Startseite Fallstudien OPSIA erweitert seine Lösung durch die Integration des Ekinox INS

OPSIA erweitert seine Lösung durch die Integration des Ekinox INS

Kombination aus Fächerecholot und Laserscanner mit dem Ekinox INS.

„Der technische Support von SBG Systems war äußerst kompetent und sehr hilfreich bei der Konfiguration des INS sowie bei der Vorgehensweise selbst für den Einsatz des Lasers.“ | OPSIA

GeodätischeIMU-INS-Lösungen für VermesserFahrzeuge
OPSIA MBES und MMS

Opsia ist ein französisches Ingenieurbüro mit spezialisierten Vermessungsingenieuren. Seit mehr als zwanzig Jahren führt das Unternehmen Vermessungen in den Bereichen Land, Architektur, Infrastruktur, Ingenieurwesen und Wasserbau sowie Kartografie in allen Maßstäben durch.

Opsia verfügt über einzigartiges Know-how an der Schnittstelle zahlreicher Disziplinen im Bereich der terrestrischen und luftgestützten Topografie. Seine Technologien und die Kompetenzen seiner Ingenieure stehen für ein sehr breites Spektrum an Projekten zur Verfügung, um den unterschiedlichsten Kunden gerecht zu werden: Kommunen, Industrieunternehmen und Privatpersonen in Frankreich und weltweit.

Die wachsende Nachfrage nach hochauflösenden 3D-bathymetrischen Vermessungen (INS GNSS) in immer größeren Tiefen erfordert ständige Innovationen von den Akteuren der Branche. Damit verbunden ist eine große Herausforderung: die Neuberechnung zwischen den terrestrischen und den bathymetrischen 3D-Modellen.

OPSIA hat beschlossen, diese Herausforderung anzunehmen und das Problem mit einer einzigartigen Lösung zu lösen: der Kombination aus Fächerecholot und terrestrischem Laserscanner.

Das Projekt besteht in der Kombination zweier verschiedener Systeme, nämlich des MBES (Multi-Beam Echo Sounder) und eines terrestrischen Laserscanners, die beide mit einem Trägheitsnavigationssystem (INS) verwendet werden.

Das Projekt entstand aus der Idee heraus, verschiedene Geräte zu nutzen, die das Unternehmen bereits besaß (MBES, Laserscanner, INS). Durch die Kombination des MBES-Systems und des MMS (Mobile Mapping System) wurde eine integrierte Lösung für erweiterte Kartierungsmöglichkeiten geschaffen.

Durch die Zusammenlegung entsteht eine kombinierte Lösung aus MBES-System und MMS (Mobile Mapping System).

  • Das Teledyne Reson T20-P Multibeam-Echolot mit Vollausstattung
  • Der FOCUS S150, ein terrestrischer Laserscanner von Faro, der als Mobile-Mapping-System (MMS) eingesetzt wird
  • Das Ekinox-U INS von SBG Systems (IMU verbunden mit einer SplitBox GNSS, die inzwischen durch die Navsight Marine Solution ersetzt wurde) für die Zeitsynchronisation, Bewegungskompensation und Daten-Georeferenzierung beider Systeme.
Ekinox INS GNSS-Integration. | Quelle: OPSIA
Ekinox INS GNSS-Integration. | Quelle: OPSIA
  • Das Fächerecholotsystem (Multi-Beam Echo Sounder)
    Das Trägheitsnavigationssystem wird wie von Teledyne Reson empfohlen verwendet und integriert, das heißt durch die Verbindung des Portable Sonar Processor, des MBES und des INS. Ein konstantes PPS-Signal synchronisiert alle Geräte für einen reibungslosen Betrieb.
  • Das Mobile Mapping System
    Das MMS ist mit der INS verbunden, und zwar mithilfe eines einzigartigen PPS-Signals, das über einen der an der Splitbox verfügbaren seriellen Anschlüsse gesendet wird, um die Aufzeichnung der Laserscannerdaten zu starten, sowie eines weiteren Signals, um die Datenaufzeichnung zu beenden. Der „Event Marker“-Eintrag des ersten PPS-Signals ermöglicht die Zeitsynchronisation zwischen den Daten von INS und den Laserscannerdaten.
Ekinox und OPSIA

Das Ekinox INS bildet das Zentrum des gesamten Systems. Die SplitBox verbindet das MBES und erleichtert die Kommunikation mit IMU und GNSS für eine integrierte Funktionalität. Die Splitbox verbindet den Laserscanner, um Zeitstempel für jede Rotation seines Spiegels abzurufen.

Mithilfe einer weiteren kleinen elektronischen Komponente (Arduino NANO) synchronisieren wir beide Geräte perfekt im Hinblick auf die Zeit, wodurch ein nahtloser Betrieb erreicht wird.


Die Ergebnisse des Mobile-Mapping-Systems sind recht gut. Zwar hatte OPSIA bislang noch nicht genügend Zeit, die Genauigkeit des Systems zu bewerten, doch die vom „ INS “-System gelieferte Flugbahn scheint gut zu sein, und auch die durch die Kombination von Laserscanner und „ INS “-System gewonnene Punktwolke scheint gut zu sein.

  • Das Ekinox-U abgestimmt auf den Einsatz des Laserscanners.
  • Wir haben einen wesentlichen Teil des Projekts abgeschlossen! Der nächste Schritt besteht darin, das MMS mit dem MBES zu kombinieren, was offenbar nur noch eine Formalität ist.

    Die Ergebnisse sollten in etwa wie die folgende Küstenbefestigung aussehen:
Bathymetrische Vermessung.
Bathymetrische Vermessung. | Quelle: OPSIA
Analyse von Küstenschutzanlagen
Analyse von Küstenschutzanlagen. | Quelle: OPSIA

Das Ekinox-U in Kombination mit der SplitBox lieferte eine Trägheitsnavigationslösung speziell für den Vermessungsmarkt. Darüber hinaus vereinfachte der integrierte GNSS-Empfänger die Integration mit mehreren Geräten und SBG-Trägheitssensoren.

Heute wird es durch die Navsight Marine-Lösung ersetzt, die dank eines IP68-Aluminiumgehäuses eine noch größere Robustheit bietet. Zudem zeigen LED-Anzeigen den Status von RTK, Stromversorgung und Rekorder an. Schließlich lässt sich die kleinere IMU näher am MBES installieren, während die Navsight-Box die gesamte Berechnung und den GNSS-Empfang übernimmt.

0,0 15 °
RTK-Roll-/Pitch-Winkel
0,0 2 °
RTK-Kurs
5 cm
Die Echtzeit-Vertikalbewegung wird auf 5 cm genau gemessen und automatisch an die Wellenfrequenz angepasst.
100 m
Das IMU-Gehäuse kann oberflächenmontierbar (IP68) oder wasserdicht (100 m Tiefe) sein.

Navsight Ekinox Marine

Kompakt und kostengünstig, Navsight Ekinox Grade ist leicht und einfach für tragbare Sonarsysteme einzurichten, wodurch es ideal für Flachwassereinsätze ist.

Das äußerst vielseitige Navsight ist als Motion Reference Unit (MRU) für Roll-, Nick- und Hebebewegungen oder als kompletete Navigationslösung mit integriertem Dreifrequenz-Empfänger bzw. mit externem GNSS-Empfänger erhältlich.

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Navsight Ekinox Grade Marine

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Willkommen in unserem FAQ-Bereich! Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu unseren vorgestellten Anwendungen. Sollten Sie die gewünschten Informationen nicht finden, wenden Sie sich bitte direkt an uns, damit wir Ihnen weiterhelfen können.

Was sind Wellenmesssensoren?

Wellenmesssensoren sind unverzichtbare Hilfsmittel, um die Dynamik der Ozeane zu verstehen und die Sicherheit sowie Effizienz bei maritimen Aktivitäten zu verbessern. Durch die Bereitstellung genauer und aktueller Daten zu den Wellenbedingungen tragen sie dazu bei, fundierte Entscheidungen in verschiedenen Bereichen zu treffen – von der Schifffahrt und Navigation bis hin zum Umweltschutz. Wellenbojen sind schwimmende Geräte, die mit Sensoren ausgestattet sind, um Wellenparameter wie Höhe, Periode und Richtung zu messen.

Sie nutzen in der Regel Beschleunigungsmesser oder Gyroskope, um Wellenbewegungen (z. B. die Wellenperiode) zu erfassen, und können Echtzeitdaten zur Auswertung an landseitige Einrichtungen übertragen.

Was ist Bathymetrie?

Die Bathymetrie befasst sich mit der Erforschung und Vermessung der Tiefe und Form des Unterwasserreliefs und konzentriert sich dabei vor allem auf die Kartierung des Meeresbodens und anderer unter Wasser liegender Landschaften. Sie ist das Unterwasseräquivalent der Topografie und liefert detaillierte Einblicke in die Unterwassermerkmale von Ozeanen, Meeren, Seen und Flüssen. Die Bathymetrie spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Anwendungsbereichen, darunter Navigation, Wasserbau, Rohstoffexploration und Umweltforschung.

Moderne bathymetrische Techniken stützen sich auf Sonarsysteme wie Ein- und Mehrstrahl-Echolote, die Schallwellen zur Messung der Wassertiefe verwenden. Diese Geräte senden Schallpulse in Richtung des Meeresbodens und zeichnen die Zeit auf, die die Echos für die Rückkehr benötigen, wobei die Tiefe anhand der Schallgeschwindigkeit im Wasser berechnet wird. Insbesondere Mehrstrahl-Echolote ermöglichen die Kartierung großer Meeresbodenstreifen auf einmal, wodurch hochdetaillierte und genaue Darstellungen des Meeresbodens ermöglicht werden. Häufig wird eine RTK- + INS-Lösung eingesetzt, um präzise positionierte 3D-Darstellungen des Meeresbodens zu erstellen.

Bathymetrische Daten sind für die Erstellung von Seekarten unverzichtbar, die dazu beitragen, Schiffe sicher zu lotsen, indem sie potenzielle Unterwassergefahren wie unter Wasser liegende Felsen, Schiffswracks und Sandbänke aufzeigen. Sie spielen zudem eine entscheidende Rolle in der wissenschaftlichen Forschung und helfen Forschern dabei, geologische Strukturen unter Wasser, Meeresströmungen und marine Ökosysteme zu verstehen.

Wozu dient eine Boje?

Eine Boje ist ein schwimmendes Gerät, das vor allem in maritimen und aquatischen Umgebungen für verschiedene wichtige Zwecke eingesetzt wird. Bojen werden häufig an bestimmten Stellen platziert, um sichere Fahrrinnen, Kanäle oder Gefahrenbereiche in Gewässern zu kennzeichnen. Sie dienen Schiffen und Booten als Orientierungshilfe und helfen ihnen, gefährliche Stellen wie Felsen, Untiefen oder Schiffswracks zu umfahren.

Sie dienen als Ankerpunkte für Schiffe. Anlegebojen ermöglichen es Booten, anzulegen, ohne den Anker auswerfen zu müssen, was insbesondere in Gebieten nützlich sein kann, in denen das Ankern unpraktisch oder umweltschädlich ist.

Messbojen sind mit Sensoren ausgestattet, um Umweltbedingungen wie Temperatur, Wellenhöhe, Windgeschwindigkeit und Luftdruck zu messen. Diese Bojen liefern wertvolle Daten für die Wettervorhersage, die Klimaforschung und ozeanografische Untersuchungen.

Einige Bojen dienen als Plattformen zur Erfassung und Übertragung von Echtzeitdaten aus dem Wasser oder vom Meeresboden und werden häufig in der wissenschaftlichen Forschung, der Umweltüberwachung und für militärische Zwecke eingesetzt.

In der kommerziellen Fischerei markieren Bojen die Standorte von Reusen oder Netzen. Auch in der Aquakultur spielen sie eine wichtige Rolle, indem sie die Standorte von Unterwasserfarmen kennzeichnen.

Bojen können auch bestimmte Bereiche wie Ankerverbotszonen, Fischereiverbotszonen oder Schwimmbereiche markieren und so zur Durchsetzung der Vorschriften auf dem Wasser beitragen.

In jedem Fall sind Bojen von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Sicherheit, die Erleichterung maritimer Aktivitäten und die Unterstützung wissenschaftlicher Forschung.

Was ist Auftrieb?

Der Auftrieb ist die Kraft, die von einer Flüssigkeit (wie Wasser oder Luft) ausgeübt wird und dem Gewicht eines darin eingetauchten Objekts entgegenwirkt. Er ermöglicht es Objekten, zu schwimmen oder an die Oberfläche zu steigen, wenn ihre Dichte geringer ist als die der Flüssigkeit. Der Auftrieb entsteht durch den Druckunterschied, der auf die untergetauchten Teile des Objekts wirkt – in größeren Tiefen herrscht ein höherer Druck, wodurch eine nach oben gerichtete Kraft entsteht.

Das Prinzip des Auftriebs wird durch das Archimedische Gesetz beschrieben, das besagt, dass die nach oben gerichtete Auftriebskraft auf einen Körper dem Gewicht der von diesem Körper verdrängten Flüssigkeit entspricht. Ist die Auftriebskraft größer als das Gewicht des Körpers, schwimmt dieser; ist sie kleiner, sinkt der Körper. Der Auftrieb spielt in vielen Bereichen eine wesentliche Rolle, von der Schiffsbau- und Unterwassertechnik (Konstruktion von Schiffen und U-Booten) bis hin zur Funktionsweise von Schwimmkörpern wie Bojen.