Trong các dự án khảo sát tuyến đường sắt hoặc quét LiDAR gắn trên xe, xe thường đi với tốc độ cao hơn qua môi trường phức tạp và thay đổi: đường hầm, cầu cao, rừng dày đặc,hoặc các tòa nhà cao tầng đô thịNhững điểm này có thể dễ dàng làm suy yếu hoặc hoàn toàn chặn tín hiệu vệ tinh (GNSS), khiến vị trí GNSS độc lập "nhảy" hoặc trôi dạt.Điều này dẫn đến các đám mây điểm 3D bị biến dạng và các thông số đường ray không chính xác.
Đó là nơiINS (Hệ thống điều hướng quán tính)và thành phần cốt lõiIMU (Inertial Measurement Unit)Hãy nghĩ về IMU như là "gyroscope + accelerometer" tích hợp trong xe, nó đo tốc độ và xoay hàng trăm lần mỗi giây (thường là 200-1000 Hz).Ngay cả khi tín hiệu GNSS ngừng hoạt động trong vài giây hoặc lâu hơn, IMU sử dụng bộ nhớ quán tính để ước tính vị trí và định hướng.
Sự kết hợp vàng: GNSS + IMU ( Phiên bản siêu đơn giản)
- GNSSGiống như một "mắt GPS toàn cầu", nó cung cấp vị trí tuyệt đối ở mức độ centimet nhưng nó bị chặn dễ dàng.
- Đơn vị IMU: Giống như giác quan cân bằng của tai bên trong, nó ghi lại mọi cú rung và xoay ở tần số cao. Khi tín hiệu biến mất, nó "giả đoán" động thái tiếp theo dựa trên vật lý.
- Fusion (thường thông qua các thuật toán như lọc Kalman): GNSS thường xuyên sửa lỗi tích lũy nhỏ của IMU, trong khi IMU lấp đầy chỗ trống trong các điểm mù tín hiệu.
Kết quả là gì?GNSS xử lý sự ổn định dài hạn, IMU thu hẹp khoảng cách ngắn hạnTạo ra một quỹ đạo liên tục, đáng tin cậy để gắn các đám mây điểm LiDAR chính xác nơi chúng thuộc về, ngăn ngừa mờ hoặc sai đường.
Các kịch bản ứng dụng thực tế trong khảo sát đường sắt
- Kiểu học đường sắt tốc độ cao / đường sắt thông thường và giám sát biến dạngXe kiểm tra chạy với tốc độ 80 ∼ 120 km/h dọc theo đường ray, với đường ray quét LiDAR nhiều đường, dây dây liên kết, v.v.
- INS / IMU + GNSS phát ra vị trí, tốc độ và thái độ (đường đi, pitch, roll) trong thời gian thực ở mức trên 200 Hz.
- LiDAR thu thập hàng triệu điểm mỗi giây, chiếu chúng chính xác trên tọa độ bản đồ bằng quỹ đạo chính xác.
- Ngay cả khi đi qua một vài km đường hầm, đám mây điểm kết nối liền mạch trong hầu hết các trường hợp.hệ thống cao cấp kiểm soát trượt xuống mức dưới mét hoặc tốt hơn, cho phép phân tích các thông số đường ray ở cấp độ milimet (đường kính, độ cao, khiếm khuyết).
- Mô hình đường hầm tàu điện ngầm / xe điệnĐường hầm không có tín hiệu GNSS; các phương pháp truyền thống dựa trên số dặm hoặc đánh dấu bằng tay hiệu quả thấp, lỗi lớn.
- Bắt đầu với khởi tạo GNSS + IMU trong các phần mở để có điểm khởi đầu chính xác cao.
- Bên trong đường hầm, IMU sẽ đảm nhiệm để duy trì quỹ đạo liên tục.
- LiDAR quét tường đường hầm, đường ray, cáp để xây dựng các mô hình 3D hoàn chỉnh.với việc theo dõi biến dạng đạt đến mức độ milimet, rút ngắn đáng kể cửa sổ tắt và cắt giảm chi phí lao động.
- Đánh soát đường sắt hàng hóa và phát hiện xâm nhậpCác tuyến đường xa xôi với thảm thực vật dày đặc thường chặn GNSS dưới mái cây.
- IMU cung cấp thái độ năng động cao, đường bay mịn ngay cả khi tàu lắc.
- Hành trình hợp nhất loại bỏ sự mờ nhạt chuyển động của LiDAR, làm cho các cực xa, độ dốc sắc nét và rõ ràng. Kết quả: Phát hiện đáng tin cậy các sự xâm nhập, rủi ro sụp đổ độ dốc, cho phép cảnh báo bảo trì chủ động.
Tại sao một sản phẩm INS đáng tin cậy lại quan trọng đến thế?
- Khả năng kết nối mạnh mẽ: xử lý gián đoạn GNSS kéo dài một cách ổn định (hiệu suất khác nhau theo IMU cấp độ Ống quang hoặc MEMS cao cấp vượt trội trong đường hầm dài hơn).
- Điện thoại tần số cao: Khớp với việc quét LiDAR hoàn hảo cho chất lượng đám mây điểm vượt trội.
- Kết hợp dễ dàng: Giao diện tiêu chuẩn (serial / Ethernet / đồng bộ thời gian) phù hợp với LiDAR và xe khảo sát chính thống.
- Độ tin cậy cấp đường sắt: Chống rung động, ổn định nhiệt độ để sử dụng trong lĩnh vực lâu dài.
Tóm lại: Trong bản đồ LiDAR đường sắt, định vị không ổn định = lãng phí dữ liệu. Một thiết lập INS / IMU + GNSS vững chắc biến dự án của bạn từ "gần như không thể sử dụng" thành "hiệu quả, chính xác và chống đường hầm".
Nếu bạn đang làm việc trên các cuộc khảo sát đường ray đường sắt tốc độ cao, mô hình đường hầm tàu điện ngầm, hoặc tuần tra đường dây, cảm thấy miễn phí để bình luận hoặc liên lạc! Chia sẻ chi tiết của bạn (chiều dài đường hầm, nhu cầu tốc độ, ngân sách),và chúng tôi sẽ đề nghị các giải pháp tốt nhất phù hợp với INS.
