چگونه INS/IMU + GNSS به عنوان "حافظ موقعیت" در پروژه های نقشه برداری LiDAR راه آهن و وسایل نقلیه عمل می کند

در نقشه برداری خطوط راه آهن یا پروژه های اسکن LiDAR نصب شده بر روی وسایل نقلیه، وسایل نقلیه اغلب با سرعت بالاتر از طریق محیط های پیچیده و در حال تغییر سفر می کنند: تونل ها، پل های بالا، جنگل های متراکم،یا ساختمان های بلند شهریاین نقاط به راحتی می توانند سیگنال های ماهواره ای (GNSS) را تضعیف یا به طور کامل مسدود کنند و باعث می شوند موقعیت گذاری GNSS مستقل "پرش" یا حرکت کند.این منجر به ابرهای نقطه ای سه بعدی و پارامترهای نادرست مسیر می شود..

اونجاست کهINS (سیستم ناوبری بی وقفه)و جزء اصلی آنIMU (یک واحد اندازه گیری بی وقفه)به IMU به عنوان "گایروسکوپ + شتاب سنج" داخلی خودرو فکر کنید، سرعت و چرخش را صدها بار در ثانیه (معمولا 200-1000 هرتز) اندازه گیری می کند.حتی اگر سیگنال های GNSS برای چند ثانیه یا بیشتر متوقف شوند، IMU از "ذکر بی وقفه" خود برای تخمین موقعیت و جهت گیری استفاده می کند.

ترکیب طلایی: GNSS + IMU (نسخه فوق العاده ساده)

• GNSS: مانند یک "چشمی GPS جهانی"، موقعیت مطلق را در سطح سانتی متر ارائه می دهد اما به راحتی مسدود می شود.
• IMU: مانند حس تعادل گوش داخلی شما، هر تکان و چرخش را با فرکانس بالا ثبت می کند. هنگامی که سیگنال ها ناپدید می شوند، حرکت بعدی را بر اساس فیزیک "تخمين" می کند.
• ادغام (معمولاً از طریق الگوریتم هایی مانند فیلتر کردن Kalman): GNSS به طور منظم اشتباهات کم کم IMU را تصحیح می کند، در حالی که IMU در هنگام نقاط کور سیگنال خالی ها را پر می کند.

چه نتیجه ای داشت؟GNSS ثبات بلند مدت را مدیریت می کند، IMU شکاف های کوتاه مدت را برطرف می کندایجاد یک مسیر مستمر و قابل اعتماد که ابرهای نقطه ای LiDAR را دقیقاً در جایی که متعلق به آن هستند قرار می دهد، جلوگیری از تار شدن یا عدم تراز شدن.

سناریوهای کاربردی دنیای واقعی در نقشه برداری راه آهن

• ژئومتری و نظارت بر تغییر شکل خطوط راه آهن با سرعت بالا / معمولیوسایل نقلیه بازرسی با سرعت 80-120 کیلومتر در ساعت در امتداد مسیرها با ریل های اسکن چند خطی LiDAR، سیم های زنجیره ای و غیره حرکت می کنند.
  • INS/IMU + GNSS در زمان واقعی موقعیت، سرعت و نگرش (راه، ارتفاع، رول) را در بیش از 200 هرتز تولید می کند.
  • LiDAR میلیون ها نقطه در ثانیه را ضبط می کند، و آنها را با دقت بر روی مختصات نقشه با استفاده از مسیر دقیق است.
  • حتی در عبور از چندین کیلومتر تونل، ابرهای نقطه ای در اکثر موارد به صورت یکپارچه به هم متصل می شوند.سیستم های پیشرفته کنترل حرکت به سطح زیر متر یا بالاتر، که امکان تجزیه و تحلیل پارامترهای مسیر را در درجه میلیمتر فراهم می کند (سطح، ارتفاع، نقص).
• مدل سازی خط کامل تونل مترو / ترامواتونل ها هیچ سیگنال GNSS ندارند؛ روش های سنتی بر روی شمارنده های کیلومتر یا نشانگرهای دستی تکیه می کنند. کارایی پایین، خطاهای بزرگ.
  • با شروع GNSS + IMU در بخش های باز برای یک نقطه شروع با دقت بالا شروع کنید.
  • داخل تونل، آي ام يو براي حفظ مسير مستقيم کنترل رو برعهده ميگيره
  • LiDAR دیواره های تونل، مسیرها، کابل ها را برای ساخت مدل های سه بعدی کامل اسکن می کند. نتایج واقعی: ابرهای نقطه ای کامل اغلب به دقت کلی بهتر از 5 × 10 سانتی متر می رسند.با نظارت بر تغییر شکل به سطح میلی متری، پنجره های خاموش شدن را به شدت کوتاه می کند و هزینه های کار را کاهش می دهد.
• گشت و کاوش خطوط راه آهن حمل و نقلخطوط دور افتاده با پوشش گیاهی سنگین اغلب GNSS را تحت پوشش درختان مسدود می کنند.
  • IMU حالت پویا را به ارمغان می آورد، مسیرهای صاف حتی در هنگام حرکت قطار.
  • مسیر فیوز شده، محو حرکت LiDAR را از بین می برد، قطب های دور، شیب ها را تیز و شفاف می کند. نتیجه: تشخیص قابل اعتماد نفوذها، خطرات سقوط شیب، امکان هشدار های نگهداری پیشگیرانه.

چرا یک محصول قابل اعتماد برای مهاجرت بسیار مهم است؟

• توانایی قوی در ایجاد پل: به طور پایدار با وقایع طولانی GNSS برخورد می کند (کارایی با کیفیت IMU متفاوت است ◄ فیبر نوری یا MEMS پیشرفته در تونل های طولانی تر).
• خروجی فرکانس بالا: با اسکن LiDAR برای کیفیت ابر نقطه ای عالی مطابقت دارد.
• ادغام آسان: رابط های استاندارد (سریال / اترنت / همگام سازی زمان) مناسب LiDAR اصلی و وسایل نقلیه بررسی است.
• قابلیت اطمینان در سطح راه آهن: مقاومت در برابر لرزش، ثبات در دمای برای استفاده طولانی مدت در زمینه.

به طور خلاصه: در نقشه برداری LiDAR راه آهن، موقعیت ناپایدار = اتلاف داده است. یک تنظیمات محکم INS / IMU + GNSS پروژه شما را از "تقریبا قابل استفاده" به "کارآمد، دقیق و ضد تونل" تبدیل می کند.

اگر شما در حال کار بر روی بررسی خطوط راه آهن با سرعت بالا، مدل سازی تونل مترو، یا گشت های خط هستید، آزاد باشید تا نظر دهید یا تماس بگیرید! جزئیات خود را به اشتراک بگذارید (طول تونل، نیازهای سرعت، بودجه)و ما بهترین راه حل مناسب را توصیه می کنیم.