Einsatz des Kalman-Filters

Schriftenreihe
des Instituts für Geodäsie

Heft 60-1 / 2000


 
Einsatz des Kalman-Filters
zur kinematischen Positionierung
eines Landfahrzeuges aus GPS-Daten

CHEN Guoping / Harald STERNBERG
 

In: CASPARY, Wilhelm / HEISTER, Hansbert / SCHÖDLBAUER, Albert / WELSCH, Walter (Hrsg.) [2000]:
25 Jahre Institut für Geodäsie.
Teil 1:  Wissenschaftliche Beiträge und Berichte.

Schriftenreihe des Studiengangs Geodäsie und Geoinformation der Universität der Bundeswehr München, Heft 60-1, Neubiberg, S. 117-128.
 



Zusammenfassung

Am Institut für Geodäsie an der Universität der Bundeswehr München wird ein kinematisches Maßsystem zur Koordinierung von fahrbahnnahen Objekten entwickelt. Dazu werden zwei Datenerfassungsbereiche miteinander kombiniert: die Trajektorienerfassung zur Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und Lage des Landfahrzeuges im Raum und die Objekterfassung mit Hilfe zweier CCD-Kameras zur Einmessung der Objekte im Bild. Zur Trajektorienbestimmung werden hauptsächlich zwei Komponenten eingesetzt: ein inertiales Navigationssystem (INS) und das Global Positioning System (GPS). Die von den einzelnen Teileinheiten gelieferten Daten werden zunächst getrennt und autonom behandelt. Die dabei gewonnenen Ergebnisse werden anschließend als Eingangsdaten eines gemeinsamen Auswertesystems benutzt und zusammen verarbeitet.

Das Subsystem GPS (zwei 'GPS-Card 951R' von der Firma NovAtel) ist als differentielles Postprocessing-GPS konzipiert: der Referenzempfänger steht auf einem Punkt, dessen Koordinaten bekannt sind, während der zweite Empfänger auf einem Landfahrzeug montiert ist. Die Beobachtungen werden in der Örtlichkeit aufgezeichnet und auf einen Rechner übertragen. Aus den dabei erhaltenen Daten werden die Position und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in einer späteren Berechnungsphase bestimmt.

Im vorliegenden Beitrag wird das Kalman-Filter des GPS-Subsystems zur Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit des Landfahrzeuges vorgestellt. Das Kalman-Filter stützt sich hauptsächlich auf die Pseudoentfernungsbeobachtungen. Die genaueren Phasenbeobachtungen kommen hierbei als Hilfsgrößen zum Einsatz und dienen vorwiegend der Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Zahlreiche Testfahrten zeigten, daß das Kalman-Filter zur Auswertung der GPS Daten eines kinematischen Systems geeignet ist.
 



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