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2020 - B.Sc. Christian Kanarski

Wie in den Jahren zuvor zeichnetet die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung (GaS) e.V. auch in diesem Jahr Studierende im Bereich der digitalen Signalverarbeitung und Systemtheorie aus, die herausragende Abschlussarbeiten durchgeführt haben. Besonderes Augenmerk liegt bei der Auszeichnung auf dem wissenschaftlichen und technischen Anspruch sowie dem Praxisbezug der Arbeit. Daneben werden das Engagement des Studierenden und die Fähigkeit, interdisziplinär und im Team zu arbeiten, bewertet.

Im Rahmen der diesjährigen Jahreshauptversammlung, die corona-bedingt online stattfand, wurde Christian Kanarski, B.Sc., für seine Bachelorarbeit mit dem Titel "Entwurf und Implementierung eines Systems zur Erzeugung von virtuellen Schallquellen" ausgezeichnet. Herr Kanarski integrierte im Rahmen seiner Arbeit zwei unterschiedliche Techniken zur Erzeugung von virtuellen Schallquellen in ein bestehendes System zur akustische Umgebungssimulation.

Schallwellen sind allgegenwärtig, sie spielen eine wichtige Rolle in unserem Leben, vor allem in der Kommunikation mit unseren Mitmenschen und der Umwelt. Schallausbreitung in unterschiedlichsten Medien eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten, das Leben zu erleichtern, sei es in der Medizin, Sicherheitstechnik oder beim Entwickeln neuer Produkte. Die Simulation von akustischen Umgebungen ist ein Teil davon. Die Erzeugung von realistischen akustischen Umgebungen ist eine wichtige Grundlage für die Evaluierung von heutigen und zukünftigen Kommunikationssystemen. Ein solches System muss nicht zwangsläufig komplex sein, es muss nur in der Lage sein ein Kommunikationsgäret zu „täuschen“, damit die Evaluierung solcher Systeme realistisch und reproduzierbar wird. Die Bandbreite verschiedener Wiedergabeverfahren reicht von sehr komplexen Ansätzen, wie Wellenfeldsynthese oder Ambisonics, bis hin zu einfachen sog. Vektorverfahren.

Herr Kanarski hat in seiner Arbeit zwei in ihrer Komplexität unterschiedliche Verfahren implementiert: Ambisonics-Ansätze unterschiedlicher Ordnung und „Vector Base Amplitude Panning“. Beide Algorithmen wanderten in das lehrstuhleigenen Echtzeitrahmenwerk zur Simulation von akustischen Umgebungen. Zusätzlich wurden beide Verfahren in einer Reihe von objektiven und subjektiven Mess- und Testuntersuchungen auf die akkurate Abbildung von physikalischen und psychoakustischen Lokalisationshinweisen evaluiert.

Die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung e.V. gratuliert Herrn Kanarski zu dieser tollen Leistung.

2019 - B.Sc. Jannek Winter

Im Rahmen der diesjährigen Jahreshauptversammlung wurde Jannek Winter, B.Sc., für seine Bachelorarbeit mit dem Titel "Implementierung einer robusten Unterwasserkommunikationsschnittstelle in einem Echtzeitrahmenwerk" ausgezeichnet. Herr Winter befasste sich innerhalb seiner Arbeit mit Datenkommunikation in Unterwasserumgebungen.

Das Senden und Empfangen digitaler Daten unter Wasser gestaltet sich ungleich schwieriger als in Überwasserumgebungen: Während in unserer digitalen Welt schnelle Datenlinks sogar auf mobilen Endgeräten zur Verfügung stehen, können diese etablierten Techniken unter Wasser nicht angewandt werden. Elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenz, wie sie etwa bei WLAN oder für den Handyempfang genutzt werden, erfahren unter Wasser eine so starke Dämpfung, dass sie nur eine Reichweite von wenigen Metern erreichen. Aus diesem Grund wird auf eine akustische Übertragung im Ultraschallbereich zurückgegriffen.

Der Bereich der Unterwasserkommunikation gewinnt stetig an Bedeutung. Sensorknoten am Meeresboden müssen ihre Daten an die Oberfläche übertragen, autonome Fahrzeuge (AUVs) erfüllen eine Vielzahl von Aufgaben, Taucher können eine Verbindung zur Leitstelle aufrechterhalten. All diesen Anwendungen ist die Forderung nach einer robusten und sicheren Kommunikationsschnittstelle gemein, die auch unter erschwerten Bedingungen einen Datenaustausch sicherstellt.

Herr Winter hat in seiner Arbeit eine Technik implementiert, welche auf der einen Seite eine einfache Empfängerstruktur ermöglicht und andererseits verhältnismäßig robust gegen Mehrwegeausbreitung und Echos ist. Seine Ergebnisse wurden im lehrstuhleigenen Echtzeitrahmenwerk implementiert und ermöglichen „Unterwasser-SMS“ für alle passenden Empfänger. Weiterhin wurde bereits im Rahmen der Veranstaltungsreihe „Saturday Morning Physics“ an der CAU Kiel eine Echtzeitübertragung eines Bildes über die von Herrn Winter entwickelte Schnittstelle gezeigt.

Die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung e.V. gratuliert Herrn Winter zu dieser tollen Leistung.

2018 - M.Sc. Tobias Klawonn

Die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung (GaS) e.V. zeichnet jedes Jahr Studierende im Bereich der digitalen Signalverarbeitung und Systemtheorie aus, die herausragende Abschlussarbeiten durchgeführt haben. Besonderes Augenmerk liegt bei der Auszeichnung auf dem wissenschaftlichen und technischen Anspruch sowie dem Praxisbezug der Arbeit. Daneben werden das Engagement des Studierenden und seine Fähigkeit, interdisziplinär und im Team zu arbeiten, bewertet.

Im Rahmen des diesjährigen DSS-Sommerfestes wurde Tobias Klawonn, M.Sc., für seine Masterarbeit mit dem Titel "Magnetoelektrische Sensoren zur Bewegungsdetektion und Bewegungsanalyse" ausgezeichnet. Herr Klawonn befasste sich innerhalb seiner Arbeit mit dem Aufbau einer innovativen Jacke zur Bewegungsanalyse von Tremor- bzw. Parkinson-Patienten in Kooperation mit der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Schleswig Holstein.

Die Jacke hat das Potential in Zukunft die Nachteile aktueller Systeme zur Bewegungsanalyse aufzuheben. Aktuelle Systeme in der Bewegungsanalyse sind sehr teuer, zeitintensiv und laborgebunden. Insbesondere verhalten sich Patienten bei Bewegungsmessungen in einer klinischen Umgebung anders als im häuslichen Umfeld, was teilweise durch den „Weißkittel-Effekt“ erklärt werden kann, aber auch grundlegende neurophysiologische Gründe hat. Durch diesen neuen Ansatz kann insbesondere die Diagnostik und Behandlung von Erkrankungen die mit motorischen bzw. Mobilitätseinschränkung einhergehen verbessert werden.

Die grundlegende Idee einer mobilen Bewegungsjacke beruht auf einer gezielten Signalauswertung von Relativbewegung mit Hilfe von Magnetfeldsensoren in einem selbst erzeugten Magnetfeld. Bei den Magnetfeldsensoren handelt es sich um magnetoelektrische Sensoren (ME-Sensoren), die innerhalb des Sonderf¬orschungs¬bereichs 1261 „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“ erforscht und hergestellt werden. Zur Prototypenherstellung der Bewegungsjacke sind selbst angefertigte Spulen in Knopfgröße an den Ärmeln einer handelsüblichen Fleecejacke befestigt worden, die individuell mit einem geringen Strom angeregt werden und hierdurch ein Magnetfeld mit steuerbarer magnetischer Flussdichte aussenden. Synchron messen mehrere Magnetfeldsensoren, die ebenfalls an der Jacke befestigt sind, die individuell ausgesendeten Signale. Hierdurch ist es möglich, Relativbewegungen durch eine gezielte digitale Signalanalyse aufzuzeichnen.

Darüber hinaus befasste sich Herr Klawonn innerhalb seiner Arbeit mit der erforderlichen Signal-generierung der Spulen sowie der Analyse der aufgezeichneten Signale, damit eine optimierte Bewegungsanalyse erfolgen kann. Diese Bewegungsjacke in Folgeprojekten nun noch weiter optimiert und mit Standard-Sensorik (IMU-Sensoren, wie sie sich z.B. in Smartphones finden) aus der Bewegungsanalyse ausgestattet, um einen entsprechenden Vergleich zwischen diesen teilweise komplementären Messmethoden durchführen zu können. Zudem sind im nächsten Schritt Messungen in der Neurogeriatrie, Klinik für Neurologie, UKSH Campus Kiel, unter der Leitung von Professor Walter Maetzler geplant, wo der klinische Mehrnutzen der neuen Messmethode anhand von erkrankten Personen direkt erhoben werden kann. „Die Arbeit von Herrn Klawonn und dem gesamten Team um Professor Schmidt befasst sich mit einer vollkommen neuartigen Evaluation von menschlicher Bewegung, ist mobil durchführbar, ungefährlich und extrem genau. Dieser Ansatz der Bewegungsmessung kann einen Paradigmenwechsel in unserer klinischen Diagnostik von Betroffenen einläuten.“, so Maetzler.

Die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung e.V. gratuliert Herrn Klawonn zu dieser tollen Leistung.

2017 - B.Sc. Morten Stabenau

Im Jahr 2017 wurde B.Sc. Morten Stabenau für seine Bachelorarbeit mit dem Titel "Using Beamforming Techniques for EEG Source Analysis" ausgezeichnet. Herr Stabenau hat im Rahmen seiner Arbeit Signalanalysen im Quellen- und Sensorraum auf der Basis von gemessenen EEG-Signalen durchgeführt. Damit die Analysequalität weiter erhöht werden konnte, erweiterte Herr Stabenau seine Verfahren noch um adaptive Mittelungsanssätze, die durch EMG-Analysen gesteuert werden. Weiterhin hat er seine Algorithmen im Rahmen von effizienten Frequenzbereichsanasätzen implementiert. Seine Verfahren wurden im Anschluss durch Mediziner (PD Dr. med. Helmut Laufs und Astrid Knauth) weiterverwendet.

Die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung e.V. gratuliert Herrn Stabenau zu dieser tollen Leistung.

Die Abschlussarbeit von Herrn Stabenau kann hier angeschaut werdern.