Что такое SLAM и как это работает?
За последние несколько десятилетий SLAM (Simultaneous Localization And Mapping — одновременная локализация и построение карты) превратилась в комплекс технологий, которые позволяют выполнять точное мобильное лазерное сканирование любых пространств и территорий.
Что такое SLAM?
Термин SLAM, впервые использованный как термин в научной статье, представленной на Международном симпозиуме по исследованиям в области робототехники в 1995 году, пытается решить классическую проблему «курицы и яйца». Как автономное или полуавтономное устройство, например, робот, определяет свое пространственное местоположение в режиме реального времени — без помощи систем глобального позиционирования — и в то же время создает карту окружающего его пространства, точно позиционируя себя на этой карте?
Что на первом месте? (отсюда и загадка о курице и яйце.) Карта, или геолокация робота на карте, которую он пытается создать?
Ответ на этот вопрос содержится в самой аббревиатуре SLAM. Технология SLAM использует сложные компьютерные алгоритмы, дальномерные методы, такие как LiDAR, и панорамные камеры 360°, чтобы «решить» проблему курицы и яйца, выполняя обе задачи одновременно – строя карту окружающего пространства, и определяя 3D координаты рабочего инструмента в этом пространстве.
LiDAR, SLAM и IMU
Подобно тому, как радар использует электромагнитные волны для лучшего понимания окружающей среды, LiDAR SLAM использует световые волны для построения изображения местности вокруг него. LiDAR — это то, что строит карту и создает трехмерное облако точек из собранных данных. Алгоритмы SLAM, которые помогают рассчитать наилучшую оценку местоположения, дополняются инерциальным измерительным блоком (IMU). IMU включает в себя акселерометр, гироскоп и иногда магнитометр.
В совокупности эти инструменты позволяют измерить, как объект движется, вращается или меняет положение в трехмерном пространстве. Часто эта технология внедряется в различные продукты, включая дроны, смартфоны и даже «умное» спортивное оборудование, помогающее отслеживать местонахождение объекта в режиме реального времени. Эта технология особенно востребована в ситуациях, когда позиционирование при помощи GNSS затруднено или невозможно, например, в горнодобывающей промышленности (подземные выработки) или лесном хозяйстве, где густые кроны деревьев препятствуют уверенному приёму сигналов спутников систем глобального позиционирования.
Это также полезно в беспилотных автомобилях, БПЛА (беспилотных летательных аппаратах или дронах), приложениях дополненной и виртуальной реальности, внутренней навигации внутри зданий или закрытых пространств, архитектуре, проектировании и строительстве, а также долгосрочном городском планировании, где, как и в лесу, «бетонные джунгли» могут блокировать или частично создавать помехи сигналам GPS.
В дополнение к SLAM на основе LiDAR (который включает в себя 2D и 3D-картографирование) существует также визуальный SLAM или vSLAM. Как следует из названия, Visual SLAM вычисляет положение и ориентацию устройства относительно его окружения, одновременно создавая карту окружающей среды, используя только камеру. В то же время функция визуального SLAM отслеживает точки интереса по последовательным кадрам камеры для триангуляции трехмерного положения камеры. Эта информация затем используется для построения 3D-карты.
Ценность мобильного сканирования с помощью SLAM
В значительной степени мобильное сканирование является технологическим дополнением к захвату статической реальности, достигнутому за последние три десятилетия с помощью наземного лазерного сканирования. Лазерные сканеры, такие как FARO Focus и FARO Focus Premium, теперь с технологией Flash Technology, являются прекрасным примером (нынешней) вершины того, чего может достичь сканирование при статичном положении сканера.
Но даже при таком успехе в скорости и точности все более точное мобильное сканирование (до 6 мм) может значительно сэкономить время и лучше подходит для эффективного захвата труднодоступных мест благодаря своей универсальности.
Фактически, благодаря последней итерации технологии при нормальной скорости ходьбы - от 3.2 до 6.4 км/ч, мобильная система сканирования SLAM может собирать данные в 10 раз быстрее, чем только традиционные методы лазерного сканирования. Мобильное сканирование способно получать качественные данные даже на скорости до 48 км/ч, что делает возможным сбор данных с движущегося транспортного средства.
Такое повышение эффективности имеет значительный эффект мультипликатора производительности. Благодаря мобильному сканированию на основе SLAM можно сканировать больше объектов быстрее, с меньшим количеством персонала на объекте и с меньшим риском пробелов в данных, что приводит к сокращению или исключению повторных посещений объекта. Повышенная пропускная способность и гибкость перехода от проекта к проекту (благодаря скорости, точности, простоте использования и портативности) могут означать новые важные возможности для бизнеса как на существующих, так и на еще не освоенных рынках.
Достижения в технологии SLAM сделали ее идеальным дополнением к, уже ставшим традиционными, методам лазерного сканирования, завершая целый ряд решений для задач статического и мобильного сканирования.
Будущее технологии SLAM
Технология SLAM заключается в объединении лучших преимуществ статического лазерного сканирования и решений для мобильного сканирования.
Это означает использование стационарного сканирования для задач требующих высокой детализации, но при этом возможность быстро измерять и отображать окружающее пространство с уровнем точности, который отвечает потребностям большинства проектов, удовлетворяя участников проекта гораздо более высокими конечными результатами.
Хотя почти невозможно предсказать, что принесет будущее, если прошлое является прологом, одно можно сказать наверняка: технология SLAM будет продолжать развиваться, скорость и точность будут увеличиваться, а области ее применения будут продолжать расширяться.
Купить сканеры SLAM в Москве и в других городах, а также получить консультацию специалистов вы можете по телефону +7 (495) 651-87-97 или с помощью формы обратной связи на нашем сайте.
Оставьте заявку и наши специалисты свяжутся с вами!
При покупке оборудования, вы получаете бесплатно: обучение по эксплуатации геодезического оборудования и круглосуточную техподдержку.
Осуществляем доставку в любой город России.
ФокусГео — поставляем надежное сертифицированное оборудование для квалифицированных специалистов.