ES1075035U - Aerotransported device (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositivo lidar aerotransportado.Airborne lidar device.
El presente dispositivo consiste en un sensor aerotransportado, de tamaño muy reducido, que permite la navegación inercial y la toma de fotografías aéreas y puntos láser por barrido. Los resultados que se obtienen a través de este dispositivo son varios: cartografía vectorial de restitución, ortofotos de alta resolución, modelo digital del terreno (MDT en adelante) y modelo digital de superficies (MDS en adelante). Gracias a sus reducidas dimensiones y peso, es posible transportar y adaptar el dispositivo con facilidad a cualquier medio de transporte aéreo.The present device consists of a sensor Airborne, very small in size, which allows navigation inertial and aerial photography and laser points by scanning. The results obtained through this device are several: restitution vector mapping, high orthophotos resolution, digital terrain model (MDT onwards) and model digital surfaces (MDS onwards). Thanks to their reduced dimensions and weight, it is possible to transport and adapt the device with ease to any means of air transport.
El dispositivo objeto de la invención está compuesto por varios equipos de diferentes fabricantes, sin embargo, la integración de estos es parte de un proyecto I + D desarrollado por AEROLASER SYSTEM S.L.The device object of the invention is composed of several teams from different manufacturers, however, the integration of these is part of an R&D project developed by AEROLASER SYSTEM S.L.
Según libro "FOTOGRAMETRÍA MODERNA: ANALÍTICA Y DIGITAL" de José Luis Lerma García^{1} , se puede afirmar que la fotogrametría se encuentra en un proceso de transición, en el cual, se ha pasado de fotogrametría basada en fotografías convencionales a fotografías digitales, es decir, fotogrametría digital.According to the book " MODERN PHOTOGRAMETRY: ANALYTICAL AND DIGITAL " by José Luis Lerma García ^ {1} , it can be said that photogrammetry is in a transition process, in which, it has been passed from photogrammetry based on conventional photographs to digital photographs, that is, digital photogrammetry.
Una de las técnicas para la realización de fotogrametría aérea es la aerotriangulación GPS/INS, esta, permite reducir en gran medida los puntos de apoyo necesarios para aerotriangular una zona. El objeto de incluir un GPS y una unidad IMU en un medio de transporte aéreo, es obtener puntos de apoyo aéreos, la orientación externa y la georreferenciación de los sensores en el momento del disparo. La precisión de esta técnica es inferior al decímetro.One of the techniques for the realization of Aerial photogrammetry is GPS / INS aerotriangulation, this allows greatly reduce the support points needed to aerotriangular an area. The purpose of including a GPS and a unit IMU in a means of air transport, is to obtain support points aerial, external orientation and georeferencing of sensors at the time of shooting. The precision of this technique is less than a decimeter
En el mercado actual existen dispositivos aerotransportados que ejecutan la técnica de la fotogrametría digital logrando excelentes resultados, sin embargo, su elevado peso y sus grandes dimensiones, son un inconveniente tanto económico como logístico a la hora de realizar toma datos en diferentes regiones. El dispositivo descrito en este documento, se diferencia de otros aparatos en que ha sido diseñado específicamente para adaptarse a una caja certificada para helicópteros, de manera que, el transporte de este no suponga los inconvenientes descritos anteriormente.In the current market there are devices airborne carrying out the photogrammetry technique digital achieving excellent results, however, its high weight and its large dimensions, are an inconvenience both economic and Logistic when making takes data in different regions. The device described in this document, differs from others appliances in which it has been specifically designed to fit a certified helicopter box, so that, transportation of this do not suppose the inconveniences described above.
El dispositivo Lidar Aerotransportado obtiene, tanto modelos digitales del terreno (en adelante MDT) como cartografía de una zona determinada, mediante el uso de un sistema global de posicionamiento preciso por satélite, en combinación con un sistema de navegación inercial, un emisor-receptor láser y una cámara fotográfica. De esta forma, se consigue la georreferenciación precisa de puntos láser y fotografías, con la ventaja de disminuir la cantidad de puntos de apoyo necesarios que requiere la fotogrametría aérea clásica.The Lidar Airborne device gets, both digital terrain models (hereinafter MDT) and cartography of a certain area, through the use of a system Global precise satellite positioning, in combination with an inertial navigation system, a laser emitter-receiver and a camera. From this way, precise georeferencing of points is achieved lasers and photographs, with the advantage of reducing the amount of necessary support points that aerial photogrammetry requires classic
Antes de comenzar con la descripción, es conveniente mencionar los elementos que conforman el dispositivo, estos son:Before starting the description, it is convenient to mention the elements that make up the device, these are:
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- Escáner láser Figura 1: Realiza disparos de rayos láser y calcula la distancia (con un error de \pm 2 cm + 2 partes por millón) existente entre su emisor y el objeto en el que se proyecta. Gracias a este, se puede obtener un MDT de alta resolución.Laser scanner Figure 1: Perform laser shots and calculates the distance (with an error of ± 2 cm + 2 parts per million) existing between its issuer and the object on which it is projected. Thanks to this, you can get a High resolution MDT.
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- Sensor movimiento Figura 2: medida de los giros y aceleraciones en los tres ejes de coordenadas.Motion sensor Figure 2: measurement of the turns and accelerations in the three axes of coordinates
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- Cámara fotográfica digital Figura 3: fotografía aérea digital de alta resolución.Digital camera Figure 3: High resolution digital aerial photography.
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- GPS: posicionamiento geográfico preciso en modo diferencial.GPS: geographical positioning accurate in differential mode.
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- Unidad estampadora de tiempo (en adelante (JET): Este elemento es la interfaz entre: el sensor de movimiento, la cámara fotográfica, el GPS y el ordenador.Time stamping unit (in Forward (JET): This element is the interface between: the sensor movement, camera, GPS and computer.
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- Unidad de potencia y control (UPC) Figura 6: duplicador de señal PPS obtenida del GPS y alimentación de equipos.Power and control unit (UPC) Figure 6: PPS signal duplicator obtained from GPS and equipment feeding.
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- Ordenador: planificación y control de vuelo, almacenamiento de datos y cálculo.Computer: planning and Flight control, data storage and calculation.
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- Periféricos Figura 8: uso de pantallas para el control del PC y la navegación del piloto.Peripherals Figure 8: use of screens for PC control and navigation pilot.
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- Estructura montaje de transporte: aerotransporte del dispositivo.Mounting structure of transport: device airborne.
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La integración de estos elementos permite obtener la cartografía y el MDT de una zona, para esto, se sobrevuela a una altura y velocidad preestablecida sobre la región deseada, de modo que, el dispositivo objeto de este documento, toma perfiles y fotografías de la superficie.The integration of these elements allows get the mapping and the MDT of an area, for this, it fly over a preset height and speed over the region desired, so that the device object of this document takes profiles and surface photographs.
Durante el vuelo, un GPS registra la posición y la hora exacta 2 veces por segundo, además, la UET toma del sensor inercial los datos correspondientes al movimiento de guiñada, alabeo, cabeceo, aceleración vertical, longitudinal en el eje X y longitudinal en el eje Y del dispositivo, de modo que, cualquier movimiento de éste queda registrado. Con esto, se consiguen los parámetros de orientación externa y la georreferenciación de los datos tomados por el dispositivo. Finalmente, la información recolectada se procesa en un ordenador y se obtiene el modelo digital del terreno (MDT), junto con la cartografía vectorial de restitución, ortofotos de alta resolución y modelo digital de superficies (MDS).During the flight, a GPS records the position and the exact time 2 times per second, in addition, the UET takes from the sensor inertial data corresponding to the yaw movement, warping, pitching, vertical, longitudinal acceleration on the X axis and longitudinal on the Y axis of the device, so that any This movement is registered. With this, you get the external orientation parameters and the georeferencing of data taken by the device. Finally, the information collected is processed on a computer and the model is obtained digital terrain (MDT), along with vector mapping of restitution, high resolution orthophotos and digital model of surfaces (MDS).
Para facilitar la comprensión de la descripción realizada en esta memoria, se adjuntan unos dibujos que representan los diferentes elementos que componen el dispositivo objeto de este escrito.To facilitate the understanding of the description made in this report, attached some drawings that represent the different elements that make up the device object of this written.
En la Figura 1, se pueden apreciar las vistas en planta inferior y perfil izquierdo del escáner láser, en las cuales se puede observar su ventana 2, sus diferentes conexiones (3, 4 y 5) y puntos de anclaje 1.In Figure 1, you can see the views in lower floor and left profile of the laser scanner, in which you can see its window 2, its different connections (3, 4 and 5) and anchor points 1.
La Figura 2 muestra el sensor de movimiento así como su puerto conexión 6 en el perfil izquierdo y sus puntos de anclaje en la planta inferior 7.Figure 2 shows the motion sensor as well as its connection port 6 in the left profile and its points of anchor on the lower floor 7.
La Figura 3 presenta la vista en perfil izquierdo de la cámara fotográfica digital. En ella se pueden contemplar sus terminales de conexión 8, 9 y 10.Figure 3 presents the profile view left of the digital camera. In it you can contemplate its connection terminals 8, 9 and 10.
La muestra la unidad de posicionamiento preciso (GPS diferencial, antena y libreta electrónica), donde se pueden ver las conexiones de dichos elementos (11 al 16).It shows the precise positioning unit (Differential GPS, antenna and electronic notebook), where you can see the connections of said elements (11 to 16).
La muestra la estructura, las conexiones de la Unidad Estampadora de Tiempo (en adelante UET) (17 al 23) y puntos de anclaje 24 en la planta inferior.The structure shows, the connections of the Time Stamping Unit (hereinafter UET) (17 to 23) and points anchor 24 on the lower floor.
En la Figura 6 se presentan las conexiones de la Unidad de Potencia y Control (en adelante UPC). Sus conexiones se encuentran en el perfil izquierdo 25, 26, en el perfil derecho 27.Figure 6 shows the connections of the Power and Control Unit (hereinafter UPC). Your connections are found in the left profile 25, 26, in the right profile 27.
La muestra el alzado del PC y en ella se pueden ver sus puertos de conexión (28 al 34).It shows the elevation of the PC and in it you can See its connection ports (28 to 34).
En la Figura 8 se muestran las pantallas de visualización-control del dispositivo 35 y 36.Figure 8 shows the screens of display-control of device 35 and 36.
La muestra la caja certificada donde se monta el dispositivo cuando se realizan vuelos en helicóptero. Sus conexiones (37 al 42) están en la parte derecha.It shows the certified box where the device when helicopter flights are made. Your connections (37 to 42) are on the right side.
La muestra la plataforma con sus agujeros de anclaje (45 al 50) donde se montan todos los elementos del dispositivo.It shows the platform with its holes anchor (45 to 50) where all the elements of the device.
La Figura 11 muestra el dispositivo montado sobre la plataforma.Figure 11 shows the mounted device on the platform.
El dispositivo se monta dentro de una caja certificada () para este tipo de transporte; esta caja tiene seis conectores (37, 38, 39, 40, 41 y 42) que permiten la conexión del dispositivo a la red de alimentación del helicóptero 37, alimentación del láser 38, al elemento de visualización 40 - control 39, al mando de control de la compuerta 42 y a la antena de recepción de señales GPS 41 que se instala en la cola del helicóptero que la transporta.The device is mounted inside a box certified () for this type of transport; this box has six connectors (37, 38, 39, 40, 41 and 42) that allow the connection of the device to the power supply network of helicopter 37, laser supply 38, to display element 40 - control 39, to the gate control control 42 and to the antenna GPS signal reception 41 that is installed in the queue of the helicopter that carries it.
En la planta inferior de la caja se encuentran dos agujeros (43 y 44) que permiten la realización del barrido por parte del escáner láser Figura 1 y de fotografías por parte de la cámara Figura 3. El dispositivo alberga una compuerta electromecánica controlada desde la cabina del helicóptero que protege el interior de la caja de agentes externos.On the lower floor of the box are two holes (43 and 44) that allow scanning to be carried out by part of the laser scanner Figure 1 and photographs by the camera Figure 3. The device houses a gate electromechanics controlled from the cockpit of the helicopter that protects the inside of the box of external agents.
Dentro de la caja, los elementos se fijan sobre una plancha que proporciona robustez, además de una superficie plana necesaria para la correcta nivelación del láser, el sensor de movimiento Figura 2 y la cámara. La plataforma tiene dieciocho agujeros (números del 45 al 50), los cuales seis son para el anclaje del láser 45, cuatro para el anclaje del soporte de la cámara 47, cuatro para la fijación de la plataforma en la caja 46, dos para permitir la visión directa de la zona a modelar al láser 49 y la cámara 48, dos para fijar el ordenador y el GPS 50.Inside the box, the elements are fixed on an iron that provides robustness, in addition to a flat surface necessary for the correct leveling of the laser, the sensor Figure 2 movement and the camera. The platform is eighteen holes (numbers 45 to 50), which six are for anchoring of the laser 45, four for anchoring the camera holder 47, four for fixing the platform in box 46, two for allow direct vision of the area to be modeled to laser 49 and the camera 48, two to fix the computer and GPS 50.
La ubicación de los elementos en la plataforma se puede apreciar en la Figura 11. En la parte izquierda de esta imagen hay una figura semicilíndrica que corresponde al láser, el cual, tiene en su planta la UET y al lado de esta se encuentra un cubo que corresponde al sensor de movimiento Figura 2. En la parte frontal derecha de la imagen se observan 3 elementos, el ordenador, el GPS y la UPC Figura 6, estos se anclan a la plataforma con dos tornillos y una abrazadera plástica.The location of the elements on the platform It can be seen in Figure 11. On the left side of this image there is a semi-cylindrical figure that corresponds to the laser, the which, the UET has on its floor and next to it is a cube corresponding to the motion sensor Figure 2. In the part right front of the image 3 elements are observed, the computer, the GPS and the UPC Figure 6, these are anchored to the platform with two screws and a plastic clamp.
Finalmente, en el fondo derecho de la imagen se ve la cámara unida a un soporte que se ancla a la plataforma con 4 tornillos, de manera que la lente de la cámara encaja con el agujero destinado a ella.Finally, on the right background of the image you see the camera attached to a support that is anchored to the platform with 4 screws, so that the camera lens fits the hole intended for her.
La pantalla Figura 8 de visualización y control se fijan dentro del helicóptero de una manera accesible al piloto y al técnico encargado de supervisar el funcionamiento del dispositivo objeto de este documento.The Figure 8 display and control screen they are fixed inside the helicopter in a way accessible to the pilot and to the technician in charge of supervising the operation of the device purpose of this document.
Claims (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110132289A (en) * | 2018-02-09 | 2019-08-16 | 光阳工业股份有限公司 | The navigation methods and systems of navigation accuracy are improved using vehicle information itself |
WO2020109633A1 (en) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | Aerolaser System S.L. | Airborne colour optical scanner |
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- 2011-01-20 ES ES201100099U patent/ES1075035Y/en not_active Expired - Fee Related
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