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为什么说SLAM 是测量人员翘首以盼的颠覆性技术?

作者:Viktoria Langley| 2018年8月21日

颠覆性是一个经常与技术联系在一起的流行词。它提供了让事情变得更好或更容易的巨大潜力,并能极大地改变一个行业的运作方式或社会功能。

颠覆性的潜力是同步本地化和映射(SLAM )技术近来愈演愈烈的原因。随着各行各业对自动化和增强现实(AR)技术的需求不断增长,谷歌、Facebook 和苹果等科技巨头正竞相抢占SLAM 市场的先机,据分析师预测,到 2027 年,该市场的价值将超过 80 亿美元。

但是,SLAM 技术的潜力并不仅限于 AR 和自动驾驶汽车。今天,我们要与大家分享的是,该技术如何对室内环境的扫描方式产生重大影响,以及为什么这将颠覆楼宇数据的采集和消费方式。

为什么SLAM 对测量师很重要

SLAM 是一种最初为机器人应用而开发的技术,它允许装有传感器的移动设备逐步建立环境地图,并在该地图内进行定位。

SLAM 因此,它解决了一个 "鸡和蛋 "的问题:为了绘制地图,您需要随时知道自己的位置,这样才能将新的传感器测量值持续注册到地图中;但为了确定自己当前的位置,您需要一张地图,以便能根据这张地图确定自己的位置。SLAM 解决了这个问题,它将本地测量值逐步串联起来,从而估算出设备的移动情况并绘制地图。

那么,为什么勘测人员要将SLAM 视为一项颠覆性技术呢?答案很简单,那就是速度和可扩展性。SLAM 可自动定位,而通常情况下,勘测人员每次扫描到一个新位置时都需要重新定位静态扫描仪。更快的扫描速度为数据采集带来了新的机遇,并将使这项技术得到更广泛的应用,正如人们对更智能化、数字化建筑的需求不断增长一样。

并非所有SLAM 都一样

值得注意的是,并非所有SLAM 技术都能产生相同的结果。SLAM 的工作方式是将测量结果串联起来,即使设备捕捉到的单个测量结果非常精确,也会导致噪点 和微小测量不确定性的累积。随着时间的推移,这些单个测量的微小误差会导致位置估计的巨大误差。这就是为什么许多移动系统使用循环闭合等先进方法的原因,在循环闭合中,算法会意识到地图中的某个位置是否被再次访问,从而能够估算并纠正截至该点的累积误差。

因此,尽管更快的扫描速度是SLAM 的一个重要优势,但如果移动系统要成为静态扫描仪的可行替代方案,其算法就必须相当复杂。因此,勘测人员应寻找SLAM 技术,该技术的设计重点是精确的三维测量和绘图,以便以有意义的方式使用数据。

SLAM 测量师

在过去的一年里,NavVis 在SLAM 技术方面取得了两项重大进展。第一项技术减少了漂移 误差,第二项技术提高了定位的可靠性和精确度。

首先是我们的精密SLAM 技术,该技术可显著减少漂移 误差,并提高SLAM 在长走廊等更复杂环境中的精确度。在建筑布局不允许采用环路闭合等辅助技术的情况下,这种效果尤为明显。您可以在下图中看到 PrecisionSLAM 技术的影响:

左图:使用传统SLAM 系统绘制的长走廊地图,绿色轮廓显示了由于漂移 误差导致的地图与真实结构之间的偏差。右图:利用NavVis PrecisionSLAM 技术大大提高了地图精度

SLAM NavVis 的第二项创新是 6DSLAM ,它的开发是为了向市场推出一种移动扫描 系统,能够可靠地接管更多传统上由静态激光扫描仪执行的项目。NavVis 因此,6DSLAM 是NavVis M6 室内移动扫描 系统独有的功能。

要了解新一代SLAM 技术有何不同,首先必须了解传统的SLAM 方法。许多SLAM 算法都是在假设地面是平的前提下运行的,这就影响了地面不平时扫描数据的准确性。

相比之下,NavVis 6DSLAM 不需要对地面进行假设,因为它能准确确定 M6 在所有六个自由度(x、y、z 和偏航、俯仰、滚动)上的位置和方向。这标志着在提高定位的可靠性和精确度方面取得了重大飞跃,即使在复杂的环境中也是如此。有了 6DSLAM ,当测绘系统滚上斜坡或越过鹅卵石或施工 碎片等崎岖地形时,它总能精确地跟踪其位置。

为什么SLAM 对测量人员来说是一项颠覆性技术?

要真正产生颠覆性的影响,一项技术必须促成行业模式的转变。我们已经看到卫星和全球定位系统通过广泛采集和分发地图,在户外实现了这一点。NavVis SLAM 技术通过实现广泛应用的关键第一步:快速采集高质量数据,为类似的室内革命打开了大门。