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Dynamische Karten Gedächtnis für mobile Roboter

Autonom fahren aufgrund hochgenauer Karten

Die heute verwendeten Karten für Fahrzeugnavigationssysteme sind für zukünftige, automatisierte und autonome Fahrzeuge nicht ausreichend. Für diese wird eine hochaufgelöste, fahrspurgenaue Karte benötigt, die die genaue Planung der Fahrstrecke (Solltrajektorie) erlaubt, sowie eine Merkmalskarte, die Objekte enthält, die eine hochgenaue und zuverlässige Eigenlokalisierung ermöglichen. Um diese Karten aktuell zu halten, sind Daten der Nutzer erforderlich. Hierzu verfügen zukünftige Fahrzeuge über Bild-, Radar-, Laserscanning- und Ultraschallsensoren, deren Messungen an zentrale Server geschickt werden. Dort werden sämtliche Messwerte unter Berücksichtigung ihrer Fehler zu einer Gesamtkarte fusioniert. Ein Experiment hierzu wurde in Hannover Badenstedt durchgeführt. Über einen längeren Zeitraum hinweg wurden Teile des Gebiets mit einem Mobile-Mapping-Fahrzeug befahren, das über Laserscanning-Sensoren verfügt. Dadurch sind 150 einzelne Scanstreifen entstanden, die insgesamt mehr als eine Milliarde 3D-Punkte enthalten. Während die Einzelmessungen relativ zum Fahrzeug sehr genau sind (etwa 1cm), ist die Position des Fahrzeugs selbst relativ ungenau (einige dm). Die Fusion hat die Aufgabe, alle individuellen Scanstreifen zu einer konsistenten, globalen Karte zu verrechnen. Insgesamt wurden etwa eine Milliarde Beobachtungen verwendet, um 278.000 Unbekannte zu berechnen. Eine Besonderheit dabei ist die Organisation des Lösungsalgorithmus, der als MapReduce (ein Big-Data-Standardver-fahren) ausgeführt ist. Dadurch skaliert der Algorithmus linear in der Größe der Szene und lässt sich auf beliebig viele Rechner verteilen. Auch wenn die Daten normaler Fahrzeuge nicht die Qualität der Mobile-Mapping-Daten aufweisen, führt dieses Experiment doch zu zwei wesentlichen Erkenntnissen. Erstens, dass die Ausgleichung beliebig großer Gebiete möglich ist, und zweitens, dass die schiere Redundanz der Messungen es erlaubt, Karten in einer nie da gewesenen Dichte und Genauigkeit zu erstellen.

Leibniz Universität Hannover

Dieser Artikel erschien in Industrie 4.0 Magazin (I40) 05 2018 - 08.03.18.
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