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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Installation eines Lokalisierungssystems auf der Basis von künstlichen Landmarken als Infrastruktur sowie ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.
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Stand der Technik
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Für viele Anwendungen ist eine Lokalisierung von mobilen Plattformen, beispielsweise von Fahrzeugen oder anderen mobilen Plattformen, erforderlich. Beispielsweise basieren Navigationssysteme für Fahrzeuge darauf, dass die aktuelle Position des Fahrzeugs beispielsweise mit Hilfe einer satellitengestützten Ortung bestimmt wird und diese Position mit digitalisierten Kartendaten in Bezug gesetzt wird, um anhand dieser Informationen eine Navigation vornehmen zu können. Alternativ zu einer beispielsweise satellitengestützten Lokalisierung oder zur Unterstützung einer Satellitenbasierten Lokalisierung sind zwei weitere Methoden bekannt, die auf der Verwendung von Landmarken basieren. Hierbei ist prinzipiell eine infrastrukturbasierte Lokalisierung, die auf der Verwendung von sogenannten künstlichen Landmarken beruht, von einer infrastrukturlosen Lokalisierung, bei der vorhandene Strukturen in der Umgebung als natürliche Landmarken betrachtet werden, zu unterscheiden.
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Die infrastrukturbasierte Lokalisierung stützt sich auf die Erkennung der künstlichen Landmarken, die vorab in der Anwendungsumgebung installiert werden müssen. Hierbei kann es sich beispielsweise um visuelle Marker oder andere künstliche (aktive) Landmarken handeln, deren Positionen bekannt sind, beispielsweise RFID-Transponder oder GPS-Satellitensysteme oder andere Funksysteme (z. B. UWB-Beacons). In der Regel werden diese künstlichen Landmarken, also die vorab installierten Landmarken, in eine Karte eingemessen. Durch eine Detektion der Landmarken durch die mobile Plattform ist damit eine absolute Positionierung bzw. eine Ortung der Plattform innerhalb der Karte möglich. Die vorab durchzuführende Vermessung der künstlichen Landmarken ist in der Regel sehr zeitaufwendig und kostenintensiv, da in vielen Anwendungsfällen eine hohe Vermessungsgenauigkeit vorausgesetzt wird. Als visuelle Marker können beispielsweise bestimmte Tafeln mit darauf aufgebrachten Kennzeichnungen verwendet werden, die mit einer Kamera der zu lokalisierenden Plattform erkannt werden können. Diese künstlichen Landmarken müssen vorab beispielsweise mittels eines Tachymeters und einem Prismasystem genau vermessen werden und in ein Koordinatensystem unter Berücksichtigung der gegebenen baulichen Strukturen eingearbeitet werden. Dies kann in der Regel nur von speziell geschultem Personen, insbesondere von Vermessungstechnikern mit entsprechendem technischen Equipment geleistet werden.
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Demgegenüber ist für eine infrastrukturlose Lokalisierung keine Installation von künstlichen Landmarken erforderlich. Vielmehr werden vorhandene Strukturen als natürliche Landmarken eingesetzt. Hierbei entfallen die hohen Vermessungs- und Installationskosten, wobei die infrastrukturlose Lokalisierungslösung, vergleichbar mit der infrastrukturbasierten Lokalisierung, ebenfalls eine Karte mit den gemessenen natürlichen Landmarken aufbaut. Die Karten einer infrastrukturlosen Lokalisierung können anschließend durch Referenzierung in Relation zu einem absoluten Kartensystem gebracht werden, beispielsweise zu vorhandenen Bauplänen oder einem GPS-Koordinatensystem oder zu einer digitalisierten Umgebungsabbildung oder -karte. Je nach eingesetzter Sensortechnologie für die Erkennung der Landmarken durch die zu lokalisierende Plattform kann sich die Art der natürlichen Landmarken unterscheiden. Wenn beispielsweise Kamerasensoren oder allgemein Bildsensoren vorhanden sind, können lokale Bildbereiche um markante Punkte, wie beispielsweise bestimmter Bodenstrukturen, eingesetzt werden. Für andere Anwendungen werden beispielsweise 2D-Laserscanner eingesetzt, wobei sich in diesen Fällen Liniensegmente und/oder stark reflektierende Punkte in der Umgebung als natürliche Landmarken eignen. Als natürliche Landmarken eignen sich beispielsweise charakteristische Gebäudestrukturen oder Ähnliches. Im Allgemeinen liefern infrastrukturlose Lokalisierungslösungen sehr gute Lokalisierungsresultate, die mit verhältnismäßig wenig Aufwand realisiert werden können. Der große Nachteil liegt allerdings darin, dass signifikante Änderungen in der Umgebung, beispielsweise geänderte Lichtverhältnisse oder andere Veränderung (beispielsweise in industriellen Umgebungen oder Lagerhallen eine veränderte Beladung von Regalen) das System vor besondere Herausforderungen stellt. Durch Veränderungen in der Umgebung können sich auch die natürlichen Landmarken ändern, sodass eine zuverlässige Lokalisierung dann nicht mehr möglich ist. Infrastrukturlose Lokalisierungslösungen eignen sich daher eher für kurzfristige Anwendungen. Infrastrukturbasierte Lösungen bieten demgegenüber im Allgemeinen eine wesentlich höhere Langzeitstabilität.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2009 045 326 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufbau einer Datenbank zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs mit Hilfe von natürlichen Landmarken, bei dem die aktuelle Position des Fahrzeugs durch ein von Landmarken unabhängiges Ortungssystem, beispielsweise ein satellitenbasiertes System, bestimmt wird. Hierbei werden in einem Streckenabschnitt vor Erreichen einer Gefahrenstelle natürliche Landmarken erfasst und diese Landmarken werden zusammen mit der Position des Fahrzeuges zum Zeitpunkt der Aufnahme der Landmarken gespeichert, um mit diesen Informationen die Satellitennavigation zu unterstützen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Installation eines Lokalisierungssystems auf der Basis von künstlichen Landmarken als Infrastruktur bereit, bei dem die künstlichen Landmarken installiert werden und vor und/oder während und/oder nach der Installation der künstlichen Landmarken unter Verwendung eines sensorbasierten Vermessungshilfsmittels eine Karte, insbesondere eine infrastrukturlose Karte, aufgebaut wird. In Relation zu dieser Karte werden die künstlichen Landmarken vermessen und in die Karte eingelesen. Die künstlichen Landmarken werden also in die strukturlose Karte eingemessen. Diese Karte, in der die künstlichen Landmarken berücksichtigt sind, kann dann für eine Lokalisierung von beispielsweise Fahrzeugen oder anderen mobilen Plattformen verwendet werden, wobei diese Karte beispielsweise für eine Navigation genutzt werden kann. Diese Karte kann auch mit übergeordneten anderen Karten, Plänen, Koordinatensystemen, insbesondere auch mit Satelliten-basierenden Koordinatensystemen, referenziert (registriert) werden. Die Referenzierung oder Registrierung der Karte in Bezug zu einem übergeordneten System kann parallel mit dem Aufbau der Karte oder im Anschluss daran erfolgen. Weiterhin kann die Karte mit den eingemessenen künstlichen Landmarken beispielsweise auch für eine Unterstützung einer satellitenbasierten Navigation eingesetzt werden.
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Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt vor allem darin, dass durch die Verwendung eines infrastrukturlosen Lokalisierungssystems der Vermessungsaufwand für die künstlichen Landmarken erheblich reduziert werden kann. Bei dem sensorbasierten Vermessungshilfsmittel kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung mit einer Kamera handeln, die beispielsweise handgeführt, also tragbar, ist. Beispielsweise kann hierfür ein entsprechend eingerichtetes Smartphone verwendet werden. Weiterhin kann als Vermessungshilfsmittel beispielsweise ein Schiebewagen, ein autonomes Fahrzeug oder eine Drohne verwendet werden, die mit einer Kamera oder einer anderen sensorbasierten Einrichtung ausgestattet sind und die beispielsweise autonom oder halbautonom für den Aufbau der Karte eingesetzt werden. Durch ein solches koordiniertes Hilfsmittel kann der Vermessungsaufwand bei der Installation der künstlichen Landmarken deutlich reduziert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Vorteile einer infrastrukturbasierten Lokalisierung genutzt werden, ohne den bisher im Allgemeinen erforderlichen erheblichen Aufwand bei der Einmessung der künstlichen Landmarken in Kauf nehmen zu müssen.
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Bei der Karte, die mit dem sensorbasierten Vermessungshilfsmittel aufgebaut wird, handelt es sich zumindest zunächst um eine infrastrukturlose Karte, die auf der Basis von natürlich vorkommenden Landmarken, wie beispielsweise bestimmten Gebäudestrukturen, erstellt wird. Bei dieser Karte kann es sich um eine temporäre Karte handeln. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die infrastrukturlose Lokalisierung in ihrem Kartenaufbau unterstützt werden, indem künstliche Landmarken, die gegebenenfalls auch nur temporär installiert sind und die nicht eingemessen sein müssen, in den Kartenaufbau einbezogen werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Drift-Verhalten des infrastrukturlosen Systems vermieden wird, welches ohne saliente (künstliche) Landmarken auftreten könnte. Auch hierbei wird eine infrastrukturlose Karte aufgebaut, in diesem Fall enthält sie allerdings per Design auch künstliche, gegebenenfalls nicht eingemessene Landmarken, die den Kartenaufbau unterstützen.
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Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Installation des Lokalisierungssystems können künstliche Landmarken beispielsweise mit konventionellen Mitteln installiert werden. Parallel hierzu oder im Anschluss wird das Vermessungshilfsmittel durch die Umgebung bewegt oder das Vermessungshilfsmittel bewegt sich gegebenenfalls autonom durch die Umgebung, in der die künstlichen Landmarken aufgebracht (installiert) wurden oder aufgebracht werden sollen. Hierbei wird mit Hilfe des sensorbasierten Vermessungshilfsmittels eine infrastrukturlose Karte aufgebaut und die künstlichen Landmarken werden in diese Karte eingemessen. Der Aufbau der infrastrukturlosen Karte und das Einmessen der künstlichen Landmarken können parallel erfolgen. Es ist auch möglich, dass zunächst die infrastrukturlose Karte aufgebaut wird und in einem nachgeordneten Schritt eine Vermessung der künstlichen Landmarken erfolgt. Die parallele Durchführung ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall das Vermessungshilfsmittel nur einmal durch die Umgebung geführt werden muss.
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Bei der späteren Verwendung des Lokalisierungssystems können die eindeutig unterscheidbaren künstlichen Landmarken beispielsweise als Lokalisierungshinweise für das infrastrukturlose System beispielsweise im Hinblick auf das sogenannte Loop-Closure-Problem verwendet werden, um eine Lokalisierung zu verbessern. In diesem Zusammenhang können auch künstliche Landmarken mit einbezogen werden, die gegebenenfalls bereits im Zuge des Aufbaus der infrastrukturlosen Karte verwendet wurden und die nicht zwingend eingemessen sein müssen. Hierdurch kann das im Allgemeinen bei infrastrukturlosen Lokalisierungssystemen auftretende Problem einer inhärenten Drift vermindert werden, indem die eindeutig identifizierbaren künstlichen Landmarken oder Kombinationen daraus identifiziert werden. So kann festgestellt werden, dass von der zu lokalisierenden Plattform ein Ort möglicherweise bereits mehrmals aufgesucht wurde. Dies wird im Allgemeinen als Loop-Closure bezeichnet. Die eindeutig identifizierbaren Landmarken können hierbei natürlich, aber auch künstlich sein. Es können beispielsweise einige künstliche Landmarken, die nicht vermessen sein müssen, zu diesem Zweck eingestreut sein, sodass diese künstlichen Landmarken als Hilfestellung für das Erkennen eines Loop-Closure dienen können.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Installierungsverfahrens werden während des Installationsvorgangs für die künstlichen Landmarken Empfehlungen für die Positionen der künstlichen Landmarken ausgegeben, wobei diese Empfehlungen beispielsweise durch das Vermessungshilfsmittel ausgegeben werden können. Diese Hilfestellung bei der Installation der künstlichen Landmarken insbesondere durch das Vermessungshilfsmittel kann erfolgen, wenn die infrastrukturlose Karte bereits vorab erstellt wurde oder, besonders bevorzugt, wenn die Erstellung der infrastrukturlosen Karte und die Installation der künstlichen Landmarken und deren Vermessung parallel erfolgen.
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Die Empfehlungen für die Positionen der künstlichen Landmarken können beispielsweise auf einem vorab erstellten Plan beruhen. Beispielsweise können entsprechende Empfehlungen für eine Position in bestimmten räumlichen Abständen, beispielsweise alle 5 m, oder an jeder Kreuzung oder an bestimmten metrischen Positionen, die anhand einer absoluten Karte bestimmt werden können, ausgesprochen werden.
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Weiterhin können die Empfehlungen für die Position der künstlichen Landmarken auf Informationen beruhen, die durch das Vermessungshilfsmittel bereitgestellt werden. Beispielsweise können die Positionen von Sensorwerten oder Zeitverläufen abhängig gemacht werden, sodass anhand dieser Informationen Empfehlungen ausgesprochen werden können, wann und wo eine neue künstliche Landmarke installiert werden soll.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Empfehlungen für die Positionen der künstlichen Landmarken mit unterschiedlichen Prioritäten ausgegeben werden, wobei verschiedene Kritikalitätsbedingungen berücksichtigt werden können. Beispielsweise können entsprechende Empfehlungen Information in Bezug auf Lokalisierungsmöglichkeiten innerhalb vorgebbarer Toleranzen beinhalten. Beispielsweise kann die Information ausgegeben werden, dass im Hinblick auf angestrebte Lokalisierungsmöglichkeiten an einer bestimmten Position noch keine künstliche Landmarke benötigt wird, oder dass an einer bestimmten Position eine künstliche Landmarke installiert werden könnte, oder dass an einer bestimmten Position eine künstliche Landmarke installiert werden sollte, oder dass an einer bestimmten Position eine künstliche Landmarke installiert werden muss, um eine Lokalisierung innerhalb bestimmter Toleranzen durchführen zu können, oder dass auch durch die Installation einer künstlichen Landmarke an einer bestimmten Position eine Lokalisierung innerhalb der vorgesehenen Toleranzen nicht mehr gewährleistet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Installationsverfahrens können die von dem Bediener oder dem Vermessungshilfsmittel vorgeschlagenen Positionen für die Installation von künstlichen Landmarken optimiert werden, wobei hierbei beispielsweise die von dem Bediener vorgeschlagenen Positionen anhand von Optimalitätskriterien überprüft und gegebenenfalls verändert werden können.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Installationsverfahrens werden die ausgesprochenen Empfehlungen für die Installationspositionen der künstlichen Landmarken zugleich teil- oder vollautomatisch vorbereitet und/oder umgesetzt. Hierfür kann beispielsweise von dem Vermessungshilfsmittel selbst oder einer weiteren Einrichtung eine Vorbehandlung der Umgebung, beispielsweise ein Reinigen oder ein Anschleifen einer Oberfläche, und gegebenenfalls eine endgültige Installation der künstlichen Landmarke selbst, beispielsweise durch Aufsprühen oder automatische Befestigung einer Landmarke beispielsweise durch Anschrauben, vorgesehen sein. Entsprechende hierfür erforderliche Einrichtungen können Bestandteil des Vermessungshilfsmittels sein, das für derartige Ausführungen beispielsweise in Form eines Schiebewagens realisiert sein kann, oder es können zusätzliche Hilfsmittel vorgesehen sein.
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Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vermessungshilfsmittelvorrichtung, die eine Steuereinheit umfasst, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Vermessungshilfsmittelvorrichtung wenigstens eine sensorbasierte Detektionseinrichtung. Hierbei kann es sich beispielsweise im Prinzip um ein herkömmliches Smartphone handeln, das mit einer Kamera und/oder anderen Sensoren zur Detektion der Landmarken sowie mit einer Anwendungssoftware für die Durchführung des Verfahrens ausgestattet ist. Vorzugsweise ist diese Vermessungshilfsmittelvorrichtung weiterhin zur teilweisen oder vollständigen Installation von künstlichen Landmarken in einer Umgebung, in der eine Lokalisierung vorgenommen werden soll, vorgesehen. Hierfür umfasst die Vorrichtung wenigstens eine Einrichtung zur Vorbereitung und/oder Umsetzung einer Installation von künstlichen Landmarken in der Umgebung. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Einrichtung zum Reinigen und/oder Abschleifen von Oberflächen und/oder zum Aufsprühen von Markierungen oder Ähnliches handeln. Weiterhin kann die Vermessungshilfsmittelvorrichtung ein Bedienelement für einen Benutzer aufweisen, beispielsweise in Form eines interaktiven Bildschirms. Hierüber kann der Benutzer beispielsweise über die vorgesehene Landmarkeninstallation, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der jeweiligen Kritikalität, in Kenntnis gesetzt werden und/oder der Benutzer kann über das Bedienelement die jeweilige Installation der Landmarken veranlassen.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise in Form eines Schiebewagens realisiert sein, der als Hilfsmittel für die Installation eines Lokalisierungssystems auf der Basis von künstlichen Landmarken dient.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das zur Durchführung der beschriebenen Schritte des Verfahrens eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des Verfahrens eingerichtet ist. Ein solches Computerprogramm ist insbesondere Bestandteil des sensorbasierten Vermessungshilfsmittels. Das elektronische Steuergerät kann insbesondere in das Vermessungshilfsmittel integriert sein oder ist gegebenenfalls selbst das Vermessungshilfsmittel, sodass mit diesem Hilfsmittel das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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Figurenliste
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- 1 Blockdiagramm zur Illustrierung einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 2 schematische Darstellung eines sensorbasierten Vermessungshilfsmittels, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Installationsverfahrens geeignet ist.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Installation eines Lokalisierungssystems werden mit Hilfe eines sensorbasierten Vermessungshilfsmittels künstliche Landmarken während des Installationsvorgangs in eine Karte eingemessen, die anhand von Informationen aus der Umgebung, die mit der Sensorik des Hilfsmittels aufgenommen werden, aufgebaut wird oder wurde. Bei der Sensorik des Hilfsmittels kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen Laserscanner, Ultraschall, Lidar, eine Stereokamera und/oder Radar handeln. Der Aufbau der infrastrukturlosen Karte, die temporär sein kann, erfolgt beispielsweise mittels des SLAM-Verfahrens (Simultaneous Localisation and Mapping).
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Prinzipiell kann das Vermessungshilfsmittel selbst durch ein übergeordnetes System lokalisiert werden, beispielsweise durch ein satellitenbasiertes Ortungssystem, wodurch der Aufbau der Karte erleichtert werden kann. Im Allgemeinen ist es jedoch ausreichend, wenn das Vermessungshilfsmittel sich rein auf Basis natürlicher Landmarken lokalisiert. Dies kann insbesondere durch das SLAM-Verfahren realisiert werden, bei dem durch ein originär nicht lokalisiertes System anhand von in diesem Fall natürlichen Landmarken eine Karte der Umgebung aufgebaut wird, in der sich das Vermessungshilfsmittel selbst, also das originär nicht lokalisierte System, gleichzeitig verortet. Somit ist das Vermessungshilfsmittel relativ zu seiner Karte lokalisiert. Alle während des Installationsprozesses eingemessenen künstlichen Landmarken sind also ebenfalls relativ zu dieser Karte lokalisiert und damit vermessen. Durch den fakultativen Schritt einer Registrierung mit einem übergeordneten, gewissermaßen globalen Koordinatensystem/Karte sind die künstlichen Landmarken dann auch „global“ vermessen. Falls bereits das Vermessungshilfsmittel selbst durch eine übergeordnetes (drittes) System lokalisiert wurde, kann der Schritt der Kartenregistrierung entfallen, sofern das übergeordnete System für die Lokalisierung des Vermessungshilfsmittels auch das Zielkoordinatensystem bereitstellt.
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1 illustriert in beispielhafter Weise eine mögliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Installation von künstlichen Landmarken mit Hilfe eines sensorbasierten Vermessungshilfsmittels. Mit dessen Hilfe wird eine infrastrukturlose Karte aufgebaut, wobei die zu installierenden künstlichen Landmarken vermessen und in diese Karte eingelesen werden. Dieses Verfahren wird in dieser Ausgestaltung unter Berücksichtigung des Kritikalitätskriteriums der zu erwartenden relativen Lokalisierungsungenauigkeit durchgeführt. Hierfür wird im Schritt 10 das Verfahren gestartet und das sensorbasierte Vermessungshilfsmittel durch die Umgebung geführt wird, wobei unter Einbeziehung von natürlichen bzw. vorhandenen Landmarken eine infrastrukturlose Karte aufgebaut wird. Alternativ zu einem beispielsweise handgeführten Vermessungshilfsmittel kann das Hilfsmittel auch in automatisierter Weise durch die Umgebung geführt werden. Hierfür kann beispielsweise eine Drohne oder anderes eingesetzt werden. Im Schritt 20, der gegebenenfalls parallel durchgeführt werden kann, werden künstliche Landmarken installiert und mit Hilfe des Vermessungshilfsmittels vermessen und in die im Schritt 10 erstellte oder in die zu erstellende Karte eingelesen. Im Schritt 30 erfolgt im Hinblick auf die zu erwartende relative Lokalisierungsungenauigkeit mit dem bis dahin bereits installierten Lokalisierungssystem die Abfrage, ob weitere Pfade innerhalb der Umgebung abgefahren werden sollen bzw. ob das Vermessungshilfsmittel durch weitere Pfade geführt werden soll. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt im Schritt 40 die Beendigung der Installation der künstlichen Landmarken. Weiterhin kann in diesem Schritt eine Registrierung des auf diese Weise aufgebauten Koordinatensystems mit vorhandenen Karten und/oder Plänen erfolgen. Wird die Abfrage im Schritt 30 bejaht, kann im Schritt 50 eine Lokalisierungsgütebewertung gestartet werden. Dies ist insbesondere in den Fällen vorteilhaft, in denen bei dem Verfahren eine relative Lokalisierung ohne Kartenaufbau erfolgt. Hintergrund hierfür ist, dass zwei Arten der Lokalisierung zu unterscheiden sind: 1) absolute Lokalisierung, bei der (künstliche oder natürliche) Landmarken mit den in einer Karte aufgeführten Landmarken verglichen werden und so die Position und Orientierung bestimmt wird. 2) relative Lokalisierung, bei der in den Bereichen, in denen keine oder eine ungenügende Anzahl an Landmarken in der Karte identifiziert werden können, in der Regel eine Lokalisierung berechnet wird, die relativ zu der letzten absoluten Lokalisierung ist. Diese relative Lokalisierung wird in der Robotik auch als Odometrie gebezeichnet, wobei bei der Odometrie das Problem einer Drift auftreten kann. Die Drift kann zu einem Fehler akkumulieren, der mit der Zeit unbegrenzt wächst und je nach Anwendungsfall nach einer bestimmten Fahrtstrecke die anwendungsspezifischen Fehlergrenzen überschreiten kann. Der Hintergrund für die Gütebewertung im Schritt 50 ist also eine Überwachung der bei dem Verfahren durchgeführten relativen Lokalisierung, um die Kritikalität und Notwendigkeit einer neuen künstlichen Landmarke zu bestimmen. Dies erfolgt in der Annahme, dass jenes relative Lokalisierungssystem, welches nur die Odometrie berechnet und daher ohne Karte auskommt, in den Phasen des Verfahrens zum Einsatz kommt, in denen keine künstlichen Landmarken mit der Karte in Übereinstimmung gebracht werden können und somit eine absolute Lokalisierung kurzzeitig nicht möglich ist. Die Lokalisierungsgütebewertung erfolgt im Zuge des Schrittes 60, bei dem eine Bewegung des Vermessungshilfsmittels durch die Umgebung erfolgt und wobei im Schritt 70 überprüft wird, ob die erwartete relative Lokalisierungsgüte unter einem akzeptierbaren Schwellenwert liegt. Ist dies der Fall, sollten weitere künstliche Landmarken installiert werden und es wird zum Schritt 20 zurückgesprungen, sodass durch Installation und Vermessung von weiteren künstlichen Landmarken die Lokalisierungsgüte verbessert werden kann. Wenn die Abfrage im Schritt 70 ergibt, dass die Lokalisierungsgüte oberhalb des akzeptierbaren Schwellenwertes liegt, kann das Installationsverfahren im Schritt 80 beendet werden, wobei eine ausreichende Lokalisierungsgüte gesichert ist. In diesem Fall kann gegebenenfalls eine Registrierung mit übergeordneten Systemen (vorhandene Karten, Baupläne etc.) erfolgen. Statt der Beendigung des Verfahrens kann es auch vorgesehen sein, dass nach einer positiv ausfallenden Gütebewertung im Schritt 70 auf den Schritt 60 zurückgesprungen wird. Dies verdeutlicht den andauernden Prozess der Bewegung des Vermessungshilfsmittels durch die Umgebung und den Prozess der Kontrolle des Güteschwellenwertes, der so lange anhält, bis die gesamte gewünschte Umgebung sensiert/ausgemessen/getestet wurde. Weiterhin kann hierbei auch überprüft werden, ob die Güte der z.B. relativen Lokalisierung unter einen Schwellenwert gerät, der es notwendig macht, neue künstliche Landmarken zu installieren.
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Bei dem Vermessungshilfsmittel kann es sich beispielsweise um eine mobile Roboterplattform handeln, die den Bediener bei der Installation der künstlichen Marker unterstützt oder die gegebenenfalls die Installation komplett autonom durchführen kann. Dabei kann das Vermessungshilfsmittel die Positionen der künstlichen Landmarken beispielsweise nach Optimalitätskriterien selbstständig auswählen und dem Bediener gegebenenfalls vorschlagen. Weiterhin ist es möglich, dass der Bediener insbesondere durch Nutzerinteraktionen selbst eine Position für eine künstliche Landmarke vorschlägt, wobei hierfür auch bestimmte Vorgaben berücksichtigt werden können, und gegebenenfalls können diese vorgeschlagenen Positionen anhand von Optimalitätskriterien durch das Vermessungshilfsmittel überprüft, optimiert und gegebenenfalls umgesetzt werden. 2 zeigt in schematischer Weise einen beispielhaften Aufbau eines Vermessungshilfsmittels 200, das in diesem Beispiel in Form eines Schiebewagens realisiert ist. Der Schiebewagen 200 ist mit Rädern 201 und mit einem oder mehreren Handgriffen 202 für den Bediener ausgestattet. Ein wesentliches Element des Schiebewagens 200 ist eine sensorbasierte Detektionseinrichtung 203. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Kamera handeln. Weiterhin ist eine Steuereinheit 204 vorgesehen, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Weiterhin weist diese Ausführungsform des Vermessungshilfsmittels 200 eine Einrichtung 205 zur Vorbereitung und/oder Umsetzung einer Installation von künstlichen Landmarken auf. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Einrichtung zur Behandlung von Oberflächen, beispielsweise eine schwenkbare Bürste, und/oder zum Aufsprühen von Markierungen oder Ähnliches handeln. Weiterhin kann an dem Schiebewagen 200 ein Bedienelement 206, das beispielsweise mit einem Bildschirm ausgestattet ist, vorgesehen sein. Das Bedienelement 2016 erlaubt eine Interaktion des Benutzers mit dem Schiebewagen 200.
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Während der Durchführung des Installationsverfahrens wird der Schiebewagen 200 oder allgemein das Vermessungshilfsmittel auf bestimmten Pfaden durch die Umgebung bewegt, sodass hierbei die infrastrukturlose Karte erstellt und künstliche Landmarken vermessen und gegebenenfalls zugleich installiert werden können, sofern sie noch nicht vorher installiert wurden. Nach oder bei der Installation einer künstlichen Landmarke wird in der Steuereinheit 204 die Position der Landmarke in die infrastrukturlose Karte eingetragen, die vorab oder parallel erstellt wurde und die der infrastrukturbasierten Lokalisierung zur Verfügung steht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere auch durch die Verwendung einer solchen Vorrichtung 200 kann der Zeit- und Kostenaufwand für die Installation und das Vermessen der künstlichen Landmarken erheblich reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009045326 A1 [0005]
