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Positions- und Orientierungsschätzung von LIDAR-Sensoren auf Multisensorplattformen

Dieser Beitrag ist in der zfv 3/2013 erschienen.

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Zusammenfassung: 

Die Nutzung von Multisensorplattformen spielt in der Geodäsie, insbesondere der Ingenieurgeodäsie, eine sehr wichtige Rolle. Zumeist werden solche Multisensorplattformen zur schnellen und detaillierten Erfassung und Kontrolle der Umgebung eingesetzt. Beispiele hierfür sind das Mobile Mapping mit Anwendungen im Bereich der Gebäude-, Straßen- und Gleisvermessung. Aufgrund der komplexen Aufgabe werden für diese Anwendungen (kinematische) Multisensorsysteme eingesetzt, die zum einen aus Sensoren für die Navigation und zum anderen aus Sensoren für die optische 3D-Erfassung der Umgebung bestehen. Um die Navigationslösung mit der Umgebungserfassung zu kombinieren, ist die relative Position und Orientierung aller Sensoren im lokalen System der Multi­sensorplattform hochgenau zu ermitteln. Im Rahmen dieses Beitrages wird eine neue Möglichkeit für die Bestimmung der 6 DOF-Anordnung (drei Translationen und drei Rotationen) von optischen Sensoren für die Umgebungserfassung vorgestellt. Die Ansätze sind allg. für LIDAR-Sensoren anwendbar und ermöglichen auch eine 6 DOF-Bestimmung bei Profil­laser­scannern. Unter Nutzung von Referenzgeometrien werden die 6 DOF dabei innerhalb eines Ausgleichungsmodells inkl. zugeordneter Genauigkeitsinformationen geschätzt. Insbesondere bei nicht physikalisch vorhandenen oder nicht messtechnisch erfassbaren Nullpunkten der Sensoren sowie bei Profillaserscannern ist der vorgestellte Ansatz von Vorteil.

Summary: 

The use of multi-sensor platforms plays a key role in Geodesy, especially in Engineering Geodesy. These multi-sensor platforms are mainly used for the mapping and monitoring of the environment. Examples are mobile mapping systems with applications in building, street and track surveying. Due to the complexity of these tasks, usually (kinematic) multi-sensor systems are used. The multi-sensor system usually consists of two sensor types, one responsible for the navigation solution, the other one for the optical 3D mapping of the environment. In order to combine the navigation solution with the mapping component, the relative position and orientation of each sensor in the coordinate system of the multi-sensor platform has to be exactly known. Within this contribution, a new possibility for the determination of the 6 DOF (3 translations and 3 rotations) of the optical sensors which are responsible for the mapping of the environment is introduced. The presented approach is generally applicable and allows the 6 DOF determination of profile laserscanners. The 6 DOF are estimated within an adjustment model by utilizing known reference geometries. This also allows to determine accuracy information for the estimated 6 DOF. The new approach is especially of interest in case of not physically available and measurable origin points of the sensors and in the case of profile laserscanners.