Methoden und Modelle der frühen Sensordatenfusion zur Umgebungserfassung für Fahrerassistenzsysteme:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker Verl.
2011
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Informatik
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Passau, Univ., Diss., 2010 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis xvii
Tabellenverzeichnis xix
Algorithmenverzeichnis xxi
Symbolverzeichnis xxv
1 Einleitung 1
1.1 Motivation ...................................... 1
1.2 Das EU-Projekt PReVENT............................. 3
1.3 Zielsetzung ...................................... 4
1.4 Beitrag der Arbeit.................................. 5
1.5 Sensordatenfusionskonzepte............................. 6
1.5.1 Objektbasierte Fusion............................ 7
1.5.2 Rasterbasierte Fusion ............................ 8
1.5.3 Fusion von Rohdaten............................. 9
1.5.4 Frühe modellbasierte Fusion......................... 10
1.6 Realisierung eines Umgebungserfassungssystems.................. 12
1.6.1 Szenenmodellierung ............................. 13
1.6.2 Systemarchitektur.............................. 14
2 Sensormodelle und Datenvorverarbeitung 17
2.1 Sensorik und Sensormodelle............................. 18
2.1.1 Die Sensorplattform............................. 18
2.1.2 Kameramodellierung............................. 23
2.1.3 Radarmodellierung.............................. 28
2.1.4 Laserscannermodellierung.......................... 34
2.2 Kalibrierung und zeitliche Einordnung....................... 37
2.2.1 Intrinsische und extrinsische Kalibrierung................. 37
2.2.2 Behandlung der zeitliche Abfolge...................... 37
2.3 Datenvorverarbeitung................................ 39
2.3.1 Bestimmung der Fahrzeugeigenbewegung ................. 40
2.3.2 Vorverarbeitung der Laserscannerdaten.................. 49
2.3.3 Klassifikator-basierte Objektdetektion................... 53
2.3.4 Extraktion von Fahrbahnmarkierungen .................. 73
2.4 Integration in die Systemarchitektur........................ 77
xii Inhaltsverzeichnis
3 Modelle dynamischer Systeme 79
3.1 Stochastisch differential-algebraische Gleichungen................. 80
3.2 Phasenraummodelle ................................. 82
3.2.1 Hinführung zu Phasenraummodellen.................... 83
3.2.2 Nichtlineare Phasenraummodelle...................... 85
3.2.3 Lineare Phasenraummodelle......................... 88
3.2.4 Zeitdiskretisierung linearer Phasenraummodelle.............. 88
4 Zustandsschätzung 91
4.1 Konzeptueller Lösungsansatz ............................ 92
4.2 Punktschätzungen.................................. 93
4.3 Lineare Systeme ................................... 95
4.4 Nichtlineare Systeme................................. 97
4.4.1 Approximation in einer lokalen Umgebung................. 98
4.4.2 Globale Approximation ........................... 100
4.5 Anwendung der Zustandsschätzung......................... 109
5 Objektmodelle 113
5.1 Konzept der Objektmodellierung.......................... 113
5.2 Objektmodellhierarchie ............................... 116
5.3 Objektmodelle für Fahrzeuge. Fußgänger und Objekthypothesen ........ 117
5.3.1 Objektzustand und geometrische Objektmodelle............. 117
5.3.2 Dynamische Modelle............................. 120
5.3.3 Messmodelle ................................. 133
5.4 Das Eigenfahrzeugmodell .............................. 146
5.4.1 Zustand des Eigenfahrzeugmodells..................... 146
5.4.2 Dynamisches Modell............................. 148
5.4.3 Messmodell.................................. 153
5.5 Das Fahrspurmodell................................. 160
5.5.1 Geometrisches Fahrspurmodell....................... 161
5.5.2 Dynamisches Modell............................. 163
5.5.3 Messmodell.................................. 164
6 Datenzuordnung 167
6.1 Modellierung des Datenzuordnungsproblems.................... 168
6.2 Distanzfunktionen .................................. 169
6.2.1 Euklidische Distanz ............................. 169
6.2.2 Statistische Distanz ............................. 170
6.2.3 Weitere mögliche Distanzfunktionen.................... 171
6.3 Algorithmen zur Datenzuordnung.......................... 171
6.3.1 Nächste-Nachbarn Zuordnung........................ 171
6.3.2 Globale-Nächste-Nachbarn Zuordnung................... 171
6.3.3 Diskussion der Verfahren .......................... 175
6.4 Reduktion der Zuordnungskomplexität....................... 176
6.5 Spezielle Datenzuordnung.............................. 179
Inhaltsverzeichnis
6.5.1 Zuordnung von Eigenfahrzeugmessweiten................. 179
6.5.2 Zuordnung von Messweiten der Fahrspurextraktion............ 179
6.6 Datenzuordnung im Systemzyklus ......................... 182
7 Objektmanagement 185
7.1 Hypothesengenerierung ............................... 186
7.1.1 Hypothese aus Radarmesswert....................... 187
7.1.2 Hypothese aus Laserscannermesswert ................... 188
7.1.3 Hypothese aus Kameramesswert ...................... 189
7.1.4 Zusammenführen von Hypothesen ..................... 190
7.1.5 Optimierung der Hypothesenerstellung................... 191
7.1.6
Konñdenz
von Objekten........................... 193
7.2 Klassifikation von Objekten............................. 193
7.2.1 Klassifikation anhand des Zustandsvektors................. 194
7.2.2 Klassifikation anhand von Sensorinesswerten ............... 196
7.2.3 Kombination von Klassifikationsergebnissen................ 197
7.3 Integration in den Systemzyklus .......................... 199
8 Methoden zur Evaluierung 201
8.1 Evaluationsmethodik................................. 202
8.1.1 Erzeugen von Referenzdaten ........................ 202
8.1.2 Bestimmung von Leistungsindikatoren................... 205
8.2 Zusammenfassung der Evaluation.......................... 206
9 Zusammenfassung und Ausblick 209
A
Koordinatensysteme 211
A.l Kartesische Koordinatensysteme.......................... 211
A.l.l Das Weltkoordinatensystem......................... 211
A.l.2 Das Eigenfahrzeugkoordinatensystem ................... 212
A.1.3 Objekt- und Sensorkoordinatensysteme .................. 213
A.l.4 Bildkoordinatensysteme........................... 213
A.2 Polarkoordinatensysteme............................... 214
В
Grundlagen der Stochastik 215
B.l Der Wahrscheinlichkeitsraum............................ 215
B.2 Euklidische Zufalls variablen............................. 216
B.3 Erwartungswert und Varianz............................ 217
B.4 Bedingte Wahrscheinlichkeit. Verteilungsfunktion und Dichtefunktion...... 218
B.5 Unabhängigkeit. Korrelation und Orthogonalität................. 219
B.6
Stochastische
Prozesse................................ 220
С
Ergänzende Abbildungen 223
C.l Fahrzeugdetektion und -Verfolgung......................... 224
C.2 Füßgängerdetektion und -Verfolgung........................ 225
C.3 Fahrspurextraktion und -Verfolgung......................... 227
xiv Inhaltsverzeichnis
Literaturverzeichnis 229
Index 243
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