2023년 9월, OxTS 팀은 샌프란시스코에 팀을 파견하여 도시를 매핑하고 LiDAR 포인트클라우드 데이터를 수집했습니다.
이번 여행의 목적은 새로운 RT3000 v4 관성 내비게이션 시스템(INS)의 성능과 OxTS LiDAR 관성 주행 거리 측정(LIO) 사용의 내비게이션 데이터 개선 효과를 테스트하는 것이었습니다.
RT3000 v4는 OxTS 의 최신 GNSS/INS 기술입니다. 이 제품은 최신 IMU10 기술과 측량 등급 GNSS 수신기를 결합하여 센티미터 수준의 위치 정확도를 출력합니다. OxTS LIO는 라이다를 사용하여 도심 협곡에서 위치 드리프트를 제한하는 OxTS 의 최신 소프트웨어 혁신 기술입니다.
왜 샌프란시스코인가요?
샌프란시스코는 자율주행차 테스트를 위한 표준 시험장 중 하나입니다. 넓은 교외 도로, 극심한 경사, 도시 협곡, 터널, 시골 언덕길 등 독특한 조합을 갖추고 있어 전통적으로 GNSS에 의존하는 내비게이션 기술을 위한 훌륭한 테스트 장소입니다.
도로 사방을 덮고 있는 고층 건물과 수많은 장애물로 인해 정확하고 신뢰할 수 있는 내비게이션 데이터를 수집하기 매우 어려운 환경이 조성되었습니다. OxTS LIO를 활용함으로써 팀은 GNSS가 지원되지 않는 환경에서도 내비게이션 데이터를 안정화하고 개선할 수 있었습니다.
건설된 지역을 정확하게 탐색하거나 도시 협곡에서 측량 등급의 LiDAR 포인트 클라우드를 생성하려면 전체 궤적에서 가능한 가장 정밀한 내비게이션 데이터가 필요합니다. 이는 높은 건물, 반사 표면 또는 머리 위 물체와 같은 여러 가지 GNSS 장애물이 있는 경우 매우 어려운 문제가 될 수 있습니다. 따라서 센티미터 수준의 정확도로만 GNSS를 사용하여 도시를 탐색하는 것은 거의 불가능합니다.
INS 장치는 IMU를 사용하여 계산된 궤적을 안정화하지만, 특히 GNSS가 지속적으로 중단되는 어려운 도시 환경에서는 다른 보조 소스를 활용하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. LiDAR와 OxTS LIO를 추가하면 가장 까다로운 환경에서도 측량 수준의 내비게이션 데이터를 얻을 수 있습니다. 이 소프트웨어는 LiDAR 센서의 제로 속도 업데이트를 사용하여 GNSS가 없을 때 위치 드리프트를 제한합니다.
하드웨어 및 소프트웨어 설정
테스트 중에 팀은 다음 장비를 사용했습니다: OxTS INS 장치(RT3000 v4)와 LiDAR(Hesai XT32). LIO를 사용하기 위한 장비의 물리적 설정에는 특별한 것이 없으며, 설정은 다른 INS/LiDAR 구성과 동일합니다. OxTS LIO 알고리즘은 내비게이션 데이터를 최적화하며, 이는 후처리 과정에서 실행됩니다.
데이터 개선
테스트 중에 팀은 전통적으로 어려운 여러 환경에서 내비게이션 성능이 크게 향상되는 것을 목격했습니다. 이는 다음 예시에서 확인할 수 있습니다:
스톤스타운 다층 주차장
다층 주차장 내부에서는 GNSS를 사용할 수 없습니다. 전통적으로 이는 고정밀 모바일 매핑 및 내비게이션 관련 프로젝트에 '접근 금지'를 의미합니다. 1분 이내에 내비게이션 장치의 궤적에 몇 미터의 위치 오차가 발생하여 데이터가 쓸모없어지기 때문입니다. 대부분의 경우 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리는 정적 매핑을 대신 사용해야 합니다.
그러나 OxTS RT3000 v4와 함께 OxTS LIO를 사용하면 특별한 조치 없이도 이 영역은 프로젝트의 또 다른 부분이 됩니다. 아래에서 볼 수 있듯이 RT3000 v4는 궤적에 좋은 노력을 기울이고 OxTS LIO는 위치 드리프트를 더욱 제한하여 내비게이션 출력을 향상시킵니다.
RT3000 v4는 내비게이션 성능을 개선할 뿐만 아니라 OxTS LIO를 통해 포인트 클라우드 정확도도 개선합니다. 내비게이션 데이터의 개선으로 인해 흐릿하고 이중 시야로 가득 찬 포인트 클라우드가 생성되는 대신, 다른 부분과 마찬가지로 선명하고 깨끗한 포인트 클라우드가 생성됩니다.
미션 스트리트
도시 환경에서 정확한 내비게이션 데이터를 수집할 때 가장 큰 어려움 중 하나는 글로벌 프레임에서 정밀도와 일관성을 유지하는 것입니다. 샌프란시스코의 도심 지역은 터널, 고층 건물, 반사 표면, 좁은 도로, 극심한 경사, 머리 위 물체 등 발생할 수 있는 모든 문제를 안고 있습니다. GNSS의 지속적인 중단은 자율 주행 애플리케이션과 마찬가지로 모바일 매핑에 대한 강력한 테스트가 됩니다.
이 시나리오에서는 간헐적인 GNSS 업데이트와 IMU 드리프트뿐만 아니라 반사 표면으로 인해 위성 신호가 건물에서 반사되어 위치 오류가 크게 발생하는 다중 경로 오류의 위험도 상당합니다. 이로 인해 INS 궤적이 불안정하고 예측할 수 없게 될 수 있습니다.
테스트하는 동안 RT3000 v4는 그 자체로도 매우 정확했지만 OxTS LIO와 함께 사용하면 거의 완벽하게 작동했습니다. OxTS LIO는 INS가 도시를 통과하는 안정적이고 일관된 경로를 유지하여 모든 다중 경로 신호를 필터링할 수 있도록 합니다.
그 결과 재측량이 필요한 영역 없이 일관되게 센티미터 단위로 정밀한 포인트클라우드가 만들어집니다:
워싱턴 스트리트 터널
다층 주차장과 마찬가지로 터널은 GNSS 신호에 대한 접근을 차단합니다. 즉, 전통적으로 터널은 정밀하게 측량되지만 상대적으로만 측량되며 측량된 지점의 글로벌 좌표 위치가 현실과 크게 다를 수 있지만 이를 확인할 수 있는 방법이 거의 없습니다. 그러나 RT3000 v4와 OxTS LIO를 함께 사용하면 터널 포인트 클라우드 이미지의 선명도뿐만 아니라 지리 참조 좌표도 훨씬 더 높은 정확도로 궤적을 추적할 수 있습니다.
( OxTS LIO가 있는 빨간색, 없는 흰색. 시뮬레이션(실시간) 처리)
테스트 데이터
샌프란시스코와 이와 유사한 다른 도시의 넓은 거리는 내비게이션에 또 다른 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 환경에서는 LiDAR의 광선을 반사할 수 있는 기능이 부족하기 때문에 LiDAR 주행 거리 측정 알고리즘이 정확한 업데이트를 제공하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
RT3000 v4 및 OxTS LIO의 성능을 파악하기 위해 60초 간격으로 GNSS 업데이트를 수동으로 끄고 OxTS LIO를 켰을 때와 켜지 않았을 때의 위치 드리프트를 측정했습니다.
60초 동안 GNSS가 거부된 드리프트에 대해 다음과 같은 결과를 얻었습니다:
측정 | 드리프트(v4 + LIO) | 드리프트(v4 전용) |
---|---|---|
위치 3D | 0.263 m | 0.56 m |
위치 2D | 0.26 m | 0.538 m |
제목 | 0.099° | 0.132° |
벨로시티 3D | 0.018 m/s | 0.039 m/s |
고도 | 0.066 m | 0.234 m |
백분율 오류 | 0.05% | 0.108% |
GNSS가 없는 동안 차량은 500m의 거리를 이동했는데, 이 기간 동안 RT3000 v4는 이동 거리의 0.1%만 드리프트하며 놀라운 성능을 발휘했습니다. 이는 500m 거리에서 60초 동안 GNSS가 중단되는 동안 56cm의 위치 드리프트에 불과한 수치입니다. OxTS LIO를 포함하면 같은 거리에서 위치 드리프트는 26cm, 즉 GNSS 없이 이동한 총 거리의 0.05%로 훨씬 더 줄어듭니다.
OxTS LIO를 사용하면 고도 드리프트도 23cm에서 단 7cm로 줄어듭니다.
테스트에 사용된 LIO 설정은 대부분 기본값이었으며 완벽하게 최적화되지 않았기 때문에 더 나은 결과를 기대할 수 있었습니다. 이는 GNSS가 1분 동안 완전히 끊기는 매우 열악한 조건에서도 OxTS 내비게이션 기술이 정상적으로 작동하여 거의 모든 곳에서 고정밀 내비게이션 및 매핑이 가능하다는 것을 의미합니다.
포인트클라우드 예제...
결론
정밀한 내비게이션에 대한 샌프란시스코의 무수한 도전은 RT3000 v4 및 OxTS' LIO 알고리즘의 정확성으로 극복됩니다.
테스트 중에 저희는 OxTS의 최신 하드웨어와 소프트웨어 개발의 조합을 통해 60초 동안 GNSS가 중단되는 동안 위치 드리프트가 크게 제한되는 것을 목격했습니다.
앞서 언급했듯이, 보다 긴밀하게 최적화하고 gx/ix 타이트 커플링 기술 및 일반 보조 데이터(GAD) 인터페이스와 같은 다른 OxTS 기술 기능과 결합하면 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
저희는 고객이 어디에서나 진정한 탐색을 할 수 있도록 지원하기 위해 노력하고 있습니다.
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육상 기반 라이다 측량 솔루션 개요
모바일 매핑 차량을 설계할 때 가장 중요한 요소는 아마도 로컬라이제이션 소스일 것입니다. 센서 데이터를 지구상의 실제 장소로 정확하게 지오레퍼런싱할 수 있어야 합니다.
이 솔루션에서는 모바일 매핑 차량의 로컬라이제이션 소스를 결정할 때 고객이 고려해야 할 사항을 간략하게 설명합니다.
솔루션 개요를 읽고 RT3000 v4가 적합한 이유를 알아보세요.
라이다 관성 주행거리 측정 기술 문서
OxTS LiDAR 관성 주행 거리 측정(LIO)은 내비게이션 성능을 개선하고 포인트 클라우드 정확도를 향상하기 위해 도시 협곡에서 위치 드리프트를 제한하는 데 LiDAR 데이터를 사용합니다.
이 기술 문서에서는 LIO의 작동 방식, 기술의 잠재적 적용 및 사용 사례, 런던과 옥스퍼드에서 실시한 테스트의 성능 평가에 대해 자세히 설명합니다.
지금 바로 OxTS LIO 기술 백서를 읽고 도심 협곡 내비게이션 성능을 개선하는 방법을 알아보세요.
RT3000 V4 데이터시트
측량 등급의 GNSS 포지셔닝과 OxTS최고의 관성 측정 장치를 결합한 RT3000 v4는 모든 환경에서 중단 없는 위치, 방향 및 모션 데이터를 위한 강력한 기본 내비게이션 솔루션을 제공합니다.
RT3000 v4에서 기대할 수 있는 사양에 대한 자세한 내용은 데이터시트를 참조하세요.