모든 종류의 측량, 그리고 더 넓게는 해양학과 수로학에서 관성 센서는 필수적입니다. 이러한 솔루션은 MRU부터 고성능 INS/GNSS까지 다양하며, 그 선정은 가볍게 여겨서는 안 됩니다. 애플리케이션의 유형과 요구사항에 따라 올바른 센서를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 그렇다면 최적의 관성 솔루션을 선택하는 방법은 무엇일까요?
이것이 바로 독일 함부르크 항구의 3개 구역(함부르크 부두, 교량 아래, 도시 하천 채널)에서 다중빔 음향측심기(multibeam echosounder)를 이용해 3일간의 측량 동안 다양한 제품 라인을 테스트한 이유입니다.
다양한 환경과 여러 정확도 수준에서 당사 솔루션의 성능을 입증할 수 있는 것은 애플리케이션과 조건에 따라 사용할 INS를 추천하는 데 핵심적이었습니다.
최적의 관성 솔루션을 선택하는 방법에 대해 함께 자세히 알아보겠습니다.
소형 해양 통합 및 매우 얕은 수심 측량
수로 측량은 대형 선박에서의 측량뿐만 아니라 AUV, USV 또는 부표까지 포함합니다. 이러한 응용 분야의 규모를 고려할 때, 소형이면서도 견고한 관성 센서는 이상적인 선택이 될 수 있습니다. SBG Systems는 요구사항에 대한 가장 혁신적인 답변을 개발했습니다: 최고의 관성 솔루션을 선택하는 방법?
SBG Systems의 소형 Ellipse 제품군은 소형 IP68 등급의 외장 안에 AHRS부터 듀얼 안테나 RTK GNSS/INS까지 다양한 라인업을 갖추고 있습니다.
해양 애플리케이션에서는 견고성이 매우 중요하므로, 모든 SBG Systems의 MRU 및 INS는 -40 ~ 85°C 범위의 개별 하이엔드 캘리브레이션 절차를 거칩니다.
당사는 관성 센서를 엄격하게 선별하여, 사양을 충족하는 센서만이 전문가들의 임무 수행을 위해 일관된 측정값을 제공할 수 있도록 보장합니다.
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.
탁 트인 하늘 및 천해 측량
측정 중에 수집된 수심 측량 및 관성 데이터에 따르면 모든 센서가 개방형 하늘 및 얕은 수심 측정에서 매우 정확한 모션, 헤딩 및 위치를 제공하는 것으로 나타났습니다.
Ellipse는 고정밀 MBES 측량에는 권장되지 않지만, Ekinox 또는 Navsight Ekinox는 최적의 솔루션이며 해안 지역의 개방형 하늘 및 얕은 수심 측정을 위해 실시간으로 매력적인 패키지를 제공할 수 있습니다.
Ekinox 관성 항법 시스템은 MRU에서 하이엔드 RTK INS/GNSS에 이르는 올인원 산업용 등급 센서로 제공되거나 해양 솔루션의 일부로 제공됩니다.
둘 다 동일한 성능과 정확도를 제공합니다. 0.02° 롤/피치(RTK), 0.05° GNSS 헤딩, 그리고 센티미터 수준의 위치 정확도입니다.
소형 올인원 센서이므로 수로 측량용 USV와 같이 공간이 중요한 장비에 통합할 수 있습니다.
수로 측량사의 업무를 수월하게 하도록 설계된 Navsight 해양 솔루션은 롤, 피치, 히브를 제공하는 모션 기준 유닛(MRU)으로 제공되거나, 삼주파수 GNSS 수신기를 내장하거나 외부 GNSS 수신기를 사용하는 완전한 항법 솔루션으로 제공됩니다.
Ekinox IMU는 처리 유닛에 연결됩니다. 이 매우 실용적인 설정을 통해 처리 유닛이 선실에 있어 운영자의 컴퓨터에 연결된 상태에서도 IMU를 에코사운더 근처에 배치할 수 있습니다.
모든 유형의 GNSS 중단 상황을 위한 관성 솔루션
GNSS 음영 지역은 교량 아래를 항해하거나 하천 수로 및 항만 시설을 측량할 때를 포함하여 다양한 환경에서 발생할 수 있습니다.
이는 모든 수로 측량에 있어 과제이며, 관성 데이터와 GNSS 데이터를 융합하여 지속적이고 더 높은 정확도의 궤적을 제공하는 GNSS 연동 관성 항법 시스템의 필요성을 부각시킵니다.
교량 아래에서의 측량 결과에 따르면, 관성 센서는 향상된 RTK, 자세(attitude), 방위(heading), 그리고 히브(heave) 데이터를 통해 정확도를 유지합니다. Navsight Apogee는 더 높은 성능의 자이로스코프를 탑재하고 있어 방위가 훨씬 더 안정적으로 나타납니다.
또한 이 솔루션은 더욱 정밀한 관성 및 위치 데이터를 제공하므로 이 애플리케이션에 적합한 선택입니다.
SBG Systems의 Qinertia 소프트웨어는 측량 데이터를 후처리를 통해 GNSS 음영 지역 문제를 해결하며, 고급 PPK 기술을 통해 정확한 결과를 보장합니다.
Apogee와 Qinertia의 결합은 GNSS 수신이 장기간 중단되는 상황에서도 신뢰할 수 있고 극도로 정확한 솔루션을 제공합니다.
하천 항로에서의 강한 GNSS 다중 경로(multipath) 효과는 잦은 소규모 단절을 유발하며, 이는 장기적인 GNSS 중단보다 더 까다로운 문제입니다.
다중 경로 효과는 GNSS 이중 방위각(heading) 및 위치 연산을 방해하여 오차를 증가시키며, 이로 인해 이러한 조건에서는 느슨 결합(Loosely coupled) 관성 솔루션을 신뢰할 수 없게 됩니다.
PPK 후처리 소프트웨어와의 상호 보완성
이 환경에서는 다중 경로 효과를 필터링하기 위한 긴밀히 결합된 후처리와 함께 안정적인 롤/피치 데이터 제공을 위한 고성능 INS/GNSS가 요구됩니다.
PPK 연산은 헤딩과 모션을 향상시키고, 타이트 커플링(tight coupling)은 위치 정확도를 크게 향상시킵니다.
고성능의 Navsight Apogee 솔루션(0.008° 롤/피치, 0.015° GNSS 방위각, 센티미터 수준의 위치 정밀도)은 Qinertia PPK 소프트웨어와 결합하여 이러한 조건에서 최적의 패키지를 제공합니다. 또한 심해 및 원해(offshore)를 포함한 고정밀 해양 측량을 가능하게 합니다.
Ekinox 및 Apogee 모션 및 항법 솔루션이 MEMS 기반인 반면, Navsight Horizon은 폐쇄 루프 FOG IMU를 통합하여 고밀도 지역이나 저동작 측량과 같은 가장 까다로운 환경에서도 견고하고 일관된 성능을 발휘할 수 있게 합니다.
함부르크 측량 테스트를 위해 이 시스템 데이터를 후처리하여 기준 장비로서 최고의 성능을 보장했습니다.
또한 SBG Systems 센서는 ASCII, NMEA, TSS 프로토콜을 지원하는 모든 수로 측량 소프트웨어와 호환됩니다. 기타 소프트웨어들도 SBG의 바이너리 프로토콜에 맞춘 드라이버를 개발하여 센서 통합을 용이하게 합니다.
최적의 관성 솔루션을 선택하는 방법에 대한 딜레마를 해결하셨나요?
실시간인가요, 아니면 후처리인가요?
이러한 다양한 측량에서 후처리는 가장 가혹한 조건에서도 측량 결과를 향상시키는 것으로 입증되었습니다.
도전적인 GNSS 환경에서 후처리 소프트웨어는 정확도를 위해 실시간 데이터에 의존하는 개방형 하늘(open-sky) 측량과 달리 최적의 성능을 보장합니다.
전방 및 후방 연산과 최첨단 PPK 알고리즘은 최고 수준의 정확도를 달성하는 데 도움을 줍니다. 다중 경로 효과에 강한 긴밀 결합(tight coupling)은 이러한 조건에서 필수적입니다.
Qinertia는 측량사의 작업을 쉽게 만들고 워크플로우를 효과적으로 간소화하도록 설계된 직관적인 도구를 제공하여 수로 측량사의 후처리를 단순화합니다.
효율적이고 빠르며 직관적인 이 풀 페이처(full-featured) GNSS 전용 및 INS/GNSS 후처리 소프트웨어는 164개 국가에 위치한 8,000개 이상의 기준국에서 제공하는 오프라인 RTK 보정을 이용할 수 있도록 지원합니다. 타사 IMU 및 모든 GNSS 수신기를 지원하며, VBS(가상 기준국) 기능과 PPP 연산 기능이 포함되어 있습니다.
이 비용 효율적인 솔루션을 통해 가혹한 조건에서도 측량이 가능하며, 사후에 설치 매개변수를 보정하여 위기를 모면할 수 있습니다!
