точки , може да се използва за безпилотни летателни апарати и автоматизирано шофиране [ 9 ].
2.1.3 . SLAM , базиран на изкуствен интелект
Този вид алгоритъм се опитва да реши задачата SLAM , като използва невронни мрежи . SLAM , базиран на изкуствен интелект ( AI – artificial intelligence ), е все още в начален етап на развитие , но има надеждна перспектива , като се има предвид успехът на изкуствения интелект за други задачи и цели на компютърното зрение ( напр . невронните мрежи постигат най-съвременни резултати при класификацията на обекти ). Изкуственият интелект може да се използва в цялата задача SLAM – от описването на характеристиките , през подравняването на различни измервания до извършването на оценки . Като цяло SLAM , базиран на AI , е нова и вълнуваща област на изследване . Надеждата е успехът на AI алгоритмите от други задачи да се пренесе в областта на SLAM . Ако това бъде направено успешно , то може да осигури нови резултати на съвременно ниво и да бъде приложимо за поширок кръг от SLAM проблеми . Ограниченията на SLAM , базиран на изкуствен интелект , обикновено са в изчислителните изисквания и в обобщаването на тези алгоритми [ 9 ].
2.2 . Жиростабилизатор
Един от трите ключови хардуерни компоненти в системите за мобилно лазерно сканиране е жиростабилизатора , още известен като IMU ( Inertial measurement unit ). Измерването на движението , поконкретно на ускорението , въртенето и скоростта , е от съществено значение за разбирането на ориентацията на даден обект . Този вид устройство намира приложение в редица области :
• машини на производствената линия
• роботизирани устройства
• превозни средства
• автономни системи
• карданни устройства
• металорежещи машини
• роботизирани протези и др .
Напредъкът в технологиите , производствените техники , миниатюризацията и компютърната обработка значително опростиха производството на устройствата за отчитане на движението , използвани в IMU ( особено тези , които използват технологията MEMS ) [ 18 ]. IMU ( понякога наричан инерционен референтен блок ( IRU – inertial reference block ) или референтен блок за движение ( MRU – motion reference unit )) обикновено е електромеханично или полупроводниково устройство , което съдържа набор от сензори , способни да измерват движението ( Фиг . 3 ). Устройството регистрира линейното ускорение и изменението на ъгловата скорост по осите X , Y и Z и предоставя данни за това движение [ 10 ]. IMU е в състояние да измерва движението , като преобразува инерцията , която е сила , създадена от съпротивлението на обекта по време на промяна на посоката си , в изходни данни , които описват движението на обекта . Тези данни се използват от друга система , например за управление на превозно средство или за мобилно лазерно сканиране . Изходните данни на IMU обикновено са суровите сензорни данни от :
• Акселерометри : те измерват линейното ускорение по трите ортогонални оси ( X , Y и Z ). Те откриват промени в скоростта и ускорението , което
позволява на IMU да определи линейното движение на обекта ;
• Жироскопи : те измерват ъгловата скорост или скоростта на въртене около трите ортогонални оси . Те откриват промени в ориентацията и ротационното движение , което позволява на IMU да проследява въртенето и ъгловото движение на обекта ;
• Магнитометри : те измерват силата и посоката на магнитните полета и предоставят информация за курса и ориентацията на обекта спрямо магнитното поле на Земята . Магнитометрите често се включват в някои IMU , за да се подобри оценката на ориентацията и да се компенсира жироскопичното отклонение [ 11 ].
Фиг . 2 . Схематично подреждане на инерционните сензори в IMU
2.2.1 . Микроелектромеханична система ( МЕМС )
Най-разпространената технология , използвана днес при производството на инерционни сензори , е МЕМС . Такъв има и в скенера GeoSLAM Zeb Horizon , използван в настощия проект . Това са миниатюрни устройства ( с размери до микрометри ), които представляват комбинация от електрически и механични елементи , изработени от различни материали ( като силиций , полимери , метал ), предназначени да осигуряват определена функция . Компонентите на МЕМС варират по сложност – от прости превключватели до изключително сложни електромеханични системи , които имат множество интегрирани сензори и микроелектроника [ 10 ], [ 11 ].
Фиг . 3 . Конфигурация на MEMS IMU платка
Акселерометрите са съставени от подвижна маса , прикачена на пружини . Тя се движи в една посока , затова в IMU се използват 3 броя сензори за X , Y и Z . Статичните пластини играят роля на референтен компонент . Когато ускорим устройството в правилната посока на движение , разстоянието , следователно капацитетът между масата и
ГКЗ 1-2 ’ 2024 23