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▷ Zenmuse L1: Como um LiDAR para drone pode revolucionar a captação da realidade

25/mai./2021 4:55

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Ao integrar um módulo Livox Lidar, uma IMU de alta precisão e uma câmera com um CMOS de 1 pulgada num gimbal estabilizado de 3 eixos, o L1 capta e gera nuvens de pontos em tempo real a 240,000 pts/s e apresenta uma faixa de detecção de 450 m (80% de reflectividade). Esta solução LiDAR da DJI gera modelos precisos de nuvens de pontos em 3D desenhado para realizar o mapeamento do terreno.

Desenhado para a fotogrametria em voo, a Zenmuse P1 oferece uma captação completa, com lentes intercambiáveis, sobre um gimbal de 3 eixos, oferecendo 3 cm verticais e 5 cm na horizontal de precisão sem GCPs e cobertura a 3 km2 num só voo. Em comparação com a solução de fotogrametria actual da DJI, o Phantom 4 RTK com um sensor de 20 megapíxels, a P1 oferece mais precisão e exactitude com o sensor de 45 megapíxels.

A tecnologia LiDAR apresenta múltiplas barreiras de entrada até à chegada do Zenmuse L1

Quando a DJI se propôs a usar tecnologia LiDAR percebeu a oportunidade que representa esta tecnologia em soluções de mapeamento para construção e indústria, porque a maioria dos sistemas disponíveis eram bastante caros, e a sua estrutura era muito fragmentada, na forma em que estava desenhada. Por exemplo, os sistemas de voo eram diferentes dos sistemas de detecção, ou o sistema de gestão de dados era diferente da comunicação entre a estação terrestre e a aeronave. Então, viram o enorme potencial de simplificar tudo isto.

Se comparar o Zenmuse L1 a algumas soluções de mapeamento disponíveis hoje em dia, descobrimos a simplicidade em todos os processos; desde o voo até à captação de dados. A DJI tinha essa tecnologia, bastava aplicá-la. Com estas aprendizagens em mente, decidiram construir um sistema baseado em LiDAR como solução de mapeamento, aplicando os avançados algoritmos que desenvolveram em robótica, e foi construído um sistema de detecção de voo, comunicações, dados de gestão, e todos os outros subsistemas integrados verticalmente. Isto era extremamente crítico porque queríamos aplicar todo o nosso conhecimento mantendo um custo atractivo para o utilizador.

 

Voo realizado pelo Grupo ACRE com um Matrice 300 RTK incorporando a Zenmuse L1

Diferenças entre a Zenmuse P1 e LiDAR Zenmuse L1 (Fotogrametria VS LiDAR)

O Zenmuse L1 é uma solução de captação da realidade em 3D. O uso da tecnologia LiDAR utiliza o laser e o tempo de voo para medir a distância, enquanto a fotogrametria (P1) tira fotos, identifica pontos comuns entre as imagens, e faz uma triangulação para encontrar os pontos e gerar a profundidade da informação para criar o  modelo 3D. Com a L1 a captação é realizada directamente em três dimensões sem necessitar de pós-processamento para calcular a profundidade da informação, o que significa que não necessita da quantidade de processamento de tempo que as imagens requerem para gerar modelos 3D. Em termos de tempo de processamento, o L1 está desenhado para ser mais eficiente que o P1. Para além disso, a L1 pode mapear em condições de baixa luminosidade e em áreas onde há muita folhagem, o que significa que se pode diferenciar a vegetação frente à planta em si.

Vantagens de um sistema integrado apenas numa carga útil

A principal vantagem de um sistema integrado é que não tem que se preocupar pela gestão de múltiplos subsistemas. Desde a cablagem até à comunicação entre os sensores e a aeronave são realizados de forma integrada graças à tecnologia Skyport 2.0, a qual conecta o sistema de detecção com a aeronave. Por exemplo, coisas como a comunicação e o tempo de sincronização entre múltiplos sensores, tais como a RTK, a câmera e o LiDAR, estão administrados dentro desta carga útil. Com visualização em directo e em 3D de modelos que se geram e visualizam em tempo real no controlo remoto do controlador, o voo de gestão de sistemas e os dados capturados, tudo integrado dentro do sistema, permitindo ao utilizador centrar-se principalmente na captação de dados.

Democratização da tecnologia LiDAR

A tecnologia LiDAR tradicionalmente tem se mostrado difícil de operar. Era necessária alguma experiência para usar alguns destes sensores, e os aviões eram pequenos demais para abrir espaço para esses grandes sistemas LiDAR. O seu custo era alto para que as empresas que se dedicam à fotogrametria aérea não tenham mais de duas unidades. O objectivo da Zenmuse L1 é tornar o LiDAR acessível aos topógrafos e usar esta tecnologia de captação da realidade como uma ferramenta incrivelmente poderoso a uma inversão sensivelmente menor. O objectivo é focar na simplicidade, para reduzir a complexidade, integrando todo o processo numa única solução. Uma vez acoplado o Matrice 300 RTK, que tem o seu próprio conjunto de recursos poderosos, tais como evitar obstáculos e missões de voo automatizadas, convertendo o Matrice 300 RTK em combinação com o Zenmuse L1 numa solução integral para captação da realidade, óptima para a fotogrametria. A democratização da tecnologia LiDAR faz com que seja amplamente acessível aos utilizadores que não exploraram as características que a tecnologia LiDAR contribui a cada aplicação.

LiDAR para qualquer utilizador

Tradicionalmente para aplicar esta tecnologia de captura da realidade era necessário ter conhecimentos em topografia e cartografía, especialmente ao gerir os dados obtidos. Assim que recebemos estes dados, todo o processamento requer ferramentas topográficas e cartográficas muito específicas que eram bastante comuns na industria. Era necessária alguma experiência. Em continuação, todos os dados de gestão requerem o conhecimento das coordenadas do sistema, e parâmetros referenciados para sincronizar os sistemas de captação e detecção. Enquanto no Zenmuse L1 eliminamos a necessidade de estabelecer referências e de ter conhecimento em cartografia para poder utilizar. Tratamos de mantener um sistema o mais standard possível para que o seu uso seja simples para qualquer utilizador.

As aplicações do LiDAR expandem a vários sectores

O Zenmuse L1 está a ser lançado a um preço muito competitivo que é significativamente mais razoável que a competição. Com a combinação de simplicidade e a capacidade de operar com bastante facilidade em comparação com os anteriores sistemas, entendemos que o seu uso começará a ser aplicado em novas indústrias. Por exemplo, em segurança pública, onde vemos a reconstrução de um acidente, é uma daquelas aplicações onde, se houver necessidade de modelos 3D precisos do acidente, poderá capturar um cenário sensível em questão de minutos. Outro exemplo é a gestão de catástrofes naturais, onde com as L1 podem processar grande quantidade de informação muito mais rápido do que se compara com soluções de fotogrametria.

Fluxo de trabalho Zenmuse L1

Uma vez que o avião não tripulado está configurado simplesmente a voar. Poderá monitorizar as nuvens de pontos 3D desde o controlo remoto. Pode escolher entre várias vistas; de cor ou de imagem real graças à sua câmera incorporada na carga útil e ver o progresso da aeronave em si. Outras actividades tais como a saúde da aeronave, nível de bateria, progresso da missão… pode ser verificado pelo piloto desde a aplicação da DJI. Uma vez que a aeronave complete o voo, pode analizar a missão, ver a nuvem de pontos em 3D desde a aplicação, e tirar medições da zona que foi assinada.

Se precisar verificar as informações no escritório em vez da tela do controlador, pode exportar esta informação que se acaba de capturar em tempo real no cartão SD e visualizar num computador sem nenhum processamento adicional.

O cartão SD, que armazena os dados processados, também inclui os dados brutos que foram colectados por todos os sensores durante o voo, que são usados ​​para o pós-processamento. Esses dados brutos podem ser exportados para o DJI Terra, que tem todos os algoritmos e outros recursos para gerar os modelos 3D e exportar para qualquer formato standard da indústria.