+7 (495) 781 78 88 Заказать обратный звонок | написать нам
Применение

Новинки от RIEGL - 2020

Эпидемия коронавируса, потрясшая  все без исключения аспекты жизни современных развитых стран, никак не отразилась на технологическом развитии компании RIEGL. В 2020 RIEGL представил три новых воздушных лазерных сканера, показав, что он остается лидером и не сбавляет темпов развития в любых условиях. Решения относятся к области применения как беспилотной, так и пилотируемой авиации.

Воздушное лазерное сканирование

В этом сегменте RIEGL выпустил целых три новых сканера.

Список новых моделей:

  • RIEGL VQ-1560 II-S – тяжелый лазер High-End класса для работы на высотах до 5000 м, предназначен для пилотируемых скоростных носителей;
  • RIEGL VUX-120 – компактный сканер для использования на средних и тяжелых БПЛА и легких самолетах и вертолетах;
  • RIEGL miniVUX3-UAV – очень легкий лазер для работы на высотах до 200 м, может быть использован на БПЛА   и сверхлегких летательных аппаратах.

Помимо упомянутых сканеров, также была анонсирована сертифицированная платформа для внешней подвески  лазерных съемочных систем – VPX-1, пригодная для использования лазеров класса VUX-120 и VUX-240.

Внешний вид сканеров 1560 II-S, VUX-120, miniVUX-3UAV (слева направо)

Рис.1. Внешний вид сканеров 1560 II-S, VUX-120, miniVUX-3UAV (слева направо)

Общие тенденции развития семейств тяжелых лазерных сканеров

Как видно из рисунка 1, все сканеры RIEGL (кроме уже снятых с производства, но до сих пор использующихся в РФ Q-560), теперь образуют три группы. Первая  – высотные системы топового сегмента – Q-1560i, 780i, а также выпущенное в 2019 г. их новое поколение - Q-1560 II, 780 II . Их отличительная черта – сохранение максимальной производительности вплоть до высоты 2000 м.
Вторая группа – все лазеры, представленные в 2018 г. – VQ-580 II, VQ-480 II, VUX-240, и теперь присоединившийся к ним VUX-120.

Третья группа – сканеры для БПЛА и СЛА (сверхлегкой авиации) – RIEGL VUX-1 и еще более легкий miniVUX-1UAV и miniVUX-2UAV  (не включены в диаграмму из-за малой высоты работы) и вышедший в этом году miniVUX-3UAV.

Производительность различных систем RIEGL (в точках в секунду) на различных высотах.

Рис.2. Производительность различных систем RIEGL  (в точках в секунду) на различных высотах. Условия расчетов – скорость 180 км/ч, без поворотов и прерывания съемки, альбедо поверхности – 30%.

Таблица 1 Пригодность различных носителей для лазерных сканеров RIEGL, производимых в 2018-2020 г.г.

 

БПЛА (коптеры, самолеты, вертолеты)

СЛА (мотодельтапланы, мотопарапланы, автожиры)

Легкие самолеты и вертолеты (2-6 человек)

Средние самолеты и вертолеты (более 6 человек, скорость до 300 км/ч) – Ми8, Ан2, Cessna 3xx, L410

Тяжелые и скоростные самолеты (Cessna 4xx, Beechcraft King Air, Ан-30 и проч.) со скоростью 300-600 км/ч

Масса, кг

10-15

15-30

30-150

150-500

500-3000

3000-12000

5000-50000

miniVUX-1UAV

 

 

 

 

 

 

 

miniVUX-2UAV

 

 

 

 

 

 

 

miniVUX-3UAV

 

 

 

 

 

 

 

miniVUX-DL

 

 

 

 

 

 

 

VUX1-UAV

 

 

 

 

 

 

 

VUX1-LR

 

 

 

 

 

 

 

VUX-120

 

 

 

 

 

 

 

VUX-240

 

 

 

 

 

 

 

VQ-480 II

 

 

 

 

 

 

 

VQ-580 II

 

 

 

 

 

 

 

VQ-780i

 

 

 

 

 

 

 

VQ-1560i

 

 

 

 

 

 

 

VQ-1560i-DW

 

 

 

 

 

 

 

VQ-780 II

 

 

 

 

 

 

 

VQ-1560 II

 

 

 

 

 

 

 

VQ-1560 II-S

 

 

 

 

 

 

 

 

RIEGL VQ-1560 II-S

До появления RIEGL VQ-1560 II-S лидерство в производительности принадлежало RIEGL VQ-1560 II.  Обе системы обладают идентичным форм-фактором, традиционным для топовых систем RIEGL  уже на протяжении 5 лет (с момента выходя VQ1560), и внешне не отличаются ничем. Внутреннее их содержание  имеет гораздо больше отличий.

За счет поддержки не 35, а 45 лазерных импульсов, одновременно находящихся в воздухе, а также за счет доработки блока приема сигнала в модели VQ-1560 II-S удалось на 20% поднять максимальную высоту работы сканера на максимальной частоте. Так, у его предшественника - VQ-1560 II (при одинаковых условиях) максимальная частота работы составляет около 1500 м, а у VQ-1560 II-S – 1800 м. На остальных высотах также наблюдается устойчиво большее количество точек сканирования (в секунду) – также примерно на 20%. Это – важный шаг на пути к дальнейшему снижению себестоимости высокоплотных данных, потребности в которых растут каждый год.

Данная система комплектуется 150-мегапиксельной среднеформатной камерой, может быть укомплектован и дополнительным сенсором (тепловизор), а также снабжается инерциальной системой АР60, обладающей точностью измерения углов до 0.0025 градуса и позволяющей работать с больших высот – вплоть до 5500 метров.

RIEGL VQ-1560 II и VQ-1560 II-S имеют одинаковое расположение лазеров – с наклоном от надира плоскостей сканирования вперед и назад, что очень важно при съемках городов (чтобы были стены зданий, а мертвые зоны были сведены к минимуму). Форма корпуса, оптимизированная для установки в круглом люке среднего или тяжелого носителя на гироплатформе, осталась также неизменной.

До высоты 500 м RIEGL VQ-1560 II-S обладает такой же, как RIEGL VQ-1560 II производительностью. Такой же – значит фантастической, и не имеющей на ноябрь 2020 г. конкурентов. Так, при работе с высоты в 900 м на Ми8 система покажет плотность около 50 точек на 1 м2 (1:500), с высоты в 2000 м – «всего лишь» 18 т/м2, а при высоте полета 500 м – 100 точек на 1 м2.

Огромное количество строк сканирования в секунду – до 600 – позволяет успешно применять данную систему на очень скоростных носителях. Так, при работе  с носителя типа Beachcraft KingAir (c крейсерской скоростью около 500 км/ч) с высоты 2000 м охват достигнет 2200 м, плотность точек – более 18 т/м2 (1:500), размер пиксела – 13 см (1:1000), а производительность – 1100 км2 в час, или 5500 км2 за 5-часовой полет2

Подобные возможность позволяют за 1 съемочный сезон  (скажем, 50 съемочных дней) осуществить съемку 275 000 км2 территории, совершая по одному полету в день.

miniVUX3-UAV

В 2019 году miniVUX-2UAV также получил обновление -  miniVUX-1UAV. Внешних изменений в данном сканере немного, в основном они коснулись внешнего вида радиаторов и материала, из которого они изготовлены, однако внутренне он изменился кардинально. Скорость съемки была увеличена в 1,5 раза – до 300 000 точек в секунду. Появились 4 режима съемки – 100, 200, 300 тысяч точек в секунду, а также 200 000 точек в секунду при пониженной мощности. При этом на 300 000 т/сек дальность сканирования (альбедо 30%) на всех режимах составляет около 200 м. Теперь появилась возможность получать в полтора раза больше точек, а это означает возможность в полтора раза быстрее летать, в полтора раза  быстрее делать проекты.

На практике это означает, что при полете со скоростью 10 м/с (36 км/ч) – например, как у дронов от  DJI или аналогичных им по характеристикам – плотность сканирования составит 50 точек на 1 м2 при высоте полета в 120 м и охвате около 250 м в ширину. Эта плотность полностью достаточна для разработки любой проектной документации (1:500-1:200).

При полете на скорости 25 м/с – характерно для БПЛА самолетного типа, мотодельтапланов и на высоте 160 м плотность составит  12 точек на 1 м2, ширина полосы съемки – более 300 м. Подобный режим съемки более чем достаточен для работ по линейно-протяженным объектам под масштаб 1:500.  

Вес сканера остался на уровне 1.55 кг.

RIEGL VUX-120

В 2020 году  у  RIEGL VUX-240 появился крайне интересный собрат – VUX-120. Этот лазер можно по праву считать наиболее совершенным решением для БПЛА на сегодняшний день, а также – наиболее необычным.

 

VUX-240

VUX-120

Масса (без камер и ИНС)

3.8 кг

2.0 кг

Максимальная частота сканирования

1800 000 точек/сек

1800 000 точек/сек

Поле зрения (охват)

75 градусов

100 градусов

Возможность съемки с отклонением от надира (до 10 градусов)

Нет

Есть (три луча – вперед, назад, в надир)

Число поддерживаемых камер

4

2

Объем и тип бортового накопителя

256 Гб SSD

1024 Гб SSD + 256 Гб CFAST

Точность измерения дальности, мм

15

5

Температура эксплуатации

От -10 до +40 С

От -10 до +40 С

Макс. Высота полета на 150 кГц

900

440

Макс. Высота полета на 300 кГц

600

320

Макс. Высота полета на 600 кГц

500

230

Макс. Высота полета на 1200 кГц

350

160

Макс. Высота полета на 1800 кГц

250

130

 

Как видно из таблицы, VUX-120 и  VUX-240 - компактные лазеры среднего класса для работы на высотах до 1000 м, при этом может быть использован БПЛА или пилотируемый носитель. VUX-120 весит почти столько же, сколько miniVUX-3UAV (2.0 кг против 1.5). При этом он обладает в 6 раз большей скоростью сканирования (сопоставимой с наиболее совершенными тяжелыми системами) – до 1.8 миллиона точек в секунду, и довольно большой дальностью сканирования (до 900 м), что позволяет применять его не только на БПЛА, но и на пилотируемых носителях. При этом он имеет поле зрения даже не  75 градусов (как VUX-240), а 100 градусов, что позволяет компенсировать более низкую высоту полета за счет более широкого охвата. Это еще больше повышает его производительность и снижает себестоимость работ с его применением.

Внешний вид сканеров VUX240 и VUX120

Рис.3. Внешний вид сканеров  VUX-240  и VUX-120

Схема сканирования в трех направлениях

Рис.4. Схема сканирования в трех направлениях:  при отклонении луча с помощью граненого зеркала используются три грани, наклоняющие луч вперед, в надир и назад на 10 градусов.

VUX-120 – первый и единственный на сегодняшний день сканер для БПЛА со схемой отклонения лучей не в одной (надирной) плоскости, а в трех плоскостях (вперед, назад, в надир). В этом он напоминает VQ1-560 II-S, однако даже у этой системы всего две плоскости (вперед и назад, с X-образным пересечением). Данная особенность в сочетании с углом охвата в 100 градусов дает экстраординарные возможности по съемке сложных городских или промышленных сред, позволяет зафиксировать положение вертикальных плоскостей и объектов под свесами крыш без дополнительных проходов.

Применение наклонной схемы сканирования

Рис. 5. Применение наклонной схемы сканирования позволяет получить гораздо больше точек от вертикальных поверхностей.

Незначительное (на первый взгляд) увеличение охвата в градусах   позволяет VUX-240 покрывать полосу, в 2.4 раза шире высоты полета. Таким образом, при высоте облачности в 450-500 м VUX-120 обеспечит такую же ширину охвата, как и 1560ii-S при работе с 1000 м. Но если в день съемки облака будут на 500 м, то  VUX-120  эффективно справится с задачей, в то время как 1560 II либо не поднимется в воздух, либо потребует в полтора раза большего летного времени.

Прочие особенности:

- сканеры рекомендуется оснащать инерциальной системой APX20 в том случае, если планируется работа с БПЛА (то есть с малых высот,  что не требует значительной угловой точности). Работа с больших высот данным прибором не будет столь эффективной.
- RIEGL VUX-120 обрабатывает «на лету» исходные сигналы, и не нуждаются в наземной обработке с целью классификации точек из разных отражений сырых данных. Это позволяет хранить меньший объем данных, для чего предназначен уже встроенный в корпус сканера твердотельный накопитель на 1024 гигабайт данных + 256 Гб на карте CFAST (для работ на максимальной частоте с малых высот).  

- RIEGL VUX-120 обладает очень большим количеством линий (строк сканирования) в секунду: VUX-240 – 400 линий в секунду. Так, при работе не скорости 50 метров с секунду это позволяет обеспечить абсолютно равномерное распределение точек с плотностями 64 т/м2 – для VUX120.  Для скорости 100 м/с это будет соответственно  16 т/м2. Таким образом, несмотря на малый вес и габариты, изделия могут эксплуатироваться с весьма скоростных носителей.

- RIEGL VUX-120 не нуждается в больших люках для установки (конечно, если не используется гироплатформа). Это позволяет использовать их на обычных носителях без вмешательства в силовой набор  летательного аппарата. Вообще следует отметить, что по габаритам VUX-120 и miniVUX практически идентичны: 242х126х117 у VUX-120 против 243х111х85 у miniVUX.  Эта особенность, а также схожий вес (1.55 и 2.0 кг соответственно) позволяют ставить их на идентичные БПЛА (например, на DJI Matrice 600), и применять тот или иной сенсор в зависимости от важности задач.

VUX-120 является практически идеальным решением для БПЛА среднего и тяжелого классов, хотя может применяться и со СЛА, и с легких самолетов. Благодаря полной безопасности для зрения на сколь угодно малых дистанциях до объектов, он может летать на сверхмалых высотах, легок, но при этом может применяться и на  обычных самолетах, хотя и менее эффективно.

RIEGL VPX-1

Для использования ранее выпущенного VUX-240 на пилотируемых носителях RIEGL в 2020 г. выпустил новую платформу – VPX-1, предназначенную для расположения в ней сканера, ИНС, нескольких камер и вспомогательного оборудования вне корпуса носителя.

Внешний вид VPX-1 (внешняя подвеска) и вид с места оператора внутри пилотируемого носителя

Рис.6. Внешний вид VPX-1 (внешняя подвеска) и  вид с места оператора внутри пилотируемого носителя

В основном данная платформа предназначена для установки на корпус вертолетов, однако могут быть использованы и самолеты, и автожиры, и более экзотические летательные средства,  у которых достаточно места между плоскостью крепления и поверхностью земли.

Платформа рассчитана на вес до 20 кг, установку до 3 камер (в размерности Sony Alpha), наличие у сканера ИНС с габаритами и массой до Applanix AP60 включительно, и лазерный сканер VUX-240.  Устройство платформы позволяет наклонять камеры на +/- 20 градусов от надира (вперед и назад).