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深入研究Zenmuse L1和P1:DJI大疆首款集成激光雷达和摄影测量无人机解决方案

2020年末,大疆创新发布了首款集成式激光雷达无人机解决方案和用于航测的全画幅相机有效载荷Zenmuse L1和P1。L1将Livox Lidar模块、高精度IMU和具有1英寸CM…

2020年末,大疆创新发布了首款集成式激光雷达无人机解决方案和用于航测的全画幅相机有效载荷Zenmuse L1和P1。L1将Livox Lidar模块、高精度IMU和具有1英寸CMOS的相机集成在3轴稳定的云台上,以240,000 pts / s的速度实时捕获并生成点云,检测范围具有450 m(反射率80%)。作为端到端解决方案,DJI L1的目标是生成专注于映射的精确3D点云模型。
P1专为摄影测量飞行任务而设计,其全画幅传感器在3轴稳定的万向节上具有可互换的定焦镜头,在没有GCP的情况下可提供3 cm的水平精度和5 cm的垂直精度,并且一次飞行可覆盖3 km2。与DJI当前的摄影测量解决方案Phantom 4 RTK相比,Phantom 4 RTK具有2千万像素传感器,而P1的4.5千万像素传感器提供了更高的精度和准确性。
为了了解DJI开发这两种新型传感器的原因,它们相对于其他解决方案的优势以及哪些行业或应用可以利用它们,我们与DJI工程经理Arjun Menon联系。Danielle Gagne:在行业中,哪些已确定的挑战导致DJI开始着手构建Zenmuse L1负载Arjun Menon:DJI最初对L1的兴趣源于机器人技术,因为传统上,激光雷达已在机器人技术的本地化和地图绘制中得到了广泛的应用。当我们进入激光雷达企业领域时,我们开始意识到在建筑和测量行业中基于激光雷达的制图解决方案有很多机会,因为大多数可用系统都非常昂贵,而且非常分散。例如,飞行系统不同于传感系统,或者数据管理系统不同于地面站与飞机之间的通信。因此,我们看到了简化所有这些功能的巨大潜力。如果您将其与当今可用的某些制图解决方案进行比较,我们看到了进一步创新的巨大潜力。考虑到这些学习内容,我们着手构建基于激光雷达的地图解决方案,应用我们在机器人技术中构建的一些最先进的算法,并构建一个包含传感、飞行、通信、数据管理以及所有其它垂直集成子系统的系统。这对我们来说至关重要,我们还希望以比竞争对手更优势的价格获得它。我们还希望在功能方面改进现有的一些解决方案。例如,我们引入了实时取景作为一项标准功能,现在您可以在驾驶飞机时获得真实的彩色点云。
您能告诉我ZenmuseL1和ZenmuseP1负载的一些主要区别功能吗L1是一种固有地捕获3D信息的解决方案,因为激光雷达传感器的工作方式是使用激光和飞行时间来测量距离,而摄影测量(P1)则可以拍照,识别图片之间的共同点并进行三角剖分以找出并生成深度信息以创建3D模型。由于L1固有地捕获了此3D信息,因此不需要对此深度信息进行额外的处理,这意味着它不需要图像生成3D信息所需的处理时间。就处理时间而言,L1被设计为比P1更有效。此外,L1可以在光线不足的情况下以及在树木茂密的区域进行地图绘制,这意味着您可以区分植被与地面本身。
拥有一个集成的有效负载选项对最终用户有什么好处,特别是与当今市场上的其他方法相比集成的有效负载解决方案的主要优点是您不必担心管理多个子系统。这是什么意思它从电缆管理之类的东西开始。传感器和飞机之间的所有电缆管理都通过使用我们最新的Skyport 2.0来完全解决,该产品是连接在传感系统和飞机之间的连接器。例如,多个传感器(例如RTK、摄像头和激光雷达)之间的通信和时间同步之类的东西都在此有效负载内进行管理。通过在遥控器上实时生成和可视化的Live View和3D模型,飞行管理系统和捕获的数据都集成在系统中,使您可以将主要精力放在捕获数据上。
DJI曾提到此版本是激光雷达技术的民主化。您能否谈谈这意味着什么,以及Zenmuse L1如何使人们能够访问以前很少使用激光雷达的用户和市场您如何看待这种激光雷达的民主化对无人机行业的影响以前,激光雷达技术被认为是复杂的,并且是一项很难操作的技术。使用这些传感器需要一定的经验,并且飞机通常传统上要为这些大型机载激光雷达系统腾出空间。它们也很昂贵,因此在大多数这些使用摄影测量法作为其主要映射方式的公司中,您通常都找不到一个或两个以上的系统。Zenmuse L1的目标是使激光雷达技术可供测量师使用,并使它们成为测量师工具箱中的重要设备。我们的目标是着眼于简单性,降低复杂性,使其成为方便的集成解决方案,并使其以明显更实惠的价格提供。我们将其与旗舰机型MT 100 RTK配对后,该软件包具有自己的强大功能集,例如避障和自动飞行任务功能,该软件包针对希望专注于地图绘制主要目标的最终用户。当我们说激光雷达技术实现民主化时,我们的意思是希望那些尚未针对其特定案例探索激光雷达市场和激光雷达技术的人们能够广泛使用它。
对于那些可能对激光雷达了解较少或知识的人来说,这是否是一种方法,可以获取激光雷达可带入其工作流程的价值还是仍然需要以调查和绘图为基础的知识传统上,您确实需要一些测绘知识,尤其是涉及数据管理之类的知识时。收到这些数据后,所有处理过程都需要非常特定的测量和制图工具,而这些工具在业内非常普遍。它需要某种经验,即“我们如何才能使它发挥最佳作用,从而从系统中获得最佳输出”。然后,所有数据管理都要求您了解一些坐标系,以及调整这些系统需要执行的其它参数是什么。而使用Zenmuse L1,我们试图将这种体验保持在最低水平,或者根本没有,让您探索这个空间。我们试图使其尽可能地保持标准,以使其成为一个新系统,但这并不是需要大量以前经验的东西。
更广泛地说,您设想Zenmuse L1和Zenmuse P1服务在哪些行业或应用领域Zenmuse L1的发布价格比竞争对手合理得多。与以前的产品相比,结合了简单性和易于操作的能力,我们希望它们将开始在新行业中使用。例如,我们看到的一个大的用例是在公共安全领域,我们将事故重建视为其中的一种应用,如果需要精确事故现场的3D模型,它们可以绘制该区域并尽快获得。另一个是灾难管理站点,与摄影测量解决方案相比,使用L1可以处理大量数据。
Zenmuse L1还配备了一些功能强大的软件和后处理功能,您能否从头到尾地引导我完成整个工作流程无人机安装完毕并飞行后,您将能够监控通过DJI Pilot应用程序进入的3D点云。您可以选择使用内置在有效载荷上的摄像头对它们进行着色,然后查看飞机本身的进度。还可以在DJI Pilot应用程序上检查其它活动,例如飞机的健康状况,电池寿命,任务进度以及剩余时间。飞机完成任务后,您可以分析任务,在DJI Pilot应用程序上查看完整的3D模型,并进行测绘区域的航向测量。假设您想在更大的计算机上而不是在移动应用程序屏幕上查看此数据,然后可以将刚刚从SD卡实时捕获的数据导出并在计算机中将其可视化,而无需任何其它处理。有了这些数据,您可以在上面运行你的软件,看看你有什么样的覆盖范围。存储此实时处理数据的SD卡还包括在飞行过程中所有这些传感器收集的原始数据,用于后期处理。然后,您可以将此原始数据导出到DJI Terra中,DJI Terra具有所有算法和其它一些功能,可以生成真实彩色格式的3D模型并将其导出为任何行业标准格式。
这两款传感器将于2021年初开始接受订购,旨在以可承受的成本带来更高的效率和新的视角,同时又不影响为精确空中检查和数据收集任务收集数据的质量和准确性。尽管美国商务部最近将DJI列入了某些出口产品需要许可证的公司名单,但这并不能阻止任何人拥有、购买或使用DJI无人机或组件。
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