Environmental and structural health monitoring by optoelectronic scanner

Abstract

Important objects of natural environment, ecologic landscapes, as well as big engineering constructions, require geometrical monitoring to predict its structural health during their lifetime. That monitoring by geodetic devices, wireless networks or GPS technology is not always optimal; sometimes it is impossible as shown. The method based on geodetic measurements automation applying local optical scanners for monitoring in natural environment is proposed. It is based on the novel method of plane spatial angles precise measurement. It consider robust invariant AD-conversion angle-to-code for instant dynamic angle, signal energetic center search method, initial reference scale adjustment, and uncertainty decrease by mediant fractions formalism for result approximation. It is described system parts interaction for spatial angle encoding with beforehand set accuracy. Method is appropriable for uncertainty reduction limited only by reasonable ratio “uncertainty/operation velocity”. The operation range, accuracy, scanners operation velocity, and its adoptions on the objects were described. Presented experimental results confirms that in front of passive scanning aperture our system overcomes main recently known optical devices for 3D coordinates recognition in offset uncertainty.

Об'єктам навколишнього середовища, екологічним ландшафтам і великим інженерним спорудам потрібно геометричний моніторинг, що дозволяє прогнозувати структурний стан об'єктів протягом усього часу використання. Моніторинг за допомогою геодезичних приладів, бездротових мереж або систем GPS не завжди оптимальний. Запропонований метод базується на автоматизації геодезичних вимірювань, що використовують локальні оптичні сканери для моніторингу навколишнього простору. Метод ґрунтується на новітньою методикою високоточного вимірювання плоских просторових кутів. Такого роду контроль не завжди є оптимальним. У статті пропонується метод моніторингу, заснований на автоматизації геодезичних вимірювань із застосуванням локальних оптичних сканерів. Використовується високоточне вимірювання плоских просторових кутів. Розглянуто Робастное аналого-цифрове перетворення кут-код для миттєвого визначення динамічного кута, метод знаходження енергетичного центру сигналу, початкова регулювання еталонної шкали і зниження невизначеності за допомогою визначення медіант дробів. Експериментальні результати підтверджують, що наша система випереджає відомі оптичні пристрої для розпізнавання тривимірних координат в зоні невизначеності.

Объектам окружающей среды, экологическим ландшафтам и крупным инженерным сооружениям требуется геометрический мониторинг, позволяющий прогнозировать структурное состояние объектов в течение всего времени использования. Мониторинг с помощью геодезических устройств, беспроводных сетей или систем GPS не всегда оптимален. Предложенный метод базируется на автоматизации геодезических измерений, использующих локальные оптические сканеры для мониторинга окружающего пространства. Метод основывается на новейшей методике высокоточного измерения плоских пространственных углов. Такого рода контроль не всегда является оптимальным. В статье предлагается метод мониторинга, основанный на автоматизации геодезических измерений с применением локальных оптических сканеров. Используется высокоточное измерение плоских пространственных углов. Рассмотрены робастное аналого-цифровое преобразование угол-код для мгновенного определения динамического угла, метод нахождения энергетического центра сигнала, начальная регулировка эталонной шкалы и снижение неопределенности с помощью определения медиант дробей. Экспериментальные результаты подтверждают, что наша система опережает известные оптические устройства для распознавания трехмерных координат в зоне неопределенности.