Die dynamische Schätzung der Fahrzeugposition durch Sensordatenfusion ist eine der grundlegenden Aufgaben für moderne Verkehrsanwendungen wie zum Beispiel fahrerlose Transportsysteme oder Pre-Crash-Sicherheitssysteme. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur dezentralen kooperativen Fahrzeuglokalisierung vorgestellt, das auf einer allgemeinen Methode zur Fusion von Informationen mehrerer Teilnehmer beruht. Sowohl die lokale als auch die übertragene Schätzung wird durch Partikel dargestellt. Innerhalb einer Simulation wird gezeigt, dass sich die Positionsschätzung der einzelnen Teilnehmer im Netzwerk im Vergleich zu einer reinen GPS-basierten Lösung verbessert.

In this thesis, we develop a relational localisation theory for topological algebras, i.e., a theory that studies local approximations of a topological algebra’s relational counterpart. In order to provide an appropriate framework for our considerations, we first introduce a general Galois theory between continuous functions and closed relations on an arbitrary topological space. Subsequently to this rather foundational discussion, we establish the desired localisation theory comprising the identification of suitable subsets, the description of local structures, and the retrieval of global information from local data. Among other results, we show that the restriction process with respect to a sufficiently large collection of local approximations of a Hausdorff topological algebra extends to a categorical equivalence between the topological quasivariety generated by the examined structure and the one generated by its localisation. Furthermore, we present methods for exploring topological algebras possessing certain operational compactness properties. Finally, we explain the developed concepts and obtained results in the particular context of three important classes of topological algebras by analysing the local structure of essentially unary topological algebras, topological lattices, and topological modules of compact Hausdorff topological rings.

In der heutigen Zeit werden autonome Roboter in sehr vielen Bereichen eingesetzt. Wichtige Voraussetzungen für viele dieser Einsatzbereiche sind die Kartierung einer Umgebung sowie die autonome Navigation und Orientierung innerhalb dieser Karte. Dafür kann SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) eingesetzt werden. Der Google Cartographer ist eine Software, die solche Funktionen bereitstellt. Diese Arbeit gibt zu Beginn einen grundlegenden Überblick über die vielseitigen Anwendungsgebiete und unterschiedlichen Funktionsweisen von SLAM. Im Weiteren wurden einzelne Algorithmen des Google Cartographers analysiert, sowie die Ergebnisse und deren Genauigkeit mit einem anderen SLAM Algorithmus verglichen. Weiterhin zeigt die Arbeit eine mögliche Anbindung des in C++ entwickelten Google Cartographers an Java über JNI (Java Native Interface). Abschließend wurden die Ergebnisse der Arbeit und der Nutzen der aus der Arbeit entstandenen Erkenntnisse und des entwickelten JNI ausgewertet. / In today's world, autonomous robots are used in many areas. Important requirements for many of these fields of application are the mapping of an environment as well as autonomous navigation and orientation within this map. SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) can be used for this purpose. The Google Cartographer is a software that provides such functions. At the beginning, this thesis gives a basic overview of the versatile application areas and different functionalities of SLAM. Furthermore, individual algorithms of the Google Cartographer were analyzed and results and accuracy were compared with another SLAM algorithm. Furthermore the thesis shows a possible connection of the Google Cartographers developed in C++ to Java over JNI (Java Native Interface). Finally, the results and the benefits of the knowledge, gained from the thesis and the developed JNI, were evaluated.

Das Erzgebirge besitzt aus der Zeit der hochmittelalterlichen Ostsiedlung eine Vielzahl an Ortschaften und Burgen. Doch wie bei den Ortswüstungen, haben auch nicht alle Burgen die Zeit überstanden. Zu diesen Burgen zählt auch die Quedlinburg zwischen Elterlein und Burgstädtel. Mit Hilfe der wissenschaftlichen Ausarbeitungen von dem Heimatforscher Leo Bönhoff aus den ersten Jahrzenten des vorigen Jahrhunderts und den seit 2019 öffentlich verfügbaren Digitalen Geländemodellen soll in diesem Dokument der Standort der Quedlinburg lokalisiert und der Grundriss rekonstruiert werden.:1. Vorwort 2. Geschichte 3. Lokalisierung 4. Schlusswort

Intrazelluläre Protein- und RNA-Lokalisation ist ein lebenswichtiger molekularer Mechanismus. Ihm unterliegen sowohl die äußere Gestaltung der Zellform, Zellagilität, zelluläre Differenzierung sowie die intra- sowie interzelluläre Kommunikation. Diverse Krankheiten werden mit Fehlfunktionen des intrazellulären Molekültransportes assoziiert und es existieren unzählige Beispiele für bekannte Wege des intrazellulären Protein- und RNA-Transportes. Allerdings ist die globale Komposition lokaler Protein- und RNA-Reservoirs bisher kaum wissenschaftlich erforscht worden. In dieser Studie beschreibe ich die Protein- sowie RNA-Kompositionen subzellulärer Fraktionen zweier neuronaler Zelltypen. Die Neuriten und Somata von Neuroblastoma-Zellen (N1E-115) und Ascl1 induzierten Neuronen (beides Mauszellen) wurden mechanisch voneinander separiert und mittels RNA-Sequenzierung und Massenspektrometrie auf ihre Bestandteile untersucht. Die Verteilung von mRNAs korreliert signifikant mit der Verteilung der entsprechenden Proteine in Ascl1-iNs während in der Neuroblastoma Zelllinie N1E-115 kein solcher Trend nachgewiesen werden konnte. Der Vergleich zu Datensätzen von anderen Zellsystemen und Methoden zeigt, dass das lokale Proteom sowie das lokale Transkriptome und Translatome stark Zelltyp spezifisch ist. Um den Einfluss lokaler Proteinbiosynthese auf die Komposition subzellulärer Proteinpools zu erheben, habe ich die Lokalisation neu synthetisierter Proteine untersucht. Es scheint, als sei die RNA-Lokalisation und lokale Translation von hoher Relevanz für die Protein-Lokalisation in diesen stark polarisierten Zellsystemen. Des Weiteren stelle ich eine Methode vor, um de novo „zip codes“ in diesen neuronalen Zellsystemen zu identifizieren. Diese könnte ein elementar wichtiger Schritt sein, um Fehlfunktionen im interzellulären Molekültransport zu verstehen. / Intracellular protein and RNA localization is one of the mayor players in the formation of cell shape, enabling cell agility, cellular differentiation and cell signaling. Various diseases are associated with malfunctions of intracellular molecule transport. There are many known pathways of how and why proteins and RNAs are transported within the cell and where they are located, though there is not much known about the global distribution of proteins and RNAs within the cell. In this study I apply a subcellular fractionation method coupled to multiple omics approaches to investigate the global distribution of mRNAs, noncoding RNAs and proteins in neuronal cells. Neurites and soma from mouse neuroblastoma cells (N1E-115) as well as from Ascl1 induced neurons (Ascl1-iNs) were isolated and the composition of the spatial proteome and transcriptome was examined. The localization of mRNAs correlates significantly with the localization of their corresponding protein products in Ascl1-iNs whereas it does not in the mouse neuroblastoma cell line N1E-115. Comparing these datasets with recently published data of other cell lines and methods it is clear, that the local proteome, transcriptome and translatome of neuronal cells is highly cell type specific. To investigate how spatial protein pools are established I analyzed local pools of newly synthesized proteins revealing that many proteins are synthesized on the spot. RNA localization therefore plays a crucial role in generating local protein pools in these highly polarized cell systems. Additionally, I propose a method to identify on a global scale de novo “zip codes” in these cell systems which would be a great step towards understanding malfunctions in molecule transport.

In dieser Dissertation haben wir das Verhalten menschlicher Zellen in Raum und Zeit untersucht. Hochwertige Datensätze subzellulärer Regionen in HEK293-Zellen wurden mit Hilfe der BirA* Proximity-Labelling-Aktivität erstellt, wobei die Lokalisierung auf zelluläre Regionen beschränkt wurde, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu reinigen sind (d. h. die dem Zytosol zugewandten Seiten des ER, Mitochondrien und Plasma-membranen). Wir entwickelten daraufhin einen Ansatz zur Kartierung der Verteilung von Proteinen, die aktiv an RNA binden, und nannten ihn f-XRNAX. Wir stellten hintergrundkorrigierte Proteome für Zellkerne, Zytoplasma und Membranen von HEK293-Zellen her. Überraschenderweise wurden viele nicht-kanonische RBPs in der Membranfraktion identifiziert, und ihre Peptidprofile waren in Regionen mit hoher Dichte an intrinsisch ungeordneten Regionen angereichert, was auf eine möglicherweise schwache, durch diese nicht-strukturellen Motive vermittelte Interaktion mit RNA hinweist. Schließlich konnten wir die unterschiedliche Bindung desselben Proteins an RNA in verschiedenen HEK293-Kompartimenten nachweisen. Im zweiten Teil dieser Arbeit konzentrierten wir uns auf die Bestimmung und Quantifizierung von neu transkribierten RNAs auf Einzelzellebene. Die Kinetik der RNA-Transkription und -Degradation war bis vor kurzem auf Einzelzellebene nicht messbar. Daher haben wir einen neuen Ansatz (SLAM-Drop-seq genannt) entwickelt, indem wir die veröffentlichte SLAM-seq-Methode an Einzelzellen angepasst haben. Wir haben SLAM-Drop-seq verwendet, um die zeitabhängigen RNA-Kinetikraten der Transkription und des Umsatzes für Hunderte von oszillierenden Transkripten während des Zellzyklus von HEK293-Zellen zu schätzen. Wir fanden heraus, dass Gene ihre Expression mit unterschiedlichen Strategien regulieren und spezifische Modi zur Feinabstimmung ihrer kinetischen Raten entlang des Zellzyklus haben. / In this PhD dissertation we investigated the behaviour of human cells through space and time. High quality datasets of subcellular regions in HEK293 cells were generated using BirA* proximity labelling activity and restricting its localization at cellular regions difficult to purified with traditional methods (i.e., the cytosol-facing sides of the endoplasmic reticulum, mitochondria, and plasma membranes). We then developed an approach to map the distribution of proteins actively binding to RNA, and named it f-XRNAX. We recovered background-corrected proteomes for nuclei, cytoplasm and membranes of HEK293 cells. Surprisingly, many non-canonical RBPs were identified in the membrane fraction, and their peptide profiles were enriched in regions with high density of intrinsically disordered regions, indicating a possibly weak interaction with RNA mediated by these non-structural motives. Lastly, we provided evidence of the differential binding to RNA of the same protein in different HEK293 compartments. In the second part of this thesis, we focused on the determination and quantification of newly transcribed RNAs at the single-cell level. The kinetics of RNA transcription, processing and degradation were until recently not measurable at the single-cell level. Thus, we have developed a novel approach (called SLAM-Drop-seq ) by adapting the published SLAM-seq method to single cells. We used SLAM Drop-seq to estimate time-dependent RNA kinetics rates of transcription and turnover for hundreds of oscillating transcripts during the cell cycle of HEK293 cells. We found that genes regulate their expression with different strategies and have specific modes to fine-tune their kinetic rates along the cell cycle.

Trotz der Entwicklungen der letzten Jahre kommt es in der Robotik immer noch vor, dass mobile Roboter scheinbar sinnlose Handlungen ausführen. Der Grund für dieses Verhalten ist oftmals, dass sich das interne Weltbild des Roboters stark von der tatsächlichen Situation, in der sich der Roboter befindet, unterscheidet. Die darauf basierende Robotersteuerung wählt infolge dieser Diskrepanz scheinbar sinnlose Handlungen aus. Eine wichtige Ursache von Lokalisierungsfehlern stellen Kollisionen des Roboters mit anderen Robotern oder seiner Umwelt dar. Mit Hilfe eines Hindernismodells wird der Roboter in die Lage versetzt, Hindernisse zu erkennen, sich ihre Position zu merken und Kollisionen zu vermeiden. Ferner wird in dieser Arbeit eine Erweiterung der Bewegungsmodellierung beschrieben, die die Bewegung in Mobilitätszustände untergliedert, die jeweils ein eigenes Bewegungsmodell besitzen und die mit Hilfe von Propriozeption unterschieden werden können. Mit Hilfe der Servo-Motoren des Roboters lässt sich eine Art Propriozeption erzielen: der momentan gewünschte, angesteuerte Gelenkwinkel wird mit dem tatsächlich erreichten, im Servo-Motor gemessenen Winkel verglichen. Dieser "Sinn" erlaubt eine bessere Beschreibung der Roboterbewegung. Verbesserung des Sensormodells wird das bisher wenig untersuchte Konzept der Negativinformation, d.h. das Ausbleiben einer erwarteten Messung, genutzt. Bestehende Lokalisierungsansätze nutzen diese Information nicht, da es viele Gründe für ein Ausbleiben einer erwarteten Messung gibt. Eine genaue Modellierung des Sensors ermöglicht es jedoch, Negativinformation nutzbar zu machen. Eine Weltmodellierung, die Negativinformation verarbeiten kann, ermöglicht eine Lokalisierung des Roboters in Situationen, in denen einzig auf Landmarken basierende Ansätze scheitern. / Despite the dramatic advancements in the field of robotics, robots still tend to exhibit erratic behavior when facing unexpected situations, causing them, for example, to run into walls. This is mainly the result of the robot''s internal world model no longer being an accurate description of the environment and the robot''s localization within the environment. The key challenge explored in this dissertation is the creation of an internal world model for mobile robots that is more robust and accurate in situations where existing approaches exhibit a tendency to fail. First, means to avoid a major source of localization error - collisions - are investigated. Efficient collision avoidance is achieved by creating a model of free space in the direct vicinity of the robot. The model is based on camera images and serves as a short term memory, enabling the robot to avoid obstacles that are out of sight. It allows the robot to efficiently circumnavigate obstacles. The motion model of the robot is enhanced by integrating proprioceptive information. Since the robot lacks sensors dedicated to proprioception, information about the current state and configuration of the robot''s body is generated by comparing control commands and actual motion of individual joints. This enables the robot to detect collisions with other robots or obstacles and is used as additional information for modeling locomotion. In the context of sensing, the notion of negative information is introduced. Negative information marks the ascertained absence of an expected observation in feature-based localization. This information is not used in previous work on localization because of the several reasons for a sensor to miss a feature, even if the object lies within its sensing range. This information can, however, be put to good use by carefully modeling the sensor. Integrating negative information allows the robot to localize in situations where it cannot do so based on landmark observation alone.

Die vorliegende Arbeit umfaßt drei Abhandlungen, welche allgemein mit einer stochastischen Theorie für die Lyapunov-Exponenten befaßt sind. Mit Hilfe dieser Theorie werden universelle Skalengesetze untersucht, die in gekoppelten chaotischen und ungeordneten Systemen auftreten. <br /> <br /> Zunächst werden zwei zeitkontinuierliche stochastische Modelle für schwach gekoppelte chaotische Systeme eingeführt, um die Skalierung der Lyapunov-Exponenten mit der Kopplungsstärke ('coupling sensitivity of chaos') zu untersuchen. Mit Hilfe des Fokker-Planck-Formalismus werden Skalengesetze hergeleitet, die von Ergebnissen numerischer Simulationen bestätigt werden. <br /> <br /> Anschließend wird gezeigt, daß 'coupling sensitivity' im Fall gekoppelter ungeordneter Ketten auftritt, wobei der Effekt sich durch ein singuläres Anwachsen der Lokalisierungslänge äußert. Numerische Ergebnisse für gekoppelte Anderson-Modelle werden bekräftigt durch analytische Resultate für gekoppelte raumkontinuierliche Schrödinger-Gleichungen. Das resultierende Skalengesetz für die Lokalisierungslänge ähnelt der Skalierung der Lyapunov-Exponenten gekoppelter chaotischer Systeme. <br /> <br /> Schließlich wird die Statistik der exponentiellen Wachstumsrate des linearen Oszillators mit parametrischem Rauschen studiert. Es wird gezeigt, daß die Verteilung des zeitabhängigen Lyapunov-Exponenten von der Normalverteilung abweicht. Mittels der verallgemeinerten Lyapunov-Exponenten wird der Parameterbereich bestimmt, in welchem die Abweichungen von der Normalverteilung signifikant sind und Multiskalierung wesentlich wird. / This work incorporates three treatises which are commonly concerned with a stochastic theory of the Lyapunov exponents. With the help of this theory universal scaling laws are investigated which appear in coupled chaotic and disordered systems. <br /> <br /> First, two continuous-time stochastic models for weakly coupled chaotic systems are introduced to study the scaling of the Lyapunov exponents with the coupling strength (coupling sensitivity of chaos). By means of the the Fokker-Planck formalism scaling relations are derived, which are confirmed by results of numerical simulations. <br /> <br /> Next, coupling sensitivity is shown to exist for coupled disordered chains, where it appears as a singular increase of the localization length. Numerical findings for coupled Anderson models are confirmed by analytic results for coupled continuous-space Schrödinger equations. The resulting scaling relation of the localization length resembles the scaling of the Lyapunov exponent of coupled chaotic systems. <br /> <br /> Finally, the statistics of the exponential growth rate of the linear oscillator with parametric noise are studied. It is shown that the distribution of the finite-time Lyapunov exponent deviates from a Gaussian one. By means of the generalized Lyapunov exponents the parameter range is determined where the non-Gaussian part of the distribution is significant and multiscaling becomes essential.

Der Aufenthaltsort eines mobilen Benutzers stellt eine wichtige Information für Anwendungen aus den Bereichen Mobile Computing, Wearable Computing oder Ubiquitous Computing dar. Ist ein mobiles Endgerät in der Lage, die aktuelle Position des Benutzers zu bestimmen, kann diese Information von der Anwendung berücksichtigt werden -- man spricht dabei allgemein von ortsbezogenen Anwendungen. Eng verknüpft mit dem Begriff der ortsbezogenen Anwendung ist der Begriff des ortsbezogenen Dienstes. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Dienst, der Informationen über den aktuellen Standort übermittelt. Mittlerweile werden solche Dienste kommerziell eingesetzt und erlauben etwa, dass ein Reisender ein Hotel, eine Tankstelle oder eine Apotheke in der näheren Umgebung findet. Man erwartet, nicht zuletzt durch die Einführung von LTE, ein großes Potenzial ortsbezogener Anwendungen für die Zukunft. Das jährlich stattfindende Fachgespräch "Ortsbezogene Anwendungen und Dienste" der GI/ITG-Fachgruppe Kommunikation und Verteilte Systeme hat sich zum Ziel gesetzt, aktuelle Entwicklungen dieses Fachgebiets in einem breiten Teilnehmerkreis aus Industrie und Wissenschaft zu diskutieren. Der vorliegende Konferenzband fasst die Ergebnisse des neunten Fachgesprächs zusammen. / The location of a mobile user poses an important information for applications in the scope of Mobile Computung, Wearable Computing and Ubiquitous Computing. If a mobile device is able to determine the current location of its user, this information may be taken into account by an application. Such applications are called a location-based applications. Closely related to location-based applications are location-based services, which for example provides the user informations about his current location. Meanwhile such services are deployed commercially and enable travelers for example to find a hotel, a petrol station or a pharmacy in his vicinity. It is expected, not least because of the introduction of LTE, a great potential of locations-based applications in the future. The annual technical meeting "Location-based Applications and Services" of the GI/ITG specialized group "Communication and Dsitributed Systems" targets to discuss current evolutions in a broad group of participants assembling of industrial representatives and scientists. The present proceedings summarizes the result of the 9th annual meeting.

Thema der Dissertation ist die Untersuchung von asymptotischen Eigenschaften im Wechselspiel von Diffusion und Wellenausbreitung. Es geht um diskrete, zufällige Schrödingeroperatoren, die in die diskrete Wärmeleitungsgleichung eingefügt werden. Das Ensemble der Lösungen kann mit der vom diskreten Laplace erzeugten Irrfahrt in kontinuierlicher Zeit und der Feynman-Kac-Formel stochastisch interpretiert werden. So werden Methoden aus der Theorie der großen Abweichungen anwendbar. Neben dem stochastischen Zugang können die Schrödingeroperatoren auch spektraltheoretisch untersucht werden. In der Dissertation wird das Wechselspiel dieser beiden Herangehensweisen im Hinblick auf die asymptotischen Eigenschaften der Momente, der integrierten Zustandsdichte und der Korrelationsfunktion betrachtet.