Cimiteri militari americani digitalizzati per una missione solenne
"Abbiamo scelto Ellipse-D per la sua soluzione GNSS e inerziale all-in-one, racchiusa in un dispositivo compatto e a basso consumo energetico." | Matthew R. Staley, scienziato di supporto all'ingegneria militare e al rilevamento presso il Centro geospaziale dell'esercito degli Stati Uniti.
Il Centro Geospaziale dell'Esercito (AGC) ha applicato l'innovazione per aiutare i visitatori dei cimiteri militari americani a ritrovare i propri cari.
I metodi tradizionali di rilevamento GPS e la digitalizzazione della cartografia 3D sono stati integrati e montati su uno zaino appositamente costruito per la parte di raccolta di questo progetto.
Un'interfaccia web che funge da front-end per i dati raccolti fornisce ai visitatori un'interfaccia semplice per trovare i propri parenti e accedere alle informazioni amplificate memorizzate nel database GIS.
Un progetto pilota per una missione solenne
La ricerca di una particolare lapide in un cimitero nazionale americano richiede spesso un'approfondita e lunga verifica dei registri da parte degli amministratori.
Per aiutare i visitatori a trovare facilmente i loro cari, l'Army Geospatial Center (AGC), in collaborazione con l'Arlington National Cemetery (ANC), ha completato un progetto pilota che comprende i cimiteri di Corozal (Panama) e di Normandia (Francia) che, insieme, contano più di 15.000 tombe.
Questo imponente progetto combina metodi di rilevamento tradizionali e tecnologie moderne per creare modelli virtuali di entrambi i cimiteri.
I modelli includono non solo il terreno sottostante e le coordinate GPS di ogni lapide o monumento commemorativo, ma anche elementi come strade, marciapiedi, alberi, cordoli, grondaie, monumenti e molte altre strutture costruite dall'uomo, con una precisione stimata di 10 cm (3,9 pollici).
Le fotografie geo-localizzate del fronte e del retro di ogni lapide, per facilitare l'identificazione, hanno completato la soluzione di raccolta.
I dati raccolti sono stati elaborati e integrati sul computer portatile ENFIRE. Grazie a queste innovazioni, i visitatori possono accedere ai dati cimiteriali, cercare i propri cari o trovare tombe storicamente significative utilizzando i chioschi delle strutture che gestiscono il programma ANC Explorer.
I visitatori virtuali hanno la stessa funzionalità utilizzando il programma sul computer di casa o su un dispositivo mobile.
Metodo di mappatura mobile con zaino
Per mappare i cimiteri nella loro interezza e con il massimo dei dettagli, Matthew R. Staley, Military Engineering and Survey Support Scientist presso il Centro Geospaziale dell'Esercito degli Stati Uniti, ha sviluppato una soluzione di mappatura mobile basata su uno zaino.
L'impiego dell'apparecchiatura riduce al minimo i costi diminuendo i tempi di raccolta e fornendo dati in formati facili da gestire. Sfrutta gli strumenti utilizzati dai servizi di rilevamento militare degli Stati Uniti, chiamati ENFIRE e GPS-S.
"Ho accoppiato un LiDAR di Velodyne con il sistema di navigazione inerziale (INS)Ellipse-D con GPS RTK incorporato di SBG Systems", spiega Matthew R. Staley.
Ha scelto Ellipse-D per la sua soluzione GNSS e inerziale all-in-one, racchiusa in un dispositivo compatto e a basso consumo energetico.
L'INS viene utilizzato per la compensazione del movimento e per la georeferenziazione cloud punti. Per ottenere la massima precisione, nel cimitero è stata installata una stazione base Real Time Kinematic (RTK). Il software Hypack è stato utilizzato per gestire la cloud punti generata.
Regolazione della declinazione magnetica
Una delle sfide è stata la calibrazione del magnetometro, che è influenzata dal contenuto di ferro del luogo. La declinazione magnetica cambia a seconda del luogo in cui ci si trova; quindi spedire lo zaino dagli Stati Uniti alla Francia ha modificato la declinazione magnetica.
L'Agenzia Nazionale Oceanografica e Atmosferica americana (NOAA) aggiorna ogni 5 anni una mappa globale del campo magnetico terrestre.
Questa mappa può essere utilizzata, in base a un luogo e a una data specifici, per determinare la declinazione magnetica in quel luogo specifico.
SBG Systems incorpora questa mappa nei propri sistemi di navigazione inerziale, consentendo di dirigersi automaticamente verso il Nord vero durante l'uso dei magnetometri.
Rilevamento intorno agli alberi
Un'altra sfida è stata il rilevamento in prossimità di alcuni tipi di alberi che influenzano notevolmente la ricezione satellitare. Staley ha modificato la procedura di raccolta dei dati per compensare questo problema e sta continuando a ricercare modi per mitigare ulteriormente l'effetto della vegetazione sulla ricezione.
Inoltre, la riduzione del raggio d'azione del LiDAR per ottenere una migliore precisione (+/- 5 cm complessivi) sarà studiata come un modo per mitigare gli artefatti da imbardata.
"Proverò presto il software di post-elaborazione Qinertia di SBG, che potrebbe aiutare a mantenere una solida precisione in tutte le condizioni" aggiunge l'ingegnere militare statunitense.
Il software di postelaborazione cinematica (PPK), come Qinertia, consente di accedere alle correzioni RTK offline e di migliorare le prestazioni dei sistemi di navigazione inerziale mediante la postelaborazione dei dati inerziali con le osservabili GNSS grezze, utilizzando un calcolo chiamato Forward-Backward-Merge.
Recentemente rilasciato, il software Qinertia è stato progettato per essere intuitivo e facile da usare e si è distinto come il software di postelaborazione più veloce sul mercato.
Cosa c'è dopo?
La missione principale era quella di acquisire i dati relativi alle sepolture e di confermare l'applicabilità degli strumenti ENFIRE, GPS-S e LiDAR al funzionamento e alla gestione dell'Arlington National Cemetery.
È stata realizzata la capacità di controllare i terreni, aggiornare i registri, eseguire una valutazione della costruzione e della manutenzione dei terreni sulla base dei dati LiDAR raccolti e sviluppare piani strategici che supportano una maggiore efficienza dei processi aziendali.
Ora che la fase pilota si è conclusa, l'Army Geospatial Center sta collaborando strettamente con l'Arlington National Cemetery e l'American Battle Monuments Commission per valutare i risultati e determinare una strategia per futuri miglioramenti e innovazioni.
I risultati iniziali hanno dimostrato (rispetto agli sforzi precedenti) che i costi sono stati ridotti al minimo e che è stato realizzato un eccellente ritorno sull'investimento da parte di più comunità.
Ellipse-D
Ellipse-D è un sistema di navigazione inerziale che integra un GNSS RTK a doppia antenna e doppia frequenza, compatibile con il nostro software di post-elaborazione Qinertia.
Progettato per applicazioni robotiche e geospaziali, può fondere l'ingresso Odometer con Pulse o CAN OBDII per una maggiore precisione di dead-reckoning.
Richiedi un preventivo per Ellipse-D
Avete domande?
Benvenuti nella nostra sezione FAQ! Qui troverete le risposte alle domande più comuni sulle applicazioni che presentiamo. Se non trovate quello che cercate, non esitate a contattarci direttamente!
L INS accetta input da sensori esterni di ausilio?
I sistemi di navigazione inerziale della nostra azienda accettano input da sensori esterni di supporto, come sensori di dati aerei, magnetometri, odometri, DVL e altri.
Questa integrazione rende l'INS altamente versatile e affidabile, soprattutto in ambienti privi di GNSS.
Questi sensori esterni migliorano le prestazioni complessive e la precisione dell'INS fornendo dati complementari.
Qual è la differenza tra AHRS e INS?
La differenza principale tra un sistema di riferimento per l'assetto e la direzione (AHRS) e un sistema di navigazione inerziale (INS).INS) sta nella loro funzionalità e nella portata dei dati che forniscono.
L'AHRS fornisce informazioni sull'orientamento, in particolare l'assetto (beccheggio, rollio) e la direzione (imbardata) di un veicolo o di un dispositivo. In genere utilizza una combinazione di sensori, tra cui giroscopi, accelerometri e magnetometri, per calcolare e stabilizzare l'orientamento. L'AHRS fornisce la posizione angolare su tre assi (beccheggio, rollio e imbardata), consentendo a un sistema di comprendere il proprio orientamento nello spazio. Viene spesso utilizzato nell'aviazione, negli UAV, nella robotica e nei sistemi marini per fornire dati precisi sull'assetto e sulla direzione, fondamentali per il controllo e la stabilizzazione del veicolo.
Un INS non solo fornisce dati sull'orientamento (come un AHRS), ma traccia anche la posizione, la velocità e l'accelerazione di un veicolo nel tempo. Utilizza sensori inerziali per stimare il movimento nello spazio 3D senza affidarsi a riferimenti esterni come il GNSS. Combina i sensori presenti negli AHRS (giroscopi, accelerometri) ma può anche includere algoritmi più avanzati per il rilevamento della posizione e della velocità, spesso integrandosi con dati esterni come i GNSS per una maggiore precisione.
In sintesi, l'AHRS si concentra sull'orientamento (assetto e direzione), mentre l'INS fornisce una serie completa di dati di navigazione, tra cui posizione, velocità e orientamento.
Qual è la differenza tra IMU e INS?
La differenza tra un'unità di misura inerzialeIMU) e un sistema di navigazione inerziale (INS) sta nella loro funzionalità e complessità.
Un'unità di misura inerziale ( IMU ) fornisce dati grezzi sull'accelerazione lineare e sulla velocità angolare del veicolo, misurati da accelerometri e giroscopi. Fornisce informazioni su rollio, beccheggio, imbardata e movimento, ma non calcola la posizione o i dati di navigazione. L'IMU è specificamente progettato per trasmettere i dati essenziali sul movimento e l'orientamento all'elaborazione esterna per determinare la posizione o la velocità.
D'altra parte, un INS (sistema di navigazione inerziale) combina IMU con algoritmi avanzati per calcolare la posizione, la velocità e l'orientamento del veicolo nel tempo. Incorpora algoritmi di navigazione come il filtraggio di Kalman per la fusione e l'integrazione dei sensori. Un sistema INS fornisce dati di navigazione in tempo reale, tra cui posizione, velocità e orientamento, senza affidarsi a sistemi di posizionamento esterni come il GNSS.
Questo sistema di navigazione è tipicamente utilizzato in applicazioni che richiedono soluzioni di navigazione complete, in particolare in ambienti in cui il GNSS è negato, come UAV militari, navi e sottomarini.
Che cos'è il GNSS rispetto al GPS?
GNSS sta per Global Navigation Satellite System (sistema globale di navigazione satellitare) e GPS per Global Positioning System (sistema di posizionamento globale). Questi termini sono spesso usati in modo intercambiabile, ma si riferiscono a concetti diversi nell'ambito dei sistemi di navigazione satellitare.
GNSS è un termine collettivo per tutti i sistemi di navigazione satellitare, mentre GPS si riferisce specificamente al sistema statunitense. Include più sistemi che forniscono una copertura globale più completa, mentre il GPS è solo uno di questi sistemi.
Con il GNSS si ottiene una maggiore precisione e affidabilità, grazie all'integrazione dei dati provenienti da più sistemi, mentre il GPS da solo potrebbe avere dei limiti a seconda della disponibilità dei satelliti e delle condizioni ambientali.