Підвищення точності в складних умовах
Хоча пряме геореферування (DG) є основним методом створення карт у зовнішніх умовах, його рідко застосовують у приміщеннях або в умовах, GNSS вкрай GNSS. DG працює шляхом поєднання INS (позиція та орієнтація) з даними датчиків (таких як LiDAR або зображення з камери) для точного визначення положення спостережуваних об’єктів без використання численних попередньо виміряних наземних контрольних точок (GCP).
Однак, оскільки GNSS у приміщенні, традиційне пряме геореферування не може застосовуватися у повністю закритих приміщеннях. У багатьох випадках картографування проводиться гібридним способом, охоплюючи як внутрішні, так і зовнішні середовища.
Хоча більшість людей покладаються на традиційні технології картографування для таких сценаріїв, вибір правильної INS програмного забезпечення для постобробки може розширити переваги прямого геореферування на ці випадки використання. Інтегруючи високоточну INS з низьким дрейфом INS сучасним програмним забезпеченням для постобробки, можна підтримувати точне рішення з прямим геореферуванням протягом тривалого часу. Алгоритми на основі сприйняття, такі як SLAM, можуть безпосередньо використовувати це точне позиціонування для подальшого підвищення точності картографування.
Такий підхід створює карти приміщень, повністю узгоджені з рішенням абсолютного позиціонування та системою координат (базовою системою). Як результат, це покращує робочі процеси та сприяє співпраці, забезпечуючи просторову узгодженість між наборами даних для приміщень та відкритих просторів.
Інерціальні системи для рішень з картографування приміщень
В умовах закритих приміщень, де GNSS недоступна, картографування базується на інерціальних вимірювальних блоках (IMU) у поєднанні з алгоритмами на основі сприйняття, такими як одновременне локалізування та картографування (SLAM). На відміну від традиційного прямого геоприв'язування, цей підхід не залежить від GNSS, а натомість використовує дані IMU разом із LiDAR, камерами або датчиками глищини для підтримки точного позиціонування.
SLAM працює шляхом безперервного створення карти середовища з одночасним оцінюванням положення системи в ньому. Однак сам по собі SLAM може страждати від дрейфу, особливо в районах із бідними на особливості об'єктами або в динамічних середовищах. Високоякісні IMU відіграють вирішальну роль у стабілізації картографування на основі SLAM, забезпечуючи стабільне відстеження руху навіть тоді, коли візуальні вхідні дані є ненадійними. Інтегруючи високоточний IMU з низьким дрейфом, можна покращити продуктивність SLAM у додатках картографування.
Дійсно, IMU зменшить накопичення дрейфу, підтримуючи точне позиціонування протягом тривалого часу, та підвищить надійність в умовах низької видимості, таких як темні кімнати чи коридори без особливостей. Ця комбінація дозволяє створювати точні карти приміщень, які залишаються просторово послідовними та добре узгодженими із зовнішніми наборами даних.
У результаті система оптимізує робочі процеси та покращує спільні зусилля з картографування навіть у середовищах із повністю GNSS-denied.
Ознайомтеся з нашими рішеннями для картографування приміщень
Наші продукти для вимірювання руху та навігації легко інтегруються з системами картографування приміщень. Наші найсучасніші інерціальні системи забезпечують точність і надійність, необхідні для створення високоякісних карт приміщень навіть у найскладніших умовах.
Незалежно від того, чи використовуєте ви мобільні робототехнічні системи, чи портативні пристрої для картографування приміщень, наші продукти пропонують точність, продуктивність і робочі процеси, необхідні для створення точних карт. Наші системи ідеально підходять для різноманітних застосувань, зокрема промислових інспекцій, управління об'єктами, реагування на надзвичайні ситуації тощо.
Quanta Plus
Qinertia GNSS-INS
Брошура про картографічні додатки
Отримайте нашу брошуру прямо на свою електронну пошту!
Приклади застосування
Ознайомтеся з нашими прикладами практичного застосування, щоб побачити, як команди по всьому світу успішно інтегрували наші інерціальні рішення в різні проєкти картографування приміщень. Від складських роботів, що орієнтуються в складних приміщеннях, до дронів, що створюють точні 3D-карти внутрішніх просторів — наші продукти відіграли важливу роль у підвищенні ефективності та точності проєктів картографування.
Перегляньте приклади використання наших систем у реальних умовах. Прочитайте наші кейси, щоб зрозуміти, як SBG Systems може забезпечити точність і надійність ваших рішень для картографування.
Мобільне мапування на основі SLAM із використанням інерціальної навігаційної системи RTK
Мобільне картографування
Ellipse використовується в навігації автономних транспортних засобів
Автономна навігація
Про нас говорять
Наші клієнти — від промислових виробників до груп реагування на надзвичайні ситуації — покладаються на наші інерціальні системи для створення точних і надійних карт у середовищах із GNSS-denied.
Приєднуйтесь до числа наших задоволених клієнтів і дізнайтеся більше про те, як ми можемо допомогти вам у створенні карт приміщень за допомогою наших передових рішень.
Відкрийте для себе інші програми для проведення опитувань
Розкрийте потенціал наших передових інерціальних навігаційних рішень для різноманітних геодезичних потреб. Вони підтримують наземні, повітряні та морські операції. наша технологія забезпечує надійні дані, високу точність та стабільну роботу в будь-яких середовищах.
У вас є питання?
Цікаво, як працюють системи картографування приміщень? Бажаєте дізнатися більше про те, як інерціальні системи сприяють точному картографуванню в середовищах із GNSS-denied? У нашому розділі поширених запитань (FAQ) розглядаються найпоширеніші запитання про системи картографування приміщень, зокрема інформація про задіяні технології, найкращі практики та способи інтеграції наших продуктів у ваші рішення.
Що таке система внутрішнього позиціонування?
Система внутрішнього позиціонування (IPS) — це спеціалізована технологія, яка дозволяє точно визначати місцезнаходження об’єктів або людей у закритих приміщеннях, таких як будівлі, де GNSS можуть бути слабкими або взагалі відсутніми. IPS використовує різні методи для надання точної інформації про місцезнаходження в таких місцях, як торгові центри, аеропорти, лікарні та склади.
IPS може використовувати низку технологій для визначення місцезнаходження, зокрема:
- Wi-Fi: використовує потужність сигналу та триангуляцію з декількох точок доступу для визначення місцезнаходження.
- Bluetooth Low Energy (BLE): Використовує маяки, які надсилають сигнали на сусідні пристрої для відстеження.
- Ультразвук: використовує звукові хвилі для точного визначення місцезнаходження, часто у поєднанні з датчиками мобільних пристроїв.
- RFID (радіочастотна ідентифікація): передбачає використання міток, що наклеюються на товари для відстеження їхнього переміщення в режимі реального часу.
- Інерційні вимірювальні блоки (IMU): Ці датчики контролюють рух та орієнтацію, підвищуючи точність позиціонування в поєднанні з іншими методами.
Для точного визначення місцезнаходження необхідна детальна цифрова карта приміщень, тоді як мобільні пристрої або спеціалізоване обладнання приймають сигнали від інфраструктури позиціонування.
IPS покращує навігацію, відстежує об’єкти, допомагає службам екстреної допомоги, аналізує поведінку покупців та інтегрується в системи «розумних» будівель, що значно підвищує операційну ефективність там, де традиційні GNSS .
Що означає SLAM?
SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) — це обчислювальна технологія, що застосовується в робототехніці та комп'ютерному зорі для побудови карти невідомого середовища з одночасним відстеженням місцезнаходження агента в цьому середовищі. Це особливо корисно в ситуаціях, коли GNSS , наприклад, у приміщеннях або в густонаселених міських районах.
Системи SLAM визначають положення та орієнтацію агента в режимі реального часу. Це передбачає відстеження руху робота або пристрою під час його переміщення по навколишньому середовищу. Під час руху агента система SLAM створює карту навколишнього середовища. Це може бути двовимірне або тривимірне зображення, що відображає планування, перешкоди та особливості оточення.
Ці системи часто використовують кілька датчиків, таких як камери, LiDAR або інерціальні вимірювальні модулі (IMU), для збору даних про навколишнє середовище. Ці дані об'єднуються для підвищення точності як локалізації, так і картування.
Алгоритми SLAM обробляють вхідні дані, щоб постійно оновлювати карту та місцезнаходження агента. Це передбачає складні математичні обчислення, зокрема застосування методів фільтрації та оптимізації.
Що таке фотограмметрія?
Фотограмметрія — це наука та техніка, що полягає у використанні фотографій для вимірювання та відображення відстаней, розмірів та особливостей об’єктів або навколишнього середовища. Завдяки аналізу знімків, зроблених під різними кутами та що перекриваються, фотограмметрія дозволяє створювати точні 3D-моделі, карти або проводити вимірювання. Цей процес базується на визначенні спільних точок на декількох фотографіях та обчисленні їхнього положення у просторі з використанням принципів триангуляції.
Фотограмметрія широко застосовується в різних галузях, таких як:
- Фотограмметричне топографічне картографування: створення 3D-карт ландшафтів та міських територій.
- Архітектура та інженерія: для підготовки будівельної документації та проведення конструктивного аналізу.
- Фотограмметрія в археології: документування та реконструкція пам’яток і артефактів.
- Аерофотограмметрична зйомка: для геодезичних робіт та планування будівництва.
- Лісове та сільськогосподарське господарство: моніторинг сільськогосподарських культур, лісів та змін у землекористуванні.
Поєднання фотограмметрії з сучасними дронами або БПЛА (безпілотними літальними апаратами) дозволяє швидко збирати аерофотознімки, що робить її ефективним інструментом для реалізації масштабних проектів у сферах геодезії, будівництва та моніторингу навколишнього середовища.
Що таке LiDAR?
LiDAR (Light Detection and Ranging) — це технологія дистанційного зондування, яка використовує лазерне випромінювання для вимірювання відстаней до об’єктів або поверхонь. Випромінюючи лазерні імпульси та вимірюючи час, за який світло повертається після потрапляння на ціль, LiDAR може генерувати точну тривимірну інформацію про форму та характеристики навколишнього середовища. Ця технологія зазвичай використовується для створення 3D-карт з високою роздільною здатністю поверхні Землі, споруд та рослинності.
Системи LiDAR широко застосовуються в різних галузях промисловості, зокрема:
- Топографічна картографія: для вимірювання ландшафтів, лісів та міських територій.
- Автомобілі з автономним лідаром: для навігації та виявлення перешкод.
- Сільське господарство: для моніторингу стану посівів та польових умов.
- Моніторинг навколишнього середовища: для моделювання повеней, ерозії берегової лінії та інших цілей.
Датчики LiDAR можна встановлювати на дронах, літаках або транспортних засобах, що дозволяє швидко збирати дані на великих територіях. Ця технологія цінується за здатність забезпечувати детальні та точні вимірювання навіть у складних умовах, таких як густі ліси або пересічена місцевість.
Що таке IMU
Інерціальний вимірювальний блок (IMU) — це компактний модуль датчиків, який вимірює рух та орієнтацію платформи шляхом фіксації її лінійних прискорень і кутових швидкостей обертання. В основі IMU об'єднано три акселерометри та три гіроскопи, розташовані уздовж ортогональних осей, щоб забезпечити шість ступенів вимірювання.
Акселерометри фіксують прискорення платформи у просторі, а гіроскопи відстежують її обертання. Обробляючи ці вимірювання разом, IMU надає точну інформацію про зміни швидкості, положення та heading покладаючись на жодні зовнішні сигнали. Це робить IMU незамінними для навігації в середовищах, де GPS недоступний, ненадійний або навмисно denied. Їхня ефективність значною мірою залежить від якості датчиків, калібрування та того, наскільки добре контролюються похибки — такі як зміщення, шум, коефіцієнти масштабування та розбіжності.
Високоякісні інерційні вимірювальні блоки (ІМУ) оснащені вдосконаленими механізмами калібрування, температурної компенсації, фільтрації вібрацій та стабілізації зміщення, що запобігає швидкому накопиченню похибок з часом. Завдяки цим характеристикам ІМУ застосовуються в широкому спектрі сфер — від безпілотних літальних апаратів (БПЛА), боєприпасів типу «лоітерінг» та автономних транспортних засобів до підводних безпілотних апаратів (АУВ), робототехніки та промислових систем стабілізації— забезпечуючи надійний і безперервний контроль руху та орієнтації навіть у найсуворіших умовах експлуатації.
Що таке система відліку?
Система відліку — це, по суті, система координат, яку ви використовуєте для опису положення, руху та орієнтації об'єктів. В інерціальній навігації вона забезпечує математичну основу, яка дозволяє виражати результати вимірювань з датчиків — таких як акселерометри, гіроскопи та магнітометри — послідовним і значущим чином.
Кожен вектор, з яким ви працюєте (прискорення, швидкість, attitude), визначається відносно обраної системи координат, тому вибір і розуміння цих систем є критично важливими. На практиці ми маємо справу з двома широкими категоріями: інерціальні та неінерціальні системи координат.
Інерціальна система відліку — це система, яка або перебуває в абсолютному стані спокою, або рухається з постійною швидкістю, вільно від обертання чи прискорення; вона дозволяє законам Ньютона застосовуватися безпосередньо. Оскільки справжні інерціальні системи відліку не існують на Землі, ми апроксимуємо їх — зазвичай використовуючи геоцентричну інерціальну систему (ECI) для висотних або космічних застосувань.
Для більшості наземних і морських операцій ми покладаємося на неінерціальні системи відліку, такі як геоцентрична система відліку (ECEF) або локальні навігаційні системи відліку, такі як Північ-Схід-Вниз (NED) або Схід-Північ-Вгору (ENU). Ці системи обертаються разом із Землею та включають гравітацію, тому рівняння руху мають бути компенсовані на коріолісові та відцентрові ефекти.
В INS система координат корпусу, прив'язана до транспортного засобу, є тим місцем, де вимірюються сирі дані IMU; навігаційна система — це те, де ви хочете виразити швидкість, просторове положення та місцезнаходження; а інерціальна система розташовується над ними як ідеальний математичний еталон. Перетворення між цими системами координат, що здійснюються за допомогою матриць обертання, кватерніонів або матриць напрямних косинусів, дозволяють системі транслювати орієнтацію та інтегрувати прискорення у швидкість і положення. Зрештою, система відліку забезпечує спільну «мову», яка перетворює первинні інерціальні вимірювання на корисну навігаційну інформацію.
