VÝSLEDKYVÝVOJEAUTONOMNÍ MAPOVACÍVZDUCHOLODĚ Ing. B. Koska, Ph.D., Ing. J. Jon Katedra speciální geodézie Fakulta stavební České vysoké učení technické v Praze Telč Listopad 2014
Obsah Seznámení s projektem Postupy kalibrace prostorových vztahů přístrojů měřící platformy Ukázky výstupů
Seznámení s projektem TAČR 2011-14: Technologie a systém určující fyzikální a prostorové charakteristiky pro ochranu a tvorbu životního prostředí a pro zvýšení potenciálu energetických zdrojů Vzducholoď vybavená multi-senzorovou platformou
Seznámení s projektem - vzducholoď typové označení ACC15X, vyrobená airshipclub.com 12 m dlouhá tělo o průměru2,8 m plněné heliems obsahem 57 m 3 provozní rychlost 30 km/h, maximální 55 km/h výškový dosah až 1000 m pohon je zajištěn vrtulemi poháněnými elektromotory celý systém je napájen benzinovým generátorem s výdrží až 3 hodiny
Seznámení s projektem - platforma Canon EOS 100D Canon EF 40mm f/2.8 STM Sick LD LRS1000 Flir SC645 imar itracerrt - F200
Bore-sight kalibrace laserového skeneru Jedná se o určení (zbytkových) úhlů rotace mezi souřadnicovými systémy pozičního senzoru INS/GNSS a laserového skeneru Základním vztahem je přímé georeferencování (direct georeferencing, DR), což je vztah mezi měřením skeneru na jeden bod a jeho souřadnicemi ve vnější vztažné soustavě Při známé bore-sight kalibraci je DR použito pro výpočet jednotlivých bodů
Bore-sight kalibrace Základní souřadnicové systémy
Bore-sight kalibrace Přímé georeferencování e x e x b e R l l R b b R b ' b' T s s x s x b x x R R R T x x e ' = e e l b b ' ( s s b + l b b s b ) - Souřadnice ve vnější s.s. e (Earth) většinou typu ECEF (např. WGS84) - Souřadnice počátku b (body) systému (INS/GNSS) v e systému - Matice rotace z l (local) systému (lokální podle ϕ, λ)do e systému - Matice rotace z b systému do l systému (podle roll, pitch a yaw) - Matice rotace bore-sight (montáž versus realita) - Matice rotace z s (skener) systému skeneru do b systému (montáž) - Souřadnice bodu určené skenerem v jeho systému s - Souřadnice počátku b systému v s systému (inverzní lever-arm )
Bore-sight kalibrace Přímé georeferencování Určeno z měření INS/GNSS Odhad při montáži Přímé měření (laboratoř) e = e + e l b b ' s s b l b b s b x x R R R T ( x x ) ' Matice rotace bore-sight určena kalibrací Vlastní měření skenerem
Bore-sight kalibrace Řešení Čerpáno z: Skaloud, J. and Lichty, D., "Rigorous approach to boresight self-calibration in airborne laser scanning," ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing 61, 47-59 (2006). Založeno na zaměření rovinných ploch a minimalizaci odchylek od těchto rovin a x + b y + c z + d = a + b + c = 2 2 2 0, 1 0 d = a x + b y + c z + d e e e i i i i e ' = e e l b b ' ( b + l b b s b ) x x R R R T x x
Bore-sight kalibrace Měření Oblast s různě orientovanými (horizontálně i vertikálně) rovinami byla nalítána v doporučeném cloverleaf (čtyřlístek) vzoru 9 rovin pro kalibraci 8 kontrolních (zeleně)
Bore-sight kalibrace Zpracování Ručně byly vybrány body (očištěny) náležející jednotlivým rovinám To bylo poměrně obtížné, protože původní kalibrace byla známá jenom podle montáže
Bore-sight kalibrace Zpracování Byla provedena první kalibrace, ta ukázala některé původně chybně identifikované body Mračno před kalibrací (šedé) Mračno po první kalibrací (fialové) Chybně identifikované body před první kalibrací
Bore-sight kalibrace Výsledky Po odstranění chybných bodů dosáhla jednotková směrodatná odchylka kalibrace hodnoty 0.036 m To představuje kvadratický průměr vzdáleností jednotlivých bodů od rovin To je v dobrém souladu s výsledky na kontrolních rovinách, které nebyly použity v kalibraci: Číslo roviny Počet bodů Směrodatná odchylka proložení [m] 10 971 0.035 11 464 0.049 12 301 0.030 13 736 0.040 14 628 0.021 15 465 0.045 16 992 0.016 17 574 0.032 Průměrná odchylka 0.034
Bore-sight kalibrace Výsledky Výsledné bore-sight úhly ω, ϕ a κjsou -0.84711, 0.27711, -0.69817 a jejich směrodatné odchylky 0.00077, 0.0017 a 0.00057 stupně. Největší směrodatná odchylka pro ϕ odpovídá v naší parametrizaci horizontálnímu směru (směrník, azimut)
Ukázky výstupů - testování skeneru - Lipence
Postupy kalibrace prostorových vztahů přístrojů měřící platformy - VIS kamera souřadnicové rozdíly
Postupy kalibrace prostorových vztahů přístrojů měřící platformy - VIS kamera souřadnicové rozdíly PhotEO 8 minut 227 snímků použito 49 snímků 301 snímkových souřadnic
Ukázky výstupů - detekce meliorací Domanín Rozloha území: 1.8 x 1.5 km délka snímkovacího letu: 75 minut počet snímků: cca. 2100 Data: viditelné spektrum(vis) pozemní rozlišení cca. 4cm infračervené spektrum (IR) pozemní rozlišení cca. 20cm laserový skener nebyl použit
Ukázky výstupů - detekce meliorací Domanín Georeferencované VIS - orthophoto rozlišení 10 cm
Ukázky výstupů - detekce meliorací Domanín Georeferencované termo - orthophoto rozlišení 10 cm teplotní škála 10 40 C
Ukázky výstupů - detekce meliorací Domanín Georeferencované termo - orthophoto rozlišení 10 cm teplotní škála 24 34 C (výřez)
Ukázky výstupů - detekce meliorací Domanín Georeferencované termo - orthophoto rozlišení 10 cm teplotní škála 25 40 C (výřez)
Závěr Technické požadavky projektu se podařilo splnit: časová synchronizace komponent kalibrace prostorových vztahů senzorů softwarové zabezpečení kalibrací a zpracování dat Pokračují práce na zvyšování spolehlivosti celého systému