美国军事公墓实现数字化，以履行一项庄严的使命
“我们选择 Ellipse-D 是因为它是一款将 GNSS 和惯性集成于一体的解决方案，封装在紧凑且低功耗的设备中。” | Matthew R. Staley，美国陆军地理空间中心军事工程与测绘支持科学家
陆军地理空间中心（AGC）运用创新技术，帮助美国军事公墓的访客寻找他们的亲人。
传统的 GPS 测量方法与 3D 制图数字化技术相结合，并搭载在专为该项目数据采集部分打造的背包上。
作为采集数据前端的网页界面为访客提供了一个简单的界面，方便他们寻找亲属并访问存储在 GIS 数据库中的扩展信息。
一项庄严使命的试点项目
在美国国家公墓中找到特定的墓碑通常需要管理者进行大量且耗时的记录审查。
为了帮助访客轻松找到他们的亲人，陆军地理空间中心（AGC）与阿灵顿国家公墓（ANC）合作完成了一个试点项目，其中包括科罗萨尔（巴拿马）和诺曼底（法国）公墓，两者结合共有 15,000 多个墓地。
这个庞大的项目结合了传统测量方法和现代技术，创建了两个公墓的虚拟模型。
这些模型不仅包括底层地形和每个墓碑或纪念碑的 GPS 坐标，还包括道路、人行道、树木、路缘石、排水沟、纪念碑以及许多其他人造结构，估计精度达到 10 厘米（3.9 英寸）。
每个墓碑正面和背面带有地理定位的照片完善了采集解决方案，有助于进行身份识别。
收集到的数据在 ENFIRE 笔记本电脑上进行了处理和集成。借助这些创新，访客可以使用设施中运行 ANC Explorer 程序的终端机访问公墓数据、搜索亲人或寻找具有历史意义的墓地。
虚拟访客可以通过在家中的电脑或移动设备上运行该程序来获得相同的功能。
基于背包的移动测绘方法
为了以最高细节完整测绘墓地，美国陆军地理空间中心（US Army Geospatial Center）军事工程与测绘支持科学家 Matthew R. Staley 开发了一套基于背包的移动测绘解决方案。
该设备通过缩短采集时间以及提供易于管理的数据格式，最大限度地降低了成本。它利用了美国军事测绘服务部门使用的 ENFIRE 和 GPS-S 等工具。
“我将 Velodyne 的 LiDAR 与集成 RTK GPS 的 SBG Systems Ellipse-D 惯性导航系统 (INS) 结合在了一起，”Matthew R. Staley 解释道。
他选择 Ellipse-D 是因为它是一款将 GNSS 和惯性解决方案集成于一体的解决方案，封装在紧凑且低功耗的设备中。
该 INS/GNSS 提供运动补偿和点云地理参考。此外，墓地中还安装了一个实时动态（RTK）基准站，以实现最高精度。此外，Hypack 软件高效地管理了生成的点云。
调整磁偏角
其中一个挑战是磁力计校准，它受位置铁含量的影响。磁偏角的变化取决于位置；因此，将背包从美国运到法国改变了磁偏角。
美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 每五年更新一次地球磁场的全球地图。
在给定特定位置和日期的情况下，可以使用此地图来确定该特定地点的磁偏角。
SBG Systems 将此地图嵌入其惯性导航系统，从而在使用磁力计时实现自动真北航向。
树木周围的测量
另一个挑战是在极大地影响卫星接收的某些树木类型附近进行测绘。Staley 先生修改了数据采集程序以补偿此问题，并继续研究进一步减轻植被对接收影响的方法。
此外，作为减轻偏航伪影的一种方法，还将研究减小 LiDAR 范围以获得更好精度（总体精度 +/- 5 厘米）的可行性。
“我很快将测试 SBG 的 Qinertia 后处理软件，它可能有助于在所有条件下保持稳健的精度，”这位美国军事工程师补充道。
后处理动态差分 (PPK) 软件（如 Qinertia）可用于访问离线 RTK 修正，通过利用称为“前向-后向-合并”(Forward-Backward-Merge) 的计算方法对惯性数据与原始 GNSS 观测量进行后处理，从而提升惯性导航系统的性能。
新发布的 Qinertia 软件旨在做到直观且易于使用，并经独立评估被认为是市场上最快的后处理软件。
接下来会怎样？
主要任务是捕获与安葬相关的数据，并确认 ENFIRE、GPS-S 和 LiDAR 工具集在阿灵顿国家公墓的运营和管理中的适用性。
他们认识到能够利用收集到的 LiDAR 数据审计场地、更新记录和评估施工。
此外，他们还制定了战略计划，提高了其业务流程的效率。
试点阶段结束后，陆军地理空间中心正与阿灵顿国家公墓和美国战争纪念碑委员会密切合作，以评估研究结果并确定未来增强和创新的战略。
初步结果表明，与之前的努力相比，成本得到了最小化。此外，多个社区实现了出色的总体投资回报。
Ellipse-D
Ellipse-D 是一款集成双天线和双频 RTK GNSS 的惯性导航系统，与我们的后处理软件 Qinertia 兼容。
它专为机器人和地理空间应用而设计，可将里程计输入与 Pulse 或 CAN OBDII 进行融合，以提高推算定位精度。
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INS 是否支持接收来自外部辅助传感器的输入？
惯性导航系统（来自我们公司）可接收来自外部辅助传感器（如大气数据传感器、磁力计、里程计、DVL 等）的输入。
这种集成使 INS 具有极高的多功能性和可靠性，尤其是在 GNSS 禁用的环境中。
这些外部传感器通过提供补充数据，提升了INS 的整体性能和精度。
AHRS 和 INS 之间有什么区别？
姿态和航向参考系统 (AHRS) 与惯性导航系统 (INS) 之间的主要区别在于其功能和提供数据的范围。
AHRS 提供方位信息——具体而言是车辆或设备的姿态（俯仰角、横滚角）和航向（偏航角）。它通常使用传感器组合（包括陀螺仪、加速度计和磁力计）来计算和稳定方位。AHRS 输出三个轴（俯仰、横滚和偏航）上的角位置，使系统能够了解其在空间中的方位。它通常用于航空、无人机、机器人和海洋系统中，以提供准确的姿态和航向数据，这对于车辆控制和稳定至关重要。
INS 不仅提供方位数据（类似于 AHRS），还能随着时间推移跟踪车辆的位置、速度和加速度。它使用惯性传感器来估计 3D 空间中的运动，而不依赖于诸如 GNSS 等外部参考。它结合了 AHRS 中的传感器（陀螺仪、加速度计），但也可能包含用于位置和速度跟踪的更高级算法，通常与 GNSS 等外部数据集成以提高精度。
综上所述，AHRS 侧重于方位（姿态和航向），而 INS 则提供全套导航数据，包括位置、速度和方位。
IMU 和 INS 之间有什么区别？
惯性测量单元（IMU）与惯性导航系统（INS）之间的区别在于它们的功能和复杂性。
IMU（惯性测量单元）提供有关车辆线速度和角速度的原始数据，这些数据由加速度计和陀螺仪测量。它提供有关横滚、俯仰、偏航和运动的信息，但不计算位置或导航数据。IMU 专门用于传输有关运动和方向的基本数据，以便进行外部处理以确定位置或速度。
另一方面，INS（惯性导航系统）将 IMU 数据与先进算法相结合，以计算车辆随时间推移的位置、速度和姿态。它融合了诸如用于传感器融合和集成的卡尔曼滤波等导航算法。INS 提供实时的导航数据，包括位置、速度和姿态，而无需依赖 GNSS 等外部定位系统。
该导航系统通常用于需要全面导航解决方案的应用中，特别是在无 GNSS 环境中，例如军用无人机、船舶和潜艇。
GNSS 与 GPS 有何区别？
GNSS 代表全球导航卫星系统，GPS 代表 全球定位系统。这些术语经常互换使用，但它们在基于卫星的导航系统中指的是不同的概念。
GNSS 是所有卫星导航系统的统称，而 GPS 则特指美国的系统。GNSS 包含多个系统，提供更全面的全球覆盖，而 GPS 只是这些系统中的一个。
通过集成来自多个系统的的数据，您可以通过 GNSS 获得更高的精度和可靠性，而单独的 GPS 可能会根据卫星可用性和环境条件而受到限制。
