Todo tipo de levantamento e, mais genericamente, a oceanografia e a hidrografia necessitam de um sensor inercial. Essas soluções variam de MRU a INS/GNSS de alto desempenho, e sua seleção não deve ser tomada de ânimo leve. É fundamental selecionar o sensor correto dependendo do tipo de aplicação e de suas necessidades. Então, como escolher a melhor solução inercial?
Esta é a razão pela qual colocamos nossas diferentes linhas de produtos à prova durante um levantamento de 3 dias com uma ecossonda multifeixe em 3 áreas do porto de Hamburgo (Alemanha): docas de Hamburgo, sob pontes e nos canais fluviais da cidade.
Ser capaz de atestar o desempenho de nossas soluções em vários ambientes e em vários níveis de precisão foi fundamental para poder recomendar qual INS usar, dependendo da aplicação e das condições.
Vamos descobrir juntos mais sobre como escolher a melhor solução inercial.
Pequenas integrações marinhas e levantamentos em águas muito rasas
A hidrografia não envolve apenas levantamentos em embarcações de grande porte, mas também inclui AUVs, USVs ou até mesmo boias. Considerando o tamanho dessas aplicações, um sensor inercial miniatura e robusto pode se mostrar ideal. A SBG Systems desenvolveu a resposta mais inovadora para o seu requisito: Como escolher a melhor solução inercial?
A linha de produtos Ellipse miniatura da SBG Systems varia de AHRS a RTK GNSS/INS de antena dupla em pequenos gabinetes IP68.
Como a robustez é crucial em aplicações marinhas, todas as MRUs e INSs da SBG Systems se beneficiam de um procedimento de calibração individual de alto padrão de -40 a 85 °C.
Analisamos rigorosamente os sensores inerciais, garantindo que apenas aqueles que atendem às especificações forneçam medições consistentes para as missões dos profissionais.
Ellipse sensors deliver a 5-cm accurate real-time heave that automatically adjusts to the wave period and provides unmatched performance in attitude (0.05°) and heading (0.2°).
In addition to buoys, small USV, and AUV solutions for navigation or surveying, these inertial sensors can also compensate and stabilize a single beam or side scan echosounder.
However, they can only offer optimal performance in open-sky surveys in very shallow waters (< 10 meters) in near-shore areas with low motion, offering a cost-effective package for these types of surveys. Indeed, the Ellipse’s RTK Heave directly provides a precise altitude, which is well-suited for near-shore surveying.
Levantamentos em céu aberto e águas rasas
Os dados batimétricos e inerciais coletados durante o levantamento mostram que todos os sensores entregam movimento, rumo e posição de alta precisão em um levantamento em céu aberto e águas rasas.
Embora o Ellipse não seja recomendado para levantamentos MBES de alta precisão, o Ekinox ou o Navsight Ekinox é a solução mais adequada e pode fornecer um pacote atraente em tempo real para levantamentos em céu aberto e águas rasas em áreas costeiras.
Os sistemas de navegação inercial Ekinox vêm na forma de sensores de grau industrial tudo-em-um que variam de MRU a RTK INS/GNSS de alto desempenho ou como parte da solução marinha.
Ambos fornecem o mesmo desempenho e precisão: 0,02° de Rolagem/Arfagem (RTK), 0,05° de Rumo GNSS e posição em nível de centímetro.
Como sensores compactos tudo-em-um, eles podem ser integrados em equipamentos onde o espaço é crítico, como USVs para levantamentos hidrográficos.
Projetada para facilitar as tarefas dos hidrógrafos, a Solução Marinha Navsight vem como uma Unidade de Referência de Movimento (MRU), fornecendo rolagem, arfagem e descida/subida (heave), ou como uma Solução de Navegação completa incorporando um receptor GNSS de tri-frequência ou utilizando um receptor GNSS externo.
O IMU Ekinox é conectado à unidade de processamento. Essa configuração muito prática permite que o IMU seja localizado perto da ecossonda, enquanto a unidade de processamento fica na cabine e conectada ao computador do operador.
Uma solução inercial para cada tipo de interrupção de GNSS
As interrupções de GNSS podem ocorrer em vários ambientes, incluindo ao navegar sob pontes ou ao realizar levantamentos em canais fluviais e instalações portuárias.
Elas representam um desafio para todos os levantamentos hidrográficos e destacam a necessidade de um sistema de navegação inercial acoplado ao GNSS, que funde dados inerciais e de GNSS para uma trajetória contínua de maior precisão.
Os resultados do levantamento sob as pontes mostram que o sensor inercial mantém a precisão com dados aprimorados de RTK, atitude, rumo e heave. O rumo parece muito mais estável com o Navsight Apogee, pois ele incorpora giroscópios de alto desempenho.
Essa solução também fornece dados inerciais e de posição mais precisos, tornando-a a escolha certa para esta aplicação.
O software Qinertia da SBG Systems resolve as interrupções de GNSS por meio do pós-processamento de dados de levantamento, garantindo resultados precisos através da tecnologia PPK avançada.
A combinação do Apogee com o Qinertia permite obter uma solução confiável e extremamente precisa em interrupções longas de GNSS.
Fortes efeitos de multipercurso de GNSS em canais fluviais causam pequenas interrupções frequentes, que são mais desafiadoras do que interrupções longas de GNSS.
Os efeitos de multipercurso interrompem o cálculo de proa dupla e posição GNSS, aumentando os erros e tornando as soluções inerciais com acoplamento frouxo (loosely coupled) não confiáveis em tais condições.
Complementaridade com um software de pós-processamento PPK
Este ambiente exige um sistema INS/GNSS de alto padrão para dados estáveis de *roll/pitch*, com pós-processamento de acoplamento firme (*tightly coupled*) para filtrar os efeitos de multipercurso.
O cálculo PPK aprimora a proa e o movimento, e o acoplamento firme melhora significativamente a posição.
De alto desempenho, a solução Navsight Apogee (0,008° de Roll/Pitch, 0,015° de Proa GNSS e posição em nível centimétrico) fornece, juntamente com o software Qinertia PPK, o pacote ideal nessas condições. Ela também permite levantamentos de alta precisão em águas profundas, inclusive em alto-mar.
Enquanto as soluções de movimento e navegação Ekinox e Apogee são baseadas em MEMS, o Navsight Horizon integra uma IMU FOG de malha fechada que permite desempenho robusto e consistente nos ambientes mais exigentes, como áreas de alta densidade ou levantamentos de baixo dinamismo.
Pós-processamos estes dados do sistema para testes de levantamento em Hamburgo, garantindo o mais alto desempenho como sistema de referência.
Além disso, os sensores da SBG Systems são compatíveis com todos os softwares hidrográficos que aceitam os protocolos ASCII, NMEA e TSS. Outros softwares desenvolveram drivers compatíveis com o protocolo binário da SBG, facilitando a integração do sensor.
Você obteve a resposta para o dilema: Como escolher a melhor solução inercial?
Tempo real ou pós-processamento?
nesses diferentes levantamentos, o pós-processamento provou melhorar os resultados dos levantamentos nas condições mais rigorosas.
Em ambientes GNSS desafiadores, o software de pós-processamento garante desempenho ideal, ao contrário dos levantamentos em céu aberto que dependem de dados em tempo real para precisão.
O cálculo para frente e para trás e os algoritmos PPK de ponta ajudam a alcançar o mais alto nível de precisão. Robusto contra o efeito de multipercurso, o acoplamento forte é essencial nessas condições.
O Qinertia simplifica o pós-processamento para hidrógrafos, oferecendo uma ferramenta intuitiva projetada para facilitar as tarefas dos agrimensores e otimizar os fluxos de trabalho de forma eficaz.
Eficiente, rápido e direto, este software completo de pós-processamento apenas GNSS e INS/GNSS dá acesso a correções RTK offline de mais de 8.000 estações base localizadas em 164 países. Ele suporta IMUs de terceiros e todos os receptores GNSS, e inclui um recurso VBS (Virtual Base Station) e computação PPP.
Esta solução econômica permite levantamentos mesmo em condições adversas e possibilita correções de parâmetros de instalação posteriormente para salvar o dia!
