SLAM 기반의 새로운 슈퍼 스테이션 RTK 솔루션이 출시되었습니다.

RTK 측정은 일반적으로 RTK 기술을 사용하는 이동식 측정 장치를 의미합니다. GNSS 수신기를 사용하여 무선국이나 네트워크를 통해 CORS 시스템에 연결하여 RTK 측량을 수행합니다. 동시에, 지정된 길이의 중심봉을 사용하여 중심봉 하단 지점의 고정밀 좌표를 실시간으로 수집합니다. 이를 통해 제어점 좌표, 조각점, 도면 원점 등의 좌표를 수집하고 도면 로프팅 등을 수행할 수 있습니다.

전통적인 RTK

기존 RTK 측정 방식은 중심 맞춤봉을 사용하는데, 이는 GNSS 안테나 위상 중심과 측정 지점의 정확한 수직 정렬을 요구합니다. 따라서 중심 맞춤봉에는 일반적으로 수평 기포가 설치되며, 실험실에서 정밀하게 교정됩니다.

기존 RTK 방식으로 데이터를 수집할 때, 방 모서리와 같은 상부 구조물이 있는 측정 지점의 경우 GNSS 수신기 본체의 크기 때문에 평면 위치를 정확하게 수집하는 것이 일반적으로 불가능합니다.

관성 RTK

기존 RTK 방식이 경사 측정을 수행할 수 없다는 문제를 해결하기 위해 전문 측량사들은 관성항법 기능이 내장된 GNSS 수신기를 개발해 왔습니다. 이 수신기는 경사각과 중심축의 방향을 기반으로 GNSS 위상 중심에서 측정 지점까지의 거리를 보정할 수 있으며, 측면 간섭이 있는 환경에서도 정확하게 측량할 수 있습니다. 그러나 기존 GNSS 수신기와 마찬가지로 관성항법 RTK 방식 역시 GNSS 신호가 있는 환경에서만 측량할 수 있습니다. 건물 내부나 처마 아래와 같이 GNSS 신호가 없는 환경에서는 여전히 효과적인 측량는 불가능합니다.

이미지 RTK

처마 밑과 같이 GNSS 신호가 수신되지 않는 지역의 측점 데이터 수집 문제를 해결하기 위해 영상 RTK가 개발되었습니다. 영상 RTK는 GNSS 수신기에 내장된 카메라 모듈로, 사진측량의 전방 교차 방식을 이용하여 GNSS 신호 수신 가능 영역에서 측점 이미지를 촬영하고, 다각도 영상 교차 분석 또는 측량 작업을 통해 측점의 좌표를 획득할 수 있습니다.

레이저 RTK

레이저 RTK는 GNSS 수신기에 레이저 거리 측정기를 장착하고 레이저 포인팅을 이용하여 측정 지점을 수집 및 측량하는 장치입니다. 레이저 RTK는 중심봉 없이 레이저를 통해 측정 지점을 직접 비출 수 있으며, 동시에 장치에서 측정 지점까지의 거리 정보를 측정합니다. 기체에 내장된 고정밀 관성 항법 및 GNSS에서 제공하는 자세 정보를 기반으로 측정 지점의 좌표를 얻습니다.

이미지 RTK와 레이저 RTK는 GNSS 신호가 있는 곳부터 없는 곳까지 10미터 경계 측정을 해결할 수 있지만, 복잡한 인터체인지 시스템의 바닥 측정, 실내외 주차장 측정 등 GNSS 신호가 없는 더 깊은 영역에서는 아무것도 할 수 없습니다.

전통적인 RTK

관성 RTK

이미지 RTK

레이저 RTK

소개

슈퍼스테이션 RTK는 기존 RTK 방식에 SLAM 기술을 접목하여 항법 측정을 구현하는 GNSS RTK 수신기 장비를 의미합니다. 이 장비는 기존 GNSS 수신기에 레이저 SLAM 기술을 도입하여, 레이저 SLAM의 강력한 환경 인식 능력과 지도 구축 기능을 활용해 고정밀 위치 항법 및 정확한 실시간 지점 측정을 수행합니다. GNSS 신호가 있는 환경에서는 RTK 장비가 주로 GNSS 신호를 이용하여 지점 측정 또는 측량을 수행하고, 레이저 SLAM 오도메트리에 대한 보정을 진행합니다. GNSS 신호가 없는 지역에 진입한 후에는 레이저 SLAM을 이용하여 측정 및 위치 항법을 수행하고, 고정밀 위치 정보를 지속적으로 출력합니다.

본 기술 방향을 바탕으로, SLAM2000 휴대용 라이다 스캐너와 S-RTK100 다기능 휴대용 RTK 모듈을 활용하여 슈퍼 스테이션 RTK를 구현하는 솔루션을 제안하였다.

SLAM2000 시스템 소개

SLAM2000은 차세대 휴대용 라이다 스캐너입니다. 비반복 스캐닝 레이저 센서, 자체 개발한 고정밀 관성 항법 시스템, 그리고 1200만 화소 카메라를 탑재하여 고정밀 포인트 클라우드 매핑 및 고정밀 항법·위치 측정 기능을 제공합니다.

S-RTK100 시스템 소개

S-RTK100은 5개의 별 모양과 16개의 채널을 갖춘 보드 모듈을 채택하고 있습니다. SLAM 제품과 함께 사용하거나 별도의 GNSS 수신기로 사용하여 데이터를 수집할 수 있으며, 센티미터 수준의 절대 정확도로 데이터를 수집할 수 있습니다.

용법

슈퍼스테이션 RTK는 주로 GNSS 수신기, SLAM 장비, 중심 측정대 및 앱으로 구성되며, 다른 하드웨어 장비를 추가할 필요가 없습니다.

전체적인 작업 흐름은 다음과 같습니다.

1) RTK 장비, SLAM 장비, 정렬 폴대 등의 장비를 연결하여 슈퍼 스테이션 RTK 조립을 완료하고 모바일 앱을 통해 제어 및 데이터 수집을 수행합니다.

2) 초기화 과정에서는 GNSS 신호에 방해가 없는 지역에서 RTK 슈퍼스테이션을 켜야 합니다. 모바일 앱을 사용하여 CORS 시스템을 설정하고, 폴 높이 및 기타 매개변수를 설정하십시오. RTK가 고정해를 획득하면 SLAM 장비를 켜고 새 프로젝트를 생성하십시오.

3) 데이터 수집 과정에서 GNSS 신호가 있는 지역이든 없는 지역이든 관계없이 RTK는 일반 수집, 경사 모드 수집, 반전 모드 수집 등을 수행할 수 있습니다. 따라서 GNSS 신호가 심하게 차단되거나 전혀 없는 숲 속, 처마 밑, 실내, 지하 공간 등에서 좌표 수집 또는 측량에 사용할 수 있습니다.

4) 수집된 좌표점 데이터를 내보내어 필요한 측량 및 지도 제작 결과를 추가로 생성합니다.

컬렉션 다이어그램

위 그림에서 보는 바와 같이, 슈퍼스테이션 RTK는 일반적인 실외 환경(녹색 트랙)에서 GNSS를 통해 획득한 RTK 데이터를 기반으로 위치 정보를 수집하고, 동시에 SLAM 자세 정보를 이용하여 폴 높이와 경사를 보정합니다. GNSS 신호가 차단되거나 기울어짐이 발생하는 경우에도 레이저 SLAM 오도메트리를 통해 위치 및 자세 항법을 계속 수행할 수 있습니다. GNSS 신호가 없는 환경(빨간색 트랙)에 진입하여 GNSS 신호가 손실되더라도 레이저 SLAM은 위치 및 자세 항법을 지속하여 수집 대상 지점의 좌표 정보를 정확하게 획득합니다. GNSS 신호가 없는 환경에서 실외 환경으로 복귀한 후에도 데이터 수집을 중단 없이 계속할 수 있습니다. GNSS 신호가 없는 영역이 넓은 경우, 실외로 여러 번 나가서 일부 구간의 GNSS 데이터를 수신한 후 실내로 복귀하는 방식으로 수집된 좌표의 정확도를 확보할 수 있습니다. 필요에 따라 후처리 작업을 통해 데이터 정확도를 더욱 향상시킬 수도 있습니다.

앞서 언급했듯이, GNSS 수신기 및 기타 센서에 의존하는 현재의 RTK 측정 방법에는 주로 기존 RTK, 관성 항법 RTK, 이미지 RTK, 레이저 RTK 등이 있습니다.

기존 RTK는 GNSS 수신기를 본체로 사용하여 좌표 측정 또는 측량을 수행합니다. 관성항법 RTK는 내장된 관성항법 장비를 통해 중심 기둥 기울기 측정을 수행할 수 있습니다. 영상 RTK는 비전 시스템을 기반으로 전방 교차 측정을 수행하고, 이미지를 통해 측정 대상 지점의 좌표를 수집하거나 측량 안내를 제공할 수 있습니다. 레이저 RTK는 레이저 포인팅 및 거리 측정을 사용하여 레이저 포인트의 좌표를 수집하거나 측량합니다. 레이저 RTK는 반드시 관성항법 시스템을 사용해야 합니다. 위의 여러 방식을 조합하고 통합하여 더욱 다양한 응용 기능을 구현할 수 있습니다.

슈퍼 스테이션 RTK의 실현 가능성을 검증하기 위해 SLAM2000+S-RTK100의 결합 솔루션을 사용하여 베이징 바오성 플라자 지역의 지상 건물, 특징점, 로비 및 지하 주차장에 대한 데이터를 수집하고 측량 및 지도 작성 결과 지도를 제작했습니다.

바오성 플라자는 지하 1층, 지상 9층 규모의 건물입니다. 건물 전체는 정사각형 형태이며, 일부 공간에는 복도가 있습니다. 층고가 높은 편이며, 1층 상가에는 처마가 있습니다. 이러한 환경에서는 기존 RTK 방식으로는 모든 측정 지점을 완벽하게 측정하는 것이 불가능하며, 실내 및 지하 공간에서의 직접적인 측정 또한 어렵습니다. 일반적으로 기존 RTK 방식에서는 토탈 스테이션이나 다른 측량 장비를 사용하여 측정해야 하지만, 슈퍼 스테이션 RTK 솔루션을 사용하면 한 번에 모든 측정을 완료하고 측량 및 지도 제작의 정확도를 확보할 수 있습니다.

바오성 광장 개략도

초기화

SLAM2000 + S-RTK100을 전용 단극기에 설치하고 전원을 켠 다음, 장치에서 CORS 설정, SLAM 초기화 및 기타 파라미터 설정을 수행하십시오.

데이터 수집

초기화가 완료되면 데이터 수집을 시작할 수 있습니다. 수집 과정에서 모바일 앱을 통해 좌표를 수집합니다. GNSS 신호가 있는 지역이든 신호가 없는 지역이든 관계없이 Superstation RTK를 사용하여 일반 측정, 경사 모드 측정, 반전 측정 등을 수행할 수 있습니다. 수집이 완료되면 실내 및 실외 좌표값 목록을 바로 출력할 수 있습니다.

설문조사 결과 추첨

슈퍼스테이션 RTK를 사용하여 수집한 실내외 계단식 지점 데이터를 플롯하여 선 그림을 생성합니다. 동일한 데이터 세트를 사용하여 건물 내부와 지하 주차장을 직접 그릴 수 있으며, 바오성 공원의 지상 및 지하 전체 도면 세트를 즉시 얻을 수 있습니다.

슈퍼 스테이션 RTK는 새롭게 출시된 SLAM+RTK 작동 모드입니다. 주로 일반적인 환경은 물론 GNSS 신호가 없거나 시야가 확보되지 않는 상황에서 지점의 절대 좌표를 획득하거나 설정하는 데 사용됩니다. SLAM 기술을 기반으로 기존 RTK 작동 과정을 효과적으로 간소화하고 RTK의 활용 범위를 확장하며 엔지니어링 측정에 새로운 장비 옵션을 제공합니다.