厳粛な使命のためにデジタル化されたアメリカの軍人墓地
“Ellipse-Dを選んだのは、GNSSと慣性ソリューションがオールインワンで、コンパクトかつ低消費電力のデバイスにパッケージングされているからです。” | 米国陸軍地理空間センター、軍事エンジニアリング＆サーベイサポート科学者、マシュー・R・ステイリー
陸軍地理空間センター（AGC）は、アメリカの軍人墓地の訪問者が愛する人を見つけるのを支援するために、革新的な技術を応用しました。
従来のGPSサーベイ手法と3Dマッピングのデジタル化が統合され、このプロジェクトの収集部分のために特別に構築されたバックパックに取り付けられました。
収集されたデータのフロントエンドとして機能するWebインターフェースは、訪問者が親戚を見つけ、GISデータベースに保存されている増幅された情報にアクセスするための簡単なインターフェースを提供します。
厳粛なミッションのためのパイロットプロジェクト
アメリカ国立墓地で特定の墓石を探すには、管理者が広範囲にわたる時間のかかる記録調査を行う必要のある場合がよくあります。 訪問者が愛する人を簡単に見つけられるように、陸軍地理空間センター（AGC）は、アーリントン国立墓地（ANC）との協力により、コロザル（パナマ）とノルマンディー（フランス）の墓地を含むパイロットプロジェクトを完了しました。これらを合わせると、15,000以上の墓地があります。 この大規模なプロジェクトでは、従来の測量方法と最新の技術を組み合わせて、両方の墓地のバーチャルモデルを作成します。 このモデルには、基礎となる地形や各墓石または記念碑のGPS座標だけでなく、道路、歩道、樹木、縁石、側溝、記念碑、その他多くの人工構造物などの機能も含まれており、推定精度は10 cm（3.9インチ）です。 識別のために、各墓石の表と裏の地理的位置情報付きの写真がコレクションソリューションを完成させました。 収集されたデータは処理され、ENFIREラップトップに統合されました。これらの技術革新のおかげで、訪問者は墓地のデータにアクセスしたり、愛する人を検索したり、ANC Explorerプログラムを実行している施設のキオスクを使用して歴史的に重要な墓地を見つけたりできます。 バーチャル訪問者は、自宅のコンピューターまたはモバイルデバイスでプログラムを使用することで、同じ機能を利用できます。
バックパック型モバイルマッピング手法
墓地全体を最大限の詳細さで地図化するため、米陸軍地理空間センターのMilitary Engineering and Survey Support ScientistであるMatthew R. Staley氏は、バックパックベースのモバイルマッピングソリューションを開発した。
この機器を使用することで、収集時間を短縮し、管理しやすい形式でデータを提供することで、コストを最小限に抑えることができる。これは、ENFIREとGPS-Sと呼ばれる米軍測量サービスで使用されているツールを活用している。
「Velodyne社のLiDARとSBG Systems社のRTK GPS内蔵Ellipse 慣性航法システム（INS）を組み合わせました」とMatthew R. Staley氏は説明する。
彼は、コンパクトで低消費電力のデバイスにパッケージ化されたオールインワンのGNSSと慣性ソリューションであることから、Ellipse-Dを選びました。
INS/GNSSは、モーション補正と点群のジオリファレンスを提供します。さらに、最高の精度を得るために、リアルタイムキネマティック（RTK）基地局が墓地に設置されました。また、Hypackソフトウェアは、生成された点群を効率的に管理しました。
偏角の調整
課題の1つは、場所の鉄分含有量に影響される磁力計のキャリブレーションでした。磁気偏角の変化は場所によって異なります。したがって、バックパックを米国からフランスに出荷すると、磁気偏角が変化しました。
米国海洋大気庁（NOAA）は、地球の磁場のグローバルマップを5年ごとに更新しています。
このマップは、特定の場所と日付を指定すると、その特定の場所の磁気偏角を特定するために使用できます。
SBG Systems は、このマップを慣性航法システムに組み込み、磁力計を使用しながら自動的に真北方位を可能にしています。
樹木周辺のマッピング
もう1つの課題は、特定の種類の樹木の近くでの測量でした。これらの樹木は衛星受信に大きな影響を与えます。Staley 氏は、この問題に対処するためにデータ収集手順を修正し、植生から受信への影響をさらに軽減する方法について研究を続けています。
さらに、LiDAR の範囲を縮小して、より良い精度（全体で +/- 5 cm）を得ることが、ヨーのアーチファクトを軽減する方法として検討されます。
“SBG の Qinertia 後処理ソフトウェアをすぐにテストします。これにより、あらゆる条件で堅牢な精度を維持できる可能性があります”と、米軍のエンジニアは付け加えています。
Qinertia のような Post Processing Kinematic (PPK) ソフトウェアを使用すると、オフライン RTK 補正にアクセスでき、Forward-Backward-Merge と呼ばれる計算を使用して、慣性データを生の GNSS 観測値で後処理することにより、慣性航法システムのパフォーマンスが向上します。
最近リリースされた Qinertia ソフトウェアは、直感的で使いやすいように設計されており、市場で最速の後処理ソフトウェアとして独自に評価されています。
今後の展望
主なミッションは、埋葬に関するデータを取得し、アーリントン国立墓地の運営と管理に対するENFIRE、GPS-S、およびLiDARツールセットの適用性を確認することでした。
彼らは、収集されたLiDARデータを使用して、敷地の監査、記録の更新、および建設の評価を行う能力を実現しました。
さらに、彼らはビジネスプロセスの効率を改善する戦略計画を策定しました。
パイロット段階が終了した現在、陸軍地理空間センターは、アーリントン国立墓地およびアメリカ戦没者記念碑委員会と緊密に協力して、調査結果を評価し、将来の機能強化と革新のための戦略を決定しています。
初期の結果は、以前の取り組みと比較してコストが最小限に抑えられていることを証明しました。さらに、複数のコミュニティが優れた全体的な投資収益率を実現しました。
Ellipse-D
Ellipse-D は、デュアルアンテナとデュアル周波数RTK GNSSを統合した慣性航法システムであり、SBG Systemsのポスト処理ソフトウェア Qinertia と互換性があります。
ロボットおよび地理空間アプリケーション向けに設計されており、オドメーター入力を Pulse または CAN OBDII と組み合わせて、デッドレコニングの精度を高めることができます。
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ご質問はありますか？
FAQセクションへようこそ！ここでは、ご紹介するアプリケーションに関する最も一般的な質問への回答をご覧いただけます。お探しの情報が見つからない場合は、お気軽にお問い合わせください。
INSは外部補助センサーからの入力を受け入れますか？
当社製の慣性航法システムは、エアデータセンサー、磁力計、走行距離計、DVLなどの外部補助センサーからの入力を受け入れます。
この統合により、特に GNSS が利用できない環境において、INS は非常に汎用性が高く、信頼性が高くなります。
これらの外部センサーは、相補的なデータを提供することで、INSの全体的な性能と精度を向上させます。
AHRS と INS の違いは何ですか？
姿勢方位基準システム（AHRS）と慣性航法システム（INS）の主な違いは、その機能と提供するデータの範囲にあります。
AHRS は、車両またはデバイスの姿勢（ピッチ、ロール）および方位（ヨー）に関する情報を提供します。通常、ジャイロスコープ、加速度計、磁力計などのセンサーの組み合わせを使用して、姿勢を計算および安定化します。AHRS は、3 軸（ピッチ、ロール、ヨー）の角度位置を出力し、システムが空間内での姿勢を理解できるようにします。航空、UAV、ロボット工学、および海洋システムで、正確な姿勢および方位データを提供するために使用されることが多く、これは車両の制御および安定化に不可欠です。
INS は、AHRS と同様に姿勢データを提供するだけでなく、車両の位置、速度、加速度を経時的に追跡します。慣性センサーを使用して、GNSS のような外部参照に依存せずに、3D 空間での動きを推定します。AHRS に搭載されているセンサー（ジャイロスコープ、加速度計）を組み合わせますが、位置および速度追跡のためにより高度なアルゴリズムが含まれる場合もあり、多くの場合、精度向上のために GNSS のような外部データと統合されます。
要約すると、AHRS は姿勢（姿勢と方位）に焦点を当てていますが、INS は位置、速度、姿勢を含むナビゲーションデータの完全なスイートを提供します。
IMUとINSの違いは何ですか？
慣性計測ユニット（IMU）と慣性航法システム（INS）の違いは、その機能と複雑さにあります。
IMU（慣性計測ユニット）は、加速度計とジャイロスコープで測定された、車両の線形加速度と角速度に関する生データを提供します。ロール、ピッチ、ヨー、およびモーションに関する情報を提供しますが、位置またはナビゲーションデータを計算しません。IMUは、位置または速度を決定するための外部処理のために、動きと姿勢に関する重要なデータを中継するように特別に設計されています。
一方、INS（慣性航法システム）は、IMUデータを高度なアルゴリズムと組み合わせて、車両の位置、速度、および姿勢を時間経過とともに計算します。センサーフュージョンと統合のために、カルマンフィルタリングなどのナビゲーションアルゴリズムを組み込んでいます。INSは、GNSSなどの外部測位システムに依存せずに、位置、速度、および姿勢を含むリアルタイムのナビゲーションデータを提供します。
このナビゲーションシステムは、包括的なナビゲーションソリューションを必要とするアプリケーション、特に軍用UAV、船舶、潜水艦など、GNSSが利用できない環境で一般的に使用されます。
GNSS と GPS の違いとは？
GNSS は Global Navigation Satellite System（全球測位衛星システム）の略で、GPS は Global Positioning System（全地球測位システム）の略です。これらの用語はしばしば同じ意味で使用されますが、衛星ベースのナビゲーションシステム内の異なる概念を指します。
GNSS はすべての衛星ナビゲーションシステムの総称であり、GPS は米国のシステムを指します。GNSS には、より包括的なグローバルカバレッジを提供する複数のシステムが含まれており、GPS はそれらのシステムの 1 つにすぎません。
GNSSを使用すると、複数のシステムからのデータを統合することで、精度と信頼性が向上します。GPS単独では、衛星の利用可能性や環境条件によっては制限がある場合があります。