Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme IRS

Spurgenaue Eigenlokalisierung im Straßenverkehr

 

 

 

 

Eine genaue und robuste Eigenlokalisierung von Fahrzeugen im Straßenverkehr stellt die Grundlage für zukünftige Fahrerassistenzsysteme, den Datenaustausch von Fahrzeugen untereinander und mit ihrer Umgebung (Car2X) sowie das autonome Fahren dar. Besondere Schwierigkeiten sind bei schlechten Empfangsbedingungen von globalen Satellitennavigationssystemen, beispielsweise in urbanen Gebieten, gegeben. Um auch in solchen Szenarien eine sichere Navigation zu ermöglichen, werden am ITE Verfahren entwickelt, die existierende Navigationssysteme signifikant verbessern und deren Einsatzbereich erweitern.

Quelle: Forschungsinitiative Ko-FAS

Globale Satellitennavigationssysteme

 

 

Grundlage der Positionsbestimmung im automobilen Bereich sind globale Satellitennavigationssysteme. Hierbei wird am ITE sowohl im Bereich Signalverarbeitung als auch an der Auswertung und Korrektur der empfangenen Rohdaten gearbeitet.
Da die Qualität einer GNSS-basierten Navigationslösung stark von der Anzahl sichtbarer Satelliten abhängt, werden neben GPS auch das russische GLONASS und das europäische Galileo Satellitennavigationssystem berücksichtigt. Eine weitere Steigerung von Genauigkeit und Zuverlässigkeit wird durch Verwendung von SBAS (Satellite Based Augmentation System) oder Differential GNSS erreicht.
Weiterhin werden am ITE Verfahren zur Steigerung der Robustheit von GNSS-basierten Navigationslösungen entwickelt. Dies umfasst beispielsweise die Reduktion von Multipath-Einflüssen, welche unkorrigiert insbesondere in urbanen Gebieten das Fehlerbudget dominieren.
 

 

 

Fusion heterogener Sensoren

Durch die Fusion von Messungen aus komplementären Sensoren kann eine deutlich höhere Verfügbarkeit und Genauigkeit der Navigationslösung erreicht werden. Dies stellt einen Forschungsschwerpunkt am ITE dar. In sicherheitsrelevanten Anwendungen wird auf ein integriertes Navigationssystem mit einer inertialen Messeinheit (IMU) und zusätzlicher Stützung durch GNSS-Messungen zurückgegriffen. Die Messungen können in einem Loosely Coupled System oder einem Tightly Coupled System fusioniert werden. Weiterhin kann durch Rückführung der Navigationslösung auf den GPS-Empfänger in einem Deeply Coupled System die Robustheit gesteigert und auch bei schlechten Empfangsbedingungen eine hohe Genauigkeit erreicht werden.


Weitere Sensoren, welche bei der Datenfusion zur Anwendung kommen, sind z.B. Odometer- und Lenkwinkelsensoren, sowie Kameras und Laserscanner. Hierzu stehen am ITE Methoden zur Verarbeitung von zeitverzögerten Relativmessungen zur Verfügung.


Über die klassische Fusion multisensorieller Daten in verschiedenen Ausführungen des Kalman Filters hinaus ermöglicht der Einsatz dezentraler oder dynamischer Filterstrukturen, wie Federated Filter oder Segmented Filter, eine noch höhere Robustheit durch verbesserte FDIR (Fault Detection, Isolation and Recovery) Algorithmen zur Detektion, Isolierung und Korrektur von verschiedenartigen Fehlern.

Datenfusion eines multisensoriellen Systems
 

Fahrzeugmodellgestützte Eigenlokalisierung

Durch Berücksichtigung von fahrzeugspezifischen Randbedingungen und Modelleinschränkungen kann ein GNSS/INS System für das Automobil angepasst und erweitert werden. Auf diese Weise wird insbesondere während des Ausfalls von GNSS-Stützinformationen die Güte der Lokalisation erhöht. Somit kann eine erhöhte Robustheit und Verlässlichkeit des Fahrzeugnavigationssystems erreicht werden.

 

Am ITE entwickelter Fahrzeug Geräteträger mit Tightly-Coupled GNSS-INS
Eigenlokalisierung für die Forschungsinitiative Ko-FAS

 

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