DE480832T1 - Optische verfahren und vorrichtung fuer hochakkurate topographie. - Google Patents

Optische verfahren und vorrichtung fuer hochakkurate topographie.

Info

Publication number
DE480832T1
DE480832T1 DE199191402698T DE91402698T DE480832T1 DE 480832 T1 DE480832 T1 DE 480832T1 DE 199191402698 T DE199191402698 T DE 199191402698T DE 91402698 T DE91402698 T DE 91402698T DE 480832 T1 DE480832 T1 DE 480832T1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
detector
laser source
spatial coordinates
optical
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE199191402698T
Other languages
English (en)
Inventor
Michel F-94160 Saint-Mande Kasser
Original Assignee
Institut Geographique National, Paris
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Geographique National, Paris filed Critical Institut Geographique National, Paris
Publication of DE480832T1 publication Critical patent/DE480832T1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Claims (33)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung von räumlichen Koordinaten von Punkten (A) unter Verwendung einer optischen Vorrichtung, die einerseits durch eine optische Anordnung, bestehend aus einer gepulsten Laserquelle (14) und einem für die von der genannten Laserquelle (14) ausgesandten Strahlung empfindlichen Detektor (16), und andererseits durch Reflektoren (10) gebildet ist, bei dem die Laufzeit (^t1) der von der Laserquelle (14) ausgesandten, von einem Reflektor (10) reflektierten und von dem Detektor (16) detektierten Impulse gemessen wird, um Relationen zwischen den genannten räumlichen Koordinaten zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Laserquelle (14) ausgesandte Laserstrahlung aufgeweitet wird, um den Strahlwinkel zu vergrößern, und daß die von den Reflektoren (10) reflektierte Strahlung unter einem großen Blickwinkel empfangen wird, um sie auf den Detektor (16) weiterzuleiten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlwinkel (8) der ausgesandten divergenten Laserstrahlung am Scheitel einen Halbwinkel (&agr;) zwischen 5° und 35° aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorab die angenäherten räumlichen Koordinaten der optischen Anordnung mit einem Hilfs-Navigationssystem, wie einem radio-elektrischen System (6, 40, 42) bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des von der Laserquelle (14) ausgesandten Laserimpulses vor dessen Aufweitung abgenommen und auf den Detektor (16) als Referenzzeitpunkt (t0) für die Laufdauer geleitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Detektors
. (16)/ das der vom Detektor (16) empfangenen Lichtintensität entspricht, verstärkt und daß das verstärkte .&phgr; Signal numerisch abgetastet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die numerische Abtastfrequenz des verstärkten Ausgangssignals des Detektors (16) über 1 GHz liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil des von der Laserquelle (14) ausgesandten Laserimpulses vor dessen Aufweitung abgezweigt und auf den Detektor (16) als Referenzzeitpunkt (to) für die Laufzeit geleitet wird, daß das verstärkte und abgetastete Ausgangssignal des Detektors (16) ausgewertet wird, um die zu einer Reflektion des Laserimpulses an einem Reflektor (10) gehörenden Peaks (P1) des genannten Ausgangssignals zu ermitteln und um die zu den Zeit-Intervallen (ti-t0) zwischen dem genannten Referenzzeitpunkt (to) für die Laufzeit und dem Zeitpunkt (t£) des Auftretens der genannten Peaks (P1) gehörenden Laufzeiten (At1) zu bestimmen, und daß eine Wertegesamtheit, die den genannten Laufzeiten (At1) entspricht, in einem Speicher
(66) abgespeichert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswertungsschritt für das verstärkte und abgetastete Signal und der Schritt der Abspeicherung in dem 0 Speicher (66) während des zwei nacheinander folgende Aussendungen von Impulsen durch die Laserquelle (14) ";, trennenden Zeitintervalls vorgenommen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Auswertung des verstärkten und abgetasteten Signals eine Validierungsschritt für die Peaks (P1) des verstärkten und abgetasteten Ausgangssignals
enthält, um Peaks mit einer zeitlichen Breite zu eliminieren, die einen in Abhängigkeit von der Zeitdauer der von der Laserquelle (14) ausgesandten Impulse bestimmten Grenzwert überschreiten.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (13) an Bord eines Luftfahrzeugs (2) installiert ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reflektor (10) an einer im Boden (4) verankerten Struktur (46) befestigt ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Laufzeiten (&tL) der Laserimpulse benutzt werden, um die räumlichen Koordinaten von Punkten (A), an denen die Reflektoren (10) angeordnet sind, präzise zu bestimmen.
13. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 12 für die hochpräzise Topografie, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (10) in der Nähe einer Entnahmezone für geologische Resourcen installiert sind und daß die festgestellten räumlichen Koordinaten von über die genannte Zone verteilten Punkten (A) Informationen über Absenkungen in der genannten Zone liefern.
14. System zur Bestimmung von räumlichen Koordinaten von Punkten nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer optischen Anordnung (13), die eine gepulste Laserquelle (14) und einen für die von der Laserquelle (14) ausgesandte Strahlung empfindlichen Detektor (16) aufweist, und mit Reflektoren (10) und Mitteln (34, 36, 68) zur Behandlung des Ausgangssignals des Detektors (16), dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (13) unter anderem eine optische AufWeitungseinrichtung
0480332
(26, 28) zur Aufweitung der von der Laserquelle ausgesandten Strahlung und einen Lichtsammler mit einem großen Bildwinkel (30) aufweist, der vor dem Detektor (16) angeordnet ist, um diesem die mit großem Blickwinkel aufge-5 nommene Strahlung weiterzuleiten.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Aufweitungseinrichtung (26, 28) wenigstens eine plankonkave Linse (26, 28) aufweist.
16. System nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Aufweitungseinrichtung (26, 28) einen Strahl mit einem vergrößerten Strahlwinkel (8) produziert, der am Scheitel einen Halbwinkel (&agr;) zwischen 5° und 35° aufweist.
17. System nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserquelle (14) Impulse mit einer Dauer von unter 50 ns aussendet.
18. System nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsammler (30) mit einem großen Bildwinkel eine sphärische Linse (30) aufweist.
19. System nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (16) eine PIN-Photodiode (16) aufweist.
20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die PIN-Photodiode (16) eine empfindliche Oberfläche (17) mit einer Größe von über 10 mm2 aufweist.
21. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die empfindliche Oberfläche (17) des Detektors (16) im wesentlichen tangential zur sphärischen Vokalebene (C) der sphärischen Linse (30) angeordnet ist.
22. System nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (13) unter anderem einen dielektrischen Spiegel (22) aufweist, der die von der Laserquelle (14) ausgesandte Strahlung auf die optische Aufweitungseinrichtung (26, 28) und auf ein optisches Fasersegment leitet, das sich zwischen der rückseitigen Fläche des dielektrischen Spiegels (22) und dem Detektor (16) erstreckt, um ein Teil der von der Laserquelle (14) ausgesandten Strahlung abzuzweigen und auf den Detektor (16) zu leiten, wobei der genannte Teil dem Transmissionsverlust des dielektrischen Spiegels (22) entnommen wird.
23. System nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die optische Anordnung (13) an Bord eines Luftfahrzeugs (2) angeordnet ist.
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Einrichtung zur ungefähren Errechnung der räumlichen Koordinaten des Luftfahrzeugs (2) aufweist, wie beispielsweise ein radio-elektrisches Navigationssystem (6, 40, 42).
25. System nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Reflektor (10) ein Reflektor vom Typ eines kubischen Keils ist, dessen Scheitelpunkt einen Punkt (A) definiert, dessen räumliche Koordinaten bestimmt werden.
26. System nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reflektor (10) an einer im Boden (4) verankerten Struktur (46) befestigt ist.
27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die im Boden (4) verankerte Struktur (46) einen im wesentlichen vertikalen Pfeiler (52) aufweist, auf dessen Spitze der Reflektor (10) angeordnet ist.
04
28. System nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fensterscheibe (54) mit parallelen Flächen über jedem Reflektor (10) angeordnet ist und daß die Fensterscheibe (54) gegenüber einer horizontalen Ebene (Ph)
f) geneigt ist.
29. System nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung für die Ausgangssignale des Detektors (16) einen Verstärker (34),
LO eine numerische Abtasteinrichtung (36), die das durch den Verstärker (34) verstärkte Signal abtastet und in Daten eines Histogramms, die in einem Pufferspeicher (37) abgespeichert werden, umwandelt, und einen Mikroprozessor (68) aufweist, der die im Pufferspeicher (37) abge-
L5 speicherten Daten des Histogramms ausliest, eine Berechnung der Laufzeit (^t1) reflektierten Impulse vornimmt und in einen Speicher (66) eine Gesamtheit von Werten ablegt, die den genannten Laufzeiten (At1) entsprechen.
30. System nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (34) ein Durchlaßband aufweist, dessen obere Bandgrenze unterhalb von 50 MHz liegt.
31. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die PIN-Photodiode (16) mit einer inversen Polarität aus einer elektrischen Versorgung (62) gespeist wird und daß ein Belastungswiderstand (64) parallel zu dem Schaltungszweig angeordnet ist, der die Versorgung (62) und die PIN-Photodiode (16) aufweist.
- 32. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der numerische Abtaster (36) eine Abtastfrequenz von über 1 GHz aufweist.
:5
33. Optische Anordnung (13) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einer Laserquelle
(14) und einem für die Strahlung der genannten Laserquelle (14) empfindlichen Detektor (16), dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine optische Aufweitungseinrichtung (26, 28) zur Aufweitung der von der Laserquelle (24) emittierten Strahlung und einen Lichtsammler (30) mit einem großen Bildfeld aufweist, der vor dem Detektor (16) angeordnet ist und auf diese mit dem großen Bildfeld empfangene Strahlung weiterleitet.
DE199191402698T 1990-10-12 1991-10-09 Optische verfahren und vorrichtung fuer hochakkurate topographie. Pending DE480832T1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9012609A FR2667950B1 (fr) 1990-10-12 1990-10-12 Procede pour determiner les coordonnees spatiales de points, application de ce procede a la topographie de haute precision, systeme et dispositif optique pour la mise en óoeuvre de ce procede.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE480832T1 true DE480832T1 (de) 1992-12-17

Family

ID=9401168

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69117858T Expired - Fee Related DE69117858T2 (de) 1990-10-12 1991-10-09 Optische Verfahren und Vorrichtung für hochakkurate Topographie
DE199191402698T Pending DE480832T1 (de) 1990-10-12 1991-10-09 Optische verfahren und vorrichtung fuer hochakkurate topographie.

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69117858T Expired - Fee Related DE69117858T2 (de) 1990-10-12 1991-10-09 Optische Verfahren und Vorrichtung für hochakkurate Topographie

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5191385A (de)
EP (1) EP0480832B1 (de)
AT (1) ATE135470T1 (de)
CA (1) CA2053125A1 (de)
DE (2) DE69117858T2 (de)
ES (1) ES2033608T1 (de)
FR (1) FR2667950B1 (de)
GR (1) GR920300103T1 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576973A (en) * 1994-04-18 1996-11-19 Radiodetection Limited Apparatus and method for obtaining geographical positional data for an object located underground
SE9402047L (sv) * 1994-06-13 1995-12-14 Contractor Tools Ab Förfarande och anordning för fjärrstyrning av en eller flera arbetsmaskiner
US5557397A (en) * 1994-09-21 1996-09-17 Airborne Remote Mapping, Inc. Aircraft-based topographical data collection and processing system
CA2287033A1 (en) 1999-10-21 2001-04-21 Geoid Exploration Ltd. Land-marking device and a method of land surveying and marking
FI112402B (fi) * 1999-10-28 2003-11-28 Diware Oy Menetelmä puustotunnusten määrittämiseksi sekä tietokoneohjelma menetelmän suorittamiseksi
US6507392B1 (en) * 2001-04-16 2003-01-14 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Single multiple aperture (“SMART”) lens system
DE10213843A1 (de) * 2002-03-27 2003-10-09 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
US20040246463A1 (en) * 2003-01-29 2004-12-09 Milinusic Tomislav F. Method and apparatus for optical inertial measurement
DE10351067A1 (de) * 2003-10-31 2005-06-02 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessung
US20080002858A1 (en) * 2006-06-15 2008-01-03 Rafael - Armament Development Authority Ltd. Photogrammetric mapping of inaccessible terrain
EP2353024B1 (de) * 2008-12-05 2016-08-31 Thales Verfahren zur lokalisierung eines objekts durch multitelemetrie
DE102015115101A1 (de) * 2015-09-08 2017-03-09 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Sensorsystem einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs
CN106419890B (zh) * 2016-11-14 2024-04-30 佛山科学技术学院 一种基于时空调制的血流速度测量装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4119379A (en) * 1967-09-27 1978-10-10 Sanders Associates, Inc. Optical detection and ranging apparatus
US4277167A (en) * 1976-08-25 1981-07-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Depth mapping system
SE412959B (sv) * 1978-03-02 1980-03-24 Saab Scania Ab Sett att bestemma leget for ett antal foremal samt system for utforande av settet
US4225226A (en) * 1978-12-29 1980-09-30 Spectra-Physics, Inc. Laser guidance system for crop spraying aircraft
DD151219A1 (de) * 1980-06-30 1981-10-08 Peter Hentschel Anordnung zur geraden-und punktabsteckung

Also Published As

Publication number Publication date
CA2053125A1 (en) 1992-04-13
GR920300103T1 (en) 1993-03-16
DE69117858D1 (de) 1996-04-18
EP0480832A1 (de) 1992-04-15
FR2667950B1 (fr) 1992-12-31
US5191385A (en) 1993-03-02
ATE135470T1 (de) 1996-03-15
EP0480832B1 (de) 1996-03-13
FR2667950A1 (fr) 1992-04-17
DE69117858T2 (de) 1996-10-24
ES2033608T1 (es) 1993-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE480832T1 (de) Optische verfahren und vorrichtung fuer hochakkurate topographie.
DE19717488C2 (de) Vorrichtung zur Inspektion der Oberfläche von Objekten
DE3915627C2 (de)
US4152069A (en) Process and apparatus for ascertainment of the valuation data of gems
DE602005003530T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Linearität eines optischen Detektors
DE60009285T2 (de) Optische dreidimensionalabtastung
DE550300T1 (de) Kompakter optischer hochaufloesender sensor fuer das messen dreidimensionaler formen.
EP0785883A1 (de) Sensor zur sichtweiten- und regenbelagsermittlung
DE19520937A1 (de) Verfahren der Laser-Doppler-Mikroskopie und entsprechende Geräte
DE60307260T2 (de) Verfahren und vorrichtung für die laservibrometrie
DE2554086A1 (de) Verfahren zur analyse und/oder zur ortsbestimmung von kanten
EP0398319B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur interferometrischen Detektion von Oberflächenverschiebungen bei Festkörpern
Aime et al. Measurements of stellar speckle interferometry lens-atmosphere modulation transfer function
DE3409522A1 (de) Einrichtung zum messen des flaecheninhaltes der projektion eines pruefkoerpers auf eine ebene
JPH0469546A (ja) 多現象同時測光方式による海洋レーザ観測装置
DE2850743C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Abweichung des Sendestrahls von der optischen Achse des Empfangsteleskops bei einem Lidargerät
EP0610374A1 (de) Verfahren zur messung der neigungen von grenzflächen in einem optischen system.
CH695749A5 (de) Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes.
DE19646830C1 (de) Vorrichtung zum berührungsfreien Erfassen von Gegenständen
DE3919893A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen messung von gestaltsabweichungen an oberflaechen
Matsui et al. Wind profiling by a conical-scanning time-correlation lidar
DE3408106C2 (de)
Ebeling Experimental investigation of some statistical properties of monochromatic speckle patterns
Martinsen et al. Optical measurements of ripples using a scanning-laser slope gauge: Part I--instrumentation and preliminary results
DE4332022A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen der Winkellage eines Objekts, insbesondere beim Vermessen von länglichen Gegenständen