Auswahl des richtigen INS-Geräts für die mobile Kartierung

Die Wahl eines INS-Geräts für die mobile Kartierung ist eine wichtige Entscheidung. Die richtige Hardware kann die Qualität Ihrer endgültigen Vermessung und die Leichtigkeit, mit der Sie die Daten erfassen, erheblich verbessern - selbst in schwierigen Umgebungen. Aber wie treffen Sie diese Entscheidung?

In diesem Blog befassen wir uns mit der Wahl zwischen verschiedenen GNSS-gestützten Trägheitsnavigationssystemen, kurz GNSS/INS. Außerdem bieten wir einen Vergleich der OXTS GNSS/INS-Geräte, die sich am besten für die mobile Kartierung eignen.

Warum die Wahl des INS-Geräts für die mobile Kartierung wichtig ist

Obwohl jedes GNSS/INS im Grunde das Gleiche tut, gibt es eine Reihe von Merkmalen, die ein bestimmtes Gerät für eine bestimmte Anwendung besser geeignet machen als ein anderes.

Genauigkeitsanforderungen

Dies ist für jeden mobilen Kartierer von größter Bedeutung. Ihre Lokalisierungslösung muss das richtige Maß an Positionsgenauigkeit für Ihre Vermessungsdaten liefern - sonst kann die Vermessung ihren Zweck nicht erfüllen. 

In Bezug auf die Genauigkeit gibt es einige Faktoren zu berücksichtigen: 

• Die Qualität der Hardware: Die verwendeten Komponenten sind natürlich ein wichtiger Faktor für die Genauigkeit. 
• Die Verarbeitungsqualität: Mit der richtigen Konstruktion, sorgfältigen Kalibrierungen und cleveren Algorithmen ist es möglich, aus preiswerteren Teilen eine höhere Genauigkeit zu erzielen, so dass Sie die richtige Genauigkeit erhalten, ohne einen hohen Preis zahlen zu müssen. 
• Ausrichtung des Sensors: Schon eine geringe Fehlausrichtung zwischen Ihrem Vermessungssensor und Ihrem GNSS/INS kann zu schlechteren Ergebnissen führen. Bei LiDAR-Punktwolken kann beispielsweise eine Fehlausrichtung von wenigen Zehntelgrad zwischen LiDAR und GNSS/INS zu Unschärfe und ‘Doppeltsicht’ führen, bei der Objekte in der Punktwolke doppelt erscheinen. 

Plattformgröße und Nutzlast

Wenn Sie eine mobile Kartierung mit einer kleinen Plattform durchführen, spielt die Größe Ihres GNSS/INS eine Rolle. Bei Luftplattformen wie Quad-Copter-Drohnen wirken sich das Gewicht und der Energiebedarf des GNSS/INS direkt auf die Flugzeit der Drohne aus und können die Geschwindigkeit, mit der Sie ein Gebiet vermessen können, einschränken.  

Der Schlüssel liegt darin, die SWaP-Beschränkungen (Größe, Gewicht und Leistung) mit der Leistung des Geräts in Einklang zu bringen, um sicherzustellen, dass Sie die bestmögliche Leistung erhalten. 

Herausforderungen der GNSS-Umgebung

GNSS selbst funktioniert am besten unter freiem Himmel. Vermessungsingenieure und mobile Kartierer müssen jedoch häufig Gebiete kartieren, in denen das GNSS-Signal schwächer ist, z. B: 

• Städtische Umgebungen, in denen hohe Gebäude GNSS-Signale blockieren und reflektieren, was zu Fehlern führt. 
• Räume, in denen keine direkte Sichtverbindung zum Himmel besteht, wie z. B. in Innenräumen oder unter Baumkronen in einem Wald. 
• Unterirdische Umgebungen, in denen das GNSS-Signal vollständig blockiert ist. 

Es ist wichtig zu wissen, wie Ihr GNSS/INS diese Herausforderungen kompensiert - wenn es das überhaupt tut. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie Zeit und Mühe aufwenden, um zusätzliche Sensordaten in Ihre Nutzlast zu integrieren, um eine ausreichend robuste Lösung für die mobile Kartierung zu schaffen. 

Übersicht über die OXTS INS-Geräte für die mobile Kartierung

Unsere GNSS/INS-Geräte funktionieren alle ungefähr die und bieten alle die für die mobile Kartierung erforderliche Genauigkeit. Es gibt jedoch einige Unterschiede in Bezug auf Formfaktor, Leistung und Größe, die bedeuten, dass ein Gerät für Ihren Anwendungsfall besser geeignet sein könnte als andere.

Wie Sie das richtige System für Ihre Anwendung auswählen

Kartierung von Straßen und Schienen

Straße und Schienenkartierung umfassen im Allgemeinen große Entfernungen - unter Umständen Hunderte von Quadratkilometern. Das bedeutet, dass Sie eine Lokalisierungslösung benötigen, die nur minimal abweicht über die Zeite. Der Schutz der Positionsdrift kann erfolgen durch zusätzlich Sensoren, sondern kann auch durch die Qualität der Daten verbessert werden. Kalman-Filter innerhalb des GNSS/INS (der Algorithmus, der für die Erkennung und Zurückweisung von Irrtum Daten).

Die Kartierung von Schienenfahrzeugen ist für einige Anbieter aufgrund der Art und Weise, wie sich Züge bewegen, eine besondere Herausforderung. Teil des Kalman-Filters in einem GNSS/INS ist ein Datenmodell, das die Ausgaben auf die Bewegung des Fahrzeugs beschränkt. Bei einem Auto würde dieses Modell beispielsweise eine seitliche Bewegung ohne Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung automatisch als fehlerhaft werten, da sich Autos nicht seitwärts bewegen können, ohne sich vorwärts oder rückwärts zu bewegen. Züge bewegen sich auf einzigartige Weise, die berücksichtigt werden müssen um ihren Standort genau zu erfassen.

Größe und Gewicht sind nicht im Allgemeinen eine für die Kartierung auf der Straße oder auf der Schiene in Betracht, da die Nutzlast auf einem Auto oder einem Zug montiert wird - aber die Kosten können sein, wenn Sie suchen ein Outfit für eine Flotte von Fahrzeugen für die Kartierung. Auch die Genauigkeit ist wichtig - obwohl Es ist nicht immer ein Fall von ‘mehr ist besser'. Wir haben zum Beispiel einen Kunden, der straßenbasierte mobile Kartierung nutzt, um identifizieren. Gaslecks. Sie müssen nur bis auf einen Meter genau sein - mDas bedeutet, dass sie ein wirtschaftlicheres Gerät wie das xNAV650 verwenden können.. Andere Anwendungen erfordern jedoch eine Genauigkeit im Zentimeterbereich, so dass ein spezielleres Gerät erforderlich ist.

Ein weiterer Aspekt ist die Umwelt. Sowohl Straßen als auch Wege gehen oft durch lange Tunnel, und Gebiete, in denen das GNSS-Signal begrenzt ist. Sie benötigen wirksame Werkzeuge für Schutz der Positionsgenauigkeit in diesen Umgebungen, wie zum Beispiel unser gx/ix-Dichtungskupplungstechnik, oder MultiSensor-Fusion (entweder in Echtzeit oder in der Nachbearbeitung).

Unsere Empfehlung:

• RT3000 v4
• WayFinder Prime
• xNAV650

Lesen Sie, wie BeeXact das gesamte italienische Straßennetz mit einem RT3000 v4 kartieren konnte

Luftbildkartierung

Bei Luftbildvermessungsprojekten, bei denen das Fahrzeug ein Großraumflugzeug ist, sind Genauigkeit und Zuverlässigkeit wichtiger als alles andere. Die Vermessung von Punkten in Tausenden von Metern Tiefe bedeutet, dass Sie möglichst genaue Positionsdaten benötigen, um sicherzustellen, dass der endgültige Vermessungsdatensatz eindeutig ist. Und wenn Ihr System unzuverlässig ist, müssen Sie bei einem Systemausfall möglicherweise Gebiete neu vermessen - ein kostspieliges Unterfangen. 

Größe und Gewicht stellen in diesem Anwendungsfall keine Herausforderung dar, ebenso wenig wie die Navigation ohne GNSS, da Sie sich auf ein starkes GNSS-Signal verlassen können. Bei bestimmten Verteidigungsanwendungen kann der umkämpfte Luftraum jedoch von GNSS-Störungen betroffen sein. In diesen Fällen kann die Möglichkeit, zusätzliche Sensoren wie Fluggeschwindigkeitssensoren zu integrieren, dazu beitragen, die Genauigkeit zu erhalten.

Ein GNSS/INS, das in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird, muss auch gegen eine wenige verschiedene Formen der Störung. Dazu gehören elektromagnetische Störungen sowie extreme Temperaturen und Druckschwankungen, Wasser und sogar Blitzeinschläge. Der DO-160 Standards wurden entwickelt, um den Schutz eines Geräts gegen diese Phänomene zu bewerten - und der RT3000 v4 DO-160 hat die meisten DO-160-Tests aller MEMS-GNSS/INS auf dem Markt, was es zu einer idealen Lösung für die Luftbildvermessung macht.

Unsere Empfehlung:

RT3000 v4 DO-160

UAV- und Robotik-Kartierung

Bei UAVs und Robotern sind SWaP-Beschränkungen die wichtigste Überlegung - insbesondere die Abwägung zwischen diesen und der benötigten Genauigkeit. Ein zu schweres Gerät entlädt die Batterie schneller und schränkt die Einsatzzeit ein. 

Fähigkeiten zur Lokalisierung in Innenräumen dürften ebenfalls wichtig sein. Roboter und Drohnen werden häufig verwendet, um gefährliche Räume zu kartieren, die für Menschen unsicher sind, oder Orte, die für Menschen und größere Fahrzeuge unzugänglich sind. Diese Orte befinden sich oft in Innenräumen oder unter der Erde, wo es kein GNSS-Signal gibt. Ob die Lokalisierung ohne GNSS-Signal in Echtzeit oder im Nachhinein erfolgt, hängt wahrscheinlich von Ihrem Budget, den SWaP-Einschränkungen und dem Anwendungsfall ab - ein landgestützter Roboter kann WayFinder problemlos montieren, eine Drohne muss stattdessen vielleicht ein xNAV650 mit nachbearbeiteter LiDAR-Inertial-Odometrie (LIO) verwenden. Beide bieten das gleiche Maß an Genauigkeit - nur macht es der eine in Echtzeit, der andere in der Nachbearbeitung.

Unsere Empfehlung:

• xRED
• xNAV650
• WayFinder Prime

Lesen Sie, wie Dronezone eine veraltete Eisenbahnbrücke mit dem xNAV650 und einem UAV kartieren konnte, um ihre strukturelle Integrität zu verstehen

GNSS-verweigerte Umgebungen

Umgebungen, in denen kein GNSS zur Verfügung steht, erfordern eine Lokalisierungslösung, die alternative Methoden zur Positionsberechnung verwendet. SLAM (gleichzeitige Lokalisierung und Kartierung) ist eine gängige Methode, die in mobile Kartierung, aber er hat Schwierigkeiten bei längeren Strecken und ist nicht effektiv beim Übergang zwischen Innen- und Außenbereiche.

Alternativ dazu, MultiDie Sensorfusion bietet eine Möglichkeit für eine robuste Lokalisierung, wenn das GNSS-Signal blockiert ist. Sie kann dazu beitragen, die Genauigkeit über größere Entfernungen beizubehalten, und kann bei Bedarf wieder auf GNSS umschalten. Die Umsetzung kann technisch anspruchsvoller sein (obwohl Lösungen wie WayFinder machen es viel einfacher), Aber die Vorteile der Multisensor-Fusion können die Mühe wert sein.

Kompakte Plattformbeschränkungen

Wir haben bereits die Herausforderung der Plattformbeschränkungen erwähnt: Maximale Genauigkeit bei minimalem Energieverbrauch, Größe und Gewicht ist bei verschiedenen Anwendungen entscheidend.ons. 

OXTS bietet eine Reihe von Optionen für SWaP-beschränkten Plattformen. Die xNAV (und sein Schwesterprodukt, das AV200) sind beides kleine Einheiten, die bereits erfolgreich auf Drohnen montiert wurden. Die xRED ist sogar noch kleiner, allerdings ohne Gehäuse - das heißt, er eignet sich am besten für Projekte, bei denen die Nutzlast in eine größere Einheit integriert werden soll.

Abschließende Empfehlungen

Die Wahl des richtigen GNSS/INS für Ihre mobilen Kartierungsanforderungen hängt von einer Reihe von Faktoren ab, z. B. davon, wo Sie vermessen, von welcher Plattform aus Sie vermessen und welche Genauigkeit Sie benötigen. 

Das letzte Teil des Puzzles ist das Unternehmen, das das Gerät herstellt, das Sie verwenden. Wie ist die Zusammenarbeit mit diesem Unternehmen? Ist der Support gut? Wie kalibrieren sie ihre Geräte während ihrer Lebensdauer?? Sind sie in der Lage, Ihnen bei Bedarf mit maßgeschneiderten Projekten zu helfen? Diese Punkte können den Unterschied zwischen einem erfolgreichen und einem schwierigen Projekt ausmachen, das unter großem Druck steht. 

Bei OXTS leisten wir unsere beste Arbeit in Partnerschaft mit unseren Kunden. Neben globalen Support-Services haben wir gemeinsam mit unseren Kunden an der Lösung einzigartiger Herausforderungen gearbeitet, die uns dazu veranlasst haben, neue Funktionen zu entwickeln, unsere Technologie weiterzuentwickeln und eine Fülle von internem Fachwissen im Bereich Mobile Mapping aufzubauen.