AT509180B1 - Optoelektronisches messsystem - Google Patents

Abstract

Optoelektronisches Messsystem mit einer Sensoreinheit, welche die von Zielen ausgehende Strahlung empfängt, wobei der Empfangseinrichtung eine Optik vorgeschaltet ist, welches eine optische Achse und ein Gesichtsfeld definiert, mit einer Ablenkeinrichtung für die optische Achse und das Gesichtsfeld, die ein rotierendes Polygonspiegelrad umfasst, das Messsystem umfasst ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung, die zu jedem Messwert den Ablenkwinkel erfasst und so Messdaten erzeugt, die einem Messsystemeigenen Koordinatensystem zugeordnet werden können und gegebenenfalls in einem Datenspeicher abgelegt werden, wobei das Messsystem mindestens eine weitere Sensoreinheit (2 b) umfasst und die optischen Achsen (59,60) dieser Sensoreinheiten (2 b) von demselben Polygonspiegelrad (34) abgelenkt werden und damit der Zielraum (17) von mehreren Sensoreinheiten (2 a, 2 b), gleichzeitig abgetastet wird, wobei eine Sensoreinheit von einem Entfernungsmesser nach einem Signallaufzeitsystem gebildet ist und die von den anderen Sensoreinheiten gemessenen Größen 3D-Modellen zuordenbar sind, die durch den Entfernungsmesser in Verbindung mit der Scaneinrichtung definiert sind.

Description

Beschreibung OPTOELEKTRONISCHES MESSSYSTEM.

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Messsystem mit einer opto-elek-tronischen Sensoreinheit, die unter anderem eine Empfangseinrichtung umfasst, welche die von Zielen emittierte und/oder reflektierte Strahlung aus dem sichtbaren Bereich und/oder dem IR-und/oder dem UV-Bereich des Spektrums empfängt. Der Empfangseinrichtung ist ein optisches System, beispielsweise ein Objektiv vorgeschaltet, welches eine optische Achse und ein Gesichtsfeld definiert. Das Messsystem umfasst ferner eine Scan- oder Ablenkeinrichtung für die optische Achse und das Gesichtsfeld der Empfangseinrichtung, die ein um eine Achse rotierendes Polygonspiegelrad aufweist. Weiters ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, der die elektrischen Signale der Sensoreinheit zugeführt werden und die aus diesen bestimmte Messwerte ermittelt. Das Messsystem umfasst ferner eine Datenverarbeitungsseinrichtung, die zu jedem Messwert den Ablenkwinkel des Polygonspiegelrads erfasst und so Messdaten erzeugt, die einem Messsystem- eigenen Koordinatensystem zugeordnet werden können und gegebenenfalls in einem Datenspeicher abgelegt werden.

[0002] Ein Laserscanner mit einer Spiegelpyramide als Ablenkeinrichtung ist aus der DE 10 2004 050 682 A1 bekannt.

[0003] Bei einer ganzen Reihe von Messaufgaben werden mehrere der oben beschriebenen Systeme parallel eingesetzt, beispielsweise um die effektive Messrate und damit die Dichte der aufgezeichneten Punkte zu erhöhen, oder um unterschiedliche Messsysteme zu kombinieren. Beispiele für Messsysteme sind Laser-Entfernungsmesser-Scanner, Laser-Gasdetektor-Scan-ner oder Multispektral-Scannersysteme.

[0004] Die DE 196 53 312 C1 zeigt einen Laserscanner mit einem Polygonspiegelrad, von dem zwei benachbarte Facetten für zwei Strahlablenksysteme verwendet werden, um die Ränder eines vorbeilaufenden Bands zu detektieren.

[0005] Werden beispielsweise Untersuchungen der Vegetation in einem Gebiet durchgeführt, können im Allgemeinen Laser-Entfernungsmesser-Scanner eingesetzt werden, mit welchen die Topografie des Zielgebietes vermessen wird. Bei Einsatz von mehrzielfähigen Systemen kann gleichzeitig die Höhe der Vegetation, typisch der Baumbestände, gemessen werden. Um zusätzliche Informationen über die verschiedenen Arten innerhalb der Vegetation zu erhalten, können in Kombination mit dem Laser-Scanner Multispektral- Scannersysteme eingesetzt werden.

[0006] Beide Systeme liefern nach einer entsprechenden Auswertung Messdaten im jeweils Messsystem- eigenen Koordinatensystem, die exakt einander zugeordnet werden müssen. Hierzu ist es notwendig, ein Messsystem mit hoher Genauigkeit in Bezug auf das andere auszurichten. Im Zuge einer solchen Kalibrierung ist es im Allgemeinen erforderlich einige Messreihen auszuführen.

[0007] Vielfach ist es erforderlich, für bestimmte Messaufgaben den Winkel unter welchem das Gelände od. dergl. abgetastet wird, entsprechend den spezifischen Anforderungen zu optimieren. Alle diese Einstellungen und Kalibrierungen sind mit einem großen zeitlichen Aufwand verbunden. Bei den hohen Investitionskosten derartiger Messsysteme und der zugehörigen speziellen Trägerfahrzeugen bzw. Fluggeräten wie Flächenflugzeugen oder Hubschrauber ergeben sich erhebliche Kosten für eine solche Justage bzw. Kalibrierung.

[0008] Weitere Probleme solcher Messgeräte-Cluster ergeben sich aus dem relativ großen Platzbedarf. Müssen die einzelnen Geräte aus Platzgründen in einem größeren Abstand am Träger-Fahrzeug bzw. -Fluggerät angeordnet werden so kann durch Schwingungen, Vibrationen od. dgl. die Kalibrierung und damit die gegenseitige Zuordnung der Messpunkte der verschiedenen Systeme gestört werden. Bei Messungen im Nahbereich können darüber hinaus Parallaxenfehler auftreten.

[0009] Ein weiteres Problem kann speziell beim Einsatz in Fluggeräten der hohe Energieverbrauch darstellen.

[0010] Alle diese Problem der bekannten Messsysteme werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass das Messsystem mindestens eine weitere opto-elektronische Sensoreinheit umfasst und die optischen Achsen der weiteren Sensoreinheiten von demselben Polygonspiegelrad abgelenkt werden, wobei die Empfangsrichtungen der ersten und der weiteren Sensoreinheiten von verschiedenen Facetten des Polygonspiegelrades abgelenkt werden und damit der Zielraum von mehreren Sensoreinheiten, im Wesentlichen gleichzeitig abgetastet wird, wobei die optischen Achsen von zwei Sensoreinheiten in derselben Ebene liegen, die auch die Rotationsachse des Polygonspiegelrads enthält, und wobei die optischen Achsen dieser beiden Sensoreinheiten auf gegenüberliegende Seiten des Polygonspiegelrads treffen.

[0011] Durch die oben angeführten Maßnahmen ergibt sich ein außerordentlich kompakter und stabiler Aufbau, der weitgehend unempfindlich gegen Schwingungen und Vibrationen ist. Durch die Integration verschiedener optoelektronischer Sensoreinheiten in einem Messkopf entfällt oder reduziert sich im Falle einer Änderung des Messwinkels der Aufwand für die Justage bzw. Kalibrierung. Die bauliche Vereinigung der verschiedenen Sensoren in einem Gesamt-System erlaubt die Nutzung von Synergieeffekten, die nicht nur die Kosten für solche Systeme reduzieren, sondern auch zu einer erheblichen Senkung des Energiebedarfs des Systems im Vergleich zu bekannten Anlagen führen kann.

[0012] Es können unterschiedliche Messsysteme kombiniert werden, oder gleiche Messsysteme mit unterschiedlichen Eigenschaften, z.B. hinsichtlich des Wellenlängenbereichs, oder gleiche Messsysteme mit identen Eigenschaften.

[0013] Eine gegenseitige Beeinflussung und Störung der optoelektronischen Sensoreinheiten kann dadurch vermieden werden, dass durch entsprechende Ausrichtung der optischen Achsen der verschiedenen Sensoreinheiten in Bezug auf die Drehachse des Polygonspiegelrads die durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung von den optischen Achsen der unterschiedlichen Sensoreinheiten überstrichenen Bereiche im Wesentlichen unterschiedliche Lagen und Ausrichtungen aufweisen.

[0014] Ist die oben beschriebene Auslegung des Messsystems nicht möglich oder nicht zweckmäßig können durch entsprechende Ausrichtung der optischen Achsen der verschiedenen Sensoreinheiten in Bezug auf die Drehachse des Polygonspiegelrads die durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung von den optischen Achsen der unterschiedlichen Sensoreinheiten überstrichenen Bereiche im Wesentlichen auch gleiche Lagen und Ausrichtungen aufweisen. In einem solchen Fall sind die Sensoreinheiten jedoch so synchronisiert, dass sie einander nicht beeinflussen oder stören.

[0015] In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind bei der oben beschriebenen Anordnung die auf die Facetten des Polygonspiegelrads gerichteten optischen Achsen der beiden Sensoreinheiten symmetrisch in Bezug auf die Rotationsachse des Spiegelrads.

[0016] Zur Durchführung bestimmter Messaufgaben umfasst mindestens eine optoelektronische Sensoreinheit des erfindungsgemäßen Messsystems eine Strahlungsquelle mit einer definierten optischen Achse, welche Strahlen in Bereichen des Spektrums emittiert, in welchen die Empfangseinrichtung der Sensoreinheit empfindlich ist, wobei die optischen Achsen der Empfangseinrichtung und der Strahlungsquelle im Wesentlichen parallel verlaufen und von der selben Facette des Polygonspiegelrads abgelenkt werden.

[0017] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine der Sensoreinheiten ein Laser-Entfernungsmesser, der einen Laser-Sender umfasst, der gepulste bzw. modulierte Laser-Strahlung aussendet und eine auf den Laser-Sender abgestimmte Empfangseinrichtung aufweist, welche die von Zielen reflektierte Strahlung empfängt, wobei dem Laser-Sender und der Empfangseinrichtung je ein optisches System, insbes. ein Objektiv vorgeschaltet ist und die Sensoreinheit von einer Steuerungseinheit ansteuerbar ist. Das Messsystem umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung, der Signale der Sensoreinheit zugeführt werden und die aus diesen die Laufzeit der Laserimpulse, bzw. die Phasenlage der modulierten Laser-Strahlung und in weiterer Folge die Distanz zwischen dem Messsystem und den Zielen ermittelt.

[0018] In einer Datenverarbeitungsstufe werden zu jedem Messpunkt die gemessene Entfernung und der Ablenkwinkel des Polygonspiegelrades erfasst und so ein 3-D-Datensatz bezogen auf das Messsystem- eigene Koordinatensystem erzeugt.

[0019] Zum Nachweis und zur Messung von Konzentrationen bestimmter Gase muss zumindest eine der Sensoreinheiten eine Laserquelle aufweisen, die in einem Spektralbereich emittiert, in welchem das entsprechende Gas eine erhöhte Absorption aufweist.

[0020] In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist zumindest eine der Sensoreinheiten ein Multispektralsensor.

[0021] In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist bei einem Messsystem mit einer Laser-Entfernungsmesser-Sensoreinheit eine zweite Sensoreinheit als Laser-Entfernungsmesser ausgebildet, wobei die beiden Sensoreinheiten den Zielraum aus zwei verschiedenen Richtungen abtasten und / oder die Laserquellen der beiden Sensoreinheiten Strahlen in unterschiedlichen Spektralbereichen emittieren.

[0022] In dem oben beschriebenen Messsystem werden bevorzugt zumindest Teile der Auswerteeinrichtung für die Laser-Entfernungsmesser-Sensoreinheiten gemeinsam genutzt, wobei die Sensoreinheiten synchronisiert, insbesondere von einer gemeinsamen Steuerungseinheit gesteuert sind.

[0023] Vorzugsweise werden durch entsprechende Auslegung bzw. Einstellung der optischen Systeme der Sensoreinheiten die Sendestrahlen und/oder Gesichtsfelder verschiedener Sensoreinheiten unterschiedlich aufgeweitet, so dass sich auf den Zielen Messflecke (Footprints) verschiedener Größe ergeben.

[0024] Zur Erzielung einer möglichst robusten und gegen äußere Einflüsse unempfindlichen Messeinrichtung sind die Sensoreinheiten und das Polygonspiegelrad in einem Messkopf starr montiert, wobei dieser Messkopf gegebenenfalls um eine Achse verstellbar gelagert ist und der Verstellwinkel erfasst und bei der Eintragung der Messpunkte in das Messsystem- eigene Koordinatensystem berücksichtigt wird. Durch einen solchen, um eine Achse verstellbaren Messkopf kann die Einstellung und Kalibrierung des Messsystems ganz wesentlich vereinfacht werden.

[0025] In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst das Messsystem Mittel zur Bestimmung der Position und Lage im Raum wobei die Daten der Sensoreinheiten und die Positions- und Lagedaten jeweils mit einem eindeutigen Zeitstempel versehen werden, um eine Überführung der Messwerte vom Messsystem- eigenen Koordinatensystem in ein Weltkoordinatensystem zu ermöglichen.

[0026] Sind in einem solchen Messsystem die Sensoreinheiten und das Polygonspiegelrad in einem Messkopf starr montiert, so wird erfindungsgemäß der Messkopf mit der Lagebestimmungseinheit starr verbunden bzw. bildet der Messkopf mit dieser eine Einheit, wobei der Messkopf gegebenenfalls um eine Achse verstellbar gelagert ist und der Verstellwinkel von der Lagebestimmungseinheit erfasst und bei der Eintragung der Messpunkte in ein Weltkoordinatensystem berücksichtigt wird.

[0027] In einem Messsystem, das bei der Messung translatorisch über ein Zielgebiet oder entlang eines solchen bewegt wird, schließt vorteilhaft die Rotationsachse des Polygonspiegelrades mit dem Messsystem- eigenen Koordinatensystem einen solchen Winkel ein, dass der durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung von der optischen Achse der ersten Sensoreinheit überstrichene Bereich im Wesentlichen parallel zu einer normal auf den Richtungsvektor der translatorischen Bewegung ausgerichteten Achse des Messsystem- eigenen Koordinatensystems verläuft und somit normal auf den Richtungsvektor der translatorischen Bewegung ausgerichtet ist, wobei der durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung von der optischen Achse der zweiten Sensoreinheit überstrichene Bereich davon abweicht, und somit in

Bezug auf die translatorische Bewegung nach vorne oder hinten oder seitwärts ausgerichtet ist.

[0028] Vorzugsweise können durch Verkippen des Messkopfes, der die Sensoren und das Polygonspiegelrad umfasst bzw. des gesamten optoelektronischen Messsystems, die durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung von den optischen Achsen der unterschiedlichen Sensoreinheiten überstrichenen Bereiche so verändert werden, dass sie für die jeweilige Anwendung optimal sind.

[0029] In einer speziellen Ausführung eines Luftfahrzeug gestützten (airborne) Messsystems gemäß der Erfindung emittiert der Laser-Sender der Sensoreinheit, welche den Zielraum mit einem Strahlenfächer abtastet, der im Wesentlichen normal auf den Richtungsvektor der translatorischen Bewegung ausgerichtet ist, Laserstrahlung im infraroten Wellenlängenbereich. Der Laser-Sender der zweiten Sensoreinheit emittiert hingegen vorzugsweise im sichtbaren Bereich des Spektrums, bevorzugt im grünen Bereich, so dass bei der Vermessung der Topografie eines Terrains das Gewässer umfasst, durch die zweite Sensoreinheit im Allgemeinen auch der Sohleverlauf der Gewässer vermessen werden kann.

[0030] In einem Luftfahrzeug gestützten (airborne), erfindungsgemäßem Messsystem mit einer Laser-Entfernungsmesser-Sensoreinheit wird eine, im infraroten Wellenlängenbereich arbeitende Sensoreinheit für Landvermessung und für die Bestimmung der Lage der Wasseroberfläche verwendet.

[0031] Für die Bestimmung der Lage der Wasseroberfläche kann erfindungsgemäß auch ein ggf. vorhandener Infrarotanteil einer Sensoreinheit, die im Wesentlichen Strahlung in anderen Bereichen des Spektrums, vorzugsweise im sichtbaren Bereich des Spektrums aussendet, ausgekoppelt und entsprechend analysiert werden.

[0032] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Messsystem mit zwei Sensoreinheiten. Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen das Messprinzip an Hand einiger airborne Anwendungen. In der Fig. 4 ist eine Variante zu dem in Fig. 1 gezeigten Messsystem schematisch dargestellt, die Fig. 5 veranschaulicht das entsprechende Messprinzip. Die Fig. 6 zeigt eine Variante der in der Fig. 4 dargestellten zweiten Sensoreinheit.

[0033] In Fig. 1 ist das optoelektronische Messsystem schematisch, eingebaut in einem Container 1 dargestellt. Es umfasst einen Messkopf 2 mit zwei optoelektronischen Sensoreinheiten 2a und 2b sowie einem Polygonspiegelrad 34 als Ablenkeinrichtung. Beide Sensoreinheiten beinhalten Empfangseinrichtungen (25 und 45). Bei dem dargestellten Spiegelrad 34 sind die Facetten 28 bis 33 Flächen einer regelmäßigen Pyramide. Es können aber auch prismatische Spiegelräder eingesetzt werden. Es gibt auch bezüglich der Anzahl der Spiegelflächen keine Einschränkungen. Die Zahl der Spiegelflächen wird im Allgemeinen entsprechend der jeweiligen Anwendung festgelegt. Es können auch Spiegelräder mit einer ungeraden Zahl von Facetten eingesetzt werden.

[0034] Der Antrieb des Spiegelrades 34 erfolgt durch einen Elektromotor 35, mit 36 und 37 ist ein Winkeldecoder bezeichnet, der direkt an das Spiegelrad 34 angebaut ist und den jeweiligen Drehwinkel desselben misst. Die Rotationsachse 38 des Spiegelrades 34 schließt mit der y-Achse 102 des Messsystem- eigenen Koordinatensystems 101-103 einen Winkel von α = 90° ein. Die Rotationsachse 38 könnte jedoch in entsprechenden Modifikationen der Erfindung mit dery- Achse 102 auch Winkel von α = 75°- 90° einschließen.

[0035] Die optische Achse 57 des Empfangselements 25 der ersten optoelektronischen Sensoreinheit 2a schließt in der dargestellten Ausführung mit der y-Achse 102 des Messsystemeigenem Koordinatensystems 101- 103 einen Winkel von γ = 90° ein. Der Winkel γ kann grundsätzlich im Bereich von 90°-125° verändert werden. Emittierte und/oder reflektierte Strahlung aus dem sichtbaren Bereich und/oder dem IR- und/oder dem UV-Bereich des Spektrums aus Bereichen innerhalb des Gesichtsfelds 56 der Empfangseinrichtung 25 treten durch das Fenster 40 in das Gehäuse 39 des Messkopfs 2 ein. Die Strahlung 56 wird an einer der Facetten 28-33 des Polygonspiegelrades 34 reflektiert und trifft auf den Empfänger 25. Sie wird dort durch eine Optik 51 auf ein fotosensitives Element 52, beispielsweise eine Photodiode oder eine Avalan-che-Diode, fokussiert.

[0036] Die zweite optoelektronische Sensoreinheit 2b hat einen ähnlichen Aufbau wie die erste (2a). Die optische Achse 60 der Empfangseinrichtung 45 schließt mit der y-Achse 102 des Messsystem- eigenen Koordinatensystems 101- 103 einen Winkel von ß = 90° ein. Dieser Winkel ß kann grundsätzlich zwischen 65° und 90° variieren. Emittierte und/oder reflektierte Strahlung aus dem sichtbaren Bereich und/oder dem IR- und/oder dem UV-Bereich des Spektrums aus Bereichen innerhalb des Gesichtsfelds 104 der Empfangseinrichtung 45 treten durch das Fenster 44 in den Messkopf 2 ein und werden durch eine der Facetten 28-33 des Polygonspiegelrades 34 zu dem Empfänger 45 umgelenkt. Die optische Achse dieser Empfangseinrichtung ist mit 60 bezeichnet. Analog zum ersten Sensor wird im Empfänger 45 die Strahlung durch eine Optik 61 auf ein fotosensitives Element 62 fokussiert.

[0037] In besonderen Ausführungsformen können die Sensoreinheiten 2a und 2b auch Laserquellen (24 und 41) beinhalten. In der dargestellten Ausführung werden Strahlen des Lasers 24 der ersten Sensoreinheit durch den Spiegel 26 umgelenkt, der die Laserstrahlen auf eine der Facetten 28 bis 33 des 6-teiligen Polygonspiegelrades 34 lenkt. Die optische Achse 55 des Laserstrahls ist im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse 57 der entsprechenden Empfangseinrichtung, in speziellen Ausführungsformen können die Achsen identisch sein. Der Sendestrahl 58 des Lasers der zweiten Sensoreinheit erreicht über den Spiegel 43 das Polygonspiegelrad 34, wird an einer der Facetten 28-33 abgelenkt und tritt durch ein Fenster 44 aus dem Messkopf 2 aus (Strahl 58 in Fig.5). Die optische Achse 59 des Laserstrahls ist im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse 60 der entsprechenden Empfangseinrichtung, in speziellen Ausführungsformen können die Achsen identisch sein.

[0038] Die Winkel der Fenster 40 und 44 in Bezug auf die optischen Achsen 55, 57, 59 und 60 sind so gewählt, dass eventuell an den Fenstern 40 bzw. 44 gestreutes Licht der Laserquellen 24 bzw. 41 die Empfänger 25 bzw. 45 nicht erreicht. Dies ist insofern wesentlich, als Streulicht zu einer totalen Übersteuerung des Empfangskanals führen könnte, so dass dieser über einige Zeit „geblendet“ und nicht in der Lage wäre, die optischen Echosignale in elektrische Signale umzusetzen. Alternativ können die Fenster 40 und 44 auch in den Container eingelassen sein.

[0039] Durch die Wahl des Winkels α der Rotationsachse 38 des Polygonspiegelrades 34, und der Winkel der optischen Achsen 57 und 60 der Empfangseinrichtungen 25 und 45, ß und γ, kann ein, den Anforderungen der jeweiligen Anwendung optimal angepasstes Scanmuster der beiden optoelektronischen Sensoreinheiten 2a, 2b erreicht werden.

[0040] Es ist zweckmäßig, dass die optischen Achsen 57 und 60 der Empfangseinrichtungen 25 und 45 beider Sensoreinheiten 2a, 2b in einer Ebene liegen, die durch die Rotationsachse 38 des Polygonspiegelrades 34 einerseits und die y-Achse 102 des Messsystem- eigenen Koordinatensystems 101-103 andererseits definiert ist. In einer besonderen Ausführung ist das gesamte Messsystem im Container 1 bzw. zumindest der Messkopf 2 um eine Achse 48 verstellbar, die normal zur oben genannten Ebene verläuft. Damit können die beiden Strahlfächer den jeweiligen Anwendungen sogar vom Benutzer, beispielsweise allein durch Wahl der Einbaulage des Messsystems, optimal angepasst werden. Die Rotation des Messsystems um die Achse 48 kann entweder vom Messsystem selbst, ggf. durch Winkelsensoren an der Achse 48, erfasst werden und so das Messsystem-eigene Koordinatensystem entsprechend rotiert werden, oder von einer übergeordneten Einheit erfasst werden.

[0041] Das optoelektronische Messsystem umfasst weiters eine Auswerteeinrichtung 3, der die elektrischen Signale der Sensoreinheiten 2a und 2b zugeführt werden, und die aus diesen bestimmte Messwerte ermittelt. Das Messsystem umfasst ferner einen Rechner 6, der die von den Sensoreinheiten 2a, 2b gelieferten Daten verarbeitet und zu jedem Messwert den Ablenkwinkel des Polygonspiegelrads erfasst und so Messdaten erzeugt, die einem Messzeitpunkt und einer Messrichtung im Messsystem-eigenen Koordinatensystem zugeordnet werden können und gegebenenfalls in einem Datenspeicher 6a abgelegt werden.

[0042] In speziellen Ausführungsformen umfasst das Messsystem Mittel zur Erfassung der Lage im Raum (z.B. ein Intertialmesssystem, IMU) 5 und Mittel zur Bestimmung der Position im Raum (z.B. ein Globales Navigationssatellitensystem, GNSS) 4. Die Messdaten dieser Einrichtungen werden mit Zeitstempel versehen und können dazu benutzt werden, die ebenfalls mit einem Zeitstempel versehenen Messdaten einem Weltkoordinatensystem zuzuordnen. Dieser Schritt kann entweder im Messsystem selbst erfolgen oder von einer externen Einheit durchge-führt werden.

[0043] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagebestimmungseinheit 5 mit dem Messkopf 2 eine starre konstruktive Einheit bildet, so dass sich allfällige Schwingungen, Vibrationen oder Deformationen der mechanischen Struktur des übrigen Messsystems nicht auf die Messgenauigkeit auswirken können. In der Variante in der der Messkopf 2 um die Achse 48 schwenkbar angeordnet ist, geht durch die konstruktive Vereinigung des Messkopfes 2 mit der Lagebestimmungseinheit 5 eine Verschwenkung des Messkopfes 2 in die Messergebnisse der Lagebestimmungseinheit automatisch ein.

[0044] In der Fig. 2 ist schematisch eine Luftfahrzeug-gestützte (airborne) Version des erfindungsgemäßen optoelektronischen Messsystems dargestellt. Alle wesentlichen Komponenten des Messsystems sind in einem Container 1 installiert, der an bzw. in einem Flächenflugzeug oder einem Hubschrauber montiert ist oder von diesen an einem Kabel geschleppt werden kann. Im zentralen Teil des Containers ist der Messkopf 2 angeordnet. Mit 3 ist die Auswerteeinrichtung bezeichnet, der die elektrischen Signale der im Messkopf 2 enthaltenen Sensoreinheiten zugeführt werden und die aus diesen bestimmte Messwerte ermittelt.

[0045] In einer Ausführung enthält das optoelektronische Messsystem eine Einrichtung zur Bestimmung der Position im Raum 4, die ggf. durch eine Lagebestimmungseinheit 5 ergänzt wird, mittels welcher die Fluglage des Messkopfes 2 im Raum ermittelt wird.

[0046] Gesteuert wird das optoelektronische Messsystem durch einen Rechner 6, in welchem auch sämtliche Messdaten zusammengeführt und bearbeitet werden. Die verschiedenen Komponenten des optoelektronischen Messsystems werden durch die Stromversorgungseinheit 7 mit Energie versorgt. Der Container 1 wird bei der Messung über den Zielraum bewegt. Der Vektor dieser translatorischen Bewegung ist in der Fig. 2 mit 8 bezeichnet.

[0047] In einer Ausführung der Erfindung, umfasst der Messkopf 2 zwei Laser- Entfernungsmesser-Sensoren. Das entsprechende Messsystem wird im Folgenden näher erläutert. Die optischen Achsen der Sensoren sind in der dargestellten Ausführung bezogen auf die Normale zum Vektor 8 um ca. 10° nach vorne bzw. nach hinten gerichtet und bilden bei Ablenkung durch das Polygonspiegelrad Strahlenfächer, die den Zielraum zellenförmig abtasten. Die Winkel der Achsen können jedoch auch von den dargestellten abweichen, sie werden konstruktiv den Anforderungen der ins Auge gefassten Anwendung angepasst. Um eine gegenseitige Beeinflussung und Störung der beiden Sensoreinheiten zu vermeiden, sollen die Laserquellen der beiden Sensoreinheiten Strahlungen in deutlich unterschiedlichen Spektralbereichen emittieren. Durch schmalbandige optische Filter vor den jeweiligen Empfangseinrichtungen können die beiden Signalkanäle dann getrennt werden. Ist dies nicht möglich, so werden die beiden Laserquellen durch den Rechner 6 synchronisiert und senden die Impulsfolgen alternierend aus.

[0048] Über einen Befehl des Rechners 6 sendet der erste Sensor einen Laser-Impuls 9 aus, dessen Form im Diagramm 10 angedeutet ist. Der Laserimpuls wird an den Oberflächen eines Zieles, in diesem Beispiel eines Gebäudes 11, im Allgemeinen diffus, reflektiert, wobei in der Regel ein großer Teil der Energie durch Streuung verloren geht, ein mehr oder weniger kleiner Teil wird zum Sensor zurückgeworfen (12). Das zugehörige Diagramm 13 zeigt einen stark gedämpften Echoimpuls.

[0049] Der zweite Sensor wird ebenfalls vom Rechner 6 angesteuert und sendet einen Impuls (Strahl 14) aus. Wie in Fig. 2 angedeutet, trifft dieser auf die Oberfläche eines zweiten Zieles, im vorliegenden Beispiel eines weiteren Gebäudes 15 auf und wird ebenfalls diffus reflektiert (16). Der Verlauf des Echoimpulses entspricht im Wesentlichen dem Diagramm 13.

[0050] Durch die Abtastung des Zielraumes 17 mit zwei Sensoreinheiten aus verschiedenen Richtungen können auch vertikale Flächen, wie Fassaden vermessen werden. Es werden auch die sich bei Abtastung aus einer einzigen Richtung ergebenden Abschattungen weitgehend vermieden. Da die Strahlengänge der beiden Sensoreinheiten einen Winkel einschließen, kommt es zu keiner gegenseitigen Beeinflussung der beiden Einheiten.

[0051] In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, wobei Teile, die mit den in der Fig. 2 gezeigten übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen aufweisen. Im Gegensatz zu dem Beispiel nach Fig. 2 sind hier die optischen Achsen der beiden Sensoreinheiten parallel und liegen in Ebenen, die normal zum Bewegungsvektor 8 verlaufen. Die erste Sensoreinheit ist ein Laser-Entfernungsmesser, der Sendestrahl ist mit 9, die Echosignale sind mit 12 bezeichnet. In der Auswerteeinrichtung 3 werden aus der Laufzeit der einzelnen Impulse in bekannter Weise Entfernungswerte berechnet. Diese Einheit erfasst die Topografie des Geländes 17. Beinhaltet das Messsystem auch Mittel zur Bestimmung der Position und Lage im Raum kann aus den Messdaten durch den Rechner 6 beispielsweise ein 3-D-Datensatz bzw. ein 3-D-Modell des Zielraums berechnet werden.

[0052] Die zweite Sensoreinheit kann ebenfalls einen Laser-Entfernungsmesser umfassen. In einer Ausführung des Messsystems nach Fig. 1, 2 oder 4 emittiert die Laserquelle desselben Strahlung in einem Bereich des Spektrums, der von dem der ersten Sensoreinheit abweicht und beispielsweise im Bereich des sichtbaren Lichtes, vorzugsweise im grünen Bereich des Spektrums liegt. Mit dieser Strahlung ist es möglich, im Zielgebiet befindliche Gewässer 21, insbesondere deren Sohleverlauf zu vermessen. Bezüglich Einzelheiten dieses Messsystems wird auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4 bis 6 verwiesen.

[0053] In einerweiteren Variante des Messsystems nach Fig. 1, 2 oder 3 kann die zweite Sensoreinheit als Gasanalyseeinrichtung ausgebildet sein, die erhöhte Konzentrationen von bestimmten spezifischen Gasen im Zielgebiet detektiert. Diese Sensoreinheit umfasst eine Laserquelle, die, wie in Fig. 3 dargestellt, Laserstrahlen 18 in einem Spektralbereich aussendet, in welchem das entsprechende Gas eine erhöhte Absorption aufweist. Aus den Pegelschwankungen der Echosignale 19 kann auf die Konzentration des Gases geschlossen werden. Die entsprechenden erhöhten Gaskonzentrationen (Wolke 22 in Fig. 3) können beispielsweise in dem 3-D-Modell, das mit Hilfe der ersten Sensoreinheit ermittelt wird, dargestellt werden. Dieses optoelektronische Messsystem kann beispielsweise dazu eingesetzt werden Leckstellen in Gasleitungen 20 aufzuspüren oder Gär- oder Deponiegase etc. zu orten.

[0054] In einer Variante des Beispiels gemäß Fig. 1, 2 oder 3 kann als zweite Sensoreinheit auch ein sogen, passiver Sensor, beispielsweise ein Multi- oder ein Singlespektralsensor eingesetzt werden. In diesem Fall wird das Zielgebiet nicht von einer Lichtquelle der Sensoreinheit beleuchtet, es wird lediglich die von den Zielen emittierte bzw. reflektierte Strahlung ausgewertet. Die Ergebnisse dieser passiven Messung werden ggf. mit den Daten der ersten, der Laser-Entfernungsmesser-Sensoreinheit und denen der Navigationseinrichtung verknüpft und können als ein 3-D-Datensatz mit den entsprechenden Strahlungswerten ausgegeben werden. Ein solches Messsystem kann beispielsweise zur Untersuchung der Vegetation im Zielgebiet eingesetzt werden.

[0055] Die Fig. 4 zeigt das Messsystem in einer Konfiguration die besonders vorteilhaft für die kombinierte Anwendung von Gelände- und Sohlevermessung ist. Alle jene Teile, die bereits in den Fig. 1 bis 3 beschrieben worden sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und werden im Folgenden nicht oder nur kurz erörtert. Die erste Sensoreinheit beinhaltet einen IR-Laser. Die optischen Achsen dieses Sensors verlaufen im Wesentlichen normal zum Vektor 8 (Nadir) und bilden bei Ablenkung durch das Polygonspiegelrad einen Fächer, der den Zielraum zellenförmig abtastet. Der zweite Sensor umfasst einen Laser 141, der im sichtbaren Bereich, vorzugsweise im grünen Bereich des Spektrums emittiert und bezüglich der Strahlen des ersten Sensors um einen Winkel von etwa 20° nach vorne gerichtet ist. In ihrer Gesamtheit bilden die Strahlen des zweiten Sensors bei Ablenkung durch das Polygonspiegelrad 34 einen weiteren, gleichartigen Strahlenfächer, der den Zielraum ebenfalls zellenförmig abtastet. Die zusätzlichen Spiegel 27 und 42 dienen der Umlenkung der optischen Achse der Empfangseinrichtung 25 der ersten Sensoreinheit bzw. des Laserstrahls 58 der zweiten Sensoreinheit und ermöglichen so eine besonders kompakte Bauform.

[0056] In der Fig. 5 ist schematisch eine luftgestützte Version des erfindungsgemäßen optoelektronischen Messsystems unter Verwendung eines Messkopfes gemäß der Fig. 4 dargestellt. Alle jene Teile, die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben worden sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und werden im Folgenden nicht oder nur kurz erörtert.

[0057] Der Messkopf 2 umfasst, wie in Fig. 4 gezeigt, zwei Laser-Entfernungsmesser- Sensoren, einen ersten, der Laserstrahlen im IR-Bereich und einen zweiten, der im sichtbaren Bereich, vorzugsweise im grünen Bereich des Spektrums emittiert.

[0058] Über einen Befehl des Rechners 6 sendet der erste Sensor einen IR-Impuls 53 aus, dessen Form im Diagramm 65 angedeutet ist. Der Laserimpuls wird an der Oberfläche des Landes 67 bzw. eines Gewässers 70 diffus reflektiert, wobei in der Regel ein großer Teil der Energie durch Streuung verloren geht, ein mehr oder weniger kleiner Teil 56 wird zum Sensor zurückgeworfen. Das zugehörige Diagramm 66 zeigt einen stark gedämpften Echoimpuls, der aber im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie der Sende-Impuls 65.

[0059] Der zweite Sensor wird ebenfalls vom Rechner 6 angesteuert und sendet einen Impuls 58 mit der Impulsform gemäß dem Diagramm 68 aus. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, trifft dieser schräg auf die Oberfläche 69 eines Gewässers 70. Ein Teil des einfallenden Strahles wird reflektiert. Da die Oberfläche 69 im Allgemeinen nicht spiegelglatt ist, kommt es auch hier zu einer diffusen Reflektion und es wird von der Oberfläche 69 ein Echoimpuls zum Sensor zurückgeworfen.

[0060] E in anderer Teil des Strahles 58 dringt in das Wasser 70 ein, wird entsprechend den Brechungsindizes von Luft und Wasser abgelenkt (Strahl 72), und trifft auf die Sohle 73 des Gewässers 70 und wird dort diffus reflektiert. Ein Teil der einfallenden Energie wird in Bezug auf den Strahl 72 in sich reflektiert (74), wobei er bei Austritt aus dem Wasser entsprechend abgelenkt und auf den zweiten Sensor gerichtet wird. Der entsprechende Echoimpuls ist mit 71 bezeichnet, das zugehörige Diagramm mit 75. In diesem Diagramm sind die Impulsamplituden überhöht dargestellt. Der Impuls ist stark gedämpft und in seiner Form verändert. Das erste Maximum 76 des Echoimpulses repräsentiert die Wasseroberfläche 69, das Maximum 77 die Sohle 73 des Gewässers. Die Steilheit der Kurve 78 wird durch die Trübung des Wassers bestimmt, sie verläuft bei klarem Wasser relativ flach, je nach Trübung des Wassers entsprechend steiler.

[0061] Um eine korrekte Position des Footprints auf der Sohle des Gewässers zu erhalten, ist es notwendig, den Brechungsindex des Wassers bzw. den Salzgehalt desselben sowie die ungefähre Wassertemperatur in das System einzugeben.

[0062] Die Fig. 6 zeigt eine Variante zu der Ausführung gemäß Fig. 4. Hier wird davon ausgegangen, dass Laser der zweiten Sensoreinheit nicht nur in einem schmalen Band im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums emittieren, sondern auch kohärente Laserstrahlung in anderen Bändern aussendet. So emittiert die Laserquelle 141 typischerweise auch mit einer relativ hohen Leistung im Infrarot Bereich. Da die IR-Strahlung zum überwiegenden Teil an der Wasseroberfläche absorbiert und diffus reflektiert wird und nur ein kleinerer Anteil in das Wasser eindringt, kann sie genutzt werden, um die Lage der Wasseroberfläche 69 zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird im Strahlengang des Empfängers 45 ein dichroitischer Spiegel 79 angeordnet, der sehr selektiv nur das IR-Band, in welchem der Laser 141 emittiert, zu einem IR-Empfänger 80 reflektiert, während die übrige Echo-Strahlung den Spiegel 79 im Wesentlichen ungedämpft passiert und zum Empfänger 145 gelangt. Da der Sensor eins von der Modifikation des Messkopfes nicht betroffen ist, wurde darauf verzichtet, ihn in der Fig. 6 darzustellen. Teile, die bereits in der Fig. 4 gezeigt sind, sind in der Fig. 6 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

[0063] Von den Empfängern der beiden Sensoreinheiten gemäß den Figuren 4 oder 6 werden elektrische Impulse an die Auswerteeinrichtung 3 geliefert, die den optischen Sende- und Echo-Impulsen entsprechen. Diese Impulse werden im Folgenden verstärkt und gegebenenfalls gefiltert und schließlich digitalisiert. Aus den digitalisierten Signalen werden Impulse rekonstruiert. Mit an sich bekannten Algorithmen wird die zeitliche Lage der Impulse ermittelt. Aus den Differenzen der zeitlichen Lagen der Echo- und der Start-Impulse ergeben sich die Laufzeiten der Impulse und damit die Entfernungen des Messkopfes 2 von den Zielen. Diese Entfernungswerte werden zusammen mit den Signalen des Winkeldecoders 36 und 37 (in den Fig. 4 und 6) dem Rechner 6 zugeführt, der diese miteinander verknüpft, dem Messsystem-eigenen Koordinatensystem zuordnet und ggf. auf einem Datenspeicher 6a ablegt.

[0064] Das erfindungsgemäße Messsystem gemäß den Fig. 5 und 6 eignet sich primär zur Vermessung von Küstenverläufen, Hafenbecken, Gezeitenzonen, wie Wattmeere sowie Unterwasser-Hindernisse wie Wracks, Riffe, Eisberge etc. Bei optimalen Wasser-Sichtverhältnissen können Ziele bis zu einer Tiefe von 80 m gemessen werden.

[0065] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise abgeändert werden ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können neben den oben beschriebenen Sensoreinheiten auch andere aktive oder passive optoelektronische Sensoreinheiten eingesetzt werden. In den obigen Ausführungsbeispielen enthält ein Messkopf jeweils 2 Sensoreinheiten. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, Messköpfe mit weiteren Sensoreinheiten auszurüsten. Es können auch Sensoreinheiten eingesetzt werden, welche das Zielgebiet nicht normal zum Bewegungsvektor 8 abtasten sondern unter einem Winkel oder parallel zu diesem.

Claims (19)

1. Patentansprüche 1. Optoelektronisches Messsystem mit einer opto-elektronischen Sensoreinheit, unter anderem eine Empfangseinrichtung umfassend, welche die von Zielen emittierte und/oder reflektierte Strahlung aus dem sichtbaren Bereich und/oder dem IR- und/oder dem UV-Be-reich des Spektrums empfängt, wobei der Empfangseinrichtung ein optisches System, beispielsweise ein Objektiv vorgeschaltet ist, welches eine optische Achse und ein Gesichtsfeld definiert, mit einer Scan- oder Ablenkeinrichtung für die optische Achse und das Gesichtsfeld der Empfangseinrichtung, die ein um eine Achse rotierendes Polygonspiegelrad umfasst, weiters mit einer Auswerteeinrichtung, der die elektrischen Signale der Sensoreinheit zugeführt werden und die aus diesen bestimmte Messwerte ermittelt, das Messsystem umfasst ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung, die zu jedem Messwert den Ablenkwinkel des Polygonspiegelrads erfasst und so Messdaten erzeugt, die einem Messsystem-eigenen Koordinatensystem zugeordnet werden können und gegebenenfalls in einem Datenspeicher abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem mindestens eine weitere opto-elektronische Sensoreinheit (2b) umfasst und die optischen Achsen (59,60) der weiteren Sensoreinheiten (2b) von demselben Polygonspiegelrad (34) abgelenkt werden, wobei die Empfangsrichtungen (25,45) der ersten und der weiteren Sensoreinheiten von verschiedenen Facetten (28-33) des Polygonspiegelrades (34) abgelenkt werden und damit der Zielraum (17) von mehreren Sensoreinheiten (2a, 2b), im Wesentlichen gleichzeitig abgetastet wird, wobei die optischen Achsen (55, 57 bzw. 59, 60) von zwei Sensoreinheiten (2a, 2b) in derselben Ebene liegen, die auch die Rotationsachse (38) des Polygonspiegelrads (34) enthält, und wobei die optischen Achsen (55,57 bzw. 59,60) dieser beiden Sensoreinheiten auf gegenüberliegende Seiten des Polygonspiegelrads (34) treffen.
2. 2. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Ausrichtung der optischen Achsen (55, 57 und 59,60) der verschiedenen Sensoreinheiten (2a, 2b) in Bezug auf die Drehachse (38) des Polygonspiegelrads (34) die durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung (34) von den optischen Achsen (55, 57 und 59,60) der unterschiedlichen Sensoreinheiten (2a, 2b) überstrichenen Bereiche im wesentlichen unterschiedliche Lagen und Ausrichtungen aufweisen.
3. 3. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Ausrichtung der optischen Achsen (55, 57 und 59,60) der verschiedenen Sensoreinheiten (2a, 2b) in Bezug auf die Drehachse (38) des Polygonspiegelrads (34) die durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung (34) von den optischen Achsen (55, 57 und 59,60) der unterschiedlichen Sensoreinheiten (2a, 2b) überstrichenen Bereiche im Wesentlichen gleiche Lagen und Ausrichtungen aufweisen, die Sensoren jedoch so synchronisiert sind, dass sie einander nicht beeinflussen oder stören.
4. 4. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Facetten (28-33) des Polygonspiegelrads (34) gerichteten optischen Achsen (55,57 bzw. 59,60) der beiden Sensoreinheiten symmetrisch in Bezug auf die Rotationsachse (38) des Spiegelrads (34) sind.
5. 5. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine optoelektronische Sensoreinheit eine Strahlungsquelle (24) mit einer definierten optischen Achse (55) umfasst, welche Strahlungsquelle (24) Strahlen in Bereichen des Spektrums emittiert, in welchen die Empfangseinrichtung (25) der Sensoreinheit empfindlich ist, wobei die optischen Achsen (57 und 55) der Empfangseinrichtung und der Strahlungsquelle im Wesentlichen parallel verlaufen und von der selben Facette (28- 33) des Polygonspiegelrads (34) abgelenkt werden.
6. 6. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sensoreinheiten ein Laser-Entfernungsmesser ist, der einen Laser-Sender (24), der gepulste bzw. modulierte Laser-Strahlung aussendet und eine auf den Laser-Sender abgestimmte Empfangseinrichtung umfasst, welche die von Zielen reflektierte Strahlung empfängt, wobei dem Laser-Sender und der Empfangseinrichtung je ein optisches System, insbes. ein Objektiv (51) vorgeschaltet ist und die Sensoreinheit von einer Steuerungseinheit (6) ansteuerbar ist, weiters mit einer Auswerteeinrichtung (3), der Signale der Sensoreinheit zugeführt werden und die aus diesen die Laufzeit der Laserimpulse, bzw. die Phasenlage der modulierten Laser-Strahlung und in weiterer Folge die Distanz zwischen dem Messsystem und den Zielen ermittelt und in der Datenverarbeitungsstufe (6) zu jedem Messpunkt die gemessene Entfernung und der Ablenkwinkel des Polygonspiegelrades (34) erfasst werden und so ein 3-D-Datensatz bezogen auf das Messsystemeigene Koordinatensystem erzeugt wird.
7. 7. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sensoreinheiten unter anderem zur Messung der Konzentration eines spezifischen Gases dient und eine Laserquelle umfasst, die in einem Spektralbereich emittiert, in welchem das entsprechende Gas eine erhöhte Absorption aufweist.
8. 8. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sensoreinheiten ein Multispektralsensor ist.
9. 9. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sensoreinheit (41,45 bzw. 141,145) als Laser-Entfernungsmesser ausgebildet ist, wobei die beiden Sensoreinheiten (24,25 und 41, 45 bzw. 141, 145) den Zielraum aus zwei verschiedenen Richtungen abtasten und / oder die Laserquellen (24,141) der beiden Sensoreinheiten Strahlen in unterschiedlichen Spektralbereichen emittieren.
10. 10. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Auswerteeinrichtung (3) für die Laser-Entfernungsmesser-Sensorein-heiten gemeinsam genutzt werden, wobei die Sensoreinheiten (2a, 2b) synchronisiert, insbesondere von einer gemeinsamen Steuerungseinheit (6) gesteuert sind.
11. 11. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Auslegung bzw. Einstellung der optischen Systeme (51, 61) der Sensoreinheiten (2a, 2b) die Sendestrahlen und/oder Gesichtsfelder verschiedener Sensoreinheiten unterschiedlich aufgeweitet werden, so dass sich auf den Zielen Messflecke (Footprints) verschiedener Größe ergeben.
12. 12. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (2a, 2b) und das Polygonspiegelrad (34) in einem Messkopf (2) starr montiert sind, wobei dieser Messkopf (2) gegebenenfalls um eine Achse (48) verstellbar gelagert ist und der Verstellwinkel erfasst und bei der Eintragung der Messpunkte in das Messsystem-eigene Koordinatensystem (101-103) berücksichtigt wird.
13. 13. Optoelektronisches Messsystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem Mittel (4 und 5) zur Bestimmung der Position und Lage im Raum umfasst und die Daten der Sensoren (2a, 2b) und die Positions- und Lagedaten jeweils mit einem eindeutigen Zeitstempel versehen werden um eine Überführung der Messwerte vom Messsystem-eigenen Koordinatensystem (101-103) in ein Weltkoordinatensystem durchzuführen.
14. 14. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (2a, 2b) und das Polygonspiegelrad (34) in einem Messkopf (2) starr montiert sind und der Messkopf (2) mit der Lagebestimmungseinheit (5) starr verbunden ist bzw. mit dieser eine Einheit bildet, wobei der Messkopf (2) gegebenenfalls um eine Achse (48) verstellbar gelagert ist und der Verstellwinkel von der Lagebestimmungseinheit (5) erfasst und bei der Eintragung der Messpunkte in ein Weltkoordinatensystem berücksichtigt wird.
15. 15. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 1, mit zwei Sensoreinheiten, das relativ in Bezug auf den Zielraum translatorisch bewegbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (38) des Polygonspiegelrades (34) mit dem Messsystemeigenen Koordinatensystem (101-103) einen solchen Winkel (a) einschließt, dass der durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung (34) von der optischen Achse (55 bzw. 57) der ersten Sensoreinheit (2a) überstrichene Bereich im Wesentlichen parallel zu einer normal auf den Richtungsvektor (8) der translatorischen Bewegung ausgerichteten Achse (102) des Messsystem-eigenen Koordinatensystems (101-103) verläuft und somit normal auf den Richtungsvektor (8) der translatorischen Bewegung ausgerichtet ist und der durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung (34) von der optischen Achse (59 bzw. 60) der zweiten Sensoreinheit (2b) überstrichene Bereich davon abweicht, und somit in Bezug auf die translatorische Bewegung nach vorne oder hinten oder seitwärts ausgerichtet ist.
16. 16. Optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 1 mit zwei Sensoreinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verkippen des Messkopfes (2), der die Sensoren (2a, 2b) und das Polygonspiegelrad (34) umfasst bzw. des gesamten optoelektronischen Messsystems (1) die durch die Scanbewegung der Ablenkeinrichtung (34) von den optischen Achsen (55, 57 bzw. 59, 60) der unterschiedlichen Sensoreinheiten überstrichenen Bereiche so verändert werden können, dass sie für die jeweilige Anwendung optimal sind.
17. 17. Luftfahrzeug-gestütztes optoelektronisches Messsystem mit einem Messsystem nach Patentanspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser-Sender (24) der Sensoreinheit, welche den Zielraum mit einem Strahlenfächer abtastet, der im Wesentlichen normal auf den Richtungsvektor (8) der translatorischen Bewegung ausgerichtet ist, im infraroten Bereich, der Laser-Sender (141) der zweiten Sensoreinheit vorzugsweise im sichtbaren Bereich des Spektrums, bevorzugt im grünen Bereich, emittiert, so dass bei der Vermessung eines Terrains (67), das Gewässer (70) umfasst, durch die zweite Sensoreinheit im Allgemeinen auch der Sohleverlauf (73) der Gewässer (70) vermessen werden kann.
18. 18. Luftfahrzeug gestütztes optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die im Infrarot-Bereich arbeitende Sensoreinheit (2a) für Landvermessung und für die Bestimmung der Lage der Wasseroberfläche (69) verwendet wird.
19. 19. Luftfahrzeug gestütztes optoelektronisches Messsystem nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Lage der Wasseroberfläche (69) auch ein ggf. vorhandener Infrarotanteil der zweiten Sensoreinheit (2b), die im Wesentlichen Strahlung vorzugsweise im sichtbaren Bereich des Spektrums aussendet, ausgekoppelt und entsprechend analysiert werden kann. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen