用于移动测绘的先进惯性系统

移动测绘是一种技术,用于从安装在移动车辆(如汽车、无人机 (UAV) 或船只)上的各种传感器收集地理空间数据。这些系统通常采用直接地理配准技术,通过将 GPS/GNSS 定位与 IMU 姿态测量相结合,无需地面控制点即可精确确定所收集数据的真实世界坐标。它们在移动中收集高精度 3D 数据,使其成为大规模测量、基础设施监测和城市规划的理想选择。

该过程涉及集成移动 LiDAR(光探测与测距)、相机和全球导航卫星系统 (GNSS) 等传感器,以生成详细而准确的地理数据。移动测绘系统对于快速高效地捕获环境至关重要,为建筑、交通和环境监测等行业提供必要信息。惯性系统在提高移动测绘应用的准确性和精度方面发挥着关键作用。通过将姿态航向参考系统 (AHRS) 与 GNSS 集成,移动测绘平台可以确保精确和连续性,即使在 GNSS 信号微弱或受阻的区域也是如此。这在城市环境中尤为重要,因为高层建筑或树木覆盖会干扰卫星信号。

主页 地理空间 移动测量

在低动态环境下表现出更高的性能

集成 IMU 的移动测绘系统可提供实时数据,为环境动态提供关键洞察。

这些系统允许为自动驾驶车辆创建高精地图(HD 地图),提高准确度并减少数据缺失的风险,使其成为基础设施测绘、道路勘测和环境分析等应用不可或缺的工具。

凭借先进的 GNSS 和惯性集成,移动测绘系统可提供快速设置和快速初始化,最大限度地减少停机时间并实现快速数据收集。这在时间紧迫的场景(如基础设施移动勘测或应急响应测绘)中尤其有价值,因为在这些场景中快速部署至关重要。

在低动态环境中(例如车辆在市区或室内缓慢行驶),高性能惯性系统可维持精确的定位和姿态数据。虽然传统的 GPS 系统在这些条件下可能会遇到困难,但集成 GNSS 的 INS 确保了持续、可靠的数据,即使在 GNSS 信号受限的环境中也是如此。

这些系统可确保稳定的性能,并在任何环境中提供准确的 3D 模型、地形图和地理空间产品。无论移动速度或环境复杂程度如何,它们都能保持准确度。

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带内置同步的单通信接口

我们的惯性系统支持通过单个通信 interface 实现简化的集成过程。该 INS 可以作为来自 GNSS 和 LiDAR 传感器数据的中央枢纽。通过使用行业标准通信协议、以太网或 CAN 总线,您可以将 INS 与您的 GNSS 接收机和移动 LiDAR 系统进行接口连接,从而最大限度地降低硬件复杂性,避免对多个通信链路的需求。

我们的 INS 解决方案具有内置的同步功能,可确保 GNSS、LiDAR 和惯性数据之间的无缝数据融合。

INS 可以充当 PTP 主时钟,同步所有传感器的时钟戳,这对于 SLAM 操作至关重要。它利用实时时钟 (RTC) 功能以及处理 GNSS 定时和外部触发信号的能力。INS 将确保正确对齐 GNSS 和 LiDAR 数据,以实现准确的 SLAM 处理。

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实时和后处理功能

移动测绘系统 (MMS) 提供实时和后处理功能,使用户能够访问即时数据,同时稍后对结果进行精炼以提高准确度。

实时数据采集使工程师或测绘员能够进行现场评估,而后处理软件则可确保最终输出尽可能准确。惯性系统通过保持一致且可靠的位置数据为这一过程做出了重大贡献,即使在卫星信号不可用或质量下降时也是如此。

配备惯性系统的移动测绘平台在数据收集和分析方面提供了灵活性。操作员可以随时调整参数,确保其测绘项目满足准确度和精度的要求标准。

我们提供 Qinertia,这是一款功能强大的后处理软件,可精炼 GNSS 和 INS 数据以提高轨迹精度。Qinertia 通过提高精度和可靠性来补充基于 SLAM 的测绘工作流程。

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带有 SBG Systems 惯性传感器的移动测绘系统

我们的优势

我们的惯性导航系统为移动测绘提供了以下几个优势:

高精度地理参考 精确定位和姿态,确保移动测绘数据精确对齐且可靠。
无缝 GNSS 集成 在开阔环境和 GPS 信号受限区域均具备高精度。
紧凑轻巧 通过最大限度地减少重量和空间要求,针对移动平台进行了优化。
动态环境中的可靠性 在高速运动或快速改变方向时提供持续稳定的性能。

了解我们的移动测绘解决方案

我们的惯性导航系统 (INS) 专门为测绘市场设计,具有高性能和易用性。它们建立在先进的惯性传感器之上,集成了前沿算法和 GNSS 技术,可提供精确的导航和定位数据。我们的系统具有高度适应性,可通过可配置的组件来满足特定的应用需求

Ekinox D INS 迷你单元(右侧)

Ekinox-D

Ekinox-D 是一款一体化惯性导航系统,集成 RTK GNSS 接收机,是空间受限应用的理想选择。
INS 内置测地型双天线 0.02 ° 横滚和纵倾 0.05 ° 航向精度
发现
Ekinox-D
Apogee D INS 迷你单元(右)

Apogee-D

Apogee-D 是一款一体式 INS/GNSS,内置支持 RTK 和 PPP 的 GNSS 接收器,适用于空间受限但要求高性能的应用。
INS 内置测地型双天线 0.008 ° 横滚 & 俯仰 0.02 ° 航向精度
发现
Apogee-D
Navsight Land Air Apogee Grade INS GNSS Frontal

Navsight Land-Air

Navsight Land-Air 是一种运动和导航解决方案,旨在简化测量员的移动数据采集。
INS 嵌入式 GNSS 运行独家导航算法 0.02 ° 横滚和纵倾 (RTK)
发现
Navsight Land-Air

测绘应用手册

将我们的产品手册直接发送到您的收件箱!

案例分析

SBG Systems 与领先企业合作,为移动测绘提供高性能惯性解决方案。
我们的案例研究重点介绍了我们的技术增强数据采集和分析的成功项目。

Yellowscan

Quanta Micro 在 LiDAR 测绘中实现完美的精度和效率

LiDAR 测绘
用于 LiDAR 测绘系统的 YellowScan
WSA Berlin

用于桥下测绘的惯性导航系统

测量
桥梁下测绘
VIAMETRIS

使用 RTK 惯性导航系统的基于 SLAM 的移动测量

移动测量
Viametris Slam 和 INS 技术
Resonon

集成在机载高光谱成像系统中的 Ellipse

无人机导航
Resonon 高光谱机载遥感系统
WASSP 多波束

Ellipse 用于经济实惠的多波束解决方案

测量与制图
WASSP 多波束和 SBG INS
无人测量解决方案

Navsight 助力 USV 开展多波束和激光测量

USV测量
配备 INS 的船载 USV
发现我们所有的案例研究

他们在谈论我们

直接听取已采用我们技术的创新者和客户的意见。

他们的客户评价和成功案例说明了我们的传感器在实际的自动驾驶车辆应用中产生的重大影响。

WarnowstromerAI 自动渡轮项目标志
WarnowstromerAI
“Ekinox Micro 是推进城市地区自主航运的最佳传感器设备。”
WarnowstromerAI 团队
GapEOD 测量标志
GapEOD
“总体而言,SBG 的解决方案非常符合我们的应用限制。它提供了我们所需的航向稳定性和精度,并且在日常运行中,它在我们的所有平台上都表现得非常可靠。”
Mari-Liis Tilk,项目经理
滑铁卢大学
“来自 SBG Systems 的 Ellipse-D 易于使用、精度极高且性能稳定,外形小巧——所有这些对于我们的 WATonoTruck 开发都至关重要。”
Amir K,教授兼主任

了解更多测量应用

SBG Systems 为陆地、海洋和航空测量提供高性能惯性导航系统和运动传感器。我们的惯性解决方案使地理空间专业人员能够在任何环境中收集精确的位置、姿态和运动数据。



探索我们的测量应用。


您有疑问吗?

我们的常见问题解答部分回答了关于移动测绘系统及其背后技术的常见问题。它还解释了最佳实践,并展示了如何将我们的产品集成到您的解决方案中。

SLAM 是什么意思?

SLAM,代表 Simultaneous Localization and Mapping(同步定位与地图构建),是一种用于机器人技术和计算机视觉的计算技术,用于构建未知环境的地图,同时跟踪代理在该环境中的位置。这在 GNSS 不可用的情况下特别有用,例如在室内或在密集的城市区域。

 

SLAM 系统实时确定载体的位置和姿态。这涉及跟踪机器人或设备在环境中导航时的运动。在载体移动时,SLAM 系统会创建环境地图。这可以是 2D 或 3D 表示,捕捉周围环境的布局、障碍物和特征。

 

这些系统通常利用多个传感器,例如摄像头、LiDAR 或惯性测量单元 (IMU),来收集有关环境的数据。此数据组合在一起可提高定位和绘图的准确性。

 

SLAM 算法处理传入的数据,以持续更新地图和代理的位置。这涉及到复杂的数学计算,包括滤波和优化技术。

什么是实时动态定位技术?

实时动态 (RTK) 是一种精确的卫星导航技术,用于提高从全球导航卫星系统 (GNSS) 测量中获取的位置数据的准确性。它广泛应用于测绘、农业和自动驾驶汽车导航等领域。

 

通过使用接收 GNSS 信号并高精度计算其位置的基准站。然后,它将校正数据实时传输到一个或多个流动站。流动站使用这些数据来调整其 GNSS 读数,从而提高其定位精度。

 

RTK 通过实时校正 GNSS 信号提供厘米级精度。这比通常提供几米以内精度的标准 GNSS 定位要精确得多。

 

基准站的校正数据通过无线电、蜂窝网络或互联网等各种通信方式发送给流动站。这种实时通信对于在动态作业期间保持精度至关重要。

什么是精确单点定位 (Precise Point Positioning)?

精密单点定位 (PPP) 是一种卫星导航技术,通过纠正卫星信号误差提供高精度定位。与通常依赖地面参考站(如 RTK 中)的传统 GNSS 方法不同,PPP 利用全球卫星数据和先进算法来提供准确的位置信息。

PPP 无需本地参考站即可在世界任何地方工作。这使其适用于缺乏地面基础设施的偏远或恶劣环境中的应用。通过使用精确的卫星轨道和钟差数据,以及对大气和多路径效应的修正,PPP 最大限度地减少了常见的 GNSS 误差,并可达到厘米级精度。

PPP 虽然可用于后处理定位(即事后分析收集到的数据),但它也可以提供实时定位解决方案。实时 PPP (RTPPP) 越来越普及,允许用户接收校正并实时确定其位置。

什么是实时时钟?

实时时钟 (RTC) 是一种用于跟踪当前时间和日期的电子设备,即使在断电时也是如此。RTC 广泛应用于需要精确计时的应用中,具有以下几个关键功能。

首先,它们能精确地计算秒、分、时、天、月和年,通常会结合闰年和星期几的计算,以实现长期精度。RTC 功耗低,并且可以在电池备用电源下运行,使它们能够在断电期间继续计时。它们还为数据条目和日志提供时间戳,确保文档记录的准确性。

此外,RTC 可以触发预定操作,允许系统从低功耗状态唤醒或在指定时间执行任务。它们在同步多个设备(例如 GNSS/INS)方面发挥着至关重要的作用,确保它们协同工作。

RTC是各种设备中不可或缺的组成部分,从计算机和工业设备到物联网设备,增强了功能并确保了跨多个应用程序的可靠时间管理。

GPS 如何工作?

GPS(全球定位系统)通过使用卫星星座、精确授时和三边测量法来确定您在地球上的任何位置。

以下是最简单的清晰解释:

1 – 卫星广播信号

大约 30 颗 GPS 卫星在地球轨道上运行,每颗卫星都在持续发射:
– 其在空间中的确切位置
– 发送信号的确切时间(使用原子钟)

这些信号以光速传播。

2 – 您的接收器测量传播时间

GPS 接收器(在您的手机、无人机、INS 等设备中)接收来自多颗卫星的信号。

通过测量每个信号到达所需的时间,它可以计算出距离:

               距离 = 光速 × 传播时间

3 – 三角定位计算您的位置

为了找到您的位置,接收器使用三边测量(而不是三角测量):

  • 使用 1 颗卫星 → 您可能位于球体上的任何位置
  • 使用 2 颗卫星 → 圆圈相交
  • 使用 3 颗卫星 → 两个可能的点
  • 使用 4 颗卫星 → 您的精确 3D 位置 + 时钟校正

您的接收器没有原子钟,因此需要第 4 颗卫星来解决计时误差。

4 – 修正提高精度

原始 GPS 存在以下误差:

  • 大气(电离层,对流层)
  • 卫星时钟漂移
  • 轨道预测误差
  • 多径反射(信号从建筑物上反弹)

为了提高精度:

  • SBAS(例如 WAAS、EGNOS)提供实时校正
  • RTK 和 PPP 技术将误差修正至厘米级
  • INS 组合(IMU + GPS)可在信号丢失期间平滑数据并填补空白

6 – 最终输出

接收器组合所有数据以估计:

  • 纬度
  • 经度
  • 海拔
  • 速度
  • 精确时间

现代 GPS 接收器每秒执行数十次或数百次此操作。

什么是惯性导航?

惯性导航是一种仅使用内部传感器来确定车辆位置、姿态和运动的方法,不依赖于GPS等外部信号。其核心在于,惯性导航系统 (INS) 通过连续跟踪物体在三维空间中的加速度和旋转来测量其运动方式。它使用惯性测量单元 (IMU),其中包含用于感测线性加速度的加速度计和用于测量角速率的陀螺仪。通过对这些测量值进行时间积分,系统可以计算出相对于已知起点的速度、姿态,并最终确定位置。

由于其完全独立性,惯性导航系统可在任何环境——地下、水下、太空或 GNSS 拒止条件下——运行,使其成为导弹、飞机、潜艇、自动驾驶车辆和机器人等应用不可或缺的一部分。现代 INS 解决方案通常将惯性传感器与 GNSS 接收机、磁力计、气压计或 多普勒计程仪 等额外辅助源结合,以减少漂移并提高长期精度。高性能 INS 依赖于精确的传感器校准、先进的滤波算法和强大的误差建模,即使在最严苛的环境中也能提供稳定、可靠的导航数据。