Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Lézerszkennelés GNSS/GPS Inerciális navigáció LiDAR adatok pontossága.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Lézerszkennelés GNSS/GPS Inerciális navigáció LiDAR adatok pontossága."— Előadás másolata:

1 Lézerszkennelés GNSS/GPS Inerciális navigáció LiDAR adatok pontossága

2 GPS Rövid történet  Előzmények: klasszikus helymeghatározások műholdas lézeres távmérés Doppler-technika  Megrendelő: DoD  Rendszernév: Navstar  Global Positioning System (GPS)  GNSS: alaprendszerek, kiegészítő rendszerek, felhasználók

3 Konkurrenciák  GLONASS hasonló rendszer H=19100 km i=64.8° T=11h 15m 3 × 8 műhold 2 jeltípus, műholdanként más frekvencia  Galileo 27+3 műhold H=23600 km i=56° T=14h 10 különböző jel 4 frekvencián

4 Mérési módok  Kódmérés (pontosság: m-dm)  Fázismérés (pontosság: mm)  Cél: pszeudotávolság (műhold-vevő távolság + órahiba)

5 Mérési módszerek  abszolút - relatív (differenciális)  statikus - kinematikus  valós idejű – utólagos  kombinációk!

6 Ismertebb mérési módszerek  Navigációs: absz., valós, kód, 10 m  DGPS: diff, valós, kód, m  Statikus: rel, utó, fázis, mm-cm  Kinematikus: rel, utó, fázis, cm  RTK: rel, valós, fázis, cm

7 DGPS lehetőségei  Wide Area Diff. GPS (WADGPS) fajtái:  WAAS (USA)  EGNOS (Európa)  MSAS (Japán)  Permanens állomások Internet mobil rádiójeladók, RDS

8 Lézerszkennelés Inerciális navigáció

9 Dead reckoning  ahol n,e,u,v,ψ  ami alapján n e u v ψ

10 Inerciális navigáció  ahol n,e,u,v,ψ,ω  ami alapján n e au av ψ ω

11 Differenciális összefüggések  elmozdulás  sebesség  gyorsulás

12 Integrál összefüggések  gyorsulás  sebesség  elmozdulás

13 Példa  konstans gyorsulás elemi kis szakaszra

14 Inerciális mérőműszerek  IMU-Inertial Measurement Unit  INS-Inertial Navigation System  Típusai: mechanized (mozgó platform – pl. giroszkóp) strap-down (rögzített platform)  Mérési módszerek: MEMS – Micro Electro-Mechanical Sensor FOG – Fiber Optic Gyro MG – Mechanical Gyro

15 Ring Laser Gyro IMU Honeywell HG1930

16 Fiber Optic Gyro IMU Northrop Grumman LN-200

17 MicroElectroMechanicalSystem IMU Crossbow NAV420CA Razor

18 Mérés INS-sel  Roll-pitch-yaw  Roll rate-pitch rate-yaw rate  ax-ay-az  Példa: Crossbow AHRS400CB

19 INS-mérések (Gyroview)

20 INS-mérés és feldolgozása

21 Lézerszkennelés LiDAR pontosság

22 A pontosságot befolyásoló tényezők Az „error budget”  3D pontosság függ Lézerszenzor által mért távolság Lézersugár pozíciója Lézersugár helyzete  Lézer-szenzor  GPS  INS

23 Példák hibaforrásokra  Lézer footprint  Vevő időmérési hibája (0.05-2ns)  Lézer szenzor és IMU közti külpontosság  Lézer szenzor és GPS antenna közti külpontosság  Szkennelési-szög mérése

24 Alrendszerek hibáinak súlyozott figyelembevétele  Cél: kiegyensúlyozott ár/teljesítmény arány  Pl. elkerülendő: Lézertávmérő cm alatti pontosság + átlagos GPS pontosság High-end INS + 0.5° szögmérési pontosság

25 Mi a „LiDAR-pontosság”?  Alrendszerek pontossága  Hibák, külpontosságok  A kiszámított pontosság (alrendszerek összetevőiből) rosszabb, mint a gyakorlati  ASPRS LiDAR subcommitee Szabványok

26 Gyártók/szolgáltatók által megadott pontossság  Statisztikai módszerek  Általában 1σ pontosságot adnak meg (~68%)  Általában átlagos pontosságot adnak meg, sáv-szélesség nélkül (ált. a min. és max. átlaga)  Geoid figyelmen kívül hagyása  Terepi illesztőpontok figyelembe vétele  Általában függőleges pontosságra helyezik a hangsúlyt

27 Lézertávmérő pontossága  Ismert technológia  Légi lézerszkennerek Szilárd-fényerősítős vagy lézer-dióda 5-10ns impulzushossz 5-7cm távmérési pontosság (magasságtól függetlenül)  Általában a legjobban definiált és legkisebb hiba-faktor

28 Lézertávmérő kalibrálása  Időmérő kalibrálása  Kibocsátott és vett pulzusok pozícionálása  Távolság-változás ferde felületről történt visszaverődésnél

29 Atmoszferikus korrekciók  Hullámhossz-függő  Refrakció  Fénysebesség változása  Hőmérséklet, légnyomás, páratartalom, tengerszint feletti magasság és szélesség  Komplex atmoszféra-modell alkalmazása adatfeldolgozáskor

30 Lézersugár széttartása (divergencia) és a footprint mérete  1 mm-es sugár, 0.25 mrad széttartása: 25 cm-es footprint 1000 m-ről és 50 cm-es 2000 m-ről A - Footprint területe, D - lézer sugár mérete (kibocsátás), R – távolság, γ – lézersugár széttartása  Lézersugárzó optikájának állításával befolyásolható  Tipikus széttartás értékek: 0.25 – 5 mrad

31 GPS hibák  Relatív helymeghatározás Fázismérés (pl. RTK: cm) Kódmérés (DGPS: m)  Műhold-geometria: PDOP  Többutas terjedés  Antenna fázis-középpont modell  Légköri hatások (troposzféra vagy ionoszféra)

32 Geoid  GPS „magassági” hibája  Modellek, pl. Geoid99 modell (USA) ±5.2 cm 5 km-es távon ±5.5 cm 10 km-en ±6 cm 100 km-en  Teszt: LiDAR DEM és földi felmérés összehasonlítása

33 IMU hibája  Szenzor helyzete szükséges (de nem elégséges) feltétele a szenzor és a földi (WGS84) koordináták transzformációjához  roll (ω), pitch (φ), heading/yaw (κ)

34 Hibahatások; roll ( ω)

35 Hibahatások; pitch ( φ)

36 Hibahatások; yaw ( κ)

37 IMU pontossága  Kereskedelmi rendszereknél 0.008° (φ/ω), 0.015° (κ) (Applanix POS/AV TM 410 (MEMS)) 0.005° (φ/ω), 0.008° (κ) (Applanix POS/AV TM 510 (FOG)) ° (φ/ω), 0.005° (κ) (Applanix POS/AV TM 610 (RLG))  0.005° 0.17 m-es terepi eltérést okoz 2000 m magasból Magassággal arányos

38 Irányzási hiba egyéb összetevői  Szkenner tükör szög-meghatározása  Tükör mozgás nem lineáris összetevői (különösen az oszcilláló tükrös rendszereknél)

39 Vízszintes vs. Magassági pontosság  Vízszintes pontosság Nagyban az irányzási pontosságtól függ, ezért a repülési magassággal arányosan romlik  Ált. 2-3-szor rosszabb, mint a magassági pontosság  Általános meghatározási mód: a repülési magasság arányában, pl. 1/1000, 1/2000 vízszintes pontosság  „1/2000 th the altitude”

40 Alrendszerek kapcsolata  ECF  IRF  ARF

41 Általános „LiDAR-egyenlet”

42 „error budget” lézerszenzorlézertávmérő5 cm szkenner-szög0.003° IMUφ0.005° ω κ0.008° GPSX, Y, Z5 cm

43 Irodalomjegyzék  Farrell, J.A. – Barth, M. (1999): The Global Positioning System and Inertial Navigation, McGraw-Hill, New York    A. Wehr, U. Lohr (1999): Airborne laser scanning – an introduction and overview, ISPRS  E.P. Baltsavias (1999): Airborne laser scanning: basic relations and formulas, ISPRS  P. Lohmann: Laserscanning Geometric Aspects, IPI presentation  P. Lohmann: Laserscanning Introduction


Letölteni ppt "Lézerszkennelés GNSS/GPS Inerciális navigáció LiDAR adatok pontossága."

Hasonló előadás


Google Hirdetések