Jak INS/IMU + GNSS działa jako "Strażnik Pozycji" w projektach mapowania LiDAR na kolei i w pojazdach

W projektach pomiaru linii kolejowych lub skanowania LiDAR na pojazdach pojazdy często poruszają się z większą prędkością w skomplikowanych i zmieniających się środowiskach: tunelach, podwyższonych mostach, gęstych lasach,lub wieżowców miejskichTe plamy mogą łatwo osłabić lub całkowicie zablokować sygnały satelitarne (GNSS), powodując, że samodzielne pozycjonowanie GNSS "skakuje" lub dryfuje.To prowadzi do zniekształconych chmur punktów 3D i niedokładnych parametrów torów..

To jest miejsce, gdzieINS (Inercjalna Nawigacja)i jego podstawowy składnikIMU (jednostka pomiarowa bezwładności)Pomyśl o IMU jako o wbudowanym w pojazd "gyroskopie + akcelerometrze", który mierzy przyspieszenie i obrót setki razy na sekundę (zwykle 200-1000 Hz).Nawet jeśli sygnały GNSS wypadają na sekundy lub dłużej, IMU wykorzystuje swoją "memorię inercyjną" do utrzymywania oszacowania pozycji i orientacji.

Złote połączenie: GNSS + IMU (Super Simple Version)

• GNSS: Podobnie jak "globalne oko GPS", dostarcza absolutną pozycję na poziomie centymetrów, ale łatwo się blokuje.
• IMUPodobnie jak ucho wewnętrzne, które ma zmysł równowagi, rejestruje każde potrząsanie i obrót na wysokiej częstotliwości.
• Fuzja (zwykle za pomocą algorytmów takich jak filtrowanie Kalmana): GNSS regularnie koryguje niewielkie zgromadzone błędy IMU, natomiast IMU wypełnia puste miejsca podczas ślepych punktów sygnału.

Co z tego wynikło?GNSS zapewnia długoterminową stabilność, IMU zapewnia krótkoterminowe przełomytworzenie ciągłej, niezawodnej trajektorii, która przyciska chmury punktów LiDAR dokładnie tam, gdzie im należy, zapobiegając rozmywaniu lub niewłaściwemu ustawieniu.

Scenariusze zastosowań w świecie rzeczywistym w badaniu kolejowym

• Geometria i monitorowanie deformacji torów kolejowych dużych prędkości / konwencjonalnychPojazdy kontrolne poruszają się wzdłuż torów z prędkością 80-120 km/h, z wielostronnymi szlakiami skanującymi LiDAR, przewodami łańcuchowymi itp.
  • INS/IMU + GNSS dostarcza w czasie rzeczywistym pozycję, prędkość i postawę (głowa, wysokość, obrót) przy częstotliwości ponad 200 Hz.
  • LiDAR rejestruje miliony punktów na sekundę, projektując je precyzyjnie na współrzędne mapy przy użyciu precyzyjnej trajektorii.
  • W większości przypadków chmury punktowe łączą się bezproblemowo, nawet przekraczając kilka kilometrów tuneli.systemy wysokiej klasy do sterowania przepływem na poziomy poniżej metra lub lepsze, umożliwiający milimetrową analizę parametrów toru (rozmiar, nadwyżka, wady).
• Modelowanie pełnej linii tunelu metra / tramwajuTunele mają zero sygnałów GNSS; tradycyjne metody opierają się na licznikach odologów lub ręcznych znacznikach. Niska wydajność, duże błędy.
  • Rozpocznij inicjalizację GNSS + IMU w otwartych sekcjach w celu uzyskania wysokiej dokładności punktu wyjścia.
  • Wewnątrz tunelu, IMU przejmuje utrzymanie ciągłej trajektorii.
  • LiDAR skanuje ściany tuneli, tory, kable, aby zbudować kompletne modele 3D.z monitorowaniem deformacji na poziomie milimetrowym, znacznie skracając okna wyłączenia i obniżając koszty pracy.
• Patrol linii kolejowych towarowych i wykrywanie wtargnięćOdległe linie z gęstą roślinnością często blokują GNSS pod baldachami drzew.
  • IMU zapewnia wysoką dynamiczną postawę, wygładzanie trajektorii nawet podczas kołysania się pociągu.
  • Wynik: Niezawodne wykrywanie wtargnięć, ryzyko załamania się zbocza, umożliwiające proaktywne ostrzeżenia konserwacyjne.

Dlaczego niezawodny produkt INS ma tak duże znaczenie

• Silna zdolność łączenia: Stabilnie obsługuje przedłużone przerwy GNSS (wydajność różni się w zależności od klasy IMU ̇przewodnictwo światłowodowe lub MEMS zaawansowane w dłuższych tunelach).
• Wysoko częstotliwości wyjścia: Doskonale pasuje do skanowania LiDAR dla doskonałej jakości chmur punktowych.
• Łatwa integracja: Standardowe interfejsy (serialny/Ethernet/synchronizacja czasowa) pasują do standardowego LiDAR i pojazdów badawczych.
• Niezawodność kolejowa: odporne na drgania, stabilne w temperaturze do długotrwałego użytku w terenie.

Krótko mówiąc: w mapowaniu LiDAR kolejowym niestabilne pozycjonowanie = marnotrawność danych.

Jeśli pracujesz nad badaniami szlaków kolejowych dużych prędkości, modelowaniem tuneli metra lub patrolowaniem linii, nie wahaj się skomentować lub skontaktować się!i polecimy najlepsze rozwiązanie INS.