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Stereo-Vision-Aided Inertial Navigation

Grießbach, Denis (2015) Stereo-Vision-Aided Inertial Navigation. Dissertation, Freie Universität Berlin.

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Official URL: http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000099531

Abstract

Das Wissen um Position und Lage spielt für viele Anwendungen eine entscheidende Rolle. Diese Arbeit zeigt die enge Verknüpfung von inertialer Navigation und optischen Informationen, um dieses Wissen zu gewinnen. Die vorgestellte Methode basiert auf rein passiven Messungen und ist unabhängig von externen Referenzen. Damit eignet sie sich für die Navigation in unbekannten Umgebungen sowohl in Innen- als auch in Außenbereichen. Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Gewinnung von Bewegungsinformationen aus optischen Systemen. Unterstützt durch inertiale Bewegungsdaten werden natürliche Merkmale einer Umgebung verfolgt, um daraus die Eigenbewegung einer Stereokamera abzuleiten, die dazu beiträgt, die inertiale Sensordrift zu kompensieren. Die Nutzung der inertialen Messungen liefert eine signifikanten Beitrag zur Vermeidung von Fehlzuordnungen und zur Reduzierung von Rechenleistung. Die gemessene Erdbeschleunigung dient als vertikale Referenz, welche die Navigationslösung zusätzlich stabilisiert. Die inertiale Navigation, ein Koppelnavigationsverfahren, hat eine große Bedeutung und ist Gegenstand vieler Forschungsarbeiten. Bei der Koppelnavigation wird aus der zuletzt bekannten Position sowie der gemessenen Geschwindigkeit und Zeit die aktuelle Position bestimmt. Zusätzliche langzeitstabile externe Messungen, wie z.B. GPS, ergänzen die guten Kurzzeiteigenschaften der inertialen Navigation und begrenzen aufsummierte Fehler. Obwohl das Verfahren für viele Anwendungen sehr gut funktioniert, zeigt es Schwächen, wenn die stützende Messung fehlerhaft oder nicht verfügbar ist. Der Einsatz unabhängiger Systeme wie z.B. optischer Sensoren, Barometer oder Odometer stellt daher eine sinnvolle Ergänzung dar. Zunächst stelle ich einen allgemeinen Ansatz für ein Multisensor-System zur Positions- und Lagemessung vor. Hierbei beleuchte ich die gesamte Systemkette, beginnend mit der Auslegung der Hardware-Komponenten über die Datenerfassung und die Kalibrierung bis zur Ableitung höherwertiger Informationen aus fusionierten Sensordaten. Insbesondere die detaillierte Betrachtung möglicher Fehlerquellen liefert ein wichtigen Beitrag zum Systemverständnis. Anhand einiger Navigationsaufgaben im Innen- und Außenbereich stelle ich beispielhaft das Ergebnis einer Integration von optischen- und inertialen Messdaten dar.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/97245/
Document Type:Thesis (Dissertation)
Title:Stereo-Vision-Aided Inertial Navigation
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Grießbach, Denisdenis.griessbach (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:July 2015
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:114
Status:Published
Keywords:Stereo-Vision, inertiale Navigation, Optische Navigation, Innenraumnavigation
Institution:Freie Universität Berlin
Department:Department of Mathematics and Computer Science
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Earth Observation
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Research theme (Project):R - Vorhaben Optische Technologien und Anwendungen
Location: Berlin-Adlershof
Institutes and Institutions:Institute of Optical Sensor Systems > Information Processing for Optical Systems
Deposited By: Grießbach, Denis
Deposited On:17 Aug 2015 08:31
Last Modified:27 Jan 2016 12:42

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