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Wenn Welten aufeinander prallen; wie LiDAR die Lücke zwischen Automobil- und Vermessungstechnik überbrückt

Blogs 28. Februar 2019

Historisch gesehen hat sich OxTS auf zwei unterschiedliche Fachgebiete konzentriert. Auf der einen Seite gibt es den Bereich Automobil unseres Geschäfts, auf der anderen Seite die Vermessung und Kartierung. Die beiden werden jedoch dank der wachsenden Verbreitung und Bedeutung einer bestimmten Sensortechnologie immer näher zusammengeführt: LiDAR.

Die Welt um uns herum wird immer mehr digitalisiert, und LiDAR ist einer der Sensoren, der im Zentrum dieser Entwicklung steht. LiDAR - kurz für 'Light Detection and Ranging' - erzeugt hochgenaue, hochauflösende 3D-Punktwolken der Umgebung und ist eine etablierte Technologie im Vermessungs- und Kartierungsbereich. Seine Verwendung hat sich in den letzten Jahren dank des zunehmenden Einsatzes von Drohnen und unbemannten Flugzeugen (UAVs) weiter verbreitet.

Autonomie mit LiDAR

Erst in jüngster Zeit ist LiDAR in der Automobilwelt als Sensorkomponente in Fahrassistenzsystemen (ADAS) und vor allem bei autonomen Fahrzeugen bekannt geworden. LiDAR-Sensoren sind derzeit entweder zu groß, zu teuer oder in der effektiven Reichweite zu begrenzt, um als Teil der ADAS-Funktionen bei Serienfahrzeugen weit verbreitet zu sein. Autonome Fahrzeugentwickler hingegen haben sich die Technologie vollständig zu eigen gemacht.

Ein autonomes Auto muss eine riesige Menge an Daten analysieren, um sicher zu navigieren. Viele dieser Daten werden in Echtzeit durch eine Kombination von Sensoren, einschließlich Radar-, Kamera-, Ultraschall- und LiDAR-basierter Systeme, bereitgestellt. Zusammen ermöglichen sie es dem Fahrzeug, die Umwelt, andere Fahrzeuge, ungeschützte Verkehrsteilnehmer und Fußgänger zu interpretieren und entsprechend zu reagieren.

LiDAR - Kartierung in 3D

Um dies so effizient und effektiv wie möglich zu tun, ist es ideal, Zugang zu einer vorprogrammierten, hochauflösenden 3D-Karte seiner Umgebung zu haben. Tatsächlich vergleicht sie das, was die Echtzeit-Sensoren "sehen" können, mit dem, was sie bereits zu finden erwartet. Dadurch wird die Notwendigkeit einer komplexen Echtzeit-Analyse der infrastrukturbasierten Umgebung reduziert, die ohne die 3D-Karte sonst eine völlig fremde und ungewohnte Umgebung wäre.

Punktwolke erzeugt mit OxTS INS
Mit OxTS INS und Velodyne LiDAR erzeugte Punktwolke.

Die Erstellung dieser hyper-detaillierten 3D-Kartendatensätze ist zu einer Wachstumsbranche an sich geworden. Immer mehr autonome Fahrzeugentwickler und technische Start-ups arbeiten an der Erstellung von hyper-detaillierten 3D-Karten für selbstfahrende Autos, die als kontinuierliche Referenz oder zur Unterstützung der Leistungsentwicklung in Echtzeit verwendet werden können. Aber obwohl LiDAR zur Erstellung dieser Karten verwendet werden kann, kann es nicht genau sagen, auf welche Orte der Welt sich die Daten beziehen.

Bezugsrahmen

"LiDAR hat kein Konzept davon, wo es sich zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet", sagt Paris Austin, Geschäftsleiter von OxTS für LiDAR-Vermessungsanwendungen. "Ein GNSS/INS ermöglicht Ihnen die Georeferenzierung Ihrer LiDAR-Punktwolke (auch als Punktwolkenlokalisierung bekannt) sowohl in absoluter (Erdrahmen) als auch in relativer (XYZ) Lage, bei Bedarf sogar in Echtzeit.

"Wenn Sie nach Hindernissen in Echtzeit um das Auto herum suchen, ist es Ihnen nicht unbedingt wichtig, wo Sie sich auf der Welt befinden, sondern nur, was sich in einem Radius von etwa 100 Metern um Sie herum befindet. Aber ohne GNSS/INS kann man nicht hoffen, das mit der Stelle abzugleichen, an der das Fahrzeug glaubt, sich zu befinden - entweder innerhalb der Fahrspur oder in Bezug auf z. B. einen kommenden Zebrastreifen, ein Stoppschild oder andere infrastrukturbasierte Merkmale. Und dabei wird die 3D-Karte, die sie vor dem Echtzeit-Test erstellt haben, helfen".

"In jeder Phase dieses Prozesses sind wir in irgendeiner Weise beteiligt. Die Zeitsynchronisation der Sensoren ist eine wichtige Aufgabe. GNSS ist dafür ideal, und wenn Sie wissen wollen, wo Sie sich auf der Erde auf ein paar Zentimeter genau und mit hoher Datenrate befinden, ist GNSS/INS eine der einfachsten und am leichtesten verfügbaren Möglichkeiten, dies zu erreichen. Sowohl für die Echtzeit-Anwendungen als auch für die erste 3D-Kartenerstellung gibt es einen Platz für das, was wir in Bezug auf das Entfernen des Unbekannten machen, denn wir stellen Ihnen diese hochpräzisen Zeit-, Positions- und Orientierungsdaten bei jedem Schritt auf dem Weg bereit."

Genaue Position auf der Erde

LiDAR als Technologie wird zunehmend zur Erstellung von 3D-Umgebungskarten eingesetzt werden, nicht nur in der Automobilindustrie, sondern auch in der Vermessung, Landwirtschaft, Bauinfrastruktur und anderen Bereichen. Es ist jedoch die Verbindung von LiDAR mit der GNSS/INS-Technologie, die Ihnen die Lage und Orientierung dieser Umgebung in Bezug auf die Erde angibt. Ohne diese ist LiDAR oft wertlos.

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