Khách hàng cần một cơ chế cho phép kiểm tra hiện trường đồng thời nắm bắt vị trí thiết bị trong những môi trường không thể sử dụng GPS, chẳng hạn như đường hầm hoặc cơ sở trong nhà. Tuy nhiên, với mô hình vận hành phụ thuộc vào GPS, việc ước tính vị trí không thể thực hiện được, khiến việc đối chiếu dữ liệu đo lường với trạng thái di chuyển thực tế trở nên khó khăn.

Ngoài ra, nếu việc kiểm tra và so sánh dữ liệu đám mây điểm đòi hỏi nhiều công cụ khác nhau, quy trình kiểm chứng sẽ trở nên phức tạp và làm tăng đáng kể khối lượng công việc khi đánh giá liên tục dữ liệu thu thập tại hiện trường. Vì vậy, khách hàng cần một cấu hình có thể xử lý liền mạch các bước ước tính vị trí, tạo bản đồ và kiểm tra kết quả trong cùng một luồng công việc.

Mục tiêu của dự án là sử dụng LiDAR kết hợp với IMU/camera để ước tính vị trí tương đối ngay cả trong môi trường không thể dùng GPS, qua đó giúp nắm bắt tình trạng hiện trường dưới dạng bản đồ 3D.

Bên cạnh đó, dự án cũng chú trọng chuẩn hóa dữ liệu thu thập được để dễ xử lý ở các công đoạn tiếp theo, đồng thời tạo điều kiện cho việc kiểm tra và xác minh dữ liệu đám mây điểm diễn ra hiệu quả hơn. Trọng tâm không chỉ là kết nối các cảm biến, mà là xây dựng một nền tảng có thể vận hành thống nhất từ đo đạc tại hiện trường đến kiểm tra kết quả.

SMILE phụ trách toàn bộ phạm vi từ thiết kế kiến trúc hệ thống, tích hợp LiDAR, IMU và camera, xây dựng nền tảng xử lý bằng ROS2, xử lý point cloud, tích hợp SLAM, lưu trữ dữ liệu bản đồ, trực quan hóa bằng Web viewer cho đến thử nghiệm và tinh chỉnh.

Do dự án mang tính R&D cao, SMILE không chỉ tập trung vào triển khai mà còn xem xét cấu trúc hệ thống sao cho dễ kiểm chứng và dễ cải tiến qua nhiều vòng lặp. Thay vì tối ưu riêng lẻ đầu vào cảm biến, ước tính vị trí và trực quan hóa, chúng tôi từng bước hoàn thiện một kiến trúc có thể vận hành hiệu quả như một tổng thể.

Trong dự án này, trước hạn chế không thể sử dụng GPS, chúng tôi đã áp dụng cấu trúc không chỉ phụ thuộc vào LiDAR mà còn kết hợp IMU và camera để nâng cao độ ổn định của việc ước tính vị trí. Bằng cách tích hợp dữ liệu cảm biến và sử dụng SLAM để xử lý đồng thời vị trí của thiết bị và môi trường xung quanh, hệ thống có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu lập bản đồ trong quá trình di chuyển, thay vì chỉ phục vụ các phép đo đơn lẻ.

Một điểm quan trọng khác là phạm vi phát triển không chỉ dừng lại ở thuật toán, mà còn được thiết kế để dễ kiểm tra và đánh giá. SMILE sử dụng RViz2, giao diện kiểm tra nội bộ và Web viewer để sắp xếp kết quả xử lý theo hình thức dễ hiểu đối với nhiều bên liên quan. Nhờ đó, dự án tạo ra môi trường thuận lợi để thống nhất giữa kiểm chứng kỹ thuật và hình dung vận hành thực tế.

Thách thức lớn nhất là vận hành SLAM ổn định trong môi trường không thể sử dụng GPS, đồng thời đồng bộ chính xác dữ liệu từ LiDAR với IMU/camera và chồng ghép các đám mây điểm theo cách hạn chế sai lệch. Do mỗi loại cảm biến có thời điểm thu thập và đặc tính khác nhau, việc chỉ sắp xếp dữ liệu theo trình tự đơn thuần dễ khiến ước tính vị trí và chất lượng bản đồ trở nên thiếu ổn định.

SMILE đã rà soát lại thiết kế luồng dữ liệu và việc tích hợp cảm biến trên ROS2, đồng thời kết hợp FAST-LIO với các quy trình xử lý liên quan để lặp lại quá trình kiểm chứng và tinh chỉnh. Bên cạnh đó, SMILE xây dựng cấu hình giúp dễ trực quan hóa kết quả, qua đó có thể cải thiện hệ thống trong khi quan sát cách các đám mây điểm chồng khớp và vận hành. Nhờ vậy, dự án duy trì được nền tảng thuận lợi cho kiểm chứng kỹ thuật, đồng thời tạo điều kiện để liên tục nâng cao độ chính xác và tính ổn định.

Thông qua sáng kiến này, chúng tôi đã xây dựng được cấu trúc cho phép tạo bản đồ 3D và kiểm tra vị trí tương đối ngay cả trong môi trường không thể sử dụng GPS. Bên cạnh đó, việc kiểm tra dữ liệu đám mây điểm trở nên thuận tiện hơn mà không phải phụ thuộc hoàn toàn vào nhiều công cụ độc lập, tạo nền tảng giúp đánh giá kết quả lập bản đồ và vận hành chu trình cải tiến hiệu quả hơn.

Trong dự án này, chúng tôi chú trọng xây dựng cơ chế để phía Nhật Bản và phía Việt Nam phân chia vai trò rõ ràng, qua đó triển khai phát triển như một dự án R&D đặt trọng tâm vào kiểm chứng. Các yêu cầu và nội dung cần kiểm chứng được hai bên Nhật - Việt cùng hệ thống hóa; BrSE đảm nhiệm vai trò cầu nối trong việc hiểu đặc tả và trao đổi thông tin, giúp giảm chênh lệch nhận thức trong quá trình triển khai và kiểm chứng.

Trong các dự án thiên về kiểm chứng kỹ thuật, việc chia sẻ tiến độ trong quá trình triển khai cũng quan trọng không kém kết quả cuối cùng. SMILE duy trì hoạt động báo cáo tiến độ, chia sẻ kết quả kiểm chứng, rà soát và hệ thống hóa các góc nhìn kiểm thử, qua đó áp dụng cách tiếp cận giúp từng bước nâng cao độ chính xác và tính ổn định. Nhờ vậy, ngay cả với những chủ đề có mức độ bất định cao, dự án vẫn xây dựng được một cơ chế phát triển thuận lợi cho việc kiểm chứng và cải tiến liên tục.

Lập bản đồ 3D trong môi trường không thể sử dụng GPS là một bài toán khó nếu chỉ xem xét riêng lẻ việc tích hợp cảm biến, ước tính vị trí, xử lý point cloud và trực quan hóa. Trong dự án này, SMILE đã thiết kế và triển khai các thành phần đó như một hệ thống thống nhất, đồng thời xây dựng nền tảng để từng bước đưa giải pháp đến gần hơn với ứng dụng thực tế thông qua quá trình kiểm chứng liên tục.

Đối với các doanh nghiệp trong lĩnh vực xây dựng, hạ tầng, sản xuất và những ngành cần xử lý thông tin không gian trong môi trường không thể phụ thuộc vào GPS, trường hợp này là một ví dụ tham khảo hữu ích khi cân nhắc cách triển khai LiDAR/SLAM trên thực tế.