철도 노선 측량 또는 차량 탑재형 LiDAR 스캔 프로젝트에서 차량은 터널, 고가교, 울창한 숲 또는 도시 고층 건물과 같이 복잡하고 변화하는 환경에서 종종 더 빠른 속도로 이동합니다. 이러한 지점은 위성 신호(GNSS)를 쉽게 약화시키거나 완전히 차단하여 독립형 GNSS 위치 측정이 "점프"하거나 드리프트하게 만들 수 있습니다. 이는 왜곡된 3D 포인트 클라우드와 부정확한 트랙 매개변수로 이어집니다.
바로 여기서 INS(관성 항법 시스템)과 핵심 구성 요소인 IMU(관성 측정 장치)가 핵심 도우미로 등장합니다. IMU를 차량의 내장된 "자이로스코프 + 가속도계"라고 생각하십시오. 초당 수백 번(일반적으로 200~1000Hz) 가속도와 회전을 측정합니다. GNSS 신호가 몇 초 이상 끊기더라도 IMU는 "관성 메모리"를 사용하여 위치와 방향을 계속 추정합니다.
황금 조합: GNSS + IMU(매우 간단한 버전)
- GNSS: "글로벌 GPS 눈"과 같아서 센티미터 수준의 절대 위치를 제공하지만 쉽게 차단됩니다.
- IMU: 내이의 균형 감각과 같아서 고주파수로 모든 흔들림과 회전을 기록합니다. 신호가 사라지면 물리학을 기반으로 다음 움직임을 "추측"합니다.
- 융합(일반적으로 칼만 필터링과 같은 알고리즘을 통해): GNSS는 IMU의 작은 누적 오차를 정기적으로 수정하는 반면, IMU는 신호 사각 지대에서 공백을 채웁니다.
결과는? GNSS는 장기적인 안정성을 처리하고, IMU는 단기적인 격차를 메웁니다.—LiDAR 포인트 클라우드를 정확히 해당 위치에 고정하여 흐림이나 정렬 불량을 방지하는 지속적이고 신뢰할 수 있는 궤적을 생성합니다.
철도 측량의 실제 적용 시나리오
- 고속/일반 철도 트랙 기하학 및 변형 모니터링 검사 차량은 트랙을 따라 80~120km/h로 주행하며, 다중 라인 LiDAR는 레일, 전차선 등을 스캔합니다.
- INS/IMU + GNSS는 200Hz 이상으로 실시간 위치, 속도 및 자세(방위각, 피치, 롤)를 출력합니다.
- LiDAR는 초당 수백만 개의 포인트를 캡처하여 정확한 궤적을 사용하여 맵 좌표에 정확하게 투영합니다.
- 수 킬로미터의 터널을 횡단하더라도 대부분의 경우 포인트 클라우드가 원활하게 연결됩니다. 업계 일반적인 성능: 더 긴 터널 구간에서 고급 시스템은 드리프트를 미터 미만 또는 더 나은 수준으로 제어하여 트랙 매개변수(게이지, 캔트, 결함)의 밀리미터급 분석을 가능하게 합니다.
- 지하철/트램 터널 전체 라인 모델링 터널에는 GNSS 신호가 없으며, 기존 방법은 적산 거리계 또는 수동 마커에 의존합니다. — 낮은 효율성, 큰 오류.
- 높은 정확도의 시작점을 위해 개방된 구간에서 GNSS + IMU 초기화로 시작합니다.
- 터널 내부에서 IMU가 인계받아 연속적인 궤적을 유지합니다.
- LiDAR는 터널 벽, 트랙, 케이블을 스캔하여 완전한 3D 모델을 구축합니다. 실제 결과: 전체 실행 포인트 클라우드는 종종 5~10cm 이상의 전체 정확도를 달성하며, 변형 모니터링은 밀리미터 수준에 도달합니다. — 셧다운 기간을 크게 단축하고 인건비를 절감합니다.
- 화물 철도 노선 순찰 및 침입 감지 무성한 초목이 있는 원격 노선은 종종 나무 캐노피 아래에서 GNSS를 차단합니다.
- IMU는 고역학 자세를 제공하여 열차의 흔들림에도 궤적을 부드럽게 합니다.
- 융합된 궤적은 LiDAR 모션 블러를 제거하여 멀리 있는 기둥, 경사를 선명하고 깨끗하게 만듭니다. 결과: 침입, 경사 붕괴 위험의 신뢰할 수 있는 감지, 사전 유지 관리 경고 활성화.
신뢰할 수 있는 INS 제품이 매우 중요한 이유
- 강력한 브리징 기능: 확장된 GNSS 중단을 안정적으로 처리합니다(성능은 IMU 등급에 따라 다름—광섬유 또는 고급 MEMS는 더 긴 터널에서 뛰어납니다).
- 고주파 출력: 우수한 포인트 클라우드 품질을 위해 LiDAR 스캔과 완벽하게 일치합니다.
- 쉬운 통합: 표준 인터페이스(직렬/이더넷/시간 동기화)는 주류 LiDAR 및 측량 차량에 적합합니다.
- 철도 등급 신뢰성: 장기간 현장 사용을 위한 진동 방지, 온도 안정성.
요약하면: 철도 LiDAR 매핑에서 불안정한 위치 측위 = 데이터 낭비입니다. 견고한 INS/IMU + GNSS 설정을 통해 프로젝트를 "거의 사용할 수 없음"에서 "효율적이고 정확하며 터널 방지"로 전환할 수 있습니다.
고속 철도 트랙 측량, 지하철 터널 모델링 또는 노선 순찰 작업을 하고 있다면 자유롭게 댓글을 달거나 문의하십시오! 세부 사항(터널 길이, 속도 요구 사항, 예산)을 공유해 주시면 가장 적합한 INS 솔루션을 추천해 드리겠습니다.
