AmphibiAR research program : Development of a mobile LiDAR-SONAR system for marine infrastructure surveillance

AmphibiAR 研究计划研究集成激光雷达和声纳系统在港口基础设施监视和监控方面的潜力。 “Amphibi”是指能够在陆地和水环境中生活的两栖动物物种，“AR”是指激光雷达和声纳传感器的常见最后两个字母，两者均用于 3D 点云数据采集。激光雷达使用光，声纳使用声波来测量传感器和目标之间的距离。将激光雷达、声纳与船上的导航传感器集成在一起，形成了一种可以看到水面以下和水面以上的人造两栖动物。该系统将取代由专业潜水员检查港口基础设施的传统且高风险的方法。我们提出的方法快速、经济高效且可重复。在本提案中，我们提出了一些程序，以确保我们的系统能够提供高质量和准确的数据，特别是在 GNSS 拒绝的环境中。该研究计划针对水文测量船的（半）实时和自动化操作，最终将应用于自动水面车辆（AUV），以提高在此类平台上获取的数据的质量及其导航自主性。拉瓦尔大学与 CIDCO（水文测绘非营利组织）和 WSP（水文服务提供商）合作，均涉及魁北克省和加拿大的港口设施和水坝检查领域，旨在开发用于港口基础设施检查的新型高质量、自主和（半）实时系统。该研究计划的结果将彻底改变加拿大港口基础设施的监测程序，并将促进港务局维护操作的决策程序。#(cr)#(lf)Le program de recherche AmphibiAR étudie le potiel d'un système LiDAR et SONAR intégré pour la监视和控制港口基础设施。 “Amphibi”一词是指两栖动物能够在陆地上和水里生活的能力，而“AR”则是指激光雷达和声纳捕获者的公共通讯，为获取数据而使用的两种用途3D 点的颜色。 LiDAR 利用灯光和 SONAR 的声音来测量捕获和数据之间的距离。激光雷达、声纳和两栖人工导航捕获器的集成，可在水表面进行观察和处理。该系统采用传统方法和专业人员对基础设施进行高级检查的方法。我们提出的方法是快速、可出租和重复的。在此提案中，我们提出了有关高级质量和概要的其他系统的保证程序，特别是 GNSS 环境。研究计划，以（半）临时航道和自动化操作为导向，在水面自动化（AUV）车辆上应用一系列事件，以提高平台类型和导航自主权的质量。拉瓦尔大学与 CIDCO（水文制图 OBNL）和 WSP（水文制图服务中心）合作，在加拿大魁北克省港口和拦河坝设施检查领域开展了多项合作，开发了新系统港口基础设施检查的高级质量、自治和临时（半）等级。加拿大港口基础设施监视程序改革研究计划的结果和维护操作当局港口决策奖程序的便利性。

The AmphibiAR research program studies the potential of an integrated LiDAR and SONAR system for port infrastructure surveillance and monitoring. 'Amphibi' refers to amphibian species capable to live on both land and water environments and 'AR' refers to the common last two letters of LiDAR and SONAR sensors, both used for 3D point cloud data acquisition. LiDAR uses light and SONAR uses sound waves to measure the distance between the sensor and the target. The integration of LiDAR, SONAR to navigation sensors on a vessel forms an artificial amphibian that can see under and above the water surface. This system will replace the traditional and high-risk method for port infrastructure inspection by professional divers. Our proposed method is rapid, cost-effective and repetitive. In this proposal, we present procedures that make sure that our system will deliver high quality and accurate data, especially in the GNSS-denied environments. The research program, being directed towards (semi-)real time and automated operations with hydrographic vessels, will eventually be applied to an automated surface vehicle (AUV) to enhance the quality of the data acquired on this type of platforms and its navigation autonomy. Université Laval with collaboration of CIDCO (a NPO in hydrographic mapping) and WSP (a hydrographic service provider), all involved in the field of inspection of port facilities and dams, both in Quebec and in Canada, aim to develop the novel high quality, autonomous, and (semi-)real time system for port infrastructure inspection. The results of this research program will revolutionize the monitoring procedure in Canadian port infrastructure and will facilitate the decision-making procedures by the port authorities for their maintenance operations.#(cr)#(lf)Le programme de recherche AmphibiAR étudie le potentiel d'un système LiDAR et SONAR intégré pour la surveillance et le contrôle des infrastructures portuaires. Le terme "Amphibi" fait référence aux espèces d'amphibiens capables de vivre à la fois sur terre et dans l'eau et "AR" fait référence aux deux dernières lettres communes aux capteurs LiDAR et SONAR, tous deux utilisés pour l'acquisition de données en nuage de points 3D. Le LiDAR utilise la lumière et le SONAR les ondes sonores pour mesurer la distance entre le capteur et la cible. L'intégration du LiDAR, du SONAR et des capteurs de navigation sur un navire forme un amphibien artificiel qui peut voir sous et au-dessus de la surface de l'eau. Ce système remplacera la méthode traditionnelle et à haut risque d'inspection des infrastructures portuaires par des plongeurs professionnels. La méthode que nous proposons est rapide, rentable et répétitive. Dans cette proposition, nous présentons des procédures qui garantissent que notre système fournira des données de haute qualité et précises, en particulier dans les environnements dépourvus de GNSS. Le programme de recherche, orienté vers des opérations en (semi-)temps réel et automatisées avec des navires hydrographiques, sera éventuellement appliqué à un véhicule de surface automatisé (AUV) pour améliorer la qualité des données acquises sur ce type de plateformes et son autonomie de navigation. L'Université Laval, avec la collaboration de CIDCO (un OBNL en cartographie hydrographique) et de WSP (un fournisseur de services hydrographiques), tous impliqués dans le domaine de l'inspection des installations portuaires et des barrages, tant au Québec qu'au Canada, vise à développer un nouveau système de haute qualité, autonome et en temps (semi-)réel pour l'inspection des infrastructures portuaires. Les résultats de ce programme de recherche révolutionneront la procédure de surveillance des infrastructures portuaires canadiennes et faciliteront les procédures de prise de décision des autorités portuaires pour leurs opérations de maintenance.