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Topologische Navigation: Der Routengraph

Topologische Navigation: Der Routengraph. Navigation Autonomer Mobiler Systeme WS 07/08. Prof. Dr. Bernd Krieg-Brückner Dr. Bernd Gersdorf. Thomas Wolfram, Björn Beckmann. Route. Segment. Platz. Knoten Entscheidungspunkt Position, Ausrichtung Referenzsystem Referenzposition.

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Topologische Navigation: Der Routengraph

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Presentation Transcript

  1. Topologische Navigation:Der Routengraph Navigation Autonomer Mobiler Systeme WS 07/08 Prof. Dr. Bernd Krieg-Brückner Dr. Bernd Gersdorf Thomas Wolfram, Björn Beckmann

  2. Route Segment Platz Knoten Entscheidungspunkt Position, Ausrichtung Referenzsystem Referenzposition • gerichtete Kante • verbindet 2 Plätze • Start und Ziel • Eingang, Verlauf, Ausgang

  3. Beispiel Route: GW2

  4. betritt GW2 durch • Eingang • gehe geradeaus auf • die Treppe zu • drehe Dich rechts, gehe • zum nächsten Flur B1400 • folge dem Flur bis zur • Tür des ersten Raums • auf der linken Seite • drehe Dich zur Tür, • tritt ein

  5. Route Segment • Start: • Eingangstür GW2 • • Eingang: • drehe Dich zur Tür • • Verlauf: • Folge dem Flur bis zur • Treppe • • Ausgang: • Drehe Dich zur Treppe • • Ziel: • Flur, Ausrichtung zur • Treppe B1400

  6. Route Segment • Start: • Flur, Ausrichtung zur • Treppe • • Eingang: • drehe Dich nach rechts • • Verlauf: • Folge dem Flur bis zum • nächsten Korridor • • Ausgang: • Drehe Dich zum Flur • • Ziel: • vor dem Korridor, • Ausrichtung zum • Korridor B1400

  7. Routengraph • Vereinigung mehrerer Routen,also ihrer Segmente und Plätze • Bedingung: Routen sind Homogen • Schwierig: Integrieren von Plätzen • Allgemeines Referenzsystem und Referenzposition nötig

  8. Lagen und Abstraktion • Verschiedenartige Routengraphen trennen • Beispiel Bahnhof • Routenwissen undÜbersicht • Robotlevel – Userlevel

  9. Transfer • Verbindung heterogener Routen • Im Bild: • Bahnstrecken • Fußwege • Transfer Segmente

  10. Routenbasierende Navigation bei Tieren • Nahrungssuche bei Tieren (Nagetiere, Insekten…) • Wanderung bei Tieren (Vögel, Fischen, Meeresschildkröten…) • Modell von Poucet (1993) • Platz Repräsentation • Platz: Ansammlung von verketteten Ansichten • Lokales Referenz-System • Verbindung von 2 Plätzen • Richtung, Distanz • Topologisches Netzwerk • Verbundenheit der Plätze • Reihenfolge

  11. Beispiel: Wüstenameise • Wege-Integration • Homing Vector = Richtungswechsel u. Distanz • Angeborener Kompass • Fehlervermeidung • Richtungsanzeige • Für alle Spezies die gleiche Thematik • Plätze erkennen • Erwartungen aufbauen • Navigationsentscheidungen treffen

  12. Routenbasierende Navigation bei Robotern • Ähnlichkeit zwischen „biologischer“ und „künstlicher“ Navigation kein Zufall • Unterschiede: • Moderne Technologie (Sensoren) • Kombination von Sensoren • Agenten kennen ihre Umgebung • Vier Arten von Navigation • Guidance, Place Recognition - Triggered Response, Topological Navigation, Metrical Navigation

  13. Guidance • Leiten des Agenten • bis das sensorische Bild passt • handelt um Kriterien zu maximieren Beispiel: Agent fährt entlang einer Wand

  14. Platzerkennung - ausgelöste Reaktion • Wenn Platz erkannt → bestimmte Aktion • Hauptproblem: Erkennung des Platzes • Ansatz: wahrzunehmender Input • Ansatz: Merkpunkte erkennen ‼ Problem: Verschiedene Plätze → ähnlicher Input ‼ Problem: Sensorische Störungen

  15. Topologische Navigation • basierend auf topologischen Netzwerken • Erweiterung von „Platzerkennung - ausgelöste Reaktion“ Navigation • Elemente: Plätze und deren Verbindungen ‼ Problem: Durch das navigieren • keine neuen Plätze • keine neuen Verbindungen

  16. Metrische Navigation • keine Unterteilung des Raumes in Plätze • Navigation durch Entfernung und Winkel (Euclidean) • Karten spezifieren metrische Relationen • Sensorische Erfassung, Triangulation • grobes Beispiel: Occupancy Grids Vorteile • Agent kennt seine Position und • deren Beziehung zu anderen Objekten

  17. Routenbasierende Navigation bei Menschen • Weg- / Routenbeschreibung, Skizze • Startpunkt, Endpunkt, Zwischenpunkte • Sehenswürdigkeiten, charakteristische Elemente • Sequenz von Plätzen → jeder Platz neuer Entscheidungspunkt Modelling Navigational Knowledge by Route Graphs

  18. Exkurs: Ontologie Lehre des Seins, Disziplin der theoretischen Philosophie Informatik: “An ontology is an explicit specification of a Conceptualization.” Wissensrepräsentation, Begriffe und Relationen

  19. Wir wissen: Place8210: Node_IndoorsK Region8210: Region Office8210: Office Place8210 locatedIn Region8210 und Region8210 covers Office8210 Wissen ableiten: Place8210 containedIn Office8210

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