Wheel encoders som positioneringsinstrument: med udgangspunkt i positionering af mobil laserscanner uden GNSS

Wheel Encoders as Positioning Instrument: With Basis in Positioning of aMobile LaserscannerWithout GNSS

Heinrichs, Sven Møller ; Jensen, Jonas Lassen ; Holt, Daniel Philip

4. semester

Landinspektørvidenskab (cand.geom.), Kandidat

2012

2012-06-07

158

Denne rapport undersøger, hvordan en mobil laserscanner kan fastholdes i korrekt position, når GNSS (satellitbaseret positionering, fx GPS) midlertidigt ikke er tilgængelig. I den indledende gennemgang brugte vi TOPCON IP-S2 HD som referencesystem for at beskrive, hvordan sådanne systemer normalt bestemmer position. Her fremgik det, at systemet under GNSS-udfald kombinerer en IMU (Inertial Measurement Unit, der måler bevægelser og rotationer) med hjul-enkodere (WE, sensorer der måler hjulenes rotation for at beregne tilbagelagt afstand). Da vi tidligere har arbejdet med IMU-baseret positionering, fokuserede vi i dette projekt på hjul-enkodere. Litteraturgennemgangen viste, at der kun findes få undersøgelser af hjul-enkodere som selvstændig positioneringskilde i bil-lignende køretøjer. Vi formulerede derfor spørgsmålet: Hvilke styrker og svagheder har hjul-enkodere til positionering? Som underspørgsmål spurgte vi, om forventningerne til, hvornår hjul-enkodere gavner IMU-baseret positionering, kan eftervises i TOPCONs system. Vi kortlagde væsentlige fejlkilder, beskrev en udvidet positioneringsalgoritme og udviklede en metode til kalibrering af hjulomkreds og hjulafstand (sporvidde). Vi planlagde og gennemførte tests for at vurdere effekten af fejlkilder og kalibreringen. Resultaterne pegede på, at hjul-enkodere især styrker positioneringen ved kørsel uden sving (ligeud). Tests af TOPCON-systemet bekræftede denne tendens, men viste også, at hjul-enkoderne i det konkrete system primært bruges til at indikere, om køretøjet står stille eller er i bevægelse.

This report examines how to keep a mobile laser scanner accurately positioned when GNSS (satellite-based positioning such as GPS) is temporarily unavailable. In our initial review, we used the TOPCON IP-S2 HD as a reference to describe how such systems normally determine position. We found that during GNSS outages, the system combines an IMU (inertial measurement unit, which measures motion and rotation) with wheel encoders (sensors that measure wheel rotation to estimate distance traveled). Because we had prior experience with IMU-based positioning, we focused this project on wheel encoders. Our literature review showed few studies that assess wheel encoders as an independent positioning source for car-like vehicles. We therefore asked: What are the strengths and weaknesses of using wheel encoders for positioning? As a sub-question, we investigated whether expectations about when wheel encoders benefit IMU-based positioning can be verified in TOPCON’s system. We identified key error sources, described an extended positioning algorithm, and developed a method to calibrate wheel circumference and wheel spacing (track width). We designed and carried out tests to assess the impact of these errors and the calibration. The results indicated that wheel encoders are most helpful when driving without turns (straight segments). Tests on the TOPCON system confirmed this tendency, but also showed that, in this specific system, the encoders are primarily used to indicate whether the vehicle is stationary or moving.

[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]

Wheel Encoders ; Laserscanning ; Dead reackoning ; MLS ; GNSS ; WE

Download
Vis denne rapport i AAU Studenterprojekter