Kartierung

Wie funktioniert die Kartierung?

Eine Karte dient als Grundlage für die genaue Lokalisierung sowie Pfadplanung der efeuLog- Fahrzeuge. Durch die Kartierung soll ein Weltmodell der efeuCampus- Umgebung erzeugt werden. Mit Hilfe des erstellten Weltmodells, soll das Transportfahrzeug herausfinden können, wo es sich gerade befindet.

In der Robotik gibt es grundsätzlich drei verschiedene Arten von Weltmodellen:

• geometrische Weltmodelle

• topologische Weltmodelle

• semantische Weltmodelle

Das geometrische Weltmodell

Das geometrische Weltmodell ist die anschaulichste Art der Umgebungsrepräsentation. Es speichert die Umgebungsmerkmale bezüglich eines gegebenen Koordinatensystems, wobei ein Umgebungsmerkmal üblicherweise als Landmarke bezeichnet wird. Idealerweise sollen die Landmarken in nachfolgenden Sensormessungen leicht wiederzufinden und eindeutig identifizierbar sein. So kann, mithilfe eines Vergleichs der Landmarken, die aktuelle Position des Fahrzeugs zuverlässig bestimmt werden.

Das topologische Weltmodell

Das topologische Weltmodell ist ein Graph, der die Abbildung der Umgebung mit Hilfe von Kanten und Knoten darstellt. Dieses Weltmodell ist gut geeignet für die Navigation.

Das semantische Weltmodell

Das semantische Modell beinhaltet neben den normalen geometrischen Informationen noch weitere abstrahierte, objektbasierte Modelle. Eine semantische Karte erhöht das Abstraktionslevel der Umgebung und erlaubt eine Darstellung der Umgebung als räumliche Strukturen. Die räumlichen Strukturen können bspw. eine ressourcenschonende Pfadplanung begünstigen, oder das Zuordnungsproblem der Landmarken erleichtern.

Für eine robuste und zuverlässige Lokalisierung ist ein geometrisches Weltmodell besser geeignet, da die Kernaufgabe bei diesem Weltmodell die Wahl der geeigneten Landmarken ist. Wie bereits erwähnt, sollen solche Landmarken in nachfolgenden Sensormessungen leicht wiederzufinden und eindeutig identifizierbar sein. Je nach den verwendeten Sensoren können Landmarken bereits vorhanden sein (z.B. eine 2D- oder 3D- Punktwolke eines Laserscanners) oder müssen vorerst extrahieret werden (z.B. Feature- Punkte oder Linien von Kamerabildern).

Auf diesen Überlegungen basierend werden einige Konzepte ausgewählt und genau untersucht. Aufgrund des großen Umfangs dieser Thematik liegt der Fokus hier nur auf den Teilgebieten, die im Rahmen des Projekts efeuCampus relevant sind