首页 案例研究 SBG Systems 双天线 INS/GNSS,用于无人机地形测量和测深

全球首款适用于无人机的中小型地形与水深激光雷达系统

基于无人机激光雷达的直接地理参考解决方案。

“我们需要一套适用于激光雷达的运动与导航解决方案。我们的要求包括高精度,同时还要满足体积小、重量轻、功耗低。”|ASTRALiTe 激光雷达系统总监 Andy G.

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无人机激光雷达

EDGE LiDAR 是全球首款小型地形与水深扫描激光雷达,能够通过小型无人机平台探测水下微小物体、测量浅水区水深,并对关键水下基础设施进行测绘。

Astralite EDGE 激光雷达
以厘米级深度分辨率测量水下地物。| 来源:ASTRALiTE

EDGE LiDAR 可穿透 0–5 米深的水面。此外,它高度集成,自带 INS/GNSS、电池和机载计算机。此外,它重约 5 公斤,可轻松安装在无人机系统上。最后,它能够实现更快、更安全、更精确的水深测量。

“我们需要为激光雷达(LiDAR)配备一套运动与导航解决方案。我们的要求包括高精度,同时还要满足体积小、重量轻、功耗低等条件,”ASTRALiTe激光雷达系统总监安迪·吉斯勒(Andy Gisler)解释道。此外,该系统还需能够对激光雷达数据进行PPK校正,以便为ASTRALiTe的客户提供更高精度的结果。

该公司选择了 SBG Systems 名为 Quanta 的全新地理参考解决方案。该惯性导航系统 (INS) 专门设计用于集成到移动测量系统中。安迪补充道:“INS 解决方案的重量对我们来说尤为重要”。

ASTRALiTe 的系统将搭载于大多数无人机上,而这些无人机为了兼容性需要较小的有效载荷容量。使用两个 GPS 天线的能力是我们选择的关键,因为我们需要在慢速飞行时获得良好的航向知识。

所有 Quanta 系列产品均可直接且精确地实时为点云添加地理标记,并在后处理中提供更高的性能。

Qinertia 后处理软件

SBG 的后处理软件 Qinertia 可访问位于 164 个国家的 7,000 多个基准站的离线 RTK 校正数据。

在正向和反向对惯性数据和原始 GNSS 观测量进行处理,可显著改善轨迹和姿态。此外,这种双向处理确保了更高的可靠性和准确性。这款高级软件还可以计算您的基准站位置,使您的项目迅速达到厘米级精度。

“我们对 Quanta 以及 Qinertia 软件包非常满意。SBG 帮助我们完成了集成和数据处理。”| Andy G.,ASTRALiTe 激光雷达系统总监

ASTRALiTe 现已成为 Orion Space Solutions 的一部分。LiDAR 系统 EDGE 提供水面以上和水面以下的高清测量,并能准确测量从陆地到水域的过渡。

此外,该设备可在厘米级以下的精度下同时检测水面和底部表面,从海岸延伸至浅水区——这在行业中尚属首次。

Lite Wave EDGE 激光雷达(无背景)
EDGE 激光雷达
0.0 4 °
标题(RTK)
0.0 15 °
横滚与俯仰(RTK)
1 厘米
RTK/PPK定位性能
8 Gb
嵌入数据记录器,用于术后分析或后处理。

Quanta Plus

Quanta Plus 将战术级 MEMS IMU 与高性能 GNSS 接收器结合在一起,即使在最恶劣的 GNSS 环境中也能获得可靠的位置和姿态。

其微型 OEM 外形尺寸和 Stellar 性能使其非常适合测绘应用,例如专为测量或移动测绘而设计的无人机。

Quanta Plus 还受益于我们后处理软件 Qinertia 的轻松集成。

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Astralite 无人机

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什么是波浪测量传感器?

浪高测量传感器是了解海洋动力学、提高海上作业安全性和效率的必备工具。通过提供准确、及时的浪况数据,它们有助于各领域(从航运和导航到环境保护)做出明智决策。浪高浮标是配备传感器的漂浮装置,用于测量浪高、周期和方向等波浪参数。

它们通常使用加速度计或陀螺仪来检测海浪运动(例如海浪周期),并能将实时数据传输至岸上设施进行分析。

什么是水深测量?

水深测量学是研究和测量水下地形深度与形状的学科,主要致力于绘制海底及其他水下地貌的图谱。它是水下地形学的对应学科,能够详细揭示海洋、海域、湖泊和河流的水下特征。水深测量学在导航、海洋工程、资源勘探和环境研究等诸多领域中发挥着至关重要的作用。

现代测深技术依赖于声纳系统,例如单波束和多波束回声测深仪,它们使用声波来测量水深。这些设备向海底发送声脉冲并记录回声返回所需的时间,根据声波在水中的传播速度计算深度。特别是多波束测深仪,允许一次测绘大片海底区域,提供高度详细和准确的海底表征。通常,会将 RTK + INS解决方案 结合使用,以创建精确定位的海底 3D 测深表示。

水深数据对于绘制海图至关重要,海图通过标示水下暗礁、沉船和沙洲等潜在水下危险,帮助船舶安全航行。水深数据在科学研究中也发挥着重要作用,有助于研究人员了解水下地质特征、洋流和海洋生态系统。

浮标有什么用途?

浮标是一种主要用于海上和水域环境的漂浮装置,具有若干关键用途。浮标通常被放置在特定位置,用于标记水域中的安全航道、水道或危险区域。它们为船舶提供导航指引,帮助其避开礁石、浅滩或沉船等危险区域。

它们被用作船舶的系泊点。系泊浮标使船只无需抛锚即可停靠,这在不适合抛锚或抛锚会损害环境的区域尤为有用。

仪器浮标配备有传感器,用于测量温度、浪高、风速和气压等环境条件。这些浮标为天气预报、气候研究和海洋学研究提供了宝贵的数据。

某些浮标可作为平台,用于采集和传输来自水体或海底的实时数据,常用于科学研究、环境监测和军事应用。

在商业捕捞中,浮标用于标记陷阱或渔网的位置。它们在水产养殖中也发挥着作用,用于标记水下养殖场的具体位置。

浮标还可以标示指定区域,例如禁止抛锚区、禁渔区或游泳区,从而有助于在水域上执行相关规定。

无论在何种情况下,浮标对于确保安全、促进海上活动以及支持科学研究都至关重要。

什么是浮力?

浮力是指流体(如水或空气)对浸没其中的物体所施加的、与物体自重相抗衡的力。当物体的密度小于流体的密度时,浮力会使物体漂浮或上升到水面。浮力的产生源于物体浸没部分所受压力的差异——深度越深,所受压力越大,从而产生向上推力。

浮力的原理由阿基米德定律所描述,该定律指出:作用于物体上的向上浮力等于该物体排开的流体所具有的重量。如果浮力大于物体的重量,物体就会漂浮;如果浮力小于物体的重量,物体就会下沉。浮力在许多领域都至关重要,从海洋工程(船舶和潜艇的设计)到浮标等漂浮装置的功能。

什么是水文测绘?

水文测绘是指对水体(包括海洋、河流、湖泊和沿海地区)的物理特征进行测量和绘制图表的过程。它涉及收集与海底深度、形状和等深线(海底测绘)相关的数据,以及水下物体、航行障碍物和其他水下地物(如海沟)的位置信息。 水文测绘对于多种应用至关重要,包括航行安全、海岸管理与海岸测绘、工程建设以及环境监测。

水深测量包含几个关键组成部分,首先是测深,它使用声纳系统(如单波束或多波束回声测深仪)测量水深和海底地形,这些测深仪向海底发送声脉冲并测量回声的返回时间。

精确定位至关重要,它通过使用全球导航卫星系统 (GNSS) 和惯性导航系统 (INS) 将深度测量与精确的地理坐标联系起来实现。此外,测量水柱数据(如温度、盐度、洋流),并使用侧扫声纳和磁力计等工具收集地球物理数据以探测水下物体、障碍物或危险。

MEMS 是什么意思?

MEMS 代表微机电系统。它是指通过微细加工技术在公共硅衬底上集成机械元件、传感器、致动器和电子设备的微型化设备。MEMS 是构建在芯片上的微型机械,能够在微观尺度上进行感测、控制和驱动。它们广泛应用于 IMU、压力传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪、医疗设备和汽车系统中。