Qualsiasi tipo di rilevamento e, più in generale, l'oceanografia e l'idrografia richiedono un sensore inerziale. Queste soluzioni vanno dalla MRU a INS/GNSS di fascia alta e la loro scelta non deve essere presa alla leggera. È fondamentale selezionare il sensore giusto in base al tipo di applicazione e alle sue esigenze. Quindi, come scegliere la migliore soluzione inerziale?
Questo è il motivo per cui abbiamo messo alla prova le nostre diverse linee di prodotti durante un rilevamento di 3 giorni con ecoscandaglio multibeam in 3 aree del porto di Amburgo (Germania): i moli di Amburgo, sotto i ponti e nei canali fluviali della città.
Poter attestare le prestazioni delle nostre soluzioni in vari ambienti e a diversi livelli di precisione è stato fondamentale per poter consigliare quale INS utilizzare a seconda dell'applicazione e delle condizioni.
Scopriamo insieme di più su come scegliere la migliore soluzione inerziale.
Piccole integrazioni marine e rilievi in acque molto basse
L'idrografia non riguarda solo i rilievi su grandi imbarcazioni, ma include anche AUV, USV o persino boe. Considerando le dimensioni di tali applicazioni, un sensore inerziale miniaturizzato e robusto può rivelarsi ideale. SBG Systems ha sviluppato la risposta più innovativa per le vostre esigenze: Come scegliere la migliore soluzione inerziale?
La linea di prodotti miniaturizzati Ellipse di SBG Systems spazia dai sistemi AHRS ai sistemi GNSS/INS RTK a doppia antenna in piccoli alloggiamenti IP68.
Poiché la robustezza è fondamentale nelle applicazioni marine, tutti i sistemi MRU e INS di SBG Systems beneficiano di una procedura di calibrazione di fascia alta individuale da -40 a 85 °C.
Sottoponiamo i sensori inerziali a screening rigorosi, assicurando che solo quelli conformi alle specifiche forniscano misurazioni coerenti per le missioni dei professionisti.
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.
Rilevamenti a cielo aperto e a bassa profondità
I dati batimetrici e inerziali raccolti durante il rilievo dimostrano che tutti i sensori forniscono movimento, prua e posizione altamente precisi in un rilievo in acque poco profonde e a cielo aperto.
Sebbene l'Ellipse non sia raccomandato per rilievi MBES ad alta precisione, l'Ekinox, o il Navsight Ekinox, è la soluzione più adatta e può fornire un pacchetto interessante in tempo reale per rilievi a cielo aperto e in acque poco profonde nelle aree costiere.
I sistemi di navigazione inerziale Ekinox sono disponibili come sensori industriali all-in-one che vanno dagli MRU ai sistemi INS/GNSS RTK di fascia alta o come parte della soluzione Marine.
Entrambi offrono le stesse prestazioni e precisione: 0.02° Roll/Pitch (RTK), 0.05° GNSS Heading e posizione a livello centimetrico.
Essendo sensori compatti all-in-one, possono essere integrati in apparecchiature dove lo spazio è critico, come gli USV per i rilievi idrografici.
Progettata per semplificare il lavoro degli idrografi, la Navsight Marine Solution si presenta come un'Unità di Riferimento di Movimento (MRU), che fornisce rollio, beccheggio e heaving, o come una soluzione di navigazione completa che integra un ricevitore GNSS trifrequenza o utilizza un ricevitore GNSS esterno.
L'Ekinox IMU è collegata all'unità di elaborazione. Questa configurazione molto pratica consente di posizionare l'IMU vicino all'ecoscandaglio, mentre l'unità di elaborazione si trova in cabina ed è collegata al computer dell'operatore.
Una soluzione inerziale per ogni tipo di interruzione GNSS
Le interruzioni del segnale GNSS possono verificarsi in diversi ambienti, tra cui la navigazione sotto i ponti o i rilievi in corsi d'acqua e strutture portuali.
Rappresentano una sfida per tutti i rilievi idrografici ed evidenziano la necessità di un sistema di navigazione inerziale accoppiato al GNSS, che fonde i dati inerziali e GNSS per una traiettoria continua a maggiore precisione.
I risultati dei rilievi sotto i ponti dimostrano che il sensore inerziale mantiene la precisione con dati RTK, assetto (attitude), rotta (heading) e heave migliorati. La rotta appare molto più stabile con il Navsight Apogee, poiché integra giroscopi ad alte prestazioni.
Questa soluzione fornisce anche dati inerziali e di posizione più precisi, rendendola la scelta ideale per questa applicazione.
Il software Qinertia di SBG Systems risolve le interruzioni del GNSS elaborando a posteriori i dati dei rilievi, garantendo risultati accurati grazie alla tecnologia PPK avanzata.
La combinazione di Apogee e Qinertia consente di ottenere una soluzione affidabile ed estremamente accurata in caso di lunghe interruzioni del segnale GNSS.
Forti effetti di multipath GNSS nei canali fluviali causano frequenti interruzioni brevi, che risultano più impegnative rispetto alle lunghe interruzioni GNSS.
Gli effetti di multipath disturbano il calcolo della doppia heading e della posizione GNSS, aumentando gli errori e rendendo le soluzioni inerziali Loosely coupled inaffidabili in tali condizioni.
Complementarità con un software di post-elaborazione PPK
Questo ambiente richiede un sistema INS/GNSS di fascia alta per dati stabili di beccheggio e rollio (roll/pitch), con un post-processamento ad accoppiamento stretto per filtrare gli effetti di multi-path.
Il calcolo PPK ottimizza la rotta e il movimento, mentre l’accoppiamento stretto migliora significativamente la posizione.
Altamente performante, la soluzione Navsight Apogee (0,008° Roll/Pitch, 0,015° GNSS Heading e posizione centimetrica) fornisce, insieme al software Qinertia PPK, il pacchetto ottimale in tali condizioni. Consente inoltre rilievi ad alta precisione in acque profonde, anche in mare aperto.
Mentre le soluzioni di movimento e navigazione Ekinox e Apogee sono basate su MEMS, Navsight Horizon integra un'IMU FOG ad anello chiuso che garantisce prestazioni robuste e stabili negli ambienti più esigenti, come aree ad alta densità o rilievi a basso dinamismo.
Abbiamo effettuato la post-elaborazione dei dati di questo sistema per i test di rilevamento effettuati ad Amburgo, garantendo le massime prestazioni come sistema di riferimento.
Inoltre, i sensori di SBG Systems sono compatibili con tutti i software idrografici che accettano protocolli ASCII, NMEA e TSS. Altri software hanno sviluppato driver compatibili con il protocollo binario di SBG, facilitando l'integrazione del sensore.
Hai trovato la risposta al dilemma: Come scegliere la migliore soluzione inerziale?
In tempo reale o in post-elaborazione?
Nei diversi tipi di rilievo, il post-processamento ha dimostrato di migliorare i risultati anche nelle condizioni più difficili.
Negli ambienti GNSS complessi, il software di post-processamento garantisce prestazioni ottimali, a differenza dei rilievi con cielo aperto che si affidano ai dati in tempo reale per la precisione.
Il calcolo in avanti e all'indietro e gli algoritmi PPK all'avanguardia aiutano a raggiungere il massimo livello di precisione. Resistente all'effetto multi-path, l'accoppiamento stretto è essenziale in tali condizioni.
Qinertia semplifica il post-processing per gli idrografi, offrendo uno strumento intuitivo progettato per facilitare il lavoro dei rilevatori e ottimizzare efficacemente i flussi di lavoro.
Efficiente, veloce e diretto, questo software di post-processing completo, sia per solo GNSS che INS/GNSS, consente l'accesso alle correzioni RTK offline da oltre 8.000 stazioni di riferimento situate in 164 paesi. Supporta IMU di terze parti e tutti i ricevitori GNSS, e include una funzione VBS (Virtual Base Station) e il calcolo PPP.
Questa soluzione economicamente vantaggiosa consente di effettuare rilievi anche in condizioni difficili e permette di correggere i parametri di installazione a posteriori per salvare la situazione!
