Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren...Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren...
Transcript of Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren...Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren...
Hartmut Runge & Team
Institut für Methodik der Fernerkundung DLR Oberpfaffenhofen
DriveMark® Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2015 Berlin, 3. – 5. Nov. 2015
Chart 1
Morgen: Straßen & Infrastrukturen intelligent einmessen mit Erdbeobachtung – DriveMark ®
Innovation Chart 2
Heute: Messung vor Ort
Die Innovation: Präzise Positionsdaten mittels Radar-Satelliten erzeugen
www.Trimble.com
Für das hoch-/vollautomatisierte Fahren muss der Fahrweg – und damit jede Fahrbahn – zentimetergenau bekannt sein
Markt Chart 3
Quelle: S. Rauch, et.al., BMW
(R)Evolution in der Automobilindustrie: Fahrerassistenz-Systeme und Autonomes Fahren
Bedarf: Hochgenaue digitale Straßenkarten als „Missing Link“
Bedarf Chart 4
S. Rauch, et.al. BMW
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
www.DLR.de • Folie 5 U. Balss
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuum-Licht-Geschwindigkeit.
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuum-Licht-Geschwindigkeit.
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
www.DLR.de • Folie 6 U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtge-schwindigkeit.
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch • trockene Luft • Wasserdampf)
www.DLR.de • Folie 7 U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuum- Licht-Geschwindigkeit.
=> Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Troposphäre müssen korrigiert werden
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch • trockene Luft • Wasserdampf)
www.DLR.de • Folie 8 U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtge- schwindigkeit.
=> Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Tropo- sphäre müssen korrigiert werden
Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch • trockene Luft • Wasserdampf)
www.DLR.de • Folie 9 U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtge- schwindigkeit.
=> Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Tropo- sphäre müssen korrigiert werden
Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch • trockene Luft • Wasserdampf)
Plattentektonik („Kontinentaldrift“)
www.DLR.de • Folie 10 U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtge-schwindigkeit.
=> Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Tropo-sphäre müssen korrigiert werden
Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch • trockene Luft • Wasserdampf)
Plattentektonik („Kontinentaldrift“)
Erdtiden Atmosphärische Auflast Ozeanischen Auflast Poltiden
www.DLR.de • Folie 11 U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
TerraSAR-X
Corner- reflektor
Signallaufweg
90o
Satellitenorbit
R
Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtge-schwindigkeit.
=> Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Tropo-sphäre müssen korrigiert werden
Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten
www.DLR.de • Folie 12
Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen)
Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch • trockene Luft • Wasserdampf)
Plattentektonik („Kontinentaldrift“)
Erdtiden Atmosphärische Auflast Ozeanischen Auflast Poltiden
U. Balss
Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR:
www.DLR.de • Folie 13
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
range offset [m]
azim
uth
offs
et [m
]
2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X
azimuth offset = -0.4 ± 4.4 cm range offset = 31.0 ± 9.1 cm
U. Balss
www.DLR.de • Folie 14
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
range offset [m]
azim
uth
offs
et [m
]
2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X
solid earth tides considered azimuth offset = 0.6 ± 4.2 cm range offset = 24.5 ± 5.9 cm
U. Balss
www.DLR.de • Folie 15
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
range offset [m]
azim
uth
offs
et [m
]
2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X
solid earth tides considered troposphere delay considered azimuth offset = 0.6 ± 4.2 cm range offset = 4.8 ± 2.7 cm
U. Balss
2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X
solid earth tides considered troposphere delay considered ionosphere delay considered azimuth offset = 0.6 ± 4.2 cm range offset = 0.6 ± 1.5 cm
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
range offset [m]
azim
uth
offs
et [m
]www.DLR.de • Folie 16 U. Balss
www.DLR.de • Folie 17
2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X
solid earth tides considered troposphere delay considered ionosphere delay considered continental drift considered azimuth offset = 0.0 ± 4.3 cm range offset = 0.0 ± 1.3 cm
U. Balss
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
range offset [m]
azim
uth
offs
et [m
]
3-D Stereo-SAR-Lokalisierung
Auswertung der 2D-Positions-messungen aus 2 (oder mehr) SAR-Aufnahmen mit unterschiedlicher Aufnahme-geometrie
www.DLR.de • Folie 18
Auswertung der 2D-Positions-messungen aus 2 (oder mehr) SAR-Aufnahmen mit unterschiedlicher Aufnahme-geometrie
Berechnung des Schnittpunktes der Kreislinien
www.DLR.de • Folie 19
3-D Stereo-SAR-Lokalisierung
Auswertung der 2D-Positions-messungen aus 2 (oder mehr) SAR-Aufnahmen mit unterschiedlicher Aufnahme-geometrie
Berechnung des Schnittpunktes der Kreislinien
=> Bestimmung von 3D-Koordinaten.
www.DLR.de • Folie 20
3-D Stereo-SAR-Lokalisierung
Mast und Boden bilden einen Corner Reflector
Im SAR-Bild wird der Mast als fokussierter Punkt am Fußpunkt des Mastes abgebildet!
DLR.de • Chart 22
Beispiel für die automatische Detektion und Lokalisierung von geeigneten Objekten
Beispiel für die automatische Detektion und Lokalisierung von geeigneten Objekten
DLR.de • Chart 23
Positionen: TerraSAR-X Luftbild: Google Earth
Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten
Laterne ST2132
Toom Laterne
www.DLR.de • Folie 24
Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Abweichung der gemittelten SAR-Messungen von den in-situ Messungen
Laterne ST2132
Toom Laterne
www.DLR.de • Folie 25
Höhe +1,70 cm
Ost: -1,72 cm
Nord: -1,83 cm
Für die SAR-Messungen wurden insg. 95 Aufnahmen unter drei verschiedenen Einfallswinkeln verwendet
95 TS-X Aufnahmen
Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Abweichung der gemittelten SAR-Messungen von den in-situ Messungen
Laterne ST2132
Toom Laterne
www.DLR.de • Folie 26
Höhe +1,70 cm
Höhe +0,05 cm Ost: -1,72 cm Ost: -2,23 cm
Nord: -1,83 cm
Nord: -6,28 cm
95 TS-X Aufnahmen 84 TS-X Aufnahmen
U. Bals DLR.de • Chart 27
Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Abweichung der einzelnen Messungen
U. Bals DLR.de • Chart 28
Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten (2) Abweichung der einzelnen Messungen
Zusammenfassung
DLR.de • Chart 29
• TerraSAR-X kann die Koordinaten von geeigneten Objekten mit einer Genauigkeit von 10cm in X,Y, Z liefern
• Die Passpunkte können genutzt werden, um die neuen Straßenkarten für das autonome Fahren an Hand von Passpunkt-Netzen stichprobenartig zu verifizieren
• Luftbilder und andere Satellitenbilder können präzise georeferenziert werden
• Aus den so aufgewerteten optischen Daten lassen sich die Fahrspuren und die Randbebauung der Straßen extrahieren
Animation DLR.de • Chart 30