Fehlermodellierung optischer Sensoren mit Anwendung auf die Hinderniserkennung und -vermeidung von autonom agierenden Flugkörpern

Abstract

Zukünftige Landesysteme zur Erforschung fremder Himmelskörper müssen autonom und sicher in unbekannten und hindernisreichen Gebieten landen können, damit zukünftige wissenschaftliche Ansprüche erfüllt werden können. Um dieser Aufgabe gewachsen zu sein, werden diese Landesysteme mit Kameras, LIDAR-Sensoren und Systemen zur Datenauswertung, Landeplatzauswahl und Trajektoriengenerierung ausgestattet. In dieser Masterarbeit werden zunächst Modelle zur Berechnung des sichtbaren Geländeabschnitts von Kamera- und Flash-LIDAR-Sensoren entwickelt und die Auflösung jener Geländeabschnitte in Abhängigkeit von Kamera-internen Parametern, Sensorposition und -orientierung analysiert. Anschließend werden jeweils eine Kamera und ein Flash-LIDAR unter der Berücksichtigung von Messfehlern und Parameterungenauigkeiten modelliert, um die reale Bildgebung beider Sensoren zu simulieren. Hierbei werden auch typische Kamerafehler mit einbezogen, welche überwiegend systematischer Natur sind. Abschließend untersucht diese Masterarbeit, inwieweit sich die eher zufälligen Messfehler des Flash-LIDARs bis zur Hinderniskarte fortpflanzen und versucht diese Fehlerfortpflanzung durch analytische Gleichungen zu beschreiben.