Certus MEMS INS 提高了 LimnTech 科学路标解决方案的效率

文章出处：新闻动态责任编辑：百世精工科技发表时间：2023-10-07 08:58:52

道路标线--必不可少，但缓慢而危险

路标是我们日常生活中不可或缺的重要元素。明亮、可见的标记不仅能让我们更容易找到方向和了解前方路线，而且对驾驶者和行人来说，也是使道路更加安全的重要因素。我们可能会认为道路标线是理所当然的，然而，随着道路网络的不断扩大，路面的定期打磨和重新铺设，以及需要对磨损和褪色的线路进行重新喷涂，使得道路标线在许多国家都成为一项重要的工作。

最常见的道路标线方法是非常人工化的过程。人工标线通常是指通过测量来获得与路缘石和弦线之间的必要距离，从而为喷涂车辆确定最初的行驶路径。喷漆车随后跟上，驾驶员和喷漆操作员坐在车后部。表面上看，喷漆操作员是根据目测路径，调整喷漆枪架与标记对齐，并根据需要启动喷枪。这个过程很慢，时速大约在 0.8 至 1.5 公里（0.5 至 1 英里）之间。

人工作业需要工作人员放置和拆除安全标识锥、标识牌和其他保护系统，进行测量并制作线路路径标识。这就意味着要有很多人在喷涂车辆的前面、周围和后面移动。更糟糕的是，在进行标线施工时，道路通常不会封闭，这就使施工人员和喷漆操作人员面临着因事故而受伤的巨大风险。在道路划线过程中有人受伤或死亡的悲惨现实，促使 LimnTech Scientific 的设计团队寻找和开发新的方法，让工人远离道路，使整个道路划线过程更安全、更高效。

该项目：道路标线自动化，提高安全性和效率

2010 年，LimnTech Scientific 公司首次提出了自动喷涂系统的概念，并于 2012 年将这一想法付诸实施。设计一个实用的解决方案，以满足更高的安全性和效率要求，面临着多重挑战。名义上：

•人工智能增强型检测系统，可识别现有线路标识。这包括线路起点和终点、宽度和图案数据。

•安装在自动小车上的喷涂系统。

•精确可靠的 RTK 兼容 MEMS 导航系统，可提供定位数据和驾驶员引导。

•控制系统可无缝协调各个模块，使车辆操作员能够安全驾驶车辆。

满足上述要求后，LifeMark 系统诞生了。LifeMark 系统采用人工智能增强型机器视觉摄像头或激光技术，能够在几乎任何条件下确定线路标记或标记残留物。在使用检测系统的同时，还使用了基于全球导航卫星系统的 MEMS INS 导航系统，为道路标线标注位置数据。定位数据采用实时运动学（RTK）技术，可将精度提高到小于 50 毫米（2 英寸）。所有道路勘测数据都存储在云端，以备将来使用。勘测完成后，喷涂车驾驶员使用控制面板按照路线标记进行喷涂--喷涂车和喷涂系统自动在正确的位置喷涂，无需工人上路。通过存储道路标线位置，可以重复工作，而无需事先再次勘测道路。道路标线勘测可以实际交通速度（最高约 130 公里/小时（80 英里/小时））进行，喷涂速度约为 24 至 32 公里/小时（15 至 20 英里/小时）。这种自动化系统的速度大大节省了时间，并大大提高了安全性，但它需要一个能够尽可能长时间提供可靠数据的导航系统。

LimnTech Scientific 及其姊妹公司 Guidemark 的团队在生产线打标系统机械设计和制造方面拥有 900 多年的丰富经验。公司的目标是不仅要保持行业领先地位，而且要在采用最新机器人和智能自动化技术方面引领行业，帮助客户以前所未有的效率和成本效益提供更安全的道路和更安全的工作环境。要做到这一点，需要在可能影响全球导航卫星系统的条件下使用坚固耐用、可靠性极高的设备。

配备 LimnTech Scientific LifeMark 系统的道路标线卡车

挑战：在 GNSS 受阻的环境中提高 MEMS 导航精度

在农村和城市环境中进行准确可靠的导航通常意味着要应对茂密的树木、立交桥、建筑物和隧道，这些都会经常干扰和拒绝 GNSS 接收。对于客户而言，系统的可用性至关重要，因为任何时候系统不可用，都需要额外的资源。从商业可行性的角度来看，客户一般要求系统的可用性至少达到 50%。这就非常强调导航系统在恶劣条件下尽可能长时间地有效工作。越是能够深入到可能影响导航系统的领域，同时仍能保持自动运行，整体解决方案的效率就越高，恢复手动流程所花费的时间就越少。

该系统的第一个商业可行版本使用了空间双 GNSS INS，性能良好、稳定，尤其是在天空较为开阔的地区。然而，随着该系统的应用越来越广泛，人们期望该系统工作的一些条件变得越来越困难。美国新英格兰地区林木茂密，道路狭窄，两旁高大树木密布，系统设计人员希望提供更好的性能和系统可用性。这促使研发团队研究如何在这些非常困难的环境中提高 GNSS MEMS 导航系统的精度和可靠性。

森林茂密的地区对于基于卫星的自动道路标记导航来说是一个巨大的挑战

解决方案 Certus MEMS INS 通过大量测试证明了自己的能力

2018 年期间，LimnTech Scientific 设计人员对 Advanced Navigation Certus MEMS INS 和其他四个基于 MEMS 的 GNSS INS（每个 INS 都来自一家主要制造商）进行了试验。测试还包括试用不同的天线和导航系统组合。利用卫星接收问题严重的路线作为试验场地，该团队能够收集每次测试的数据并将其叠加，以确定哪种方法能提供最佳精度。根据这些数据，Certus 被选为精度最可靠的系统。该解决方案使用 RTK 基站全球导航卫星系统校正数据，将导航精度始终保持在 50 毫米（2 英寸）以下，效果非常好。下面的示例图片显示了 Certus MEMS INS（右图）和类似产品（左图）在美国马里兰州伯顿斯维尔附近测试路线的地图。蓝线表示系统运行精确的位置。

Certus MEMS（右）在对多个 MEMS 导航系统进行广泛测试期间，在系统可用性方面取得了非常显着的进步（类似产品如左所示）

先进导航解决方案之间的无缝升级

所有 Advanced 导航系统均围绕标准化通信协议设计。这使客户能够在不产生重新设计成本（如重新编写软件）的情况下，向上或向下移动产品系列的精度范围。对 LimnTech Scientific 而言，这意味着可以无缝升级到 Certus MEMS INS。这种理念给 LimnTech Scientific 现有客户带来的巨大好处是，可以以 "即插即用 "的方式提供并轻松实现升级。这代表着 LifeMark 解决方案在整个生命周期内的重大增值。

LimnTech Scientific 公司和 Advanced Navigation 公司在测试和生产集成过程中通力合作，以达到最佳效果。"在你们客户支持部门的帮助下，经过多次反复测试，最终取得了成果。我们想知道我们的产品究竟有多好。项目的一部分包括为 Certus 系统配置开发导入/导出功能。这使得 LimnTech Scientific 能够通过导入已知并经过测试的 Certus 配置来简化后续 LifeMark 系统的构建。除位置数据外，策图仪还提供来自全球导航卫星系统的精确定时协议 (PTP) 数据，用于 LifeMark 系统内的同步。PTP 极其精确，而且非常重要，因为系统的运行在很大程度上依赖于精确的位置和时间数据。

结果：大大提高了全球导航卫星系统受损区域的可靠性

在推出 LifeMark 产品后，LimnTech Scientific 团队因其提供的安全优势、效率和成本降低而获得了积极的市场成功。对 LifeMark 的需求正在美国各地蔓延，并进入了传统上基于 GNSS 的导航系统很难处理的地区。为此，LimnTech Scientific 团队需要对导航系统进行改进，使其能够在先前系统效率低下的地区保持可靠性。在调查了不同制造商的同类导航设备后，团队最终选择了 Certus，因为它在保持可靠的定位数据方面有显著的改进。

销售团队使用了 Certus 和其他导航系统的各种对比数据（见上图示例），向潜在客户和使用以前系统的现有客户展示系统的改进。这对于需要应对恶劣条件的地区的用户尤为重要。

"在某些情况下，我们看到系统的使用率从 40% 提高到 70%。戴维斯评论道。

LifeMark 系统实现了其设计目标，使道路标线更加安全、高效和准确。然而，随着先进导航公司 Certus MEMS INS 的采用，这种效率得到了显著提高，并扩展到了更困难的领域。对客户而言，系统可运行的距离越长，节省的时间、成本和危险就越多。对客户而言，最终结果是大大扩展了可进行自动道路标线的区域。

最终目标是通过准确、明亮和安全的标记来消除褪色或不存在的道路标记

Certus MEMS INS 的使用帮助 LimnTech Scientific 提高了其 LifeMark 解决方案的性能，特别是在更远和更可靠地进入 GNSS 接收质量不稳定的地区方面。从 Spatial Dual 升级到 Certus 不仅帮助 LimnTech Scientific 避免了升级硬件的工程开销，还使他们能够提高 LifeMark 解决方案的性能，同时在成本方面保持竞争力。对现有客户而言，一个宝贵的额外好处是，他们有了一个非常经济高效的升级途径。