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Eigenlokalisierung mit Kamera, Laserscanner und digitalen Karten

Unter Zuhilfenahme der digitalen Karte wird in Ko-PER von FORWISS ein landmarkenbasierter Lokalisierungsansatz entwickelt. Die Verwendung der Fahrzeugsensorik erlaubt die Extraktion von Landmarken wie Fahrbahnmarkierungen, Verkehrszeichen oder Bäumen. Diese Landmarken werden mit Elementen der digitalen Karte assoziiert. Aus den Korrespondenzen lässt sich auf die Position des Fahrzeugs schließen.

Überblick über den Lokalisierungsansatz mit Landmarken (pdf per Klick auf die Grafik).


Im Rahmen der Sensordatenfusion kommen folgende sensorische Komponenten für die Lokalisierung zum Einsatz:

  • GPS zur Grobpositionierung und zur Initialisierung des Systems
  • Videokamera zur Extraktion von Fahrbahnmarkierungen und zur Klassifikation von Landmarken
  • Laserscanner zur Extraktion von Landmarken geringer lateraler Ausdehnung wie Verkehrszeichen
  • Informationen über die Fahrzeugdynamik wie Geschwindigkeit und Lenkeinschlag
  • Digitale Karte mit hochgenauen Referenzdaten zur Lage von Landmarken

Die Assoziation der per Video detektierten Fahrbahnmarkierungen mit den in der Karte hinterlegten Fahrbahnmarkierungen ermöglicht bereits eine sehr gute Schätzung der lateralen Fahrzeugposition und -orientierung. Unter Verwendung der per Laserscanner extrahierten Landmarken lässt sich die longitudinale Fahrzeugposition noch weiter verbessern. Zur korrekten zeitlichen Einordnung der Sensordaten werden deren hochgenaue Zeitstempel interpretiert. Ein Partikelfilter realisiert den probabilistischen Zugang zur Fusion der Eingangsdaten. Die resultierende Schätzung der Fahrzeugposition und Orientierung wird schließlich weiteren Anwendungen zur Verfügung gestellt.

Eigenlokalisierung mit Kamera, Laserscanner und digitalen Karten - Test

Ausschnitt eines Testszenarios auf der Münchner Überlandstrecke.























Dargestellt sind:

  • Fahrstreifen aus der digitalen Karte (orange),
  • Fahrbahnmarkierungen aus der digitalen Karte (weiß),
  • Landmarken aus der digitalen Karte (gelb),
  • Korrespondenzen zwischen lokal gemessenen Landmarken und Landmarken aus der digitalen Karte (grün),
  • Messungen auf Fahrspurmarkierungen (rote Pyramiden)
  • Kamerabild der realen Szene

Erste quantitative Untersuchungen zeigten, dass sich mit diesem Ansatz eine Positionsgenauigkeit lateral unter 0,5m und longitudinal unter 1m erreichen lässt. Die Orientierungsfehler lagen unter 1°.