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Objektraumbasierte Zeitynchronisation kinematischer Multi-Sensor Systeme

Betreuung:J. Bureick, J. Link, J.-A. Paffenholz
Studierende:D. Diener, D. Golnik, J. Huge, A. Timmen
Laufzeit:2015-2016

Bild Objektraumbasierte Zeitynchronisation kinematischer Multi-Sensor Systeme

Die geodätische Messtechnik ist geprägt von einer Vielzahl verschiedenartiger Sensoren zur Erfassung vielfältiger Informationen. Multi-Sensor-Systeme bestimmen gegenwärtig immer mehr den Markt und ermöglichen Nutzern Aufgaben gezielt lösen zu können, anstatt auf mehrere einzelne Instrumente zurückgreifen zu müssen. Auch ein Tachymeter, ein in der Geodäsie weit verbreitetes Instrument, setzt sich im Detail betrachtet wiederum aus mehreren Komponenten zusammen. So liefert es dem Verbraucher unter anderem Strecken und Richtungen für die jeweilige Anwendung.

Systeme mit mehreren Sensoren sind im Rahmen ihrer Entwicklung und Konstruktion meist komplex und aufwändig. Das Anordnen, Fixieren, Ansteuern und Auslesen der Komponenten sowie insbesondere das Zusammenführen der verschiedenartigen Messdaten erfordern viele und wohl durchdachte Arbeitsschritte.

Schlussendlich sind jedoch die Aspekte der Kalibrierung und Synchronisation entscheidend für Datenaufbereitung und Auswertung der Messinformationen eines Multi-Sensor-Systems. Je nach Genauigkeitsansprüchen müssen Kalibrierparameter zur Reduktion von Fehlereinflüssen wie Offset oder Maßstab abgeschätzt und eingeführt werden. Des Weiteren können Messdaten verschiedener Komponenten nur in einem übergeordneten Multi-Sensor-Koordinatensystem miteinander verknüpft werden, wenn die entsprechenden Freiheitsgrade bestimmt bzw. bekannt sind. Darüber hinaus verfügen verschiedenartige Sensoren in der Regel über je eine eigene Messrate und Zeitachse. Daher ist es unabdingbar, eine Synchronisation der Messdaten auf einer gemeinsamen Zeitbasis zu realisieren.

Am Geodätischen Institut Hannover wird im Rahmen des Projektseminars 2015/16 ein kinematisches Multi-Sensor-System in Form eines Schienenmesswagens entwickelt. Messinformationen liefern Profil-Laserscanner, Neigungssensor und Kamera auf einer motorisierten Plattform. Zur Steuerung und Datenspeicherung wird ein Raspberry Pi Rechner eingesetzt. Zusätzliche Prismen-Halterungen ermöglichen das spätere Tracking durch externe Instrumente. Die Schienen sollen in den Messdaten erkennbar sein und mögliche Defekte in Form von Abweichungen aus der linearen Bahn in horizontaler sowie vertikaler Richtung aufgedeckt werden können.

Eine Wagenplattform muss sowohl ausreichend Platz als auch ein hohes Maß an Stabilität gewährleisten. Zur Ansteuerung und Stromversorgung der einzelnen Sensoren ist eine Vielzahl an Kabeln und Modulen notwendig

Der Abschlussbericht zeigt, welche Bauteile, Sensoren und zusätzliche Komponenten eingesetzt wurden und wie das Auslesen der Messdaten erfolgte. Außerdem wird näher auf die Kalibrierung zur Schätzung der Freiheitsgrade einzelner Sensoren eingegangen sowie die Umsetzung der Synchronisation disktuiert. Abgerundet wird der Bericht durch eine Darstellung und Validierung der Ergebnisse.

3D-Punktwolke des Forschungs-Multi-Sensor-Systems (farbcodiert mit Intensitätswerten).

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