Todo tipo de levantamientos topográficos y, más en general, la oceanografía y la hidrografía, requieren un sensor inercial. Estas soluciones van desde MRU hasta INS/GNSS de gama alta, y su selección no debe tomarse a la ligera. Es fundamental elegir el sensor adecuado según el tipo de aplicación y sus necesidades. Entonces, ¿cómo elegir la mejor solución inercial?
Esta es la razón por la cual pusimos a prueba nuestras diferentes líneas de productos durante un levantamiento de 3 días con una ecosonda multihaz en 3 áreas del puerto de Hamburgo (Alemania): los muelles de Hamburgo, bajo los puentes y en los canales fluviales de la ciudad.
Poder certificar el rendimiento de nuestras soluciones en diversos entornos y en varios niveles de precisión era fundamental para poder recomendar qué INS utilizar según la aplicación y las condiciones.
Descubramos juntos más sobre cómo elegir la mejor solución inercial.
Pequeñas integraciones marinas y levantamientos hidrográficos en aguas muy poco profundas
La hidrografía no solo implica la realización de levantamientos en grandes embarcaciones, sino que también incluye AUV, USV o incluso boyas. Teniendo en cuenta el tamaño de estas aplicaciones, un sensor inercial en miniatura y robusto puede resultar ideal. SBG Systems ha desarrollado la respuesta más innovadora para sus necesidades: ¿Cómo elegir la mejor solución inercial?
La línea de productos Ellipse en miniatura de SBG Systems abarca desde AHRS hasta GNSS/INS RTK de doble antena en pequeñas carcasas IP68.
Dado que la robustez es crucial en aplicaciones marinas, todos los MRU e INS de SBG Systems se benefician de un procedimiento de calibración individual de alta gama de -40 a 85 °C.
Evaluamos rigurosamente los sensores inerciales para garantizar que solo aquellos que cumplen con las especificaciones proporcionen mediciones coherentes para las misiones de los profesionales.
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.
Levantamientos en cielo abierto y aguas poco profundas
Los datos batimétricos e inerciales recopilados durante la campaña muestran que todos los sensores ofrecen un movimiento, rumbo y posición de gran precisión en levantamientos en cielo abierto y aguas poco profundas.
Aunque el Ellipse no se recomienda para levantamientos MBES de alta precisión, el Ekinox, o Navsight Ekinox, es la solución óptima y puede constituir un paquete atractivo en tiempo real para levantamientos en cielo abierto y aguas poco profundas en zonas costeras.
Los sistemas de navegación inercial Ekinox se presentan como sensores de grado industrial todo en uno, que van desde MRU hasta INS/GNSS RTK de gama alta, o como parte de la solución marina.
Ambos ofrecen el mismo rendimiento y precisión: 0,02° en alabeo/cabeceo (RTK), 0,05° en rumbo GNSS y posición centimétrica.
Como sensores compactos todo en uno, pueden integrarse en equipos donde el espacio es crítico, como los USV para estudios hidrográficos.
Diseñada para facilitar las tareas de los hidrógrafos, la solución marina Navsight se presenta como una Unidad de Referencia de Movimiento (MRU), que proporciona balanceo, cabeceo y desplazamiento vertical (heave), o como una solución de navegación completa que incorpora un receptor GNSS de trifrecuencia o utiliza un receptor GNSS externo.
La IMU Ekinox está conectada a la unidad de procesamiento. Esta configuración tan práctica permite situar la IMU cerca de la ecosonda mientras que la unidad de procesamiento se encuentra en la cabina y conectada al ordenador del operador.
Una solución inercial para cada tipo de interrupción de GNSS
Las interrupciones de GNSS pueden ocurrir en diversos entornos, incluso al navegar bajo puentes o al realizar levantamientos en canales fluviales e instalaciones portuarias.
Representan un desafío para todos los levantamientos hidrográficos y ponen de relieve la necesidad de un sistema de navegación inercial acoplado con GNSS, que fusiona los datos inerciales y de GNSS para lograr una trayectoria continua de mayor precisión.
Los resultados de los levantamientos bajo los puentes muestran que el sensor inercial mantiene la precisión con datos mejorados de RTK, actitud, rumbo y cabeceo (heave). El rumbo se muestra mucho más estable con el Navsight Apogee, ya que incorpora giróscopos de mayor rendimiento.
Esta solución también proporciona datos inerciales y de posición más precisos, lo que la convierte en la opción adecuada para esta aplicación.
El software Qinertia de SBG Systems resuelve las interrupciones de GNSS mediante el postprocesamiento de los datos del levantamiento, garantizando resultados precisos a través de la tecnología PPK avanzada.
La combinación de Apogee y Qinertia permite obtener una solución fiable y extremadamente precisa durante cortes prolongados de GNSS.
Los efectos severos de multicamino del GNSS en cauces fluviales provocan pequeños cortes frecuentes, que son más complejos de resolver que los cortes prolongados de GNSS.
Los efectos de multicamino perturban el cálculo del rumbo dual y la posición del GNSS, lo que aumenta los errores y hace que las soluciones inerciales débilmente acopladas (loosely coupled) no sean fiables en tales condiciones.
Complementariedad con un software de postprocesamiento PPK
Este entorno exige un INS/GNSS de gama alta para obtener datos estables de balanceo y cabeceo (roll/pitch), con un postprocesamiento de acoplamiento fuerte (tightly coupled) para filtrar los efectos de trayectorias múltiples (multipath).
El cálculo PPK mejora el rumbo y el movimiento, y el acoplamiento fuerte mejora significativamente la posición.
Con un alto rendimiento, la solución Navsight Apogee (0,008° en Roll/Pitch, 0,015° en rumbo GNSS y posición centimétrica), junto con el software PPK Qinertia, ofrece el paquete óptimo para estas condiciones. También permite realizar levantamientos de alta precisión en aguas profundas, incluso en alta mar.
Mientras que las soluciones de movimiento y navegación Ekinox y Apogee están basadas en tecnología MEMS, el Navsight Horizon integra una IMU FOG de lazo cerrado que permite un rendimiento robusto y consistente en los entornos más exigentes, como áreas de alta densidad o levantamientos de baja dinámica.
Postprocesamos los datos de este sistema para pruebas batimétricas en Hamburgo, garantizando el máximo rendimiento como sistema de referencia.
Además, los sensores de SBG Systems son compatibles con todo el software hidrográfico que acepta protocolos ASCII, NMEA y TSS. Otros programas han desarrollado controladores compatibles con el protocolo binario de SBG, lo que facilita la integración del sensor.
¿Ha encontrado la respuesta al dilema: ¿Cómo elegir la mejor solución inercial?
¿Tiempo real o postprocesamiento?
En estos diferentes levantamientos, el postprocesamiento ha demostrado mejorar los resultados en las condiciones más adversas.
En entornos GNSS difíciles, el software de postprocesamiento garantiza un rendimiento óptimo, a diferencia de los levantamientos a cielo abierto que dependen de datos en tiempo real para lograr precisión.
El cálculo hacia adelante y hacia atrás (forward and backward) y los algoritmos PPK de vanguardia ayudan a alcanzar el máximo nivel de precisión. Al ser robusto frente al efecto de multitrayectoria, el acoplamiento fuerte es fundamental en tales condiciones.
Qinertia simplifica el postprocesamiento para los hidrógrafos, ofreciendo una herramienta intuitiva diseñada para facilitar las tareas de los topógrafos y agilizar los flujos de trabajo de manera eficaz.
Eficiente, rápido y directo, este software de postprocesamiento completo para GNSS y INS/GNSS permite acceder a correcciones RTK offline de más de 8.000 estaciones base ubicadas en 164 países. Es compatible con IMU de terceros y todos los receptores GNSS, e incluye una función VBS (Estación Base Virtual) y cálculo PPP.
Esta solución rentable permite realizar levantamientos incluso en condiciones difíciles y permite corregir los parámetros de instalación a posteriori para salvar el día.
