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언제 LiDAR 데이터를 지리 참조하여 포인트 클라우드를 생성하며, 각 프레임은 정밀한 내비게이션 데이터와 쌍을 이루어야 합니다. LiDAR 장치와 내비게이션 데이터 사이의 상대적인 변위와 방향은 내비게이션 장치(INS) 를 알아야 합니다. 이러한 각도를 정확하게 측정하지 못하면 최적의 성능을 달성하기 어렵습니다. 이 과정은 어려울 수 있습니다. 그러나 빠르고 효율적인 데이터 기반 방법을 사용하면 INS에 대한 LiDAR의 위치와 방향을 최상의 데이터를 얻는 데 필요한 수준의 정확도로 확인할 수 있습니다. 여기에서는 데이터를 통해 INS 및 LiDAR 보정 수수께끼를 해결하는 방법....을 살펴봅니다.
모바일 매핑 - OXTS xNAV550 INS 및 벨로다인 라이다(LiDAR)
LiDAR 및 INS 교정의 중요성
LiDAR는 일반적으로 프레임당 범위 정확도가 수 센티미터에 달하는 높은 정확도를 자랑합니다. 지리적으로 참조된 포인트 클라우드에서 이러한 정확도를 얻는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 매우 정밀한 내비게이션 데이터가 필요합니다. 작은 각도 근사치를 취하고 범위에 각도 오차를 곱하여 보이는 물체의 위치 오차를 구하면 얼마나 정밀해야 하는지 빠르게 파악할 수 있습니다. 50m에서 단일 축의 방향 오차가 0.1°(0.09 = 50 x 0.1° x 2π/360)에 불과하다면 약 9cm의 오차가 발생합니다.
따라서 범위가 오차를 배가시키기 때문에 방향 오차에 매우 민감하다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 INS 및 LiDAR 보정은 가능한 한 정확해야 합니다.
INS 기기는 일반적으로 방향에 0.1° 오차가 있는 내비게이션 데이터를 출력할 수 있습니다.
내비게이션 데이터는 포인트 클라우드에서 정확한 데이터를 얻는 데 있어 제한적인 요소임이 분명합니다. 하지만 더 복잡한 문제가 있습니다. LiDAR와 내비게이션 데이터를 결합할 때는 두 장치 간의 관계가 필요합니다. 포인트 클라우드에서 점의 위치를 계산하는 측량사는 다음 공식을 사용합니다:
세계에서 내비게이션 장치의 위치 및 방향 + 내비게이션 장치와 라이다 장치의 관계 + LiDAR 장치에 대한 점의 위치.
장치 간의 관계에는 회전이 포함됩니다. 이로 인해 방향 및 피치/롤 정확도와 동일한 수준의 정확도를 유지해야 하는 추가적인 방향 불확실성이 발생하며, 이는 포인트 클라우드의 새로운 정확도 병목 현상이 될 것입니다.
이는 단순히 라이다뿐만 아니라 별도의 내비게이션 장치를 사용하고 멀리서 물체를 보는 모든 측량 장치에 적용됩니다.
이 각도를 동일한 정확도로 측정하는 능력은 포인트 클라우드의 최종 정확도에 매우 중요합니다.
이 이미지는 LiDAR 센서와 관련된 INS 위치를 보여주는 하드웨어 다이어그램의 예시입니다. 이 이미지는 유니티의 LiDAR 지오레퍼런싱 소프트웨어인 OXTS 지오레퍼런서 내에서 촬영한 것입니다.
방향 오류로 인한 객체의 위치 오류를 보여주는 다이어그램
제대로 보정되지 않은 설정은 동일한 오브젝트를 다른 프레임에서 다르게 표시하며, 지오레퍼런싱된 경우 포인트 클라우드가 흐려집니다.
보어사이트 보정
INS에 대한 LiDAR의 회전을 0.1°까지 측정하는 것은 쉽지 않습니다. CAD로 인쇄된 마운팅 배열을 설계하고 제작하는 것은 비용과 시간이 많이 소요되며 유연하지 않은 솔루션을 제공할 수 있습니다. INS에 대한 LiDAR의 회전을 보정하는 가장 효율적인 방법은 지리 참조 데이터와 알고리즘을 사용하여 최상의 포인트 클라우드를 제공하는 회전을 계산하는 데이터 기반 방법을 사용하는 것입니다.
OXTS는 일부 보정 대상에 대한 짧은 측량을 별도로(또는 긴 측량의 일부로) 수행하여 지리 참조 데이터가 제공하는 정확도로 후처리에서 회전을 보정하는 데 사용할 수 있는 방법을 개발했습니다.
방법은 간단합니다. 평평한 정사각형 반사 타겟 두 개를 설치합니다. 그런 다음 라이다가 장착된 차량을 조종하여 3~10분 동안 목표물을 측량하고 목표물의 적절한 사진을 지리적으로 참조할 수 있을 때까지 측량합니다. 표적은 반사 테이프가 붙은 나무 판자처럼 간단한 것일 수 있습니다.
사용자는 포인트 클라우드의 단면에서 타깃이 있는 위치를 소프트웨어로 가리키기만 하면 됩니다.
OXTS 지오레퍼런서
OXTS 지오레퍼런서 소프트웨어는 지오레퍼런스 데이터에서 타깃에 속한 반사점을 검색한 다음 알고리즘을 사용하여 타깃을 최대한 평평하게 만드는 회전을 계산합니다.
이 모든 작업은 최소한의 사용자 입력과 최소한의 설정 시간으로 이루어지며, 서로에 대해 움직이지 않도록 장치 사이에 단단히 고정하기만 하면 됩니다. 하드웨어 설정이 변경되지 않은 상태라면 보정을 반복할 필요가 없습니다.
"엔지니어로서 저는 INS와 LiDAR 사이의 각도를 1/10도 이상 정밀하게 측정할 수 있는 간단한 도구를 알지 못했습니다. OXTS는 이미 LiDAR 측량용으로 존재하는 도구를 사용하여 이 문제를 훌륭하게 해결했습니다. 두 개의 반사 타겟(저렴하고 제작하기 쉬운) 사이에서 10분 동안 데이터를 수집하는 것이 가장 어려운 부분입니다. 잘 문서화된 OXTS 가이드를 참고하면, 다음 단계는 OXTS Georeferencer에서 수집한 데이터 파일을 선택하고 '보어사이트 보정 실행' 버튼을 누르는 간단한 작업입니다. 정말 간단하며 계산된 각도를 지정한 후 육안으로도 포인트 클라우드 정확도가 크게 향상되었습니다."
결론적으로
보정되지 않은 설정은 지리 참조 포인트 클라우드의 부정확성의 원인이 될 수 있습니다. 방향 정확도가 매우 높은 내비게이션 데이터뿐만 아니라 LiDAR와 INS 사이의 회전을 1도 단위로 알아야 합니다. 이를 달성하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 하드웨어 설정을 보정하는 가장 효과적이고 효율적인 방법은 데이터 기반 방식으로 지리적으로 참조된 LiDAR 데이터 자체를 사용하는 것입니다. 반사 대상에 대한 짧은 측량을 수행하면 고정밀 측량을 위해 몇 분 안에 설정을 보정할 수 있습니다.
OXTS에 문의 를 클릭해 OXTS Georeferencer의 보어사이트 보정 기능에 대해 알아보세요.
OXTS에서 설문조사 및 매핑에 관한 모든 최신 정보를 확인하세요.
OXTS는 모든 단계에서 설문조사 프로세스를 간소화하기 위해 새롭고 혁신적인 제품과 기능을 지속적으로 개발하고 있습니다.
OXTS 지오레퍼런서, 보어사이트 캘리브레이션 또는 측량 전용 INS 장치에 대한 문의를 원하시면 반대편 양식을 작성하시면 저희 팀에서 연락을 드릴 것입니다.
