Todos os tipos de levantamento e, mais genericamente, oceanografia e hidrografia, precisam de um sensor inercial. Essas soluções variam de MRU a INS/GNSS de alta qualidade, e sua seleção não deve ser feita de forma leviana. É crucial selecionar o sensor certo, 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 um ecobatímetro 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 marítimas e levantamentos em águas muito rasas
A hidrografia não envolve apenas levantamentos em grandes embarcações, mas também inclui AUVs, USVs ou até mesmo boias. Considerando o tamanho de tais aplicações, um sensor inercial em miniatura e robusto pode ser ideal. A SBG Systems desenvolveu a resposta mais inovadora para sua exigência: Como Escolher a Melhor Solução Inercial?
A linha de produtos Ellipse em miniatura da SBG Systems varia de AHRS a GNSS/INS RTK de antena dupla em pequenas caixas IP68.
Sendo a robustez crucial em aplicações marítimas, todos os MRUs e INS da SBG Systems se beneficiam de um procedimento de calibração individual de alta qualidade de -40 a 85°C.
Examinamos rigorosamente os sensores inerciais, garantindo que apenas aqueles que atendem às especificações forneçam medições consistentes para as missões dos profissionais.
Os sensores Ellipse fornecem uma ondulação (heave) precisa em tempo real de 5 cm que se ajusta automaticamente ao período da onda e oferece desempenho incomparável em atitude (0,05°) e direção (0,2°).
Além de boias, pequenos USV e soluções AUV para navegação ou levantamento, esses sensores inerciais também podem compensar e estabilizar um único feixe ou ecossonda de varredura lateral.
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 rasos
Os dados batimétricos e inerciais coletados durante o levantamento mostram que todos os sensores fornecem movimento, heading e posição altamente precisos em um levantamento em águas rasas e céu aberto.
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 águas rasas e céu aberto em áreas costeiras.
Os Sistemas de Navegação Inercial Ekinox vêm em sensores industriais multifuncionais que variam de MRU a INS/GNSS RTK de ponta ou como parte da solução Marine.
Ambos fornecem o mesmo desempenho e precisão: 0,02° Roll/Pitch (RTK), 0,05° GNSS Heading e posição em nível de centímetro.
Como sensores compactos multifuncionais, eles podem ser integrados em equipamentos onde o espaço é crítico, como USV para levantamentos hidrográficos.
Projetada para facilitar as tarefas dos hidrográficos, a Solução Marinha Navsight vem como uma Unidade de Referência de Movimento (MRU), fornecendo roll, pitch e heave, ou como uma Solução de Navegação completa incorporando um receptor GNSS de três frequências ou usando um receptor GNSS externo.
A IMU Ekinox é conectada à unidade de processamento. Esta configuração muito prática permite que a IMU seja localizada próximo ao ecobatímetro, enquanto a unidade de processamento está na cabine e conectada ao computador do operador.
Uma solução inercial para cada tipo de interrupção de GNSS
As interrupções do GNSS podem ocorrer em vários ambientes, inclusive ao navegar sob pontes ou ao inspecionar 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 do GNSS para uma trajetória contínua de maior precisão.
Os resultados da pesquisa sob as pontes mostram que o sensor inercial mantém a precisão com RTK aprimorado, atitude, rumo e dados de elevação. O rumo parece ser muito mais estável com o Navsight Apogee, pois ele incorpora giroscópios de maior desempenho.
Esta 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 do GNSS pós-processando os dados da pesquisa, garantindo resultados precisos por meio de tecnologia PPK avançada.
A combinação de Apogee e Qinertia permite uma solução confiável e extremamente precisa em longas interrupções de GNSS.
Fortes efeitos de multipercurso do GNSS em canais de rios causam pequenas interrupções frequentes, mais desafiadoras do que longas interrupções de GNSS.
Os efeitos de multipercurso interrompem a dupla direção do GNSS e o cálculo da posição, aumentando os erros, tornando as soluções inerciais fracamente acopladas não confiáveis nessas condições.
Complementaridade com um Software de Pós-processamento PPK
Este ambiente exige um INS/GNSS de alta performance para dados de roll/pitch estáveis, com pós-processamento tightly coupled para filtrar efeitos multipercurso.
A computação PPK aprimora a direção e o movimento, e o acoplamento estreito melhora significativamente a posição.
Altamente performática, a solução Navsight Apogee (0,008° Roll/Pitch, 0,015° Direção GNSS e posição em nível de centímetro) fornece, juntamente com o software Qinertia PPK, o pacote ideal nessas condições. Também permite levantamentos de alta precisão em águas profundas, mesmo offshore.
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 um desempenho robusto e consistente nos ambientes mais exigentes, como áreas de alta densidade ou levantamentos de baixa dinâmica.
Pós-processamos os dados deste sistema para testes de levantamento em Hamburgo, garantindo o mais alto desempenho como um sistema de referência.
Além disso, os sensores SBG Systems são compatíveis com todos os softwares hidrográficos que aceitam protocolos ASCII, NMEA e TSS. Outros softwares desenvolveram drivers que se encaixam no 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?
Nessas diferentes pesquisas, o pós-processamento provou melhorar os resultados da pesquisa nas condições mais adversas.
Em ambientes GNSS desafiadores, o software de pós-processamento garante o desempenho ideal, ao contrário das pesquisas em céu aberto que dependem de dados em tempo real para precisão.
A computação para frente e para trás e os algoritmos PPK de ponta ajudam a alcançar o mais alto nível de precisão. Robusto contra o efeito multipercurso, o acoplamento estreito é essencial em tais condições.
O Qinertia simplifica o pós-processamento para hidrógrafos, oferecendo uma ferramenta intuitiva projetada para facilitar as tarefas dos pesquisadores e otimizar os fluxos de trabalho de forma eficaz.
Eficiente, rápido e direto, este software completo de pós-processamento GNSS only e INS/GNSS oferece 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 pesquisas mesmo em condições adversas e permite correções de parâmetros de instalação posteriormente para salvar o dia!