Elegir el dispositivo INS adecuado para la cartografía móvil

Elegir un dispositivo INS para cartografía móvil es una decisión crucial. El hardware adecuado puede mejorar drásticamente la calidad del levantamiento final y la facilidad con la que se recopilan los datos, incluso en entornos difíciles. Pero, ¿cómo tomar esa decisión?

En este blog veremos cómo elegir entre distintos sistemas de navegación inercial asistida por GNSS, o GNSS/INS. También ofrecemos una comparación de los dispositivos GNSS/INS de OXTS más adecuados para la cartografía móvil.

Por qué es importante la elección del dispositivo INS para la cartografía móvil

Aunque todos los GNSS/INS hacen fundamentalmente lo mismo, hay una serie de características que hacen que un dispositivo concreto sea más adecuado para una aplicación que para otra.

Requisitos de precisión

Este aspecto es prioritario para todos los cartógrafos móviles. Necesita que su solución de localización ofrezca el nivel adecuado de precisión de posición para sus datos topográficos. 

Dentro del ámbito de la precisión, hay algunos factores a tener en cuenta: 

• La calidad del hardware: es evidente que los componentes utilizados determinan en gran medida la precisión. 
• La calidad de construcción: con la construcción adecuada, calibraciones cuidadosas y algoritmos inteligentes, es posible obtener más precisión de piezas más económicas, lo que le proporciona la precisión adecuada sin un precio elevado. 
• Alineación del sensor: incluso una ligera desalineación entre el sensor topográfico y el GNSS/INS puede dar lugar a peores resultados. En el caso de las nubes de puntos LiDAR, por ejemplo, una desalineación de unas pocas décimas de grado entre el LiDAR y el GNSS/INS puede provocar borrosidad y ‘visión doble’, en la que los objetos aparecen dos veces en la nube de puntos. 

Tamaño de la plataforma y carga útil

Si está realizando cartografía móvil con una plataforma a pequeña escala, el tamaño de su GNSS/INS será importante. En el caso de las plataformas aéreas, como los drones cuadricópteros, el peso y los requisitos de potencia del GNSS/INS tendrán un impacto directo en el tiempo de vuelo del dron, lo que puede limitar la velocidad con la que se puede cartografiar una zona.  

La clave está en equilibrar las limitaciones de SWaP (tamaño, peso y potencia) con las prestaciones de la unidad, para garantizar el mejor rendimiento posible. 

Retos del entorno GNSS

Por sí mismo, el GNSS funciona mejor en cielos abiertos. Pero los topógrafos y cartógrafos móviles a menudo necesitan cartografiar zonas en las que la señal GNSS es más débil, por ejemplo: 

• Entornos urbanos donde los edificios altos bloquean y reflejan las señales GNSS, provocando errores. 
• Espacios donde no hay una línea de visión directa al cielo, como en interiores o bajo las copas de los árboles en un bosque. 
• Entornos subterráneos donde la señal GNSS está completamente bloqueada. 

Es importante saber cómo compensa su GNSS/INS estos retos, si es que lo hace. Si no lo hace, tendrá que dedicar tiempo y esfuerzo a integrar datos de sensores adicionales en su carga útil para crear una solución de cartografía móvil lo suficientemente robusta. 

Visión general de los dispositivos OXTS INS para cartografía móvil

Todos nuestros dispositivos GNSS/INS funcionan aproximadamente el y todos ofrecen el nivel de precisión necesario para la cartografía móvil. Pero hay algunas diferencias en cuanto a factor de forma, rendimiento y tamaño que hacen que uno se adapte mejor a tu caso de uso que otros.

Cómo elegir el sistema adecuado en función de su aplicación

Cartografía de carreteras y ferrocarriles

Carretera y cartografía ferroviaria generalmente cubren grandes distancias: cientos de kilómetros cuadrados, potencialmente. Esto significa que se necesita una solución de localización que se desvíe lo menos posible. sobre time. La protección de la deriva de posición puede realizarse mediante adicional sensores, pero también puede mejorarse con la calidad del Filtro Kalman dentro del GNSS/INS (el algoritmo responsable de detectar y rechazar errónea datos).

La cartografía ferroviaria es un caso de uso especialmente difícil para algunos proveedores debido a la forma en que se mueven los trenes. Parte del filtro Kalman de un GNSS/INS es un modelo de datos que limita los resultados para que coincidan con el movimiento del vehículo. Por ejemplo, en el caso de un coche, ese modelo contabilizaría automáticamente como erróneo el movimiento lateral sin ningún movimiento hacia delante o hacia atrás, porque los coches no pueden moverse lateralmente sin moverse hacia delante o hacia atrás. Los trenes se mueven de formas únicas que hay que tener en cuenta para captar con precisión su ubicación.

Tamaño y peso no son generalmente un para la cartografía por carretera o ferrocarril, ya que la carga útil se monta en un coche o en un tren. ser, si desea equipar un flota de vehículos para cartografía. La precisión también es importante, aunque es no siempre se trata de ‘más es mejor'. Tenemos un cliente, por ejemplo, que utiliza la cartografía móvil basada en carreteras para identificar fugas de gas. Sólo necesitan una precisión de un metro - mlo que significa que pueden utilizar una unidad más económica como el xNAV650. Otras aplicaciones, sin embargo, requerirán una precisión centimétrica, lo que exigirá una unidad más especializada.

Otra consideración es el medio ambiente. Tanto carreteras como pistas a menudo atraviesan largos túneles, y zonas donde la señal GNSS es limitada. Necesitará herramientas para proteger la precisión de la posición en estos entornos, como nuestro gx/ix tecnología de acoplamiento hermético, o multifusión de sensores (en tiempo real o en postproceso).

Nuestra recomendación:

• RT3000 v4
• WayFinder
• xNAV650

Lea cómo BeeXact pudo cartografiar toda la red de carreteras de Italia utilizando un RT3000 v4.

Cartografía aérea

Los proyectos de cartografía aérea, en los que el vehículo es una aeronave a gran escala, requieren precisión y fiabilidad por encima de todo. Levantar puntos a miles de metros por debajo de usted significa que necesita los datos de posición más precisos posibles para garantizar que el conjunto final de datos del levantamiento sea claro. Y si el sistema no es fiable, es posible que tenga que volver a cartografiar zonas si el sistema falla, una tarea costosa. 

El tamaño y el peso no suponen un reto en este caso de uso, como tampoco lo es la navegación sin GNSS, ya que se puede contar con una señal GNSS potente. Sin embargo, en determinadas aplicaciones de defensa, el espacio aéreo en disputa puede estar sujeto a interferencias GNSS; en estos casos, la capacidad de integrar sensores adicionales, como sensores de velocidad aerodinámica, puede ayudarle a mantener la precisión.

Un GNSS/INS que se utilice en un entorno aeroespacial también tendrá que estar protegido contra un diferentes formas de interferencia. Entre ellas se incluyen las electromagnéticas interferencias, así como temperaturas extremas, cambios de presión, el agua e incluso los rayos. El DO-160 se han diseñado para evaluar la protección de un dispositivo frente a estos fenómenos, y el RT3000 v4 DO-160 ha superado la prueba más exigente. DO-160 de cualquier MEMS GNSS/INS del mercado, lo que lo convierte en una solución ideal para la cartografía aérea.

Nuestra recomendación:

RT3000 v4 DO-160

UAV y cartografía robótica

En el caso de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y la robótica, las limitaciones de SWaP son la consideración más importante, en concreto, equilibrarlas con la precisión que se necesita. Una unidad demasiado pesada agotará la batería más rápidamente, limitando el tiempo de la misión. 

La capacidad de localización en interiores también puede ser importante. Robots y drones suelen utilizarse para cartografiar espacios peligrosos que no son seguros para los seres humanos, o lugares inaccesibles para las personas y los vehículos más grandes. Estos espacios suelen ser interiores o subterráneos, donde la señal GNSS es inexistente. Que las capacidades de localización sin GNSS sean en tiempo real o postprocesadas dependerá probablemente del presupuesto, las limitaciones de SWaP y el caso de uso: un robot terrestre podría montar WayFinder con facilidad, pero un dron podría necesitar un xNAV650 con odometría inercial LiDAR (LIO) postprocesada. Ambos ofrecen los mismos niveles de precisión, pero uno lo hace en tiempo real y el otro en postproceso.

Nuestra recomendación:

• xRED
• xNAV650
• WayFinder

Lea cómo Dronezone fue capaz de cartografiar un viejo puente ferroviario con el xNAV650 y un UAV para comprender su integridad estructural.

Entornos sin GNSS

Los entornos sin GNSS requieren una solución de localización que utilice métodos alternativos para calcular la posición. SLAM (localización y cartografía simultáneas) es un método común utilizado en cartografía móvil, pero tiene dificultades en las distancias largas y no es eficaz en la transición entre entornos interiores y exteriores.

Alternativamente, multiLa fusión de sensores ofrece una forma de proporcionar una localización robusta cuando la señal GNSS está bloqueada. Puede ayudar a mantener la precisión en distancias más largas, y puede volver al GNSS cuando sea necesario. Su aplicación puede resultar más complicada desde el punto de vista técnico (aunque soluciones como WayFinder lo hacen mucho más fácil), pero las ventajas de la fusión de varios sensores pueden merecer la pena.

Limitaciones de la plataforma compacta

Ya hemos mencionado el reto que suponen las limitaciones de la plataforma: maximizar la precisión y reducir al mínimo el consumo de energía, el tamaño y el peso es vital en diversas aplicaciones.ons. 

OXTS ofrece una serie de opciones para SWaP-plataformas con restricciones. El sitio xNAV (y su producto hermano el AV200) son ambas pequeñas unidades que ya se han montado con éxito en drones. En xRED es aún más pequeño, aunque sin carcasa, lo que significa que es más adecuado para proyectos en los que se integra la carga útil en una unidad más grande.

Recomendaciones finales

El GNSS/INS adecuado para sus necesidades de cartografía móvil depende de una serie de factores, como el lugar en el que va a realizar la medición, la plataforma desde la que la va a realizar y la precisión que necesita. 

La última pieza del rompecabezas es la empresa que fabrica el dispositivo que utilizas. ¿Cómo es trabajar con ellos? ¿Su servicio de asistencia es sólido? ¿Cómo calibran sus dispositivos durante su vida útil?? ¿Pueden ayudarle con proyectos a medida si es necesario? Estos detalles pueden marcar la diferencia entre un proyecto que sea un éxito rotundo y otro que se vea sometido a mucha presión y resulte difícil. 

En OXTS hacemos nuestro mejor trabajo en colaboración con nuestros clientes. Junto con los servicios de asistencia global, hemos trabajado con nuestros clientes para resolver retos únicos que nos han llevado a crear nuevas funciones, impulsar nuestra tecnología y acumular una gran experiencia interna en cartografía móvil.