Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

GEOINFORMATIONSSEMINAR Positionsabgleich mit der Karte Map Matching Techniken Seminarbeitrag von: Michael Homoet.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "GEOINFORMATIONSSEMINAR Positionsabgleich mit der Karte Map Matching Techniken Seminarbeitrag von: Michael Homoet."—  Präsentation transkript:

1 GEOINFORMATIONSSEMINAR Positionsabgleich mit der Karte Map Matching Techniken Seminarbeitrag von: Michael Homoet

2 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Gliederung 1.Motivation 2.Anforderungen / Fahrzeugnavigation 3.Karteneinpassung mit Profilen 1.Einfache Zuordnung mit Kreuzkorrelation 2.Rekursive Parameterschätzung (Kalman-Filter) 4.Karteneinpassung auf Koordinatenebene 1.Translationseinpassung 2.Ebene Ähnlichkeitstransformation 3.Affintransformation 5.Beurteilung _____________

3 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Motivation Probleme der Positionsbestimmung durch die Anwendung von Algorithmen ausgleichen Kontinuierliche sehr genaue Nachführung der Bewegung  Bisher kein zuverlässiges System in Innenstädten (Problem der Abschattung und anderen Störeinflüssen)

4 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Map Matching Definition: Map Matching bezeichnet den logischen Bezug zwischen der eigenen Position und der digitalen Karte, auch als Karteneinpassung oder Kartenzuordnung bezeichnet. Einflussfaktoren: -Güte der Karte (Qualität der Digitalisierung) -Genauigkeit der Positionsbestimmung (  Kompensation von Fehlern) -Entfernung zum Graph

5 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Grundlagen Strategien zum Map Matching existieren für die Fahrzeugnavigation  Anwendung für die Füßgänger-Navigation ist noch zu prüfen Koordinaten werden mittels Sensoren ermittelt (Ortung) Digitale Karte (meist in Form von: Geographic Data File GDF) dient als GrundlageGeographic Data File GDF

6 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Fahrzeug vs. Fussgänger Bei der Fahrzeugnavigation beschränkt man die Straße auf Ihre Mitte

7 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Fahrzeug vs. Fussgänger Im Unterschied zur Fahrzeugnavigation lässt sich die Position nicht auf die Straßenmittellinie begrenzen: 1.Personen können in Gebäude gehen 2.Der Überquerungs- vorgang ist sehr komplex und nicht zu verallgemeinern

8 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Allgemeines Bei vorgegebener Start- und Endposition kann der Matching-Algorithmus auf einen Suchbereich (auch als Puffer bekannt) festgelegt werden  Routenplanung Ablauf: Bestimmung der Position Festlegen eines Suchbereiches Anwendung von Matching-Techniken

9 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Information über die Historie Ist der Startpunkt oder der letzte Punkt bekannt, kann der Suchbereich eingegrenzt werden Eine Fehlzuordnung kann damit ein- gegrenzt werden

10 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Probleme mit einfachen Algorithmen Bei der Benutzungen von Simplen Algorithmen kann es schnell zu Instabilitäten kommen

11 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Matching Techniken Beschränkung auf zwei wesentliche Techniken: Karteneinpassung mit Profilen Karteneinpassung auf Koordinatenebene

12 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Karteneinpassung mit Profilen Einfache Zuordnung mit Kreuzkorrelation Zuordnung mit kleinsten Verbesserungsquadraten Rekursive Parameterschätzung (Kalman Filter)

13 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Einfache Zuordnung mit Kreuzkorrelation Wird auch eingesetzt um Näherungswerte abzuleiten Zwei Signale werden multipliziert bis man ein Maximum erkennt Normierung und Abzug des Mittelwertes führen zu einer besseren Detektion

14 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Einfache Zuordnung mit Kreuzkorrelation Normierung: Zu den Formeln: a(i) und b(i) entsprechen den Soll- und Ist-Krümmungen oder RichtungswinkelnKrümmungen Liegen zwei identische Profile vor, so ist die Kreuzkorrelation identisch null und springt bei i=m auf ihren Maximalwert SollIst Verschiebung

15 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Rekursive Parameterschätzung Praktische Anwendung des Kalman-Filters Erste Gruppe von Beobachtungen wird auf herkömmliche Weise ausgeglichen Von zusätzliche Beobachtungen (weiteren Epochen) werden die Parameter genauso geschätzt als wären alle Beobachtungen in einem Guss ausgeglichen worden  weniger Rechenaufwand Ergebnis entspricht dem Ausgleich in einem Rutsch Beim Eintreffen einer neuen Messung lassen sich die Unbekannten neu berechnen ohne die zurückliegende Messung zu benutzen.

16 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Rekursive Parameterschätzung Mathematisches Modell: Zwischen den Bogenlängen: Zwischen den Krümmungen:  VerschiebungMaßstabVerschiebungMaßstab Krümmung  nichtlineare Beobachtungsgleichung:

17 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Rekursive Parameterschätzung Daraus erhält man folgende Vektoren fürs GMM: Diese können entsprechend angewendet werden: Entsteht aus Linearisierung

18 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Rekursive Parameterschätzung

19 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Karteneinpassung auf Koordinatenebene 1.Translationseinpassung 2.Ebene Ähnlichkeitstransformation 3.Affintransformation

20 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Karteneinpassung auf Koordinatenebene Allgemeines Soll- und Ist- Messstrecke werden in konstante Linienelemente geteilt (z.B. alle 5 m)z.B. alle 5 m m Meßpunkten werden m Punkte der Vergleichstrasse zugeordnet und so lange verschoben bis alle Punkte übereinstimmen Bei Alternativtrassen ist dies für jede Trasse zu rechnen und jeweils auf Plausibilität zu prüfenAlternativtrassen Es wird die Trasse mit der besten Genauigkeit aus der Ausgleichung gewählt

21 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Translationeinpassung nur zwei Parameter in Form eines Vektors nur für genaue Messungen geeignet  es werden keine systematischen Fehler zugelassen bzw. berücksichtigt

22 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Ebene Ähnlichkeitstransformation neben der Translation werden Rotation und Maßstab mitberücksichtigt entspricht der Netzeinpassung nach Helmert es werden beide Systeme auf den Schwerpunkt umgerechnet um numerisch günstige Gleichungen zu erhalten

23 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Ebene Ähnlichkeitstransformation Notwendige Formeln:

24 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Ebene Ähnlichkeitstransformation zur Beurteilung wird Helmert‘sche Punktfehler berechnet:

25 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Affintransformation es können Translation, Rotation, Scherungen, Spiegelungen und projektive Abbildungen erfasst werden langgestreckte Trassen können leicht durch die vielen Freiheitsgrade zu einer falschen Zuordnung führen

26 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Affintransformation

27 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Beurteilung / Einschätzung Zu den Algorithmen der Fahrzeug-navigation müssen noch viele Sonderfälle modelliert werden Aus Erfahrungsberichten scheint die Zuordnung mit Profilen erfolgreicher  Fazit: Es liegt noch viel Arbeit vor uns!

28 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit Noch Fragen??? Michael Homoet

29 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Literatur 1.Czommer, R. (2000): Leistungsfähigkeit fahrzeugautonomer Ortungsverfahren auf der Basis von Map-Matching-Techniken, Universität Stuttgart 2.Bernstein, D. and Kornhauser, A. (1996): An introduction to Map matching for personal navigation assistants, The Transportation Research Board – 77th Annual Meeting, Washington, D.C. 3.Rouller, J., Perrottet, D., Ladetto, Q. and Merminod, B.: Faciliter le déplacement des aveugles avec une carte numérique et une interface vocale, Ecole Polytechnique Fédérale Lausanne (EPFL) 4.Taylor, G., Uff, J., and Al-Hamadani, A.: GPS positioning using map- matching algrorithms drive restiction information and road network connectivity, NavSat 2001, Nice, France 5.Taylor, G., and Blewitt, G.: Virtual Differential GPS & Road Reduction Filtering by Map Matching, in Proceeding of ION’99, Twelfth Internation Technical Meeting of Satellite Division of the Institue of navigation, Nashville, Tennessee 6.Mitschrift Vorlesung Statistik III bei Prof. Schuh (2002), Universität Bonn

30 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Wdh. GDF (s. Vortrag S. Becker) Standard für die Beschreibung bzw. Definition von Daten für Straßennetzwerke und deren Austausch standardisiertes geometrisches und topologisches Modell für Straßendaten, d.h. Abbiegeverbote, Einbahnstrassen etc. können modeliert werden Graphbasiertes Netz

31 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober

32 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober

33 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Wdh. Kalman Filter (vgl. Vorlesung Statistik III) K=K+1

34 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Krümmung und Bogenlänge

35 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Einfluss der Intervalllänge

36 Michael Homoet – Geoinformationsseminar – 30. Oktober Matching an Kreuzungen


Herunterladen ppt "GEOINFORMATIONSSEMINAR Positionsabgleich mit der Karte Map Matching Techniken Seminarbeitrag von: Michael Homoet."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen