엄숙한 사명을 위해 디지털화된 미군 묘지들
"컴팩트하고 저전력 소모를 자랑하는 장치에 패키징된 올인원 GNSS 및 관성 솔루션이기 때문에 Ellipse-D를 선택했습니다." | 매튜 R. 스태일리(Matthew R. Staley), 미 육군 지형공간센터 군사 공학 및 측량 지원 과학자
미국 육군 지형 공간 센터(AGC)는 미국 국립묘지 방문객이 고인을 쉽게 찾을 수 있도록 혁신 기술을 적용했습니다.
전통적인 GPS 측량 방법과 3D 매핑 디지털화가 통합되어 이 프로젝트의 데이터 수집용으로 특별히 제작된 백팩에 탑재되었습니다.
수집된 데이터의 프런트 엔드 역할을 하는 웹 인터페이스는 방문객이 친척을 쉽게 찾고 GIS 데이터베이스에 저장된 상세한 정보에 액세스할 수 있는 간편한 인터페이스를 제공합니다.
중대한 사명을 위한 시범 사업
미국 국립묘지에서 특정 묘비를 찾는 일은 관리자가 광범위하고 시간이 많이 소요되는 기록 검토를 거쳐야 하는 경우가 많습니다.
방문객이 사랑하는 사람을 쉽게 찾을 수 있도록 미 육군 지형 공간 센터(AGC)는 알링턴 국립묘지(ANC)와 협력하여 코로살(파나마) 및 노르망디(프랑스) 묘지를 포함한 파일럿 프로젝트를 완료했으며, 이를 합치면 15,000개가 넘는 묘지로 구성되어 있습니다.
이 대규모 프로젝트는 전통적인 측량 방법과 현대 기술을 결합하여 두 묘지의 가상 모델을 생성합니다.
이 모델에는 각 묘비나 기념물의 기초 지형 및 GPS 좌표뿐만 아니라 약 10cm(3.9인치)의 추정 정확도로 도로, 보도, 나무, 연석, 배수구, 기념물 및 기타 여러 인공 구조물과 같은 기능이 포함되어 있습니다.
식별을 돕기 위해 각 묘비의 앞면과 뒷면을 지오태깅한 사진이 수집 솔루션을 완성했습니다.
수집된 데이터는 ENFIRE 노트북에서 처리 및 통합되었습니다. 이러한 혁신 덕분에 방문객은 시설 내에 있는 ANC Explorer 프로그램을 실행 중인 키오스크를 사용하여 묘지 데이터에 액세스하고, 고인을 검색하거나 역사적으로 중요한 묘비를 찾을 수 있습니다.
가상 방문객은 홈 컴퓨터나 모바일 기기에서 동일한 프로그램을 사용하여 동일한 기능을 이용할 수 있습니다.
배낭형 이동 매핑 방식
묘지를 최대의 디테일로 빠짐없이 매핑하기 위해 미국 육군 지형공간센터(US Army Geospatial Center)의 군사 공학 및 측량 지원 과학자인 Matthew R. Staley는 배낭 기반 모바일 매핑 솔루션을 개발했습니다.
이 장비의 도입은 수집 시간을 단축하고 관리하기 쉬운 형식으로 데이터를 제공함으로써 비용을 최소화합니다. 이 솔루션은 미 육군 측량 서비스에서 사용하는 ENFIRE 및 GPS-S라는 도구를 활용합니다.
“저는 벨로다인(Velodyne)의 LiDAR를 SBG Systems의 내장형 RTK GPS가 장착된 Ellipse-D 관성항법장치(INS)와 결합했습니다.”라고 Matthew R. Staley는 설명합니다.
그는 컴팩트하고 저전력 소비 장치에 패키징된 올인원 GNSS 및 관성 솔루션 때문에 Ellipse-D를 선택했습니다.
INS/GNSS는 모션 보정 및 포인트 클라우드 지오레퍼런싱을 제공합니다. 또한, 최고 수준의 정확도를 위해 묘지에 RTK(Real Time Kinematic) 기준국이 설치되었습니다. 이와 더불어, Hypack 소프트웨어가 생성된 포인트 클라우드를 효율적으로 관리했습니다.
자력 편각 조정
위치의 철 함량에 영향을 받는 자력계 보정이 과제 중 하나였습니다. 자기 편각은 위치에 따라 달라지므로, 미국에서 프랑스로 백팩을 운송하면서 자기 편각이 변경되었습니다.
미국 해양대기청(NOAA)은 5년마다 지구 자기장의 전역 지도를 업데이트합니다.
이 지도는 특정 위치와 날짜가 주어지면 해당 장소의 자기 편각을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.
SBG Systems는 이 지도를 자사의 관성 항법 시스템에 내장하여, 자력계를 사용하는 동안 자동 진북 방위를 제공합니다.
나무 주변 측량
또 다른 문제는 위성 수신에 큰 영향을 미치는 특정 수종 인근에서 측량을 진행하는 것이었습니다. 스테일리(Staley) 씨는 이 문제를 보완하기 위해 데이터 수집 절차를 수정했으며, 식생이 수신에 미치는 영향을 더욱 완화할 수 있는 방법을 지속적으로 연구하고 있습니다.
추가로, 더 나은 정확도(전체 ± 5cm)를 얻기 위해 LiDAR 범위를 줄이는 방법이 요(yaw) 아티팩트를 완화하기 위한 방안으로 연구될 예정입니다.
“조만간 SBG의 Qinertia 후처리 소프트웨어를 테스트해 볼 예정이며, 이는 모든 조건에서 강력한 정확도를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 미 육군 엔지니어가 덧붙였습니다.
Qinertia와 같은 후처리 키네마틱(PPK) 소프트웨어는 오프라인 RTK 보정에 대한 접근을 제공하며, Forward-Backward-Merge라는 연산 방식을 사용하여 관성 데이터를 원시 GNSS 관측값과 함께 후처리함으로써 관성 항법 시스템의 성능을 향상시킵니다.
최근 출시된 Qinertia 소프트웨어는 직관적이고 사용하기 쉽도록 설계되었으며, 시장에서 가장 빠른 후처리 소프트웨어로 독자적으로 평가받고 있습니다.
다음은 무엇일까요?
주요 임무는 알링턴 국립묘지의 운영 및 관리에 ENFIRE, GPS-S 및 LiDAR 툴셋이 적용될 수 있는지 확인하고, 매장 관련 데이터를 수집하는 것이었습니다.
그들은 수집된 LiDAR 데이터를 사용하여 부지를 감사하고, 기록을 업데이트하며, 건설을 평가할 수 있는 능력을 확인했습니다.
또한, 그들은 비즈니스 프로세스의 효율성을 향상시키는 전략적 계획을 개발했습니다.
파일럿 단계가 완료됨에 따라, 육군 지리공간 센터는 알링턴 국립묘지 및 미국 전투 기념물 위원회와 긴밀히 협력하여 조사 결과를 평가하고 향후 개선 및 혁신을 위한 전략을 결정하고 있습니다.
초기 결과는 이전 노력에 비해 비용이 최소화되었음을 입증했습니다. 또한, 여러 커뮤니티는 탁월한 전반적인 투자 수익률을 달성했습니다.
Ellipse-D
Ellipse-D는 듀얼 안테나 및 듀얼 주파수 RTK GNSS를 통합한 관성 항법 시스템으로 당사의 후처리 소프트웨어 Qinertia와 호환됩니다.
로봇 및 지리 공간 응용 분야를 위해 설계되었으며, 향상된 추측 항법 정확도를 위해 주행거리계(Odometer) 입력을 Pulse 또는 CAN OBDII와 융합할 수 있습니다.
Ellipse-D 견적 요청
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INS는 외부 보조 센서의 입력을 수용합니까?
당사의 관성 항법 시스템은 대기 데이터 센서, 자력계, 주행거리계, DVL 등 외부 보조 센서의 입력을 수용합니다.
이러한 통합을 통해 INS는 특히 GNSS 음영 지역에서 매우 다재다능하고 신뢰성 높은 성능을 발휘합니다.
이러한 외부 센서는 보완 데이터를 제공하여 INS의 전반적인 성능과 정확도를 향상시킵니다.
AHRS와 INS의 차이점은 무엇인가요?
자세 방위 참조 장치(AHRS)와 관성항법장치(INS)의 주요 차이점은 기능과 제공하는 데이터의 범위에 있습니다.
AHRS는 방향 정보, 구체적으로 차량이나 장치의 자세(피치, 롤)와 방위(요)를 제공합니다. 일반적으로 자이로스코프, 가속도계, 자력계를 포함한 센서 조합을 사용하여 방향을 계산하고 안정화합니다. AHRS는 3개 축(피치, 롤, 요)의 각도 위치를 출력하므로 시스템이 공간 내에서 자신의 방향을 파악할 수 있습니다. 주로 항공, UAV, 로봇 공학, 해양 시스템에서 차량 제어 및 안정화에 필수적인 정확한 자세 및 방위 데이터를 제공하는 데 사용됩니다.
INS는 방향 데이터만 제공하는 것(AHRS처럼)에 그치지 않고, 시간에 따른 차량의 위치, 속도, 가속도까지 추적합니다. GNSS와 같은 외부 참조에 의존하지 않고 관성 센서를 사용하여 3차원 공간에서의 움직임을 추정합니다. AHRS에 있는 센서(자이로스코프, 가속도계)를 결합할 뿐만 아니라, 위치 및 속도 추정을 위한 더 고급 알고리즘을 포함할 수 있으며, 정확도를 높이기 위해 종종 GNSS와 같은 외부 데이터와 통합됩니다.
요약하자면, AHRS는 방향(자세 및 방위)에 초점을 맞추는 반면, INS는 위치, 속도, 방향을 포함한 전체 항법 데이터 세트를 제공합니다.
IMU와 INS의 차이점은 무엇인가요?
관성 측정 장치(IMU)와 관성항법장치(INS)의 차이점은 기능과 복잡성에 있습니다.
IMU(관성 측정 장치)는 가속도계와 자이로스코프가 측정한 차량의 선형 가속도 및 각속도에 대한 원시 데이터를 제공합니다. 롤, 피치, 요 및 모션에 대한 정보를 공급하지만 위치나 항법 데이터를 계산하지는 않습니다. IMU는 위치나 속도를 결정하기 위해 외부 처리에 필요한 움직임 및 방향에 대한 필수 데이터를 전달하도록 특별히 설계되었습니다.
반면, INS(관성항법장치)는 IMU 데이터와 고급 알고리즘을 결합하여 시간에 따른 차량의 위치, 속도 및 방향을 계산합니다. 센서 융합 및 통합을 위한 칼만 필터링과 같은 항법 알고리즘을 통합합니다. INS는 GNSS와 같은 외부 측위 시스템에 의존하지 않고 위치, 속도, 방향을 포함한 실시간 항법 데이터를 공급합니다.
이 항법 시스템은 일반적으로 종합적인 항법 솔루션이 필요한 응용 분야, 특히 군용 UAV, 선박, 잠수함 등 GNSS 음영 지역에서 활용됩니다.
GNSS와 GPS의 차이점은 무엇인가요?
GNSS는 Global Navigation Satellite System을 의미하며, GPS는 Global Positioning System을 의미합니다. 이 용어들은 종종 상호 교환적으로 사용되지만, 위성 기반 항법 시스템 내에서 서로 다른 개념을 나타냅니다.
GNSS는 모든 위성 항법 시스템을 통칭하는 용어인 반면, GPS는 특히 미국의 시스템을 지칭합니다. GNSS는 더 포괄적인 전 세계적 커버리지를 제공하는 여러 시스템을 포함하며, GPS는 그러한 시스템 중 하나일 뿐입니다.
GPS 단독으로는 위성 가용성 및 환경 조건에 따라 한계가 있을 수 있는 반면, 여러 시스템의 데이터를 통합하는 GNSS를 통해 정확성과 신뢰성이 향상됩니다.
