Fortschrittliche Inertialsensoren für Indoor-Mapping-Anwendungen

Indoor-Mapping umfasst die Erstellung genauer Karten und Modelle von geschlossenen Räumen wie Gebäuden, Lagerhallen, Fabriken und großen Gewerbeflächen. Indoor-Mapping kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, z. B. zur Vorbereitung auf autonome Fahrzeuge, zur Anlagenverfolgung, zur Infrastrukturüberwachung, zum Building Indoor Mapping (BIM) oder sogar zur genauen Bereitstellung von Indoor Positioning Systems (IPS). Während die satellitengestützte Positionierung (GNSS) zuverlässige Standortdaten im Freien liefert, ist sie für den Einsatz in Innenräumen nicht geeignet. Da sich die Industrie zunehmend auf Automatisierung, Robotik und intelligente Infrastruktur verlässt, ist eine präzise Indoor-Kartierung unerlässlich geworden.

Verschiedene Technologien, darunter LiDAR, Photogrammetrie und fortschrittliche Trägheitssysteme, spielen eine entscheidende Rolle bei der Erfassung räumlicher Daten in diesen Umgebungen. Inertial Navigation Systems (INS), die IMUs und GNSS integrieren, werden häufig für gemischte Indoor-Mapping/Outdoor-Mapping-Anwendungen eingesetzt. Sie bieten eine hochgenaue absolute Positionierung innerhalb eines bestimmten Coordinate Reference Frame (Datums) und ermöglichen so eine direkte Georeferenzierung. Für die reine Indoor-Kartierung verlassen sich die Systeme jedoch ausschließlich auf Inertial Measurement Units (IMUs), um die Bewegung ohne GNSS genau zu verfolgen.

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Verbesserung der Präzision in komplexen Umgebungen

Während die direkte Georeferenzierung (DG) die primäre Methode zur Erstellung von Karten in Außenbereichen ist, wird sie selten in Innenräumen oder in Umgebungen mit starken GNSS-Einschränkungen eingesetzt. DG funktioniert, indem INS-Daten (Position und lage) mit Sensordaten (wie LiDAR oder Kamerabilder) kombiniert werden, um die Position beobachteter Objekte genau zu bestimmen, ohne auf zahlreiche vorvermessene Passpunkte (GCPs) angewiesen zu sein.

Da GNSS in Innenräumen nicht verfügbar ist, kann die traditionelle direkte Georeferenzierung jedoch nicht in vollständig geschlossenen Räumen angewendet werden. In vielen Fällen wird die Kartierung hybrid durchgeführt, wobei sowohl Innen- als auch Außenbereiche abgedeckt werden.

Während sich die meisten Leute in solchen Szenarien auf konventionelle Indoor-Mapping-Technologien verlassen, kann die Auswahl der richtigen INS und Post-Processing-Software die Vorteile der direkten Georeferenzierung auf diese Anwendungsfälle ausweiten. Durch die Integration einer hochpräzisen, driftarmen INS mit fortschrittlicher Post-Processing-Software ist es möglich, eine genaue, direkt georeferenzierte Lösung über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten. Wahrnehmungsbasierte Algorithmen wie SLAM können diese präzise Positionierung direkt nutzen, um die Kartierungsgenauigkeit weiter zu verbessern.

Dieser Ansatz ermöglicht die Erstellung von Innenraumkarten, die vollständig auf eine absolute Positionierungslösung und ein Koordinatenreferenzsystem (Datum) ausgerichtet sind. Infolgedessen werden die Arbeitsabläufe verbessert und die Zusammenarbeit wird durch die Gewährleistung der räumlichen Konsistenz zwischen Indoor- und Outdoor-Datensätzen verbessert.

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Ein Mann, der in einem Tunnel eine Innenraumkartierung durchführt

Inertiale Systeme für Indoor-Mapping-Lösungen

In vollständig geschlossenen Umgebungen, in denen GNSS nicht verfügbar ist, basiert die Kartierung auf Inertial Measurement Units (IMUs) in Kombination mit wahrnehmungsbasierten Algorithmen wie Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Im Gegensatz zur traditionellen direkten Georeferenzierung ist dieser Ansatz nicht von GNSS abhängig, sondern verwendet IMU-Daten zusammen mit LiDAR, Kameras oder Tiefensensoren, um eine genaue Positionierung aufrechtzuerhalten.

SLAM funktioniert, indem es kontinuierlich die Umgebung kartiert und gleichzeitig die Position des Systems darin schätzt. SLAM allein kann jedoch unter Drift leiden, insbesondere in feature-armen Gebieten oder dynamischen Umgebungen. High-End-IMUs spielen eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung von SLAM-basierter Kartierung und gewährleisten eine konsistente Bewegungsverfolgung, selbst wenn visuelle Eingaben unzuverlässig sind. Durch die Integration einer hochpräzisen, driftarmen IMU ist es möglich, die SLAM-Leistung in Indoor-Mapping-Anwendungen zu verbessern.

Tatsächlich reduziert die IMU die Driftakkumulation, hält eine genaue Positionierung über längere Zeiträume aufrecht und verbessert die Zuverlässigkeit bei schlechten Sichtverhältnissen, wie z. B. in dunklen Räumen oder featurelosen Fluren. Diese Kombination ermöglicht die Erstellung genauer Innenraumkarten, die räumlich konsistent und gut auf externe Datensätze ausgerichtet bleiben.

Infolgedessen werden die Arbeitsabläufe rationalisiert und die kollaborative Kartierung verbessert, selbst in vollständig GNSS-freien Umgebungen.

Eine Drohne, die während einer Innenraumkartierung fliegt

Unsere Stärken

Unsere Inertialnavigationssysteme bieten mehrere Vorteile für die Indoor-Kartierung, darunter:

Kompakt und leicht Entwickelt mit Blick auf die Portabilität, einfach zu integrieren in Handheld- oder mobile Kartierungssysteme.
Nahtlose Integration mit Kartierungssensoren Lässt sich mühelos in LIDAR, Kameras und andere Sensoren integrieren und ermöglicht so hochwertige Geodaten.
Genaue Positionierung ohne GNSS Bietet präzise Positions- und Orientierungsdaten in GPS-verweigernden Umgebungen.
Einfach zu integrieren Unsere Sensoren sind für eine einfache Integration mit Ethernet, PTP, einfach zu bedienenden Konfigurationsoberflächen, einer ausführlichen Dokumentation usw. ausgelegt.

Unsere Lösungen für die Innenraumkartierung

Unsere Produkte für Bewegung und Navigation sind für die nahtlose Integration in Indoor-Mapping-Systeme konzipiert. Unsere hochmodernen Inertialsysteme bieten die Genauigkeit und Zuverlässigkeit, die für die Erstellung hochwertiger Indoor-Karten erforderlich sind, selbst in den anspruchsvollsten Umgebungen.

Ob Sie mobile Roboter oder tragbare Systeme für die Innenraumkartierung verwenden, unsere Produkte bieten die Präzision, Leistung und den Workflow, die für die Erstellung genauer Karten erforderlich sind.

Unsere Systeme eignen sich ideal für eine Reihe von Anwendungen, darunter industrielle Inspektionen, Facility Management, Notfallmaßnahmen und mehr.

Quanta Plus INS Unit Right

Quanta Plus

Quanta Plus kombiniert eine taktische IMU mit einem leistungsstarken GNSS-Empfänger, um auch in rauesten GNSS-Umgebungen zuverlässige Positions- und Lagewerte zu erhalten. Es ist ein kleines, leichtes und leistungsstarkes Produkt, das sich problemlos in Vermessungssysteme mit LiDAR oder anderen Sensoren von Drittanbietern integrieren lässt.
INS Interne geodätische Dual-Antenne 0,03 ° Heading 0,015 ° RTK Roll & Pitch
Entdecken
Quanta Plus
Card Qinertia Logo

Qinertia GNSS-INS

Die Qinertia PPK Software bietet fortschrittliche hochpräzise Positionierungslösungen.
GNSS + IMU Post-Processing Geodäsie-Engine PPK- und PPP-RTK-Verarbeitung Direkter Zugriff auf CORS-Netzwerke
Entdecken
Qinertia GNSS-INS
Pulse 40 IMU Unit Checkmedia Right

Pulse-40

Pulse-40 IMU ist ideal für kritische Anwendungen. Gehen Sie keine Kompromisse bei Größe, Leistung und Zuverlässigkeit ein.
IMU taktischer Güte 0,08°/√hr Rauschgyro 6µg Beschleunigungsmesser 12 Gramm, 0,3 W
Entdecken
Pulse-40

Broschüre zu Mapping-Anwendungen

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Fallstudien

Entdecken Sie in unseren Fallstudien, wie unsere Inertiallösungen erfolgreich in verschiedene Indoor-Mapping-Anwendungen auf der ganzen Welt integriert wurden.

Von Lagerrobotern, die sich in komplexen Einrichtungen bewegen, bis hin zu Drohnen, die genaue 3D-Innenkarten von Innenräumen erstellen, haben unsere Produkte maßgeblich zur Verbesserung der Effizienz und Genauigkeit von Mapping-Projekten beigetragen.

Sehen Sie sich Beispiele aus der Praxis an, wie unsere Systeme in Aktion treten. Lesen Sie unsere Fallstudien, um zu verstehen, wie SBG Systems Präzision und Zuverlässigkeit in Ihre Indoor-Mapping-Lösungen bringen kann.

VIAMETRIS

SLAM-basiertes Mobile Mapping mit einem RTK Inertial Navigation System

Mobile Mapping

Viametris Slam- und INS-Technologie
VIAMETRIS

RTK INS unterstützt SLAM-Berechnungen, synchronisiert LiDAR und Kamera

Indoor-Kartierung

Viametris Mobile Mapping SLAM
Unmanned Solution

Ellipse wird in der Navigation autonomer Fahrzeuge eingesetzt

Autonome Navigation

UNMMANED SOLUTION Autonome Fahrzeuge
Entdecken Sie alle unsere Fallstudien

Sie reden über uns

Unsere Kunden reichen von Industrieherstellern bis hin zu Notfallteams, und sie verlassen sich auf unsere Inertialsysteme, um genaue und zuverlässige Karten in GNSS-abgelehnten Umgebungen zu erstellen.

Werden Sie Teil unserer zufriedenen Kunden und erfahren Sie mehr darüber, wie wir Sie mit unseren branchenführenden Lösungen bei Ihren Indoor-Mapping-Anforderungen unterstützen können.

US Army Geospatial Center
„Wir haben uns für die Ellipse2-D aufgrund ihrer All-in-One-GNSS- und Trägheitslösung entschieden, die in einem kompakten und stromsparenden Gerät verpackt ist.“
Matthew R, Wissenschaftler für militärische Ingenieur- und Vermessungsunterstützung
Viametris
“Ellipse INS liefert sehr, sehr präzise Geschwindigkeitsdaten.”
Jerome Ninot, Gründer
University of Waterloo
„Ellipse-D von SBG Systems war einfach zu bedienen, sehr genau und stabil, mit einem kleinen Formfaktor–all dies war für unsere WATonoTruck-Entwicklung unerlässlich.“
Amir K, Professor und Direktor

Entdecken Sie weitere Vermessungsanwendungen

Nutzen Sie die Leistungsfähigkeit unserer fortschrittlichen Trägheitsnavigationslösungen für verschiedene Vermessungsanforderungen. Sie unterstützen Land-, Luft- und Seeoperationen. Unsere Technologie liefert zuverlässige Daten, hohe Präzision und konsistente Leistung in allen Umgebungen.


Haben Sie Fragen?

Sind Sie neugierig, wie Indoor-Mapping-Systeme funktionieren? Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Inertialsysteme zu einer präzisen Kartierung in GNSS-verweigernden Umgebungen beitragen?

Unser FAQ-Bereich behandelt die häufigsten Fragen zu Indoor-Mapping-Systemen, einschließlich Informationen zu den beteiligten Technologien, Best Practices und zur Integration unserer Produkte in Ihre Lösungen.

Was ist ein Indoor-Positionierungssystem?

Ein Indoor Positioning System (IPS) ist eine spezielle Technologie, die die Standorte von Objekten oder Personen in geschlossenen Räumen, wie z. B. Gebäuden, genau identifiziert, wo GNSS-Signale schwach oder nicht vorhanden sein können. IPS verwendet verschiedene Techniken, um präzise Positionsinformationen in Umgebungen wie Einkaufszentren, Flughäfen, Krankenhäusern und Lagerhallen zu liefern.

IPS kann verschiedene Technologien zur Standortbestimmung nutzen, darunter:

  • Wi-Fi: Nutzt die Signalstärke und Triangulation von mehreren Zugangspunkten zur Positionsschätzung.
  • Bluetooth Low Energy (BLE): Verwendet Beacons, die Signale an Geräte in der Nähe zur Ortung senden.
  • Ultraschall: Nutzt Schallwellen zur genauen Standorterkennung, oft mit Sensoren mobiler Geräte.
  • RFID (Radio-Frequency Identification): Beinhaltet die Anbringung von Tags an Objekten zur Echtzeitverfolgung.
  • Inertialsensoren (IMUs): Diese Sensoren überwachen Bewegung und Ausrichtung und verbessern die Positionsgenauigkeit in Kombination mit anderen Methoden.

 

Eine detaillierte digitale Karte des Innenraums ist für eine genaue Positionierung unerlässlich, während mobile Geräte oder spezielle Geräte Signale von der Positionierungsinfrastruktur erfassen.

IPS verbessert die Navigation, verfolgt Anlagen, unterstützt Rettungsdienste, analysiert das Einzelhandelsverhalten und lässt sich in intelligente Gebäudesysteme integrieren, wodurch die betriebliche Effizienz dort erheblich gesteigert wird, wo herkömmliches GNSS versagt.

Was ist SLAM?

SLAM, kurz für Simultaneous Localization and Mapping, ist eine Rechentechnik, die in der Robotik und Computer Vision verwendet wird, um eine Karte einer unbekannten Umgebung zu erstellen und gleichzeitig den Standort eines Agenten innerhalb dieser Umgebung zu verfolgen. Dies ist besonders nützlich in Szenarien, in denen GNSS nicht verfügbar ist, z. B. in Innenräumen oder in dicht besiedelten städtischen Gebieten.

 

SLAM-Systeme bestimmen die Position und Orientierung des Agenten in Echtzeit. Dies beinhaltet die Verfolgung der Bewegung des Roboters oder Geräts, während er sich durch die Umgebung bewegt. Während sich der Agent bewegt, erstellt das SLAM-System eine Karte der Umgebung. Dies kann eine 2D- oder 3D-Darstellung sein, die das Layout, Hindernisse und Merkmale der Umgebung erfasst.

 

Diese Systeme verwenden oft mehrere Sensoren, wie z. B. Kameras, LiDAR oder Inertial Measurement Units (IMUs), um Daten über die Umgebung zu sammeln. Diese Daten werden kombiniert, um die Genauigkeit sowohl der Lokalisierung als auch der Kartierung zu verbessern.

 

SLAM-Algorithmen verarbeiten die eingehenden Daten, um die Karte und den Standort des Agenten kontinuierlich zu aktualisieren. Dies beinhaltet komplexe mathematische Berechnungen, einschließlich Filter- und Optimierungstechniken.

Was ist Photogrammetrie?

Photogrammetrie ist die Wissenschaft und Technik, mit der anhand von Fotografien Entfernungen, Dimensionen und Merkmale von Objekten oder Umgebungen gemessen und kartiert werden. Durch die Analyse überlappender Bilder, die aus verschiedenen Winkeln aufgenommen wurden, ermöglicht die Photogrammetrie die Erstellung von genauen 3D-Modellen, Karten oder Messungen. Dieser Prozess funktioniert, indem gemeinsame Punkte in mehreren Fotografien identifiziert und ihre Positionen im Raum mithilfe von Triangulationsprinzipien berechnet werden.

 

Die Photogrammetrie findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie z. B.:

  • Photogrammetrische topografische Kartierung: Erstellung von 3D-Karten von Landschaften und Stadtgebieten.
  • Architektur und Ingenieurwesen: Für Baudokumentation und Strukturanalyse.
  • Photogrammetrie in der Archäologie: Dokumentation und Rekonstruktion von Stätten und Artefakten.
  • Luftgestützte photogrammetrische Vermessung: Für Landvermessung und Bauplanung.
  • Forst- und Landwirtschaft: Überwachung von Feldfrüchten, Wäldern und Landnutzungsänderungen.

 

Wenn die Photogrammetrie mit modernen Drohnen oder UAVs (unbemannten Luftfahrzeugen) kombiniert wird, ermöglicht sie die schnelle Erfassung von Luftbildern und ist somit ein effizientes Werkzeug für groß angelegte Vermessungs-, Bau- und Umweltüberwachungsprojekte.

Was ist ein LiDAR?

Ein LiDAR (Light Detection and Ranging) ist eine Fernerkundungstechnologie, die Laserlicht verwendet, um Entfernungen zu Objekten oder Oberflächen zu messen. Durch das Aussenden von Laserimpulsen und das Messen der Zeit, die das Licht benötigt, um nach dem Auftreffen auf ein Ziel zurückzukehren, kann LiDAR präzise, dreidimensionale Informationen über die Form und die Eigenschaften der Umgebung erzeugen. Es wird häufig verwendet, um hochauflösende 3D-Karten der Erdoberfläche, von Bauwerken und Vegetation zu erstellen.

LiDAR-Systeme werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter:

  • Topografische Kartierung: Zur Vermessung von Landschaften, Wäldern und städtischen Umgebungen.
  • Autonome Lidar-Fahrzeuge: Für Navigation und Hinderniserkennung.
  • Landwirtschaft: Zur Überwachung von Feldfrüchten und Feldbedingungen.
  • Umweltüberwachung: Für Hochwassermodellierung, Küstenerosion und mehr.

 

LiDAR-Sensoren können auf Drohnen, Flugzeugen oder Fahrzeugen montiert werden und ermöglichen eine schnelle Datenerfassung über große Gebiete. Die Technologie wird für ihre Fähigkeit geschätzt, detaillierte, genaue Messungen auch in anspruchsvollen Umgebungen wie dichten Wäldern oder unwegsamem Gelände zu liefern.