Todos os tipos de levantamento topográfico e, de forma mais geral, oceanografia e hidrografia, necessitam de um sensor inercial. Essas soluções variam de MRU a INS/GNSS de alta tecnologia, e sua seleção não deve ser feita de forma leviana. É crucial selecionar o sensor certo, dependendo do tipo de aplicação e suas necessidades. Então, como escolher a melhor solução inercial?
Este é o motivo pelo 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 diversos 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 robusto e em miniatura pode ser o ideal. A SBG Systems desenvolveu a resposta mais inovadora para sua necessidade: 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 pequenos invólucros 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 tecnologia de -40 a 85 °C.
Nós 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 em tempo real precisa de 5 cm que se ajusta automaticamente ao período da onda e oferece um desempenho inigualável em atitude (0,05°) e rumo (0,2°).
Além de boias, pequenas soluções USV e AUV para navegação ou levantamento, estes sensores inerciais também podem compensar e estabilizar um ecobatímetro de feixe único ou de varrimento 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 águas rasas
Os dados batimétricos e inerciais recolhidos durante o levantamento mostram que todos os sensores fornecem movimento, rumo e posição altamente precisos num levantamento em céu aberto e em 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 atrativo em tempo real para levantamentos em céu aberto e em águas rasas em áreas costeiras.
Os Sistemas de Navegação Inercial Ekinox vêm em sensores industriais completos que variam de MRU a RTK INS/GNSS de alta gama ou como parte da solução Marine.
Ambos fornecem o mesmo desempenho e precisão: 0,02° Roll/Pitch (RTK), 0,05° GNSS Heading e posição ao nível do centímetro.
Como sensores compactos completos, podem ser integrados em equipamentos onde o espaço é crítico, como USV para levantamentos hidrográficos.
Projetada para facilitar as tarefas dos hidrógrafos, a solução Navsight Marine 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 perto do ecobatímetro, enquanto a unidade de processamento está na cabine e conectada ao computador do operador.
Uma solução inercial para cada tipo de falha de GNSS
As falhas de GNSS podem ocorrer em vários ambientes, incluindo ao navegar sob pontes ou ao levantar canais fluviais e instalações portuárias.
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 GNSS para uma trajetória contínua de maior precisão.
Os resultados do levantamento sob as pontes mostram que o sensor inercial mantém a precisão com RTK melhorado, atitude, rumo e dados de ondulação. O rumo parece ser muito mais estável com o Navsight Apogee, uma vez que 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 falhas de GNSS ao pós-processar os dados do levantamento, garantindo resultados precisos através da tecnologia PPK avançada.
A combinação de Apogee e Qinertia permite uma solução confiável e extremamente precisa em longas interrupções de GNSS.
Fortes efeitos de multicaminhos GNSS em canais fluviais causam pequenas interrupções frequentes, mais desafiadoras do que longas interrupções de GNSS.
Os efeitos de multicaminhos interrompem a direção dupla 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 INS/GNSS de alta qualidade para dados de roll/pitch estáveis, com pós-processamento tightly coupled para filtrar os efeitos multipercurso.
A computação PPK aprimora a heading e o movimento, e o acoplamento tightly coupled melhora significativamente a posição.
Altamente performática, a solução Navsight Apogee (0,008° Roll/Pitch, 0,015° GNSS Heading e posição com precisão de centímetros) 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?
Em tempo real ou pós-processamento?
Nesses diferentes levantamentos, o pós-processamento provou melhorar os resultados do levantamento nas condições mais adversas.
Em ambientes GNSS desafiadores, o software de pós-processamento garante o desempenho ideal, ao contrário dos levantamentos em céu aberto que dependem de dados em tempo real para precisão.
A computação forward e backward e os algoritmos PPK de ponta ajudam a alcançar o mais alto nível de precisão. Robusto contra o efeito multipercurso, o acoplamento tightly coupled 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 GNSS only 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 permite correções de parâmetros de instalação posteriormente para salvar o dia!