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Generierung realer und synthetischer Sensordaten zur Validierung von Sensormodellen für die simulationsbasierte Absicherung der Valet Parking Funktion

Berghöfer, Moritz (2019):
Generierung realer und synthetischer Sensordaten zur Validierung von Sensormodellen für die simulationsbasierte Absicherung der Valet Parking Funktion.
Darmstadt, Technische Universität, [Online-Edition: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/8637],
[Bachelor Thesis]

Abstract

Im Zuge der zunehmenden Automatisierung von Fahrzeugen ergibt sich das Problem der „Freigabefalle des autonomen Fahrens“: Zur Einführung von Systemen mit Automatisierungsstufen, bei denen eine Überwachung des Fahrzustands durch den Fahrer nicht erforderlich ist, wäre eine Absicherung dieser durch reale Fahrversuche aufgrund der dafür zu fahrenden Strecke nicht realisierbar. Eine mögliche Lösung des Problems ist die simulationsbasierte Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen. Dabei spielt die realitätsgetreue Modellierung der Umfeldsensorik des Fahrzeugs eine wichtige Rolle. Ein für das automatisierte Fahren entscheidender Teil dieser Umfeldsensorik ist der Lidar-Sensor. In dieser Bachelorthesis wird ein vorhandenes Lidar-Sensormodell im Kontext des automatisierten Valet Parkings (AVP), einem Anwendungsfall des automatisierten Fahrens, bewertet. Dazu werden relevante Fahrszenarien entwickelt, durch deren Durchführung in realen und virtuellen Versuchen reale bzw. synthetische Messdaten erzeugt werden. Der Vergleich dieser ermöglicht eine Bewertung des Sensormodells. Bevor die Fahrszenarien durchgeführt werden, ergibt sich aus den Eigenschaften einer typischen AVP-Umgebung die Notwendigkeit einer ausreichend genauen GPS-autarken Lokalisierung des Fahrzeugs. Dazu werden Ansätze entwickelt, die in Versuchen auf Genauigkeit und Eignung überprüft werden. Die Kombination eines radbasierten Odometrie-Ansatzes mit dem Ansatz der Erzeugung von Markierungen auf dem Boden durch das Fahrzeug weist eine ausreichende Genauigkeit zur GPS-autarken Lokalisierung des Fahrzeugs auf. Anhand der Eigenschaften einer typischen AVP-Umgebung und der Betrachtung von sensorspezifischen Limitierungen werden für die Absicherung relevante AVP-Fahrszenarien entwickelt. Diese Fahrszenarien werden durch Nachstellung der entwickelten Szenarioumgebung, einerseits in realen Versuchen mit einem realen Lidar-Sensor und andererseits in virtuellen Versuchen mit dem zu bewertenden Lidar-Sensormodell in einer Simulationsumgebung, durchgeführt. Die dadurch erzeugten realen und synthetischen Messdaten werden auf Verarbeitungsebene der Punktwolken anhand von Metriken und einem visuellen Vergleich auf ihre Übereinstimmung überprüft. Es zeigt sich, dass die Bewertung des Sensormodells anhand der Metriken nur schwer möglich ist, da einerseits keine Erfahrungswerte zur Beurteilung einer Lidar-Sensorsimulation vorliegen und andererseits bei der angewendeten Methodik zur Erzeugung der Messdaten einige Faktoren, welche nicht auf die Qualität des Sensormodells zurückzuführen sind, die Ergebnisse der Metriken in einem unbekannten Maß beeinflussen. Der visuelle Vergleich der Messdaten zeigt, dass der Großteil der AVP-Szenarioumgebung realitätsgetreu durch das Sensormodell erfasst wird.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2019
Creators: Berghöfer, Moritz
Title: Generierung realer und synthetischer Sensordaten zur Validierung von Sensormodellen für die simulationsbasierte Absicherung der Valet Parking Funktion
Language: German
Abstract:

Im Zuge der zunehmenden Automatisierung von Fahrzeugen ergibt sich das Problem der „Freigabefalle des autonomen Fahrens“: Zur Einführung von Systemen mit Automatisierungsstufen, bei denen eine Überwachung des Fahrzustands durch den Fahrer nicht erforderlich ist, wäre eine Absicherung dieser durch reale Fahrversuche aufgrund der dafür zu fahrenden Strecke nicht realisierbar. Eine mögliche Lösung des Problems ist die simulationsbasierte Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen. Dabei spielt die realitätsgetreue Modellierung der Umfeldsensorik des Fahrzeugs eine wichtige Rolle. Ein für das automatisierte Fahren entscheidender Teil dieser Umfeldsensorik ist der Lidar-Sensor. In dieser Bachelorthesis wird ein vorhandenes Lidar-Sensormodell im Kontext des automatisierten Valet Parkings (AVP), einem Anwendungsfall des automatisierten Fahrens, bewertet. Dazu werden relevante Fahrszenarien entwickelt, durch deren Durchführung in realen und virtuellen Versuchen reale bzw. synthetische Messdaten erzeugt werden. Der Vergleich dieser ermöglicht eine Bewertung des Sensormodells. Bevor die Fahrszenarien durchgeführt werden, ergibt sich aus den Eigenschaften einer typischen AVP-Umgebung die Notwendigkeit einer ausreichend genauen GPS-autarken Lokalisierung des Fahrzeugs. Dazu werden Ansätze entwickelt, die in Versuchen auf Genauigkeit und Eignung überprüft werden. Die Kombination eines radbasierten Odometrie-Ansatzes mit dem Ansatz der Erzeugung von Markierungen auf dem Boden durch das Fahrzeug weist eine ausreichende Genauigkeit zur GPS-autarken Lokalisierung des Fahrzeugs auf. Anhand der Eigenschaften einer typischen AVP-Umgebung und der Betrachtung von sensorspezifischen Limitierungen werden für die Absicherung relevante AVP-Fahrszenarien entwickelt. Diese Fahrszenarien werden durch Nachstellung der entwickelten Szenarioumgebung, einerseits in realen Versuchen mit einem realen Lidar-Sensor und andererseits in virtuellen Versuchen mit dem zu bewertenden Lidar-Sensormodell in einer Simulationsumgebung, durchgeführt. Die dadurch erzeugten realen und synthetischen Messdaten werden auf Verarbeitungsebene der Punktwolken anhand von Metriken und einem visuellen Vergleich auf ihre Übereinstimmung überprüft. Es zeigt sich, dass die Bewertung des Sensormodells anhand der Metriken nur schwer möglich ist, da einerseits keine Erfahrungswerte zur Beurteilung einer Lidar-Sensorsimulation vorliegen und andererseits bei der angewendeten Methodik zur Erzeugung der Messdaten einige Faktoren, welche nicht auf die Qualität des Sensormodells zurückzuführen sind, die Ergebnisse der Metriken in einem unbekannten Maß beeinflussen. Der visuelle Vergleich der Messdaten zeigt, dass der Großteil der AVP-Szenarioumgebung realitätsgetreu durch das Sensormodell erfasst wird.

Place of Publication: Darmstadt
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD)
Date Deposited: 28 Apr 2019 19:55
Official URL: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/8637
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-86372
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann and Rosenberger, Philipp
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 9 April 2019
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