MSM - Multisensorielles selbstreferenzierendes 3D-Mappingsystem

Download MSM summary

Der Fokus des MSM Projekt an der Hochschule Karlsruhe (HSKA), das im Rahmen des Forschungsprogramms "Innovative Projekte" durch das Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg gefördert wird, liegt in der Indoor Navigation und Mapping (ohne GNSS). Indoor Szenarien sind eine besondere Herausforderung für die Navigation. Das MSM Projekt baut dabei auf die bereits erprobten "Navka" Navigations- und Sensorfusionsalgorithmen, die in ROS (Robot Operating System) umgesetzt wurden. Dazu wurden ROS Interfaces und Wrapper entwickelt, sodass die Algorithmen nahtlos in andere Pakete, z. B. andere Open Source Pakete zum ROS basierten Mapping, Navigation und SLAM, integriert werden können.

Die Mappingkomponente des Systems basiert auf dem Velodyne VLP16 3D Laser Scanner, einer  Stereokamera und Radodometrie. Auch wenn Sensoren, wie Laserscanner und Kamera vor allem für das Mapping verwendet werden, werden in MSM Projekt deren Daten zusätzlich dazu verwendet, den Navigationszustand und die Trajektorie der Plattform zu schätzen, die ein Roboter, ein UAV oder sogar eine manuell geführte Navigationsplatform sein könnte. Das System entdeckt dabei auch Schleifenschlüsse, sodass die Navigationszustandsschätzung gestützt und Drift vermieden wird. Das Ergebnis ist eine sehr präzise registrierte 3D Punktwolke und die Trajektorie der Nagiationsplattform.

Auf dem unteren Bild ist ein Teil einer Foyerszene der 3D Punktwolke des VLP16 Laserscanners.

Neues Video:

Indoor 3D Mapping with VolksBot, 3D laser scanner and NAVKArine-MSM

Indoor 3D Mapping Based on the VolksBot mobile robot platform, VLP16 3D laser scanner and NAVKArine-MSM, as a further develpment of the G1MC multi-sensor navigation module and NAVKA-software. In an addition small computer (NUC) was used as central input processing unit (GPIO) for the extended NAVKA-algorithms.

As further hardware component as laserscanner (Velodyne) was used.

This short animation shows a 3D point cloud map of the HSKA Building-B ground floor mapped with the Multi sensor self-referenceing 3D mapping platform NAVKArine-MSM developed at HSKA under the MSM project "MSM - Multisensor Selfreferencing 3D-Mapping System", funded by the Baden-Württemberg Ministry of Science, Research and Art (MWK) in the frame of the "Innovative Projects" research program.

Development platform: ROS
Hardware: VolksBot mobile robot,
Velodyne VLP16 3D laser scanner
NAVKAarine-G1MC navigation module (GNSS receiver, accelerometer, gryroscope, barometer and magnetometer)
Packages and Algorithms used: NAVKA-navigation and sensor fusion algorithms, togehter with Lidar Odometry and Mapping + Generalized ICP

Projekt PREGON-X: Mobiles GIS und präzise Objektreferenzierung per Smartphone

Die FuE der HSKA im Rahmen von PREGON-X umfassen mathe­matische Modelle, Algorithmen und Soft­­ware zur prä­zisen Positionierung und berührungslosen Objekt-Geo­refe­ren­zie­rung mittels Smart­­phones, die in das cm-Genauigkeits­level hineinreichen. Die HSKA Basis-Algorithmen und Software zur Satelliten­geodäsie, Multi­sensornavigation und mathe­ma­tischer Geodäsie werden von der Firma Disy, Karlsruhe (http://www.disy.net/nc/home.html), auf­ge­nommen, weiter­ent­wickelt und in innovative Apps sowie allgemeine Server-Client-Technologien inte­griert.

Im Fokus der HSKA FuE stehen erstmals DGNSS- und OPPP-Posi­tionie­rungs­algo­rithmen für die erst seit Ende 2016 auf Smart­phones verfügbaren GNSS-Roh­daten. Damit wird auch im inter­na­tionalen Ver­gleich FuE-Neuland für mathe­ma­tische Modelle, Algorithmen und Software tief gekoppelter GNSS & MEMS-Da­ten im Low-Cost-Bereich be­tre­ten. Der schlechteren Signal- und An­tennentechnik sowie Mehr­wegeeffekten ubi­qui­tä­rer Syste­me wird mit innovativen Ansätzen zur Para­me­ter­schätzung, Am­bi­gui­ty-Lösung und zur Elimination von Cycle-Slips be­gegnet. Hierbei liegt ein Fokus auch auf den gegenüber den übrigen GNSS vorteil­­haf­teren Signal­strukturen des neuen euro­päischen GALILEO.

Eine erste Variante der PREGON-X Entwicklungen wird sich mit der Weiterentwicklung der Ansteuerung externer GNSS-Receiver, sowie miniaturisierter GNSS/MEMS-Plattformen, über das Smartphone als Controller und Recheneinheit befassen.

Die FuE von PREGON-X bedeuten ins­gesamt eine tech­nolo­gische Revolution für ubiquitäre System mit nach­hal­tigen inter­diszipli­nären Po­ten­tialen, die weit über den Geodäsie- und Geo­in­formatikbereich hinaus­reichen.

Projektübersicht:

Projektstart: 01. April 2017

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Reiner Jäger

/p>"

Indoornavigation

Eine vollkommen von externen Sensoren autarke Lösung zur Indoornavigation ist im Video hier zu sehen.

Die Position und Orientierung wird fortlaufend aus den INS-Daten eines Galaxy Smartphones berechnet. Zusätzlich läuft ein ALgorithmus zur Stillstandserkennnung. Wird ein Stillstand erkannt, dann wird diese Zusatzinfo dazu verwendet den Navigationsalgorithmus zu stützen und sensorspezifische Fehler zu schätzen.

Für die Integration mit Visueller Odometrie wurde ein Beitrag im Februar 2015 veröffentlicht:

• International Navigation Conference 2015 (INC2015)

  Manchester 24.2.2015 - 26.2.2015. Royal Institute of Navigation.

  Präsentation Zwiener, J., Lorenz, A. and Jäger, R. (2015): “A Complete Solution for Seamless Autonomous Out/Indoor Navigation.“