden. Die vorliegende Arbeit identifiziert Potenziale zur automatisierten Laufzeitverbesserung von Modelica-Modellen und untersucht geeignete Verfahren, welche in den open source Compiler OpenModelica implementiert werden. Die vorgeschlagenen Methoden basieren auf einer graphentheoretischen Repräsentation des Gleichungssystems. Graphenalgorithmen werden zur symbolischen Manipulation des Gleichungssystem benutzt, um die Ausführungszeit zu reduzieren und ein nicht-deterministisches Laufzeitverhalten zu vermeiden. Es werden Methoden aufgezeigt, welche automatisiert und generalisiert ohne manuelles Eingreifen in den Übersetzungsprozess zu einer beschleunigten Modellauswertung führen. Die vorliegende Arbeit leistet somit einen Beitrag für die Echtzeitfähigkeit von Modellen mit steigender Komplexität, effizienter Modellerstellung und leistungsfähigen, automatisierten Simulationsläufen, wie bspw. Parameterstudien oder virtuellen Testläufen. / Modelling and simulation of dynamic processes is a well-established tool for the development of technical and physical systems. Equation-based and object-oriented modelling languages such as Modelica enable an efficient way of modelling as well as good reusability and structuring of the model. The Modelica-Compiler translates the model to a solvable representation and compiles an executable simulation program. With the help of symbolic compiler methods, the calculation costs and executation time can be reduced. The present paper identifies potentials for the automated improvement of execution times of Modelica-based simulation models and investigates suitable methods which have been implemented in the OpenModelica Compiler. The proposed compiler methods are based on a graph representation of the underlying equation system. Graph algorithms are used for the symbolic manipulation of the system of equations to reduce execuation time and non-deterministic runtime behaviour. All presented methods can be applied automatically without addtional manual modifications during the compilation process. Hence, the present paper is a contribution to achieve faster simulation times of models with increasing complexity. This is an eminent requirement for a productive and highly automated virtual development process.