Automatisiertes Fahren in urbaner Umgebung ist eines der großen Zukunftsthemen. Der Wahrnehmung des Fahrzeug-Umfelds kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Diese Arbeit beschreibt die Konzeption, Realisierung und anschließende Bewertung eines Systems zur Umfeldwahrnehmung unter Nutzung eines hochauflösenden Lasersensors. Dessen dichte Punktwolke ist in der Lage, das Umfeld detailliert zu erfassen, stellt jedoch zugleich hohe Anforderungen an die Effizienz der Algorithmen für einen Einsatz unter Echtzeitbedingungen. Ausgehend von einer effizienten Datenindizierung werden Algorithmen zur schrittweisen Abstraktion und Klassifikation der Punktdaten erläutert, beispielsweise zur Klassifikation der Bodenoberfläche, zur Segmentierung und zur Beweglichkeitsklassifikation. Die Ergebnisse dieses Prozesses bilden die Eingangsdaten für die Repräsentation des Umfelds durch ein hybrides Umfeldmodell. Ein gitterbasierter Ansatz beschreibt hierbei stationäre Anteile in Form einer semantischen Karte. Bewegliche Verkehrsteilnehmer werden durch einen objektbasierten Ansatz auf Grundlage rekursiver Schätzverfahren und unter spezieller Berücksichtigung von Verdeckungen modelliert. Eine abschließende szenarienbasierte Evaluation zeigt die Leistungsfähigkeit des Systems im Rahmen der vorgegebenen Anwendungsszenarien für innerstädtisches automatisiertes Fahren.
- 347 Seiten
- German
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Information
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9783736973060
Auflage
1Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Beitrag und Methodik der Arbeit
- 1.2 Struktur der Arbeit
- 1.3 Verwendete Terminologie
- TEIL I Systemkonzeption
- 2 Der Stadtpilot als Anwendungsfallautomatisierter Fahrfunktionen
- 2.1 Projektbeschreibung und Zielsetzung
- 2.2 Darstellung der Funktionalen Systemarchitektur
- 2.3 Beschreibung der Anwendungsszenarien
- 2.4 Zusätzliche Szenarien durch Streckenerweiterung
- 2.5 Beispiele für Grenzszenarien für die Umfeldwahrnehmung
- 2.6 Zusammenfassung
- 3 Ableitung vonWahrnehmungsfertigkeiten
- 3.1 Fertigkeiten, Fähigkeiten und graphenbasierte Relationen
- 3.2 Fertigkeiten zur Umfeldwahrnehmung
- 3.3 Architektonische und technische Randbedingungen
- 3.4 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse
- 4 Entwurf der Umfeldwahrnehmung
- 4.1 Stand der Forschung zu Modellierungsansätzen
- 4.2 Wahrnehmung mittels hochauflösender Lasersensorik
- 4.3 Laserbasierte Umfeldwahrnehmung des Projekts Stadtpilot
- 4.4 Abschluss der Systemkonzeption und Ergebnisdiskussion
- TEIL II Systemrealisierung
- Einleitung
- 5 Grundlagen
- 5.1 Funktionsprinzip eines Lasersensors zur Distanzmessung
- 5.2 Sensorspezifikation Velodyne HDL-64E S2
- 5.3 Daten-Repräsentation und Scan-Generierung
- 6 Punktwolken-Vorverarbeitung
- 6.1 Klassifikation der Bodenoberfläche
- 6.2 Klassifikation bodennaher Strukturen
- 6.3 Konvertierung in eine Multi-Volumen-Repräsentation
- 6.4 Punktwolken-Segmentierung
- 6.5 Segmentbasierte Beweglichkeitsschätzung
- 7 Modellierung des stationären Umfelds
- 7.1 Grundlagen
- 7.2 Identifikation des eigenen Beitrags
- 7.3 Besondere Aspekte des eingesetzten Frameworks
- 7.4 Repräsentierte Merkmale im stationären Umfeldmodell
- 7.5 Merkmals-Abstraktion und Gitterfusion
- 7.6 Weiterführende Extraktion von Merkmalen
- 7.7 Zusammenfassung und Kritik
- 8 Modellierung des beweglichen Umfelds
- 8.1 Identifikation des eigenen Beitrags
- 8.2 Das Objektmodell zur Repräsentation beweglicher Elemente
- 8.3 Hypothesengenerierung
- 8.4 Objektverfolgung
- 8.5 Zusammenfassung und Kritik
- TEIL III Systembewerung
- Einleitung
- 9 Grundlagen und Stand der Forschung
- 9.1 Metriken für objektbasierte Repräsentationen
- 9.2 Erzeugung von Referenzdaten
- 9.3 Anwendbarkeit öffentlich verfügbarer Datensätze undLeistungsvergleiche
- 9.4 Fazit
- 10 Versuchsdurchführung
- 10.1 Bemerkungen zum Aufbau des Versuchssystems
- 10.2 Definition der zu bewertenden Szenarien
- 10.3 Eingesetzte Referenzdaten und Metriken
- 11 Versuchsergebnisse
- 11.1 Szenarien Folgen einer mehrstreifigen Straße undFahrstreifenwechs
- 11.2 Szenario Abbiegen durch entgegenkommenden Verkehr
- 11.3 Szenario Annäherung an einen Verkehrsknotenpunkt
- 11.4 Szenario Folgefahrt auf einer nicht ebenen Fahrbahn
- 11.5 Szenarienübergreifende Aspekte
- 11.6 Zusammenfassung und Fazit
- TEIL IV Schlussteil
- 12 Zusammenfassung und Ausblick
- 12.1 Rekapitulation im Kontext der Forschungsfragestellungen
- 12.2 Offene Punkte und weiterführende Fragestellungen
- ANHANG
- A Koordinatensysteme & Transformationen
- B Gitterbasierte Modellierung
- C Objektverfolgung
- D Systemkonfiguration zur Evaluation
- E Parameter der Algorithmen
- Abkürzungen und Nomenklatur
- Eigene Veröffentlichungen
- Betreute studentische Arbeiten
- Literaturverzeichnis