JP2007240516A - 伝播時間測定装置における測定速度の増大 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 装置は、以前に送信した光パルス120の反射を受信する前に少なくとも一つの次の光パルス125を送信する。従って、複数の光パルスが所定の時刻に伝播中である。実施形態は、地勢図作成、深浅測量、地震学、障害検出、バイオマス測定、風速測定、温度計算、交通速度測定、軍事目標識別、地対空距離測定、高精細空間測量、狭域写真測量技術、大気組成、気象学、距離測定、及び数多くの他の用途に適用可能である。このような装置の例は、光検出及び測距(LIDAR)システム及びレーザー走査器のようなレーザー測距システムを含む。装置からデータ処理ユニットにより受信されるデータは、点群、デジタル面模型或いは面、地勢、及び/又は物体を記述するデジタル地勢模型のようなデータ模型を作成するために利用され得る。
【選択図】図1
Description
距離=(光速×経過時間)/2 式1
パルスがある角度で面140に送信される瞬間に、この角度が測定され、伝播時間測定装置100と面140(すなわち傾斜範囲)の反射点との鉛直距離が、既知の三角方程式を利用して計算される。鏡、プリズム、ホログラフィー光学機器、又は位置決め機器(例えばジンバル)のような走査部品は、例えば、光パルス120,125及び130を面140に方向付けるために利用される。走査部品135が光パルス120,125及び130を方向付ける角度は、光パルス120,125及び130が面140の異なる位置に方向付けられるように、変化される。走査部品135が光パルス120,125及び130を方向付ける角度は、走査角度を提供するために測定される。別例で、到着出力の時刻を有する2次元LIDAR検出配列はまた、レンズ及び/又はホログラフィー成分の組み合わせで利用され、反射が受信される角度の大きさが得られる。走査部分部品135は様々な形態において必須ではなく、伝播時間測定機器100から排除されてよい。
Claims (34)
- 伝播時間測定装置であって、
光を送信するように構成されるレーザーと、
光を受信するように構成される光受信機と、
前記レーザーが第二光パルスの前に第一光パルスを送信するように構成されるレーザー制御回路であって、前記レーザー制御回路は更に前記第一光パルスの反射部分が前記光受信機により受信される前の時刻に、レーザーに前記第二光パルスを送信させるように構成される、レーザー制御回路と、
前記レーザーによる前記第一光パルスの送信と前記光受信機による前記第一光パルスの前記反射部分の受信との間の経過時間を測定するように構成される経過時間回路と、
を備える、伝播測定時間装置。 - 前記伝播時間測定装置は更に、
前記経過時間の少なくと一部に基づいて前記装置と面との間の距離を計算するように構成されるデータ処理機器
を備える、請求項1に記載の伝播時間測定装置。 - 前記伝播時間測定装置は更に、
前記レーザーにより異なる走査角度で送信される前記第一及び第二の光パルスを方向付けるように構成される走査部品を備える、請求項1に記載の伝播時間測定装置。 - 前記伝播時間測定装置は更に、
前記光受信機に結合されるタイミング回路であって、前記タイミング回路は前記光受信機から第一時間中に電子信号をサンプリングするように構成され、前記第一時間は、前記レーザー測距システムから前記面までの距離の範囲及び前記第一光パルスの走査角度の少なくとも一部に基づいて、前記第一光パルスの反射部分が前記光受信機に受信されると推定される時間に近似する、タイミング回路を備える、請求項1に記載の伝播時間測定装置。 - 前記タイミング回路は更に前記レーザー測距システムから前記面までの距離の範囲及び前記第二光パルスの走査角度の少なくとも一部に基づいて、前記光受信機から前記第二光パルスの反射部分が前記光受信機に受信されると推定される時間に近似する第二時間中に電子信号をサンプリングするように構成される、請求項4に記載の伝播時間測定装置。
- 前記伝播時間測定装置は更に、前記光受信機からの個別の戻り反射パルス、複数の反射パルス、又は全戻り反射パルスの波形の特性を受信するように構成されるサンプリング用電子機器を備える、請求項1に記載の伝播時間測定装置。
- 前記前記レーザー制御回路は更に前記第一光パルスが送信された後、前記第一光パルスの前記反射部分が前記光受信機により受信される前に、前記レーザーが少なくとも一つの更なる光パルスを送信するように構成される、請求項1に記載の伝播時間測定装置。
- 前記経過時間回路は更に、前記レーザーによる前記第二光パルスの送信と、前記光受信機による前記第二光パルスの反射部分の受信との間の時間を計算するように構成され、前記光受信機による前記第二光パルスの前記反射部分の受信の前に、前記第一光パルスの前記反射部分が前記光受信機により受信される、請求項1に記載の伝播時間測定装置。
- 請求項1に記載の伝播時間測定装置を備えるレーザー測距システムであって、前記レーザー測距システムは更に、
前記レーザー測距システムを搭載可能な運送機と、
位置測定ユニットと、
慣性測定ユニットと、
走査サブシステムと、
から成る組の少なくとも一つ又は任意の組み合わせ
を備えるレーザー測距システム。 - 請求項1に記載された伝播時間測定装置を備えるレーザー走査器。
- 地勢を記述する情報を収集するためのシステムであって、
以前に発せられた光パルスの反射部分を受信する前に少なくとも一つの次の光パルスを送信するように構成される、光検出及び測距(LIDAR)システム
を備えるシステム。 - 前記LIDARシステムを搭載する運送機と、
位置測定ユニットと、
方向測定ユニットと、
から成る組の少なくとも一つ又は任意の組み合わせを更に備える、請求項11に記載のシステム。 - 前記LIDARシステムは更に、
前記光パルスを発するように構成されるレーザーと、
前記少なくとも一つの次の光パルスが送信された後に、前記以前に発せられた光パルスの反射部分を受信するように構成される光受信機と、
前記第一光パルスの送信と、前記光受信機による前記第一光パルスの前記反射部分の受信との間の経過時間を計算するように構成される経過時間回路と、
を備える、請求項12に記載のシステム。 - 前記位置測定ユニットは複数の衛星から信号を受信し、且つ前記衛星から受信される前記信号から前記運送機の位置データを計算し、前記位置データは、緯度、経度及び高度のデータを含み、且つ前記方向測定ユニットは前記運送機の姿勢データを計算し、前記姿勢データは機首方位データ、上下動データ、及び傾きデータを含む、請求項12に記載のシステム。
- 前記LIDARから範囲データを受信するように構成されるデータ処理ユニットであって、前記データ処理ユニットは更に上下動、傾き及び機首方位のデータを前記方向測定ユニットから受信するように構成され、前記データ処理ユニットは更に、緯度、経度及び高度のデータを前記位置測定ユニットから受信するように構成されるデータ処理ユニットを更に備える、請求項12に記載のシステム。
- 前記データ処理ユニットは更にコンピュータ可読媒体に保存されるコンピュータで実行可能な命令を含み、前記コンピュータで実行可能な命令は、データ処理ユニットに、前記LIDAR、位置測定ユニット、及び方向測定ユニットから受信される前記データの少なくとも一部に基づいて、地勢を記述するデジタル地勢模型(DTM)又は点群を生成させるように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記位置測定ユニットが全地球測位システム(GPS)であり、且つ前記方向測定ユニットが慣性測定ユニット(IMU)である、請求項12に記載のシステム。
- 面を記述するデータを収集するための方法であって、前記方法は、
第一光パルスを送信すること、
前記第一光パルスが送信された後に第二光パルスを送信すること、
前記第二光パルスが送信された後に前記第一光パルスの反射部分を受信すること、
前記第一光パルスの送信と、前記第一光パルスの前記反射部分の受信の時刻との間の経過時間を判定することにより、前記第一光パルスの伝播時間を判定すること、
を備える方法。 - 前記第一光パルスの前記反射部分が受信された後に前記第二光パルスの反射部分を受信すること、
前記第二光パルスの前記送信と前記第二光パルスの前記反射部分の受信の時刻との間の時間を判定することを含む前記第二光パルスの伝播時間を判定すること、
を更に備える、請求項18に記載の方法。 - 前記第一光パルスの進行距離を計算すること、
前記第二光パルスの進行距離を計算すること、
を更に備える、請求項19に記載の方法。 - 前記光パルスはレーザーを利用して送信される、請求項18に記載の方法。
- 前記反射部分は所定の時間中にサンプリングされ、前記時間と前記所定の時間のタイミングは、航空機と前記航空機の下の地面との間の最大及び最小の距離及び前記第一及び第二の光パルスの走査角度の少なくとも一部に基づいて計算される、請求項18に記載の方法。
- 前記第一光パルスの変調、偏光、又は特定の波長を採用することを更に備える、請求項17に記載の方法。
- 前記第一光パルスの前記反射部分の前記変調、偏光又は波長に基づいて、前記第一光パルスの前記反射部分を前記送信された第一光パルスに関連付けることを更に備える、請求項23に記載の方法。
- 前記第一光パルスと異なる、前記第二光パルスの変調、偏光又は光の波長を採用することを更に備える、請求項23に記載の方法。
- 前記光パルスは光検出及び測距(LIDAR)システムにより送信され、
前記LIDARから、前記第一光パルスの伝播時間を記述する信号を受信すること、
位置測定ユニットから、前記LIDARユニットと位置測定ユニットが搭載される運送機の位置を記述する信号を受信すること、
方向測定ユニットから前記運送機の姿勢の変化を記述する信号を受信すること、
を更に備える、請求項18に記載の方法。 - 前記LIDAR、前記方向測定ユニット、及び前記位置測定ユニットから受信される情報の少なくとも一部に基づいてデジタル地勢模型(DTM)を生成すること
を更に備える、請求項26に記載の方法。 - 前記面を記述する、デジタル地勢模型(DTM)、デジタル面模型(DSM)、又は点群を生成することを更に備える、請求項18に記載の方法。
- 個別の戻り反射パルス、複数の反射パルス、又は全戻り反射パルスの波形を記述する情報を、コンピュータ可読媒体に記録することを備える、請求項18に記載の方法。
- 前記第一、第二及びこれに続く光パルスの反射部分の波形の解析を実行することを更に備える、請求項18に記載の方法。
- 地勢図作成、深浅測量の実行、地震学の実践、障害検出、バイオマス測定、風速測定、オゾン測定、温度計算、交通速度測定、目標識別、地対空距離測定、調査、狭域写真測量技術、大気解析、気象学の実践、又は距離測定を更に備える、請求項18に記載の方法。
- 以前に発せられた光パルスの反射部分を受信する前に、少なくとも二つの連続する光パルスを送信すること、
各光パルスの伝播時間を判定すること、
を更に備える、請求項18に記載の方法。 - コンピュータ可読媒体に保存されたコンピュータで実行可能な命令を有する前記コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータで実行可能な命令は、コンピュータに請求項28に記載の前記DTM、前記DSM又は前記点群の模型を生成させるように構成されるコンピュータ可読媒体。
- 請求項18に記載の方法に従う、少なくとも一つのレーザーにより光の前記送信が制御されるように構成される回路。
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