Описание и устройство лазерного сканера TOPODRONE

Лазерный сканер TOPODRONE 100/100+/200+ (далее обобщённо - лазерный сканер TOPODRONE) - это многофункциональное устройство, предназначенное для проведения воздушного и мобильного лазерного сканирования (ВЛС и МЛС) земной поверхности. Основной задачей лазерных сканеров TOPODRONE является получение данных для генерации плотного облака точек местности, что в свою очередь позволяет классифицировать и обрабатывать эти данные. Полученные данные могут использоваться для решения различных задач, таких как геодезия, картография, измерение объмов, таксация и мониторинг различных объектов.

Лазерные сканеры TOPODRONE могут работать в различных условиях, включая густой травяной покров, лес или городскую застройку, при любых условиях освещенности. Однако, для эффективного функционирования лазерных сканеров TOPODRONE необходимо наличие достаточного сигнала Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС). Применение SLAM технологии при постобработке в программном обеспечении TOPODRONE Post Processing позволяет получать высокоточные данные даже при наличии слабого ГНСС сигнала на основной траектории.

В процессе работы для получения оптимальных результатов, лазерный сканер должен выполнить засветы определенных участков земной поверхности с перекрытиями друг относительно друга не менее 30% (под БПЛА на 106 градусов при ВЛС, и на 360 градусов вокруг при МЛС).
В последствии, данные с лазерного сканера обрабатываются последовательно в нескольких ПО для уравнивания данных, выравнивания сканов, фильтрации шумов, классификации облака точек и получения конечных материалов:1

1. TOPODRONE Post Processing, которое производит расчёт высокоточной траектории лазерного сканера, генерацию плотного т.н. сырого облака точек и первичное выравнивание сканов друг относительно друга (Strip Alignment)
2. ПО LiDAR360, в котором выполняется высокоточное уравнивание сканов друг относительно друга (Strip Alignment) и применяется несколько фильтров для уменьшения шумов и повышения точности конечного облака точек. Далее в ПО LiDAR360 могут выполняться классификация облака точек, генерироваться конечные материалы (ЦММ, ЦМР и т.д.)
Дальнейшая постобработка данных с TOPODRONE LiDAR выполняется в том ПО, которое необходимо для выполнения конечных задач для конкретного пользователя.

Применение SLAM технологии постобработки в ПО TOPODRONE Post Processing позволяет получать высокоточные данные даже при наличии слабого ГНСС сигнала на основной траектории. 

ГНСС приемник TOPODRONE PPK, интегрированный в лазерные сканеры TOPODRONE, совместно с высокоточным модулем инерциальных измерений (IMU) позволяет после постобработки получать высокоточные координаты траектории передвижения лазерного сканера, а также высокоточные координаты центров фотографий с камер TOPODRONE P24 / P61, синхронизируя оба устройства по кабелю. ГНСС приемник осуществляет запись «сырых» ГНСС измерений в формате *.UBX и меток времени срабатывания затвора камеры TOPODRONE P24 / P61, если она подключена.

Эксплуатация лазерных сканеров TOPODRONE без наличия ГНСС сигнала невозможна.

В основе лазерных сканеров TOPODRONE 100 / 100+ / 200+ лежат следующие модули и системы: 

1. Корпус сенсора лазерного сканера;
   
2. Линза сенсора;
   
3. LED светодиод статуса работы;
   
4. Корпус лазерного сканера TOPODRONE;
   
5. Крепежные отверстия с резьбой М3;
   
6. Высокоточный инерциальный измерительный блок;
   
7. Разъем LEMO FFA.00 для подключения кабеля внешней ГНСС антенны;
   
8. Разъем USB Type-C 2.0;
   
9. Крепежные отверстия с резьбой М3;
   
10. Разъем LEMO 6 pin;
    
11. Разъем карты памяти Micro-SD;
    
12. ГНСС приёмник TOPODRONE.

Описание компонентов TOPODRONE 100 / 100+ / 200+:

1. Корпус сенсора лазерного сканирования Hesai. Изготовлен из алюминиевого сплава, покрыт серой эмалью. В процессе эксплуатации корпус может незначительно вибрировать и издавать звуки и нагреваться до температуры до 60°C. Данный эффект вызван вращением сканирующих блоков лазерных головок внутри корпуса, а также отводом тепла от работающих внутренних компонентов.

2. Линза сенсора лазерного сканирования Hesai. Выполнена из стекла с нанесенным полимерным антибликовым покрытием. Выполняет роль фильтра, пропускающего свет только в рабочих длинах волн лазера, а также механическую защиту сканирующих вращающихся лазерных головок сенсора. Покрытие линзы сенсора лазерного сканирования является уязвимым к царапинам и сколам. Настоятельно рекомендуется бережно относиться к линзе лазерного сканера TOPODRONE и не допускать эксплуатацию в условиях, при которых поверхность сенсора лазерного сканирования может повредиться или зацарапаться. При появлении царапин и повреждений качество получаемых данных может ухудшиться. Отдельные одиночные незначительные царапины в целом не снижают качество получаемых данных.

3. Светодиод статуса лазерного сканера TOPODRONE. Отображает текущее состояние работы устройства. Ниже представлена расшифровка световых сигналов:

4. Корпус лазерного сканера TOPODRONE. Выполнен из алюминиевого сплава для лучшего теплообмена и снижения веса. Является основной несущей конструкцией лазерного сканера.

5. Крепежные отверстия М3 выполнены внутри алюминиевого корпуса лазерного сканера TOPODRONE предназначены для крепления к рюкзаку или автомобильному креплению.

6. Высокоточный инерциальный измерительный блок IMU (Inertial Measurement Unit), используется для регистрации боковых и радиальных ускорений и углов наклона лазерного сканера в процессе выполнения ВЛС и МЛС. Данные с IMU необходимы для использования на этапе постобработки для уравнивания траектории полета. Офсеты антенны рассчитываются от центра IMU до фазового центра внешней ГНСС антенны. Используются IMU фирм Honeywell и Epson.

7. Разъем LEMO FFA.00 для подключения внешней ГНСС антенны. Используется для ВЛС и МЛС. При выполнении ВЛС необходимо подключить кабель Helix антенны, установленной на дроне. При выполнении МЛС необходимо подключить антенный кабель от ГНСС антенны TOPODRONE BackPack.

8. Разъем USB Type-C Gen.3.2. Используется для передачи записанных в лазерный сканер TOPODRONE данных на внешний носитель, а также для подключения к мобильному устройству через USB-OTG адаптер для изменения углов лазерного сканирования и вывода сенсора лазерного сканирования Hesai в сеть интернет при обращении в службу технической поддержки. Категорически воспрещается подключать в разъем USB Type-C внешнее питание.

9. Крепежные отверстия М3 для крепления лазерного сканера к летательному аппарату. В данные крепежные отверстия устанавливается быстросъемное крепление TOPODRONE

10. Разъем LEMO 6 Pin для подключения внешнего питания с дрона, рюкзака или мобильного крепления и получения временных меток затвора камеры.

11. Разъем карты памяти Micro-SD для записи данных. При наличии карты памяти в данном разъеме, форматированная в формате NTFS и достаточно свободном месте на ней, запись данных осуществляется непосредственно на данную карту памяти. Если карта памяти не установлена, запись данных осуществляется на внутреннюю флеш-память. В этом случае в дальнейшем потребуется выгрузка данных на внешний носитель через разъем USB Type-C Gen.3.2

12. ГНСС приёмник TOPODRONE выполнен на базе чипа uBlox. Система записи, хранения и передачи данных, основанная на высокоскоростном модуле флеш-памяти, объемом 256 GB. Система питания лазерного сканера TOPODRONE выполнена на базе ионисторов, обеспечивающих питание электронной составляющей для окончания записи при прерывании питания при завершении работ.