Map-aided localization for autonomous driving using a particle filter

Abstract

Vehicles losing their GPS signal is a considerable issue for autonomous vehicles and can be a danger to people in their vicinity. To circumvent this issue, a particle filter localization technique using pre-generated offline Open Street Map (OSM) maps was investigated in a software simulation of Scania’s heavy-duty trucks. The localization technique runs in real-time and provides a way to localize the vehicle safely if the starting position is known. Access to global localization was limited, and the particle filter still succeeded in localizing the vehicle in the vicinity of the correct road segment by creating a graph of the map information and matching the trajectory to the vehicle’s sensor data. The mean error of the Particle filter localization technique in optimal conditions is 16m, which is 20% less than an optimally tuned dead reckoning solution. The mean error is about 50% larger compared to a Global Positioning System. The final product shows potential for expansion but requires more investigation to allow for real-world deployment. Att fordon kan mista sin GPS-signal är ett stort problem för autonoma fordon och kan vara en fara för människor i dess närhet. För att undvika detta problem föreslås en icke-global lokaliseringsteknik som använder Open Street Maps-kartor (OSM) och ett partikelfilter för att lokalisera fordonet i en mjukvarusimulation. Implementering körs i realtid och anger fordonets position med en tillräcklig träffsäkerhet för att det inte ska utgöra någon fara om dess startposition är känd. Globala lokaliseringsmöjligheter var begränsade, och partikelfiltret lyckades lokalisera fordonet till rätt vägsegment genom att konstruera en graf över den kartinformation den läst in och para ihop fordonets nuvarande färdväg med denna. Resultatet ger en lösning som optimalt har ett medelfel på 16m, vilket är 20% mindre än medelfelet jämfört med optimiserad dödräkning. Lösningen har ca 50% större medelfel än positionering med GPS. Slutresultatet visar en potential att användas i verkliga situationer, men kräver mer undersökningar.

Original document

The different versions of the original document can be found in:

• http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-280812