Wie INS/IMU + GNSS als "Positionsschützer" in LiDAR-Kartungsprojekten für Eisenbahnen und Fahrzeuge fungiert

Bei Projekten zur Vermessung von Eisenbahnstrecken oder LiDAR-Scanning auf Fahrzeugen fahren Fahrzeuge oft mit höheren Geschwindigkeiten durch komplexe und sich verändernde Umgebungen: Tunnel, Hochbrücken, dichte Wälder,oder StadthochhäuserDiese Flecken können die Satellitensignale (GNSS) leicht schwächen oder vollständig blockieren, wodurch die eigenständige GNSS-Positionierung "springt" oder treibt.Dies führt zu verzerrten 3D-Punktwolken und ungenauen Spurparametern.

Da ist es.INS (Inertialsystem für die Navigation)und seiner KernkomponenteIMU (Inertial Measurement Unit) (Einheit für Trägheitsmessung)Die IMU ist das eingebaute "Gyroskop + Beschleunigungsmesser" des Fahrzeugs, das Hunderte von Beschleunigungs- und Drehzahlen pro Sekunde (normalerweise 200-1000 Hz) misst.Auch wenn GNSS-Signale für Sekunden oder länger ausfallen, verwendet die IMU ihr "Tätigkeitsgedächtnis", um Position und Ausrichtung abzuschätzen.

Die goldene Kombination: GNSS + IMU (Super Simple Version)

• GNSS: Wie ein globales GPS-Auge liefert es eine absolute Position auf Zentimeterebene, wird aber leicht blockiert.
• IMUWie der Gleichgewichtssinn Ihres Innenohres erfasst er jedes Schütteln und jeder Drehung mit hoher Frequenz.
• Fusion (in der Regel über Algorithmen wie Kalman-Filterung): Das GNSS korrigiert regelmäßig die kleinen kumulierten Fehler der IMU, während die IMU die Lücken während der Signalblindpunkte füllt.

Was war das Ergebnis?GNSS sorgt für langfristige Stabilität, IMU überbrückt kurzfristige Lückendie Schaffung einer kontinuierlichen, zuverlässigen Flugbahn, die LiDAR-Punktwolken genau dorthin bringt, wo sie hingehören, und damit Unschärfe oder Fehlausrichtung verhindert.

Real-World-Anwendungsszenarien in der Eisenbahnvermessung

• Geometrie und Verformungsüberwachung von Hochgeschwindigkeits- und konventionellen SchienenbahnenInspektionsfahrzeuge fahren auf den Gleisen mit einer Geschwindigkeit von 80-120 km/h, mit LiDAR-Scan-Schienen mit mehreren Linien, Kettenleitungen usw.
  • INS/IMU + GNSS liefert Echtzeitposition, Geschwindigkeit und Haltung (Richtung, Tonhöhe, Rollen) bei über 200 Hz.
  • LiDAR erfasst Millionen von Punkten pro Sekunde und projiziert sie mit der genauen Flugbahn genau auf die Kartenkoordinaten.
  • Auch wenn sie mehrere Kilometer Tunnel durchqueren, verbinden sich Punktwolken in den meisten Fällen nahtlos.High-End-Systeme zur Steuerung von Drift auf Submeter- oder bessere Werte, die eine Millimeter-Analyse der Gleisparameter ermöglicht (Gänge, Höhenlage, Defekte).
• Modellierung der vollen Strecke des U-Bahn- und Straßenbahn-TunnelsTunnel haben keine GNSS-Signale; herkömmliche Methoden beruhen auf Kilometern oder manuellen Markern~niedrige Effizienz, große Fehler.
  • Beginnen Sie mit der GNSS + IMU-Initialisierung in offenen Abschnitten für einen hochgenauen Ausgangspunkt.
  • Innerhalb des Tunnels übernimmt die IMU die kontinuierliche Flugbahn.
  • LiDAR scannt Tunnelwände, Gleise, Kabel, um komplette 3D-Modelle zu erstellen.mit einer Deformationsüberwachung auf Millimeterniveau, was die Ausfallzeiten erheblich verkürzt und die Arbeitskosten senkt.
• Patrouille und Erkennung von Eindringlingen auf GüterbahnstreckenFerngelegene Linien mit starker Vegetation blockieren oft das GNSS unter Baumdach.
  • Die IMU sorgt für eine hochdynamische Haltung und glättet die Bahnbahn auch während des Zugschwungs.
  • Die verschmolzene Flugbahn entfernt LiDAR-Bewegungsschwirrungen, wodurch entfernte Pole und Pisten scharf und klar werden.

Warum ein zuverlässiges INS-Produkt so wichtig ist

• Starke Überbrückungskapazität: Handhabung von ausgedehnten GNSS-Ausfällen stabil (Leistung variiert je nach IMU-Quote – Glasfaser- oder High-End-MEMS excel in längeren Tunneln).
• Hochfrequenz-Ausgang: Passt perfekt zu LiDAR-Scans für eine überlegene Punktwolkenqualität.
• Einfache Integration: Standard-Schnittstellen (seriale/Ethernet/Zeitsynchronisierung) passen zum LiDAR- und Vermessungsgerät.
• Zuverlässigkeit der Eisenbahn: Schwingungsbeständig, temperaturstabil für langfristigen Einsatz im Feld.

Kurz gesagt: Bei der LiDAR-Kartierung von Eisenbahnen ist eine instabile Positionierung = Verschwendung von Daten. Ein solides INS/IMU + GNSS-Setup macht Ihr Projekt von " kaum nutzbar " zu " effizient, präzise und tunnelsicher ".

Wenn Sie an Hochgeschwindigkeitsbahnstreckenbeobachtungen, Metrotunnelmodellierung oder Streckenpatrouillen arbeiten, können Sie sich gerne äußern oder uns kontaktieren.und wir werden die am besten passende INS Lösung empfehlen.