Systemy LiDAR stosowane w dronach łączą czujniki dalmierza laserowego z bezzałogowymi statkami powietrznymi w celu generowania wysoce dokładnych trójwymiarowych zbiorów danych geoprzestrzennych oraz chmur punktów. Urządzenia te, wykorzystywane w geodezji, kartografii, inspekcji infrastruktury, leśnictwie, rolnictwie oraz w zastosowaniach obronnych, zapewniają niezawodne działanie w środowiskach, w których fotogrametria może być ograniczona przez roślinność, ukształtowanie terenu lub warunki oświetleniowe.
Na tej stronie przedstawiono czołowych producentów systemów LiDAR dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV) oraz firmy zajmujące się dronami z technologią LiDAR, oferujące rozwiązania obejmujące zarówno czujniki kartograficzne klasy geodezyjnej, jak i kompaktowe systemy przeznaczone głównie do nawigacji.
Przeczytaj Przegląd technologii
Czujniki nawigacji inercyjnej: MEMS IMU, akcelerometry, żyroskopy, AHRS, GPS-INS i generowanie chmur punktów
Najnowocześniejsze rozwiązania w zakresie systemów bezzałogowych i systemów przeciwdziałania bezzałogowym statkom powietrznym dla sił zbrojnych i obronnych
Systemy pozycjonowania GNSS, 3D SLAM i mobilne mapowanie, bezzałogowe pojazdy naziemne
Wysokoprecyzyjne, dalekosiężne rozwiązania LiDAR dla bezzałogowych statków powietrznych i dronów
Czujniki LiDAR i skanery laserowe do dronów do pomiarów lotniczych, mapowania i batymetrii
Systemy pozycjonowania i nawigacji GNSS, mobilne mapowanie UAV LiDAR i bezzałogowe pojazdy naziemne
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz LiDAR na dronie, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Systemy LiDAR (Light Detection and Ranging) stosowane w dronach łączą sprzęt do pomiaru odległości oparty na technologii laserowej z bezzałogowymi platformami powietrznymi, umożliwiając tworzenie wysoce dokładnych, trójwymiarowych cyfrowych odwzorowań topografii, infrastruktury i roślinności. Poprzez emitowanie szybkich impulsów laserowych i precyzyjne obliczanie czasu przelotu każdego impulsu po odbiciu się od powierzchni docelowej skaner LiDAR na dronie generuje gęste chmury punktów. Te zbiory dyskretnych punktów z georeferencjami są przetwarzane na szczegółowe zbiory danych geoprzestrzennych.
W porównaniu z tradycyjnymi pomiarami naziemnymi i fotogrametrią opartą na obrazach system LiDAR wykorzystujący drony zapewnia lepszą wydajność w złożonych środowiskach. Ta przewaga jest najbardziej widoczna tam, gdzie gęsta pokrywa roślinna, ekstremalne zróżnicowanie terenu lub powierzchnie pozbawione charakterystycznych elementów stanowią wyzwanie dla kamer optycznych. Nowoczesny system LiDAR dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV) łączy precyzyjny skaner laserowy, moduł nawigacyjny GNSS/INS klasy geodezyjnej, szybką pamięć pokładową oraz zaawansowaną elektronikę sterującą w lekki, zoptymalizowany pakiet ładunku użytkowego.
Rozwiązanie skanujące LiDAR RESEPI GEN II firmy Inertial Labs, należącej do VIAVI Solutions
Geodezja o wysokiej precyzji pozostaje podstawowym obszarem zastosowań powietrznych systemów LiDAR. Generowanie chmury punktów o wysokiej gęstości umożliwia zespołom geodezyjnym szybkie tworzenie cyfrowych modeli terenu (DEM), map konturowych oraz zbiorów danych pomiarowych o jakości inżynierskiej. Urządzenie LiDAR zamontowane na dronie może zebrać miliony pomiarów podczas jednego krótkiego lotu, co znacznie skraca czas spędzany w terenie, przy jednoczesnym zachowaniu precyzyjnej dokładności pozycjonowania.
Dostawcy mediów i zarządcy aktywów wykorzystują drony wyposażone w system LiDAR do kontroli rozległych linii przesyłowych energii elektrycznej, podstacji, rurociągów oraz sieci kolejowych. Uzyskane dane 3D umożliwiają zespołom inżynieryjnym dokładne monitorowanie stanu technicznego konstrukcji, analizowanie ugięcia sieci trakcyjnej, identyfikowanie ingerencji roślinności oraz planowanie konserwacji zapobiegawczej przy minimalnym zakłóceniu działalności operacyjnej.
Zdolność czujnika drona LiDAR do rejestrowania wielu odrębnych sygnałów zwrotnych z pojedynczego impulsu laserowego sprawia, że jest on nieoceniony w zarządzaniu leśnictwem. Podczas gdy pierwsze sygnały zwrotne pozwalają na mapowanie górnej struktury korony drzew, kolejne impulsy przedostają się przez szczeliny w liściach, rejestrując dno lasu. Ta funkcja umożliwia precyzyjne oszacowanie biomasy, mapowanie wysokości korony drzew oraz generowanie rzeczywistych cyfrowych modeli terenu (DTM) odsłaniających gołą ziemię pod gęstą roślinnością.
Komercjalne gospodarstwa rolne wykorzystują dane z lotniczych skanerów LiDAR o wysokiej rozdzielczości do analizy mikrotopografii, mapowania drenażu powierzchniowego oraz planowania infrastruktury nawadniania precyzyjnego. Korelacja cech upraw z dokładnymi zmianami ukształtowania terenu pozwala operatorom na maksymalizację alokacji zasobów i wydajności plonów.
Organizacje wojskowe, służby bezpieczeństwa oraz służby ratownicze wykorzystują taktyczne czujniki LiDAR zainstalowane na dronach do realizacji szybkich misji wywiadowczych, obserwacyjnych i rozpoznawczych. Mapowanie 3D o wysokiej rozdzielczości zapewnia natychmiastowy wgląd w ukształtowanie terenu, umożliwiając personelowi ocenę możliwości przemieszczania się po trasie, analizę potencjalnych stref lądowania helikopterów oraz zabezpieczenie obszarów operacyjnych zarówno w środowisku miejskim, jak i w trudnych warunkach terenowych.
Poza gromadzeniem danych autonomiczny czujnik LiDAR zainstalowany na dronie pełni rolę kluczowej warstwy percepcyjnej zapewniającej bezpieczeństwo operacji lotniczych. Zapewnienie trójwymiarowej orientacji sytuacyjnej w czasie rzeczywistym umożliwia bezzałogowym statkom powietrznym bezpieczną nawigację w złożonych środowiskach, wykrywając cienkie linie energetyczne, fasady budynków oraz inne lokalne zagrożenia. Zaawansowane konfiguracje obsługują również systemy śledzenia przeciwdziałające bezzałogowym statkom powietrznym (UAS), zapewniając wysoce precyzyjną lokalizację obiektów.
Operatorzy morscy wykorzystują specjalistyczne powietrzne systemy batymetryczne LiDAR do mapowania linii brzegowych, sporządzania map portów oraz monitorowania erozji linii brzegowej. Te zaawansowane systemy wykorzystują lasery o zielonej długości fali (zazwyczaj 532 nm), zdolne do przenikania przez słup wody. Umożliwia to zebranie spójnych danych topograficznych obejmujących zarówno teren przybrzeżny, jak i płytkie środowiska podwodne w ramach jednego lotu.
Wybór odpowiedniego czujnika LiDAR do zastosowania w dronach wymaga zrozumienia podstawowej architektury sterowania wiązką laserową. Współcześni producenci systemów LiDAR tworzą sprzęt w oparciu o cztery odrębne podejścia konstrukcyjne:
Rozwiązanie YellowScan Navigator do pomiarów batymetrycznych i topograficznych za pomocą LiDAR
Kiedy specjaliści ds. specyfikacji technicznych oceniają system LiDAR dla dronów lub wybierają kompletny zestaw LiDAR, o sukcesie operacyjnym decyduje kilka powiązanych ze sobą wskaźników inżynieryjnych:
Aby zoptymalizować pozyskiwanie danych z powietrza, wybrany sprzęt LiDAR do dronów musi być ściśle dostosowany do charakterystyki lotu bezzałogowego systemu powietrznego.
Statkowloty zapewniają doskonałą manewrowość, stabilność podczas zawisu oraz możliwość lotu z mniejszą prędkością i na niższych wysokościach. Platformy te są preferowanym wyborem do inspekcji infrastruktury o dużej gęstości, mapowania korytarzy miejskich oraz lokalnych pomiarów wymagających bardzo szczegółowych chmur punktów 3D.
Drony o stałym skrzydle charakteryzują się dłuższą wytrzymałością lotu i wyższymi prędkościami przelotowymi. W połączeniu z lekkim czujnikiem LiDAR dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV) doskonale sprawdzają się w mapowaniu rozległych obiektów liniowych, regionalnych obszarów leśnych oraz korytarzy rurociągów na dużą skalę, których badanie na platformie wielowirnikowej wymagałoby wielokrotnej wymiany akumulatorów.
Statkowloty łączą elastyczność startu charakterystyczną dla dronów wielowirnikowych z wydajnością aerodynamiczną konstrukcji stałopłatowej. Te hybrydowe platformy cieszą się coraz większą popularnością wśród komercyjnych usług wykorzystujących drony z czujnikami LiDAR, umożliwiając operatorom stosowanie wysokowartościowego sprzętu LiDAR w ograniczonych przestrzeniach, przy jednoczesnym zachowaniu zasięgu niezbędnego do mapowania regionalnego.
Rozwiązanie LiDAR do oceny sytuacji LiSA, przeznaczone do stosowania w systemach bezzałogowych statków powietrznych (UAS), opracowane przez firmę Areté
Surowe dane zebrane przez kamerę drona LiDAR lub czujnik wymagają ustrukturyzowanego procesu przetwarzania końcowego, aby w pełni wykorzystać ich wartość komercyjną.
Wstępny etap przetwarzania polega na połączeniu surowych danych pomiarów laserowych z informacjami o położeniu o wysokiej częstotliwości, zarejestrowanymi przez pokładowy odbiornik GNSS oraz inercyjny układ pomiarowy (IMU). Dzięki wygładzaniu metodą kinematycznej postprzetwarzania (PPK) inżynierowie określają dokładną pozycję i orientację czujnika dla każdej mikrosekundy lotu, zapewniając precyzyjne dopasowanie danych.
Podczas lotu równoległymi trasami nad obszarem docelowym sąsiednie pasma danych będą się nakładać. Rejestracja chmury punktów wykorzystuje algorytmy przestrzenne oraz parametry kalibracji osi celowniczej w celu wyeliminowania resztkowych rozbieżności w dopasowaniu między liniami lotu. W ten sposób powstaje matematycznie ujednolicony, spójny model trójwymiarowy.
Surowe dane z czujników nieuchronnie zawierają niepożądane punkty spowodowane pyłem atmosferycznym, wilgocią lub artefaktami czujników. Oprogramowanie do automatycznego przetwarzania stosuje filtry geometryczne w celu usunięcia tych zakłóceń. Następnie zaawansowane algorytmy klasyfikują pozostałą chmurę punktów, sortując dane na logiczne warstwy, takie jak goła ziemia, niska roślinność, wysokie korony drzew, obiekty budowlane oraz powierzchnie wodne.
Wdrożenie technologii LiDAR z wykorzystaniem dronów wymaga praktycznego zrozumienia, w jaki sposób warunki atmosferyczne otoczenia wpływają na jakość pozyskiwanych danych.
Skaner LiDAR RIEGL VUX-10025 do bezzałogowych statków powietrznych (UAV)
Profesjonalne pomiary lotnicze wymagają ścisłego przestrzegania międzynarodowych ram geoprzestrzennych w celu zapewnienia wiarygodności zbiorów danych.
Procesy przetwarzania danych LiDAR muszą być zgodne z ustalonymi normami dokładności poziomej i pionowej. Wyniki są rutynowo weryfikowane w odniesieniu do niezależnych punktów kontrolnych na ziemi (GCP) w celu obliczenia błędu średniokwadratowego (RMSE), co pozwala potwierdzić, że dane przestrzenne spełniają kryteria inżynierii budowlanej.
Amerykańskie Stowarzyszenie Fotogrametrii i Teledetekcji (ASPRS) określa niektóre z najpowszechniej stosowanych norm dotyczących jakości danych LiDAR. Normy te regulują schematy klasyfikacji chmur punktów, raportowanie systemów odniesienia współrzędnych oraz procedury weryfikacji dokładności, zapewniając spójność danych w międzynarodowych łańcuchach dostaw.
Kilka kluczowych osiągnięć technologicznych kształtuje obecnie przyszłość zbierania danych z powietrza oraz nawigacji autonomicznej:
Globalny ekosystem systemów LiDAR dla dronów obejmuje uznanych producentów skanerów laserowych, integratorów ładunku, wyspecjalizowane firmy programistyczne oraz twórców platform. Dla specjalistów ds. zaopatrzenia poruszanie się w tej przestrzeni oznacza znalezienie równowagi między wymaganiami dotyczącymi absolutnej dokładności docelowego zastosowania a ograniczeniami dotyczącymi ładowności i budżetu przedsiębiorstwa. Współpraca z uznanymi dostawcami systemów LiDAR gwarantuje Państwa organizacji wsparcie techniczne, licencje na oprogramowanie oraz niezawodność sprzętu niezbędne do utrzymania przewagi konkurencyjnej w dziedzinie wysokowartościowych pomiarów lotniczych.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.
