Exposé zur Bachelorthesis

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1 Fakultät für Elektrotechnik und Informatik Studiengang Angewandte Informatik Exposé zur Bachelorthesis Visuelle Filterung von Funksignaldaten: Konzipierung und Implementierung eines Prototyps Autor: Thomas Würstle Abgabe: 14. August 2013 Studiengang: Betreuer: Angewandte Informatik (Bachelor) Prof. Klemens Ehret Hochschule Ravensburg-Weingarten B. Sc. Lukas Groß innosystec GmbH, Salem-Neufrach

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Inhalt des Exposés Zweck des Exposés Motivation Stand der Forschung Bedeutung der Thesis Herausforderungen Inhalt der Thesis Zielsetzung Eingrenzung Gliederung Vorgehen Zeitplan Anmeldung Meilensteine Abschluss... 6 Literaturverzeichnis... 7 Seite 2

3 1. Einleitung 1.1. Inhalt des Exposés Das vorliegende Exposé stellt eine kurze Beschreibung der geplanten Abschlussarbeit dar. Insbesondere sollen die Motivation, die Zielsetzung und der zeitliche Rahmen der Arbeit vorgestellt werden [Müller 2005, S. 11] Zweck des Exposés Einerseits soll das Exposé dem Betreuer der Arbeit ermöglichen, die Tauglichkeit des Themas für eine wissenschaftliche Verwertung im Rahmen einer Abschlussarbeit zu beurteilen. Andererseits stellt das Exposé einen vorläufigen Abschluss der Orientierungs- und Planungsphase dar und soll während der Projektdurchführung die Funktion eines Kontrollinstruments einnehmen [Müller 2005, S. 11]. 2. Motivation Wenn man sich große Internet-Suchmaschinen ansieht, erkennt man, dass sich die Filterung von Daten leicht durch ein einzelnes Texteingabefeld lösen lässt. Zumindest solange nur gleichartige Filterkriterien benötigt werden, wie das etwa bei einer Volltextsuche der Fall ist. Will man die Ergebnisse durch zusätzliche Bedingungen genauer eingrenzen, geht die Einfachheit der Bedienung meist schnell verloren. Umständliche Auswahllisten, Checkboxen und eine Vielzahl an Eingabefeldern verhindern dann, dass der Nutzer schnell an die Informationen kommt, die ihn interessieren. Hinzu kommt, dass bei einer derartigen Formulierung von Filterkriterien eine erhöhte Fehleranfälligkeit besteht, da man sich dabei leicht vertippen kann. Benötigt werden also Filtertechniken, die einerseits einfach und schnell zu bedienen sind und andererseits die getätigten Einstellungen gut wiederspiegeln. Da das Sehen beim Menschen allen anderen Sinnen überlegen ist, wenn es um schnelle Informationsaufnahme geht [Günther 2010], bietet sich hier eine grafische Repräsentation der Filter an. Da die Filterung von Funksignaldaten bisher jedoch noch stark auf Text ausgerichtet ist, sollen in dieser Arbeit entsprechende Konzepte entwickelt werden, um das Auswerten entsprechender Massendaten zu vereinfachen. 3. Stand der Forschung Die grafische Darstellung von Datenbankenträgen und Relationen ist nichts Neues. Bereits in den frühen 80er Jahren wurden Bedienoberflächen entworfen, die dazu farbige, hierarchische Baumansichten nutzten [Wong & Kuo 1982]. Ebenso war man sich bereits der Vorteile bewusst, die sich durch eine direkte Manipulation der Benutzeroberfläche ergeben [Shneiderman 1983]. Anfang der 90er Jahre folgten dann Konzepte, die eine grafische Darstellung manipulierbarer Filter vorsahen [Shneiderman 1991, S. 4f.]. Das von Shneiderman entworfene Filter/Flow- Interface beispielsweise besteht aus pfeilartigen Linien die einen Wasserstrom darstellen sollen. Eingesetzte Filter verändern die Breite der Linie, wie Ventile die Wassermenge regulieren. Dadurch wird die Funktion der Filter verdeutlicht. Shneiderman formulierte auch das heute weit verbreitete Such-Mantra Overview first, zoom and filter, then details-on-demand [Shneiderman 1996, S. 2]. Angefangen bei den großen Internet-Suchmaschinen über Wiki-Seiten und Online-Shops bis hin zum Startmenü verschiedener Betriebssysteme alle arbeiten prinzipiell nach diesem Schema. Seite 3

4 Hinzu kommen die Erkenntnisse aus dem Bereich der Software-Usability und der Software- Ergonomie, wie etwa die Gestaltgesetze nach Max Wertheimer ( ). Gute Beispiele für die Umsetzung der wissenschaftlichen Erkenntnisse sind die Oberflächen- Designs aktueller Betriebssysteme von Smartphones und Tablets. 4. Bedeutung der Thesis Die Bedeutung dieser Arbeit liegt darin, die Filterung von Funksignaldaten für den Anwender so einfach und effizient wie möglich zu gestalten. Dabei ist sowohl die Recherche nach vielversprechenden Ansätzen, als auch die Validierung des erarbeiteten Konzepts durch entsprechende Usability-Tests von großer Relevanz. Die bei der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse werden sich teilweise auch auf andere Datenarten übertragen lassen, wodurch sie für Entwickler datenbankbasierter Anwendungen von Interesse sein können. 5. Herausforderungen Eine allgemeine Herausforderung wird vermutlich das Finden hilfreicher Konzeptansätze und verwendbarer Programmier-Frameworks sein, da diese Arbeit einen sehr speziellen Anwendungszweck behandelt. Eine konkrete Herausforderung wird aller Voraussicht nach die Kombination der unterschiedlichen Filter darstellen. Beispielsweise stellt sich die Frage, wie Signalstärke, Frequenz und zeitlicher Verlauf in einer zweidimensionalen Ansicht gleichzeitig dargestellt werden können. Seite 4

5 6. Inhalt der Thesis 6.1. Zielsetzung Ziel ist die Konzipierung einer Bedienoberfläche zur Filterung von Funksignaldaten durch intuitive grafische Bedienelemente. Das erarbeitete Konzept soll dann durch Usability-Tests überprüft und optimiert werden. Anschließend folgt die Entwicklung eines Prototyps, der das Konzept in einer Java-Anwendung umsetzt Eingrenzung Das Ziel dieser Arbeit liegt nicht darin, eine vollständige ausgereifte Anwendung zu entwickeln. Um die Tauglichkeit des entwickelten Konzepts zu überprüfen, soll lediglich ein Prototyp realisiert werden, der als Basis für komplexere Anwendungen dienen kann. Eine Benutzerstudie kann nicht durchgeführt werden, da keine Testpersonen zur Verfügung stehen, die der eigentlichen Zielgruppe entsprechen Gliederung 1. Einleitung 1.1. Motivation 1.2. Zielsetzung 2. Grundlagen 2.1. Was ist visuelle Filterung 2.2. Was sind Funksignaldaten 2.3. Nutzen der Filterung von Funksignaldaten 3. Ausgangssituation 3.1. Stand der Forschung 3.2. Analyse der bestehenden Bedienoberfläche 4. Konzipierung 4.1. Konzipierung der Bedienoberfläche 5. Konzept-Validierung 5.1. Five-Second-Test 5.2. Usability-Test anhand eines Klick-Dummys 6. Entwicklung 6.1. Framework-Recherche 6.2. Entwicklung des Testdatengenerators 6.3. Entwicklung des Prototyps (iterativ) 7. Funktions-Validierung 7.1. Black-Box-Test Seite 5

6 7. Vorgehen Recherche Recherche bezüglich der wissenschaftlichen Erkenntnisse im Bereich der visuellen Filterung von Daten. Analyse Analyse der aktuell verwendeten Bedienoberfläche zur Filterung von Funksignaldaten in entsprechenden Anwendungen der Firma innosystec. Formulierung der Anforderungen an den Prototyp. Konzipierung Konzipierung einer neuen Bedienoberfläche entsprechend der Anforderungen auf Basis der aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisse. (Design, Interaktion, Abläufe) Konzept-Validierung Validierung des Konzepts durch Befragungen mittels Five-Second-Test und Usability- Tests anhand eines Klick-Dummys mittels Thinking-Aloud-Test. Verfeinerung des Konzepts auf Grundlage der Testergebnisse. Entwicklung Entwicklung eines Prototyps mit allgemeinen Anbindungsschnittstellen und Generierung entsprechender Testdaten. Der Entwicklungsprozess beinhaltet Entwurf und Implementierung und wird iterativ ablaufen. Das heißt, zu Beginn liegt der Fokus auf den wichtigsten Anforderungen, dann wird der Funktionsumfang schrittweise erweitert. Funktions-Validierung Funktions-Tests anhand des Prototyps unter Verwendung generierter Testdaten und Beheben von eventuell auftretenden Fehlern. 8. Zeitplan 8.1. Anmeldung Mo, 16. September Meilensteine 1. Betreuer-Treffen (Besprechung des Exposés) Mo, 9. September 2013 Recherche Mo, 16. September 2013 Analyse Mi, 25. September Betreuer-Treffen (Besprechung der Erkenntnisse) Mo, 30. September 2013 Konzipierung Mo, 30. Oktober 2013 Konzept-Validierung Mo, 7. Oktober Betreuer-Treffen (Besprechung des Konzepts) Mo, 14. Oktober 2013 Entwicklung Mo, 14. Oktober 2013 Funktions-Validierung Mo, 11. November Betreuer-Treffen (Besprechung des Prototypen) Mo, 18. November 2013 Schreiben der Thesis Mo, 18. November Betreuer-Treffen (Abschlussbesprechung) Mo, 16. Dezember Abschluss Mo, 16. Dezember 2013 Seite 6

7 Literaturverzeichnis Wong & Kuo 1982 Harry Wong and Ivy Kuo: GUIDE: Graphical User Interface for Database Exploration (ISBN: ), in Proceedings of the 8th International Conference on Very Large Data Bases, Seite Herausgeber: Morgan Kaufmann Publishers Inc. San Francisco 1982 Shneiderman 1983 Ben Shneiderman: Direct Manipulation: A Step Beyond Programming Languages (ISSN: ), in Computer Vol. 16_8, Seite Herausgeber: IEEE Computer Society Press. Los Alamitos 1983 Shneiderman 1996 Ben Shneiderman: The Eyes Have It: A Task by Data Type Taxonomy for Information Visualizations (CS-TR-3665), in IEEE Symposium on Visual Languages, Seite Herausgeber: IEEE Computer Society Press. Boulder 1996 Günther 2010 Tobias Günther: Schneller ist visuell, , Abgerufen: Müller 2005 Karl Müller: Leitfaden zur Erstellung von wissenschaftlichen Projektarbeiten, Bachelor- und Master Arbeiten, Hochschule Ravensburg-Weingarten, Leitfaden. Herausgeber:. Weingarten 2005 Shneiderman 1991 Ben Shneiderman: Visual User Interfaces for Information Exploration (CS-TR-2748), Human- Computer Interaction Laboratory & Department of Computer Science, University of Maryland, Technical Report. Herausgeber:. College Park 1991 Seite 7