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2024-10-19T13:46:26Z

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[[Datei:Odometer.jpg|miniatur|Bildmitte: Fünfstellige Anzeige des Odometers in einem Auto]]

'''Odometrie''' oder auch '''Hodometrie''' (von {{grcS|ὁδός}} ''hodós'' „Weg“ und {{lang|grc|μέτρον}} ''métron'' „Maß“ – also „Wegmessung“) bezeichnet eine Methode der Schätzung von Position und Orientierung ([[Lageschätzung]]) eines mobilen Systems anhand der Daten seines Vortriebsystems. Durch Räder angetriebene Systeme benutzen dafür die Anzahl der Radumdrehungen, während laufende Systeme (z. B. [[Roboter]]) die Anzahl ihrer Schritte verwenden. Ein Gerät, das die Odometrie zur Lageschätzung verwendet, ist ein [[Odometer]]. Die Odometrie ist im Zusammenspiel mit der [[Koppelnavigation]] ein grundlegendes Navigationsverfahren für bodengebundene [[Fahrzeug]]e aller Art ([[Kraftfahrzeug]]e, Roboter), allerdings wird es auf Grund seiner Fehlereigenschaften selten als alleiniges Verfahren eingesetzt.

== Verfahren ==
Die Anzahl <math>n</math> der Radumdrehungen zwischen zwei Messzeitpunkten wird gezählt (beispielsweise mit [[Inkrementalgeber]]n) und zusammen mit dem bekannten [[Umfang (Geometrie)|Radumfang]] <math>\pi \cdot d</math>, wobei <math>d</math> den [[Durchmesser|Raddurchmesser]] vorstellt, in eine Wegdifferenz <math>\Delta s</math> umgerechnet:

:<math>\Delta s = \pi \cdot d \cdot n</math>.

Über die Lenkwinkel der einzelnen Räder kann die Richtung der Fahrzeugbewegung ermittelt werden, wobei die Berechnungsvorschrift für den Lenkwinkel vom Typ des [[Fahrwerk]]s ([[Lenkung|Vorderachslenker, Hinterachslenker]]) abhängig ist.

Odometrische Messverfahren ermöglichen eine ''relative'' Positionsbestimmung, da sie nur mit Wegdifferenzen arbeiten. Für eine absolute Positionsangabe muss eine Position bekannt sein, auf die die Positionsdifferenzen bezogen werden können. Im eindimensionalen Fall (Schienenfahrzeug) ergibt sich die Gleichung

:<math>s(t_\mathrm{neu}) = s(t_\mathrm{alt}) \!\ + \Delta s </math>.

== Fehlerbetrachtung ==
Die folgenden Größen können Einfluss auf die Genauigkeit der Positionsmessung haben.
* Radgeometrie (Unrundheit, Verschleiß, fehlerhafte Messung des Durchmessers, unterschiedlicher Durchmesser bei Wechsel zwischen Sommer- und Winterreifen, Querprofil des Rades)
* Material und Luftdruck (Profil, Weichheit des Materials, Weichheit durch Aufpumpdruck, Temperatur, Geschwindigkeit)
* Bodenbeschaffenheit (Unebenheit, [[Schlupf]])
* Fahrgestellgeometrie (Spiel, fehlerhafte Messung der Radabstände und Lenkeinrichtungen)
* Fahrzeuggewicht (ungleiche Verteilung: stärkere Belastung und Verformung einzelner Räder)
* Wind
Alle Fehler fließen in die Positionsdifferenz ein, die zur letzten bekannten Position hinzuaddiert wird. Somit addieren sich die Fehler mit jedem Messschritt, und mit länger dauernder Messung entsteht eine immer größere Abweichung. Diese [[Regeldifferenz]] (Schleppfehler) in der odometrischen Positionsberechnung ist praktisch nicht zu vermeiden, auch wenn alle Fehlereinflüsse minimiert werden.

== Anwendung ==
=== Fahrzeugtechnik ===
Odometrie bezeichnet hier eine Funktionalität, die zu bestimmten Zeitpunkten die Position, Ausrichtung und den Fahrzustand eines Kfz bestimmt. Als Eingangsgrößen dienen in der Regel Messgrößen aus dem Fahrwerk (Raddrehung, Richtung), des [[Drehratensensor|Gierratensensors]] (ESP/ABS) und der Lenkung (Radlenkwinkel, Lenkradwinkel).
Bei der [[Mobiles Navigationssystem|Fahrzeugnavigation]] wird es ergänzend zur [[Global Positioning System|GPS]]-Ortung eingesetzt, um Bereiche ohne Empfang wie Tunnelstrecken zu überbrücken und die GPS-Ergebnisse zu verfeinern.

[[Odometrie (ETCS)|ETCS-Odometrie]] wird zur sicheren Positions- und Geschwindigkeitsmessung von Zügen verwendet.

=== Robotik ===
In der autonomen Robotik ist die Odometrie eines der einfachsten und dadurch eines der häufigsten Hilfsmittel zur [[Lokalisierung (Robotik)|Lokalisierung]]. In der Regel werden die Odometriemessungen durch weitere [[Regler|Sensorik]] – typischerweise [[Echoortung]] oder [[Global Positioning System|GPS]] – ergänzt, um bessere Ergebnisse zu erhalten.<ref>Joachim Hertzberg, Kai Lingemann, Andreas Nüchter: ''Mobile Roboter. Eine Einführung aus Sicht der Informatik'' (= ''eXamen.press.''). Springer Vieweg, Berlin u. a. 2012, ISBN 978-3-642-01725-4.</ref>

=== Navigation bei Insekten ===
Für Ameisen wurde nachgewiesen, dass sie sich nach der Nahrungssuche mit Hilfe der [[Pfadintegration]] wieder nach Hause orientieren<ref>{{Literatur |Autor=Matthias Wittlinger, [[Rüdiger Wehner]], Harald Wolf |Titel=The Ant Odometer: Stepping on Stilts and Stumps |Sammelwerk=Science |Band=312 |Nummer=5782 |Datum=2006-06-30 |ISSN=0036-8075 |DOI=10.1126/science.1126912 |Seiten=1965–1967 |Online=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1126912 |Abruf=2023-01-31}}</ref>. Die Strecke, die die Ameisen hierbei zurücklegen, wird durch die Länge der Beine beeinflusst. In Experimenten mit verschiedenen Steigungen scheinen die Ameisen die korrekte Entfernung zurückzulegen, was auf die Fähigkeit zur trigonomischen Kalkulation hinweist.<ref>{{Literatur |Autor=Sandra Wohlgemuth, Bernhard Ronacher, Rüdiger Wehner |Titel=Ant odometry in the third dimension |Sammelwerk=Nature |Band=411 |Nummer=6839 |Datum=2001-06 |ISSN=0028-0836 |DOI=10.1038/35081069 |Seiten=795–798 |Online=https://www.nature.com/articles/35081069 |Abruf=2023-01-31}}</ref> Jedoch sind hier Fragen nach der Messart und der Kompensation für verschiedene Bewegungsmuster und Laufgeschwindigkeiten noch nicht ausreichend beantwortet.

Auch Hummeln bedienen sich dieser Art der Navigation.<ref>Dr. Christoph Kurze, Universität Regensburg in: [https://www.heise.de/news/Die-faszinierenden-Faehigkeiten-der-Hummeln-9984063.html Nektarsammler mit Niedlichkeitsfaktor: Hummeln sind echte Flugtalente] (Heise.de) </ref>

== Quellen und Anmerkungen ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4122409-7}}

[[Kategorie:Kraftfahrzeugtechnik]]
[[Kategorie:Robotik]]
[[Kategorie:Dimensionale Messtechnik]]
[[Kategorie:Navigation]]

Odometrie - Versionsgeschichte

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