automatisierte und vernetzte mobilität
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DAS VERFAHREN ZUR KALIBRIERUNG DER
GROUND TRUTH-SENSOREN
Zur Kalibrierung eines GT-Referenzsystems, das aus Ka-
meras, LiDARs und GNSS (Global Navigation Satellite
System) besteht, sind drei Schritte erforderlich:
1.) Intrinsische Kamerakalibrierung: Korrektur der Ver-
zerrungen im Kamerabild, die sich aus der spezifischen
„Objektiv-Blenden“-Kombination der Kamera ergeben.
2.) Extrinsische Kalibrierung aller Sensoren des Bezugs-
systems: Dieser Kalibrierungsschritt definiert die Aus-
richtung und die Position jedes Sensors im GT-Refe-
renzsystem anhand eines Referenzkoordinatensystems
(in unserem Fall das zentrale LiDAR).
3.) Extrinsische Kalibrierung des Referenzsystems in Be-
zug auf das Fahrzeugkoordinatensystem: Da das AVL
GT-System schnell zwischen beliebigen Fahrzeugen
ausgetauscht werden kann (dank Plug-and-Play-Funk-
tionalität), ist eine Kalibrierungsroutine erforderlich,
die das Referenzkoordinatensystem des GT-Systems
an das des Fahrzeugs anpasst.
DIE AVL-SENSORKALIBRIERANLAGE
Um die oben genannten Anforderungen und Verfahrens-
schritte zu erfüllen, wurde bereits in einem frühen Ent-
wicklungsstadium die Entscheidung für einen vollauto-
matisierten Kalibrationsprüfstand (Werkskalibrierung)
mit definierten Zielobjekten getroffen. Im Vergleich zu
Online- und Selbstkalibrierungsroutinen ist die damit
erzielbare Genauigkeit aufgrund der bekannten Zielob-
jekte und deren definierten Positionen höher und revisi-
onsfreundlicher. Zusätzlich überwacht ein Monitoring-
Algorithmus die Gültigkeit der Sensorkalibrierung im
Flottenbetrieb. Für die intrinsische Kamerakalibrierung
und die extrinsische Sensorkalibrierung (Schritt 1 und 2)
wird das GT-System (Rooftop-Box) auf einem Drehtisch
montiert und durch eine vordefinierte Kulisse aus Ziel-
objekten (Schachbrettmuster) gedreht.
Die intrinsische Kamerakalibrierung wird in Anlehnung an einschlägige
Literatur mittels eines Schachbrettmusters mit 7 Reihen und 10 Linien
durchgeführt. Als Qualitätskriterium für die intrinsische Kalibrierungs-
routine wird ein Reprojektionsfehler von < 0,4 Pixel bei einem Zielob-
jektabdeckungsgrad zwischen 70 % - 80 % definiert. Da bei der Sensor-
herstellung Toleranzen berücksichtigt werden müssen, ist eine „indirekte“
extrinsische Kalibrierung der Sensoren über Zielobjekte notwendig. Ei-
ne „direkte“ Messung der Sensorposition und -orientierung mit einem
Koordinatenmessgerät (KMG) ist somit nicht möglich. Für einen paar-
weisen Abgleich der Sensorkoordinatensysteme (= extrinsische Kalibrie-
rung) mit dem zentralen LiDAR-Koordinatensystem (= Referenzkoordina-
tensystem) werden die Normalenvektoren für jedes erkannte Schachbrett
berechnet. Ein numerischer Optimierungsalgorithmus richtet diese Nor-
malenvektoren für jedes Sensorpaar aus und berechnet die entsprechende
Rotations- und Translationsmatrix. Auf diese Weise wird die extrinsische
Sensorkalibrierung der vier Kameras sowie der beiden seitlichen LiDAR
zum zentralen Lidar durchgeführt.
ADAS/AD-VALIDIERUNG UND HOMOLOGATION PER
PLUG-AND-PLAY
Das Ground Truth-Referenzsystem von AVL liefert eine hochpräzise
360°-Ansicht der Umgebung des Fahrzeugs. Das Sensorsystem verfügt
über eine präzise Sensorkalibrierung. Dies bedeutet einen großen Vorteil
im Vergleich zu fahrgestellmontierten Referenzsensoren und eröffnet unse-
ren Kunden zudem eine Plug-and-Play-Funktionalität. Dank der weltwei-
ten Vor-Ort-Präsenz und dem Expertennetzwerk von AVL erhalten unsere
Kunden die beste Unterstützung bei ihren globalen Datenerfassungs- und
Sensorvalidierungsprojekten.
Extrinsische Kalibrierungsroutine: Der numerische Optimierungs-
algorithmus richtet die beiden Normalenvektoren aus (z.B. rot
vom zentralen Lidar, blau von der Frontkamera)