モバイルマッピング用のINS（慣性航法システム）の設定方法

このブログでは 我々は 移動マッピング用のINS（慣性航法システム）のセットアップ方法、特にOXTS INSを陸上プラットフォームとドローンなどの航空機に搭載する方法について解説し、調査から可能な限り最良のデータを取得できるようになります。. 我々は アンテナの設置やデバイス設定から、LiDAR測量用のBoresightキャリブレーションまで、デバイスのセットアップを可能な限りシンプルに設計しました。.

注：このブログはガイドとして意図されています OXTS INS ハードウェアのセットアップについて一般的な terms; デバイスのセットアップ方法の詳細については、関連する製品マニュアルをダウンロードしてください。.

1) 設置前チェックリスト

まず、デバイス本体や必要な取り付け器具など、必要な部品がすべて揃っていることを確認します。, 測量センサー, 、GNSSアンテナなど.

〜のように聞こえるかもしれません 明白, しかし、プラットフォームでGNSS/INSとLiDARの両方を搭載するスペースを確保する必要があります（これは、よりトリッキーになる可能性があります スワップ-制限されたプラットフォーム（ドローンなど）. センサーを接続する方法も必要になります。通常はネットワークスイッチを利用します。.

様々あります アクセサリー セットアップ、特に取り付けを正しく行うために、OXTSから入手できるもの 陸上車両用のストラットおよびアンテナマウント。さらに、, テープメジャーは不可欠です。後で設定ファイルに保存するために、さまざまなコンポーネント間の距離を測定する必要があります。.

コンポーネントが不足している場合、または何が必要かわからない場合は、サポートチームがアドバイスを提供します。モバイルマッピングのためのINSの設定方法.

無料でダウンロード モバイルマッピングインストレーションチェックリスト, 、または お問い合わせ アドバイスのために。.

2) ハードウェアのセットアップ

ステップ1：INS取り付けのベストプラクティス

使用しているプラットフォームに関わらず、測量センサーとGNSS/INSの両方を車両に確実に固定する必要があります。目指しているのは 排除 何か動きはありますか 相対的 車両自体、またはGNSSアンテナに信号が届かず、データに不正確さを生じさせる可能性があります。. OXTSのRT-Strut（下記画像参照）は、車載GNSS/INSを確実に固定するための最も簡単な方法の1つです。.

アクセサリーの全ラインナップをご覧ください

プラットフォームによっては、RFおよびEMシールド、振動ダンピングも考慮する必要があり、これらはすべてパフォーマンスに影響を与える可能性があります。. V振動減衰とは ～でやりくりする必要がある いずれも GNSS/INS、しかし もし あなたは、～という環境で働いています どこ 危険 ほこり、水、電磁妨害など 一般的です, 、特別にシールドされたGNSS/INSを検討することをお勧めします。例えば、 RT3000 v4 DO-160.

ステップ２：アンテナの設置

陸上移動マッピングでは、常にデュアルアンテナセットアップをお勧めします。これにより、より広範な 見出しの正確性 そして計算する能力 停車時の方角. 空撮マッピングの場合、機体に十分なスペースがない限り、アンテナは1つしか使用できません。. 単一のアンテナを使用すると まあ として 正確 デュアルアンテナセットアップとして、しかし それは 確かにまだ 正確 十分な、足る たくさん モバイルマッピング GNSS の視認性が高いまま運用される空中マッピングプロジェクトの大部分を考慮した場合のユースケース、特に.

単一のアンテナでシステムを初期化する際、システムが方位角を計算できるように、車両は直進する必要があります。. デュアルアンテナ構成なら、移動せずに初期化できるため、プロセスが格段にスムーズになります。.

それは アンテナは、近すぎるとセンサーに干渉する可能性があるため、測量センサーから可能な限り離して取り付けるのがベストプラクティスです。GNSS/INSと同様に、, それは また、アンテナが車両フレームにしっかりと取り付けられていることを確認することも不可欠です。そうすれば ダメダメ 動く 相対的 車両またはGNSS/INSへ。アンテナが水平軸上で一直線になっていることも確認する必要があります。つまり、互いに平行になっているということです。.

要約 

• ペイロードに取り付け可能であれば、デュアルアンテナの使用をお勧めします。 
• 干渉を減らすために、アンテナをセンサーから可能な限り離して設置してください。 
• アンテナ同士が水平になるようにしてください

ステップ3：電源と配線

OXTS GNSS/INSデバイスには、車のダッシュボードにある12Vアクセサリーソケットに差し込む電源アダプターが付属しています。空中マッピングでは、通常、UAVまたはドローンのバッテリーから直接デバイスに電力を供給します。.

陸上移動マッパーは当然のことながら 無数の LiDARなどの電力が必要な他のセンサー。これらはGNSS/INSとは独立して電源を供給する必要があります。弊社のテストセットアップでは、LiDARにポータブル電源パックを使用していますが、もちろん車から電源を供給することも可能です。.

配線は、検討すべき重要な点ですモバイルマッピング用のINSを設定する方法. 航空測量ペイロードでは、ケーブルはデバイスを電源、互いに、そして使用している場合はデータロガーに接続する必要があり、機体（たとえば、クアッドコプタードローンのローターが絡まないように）の機能能力に影響を与えずに接続する必要があります。地上ベースのマッパーの場合、最も困難な要素は、LiDARとGNSS/INSを接続することである可能性が高いです。これは、LiDARが車両の外側に搭載されなければならないのに対し、GNSS/INSは内部に搭載されることが多いからです。.

OXTSは、この問題を解決する特注のルーフマウントを提供しており、これによりGNSS/INSをLiDARと一緒に車両の外側に取り付けることができます。これを使用しない場合は、通常、ケーブルを窓またはトランクルームから通し、走行中に緩まないようにルーフにテープで固定しています。しかし、最終的には、ドアによって損傷したり、走行中に緩んだり、接続に過度のストレスがかかったりしないようにケーブルを固定できれば、問題ありません。.

要約 

• GNSS/INSおよび測量センサーの電源をバッテリーにするか、測量プラットフォーム自体の電源（車の12Vソケットなど）にするかを決定します。
• ケーブルは、すべてのコンポーネントを快適に接続できる十分な長さが必要ですが、プラットフォームの動作に影響を与えるほど長すぎるのは避ける必要があります。OXTSでは、さまざまなケーブルオプションをご用意しています。
• 陸上車両では、車両内外にケーブルを配線する必要がなくなるように、GNSS/INSを車両の外に取り付けることを検討してください。

3）デバイス設定

ハードウェアの取り付けが完了したら、モバイルマッピングインストールの次のステップは デバイスを設定します。OXTSデバイスでは、これは以下を使用して行われます ナビコンフィグ, ,これは、当社の無料の後処理およびデータ視覚化ツールスイートの一部であり、, ナブスイート.

サポートドキュメントでは、設定可能な各部品について詳細に解説していますが、簡単に言うと、NAVconfig はステップバイステップの設定プロセスを進めることで、あなたの知識を深めます。モバイルマッピングのためのINSの設定方法.

1. 以前の設定を使用するか、新規に作成するか、または以前の設定を変更するかを決定してください。.
2. デバイスの車両に対する向きを定義してください。.
3. デバイスに対するGNSSアンテナの位置を定義してください。.
4. GNSS信号が低下した場合の安定性を確保するために、ノースリップ制約を設定してください。.
5. 差分補正データは、RTK、NTRIP、またはそれに類似する方式で提供されます。.
6. LiDARを使用している場合は、その詳細を入力してください。.
7. GNSS/INSからの出力を構成し、NCOMまたはUCOMを使用するかどうかを指定します。 （OXTS 専有データ フォーマット),イーサネット、シリアル、またはCANでの出力、CAN入力を受け入れ、使用されるトリガーは何か。.
8. 時刻同期の詳細を設定します（詳細は後述）。.
9. デバイスの初期化方法（静止中または移動中）を設定します。.
10. GNSS環境（開空、部分的に遮蔽、または頻繁に遮蔽）を定義します。.
11. 振動レベル、ローカル座標などの環境の他の要素を定義してください。.

について ロードベースのモバイルマッピングでは、〜をお勧めします また 横方向および縦方向の高度なスリップをアクティブ化します。. これにより、GNSS/INS は車両フレームに制約され、スリップが低減されます。.

要約 

• NAVconfigのステップに従って、GNSS/INSを構成してください。すべての構成ステップが正確に完了していることを確認してください。.
• 測量センサーの設定も必要になり、正確なデータ収集のためにGNSS/INSと同期させる必要があります。

4) センサー構成

GNSS/INSを構成するのと同じように、～を考える際にはモバイルマッピング用のINS（慣性航法システム）のセットアップ方法, センサーの設定も必要になります。これは、OXTSデバイスが測量センサー（特にLiDAR）からのデータを利用して、GNSS信号が弱いエリアでの自身の精度を向上させることができるため、特に重要です。.

まず、センサーのユーザーマニュアルのすべての設定手順に従ってください。LiDARセンサーを使用している場合は、さらに2つの手順に従ってください。

1. LiDARのメーカーとモデルをNAVconfigに入力してください。これにより、必要に応じてGNSS/INSにデータを保存できます（ただし、調査サイズに余裕がある場合に限ります。大規模な調査では、より多くのデータを収集する可能性があります）。. 
2. OXTS Georeferencerでは、LiDARのレバーアームを入力する必要があります。.

OXTS Georeferencerは、LiDARデータの地理参照を行うための専門ソフトウェアです。また、INSおよびLiDARデータのビルトキャリブレーション（下記参照）を処理する場所でもあります。.

詳細はこちら OXTSジオリファレンス

5) 時間同期

〜を確保する センサー内の時計が同期されていることは、最終的なデータが利用可能であることを保証するために不可欠です。. ここの鍵は、あなたの調査センサーとあなたのとの間で共通の同期プロトコルを見つけることです 位置情報センサー.

OXTS GNSS/INSデバイスは、PTPを含むさまざまな同期タイプをサポートしています。, グアノシンさん, 、NMEA、PPS。ほとんど 現在 LiDARセンサーはPTPに対応しており、旧モデルはPPSとNMEAに対応しています。. PPSとNMEAは非常に 複雑 設定するため、ほとんどの場合、PTPまたは グアノシンさん 好ましい.

センサー間のPTPおよびgPTP同期を設定するためのステップバイステップの手順は、こちらにあります。 機能ガイド：PTPとgPTP

6) ボアサイト校正

LiDARセンサーを用いた測量を行っている方々へ、例えば〜 ヘサイ または オースター, 、〜がある 最終段階 モバイルマッピングのセットアッププロセスにある「ボアサイトキャリブレーション」で、GNSS/INS と LiDAR の座標系を正確に位置合わせすることで、最終的な地理参照された点群が可能な限り 正確 できるだけ, 排除 ぼやけと二重視（点群上で物体が二重に見えること）. ボアサイトキャリブレーションなしで生成された点群と、ありで生成された点群との差は驚くほど顕著です。.

下記の「前」と「後」の比較では、ボーアサイトキャリブレーション前の電柱が2本、キャリブレーション後の電柱が1本と、はっきりと確認できます。.

boresight calibration を実行するには、メイン調査の前に、2分程度の短いキャリブレーション「ターゲット」のデータ収集を完了する必要があります。「ターゲット」には2種類あります。購入可能な専用のボアサイトキャリブレーションターゲットを使用するか、壁や同様の平坦な平面の近くで調査を行う場合は、それらを使用してキャリブレーションを実行できます。.

必要なデータを収集したら、保存してからメインのデータ収集プロジェクトを開始します。サーベイの最後に、LiDARファイルとナビゲーションファイルをOXTS Georeferencerにアップロードし、ボーサイトキャリブレーション機能で「ボーサイトキャリブレーションを実行」をクリックします。ソフトウェアは、LiDARとGNSS/INSの間の角度オフセットを計算し、それをOXTS Georeferencerに入力できます。結果として、ぼやけや二重写りのない点群データが得られます。.

注：セットアップを変更しない限り、次のデータ収集プロジェクトでも同じ照準校正データを使用できます。.

要約 

• Boresightキャリブレーションは、GNSS/INSおよびLiDARを精密にアライメントすることで、精度を最大化し、最終的な点群の二重像を排除します。
• 調査開始時に、ターゲットまたは壁のある構造物の周りで2分間の短いデータ収集が必要です。
• プロセスは簡単です。ボアサイト調査LiDARとGNSS/INSファイルをOXTS Georeferencerにアップロードし、「ボアサイトキャリブレーションを実行」をクリックしてください。‘
• ソフトウェアは、LiDARとINS間の角度オフセットを10分の1度まで計算します。.

7. データ検証

本格的な調査に着手する前に、短いデータ収集ミッションで設定が正しいことを確認することをお勧めします。. 鍵は、〜を使うことです NAVdisplayでリアルタイムでデータをチェックできます。NAVdisplayは、GNSS/INSのステータスと収集したデータを表示します。. 時計の同期が正しく機能しているかどうかも確認できます。 予期しないオフセットなし.

これは重要なステップです 予期せぬ問題がしばしば明らかになるため、あるいは 予期できなかった. セットアップと初期化からそのまま進むことをお勧めします ポストプロセス、そのため、プロセスのすべての部分をテストしたことになります そして、何を期待すべきか正確に知っておく。.

要約

• 本番ミッションの前に簡単な調査を実施し、すべてが正しく設定されていることを確認してください
• 後処理を含め、プロセス全体を実行して、エラーを確実に検出してください。

8. モバイルマッピング用INSのセットアップ方法 - 一般 落とし穴と、それを避ける方法

何千ものお客様のデバイス設定のお手伝いをしてきた中で、カスタマーサクセスチームは、お客様が共通して抱える課題にいくつか気づきました。ここでは、それらの課題と、それらを回避する方法をご紹介します。. 

• 時刻同期の問題

クロック同期は面倒で技術的なものになりがちですが、私たちが目にする問題の多くは、指示を読まずにあらゆることを当然のこととみなしてしまうことから生じます。したがって、何かを当然のこととみなすのではなく、必ず指示を完全に読み、系統的にテストしてください。. 

• 点群のゴーストまたはぼやけ 

LiDAR測量士にとっての天敵である、ぼやけや二重写り（二重視とも呼ばれる）は、LiDARとGNSS/INSの座標系の間の不正確さによって引き起こされることがよくあります。これは、測量機器の座標系が正確に測定されていることを確認する唯一の方法である、ボアサイトキャリブレーションツールの重要性を浮き彫りにします。目視では非常に困難な作業です。.

• 都市の峡谷における位置ずれ 

モバイルマッピングシステムは、オープンな空環境でのみ動作するように制限されるべきではありません。しかし、多くのケースでは、GNSSが失われるとすぐに位置ドリフトが手に負えなくなり、データが使用不能になります。モバイルマッピングシステムの真の価値は、GNSSがある場合とない場合の両方で、正確なデータを収集できる能力にあります。位置ドリフトに対処するために、OXTS gx/ixアルゴリズムはGNSSとIMUデータを緊密に結合し、測量中の位置ドリフトを制御下に保つことを保証します。.

さらにサポートが必要な場合は、こちらにご連絡ください。

当社のGNSS/INSデバイスの設計における目標は、高精度センサーを可能な限り簡単にセットアップできるようにすることでした。しかし、モバイルマッピングのセットアップごとに独自の状況や課題が発生し、常に明確な解決策があるとは限らないことを理解しています。そのような状況に対して、当社のグローバルサポートチームは、お客様の作業が順調に進むよう、アドバイスやガイダンスを提供するために待機しています。. 

モバイルマッピング用にOXTS GNSS/INSを設定することについてご質問がある場合は、以下をクリックしてください。.

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