DriveMark. Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren. Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2015 Berlin, Nov.

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1 Chart 1 DriveMark Hochgenaue Karten für das automatisierte Fahren Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2015 Berlin, Nov Hartmut Runge & Team Institut für Methodik der Fernerkundung DLR Oberpfaffenhofen

2 Chart 2 Innovation Die Innovation: Präzise Positionsdaten mittels Radar-Satelliten erzeugen Heute: Messung vor Ort Morgen: Straßen & Infrastrukturen intelligent einmessen mit Erdbeobachtung DriveMark

3 Chart 3 Markt (R)Evolution in der Automobilindustrie: Fahrerassistenz-Systeme und Autonomes Fahren Quelle: S. Rauch, et.al., BMW Für das hoch-/vollautomatisierte Fahren muss der Fahrweg und damit jede Fahrbahn zentimetergenau bekannt sein

4 Chart 4 Bedarf Bedarf: Hochgenaue digitale Straßenkarten als Missing Link S. Rauch, et.al. BMW

5 Folie 5 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X Satellitenorbit Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuum-Licht- Geschwindigkeit. 90 o R Signallaufweg Cornerreflektor

6 Folie 6 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X 90 o Satellitenorbit Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuum-Licht- Geschwindigkeit. R Signallaufweg Cornerreflektor

7 Folie 7 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X Satellitenorbit Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtgeschwindigkeit. 90 o Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) Signallaufweg R Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch trockene Luft Wasserdampf) Cornerreflektor

8 Folie 8 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X 90 o Signallaufweg Satellitenorbit Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) R Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch trockene Luft Wasserdampf) Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuum- Licht- Geschwindigkeit. => Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Troposphäre müssen korrigiert werden Cornerreflektor

9 Folie 9 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X Satellitenorbit Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtgeschwindigkeit. 90 o Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) => Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Troposphäre müssen korrigiert werden Signallaufweg R Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch trockene Luft Wasserdampf) Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten Cornerreflektor

10 Folie 10 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X Satellitenorbit Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtgeschwindigkeit. 90 o Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) => Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Troposphäre müssen korrigiert werden Signallaufweg R Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch trockene Luft Wasserdampf) Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten Cornerreflektor Plattentektonik ( Kontinentaldrift )

11 Folie 11 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X Satellitenorbit Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtgeschwindigkeit. 90 o Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) => Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Tropo-sphäre müssen korrigiert werden Signallaufweg R Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch trockene Luft Wasserdampf) Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten Cornerreflektor Plattentektonik ( Kontinentaldrift ) Erdtiden Atmosphärische Auflast Ozeanischen Auflast Poltiden

12 Folie 12 U. Balss Korrekturen bei der Abstandsmessung mit SAR: TerraSAR-X Satellitenorbit Umrechnung der Signallaufzeit in räumliche Distanz zunächst auf Basis der Vakuumlichtgeschwindigkeit. 90 o Ionosphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch Elektronen) => Laufzeitverzögerungen in der Ionosphäre und in der Tropo-sphäre müssen korrigiert werden Signallaufweg R Troposphärische Laufzeitverzögerung (verursacht durch trockene Luft Wasserdampf) Ferner: Berücksichtigung (=Korrektur) von geodynamischen Effekten Cornerreflektor Plattentektonik ( Kontinentaldrift ) Erdtiden Atmosphärische Auflast Ozeanischen Auflast Poltiden

13 Folie 13 U. Balss 2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X azimuth offset [m] range offset [m] azimuth offset = -0.4 ± 4.4 cm range offset = 31.0 ± 9.1 cm

14 Folie 14 U. Balss 2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X solid earth tides considered azimuth offset [m] range offset [m] azimuth offset = 0.6 ± 4.2 cm range offset = 24.5 ± 5.9 cm

15 Folie 15 U. Balss 2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X azimuth offset [m] range offset [m] solid earth tides considered troposphere delay considered azimuth offset = 0.6 ± 4.2 cm range offset = 4.8 ± 2.7 cm

16 Folie 16 U. Balss 2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X azimuth offset [m] range offset [m] solid earth tides considered troposphere delay considered ionosphere delay considered azimuth offset = 0.6 ± 4.2 cm range offset = 0.6 ± 1.5 cm

17 Folie 17 U. Balss 2D-Localization Accuracy of TerraSAR-X azimuth offset [m] range offset [m] solid earth tides considered troposphere delay considered ionosphere delay considered continental drift considered azimuth offset = 0.0 ± 4.3 cm range offset = 0.0 ± 1.3 cm

18 Folie 18 3-D Stereo-SAR-Lokalisierung Auswertung der 2D-Positionsmessungen aus 2 (oder mehr) SAR-Aufnahmen mit unterschiedlicher Aufnahmegeometrie

19 Folie 19 3-D Stereo-SAR-Lokalisierung Auswertung der 2D-Positionsmessungen aus 2 (oder mehr) SAR-Aufnahmen mit unterschiedlicher Aufnahmegeometrie Berechnung des Schnittpunktes der Kreislinien

20 Folie 20 3-D Stereo-SAR-Lokalisierung Auswertung der 2D-Positionsmessungen aus 2 (oder mehr) SAR-Aufnahmen mit unterschiedlicher Aufnahmegeometrie Berechnung des Schnittpunktes der Kreislinien => Bestimmung von 3D- Koordinaten.

21 Mast und Boden bilden einen Corner Reflector Im SAR-Bild wird der Mast als fokussierter Punkt am Fußpunkt des Mastes abgebildet!

22 DLR.de Chart 22 Beispiel für die automatische Detektion und Lokalisierung von geeigneten Objekten

23 DLR.de Chart 23 Beispiel für die automatische Detektion und Lokalisierung von geeigneten Objekten Positionen: TerraSAR-X Luftbild: Google Earth

24 Folie 24 Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Laterne ST2132 Toom Laterne

25 Folie 25 Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Abweichung der gemittelten SAR-Messungen von den in-situ Messungen Laterne ST2132 Toom Laterne 95 TS-X Aufnahmen Ost: -1,72 cm Höhe +1,70 cm Nord: -1,83 cm Für die SAR-Messungen wurden insg. 95 Aufnahmen unter drei verschiedenen Einfallswinkeln verwendet

26 Folie 26 Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Abweichung der gemittelten SAR-Messungen von den in-situ Messungen Laterne ST2132 Toom Laterne 95 TS-X Aufnahmen 84 TS-X Aufnahmen Ost: -1,72 cm Höhe +1,70 cm Ost: -2,23 cm Höhe +0,05 cm Nord: -1,83 cm Nord: -6,28 cm

27 DLR.de Chart 27 U. Bals Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten Abweichung der einzelnen Messungen

28 DLR.de Chart 28 U. Bals Validierung der ermittelten 3D-Koordinaten (2) Abweichung der einzelnen Messungen

29 DLR.de Chart 29 Zusammenfassung TerraSAR-X kann die Koordinaten von geeigneten Objekten mit einer Genauigkeit von 10cm in X,Y, Z liefern Die Passpunkte können genutzt werden, um die neuen Straßenkarten für das autonome Fahren an Hand von Passpunkt-Netzen stichprobenartig zu verifizieren Luftbilder und andere Satellitenbilder können präzise georeferenziert werden Aus den so aufgewerteten optischen Daten lassen sich die Fahrspuren und die Randbebauung der Straßen extrahieren

30 DLR.de Chart 30 Animation

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