Why engineers are looking beyond GNSS for more resilient positioning

GNSS hat eine Schlüsselrolle bei der Positionsbestimmung gespielt und ist nach wie vor für viele moderne Kartierungs- und Navigationsanwendungen von entscheidender Bedeutung. Aber diese Anwendungen werden immer anspruchsvoller. Ingenieure stellen Fragen, für die GNSS nicht ausgelegt war. Zumindest nicht, um sie allein zu beantworten.

Dieser Artikel erklärt, warum Ingenieure über GNSS hinaus nach widerstandsfähigeren Positionierungslösungen für die Automobilprüfung, Kartierung und die Entwicklung autonomer Systeme suchen und sich dabei Technologien wie Echtzeit-Sensorfusion zuwenden.

Den Anspruch an die Positionierung erhöhen

Von der Nutzung des Doppler-Effekts zur Verfolgung von Sputnik in den 1950er Jahren über das US Navy Transit-Programm, von GPS zu GLONASS, Galileo, BeiDou und unzähligen anderen ist die Geschichte des GNSS eine faszinierende Erzählung technischer Errungenschaften. Heute, GNSS Positionierungstechnologie ist allgegenwärtig in Navigation, Vermessung, autonomen Systemen, Automobiltests und vielen anderen Bereichen. Ihre Erfolgsbilanz zeichnet sich durch globale Abdeckung, hohe Genauigkeit in offenen Wo bin ichUnd GNSS hat die Antwort gehabt.

Aber wer mit GNSS arbeitet, weiß, dass die alleinige Abhängigkeit von GNSS, oder gar von GNSS und Inertialmessungen eines IMUs, längst nicht mehr ausreicht, um den Anforderungen von Kunden und Stakeholdern gerecht zu werden.

Was hat sich geändert? Die Frage nicht. Aber die Orte, an denen wir sie stellen, schon. Nutzer sind an genaue Positionsdaten im freien Himmel gewöhnt; jetzt wollen sie sie in Städten. Ingenieure wollen sowohl drinnen als auch draußen, sowohl unter als auch über der Erde messen. Positionsgenauigkeit ist für Autonomie und Sicherheit sowie Komfort in jeder Umgebung unerlässlich. Alle Umgebungen, in denen die Leute einst akzeptierten, dass Positionsdaten nicht erhältlich waren, stehen nun im Rampenlicht, da der Anspruch.

Es wird geschätzt, dass sich derzeit fast 15.000 Satelliten in der Erdumlauf.

GNSS hat die Probleme von gestern gelöst. Die Probleme von heute und morgen – wie die Navigation in GNSS-feindlichen Umgebungen – erfordern etwas anderes.

Es lebe die kontinuierliche Lokalisierung

All dies gesagt, ist zuverlässige Positionierung ohne GNSS nicht das Endziel. Das Endziel ist, dies tun zu können, aber auch nahtlos zwischen Umgebungen zu wechseln, ohne Einbußen bei Reichweite oder Genauigkeit.

Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, einen Formel-1-Fahrer auf seiner Runde zu verfolgen. Sie möchten kontinuierlich Daten sammeln, auch wenn Sie sich zwischen offenen Himmelbedingungen und durch Brücken oder Tunnel bewegen, wo GNSS nicht effektiv ist, aber Sie bräuchten auch höchste Zuverlässigkeit dieser Daten, um kritische Entscheidungen zu treffen.

Stellen Sie sich ein praxisnaheres Beispiel vor: ein Vermessungsfahrzeug, das Daten für einen digitalen Zwilling einer Stadt sammelt. Es beginnt auf offenem Land, fährt in dichte Stadtstraßen, die von hohen Gebäuden gesäumt sind, unter Eisenbahnbrücken hindurch, durch einen Tunnel und schließlich in einen überdachten Ladebereich. Jeder Übergang fordert das GNSS auf unterschiedliche Weise. Das Fahrzeug hat keine Zeit anzuhalten und die Lokalisierungstechnologien zu wechseln, wenn das GNSS blockiert oder gestört ist; der Übergang muss sowohl in praktischer Hinsicht als auch in den resultierenden Datensätzen nahtlos erfolgen.

Früher hätte sich ein Ingenieur vielleicht damit zufriedengegeben, dass die Positionierung im Freien funktionierte und genaue Daten lieferte meistens. Aber wie wir bereits sagten, haben sich die operativen Erwartungen verschoben und die Nutzer wollen überall Positionierung. Automobiltests konzentrieren sich zunehmend auf die Sammlung von realen Daten, um sicherere Fahrzeuge zu produzieren, insbesondere für die Entwicklung autonomer Fahrzeuge. Ingenieure erwarten, dass Fahrzeuge in Tunnel fahren, Städte durchqueren, Lagerhallen betreten, unter Brücken hindurchfahren und sich durch Wälder bewegen – ohne jemals das Vertrauen in Standort und Datenqualität zu verlieren. Daher sind Aussetzer keine Option.

Deshalb sind infrastrukturabhängige Lösungen wie UWB (Ultra-Wideband), obwohl sie ihren Platz haben, nicht für die kontinuierliche Lokalisierung geeignet. Selbst wenn man.

Tunnel point cloud — Tunnel stellen schwierige Herausforderungen für Lokalisierungsexperten dar

Sensordatenfusion: Vom Nachbearbeiten zur Echtzeitverarbeitung

Eine Möglichkeit, wie Ingenieure die Einschränkungen von GNSS angehen, ist die Sensorfusion.

Sensorfusion dreht sich alles um Widerstandsfähigkeit. Wenn ein Sensor ausfällt, springen andere ein und schließen die Lücke, und das System behält eine kontinuierliche Positionsbestimmung mit hoher Zuverlässigkeit bei.

Unser LiDAR-Verstärkung Technologie erkennt beispielsweise Umweltdetails in aufeinanderfolgenden Punktwolken und misst deren Veränderungen, um den Impuls abzuschätzen. Von einem bekannten Ausgangspunkt (der letzten bekannten GNSS-Position) kann LiDAR Boost hochpräzise Positionsaktualisierungen liefern, auch wenn GNSS überhaupt nicht vorhanden ist. Es gibt auch bildbasierte Lokalisierungssysteme, die Kameras für denselben Zweck verwenden.

Sensorfusion ist nicht gerade neu; sie wird seit Jahren eingesetzt, aber hauptsächlich in der Nachbearbeitung. Die Herausforderung besteht nun darin, Sensorfusion in Echtzeit zu realisieren.

Ein ‘Boost’ für kontinuierliche Lokalisierung

Sensorsignalisierung wird also eher zur Standardpraxis als zu einem Premium-Feature. Systeme reifen von kundenspezifischen, integrationsintensiven Setups zu sofort einsatzbereiten Produkten heran. Mit zunehmender Reife der Technologie können Ingenieure diese Standard-Systeme einsetzen, ohne den Lokalisierungsstack von Grund auf neu erstellen zu müssen.

Zwei Dinge spielen eine entscheidende Rolle bei der Echtzeit-Sensorfusion: Software und Rechenleistung. LiDAR Boost, das mit der WayFinder-Produktfamilie verwendet wird, ist die Art und Weise, wie OXTS GNSS-denied Navigation liefert. Es ist ein einzigartiger Algorithmus, der LiDAR-Daten aufnimmt und sie in Echtzeit in Odometrie-Updates umwandelt.

Die WayFinder-Produktfamilie ermöglicht dies auf verschiedene Arten: WayFinder Prime Merkmale voll integrierte GNSS/INS und LiDAR sowie On-Board-Rechenleistung. WayFinder Hub verfügt über LiDAR Boost und die hierfür notwendige Rechenleistung an Bord, während es Ihnen gleichzeitig ermöglicht, Ihren eigenen OXTS GNSS/INS und LiDAR anzuschließen, was eine hervorragende Flexibilität in Ihrem Setup bietet.

Derzeit sind die WayFinder Family und LiDAR Boost einzigartig auf dem Markt – niemand sonst kann die Lokalisierung in GNSS-verweigerten Umgebungen so lösen wie wir. Und WayFinder Prime hat bereits einen enormen Einfluss auf die Kunden in Vermessung und Kartierung und Fahrzeugtests, damit sie überall ohne komplexe Einrichtung oder Datenverarbeitungsabläufe testen können.

GNSS für wider

GNSS bleibt grundlegend. Es ist eine kritische Positionierungstechnologie und weit davon entfernt, obsolet zu sein. Aber Anwendungen erfordern mehr Widerstandsfähigkeit, als GNSS allein bietet, und die multisensorische Lokalisierung wird zur Standardlösung für Ingenieure in komplexen Umgebungen.

Die Herausforderung für Ingenieure besteht darin, Echtzeit-Sensorfusions-Engines mit minimalem Integrationsaufwand in ihre Projekte zu integrieren und gleichzeitig maximale Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Wenn du würdest möchte mehr erfahren über LiDAR Boost, die WayFinder Familie oder wie OXTS Sie bei der Lösung komplexer GNSS-Positionierungsherausforderungen unterstützen kann, Klicken Klicken Sie unten, um Kontakt aufzunehmen.