Positions- und Orientierungsbestimmung auf der Basis von Positionsinformationen

摘要

Das Lokalisationsproblem der analytischen Geometrie besteht darin, die Position und Orientierung - oder kurz Pose - eines kartesischen Objektkoordinatensystems in einem kartesischen Referenzkoordinatensystem zu bestimmen. Diese Problematik tritt unter verschiedenen Gesichtspunkten in den unterschiedlichsten Bereichen der Technik und Naturwissenschaften auf. Aus diesem Grunde werden verschiedene Verfahren zur Positions- und Orientierungsbestimmung hinsichtlich ihrer Eigenschaften diskutiert und verglichen. Dabei werden nur Verfahren betrachtet, die zur Loesung des Lokalisationsproblems Informationen verwenden, die sich mit Positionsmesssystemen bestimmen lassen. Diese Verfahren nutzen letztlich Messdaten von mehreren Positionskoordinaten, die in zwei verschiedenen Koordinatensystemen, deren Transformationsparameter gesucht werden, bekannt sind bzw. gemessen wurden. Die bekannten Positionen repraesentieren die Objektkoordinaten und die Referenzkoordinaten werden mit den Positionssensoren empirisch bestimmt. Wegen der Bedeutung dieser Konzepte ist ein systematischer Vergleich und insbesondere eine Analyse des Fehlerfortpflanzungsverhaltens hilfreich. Dies ermoeglicht dem potentiellen Anwender die qualifizierte Auswahl des geeigneten Verfahrens. The position and orientation (pose) determination of an object coordinate system in relation to a reference coordinate system is known as a location problem of the analytical geometry. These problems appear under different points of view in different areas of technology and natural sciences. For this reason different methods for position and orientation determination are discussed with respect to their qualities and are compared with each other. Methods are investigated which use position information looked for. These methods use effectively readings of several position coordinates in two different coordinate systems whose transformation parameters are looked for. The known positions represent the object coordinates and the reference coordinates are determined empirically with the position sensor. Therefore a systematic comparison and particularly an analysis of the error propagation is useful. This allows the user to make a qualified choice of the suitable method.