Erstellung hochpräziser digitaler Straßenkarten durch optimale Approximation von Straßenverläufen mittels Klothoidenzügen

Kurzfassung

Moderne Fahrerassistenzsysteme in Kraftfahrzeugen unterstützen den Fahrer in immer mehr Situationen des alltäglichen Straßenverkehrs. Eine Weiterentwicklung dieser Systeme sieht vor, die Position des Kraftfahrzeuges und den weiteren Straßenverlauf exakt zu bestimmen. Hierzu werden einerseits sehr präzise technische Geräte zur Ortung des Fahrzeugs und andererseits hochpräzise digitale Straßenkarten mit einer Toleranz von nur wenigen Zentimetern benötigt. Mit der Entwicklung des europäischen Satellitennavigationssystems "Galileo" können schon in naher Zukunft sehr präzise und preiswerte Navigationssysteme für den serienmäßigen Einsatz entwickelt werden. Digitale Straßenkarten wurden aber bisher hauptsächlich für den Einsatz von Navigationssystemen genutzt. Für diese Navigationssysteme sind digitale Straßenkarten mit einer weniger hohen Präzision ausreichend. Deshalb besitzen die genauesten, bisher auf dem Markt erhältlichen, digitalen Straßenkarten eine Toleranz von einigen Metern. Bei den heutigen Fahrerassistenzsystemen stehen Sicherheit und Fahrkomfort an vorderster Stelle. Um Übergänge zwischen Geraden und Kurven möglichst sanft zu gestalten, werden im Straßenbau Übergangsbögen, sogenannte Klothoiden, eingesetzt, die einen linearen Verlauf der Straßenkrümmung ermöglichen. Fahrerassistenzsysteme können diesen Fahrkomfort der sanften Übergänge nur bewerkstelligen, wenn digitale Karten diesen Einsatz der Klothoiden berücksichtigen. Mit Hilfe eines Forschungsfahrzeugs, das mit hochpräzisen Sensoren ausgestattet ist, wurden Geometriedaten der Straßenverläufe gesammelt. In dieser Arbeit wird ein Algorithmus entwickelt, der aus diesen Geometriedaten digitale Straßenkarten mittels Klothoiden erstellt. Der Algorithmus bildet in möglichst geringer Laufzeit die Straßenverläufe mit einer möglichst hohen Präzision ab. Dabei wird die Forderung nach möglichst langen Verlaufssegmenten erfüllt. Zur Bewertung dieser Approximation wird eine Analyse der Krümmungs- und Fehlerverläufe erstellt und mit Ergebnissen aus bereits existierenden Approximationen verglichen.