Mobile Roboter und andere Fahrzeuge sollen anhand der Radardaten des Untergrunds navigieren.

Bild: TU Braunschweig

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Radarbasierte Sensoren Ortsbestimmung für mobile Roboter

27.04.2020

Die Ortsbestimmung von mobilen Roboter, Maschinen oder Autos ist eine wichtige Funktion in der Navigation beim autonomen Fahren. ForscherInnen der Technischen Universität Braunschweig untersuchen im Forschungsschwerpunkt Mobilität gemeinsam mit Industriepartnern radarbasierte Sensoren. Diese Sensoren kartieren den Boden und ermöglichen so eine genaue Ort- und Richtungsbeschreibung des mobilen Objekts.

Um die Position in Fahrzeugen zu bestimmen, kommen aktuell optische Sensoren oder satellitengestützte Technologien zum Einsatz. Jedoch weisen sie in bestimmten Szenarien besonders im Außenbereich Schwächen in der Genauigkeit und Robustheit auf oder benötigen zusätzliche Installationen. Ein Sensor, der eine Lokalisierung basierend auf den Eigenschaften des Bodens ermöglicht, bietet dagegen eine zuverlässigere Lösung.

Den Fahrbahnuntergrung kartieren

Im Rahmen des Forschungsprojekts LoBaBo werden radarbasierte Sensoren und Verfahren zur ein- beziehungsweise zweidimensionalen Erfassung der Struktur des Fahrbahnuntergrundes erforscht. Damit soll eine Kartierung mit ausreichender Auflösung ermöglicht werden.

Basierend auf den gewonnenen Daten soll über geeignete Mapping- und Matching-Verfahren eine eindeutige Ermittlung der Pose (Ort und Orientierung) durchgeführt werden. Dadurch können zukünftig mobile Roboter im Außenbereich ohne zusätzliche Installationen zuverlässig navigieren.

Mappingverfahren dienen der Erstellung von Karten aus den georeferenzierten Bodendaten. Mit den sogenannten Matchingverfahren können Kartendaten und aktuell gemessene Radardaten verarbeitet werden. Mit dem Matching werden Ort und Orientierung eines Fahrzeugs in Echtzeit mit ausreichender Auflösung und Genauigkeit ermittelt.

Die TU Braunschweig entwickelt Lokalisierungsalgorithmen für eine Lokalisierung entlang einer Bahn (1D-Lokalisierung) und auf einer Fläche (2D-Lokalisierung). Dabei wird untersucht, wie die Radardaten vorprozessiert werden müssen und welche Lokalisierungsalgorithmen am besten geeignet sind.

Die Radar-Messungen werden verglichen mit Kartendaten und der Bestimmung der Transformation, also der Änderung der Richtung. Zusätzlich wird ein kontinuierliches und ein diskretes Positionsupdate über die Radartechnik bestimmt. Abschließend soll die Ortsbestimmung mit einem Versuchsträger für Indoor- und Outdoor-Fälle verifizert werden.

Projektdaten

Das Forschungsprojekt LoBaBo mit einer Laufzeit von drei Jahren (Februar 2020 bis Januar 2023) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 850.000 Euro gefördert; die TU Braunschweig erhält davon anteilig rund 350.000 Euro.

Partner im Verbundprojekt sind die Firma Götting in Lehrte (LoBaBo-Koordination), die Firma SF Microwave aus Braunschweig, eine Ausgründung aus dem Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig (Abteilung Mikrowellentechnik) und das Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge der TU Braunschweig (Leiter Professor Ludger Frerichs) mit der Arbeitsgruppe Automatisierungs- und Robotersysteme (Arbeitsgruppenleitung Jan Schattenberg).

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