Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

FachhochschuleHannover

FachbereichElektro- und InformationstechnikProf. Dr.-Ing. E. Kunze

Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

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Service-Roboter

Fahrerloses Fahrzeug mit Stereo-Videosensorik

Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

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Position überRäder

Hindernis-

Video-Sensor

Positions-bestimmung

(Odometrie)

erkennung

FahrerlosesFahrzeug

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Beispiel für einen Kurs mit 2 Geradensegmenten und einem Kreissegment

geplanter Kurs

gefahrener Kurs

a

M1

M3

M4

M2

Landmarken

Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

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Kellergang mit erkennbaren Landmarken

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Zu bestimmen sind:Position P, Richtungswinkel

Bekannt ist:Landmarke M

WM

WM

yx

m

WF

WF

yx

p

FM

FMF y

xm

yF

xF

xWF

yWF

xW

yW

P

p

xFM

yFM

MFm

m

Fmmp

R

Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

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sincoscossin

R

Die Position des Fahrzeuges kann aus der Markenposition und den Sensordaten ermittelt werden, wenn bekannt ist.

FM

FM

WM

WM

WF

WF

yx

yx

yx

sincoscossin

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cossin FMFMWMWF yxxx

sincos FMFMWMWF yxyy

WFFM

FM

WFFM

FM

WFWF

xyyxx

xxx

sincoscossin FMFMFM

FMFM

FM

FMFMWF yx

yyy

xxxx

Fehlerrechnung:

Position und Richtung aus 2 Markenpositionen

xW

yF

xF

yW

xWF

yWFM1P

M2

F11 mmp

R

F22 mmp

R

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p

F2F121 mmmm

R

FM2FM1

FM2FM1

WM2WM1

WM2WM1

yyxx

yyxx

sincoscossin

FM2FM1WM2WM1FM2FM1WM2WM1

FM2FM1WM2WM1FM2FM1WM2WM1

xxyyyyxxyyyyxxxx

tan

bcadbdac

tan

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dd

cc

tantantan

dd

cc

dc

ab

ab

dc

2

2

2

1

1

1

2

2

2

1

2

1

1

1FM

FM

FM

FM

FM

FM

FM

FM

xx

xx

xx

xx

cc

1

2

2

2

1

2

1

1

1FM

FM

FM

FM

FM

FM

FM

FM

yy

yy

yy

yy

dd

Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

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M1

M2Meßabweichungen:

fx = ± 3% (2%)

fy = ± 5% (3%)

xWF

yWFxWF = ± 24cm (±14cm)

yWF = ± 19cm (±12cm)

xWF = ± 27cm (±17cm)

yWF = ± 28cm (±16cm)

xF

yF

Position und Richtung aus 2 Markenpositionen

xW

yW

xWF

yWF M1P1

M2

P2

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F111 mmp

R

F2F12121 mΔmppmm

RR

cossincossin

cossincossin

tan

2212121

2212121

2212121

2212121

FMFMFMWFWFWMWM

FMFMFMWFWFWMWM

FMFMFMWFWFWMWM

FMFMFMWFWFWMWM

yxxyyyyxyyyyyy

xyyxxxxyxxxxxx

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F222 mmp

RR

Zusammenfassung

• Stereo-Videodensoren eignen sich für die Navigation Fahrerloser Fahrzeuge und von Service-Robotern.

• Die Fahrzeugposition kann mit Hilfe natürlicher Landmarken bestimmt werden. Genauigkeit z. Z. ± 30cm.

• Zur Bestimmung von Position und Richtung sind mindestens 2 Landmarken erforderlich.

• Die sequentielle Erfassung von 2 Landmarken führt zu unpraktikablen Lösungen.

Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Hilfe von Videosensoren

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