Home | english  | Impressum | Sitemap | KIT

Navigation von explorierenden Tiefseefahrzeugen

Navigation von explorierenden Tiefseefahrzeugen
Ansprechpartner:Dipl.-Inform. Philipp Woock
Projektgruppe:

Mess-, Regelungs- und Diagnosesysteme

Projektbeschreibung

Problemstellung

Die Ozeane sind heutzutage immer noch weniger gründlich erforscht als das Weltall. Um unser Verständnis über die Weltmeere zu verbessern und Erkundungen durchzuführen, wird der Einsatz von Autonomen Tiefseefahrzeugen (engl.: AUV) immer wichtiger.

Autonome Tiefseefahrzeuge stellen eine besondere Klasse von mobilen Robotern dar, die zur autonomen Navigation üblicherweise kein globales Positionsbestimmungssystem heranziehen können, wie es bei Land- oder Flugrobotern beispielsweise mit GPS oder GLONASS der Fall ist. Das bedeutet, dass Techniken zur simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung (engl.: SLAM) eine besonders große Bedeutung zukommt, weil damit auch im Unterwasserbereich Navigationsfehler begrenzt werden können.

Dazu ist es notwendig, dass ein AUV Stellen am Meeresboden bei einer erneuten Vorbeifahrt tatsächlich als bereits bekannte Stellen erkennt. Hierfür können verschiedene Sensoren zum Einsatz kommen, die eine solche Wiedererkennung ermöglichen. Während in Flachwasseranwendungen diese Rolle oft von Kameras übernommen wird, ist in großen Tiefen ein Sonarsensor die geeignetste Möglichkeit, die Strukturen der Umgebung zu erfassen.

Ein weitverbreiteter Sonarsensor ist das sog. Side-Scan Sonar welches zu ausgesendeten Sonarpuls die eingehende Echointensität über der Zeit aufzeichnet. Diese Sonardaten beinhalten die räumliche Struktur der Umgebung jedoch nur implizit. Die Side-Scan-Sonardaten des gleichen Ortes sehen jedoch stark unterschiedlich aus, wenn sie von einer anderen Seite kommend und mit unterschiedlicher Fahrzeugeigenbewegung aufgenommen wurden (Verzerrungen, anderer Sonar-Schattenwurf). Daher wird aus den Sonardaten zunächst eine räumliche Repräsentation geschätzt, die bei einer erneuten Passierung dieses Ortes eine Wiedererkennung robuster ermöglicht als die Sonarbilder direkt. Da allerdings verschiedene Meeresbodengeometrien identische Sonaraufnahmen erzeugen können, ist das Finden der tatsächlichen Geometrie nur unter Zusatzannahmen über den Meeresgrund möglich, weswegen man auch von einem schlecht gestellten inversen Problem spricht.

Für die SLAM-basierte Navigation werden Merkmale solcher Art verwendet, dass sie auf verschiedenen Rekonstruktionen desselben Ortes (von mehreren Passierungen) dennoch eine zuverlässige Wiedererkennung

AUV

Oberflächenschätzung

 

Ziele:

Es werden Verfahren entwickelt, die es erlauben ein SLAM-Verfahren auf Side-Scan Sonardaten anzuwenden um damit Navigation von Tiefseefahrzeugen zu ermöglichen. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IOSB im Projekt TIETeK werden die Verfahren an einem realen Tiefseefahrzeug erprobt.

AUV

Oberflächenschätzung

Veröffentlichungen
TitelAutorenQuelle
Woock, P.Dissertation, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2016.
Woock, P.; Beyerer, J.Proceedings of the 3rd Underwater Acoustics Conference and Exhibition 2015, 2015.
Woock, P.; Stephan, T.; Beyerer, J.at - Automatisierungstechnik 63 Nr. 5, S. 334-343, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2015.
Woock, P.; Beyerer, J.Proceedings of IEEE/MTS Oceans 2014, 2014.
Woock, P.; Pak, A.Proceedings of the 2nd Underwater Acoustics Conference 2014, 2014.
Woock, P.Proceedings of the 1st Underwater Acoustics Conference 2013, 2013.
Woock, P.Proceedings of the IEEE/MTS Oceans 2013 (Bergen, Norway), 2013.
Woock, P.Technischer Bericht IES-2011-03. In: Beyerer, J.; Pak, A. (Hrsg.), Proceedings of the 2011 Joint Workshop of Fraunhofer IOSB and Institute for Anthropomatics, Vision and Fusion Laboratory, Karlsruher Schriften zur Anthropomatik, S. 35-49, KIT Scientific Publishing, 2012.
Woock, P.Proceedings of the Waterside Security Conference 2012, 2012.
Woock, P.Proceedings of IEEE/MTS Oceans 2012, (Yeosu, Korea), 2012.
Woock, P.Proceedings of IEEE/MTS Oceans 2011 (Santander, Spain), 2011.
Woock, P.Technischer Bericht IES-2010-05. In: Beyerer, J.; Huber, M. (Hrsg.), Proceedings of the 2010 Joint Workshop of Fraunhofer IOSB and Institute for Anthropomatics, Vision and Fusion Laboratory, Karlsruher Schriften zur Anthropomatik, Bd. 7, S. 63-74, KIT Scientific Publishing, 2011.
Woock, P.; Frey, C.Proceedings of IEEE/MTS Oceans 2010 (Sydney, Australia), 2010.
Woock, P.Technischer Bericht IES-2009-15. In: Beyerer, J.; Huber, M. (Hrsg.), Proceedings of the 2009 Joint Workshop of Fraunhofer IOSB and Institute for Anthropomatics, Vision and Fusion Laboratory, S. 217-229, KIT Scientific Publishing, 2009.
Woock, P.; Pagel, F.; Willersinn, D.Proceedings of the 6th International Workshop on Intelligent Transportation (WIT 2009), S. 127-132, 2009.
Woock, P.; Pagel, F.; Grinberg, M.; Willersinn, D.Proceedings of IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Istanbul, S. 1112-1117, 2007.
Woock, P.; Pagel, F.; Grinberg, M.; Willersinn, D.Proceedings of the 4th International Workshop on Intelligent Transportation (WIT 2007), S. 61-66, 2007.