Sowohl ökologisch als auch ökonomisch spielen Fledermäuse eine wichtige Rolle. Aufgrund ihres nachtaktiven Verhaltens und ihres geringen Gewichts stellen Fledermäuse große Herausforderungen für die Beobachtung dar. So können verfügbare Beobachtungssysteme aufgrund des hohen Gewichts der Sensorknoten entweder nicht eingesetzt werden, oder sie liefern nur rudimentäre Daten.
Die vorliegende Arbeit stellt ein neuartiges drahtloses Sensornetzwerk vor, mit dem Fledermäuse und andere Kleintiere umfangreich beobachtet und untersucht werden können. Der Fokus liegt auf der Entwicklung des auf Fledermäusen angebrachten mobilen Knotens.
Um die mobilen Knoten auf einer möglichst großen Bandbreite an Fledermausarten einsetzen zu können, sind diese auf ein möglichst geringes Gewicht optimiert und unterschreiten das gestellte Ziel von maximal zwei Gramm deutlich.
Eine der Kernfunktionalitäten des Systems ist die Annäherungsdetektion zwischen Tieren, mit der das Sozialverhalten der Fledermäuse untersucht wird. Diese Arbeit beschreibt Möglichkeiten, wie die dafür notwendige Entfernungsmessung zwischen den Tieren verbessert werden kann.
Dazu wurde das System in mehreren Feldtests in Deutschland und Mittelamerika eingesetzt.
Durch zahlreiche hochkarätige Veröffentlichungen hat das in dieser Arbeit entwickelte System eine weltweite enorm positive Resonanz von Medien und Wissenschaftlern erfahren.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Wake-Up-Empfänger sind eine wichtige Schlüsselkomponente in vielfältigen Anwendungen, zum Beispiel für das Internet der Dinge. Sie gewährleisten ständig verfügbare Funkkommunikation mit kurzen Antwortzeiten bei gleichzeitig hoher Lebensdauer aus erschöpflichem Energievorrat.
Mit Wake-Up-Empfängern ausgerüstete Funkknoten ermöglichen das Fernauslesen von beliebigen Sensordaten (z.B. von Heizkostenzählern, Luftdruck, Temperatur oder drahtlosen Fensterkontakten) und die Übertragung von Aktorbefehlen innerhalb eines Wimpernschlags.
Das vorliegende Buch präsentiert einen neuartigen Ansatz zum Entwurf integrierter CMOS-Wake-Up-Empfänger und greift dafür auf den Superregenativempfänger zurück, der hier modifiziert und auf lange Lebensdauer, Empfindlichkeit, Störtoleranz, kurze Antwortzeiten und geringes Batterievolumen optimiert wird.
Aus einer CR1620-Knopfzelle vom Durchmesser eines 1-Cent Stücks, wird mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine Stromaufnahme von 0,0006 Milliampere und ständige Funkerreichbarkeit über 10 Jahre möglich. Geringe Bauform und unabhängige Energieversorgung ermöglichen den Einsatz in mobilen Objekten so über mehrere Jahre. Zum Vergleich beträgt die Batterielaufzeit einer digitalen Armbanduhr mit LCD-Siebensegmentanzeige nur 1 bis 2 Jahre.
Die in dieser Arbeit erzielte Empfindlichkeit von –82 dBm erlaubt die Abfrage mobiler Objekte in 10 bis 15 Meter Entfernung bei geringer Sendeleistung (-10 dBm) zum Beispiel in Büro- oder Lagerhallenumgebungen. Ein mehrstufiges Funkprotokoll ermöglich dabei die individuelle Adressierung einzelner Funkknoten in einem Netzwerk von zehntausenden Knoten in wenigen Millisekunden.
Der vorgestellte Empfänger ist im Rahmen einer Promotion an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg während der wissenschaftlichen Tätigkeit beim Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS entstanden. Unter den Gesichtspunkten Stromaufnahme, Empfängerempfindlichkeit und Antwortzeit führt er den aktuellen Stand der Technik unter Wake-Up-Empfängern an.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In exemplarischer und fachübergreifender Form behandelt dieses Buch grundlegende Methoden zur Berechnung und zum Entwurf optischer Nachrichtensysteme und Sensornetzwerke. Das nach systemtheoretischen Gesichtspunkten dargestellte Wissen umfasst die Teilgebiete Übertragung, Messung und Verarbeitung optischer Signale als Ein- bzw. Ausgangsgrößen von
- Laserdioden, Monomode-Lichtwellenleitern, Photodioden,
- optischen Modulatoren und Kopplern,
- faseroptischen Verstärkern und Polarisatoren,
- Übertragungssystemen mit Direkt- oder Überlagerungsempfang sowie
- Monomode-Sensornetzwerken auf interferometrischer oder polarimetrischer Grundlage.
Dieses Buch unterstützt sowohl die in der Praxis tätigen Ingenieure als auch die Lehre an Hochschulen, indem es Grundlagen zur optischen Nachrichten- und Sensortechnik zusammenfasst, moderne Komponenten berücksichtigt, Algorithmen zur Signalanalyse und zum Systementwurf bereitstellt, wichtige Messverfahren erläutert, durch vielfältige Beispiele zum selbständigen und kreativen Lernen anregt und dem Leser als Wissensspeicher sowie Formelsammlung nützt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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In exemplarischer und fachübergreifender Form behandelt dieses Buch grundlegende Methoden zur Berechnung und zum Entwurf optischer Nachrichtensysteme und Sensornetzwerke. Das nach systemtheoretischen Gesichtspunkten dargestellte Wissen umfasst die Teilgebiete Übertragung, Messung und Verarbeitung optischer Signale als Ein- bzw. Ausgangsgrößen von
- Laserdioden, Monomode-Lichtwellenleitern, Photodioden,
- optischen Modulatoren und Kopplern,
- faseroptischen Verstärkern und Polarisatoren,
- Übertragungssystemen mit Direkt- oder Überlagerungsempfang sowie
- Monomode-Sensornetzwerken auf interferometrischer oder polarimetrischer Grundlage.
Dieses Buch unterstützt sowohl die in der Praxis tätigen Ingenieure als auch die Lehre an Hochschulen, indem es Grundlagen zur optischen Nachrichten- und Sensortechnik zusammenfasst, moderne Komponenten berücksichtigt, Algorithmen zur Signalanalyse und zum Systementwurf bereitstellt, wichtige Messverfahren erläutert, durch vielfältige Beispiele zum selbständigen und kreativen Lernen anregt und dem Leser als Wissensspeicher sowie Formelsammlung nützt.
Aktualisiert: 2023-04-04
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