Wie richtet man ein INS für mobiles Mapping ein

In diesem Blog, wir sind wie man ein INS für mobiles Mapping einrichtet, speziell ein OXTS INS, sowohl auf einer landgestützten Plattform als auch auf einem Luftfahrzeug wie einer Drohne – damit Sie die bestmöglichen Daten aus Ihrer Vermessung erhalten. Wir haben Unsere Geräte sind so konzipiert, dass sie so einfach wie möglich einzurichten sind, von der Antennenplatzierung und Gerätekonfiguration bis hin zur Boresight-Kalibrierung für LiDAR-Vermessungen.

Hinweis: Dieser Blog ist als Leitfaden gedacht zur Einrichtung der OXTS INS-Hardware im Allgemeinen; für spezifische Details zur Einrichtung unserer Geräte laden Sie bitte das entsprechende Produkthandbuch herunter.

1) Checkliste vor der Installation

Das Erste, was Sie tun sollten, ist sicherzustellen, dass Sie alle benötigten Komponenten haben, einschließlich Ihres Geräts, aller benötigten Befestigungsmaterialien, Ihr Vermessungssensor, GNSS-Antennen und so weiter.

Es mag sich anhören offensichtlich, aber Sie müssen sicherstellen, dass auf der Plattform sowohl für das GNSS/INS als auch für den LiDAR Platz ist (dies kann kniffliger sein mit SWaP-eingeschränkte Plattformen wie Drohnen). Sie benötigen außerdem eine Möglichkeit, die Sensoren anzuschließen; wir verlassen uns normalerweise auf einen Netzwerkswitch.

Es gibt verschiedene Zubehör verfügbar von OXTS, die Sie verwenden können, um Ihre Einrichtung richtig hinzubekommen, einschließlich der Montage Streben und Antennenhalterungen für landgestützte Fahrzeuge. Zusätzlich, Ein Maßband ist unerlässlich, da Sie die Abstände zwischen Ihren verschiedenen Komponenten messen müssen, um sie später in Ihrer Konfigurationsdatei zu speichern.

Wenn Ihnen Teile fehlen oder Sie nicht sicher sind, was Sie brauchen, kann Ihnen unser Support-Team bei der ASo richten Sie ein INS für mobiles Mapping ein.

Laden Sie sich unser kostenloses herunter Checkliste für die mobile Kartierungsinstallation, oder alternativ Kontakt um Rat.

2) Hardware-Einrichtung

Schritt 1: Best Practices für die Montage von INIS

Unabhängig von der verwendeten Plattform müssen Sie sicherstellen, dass sowohl Ihr Vermessungssensor als auch Ihr GNSS/INS sicher am Fahrzeug montiert sind. Sie zielen darauf ab eliminieren irgendwelche Bewegung relativ am Fahrzeug selbst oder an den GNSS-Antennen, was zu Ungenauigkeiten in Ihren Daten führen könnte. Der RT-Strut (siehe Bild unten) von OXTS ist eine der einfachsten Möglichkeiten, Ihr GNSS/INS sicher in einem Auto zu montieren.

Sehen Sie unser komplettes Zubehörsortiment

Abhängig von Ihrer Plattform müssen Sie möglicherweise auch HF- und EM-Abschirmung sowie Vibrationsdämpfung berücksichtigen, die sich alle auf die Leistung auswirken können. VVibrationsdämpfung ist etwas, das Sie werden mit ... zurechtkommen müssen jede GNSS/INS, aber wenn Sie arbeiten in einer Umgebung wobei Gefahren wie Staub, Wasser oder elektromagnetische Störungen sind üblich, sollten Sie vielleicht ein besonders abgeschirmtes GNSS/INS in Betracht ziehen, wie zum Beispiel das RT3000 v4 DO-160.

Schritt 2: Antennenplatzierung

Für das mobile Kartieren an Land würden wir immer ein Dual-Antennen-Setup empfehlen, da dies Ihnen eine größere Genauigkeit der Überschrift und die Fähigkeit zur Berechnung Stand bei Stillstand. Für die Luftbildkartierung können Sie, sofern Ihr Flugrahmen nicht genügend Platz bietet, nur eine einzige Antenne verwenden. Eine einzelne Antenne mag nicht sein ziemlich als genau als Dual-Antennen-Setup, aber Es ist jedoch immer noch genau genug für viele mobile Kartierung Anwendungsfälle, insbesondere wenn man bedenkt, dass ein großer Teil der Luftbildkartierungsprojekte unter voller GNSS-Sicht durchgeführt wird.

Beim Initialisieren eines Systems mit einer einzelnen Antenne muss sich das Fahrzeug geradeaus bewegen, damit das System einen Kurs berechnen kann. Dual-Antennen-Setups ermöglichen die Initialisierung ohne Bewegung, was den Prozess erheblich erleichtert.

Es ist Best practice ist es, die Antennen so weit wie möglich von Ihrem Vermessungssensor zu montieren, da die Antennen den Sensor stören können, wenn sie zu nah sind. Wie bei GNSS/INS, Es ist also unerlässlich, sicherzustellen, dass die Antennen fest am Fahrzeugrahmen montiert sind, damit sie nicht bewegen relativ zum Fahrzeug oder zum GNSS/INS. Sie müssen außerdem sicherstellen, dass die Antennen auf der horizontalen Achse ausgerichtet sind – das heißt, sie sind auf gleicher Höhe.

Zusammenfassung 

• Zwei Antennen werden empfohlen, solange sie an Ihrer Nutzlast montiert werden können. 
• Montieren Sie Antennen so weit wie praktisch von Sensoren entfernt, um Interferenzen zu reduzieren 
• Stellen Sie sicher, dass die Antennen auf gleicher Höhe sind

Schritt 3: Stromversorgung und Verkabelung

Ein OXTS GNSS/INS-Gerät wird mit einem Netzteil geliefert, das in die 12-V-Steckdose im Armaturenbrett eines Autos gesteckt wird. Für Luftkartierungen versorgen wir das Gerät in der Regel direkt über den Akku der UAV oder Drohne.

Landgestützte mobile Mapper werden natürlich haben eine Vielzahl von andere Sensoren, die Strom benötigen, wie zum Beispiel LiDAR. Diese müssen unabhängig vom GNSS/INS mit Strom versorgt werden. In unseren eigenen Testaufbauten verwenden wir ein tragbares Powerpack, um unser LiDAR mit Strom zu versorgen, aber Sie könnten es natürlich auch über das Auto mit Strom versorgen.

Verkabelung ist wichtig zu berücksichtigen, wenn man herausfindetWie richte ich ein INS für mobiles Mapping ein?. Bei Luftbildaufklärungsnutzlasten müssen die Kabel die Geräte mit einer Stromquelle, untereinander und gegebenenfalls mit Datenloggern verbinden, ohne die Flugfähigkeit der Flugzeugzelle zu beeinträchtigen (z. B. die Rotoren eines Quadrocopter-Drohnenmodells nicht zu behindern). Bei landgestützten Vermessungsgeräten ist die größte Herausforderung wahrscheinlich die Verbindung des LiDAR und des GNSS/INS. Dies liegt daran, dass das LiDAR an der Außenseite des Fahrzeugs montiert werden muss, während das GNSS/INS oft im Inneren montiert ist.

OXTS bietet eine maßgeschneiderte Dachhalterung, die dieses Problem löst, indem sie es Ihnen ermöglicht, Ihr GNSS/INS außen am Fahrzeug zusammen mit Ihrem LiDAR zu montieren. Wenn Sie sich dagegen entscheiden, führen wir die Kabel in der Regel durch ein Fenster oder die Kofferraumklappe und kleben sie am Dach fest, damit sie sich während der Fahrt nicht lösen. Letztendlich ist es jedoch unbedenklich, solange Sie die Kabel so sichern können, dass sie nicht durch die Türen beschädigt werden, sich während der Fahrt lösen und die Verbindungen nicht übermäßig belasten.

Zusammenfassung 

• Entscheiden Sie, ob Ihr GNSS/INS- und Vermessungssensor über einen Akku oder die eigene Stromversorgung der Vermessungsplattform (z. B. den 12-V-Anschluss eines Autos) mit Strom versorgt wird.
• Die Kabel müssen lang genug sein, um alle Komponenten bequem miteinander zu verbinden, aber nicht so lang, dass sie den Betrieb der Plattform beeinträchtigen. OXTS bietet eine Reihe von Kabeloptionen an.
• Bei landgestützten Fahrzeugen sollten Sie die Montage des GNSS/INS außerhalb des Fahrzeugs in Erwägung ziehen, um den Aufwand für die Verlegung von Kabeln vom Innenraum nach außen zu vermeiden.

3) Gerätekonfiguration

Sobald die Hardware montiert ist, ist der nächste Schritt bei der Installation eines mobilen Kartierungssystems Konfigurieren Sie das Gerät. Mit OXTS-Geräten erfolgt dies über NAVconfig, welche ein Teil unserer kostenlosen Suite von Post-Processing- und Datenvisualisierungswerkzeugen ist, NAVsuite.

Unsere Support-Dokumente geben Ihnen eine vollständige Aufschlüsselung jedes konfigurierbaren Teils, aber in einfachen Worten führt Sie NAVconfig durch einen schrittweisen Konfigurationsprozess, damit Sie wissen, wieSo richten Sie ein INS für mobiles Mapping ein.

1. Entscheiden Sie, ob Sie eine frühere Konfiguration verwenden, eine neue starten oder eine frühere Konfiguration ändern möchten.
2. Definieren Sie die Ausrichtung Ihres Geräts relativ zum Fahrzeug.
3. Definieren Sie die Position(en) Ihrer GNSS-Antenne(n) relativ zum Gerät.
4. Konfigurieren Sie Haftreibungsbedingungen, um die Stabilität bei reduzierten GNSS-Signalen sicherzustellen.
5. Definieren Sie, wie Korrekturdaten bereitgestellt werden (RTK, NTRIP oder Ähnliches).
6. Geben Sie die Details Ihres LiDAR-Systems ein, falls Sie eines verwenden.
7. Konfigurieren Sie die Ausgänge des GNSS/INS, einschließlich der Angabe, ob NCOM oder UCOM verwendet werden soll (OXTS geschützte Daten Formate), Ausgabe über Ethernet, serielle Schnittstelle oder CAN, Unterstützung von CAN-Eingängen sowie die zu verwendenden Trigger.
8. Konfigurieren Sie die Details zur Zeitsynchronisation (mehr dazu später).
9. Festlegen, wie das Gerät initialisiert wird (im Stillstand oder während der Fahrt).
10. Beschreiben Sie die GNSS-Umgebung (freier Himmel, teilweise verdeckt oder häufig verdeckt).
11. Definieren Sie weitere Umgebungsfaktoren wie Vibrationswerte, lokale Koordinaten und Ähnliches.

Für straßenbasierte mobile Kartierung, empfehlen wir also Aktivierung des seitlichen und vertikalen erweiterten Schlupfs. Dies beschränkt das GNSS/INS auf den Fahrzeugrahmen, um Schlupf zu reduzieren.

Zusammenfassung 

• Führen Sie die Schritte in NAVconfig aus, um Ihr GNSS/INS zu konfigurieren. Achten Sie darauf, dass alle Konfigurationsschritte korrekt ausgeführt werden.
• Sie müssen auch Ihre Vermessungssensoren konfigurieren und sie mit Ihrem GNSS/INS synchronisieren, um präzise Daten zu erfassen.

4) Sensor-Konfiguration

So wie Sie Ihr GNSS/INS konfiguriert haben, wenn Sie über hEinrichtung eines INS für mobiles Mapping, Sie müssen auch Ihre Sensoren konfigurieren. Dies ist besonders wichtig, da OXTS-Geräte die Daten Ihres Vermessungssensors (insbesondere LiDAR) nutzen können, um ihre eigene Genauigkeit in Bereichen mit schwachem GNSS-Signal zu verbessern.

Befolgen Sie zuerst alle Konfigurationsschritte in der Bedienungsanleitung Ihres Sensors. Wenn Sie einen LiDAR-Sensor verwenden, sollten Sie zwei zusätzliche Schritte ausführen:

1. Geben Sie den LiDAR-Hersteller und das Modell in NAVconfig ein. Dies ermöglicht es Ihnen, die Daten auf dem GNSS/INS zu speichern, wenn Sie dies wünschen und Ihre Vermessungsgröße dies zulässt (größere Vermessungen können mehr Daten erfassen). 
2. In OXTS Georeferencer müssen Sie den Hebelarm für Ihr LiDAR-Gerät eingeben.

OXTS Georeferencer ist unsere Spezialsoftware zur Georeferenzierung von LiDAR-Daten. Hier verarbeiten Sie auch Ihre INS- und LiDAR-Daten für die Boresight-Kalibrierung (siehe unten).

Erfahren Sie mehr über OXTS-Georeferenzierung

5) Zeitsynchronisation

Sicherstellen, dass Die Synchronisierung der Uhren in Ihren Sensoren ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die endgültigen Daten nutzbar sind. Der Schlüssel hier ist, ein gemeinsames Synchronisationsprotokoll zwischen Ihrem Umfrage-Sensor und Ihrem Lokalisierungssensor.

OXTS GNSS/INS-Geräte unterstützen eine Reihe von Synchronisationsarten, darunter PTP, gPTP, NMEA, und PPS. Die meisten aktuell LiDAR-Sensoren unterstützen PTP, ältere Modelle unterstützen PPS und NMEA. PPS und NMEA können sehr komplex einzurichten, daher in den meisten Fällen PTP oder gPTP wird bevorzugt.

Die Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Einrichtung der PTP- und gPTP-Synchronisation zwischen Ihren Sensoren finden Sie hier – Funktionsleitfaden: PTP und gPTP

6) Zielachsenkalibrierung

Für diejenigen, die LiDAR-Sensoren für Vermessungszwecke verwenden, wie z. B. solche von Hesai oder Entlassen, es gibt ein letzter Schritt im Rahmen der Einrichtung der mobilen Kartierung, die als Boresight-Kalibrierung bezeichnet wird. Dabei werden die Koordinatensysteme Ihres GNSS/INS und Ihres LiDAR präzise aufeinander abgestimmt, um sicherzustellen, dass die endgültige georeferenzierte Punktwolke so genau so gut wie möglich, Beseitigung Unschärfe und Doppeltsehen (Objekte erscheinen zweimal in der Punktwolke). Der Unterschied zwischen Punktwolken, die ohne und mit Boresight-Kalibrierung generiert wurden, ist bemerkenswert.

Im Vorher-Nachher-Vergleich unten ist deutlich zu erkennen, dass die Laterne vor der Kalibrierung zweimal und danach nur einmal erscheint.

Um eine Zielachsenkalibrierung durchzuführen, ySie müssen eine kurze, zweiminütige Datenerfassung rund um ein Kalibrierungsziel durchführen, bevor Sie mit Ihrer Hauptuntersuchung beginnen. Es gibt zwei Arten von Zielen, die Sie verwenden können. Wir haben spezielle Boresight-Kalibrierungsziele, die käuflich zu erwerben sind, oder wenn Sie sich in der Nähe von Wänden oder ähnlichen flachen Ebenen befinden, können Sie die Kalibrierung anhand dieser durchführen.

Sobald Sie die Daten gesammelt haben, müssen Sie diese speichern und dann mit Ihrem Hauptdatenerfassungsprojekt beginnen. Am Ende der Umfrage laden Sie Ihre LiDAR-Datei und Ihre Navigationsdatei in OXTS Georeferencer hoch und klicken im Boresight-Kalibrierungsfeature auf ‘Boresight-Kalibrierung ausführen’. Die Software berechnet dann die Winkelversätze zwischen Ihrem LiDAR und GNSS/INS, die Sie dann in den OXTS Georeferencer eingeben können. Das Ergebnis: Punktwolkendaten, die frei von Unschärfe und Doppelbildern sind.

Hinweis: Da Ihr Setup unverändert bleibt, können Sie dieselben Zielkalibrierungsdaten für Ihr nächstes Datenerfassungsprojekt verwenden.

Zusammenfassung 

• Die Boresight-Kalibrierung richtet Ihr GNSS/INS und LiDAR präzise aus, um die Genauigkeit zu maximieren und Doppelkonturen in der finalen Punktwolke zu eliminieren.
• Es erfordert eine kurze, zweiminütige Datenerfassung zu Beginn der Umfrage, entweder um Ziele herum oder um eine Struktur mit Wänden
• Der Prozess ist einfach. Laden Sie Ihre Boresight-Vermessungs-LiDAR- und GNSS/INS-Dateien in OXTS Georeferencer hoch und klicken Sie auf ‘Boresight-Kalibrierung ausführen’.’
• Die Software berechnet dann die Winkelabweichungen zwischen Ihrem LiDAR und INS auf ein Zehntel Grad genau.

7. Datenvalidierung

Bevor Sie mit einer vollständigen Erhebung beginnen, ist es eine gute Praxis, mit einer kurzen Datenerfassungsmission sicherzustellen, dass Ihre Einrichtung korrekt ist. Der Schlüssel liegt darin, NAVdisplay zur Echtzeitprüfung Ihrer Daten. NAVdisplay zeigt Ihnen den Status des GNSS/INS und die von Ihnen gesammelten Daten an. Sie können auch überprüfen, ob Ihre Zeitsynchronisation ordnungsgemäß funktioniert ohne unerwartete Abweichungen.

Dies ist ein wichtiger Schritt da dabei oft Probleme zutage treten, mit denen man nicht gerechnet hat, oder hätte nicht vorhersehen können. Wir empfehlen Ihnen, direkt von der Einrichtung und Initialisierung bis hin zu Nachbearbeitung, damit Sie jeden Teil Ihres Prozesses getestet haben und genau wissen, was Sie erwartet.

Zusammenfassung

• Führen Sie vor Ihrer eigentlichen Mission eine kurze Umfrage durch, um sicherzustellen, dass alles korrekt eingerichtet ist
• Führen Sie den gesamten Prozess, einschließlich der Nachbearbeitung, durch, um sicherzustellen, dass Sie alle Fehler erkennen

8. So richten Sie ein INS für mobiles Mapping ein – Allgemeines Fallstricke und wie man sie vermeidet

Nachdem wir Tausenden von Kunden bei der Einrichtung ihrer Geräte geholfen haben, haben unsere Customer-Success-Teams einige wiederkehrende Herausforderungen festgestellt. Hier sind sie – und wie Sie sie vermeiden können. 

• Zeitsynchronisationsprobleme

Die Zeitsynchronisation kann knifflig und technisch sein, aber viele der Probleme, auf die wir stoßen, sind das Ergebnis von Annahmen anstelle des Lesens der Anweisungen für Ihren unterstützenden Sensor. Lesen Sie immer die Anweisungen vollständig durch, damit Sie nichts annehmen – und stellen Sie sicher, dass Sie methodisch testen. 

• Geisterbilder oder Unschärfe in Punktwolken 

Der Albtraum eines jeden LiDAR-Vermessers – unscharfe Bilder oder Doppelbilder (auch als Doppelbildwahrnehmung bezeichnet) – wird häufig durch Ungenauigkeiten zwischen den Koordinatensystemen von LiDAR und GNSS/INS verursacht. Dies unterstreicht deutlich die Bedeutung des Boresight-Kalibrierungswerkzeugs, da es die einzige Möglichkeit darstellt, sicherzustellen, dass Ihre Koordinatensysteme präzise vermessen werden – was mit bloßem Auge unglaublich schwer zu bewerkstelligen ist.

• Positionsdrift in städtischen Schluchten 

Mobile Mapping Systeme sollten nicht auf den Betrieb nur in Umgebungen mit freiem Himmel beschränkt sein. In vielen Fällen, sobald GNSS ausfällt, kann die Positionsdrift schnell außer Kontrolle geraten und die Daten unbrauchbar machen. Der eigentliche Wert eines Mobile Mapping Systems liegt in seiner Fähigkeit, sowohl mit als auch ohne GNSS genaue Daten zu sammeln. Um die Positionsdrift zu bekämpfen, koppelt der OXTS gx/ix Algorithmus GNSS- und IMU-Daten eng, um sicherzustellen, dass die Positionsdrift während einer Vermessung unter Kontrolle bleibt.

Wir sind hier, falls Sie weitere Unterstützung benötigen

Unser Ziel bei der Entwicklung unserer GNSS/INS-Geräte war es, sie für einen hochpräzisen Sensor so einfach wie möglich einzurichten. Aber wir wissen, dass unterschiedliche mobile Mapping-Setups einzigartige Umstände und Herausforderungen schaffen, die nicht immer eine offensichtliche Lösung haben. Für diese Situationen steht Ihnen unser globales Support-Team mit Rat und Tat zur Seite, um sicherzustellen, dass Ihre Arbeit auf Kurs bleibt. 

Klicken Sie hier, um uns eine Frage zur Einrichtung Ihres OXTS GNSS/INS für Mobile Mapping zu stellen.

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