Mapping and Localization in Urban Environments Using Cameras

In this work we present a system to fully automatically create a highly accurate visual feature map from image data aquired from within a moving vehicle. Moreover, a system for high precision self localization is presented. Furthermore, we present a method to automatically learn a visual descriptor. The map relative self localization is centimeter accurate and allows autonomous driving

Trajectory generation for lane-change maneuver of autonomous vehicles

Lane-change maneuver is one of the most thoroughly investigated automatic driving operations that can be used by an autonomous self-driving vehicle as a primitive for performing more complex operations like merging, entering/exiting highways or overtaking another vehicle. This thesis focuses on two coherent problems that are associated with the trajectory generation for lane-change maneuvers of autonomous vehicles in a highway scenario: (i) an effective velocity estimation of neighboring vehicles under different road scenarios involving linear and curvilinear motion of the vehicles, and (ii) trajectory generation based on the estimated velocities of neighboring vehicles for safe operation of self-driving cars during lane-change maneuvers. ^ We first propose a two-stage, interactive-multiple-model-based estimator to perform multi-target tracking of neighboring vehicles in a lane-changing scenario. The first stage deals with an adaptive window based turn-rate estimation for tracking maneuvering target vehicles using Kalman filter. In the second stage, variable-structure models with updated estimated turn-rate are utilized to perform data association followed by velocity estimation. Based on the estimated velocities of neighboring vehicles, piecewise Bezier-curve-based methods that minimize the safety/collision risk involved and maximize the comfort ride have been developed for the generation of desired trajectory for lane-change maneuvers. The proposed velocity-estimation and trajectory-generation algorithms have been validated experimentally using Pioneer3- DX mobile robots in a simulated lane-change environment as well as validated by computer simulations

Road terrain detection for Advanced Driver Assistance Systems

Kühnl T. Road terrain detection for Advanced Driver Assistance Systems. Bielefeld: Bielefeld University; 2013

Fail-Safe Vehicle Pose Estimation in Lane-Level Maps Using Pose Graph Optimization

Die hochgenaue Posenschätzung autonomer Fahrzeuge sowohl in HD-Karten als auch spurrelativ ist unerlässlich um eine sichere Fahrzeugführung zu gewährleisten. Für die Serienfertigung wird aus Kosten- und Platzgründen bewusst auf hochgenaue, teure Einzelsensorik verzichtet und stattdessen auf eine Vielzahl von Sensoren, die neben der Posenschätzung auch von anderen Modulen verwendet werden können, zurückgegriffen. Im Fokus dieser Arbeit steht die Unsicherheitsschätzung, Bewertung und Fusion dieser Sensordaten. Die Optimierung von Posengraphen zur Fusion von Sensordaten zeichnet sich, im Gegensatz zu klassischen Filterverfahren, wie Kalman oder Partikelfilter, durch seine Robustheit gegenüber Fehlmessungen und der Flexibilität in der Modellierung aus. Die Optimierung eines Posengraphen wurde erstmalig auf mobilen Roboterplattformen zur Lösung sogenannter SLAM-Probleme angewendet. Diese Verfahren wurden immer weiter entwickelt und im speziellen auch zur rein kamerabasierten Lokalisierung autonomer Fahrzeuge in 3D-Punktwolken erfolgreich emonstriert. Für die Entwicklung und Freigabe sicherheitsrelevanter Systeme nach ISO 26262 wird neben der Genauigkeit jedoch auch eine Aussage über die Qualität und Ausfallsicherheit dieser Systeme gefordert. Diese Arbeit befasst sich, neben der Schätzung der karten- und spurrelativen Pose, auch mit der Schätzung der Posenunsicherheit und der Integrität der Sensordaten zueinander. Auf Grundlage dieser Arbeit wird eine Abschätzung der Ausfallsicherheit des Lokalisierungsmoduls ermöglicht. Motiviert durch das Projekt Ko-HAF werden zur Lokalisierung in HD-Karten lediglich Spurmarkierungen verwendet. Die speichereffiziente Darstellung dieser Karten ermöglicht eine hochfrequente Aktualisierung der Karteninhalte durch eine Fahrzeugflotte. Der vorgestellte Ansatz wurde prototypisch auf einem Opel Insignia umgesetzt. Der Testträger wurde um eine Front- und Heckkamera sowie einen GNSS-Empfänger erweitert. Zunächst werden die Schätzung der karten-und spurrelativen Fahrzeugpose, der GNSS-Signalauswertung sowie der Bewegungsschätzung des Fahrzeugs vorgestellt. Durch einen Vergleich der Schätzungen zueinander werden die Unsicherheiten der einzelnen Module berechnet. Das Lokalisierungsproblem wird dann durch einen Optimierer gelöst. Mithilfe der berechneten Unsicherheiten wird in einem nachgelagerten Schritt eine Bewertung der einzelnen Module durchgeführt. Zur Bewertung des Ansatzes wurden sowohl hochdynamische Manöver auf einer Teststrecke als auch Fahrten auf öffentlichen Autobahnen ausgewertet