IN-Fusion+伦敦港务局应用实例:在恶劣的GNSS环境下实现更精确的定位和姿态参考数据
2024-07-16
作为伦敦最大港口的管理者,伦敦港务局每年要处理超过五千万吨的货物,其业务覆盖了从泰丁顿到北海的400平方英里的河床。他们致力于保证商业用户和游客的安全,保护并改善环境,提高泰晤士河的商业和旅游价值。
伦敦港务局热衷于使用最先进的科学技术,通过一系列的无人、载人、空基、静态平台提高水上水下数据的采集质量。他们拥有多套POS MV OceanMaster惯导系统,配合POSPac MMS后处理软件,可以确保在最具有挑战的环境下采集最精确的数据。
2017年,蒂尔伯里码头入口外闸门升级工程规划开始,获取高分辨率水上水下扫测数据采集工作也随之展开。他们使用POS MV OceanMaster为激光和多波束数据(图1和图4所示)提供定位和姿态数据参考,确定了水闸结构的精准三维模型,而后开始工程施工作业。
此后,他们还进行了多次前期、中期、后期调查工作,确定施工进展,跟踪工程材料的施工状况,其中最后一部分是2022年12月完成的。
图1:蒂尔伯里码头入口的多波束和激光一体化数据成果,用于工程设计和施工过程调查
码头周围的GNSS环境通常是比较复杂的——卫星有遮挡,RTK差分信号会丢失,从而影响数据质量(如图2所示)。如果想采集工程所需的精准数据模型,准确地跟踪水底材料的沉积量和沉积率,这个难点必须要解决。
图2:实时RTK丢失导致高5-10cm的高程误差
图3:IN-Fusion+ 后处理将高程误差减少到2-5cm,对于确定沉积率和沉积量至关重要
Applanix的POS MV OceanMaster惯导系统加上最新的GNSS硬件以及新一代的IN-Fusion+算法可以为移动测量和调查提供更高精度、更精确、更稳定的定位和姿态解决方案。
通过最新的Trimble ProPoint®技术利用所有可用的GNSS卫星和频率,产生更多的观测量,在RTK失效后可以更快重新锁定,无论实时还是后处理方案都更加稳定和精确。
当用户追求更高精度时,融合了最新的IN-Fusion+后处理算法的POSPac MMS软件可以提供更佳的数据结果。
IN-Fusion+ 算法能够将参考站和移动站采集的所有可用的GNSS卫星、频率以及惯导数据更紧密地融合起来。在最终的前向和后向融合解算中实现整周模糊性的最佳解算, 从而生成工程所需要的SBET(最佳平滑轨迹估算)文件。
如图2和图3所示,伦敦港务局采用了最新的Applanix的硬件和软件组合克服了实时GNSS精度和定位修正问题,在五年的建设周期中能够生成准确的设计和海底模型。
图4:POS MV的精度可以将高分辨率多波束(700kHz)和水上激光扫描数据准确地拼接,为工程设计提供关键的水上水下数据信息。右图的格子状混凝土结构为旧时的防洪屏障底座,现在常用于多波束校准使用。
在POSPac MMS软件中采用了全新的IN-Fusion+算法,IN-Fusion+算法对原有的 计算模式(IN-Fusion算法)进行了改进和补充,特别是在一些GNSS干扰比较严重的环境下,如图5所示。图6为使用IN-Fusion处理分析的数据成果,图7为IN-Fusion+的成果,可以看到在桥墩附近高程数据的稳定性有了明显改善。图5:伦敦塔桥的多波束和激光扫描数据。出自NORBIT。
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图6:IN-Fusion的 SBET数据显示出桥墩附近 有10-20 cm的高程误差 | 图7:IN-Fusion+ 的 SBET数据在同样区域有较大改善,高程数据的误差提升到了5-10cm |