JP2014114973A - Three-dimensional coordinate measurement system and three-dimensional coordinate measurement method - Google Patents

Three-dimensional coordinate measurement system and three-dimensional coordinate measurement method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional coordinate measurement system and a three-dimensional coordinate measurement method for obtaining three-dimensional coordinates of an object without emitting laser.SOLUTION: A three-dimensional coordinate measurement system comprises an objective position measurement device 10 having collimation means 11, turning means 12, 30, elevation means 13, 30, turning angle measurement means 14 for measuring a turning angle, and elevation angle measurement means 15 for measuring an elevation angle, and comprises: objective position measurement device coordinate acquisition means 16 for acquiring self-position three-dimensional coordinates of the objective position measurement device 10; three-dimensional map storage means 31 for storing preliminarily created three-dimensional map information; virtual straight line determination means 30 for plotting the three-dimensional coordinates of the objective position measurement device 10 on the three-dimensional map information and drawing virtual straight lines from the plotted points; and intersection coordinate acquisition means 30 for acquiring three-dimensional coordinates of a point where the virtual straight lines first cross one another when they are extended, and stores the three-dimensional coordinates in a memory 31 as the three-dimensional coordinates of the object.

Description

本発明は、地表面上の対象物に係る三次元座標を測定する三次元座標測定システム及び三次元座標測定方法に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional coordinate measurement system and a three-dimensional coordinate measurement method for measuring three-dimensional coordinates related to an object on the ground surface.

火器によって戦車や車両等の対象物を射撃するとき、火器から放たれた弾の初速がいくら速くても重力等の影響を受けて弾の軌跡は放物線を描くので、命中精度を上げるためには火器から対象物までの距離を求めることが重要である。   When shooting an object such as a tank or a vehicle with a firearm, no matter how fast the initial velocity of the bullet released from the firearm is, the trajectory of the bullet draws a parabola under the influence of gravity, etc. It is important to determine the distance from the firearm to the object.

対象物までの距離を求める物として、レーザレンジファインダが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   A laser range finder is disclosed as an object for obtaining a distance to an object (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−101342号公報JP 2004-101342 A

このようなレーザレンジファインダは、対象物に向かってレーザを射出し、そのレーザが対象物で反射されて戻ってくるまでの時間を計測することで、レーザレンジファインダから対象物までの距離を求めることができる。
こうして求めた対象物までの距離に基づき、火器の俯仰角度等を決定し射撃することで、対象物により正確に命中させることができる。
Such a laser range finder calculates the distance from the laser range finder to the object by emitting the laser toward the object and measuring the time until the laser is reflected by the object and returns. be able to.
Based on the distance to the object obtained in this way, it is possible to accurately hit the object by deciding the elevation angle of the firearm and shooting it.

しかしながら、レーザレンジファインダはレーザを対象物に対して射出する構造になっているので、敵(対象物)がレーザレンジファインダから出ているレーザを辿って、レーザレンジファインダがある場所が知られてしまうという問題がある。これでは、射撃しても敵に弾を避けられてしまうだけでなく、レーザレンジファインダのある場所が敵の攻撃の対象となってしまう。
また、より正確な弾道計算を行いさらに命中精度を高めるためには、対象物との距離だけではなく対象物の三次元座標を得ることが望ましい。なお、対象物と観測点の三次元座標を得られれば、対象物と観測点との距離は計算により容易に求めることができる。
However, since the laser range finder has a structure that emits a laser to the object, the enemy (object) traces the laser emitted from the laser range finder, and the place where the laser range finder is located is known. There is a problem of end. In this case, not only the enemy can avoid bullets even when shooting, but the place where the laser range finder is located becomes the target of the enemy's attack.
In order to perform more accurate trajectory calculation and further improve the accuracy of hitting, it is desirable to obtain not only the distance to the object but also the three-dimensional coordinates of the object. If the three-dimensional coordinates of the object and the observation point can be obtained, the distance between the object and the observation point can be easily obtained by calculation.

そこで、本発明の目的とするところは、レーザを射出することなく対象物の三次元座標を得ることができる三次元座標測定システム及び三次元座標測定方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional coordinate measurement system and a three-dimensional coordinate measurement method that can obtain a three-dimensional coordinate of an object without emitting a laser.

上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の三次元座標測定システムは、 地表面上の対象物(T)に係る三次元座標を測定する三次元座標測定システムにおいて、前記対象物(T)に照準が合わせられる照準手段(11)と、前記照準手段(11)を旋回可能な旋回手段(12,30)と、前記照準手段(11)を俯仰可能な俯仰手段(13,30)と、前記旋回手段(12,30)及び前記俯仰手段(13,30)によって前記対象物(T)に前記照準手段(11)を位置調整したときの、基準方角からの旋回角度(α)を測定する旋回角度測定手段(14)と、前記対象物(T)に前記照準手段(11)を位置調整したときの、水平面からの俯仰角度(β)を測定する俯仰角度測定手段(15)を有する対物位置測定装置(10)を備えるとともに、前記対物位置測定装置(10)の三次元座標をGPSにより取得する対物位置測定装置座標取得手段(16)と、予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報を記憶する三次元地図記憶手段(31)と、前記三次元地図情報上に、前記対物位置測定装置座標取得手段(16)を介して取得した前記対物位置測定装置(10)の三次元座標をプロットするとともに、そのプロットした点から、前記旋回角度測定手段(14)、方位計(24)及び前記俯仰角度測定手段(15)を介して測定した前記旋回角度(α)及び前記俯仰角度(β)に基づいて仮想直線(35)を引く仮想直線決定手段(30)と、前記三次元地図情報における地表面に対して前記仮想直線(35)を延長したときに最初に交わる点の三次元座標を取得する交点座標取得手段(30)を備え、前記交点座標取得手段(30)で取得した三次元座標を前記対象物(T)の現実の三次元座標としてメモリ(31)に記憶させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a three-dimensional coordinate measurement system according to claim 1 of the present invention is a three-dimensional coordinate measurement system for measuring a three-dimensional coordinate related to an object (T) on the ground surface. Aiming means (11) for aiming at the object (T), turning means (12, 30) capable of turning the aiming means (11), and elevation means (13) capable of raising the aiming means (11) 30), and a turning angle from a reference direction when the position of the aiming means (11) is adjusted to the object (T) by the turning means (12, 30) and the elevation means (13, 30) ( A turning angle measuring means (14) for measuring α) and an elevation angle measuring means for measuring an elevation angle (β) from a horizontal plane when the aiming means (11) is adjusted to the object (T). 15) an objective position measuring device ( 0) and an objective position measuring device coordinate acquisition means (16) for acquiring the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device (10) by GPS, and the three-dimensional coordinates measured in advance for each point on the ground surface. 3D map storage means (31) for storing the created 3D map information, and the objective position measurement device (31) acquired on the 3D map information via the objective position measurement device coordinate acquisition means (16). 10) plotting the three-dimensional coordinates, and from the plotted point, the turning angle (α ) And virtual straight line determining means (30) for drawing a virtual straight line (35) based on the elevation angle (β), and extending the virtual straight line (35) with respect to the ground surface in the three-dimensional map information An intersection coordinate acquisition means (30) for acquiring the three-dimensional coordinates of the first intersection point, and the three-dimensional coordinates acquired by the intersection coordinate acquisition means (30) are converted into the actual three-dimensional coordinates of the object (T). It is stored in the memory (31) as coordinates.

また、請求項2に記載の三次元座標測定システムは、前記照準手段(11)、前記旋回手段(12,30)、及び前記俯仰手段(13,30)を上載し支持する支持手段(17)と、前記支持手段(17)を水平に維持する姿勢制御手段(32)を備えることを特徴とする。   Further, the three-dimensional coordinate measuring system according to claim 2, wherein the aiming means (11), the turning means (12, 30), and the elevation means (13, 30) are mounted on and supported by the support means (17). And posture control means (32) for maintaining the support means (17) horizontally.

また、請求項3に記載の三次元座標測定システムは、前記対象物(T)の移動に対応し、前記旋回手段(12,30)及び前記俯仰手段(13,30)を制御して前記照準手段(11)が前記対象物(T)に照準を合わせ続ける自動追尾手段(30)をさらに備えることを特徴とする。   The three-dimensional coordinate measurement system according to claim 3 corresponds to the movement of the object (T), and controls the turning means (12, 30) and the elevation means (13, 30) to aim the aiming. The means (11) further includes automatic tracking means (30) that keeps aiming at the object (T).

また、請求項4に記載の三次元座標測定方法は、地表面上の対象物(T)に係る三次元座標を測定する三次元座標測定方法において、観測点の三次元座標を取得するとともに、前記観測点と前記対象物(T)との間には障害物が存在しないように前記対象物(T)に照準を合わせたときの、基準方角からの旋回角度(α)及び水平面からの俯仰角度(β)を測定し、予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報上に、取得した前記観測点の三次元座標をプロットし、さらにそのプロットした点から、測定した前記旋回角度(α)及び俯仰角度(β)に基づいて仮想直線(35)を引いて、前記三次元地図情報における地表面に対して前記仮想直線(35)を延長したときに最初に交わる点の三次元座標を取得し、その三次元座標を前記対象物(T)の現実の三次元座標とすることを特徴とする。   The three-dimensional coordinate measurement method according to claim 4 is a three-dimensional coordinate measurement method for measuring a three-dimensional coordinate related to an object (T) on the ground surface, and acquires the three-dimensional coordinate of an observation point, The turning angle (α) from the reference direction and the elevation from the horizontal plane when the object (T) is aimed so that no obstacle exists between the observation point and the object (T) The angle (β) is measured, and the three-dimensional coordinates of the obtained observation points are plotted on the three-dimensional map information created from the three-dimensional coordinates measured for each point on the ground surface in advance, and further plotted. When a virtual straight line (35) is drawn from a point based on the measured turning angle (α) and elevation angle (β), and the virtual straight line (35) is extended with respect to the ground surface in the three-dimensional map information The three-dimensional coordinates of the first intersection Tokushi, characterized by the three-dimensional coordinates in the real three-dimensional coordinates of the object (T).

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。   Here, the symbols in the parentheses indicate corresponding elements or corresponding matters described in the drawings and embodiments for carrying out the invention described later.

本発明の請求項1に記載の三次元座標測定システムによれば、対物位置測定装置の三次元座標をGPSにより取得し、しかも予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報を記憶するので、三次元地図情報上に対物位置測定装置の三次元座標をプロットすることができる。
そして、対象物に照準手段を位置調整したときの、基準方角からの旋回角度を測定するとともに、水平面からの俯仰角度を測定するので、三次元地図情報上にプロットした点から、測定した旋回角度及び俯仰角度に基づいて仮想直線を引くことができ、三次元地図情報における地表面に対して仮想直線を延長したときに最初に交わる点を求めることができる。ここで、この点の三次元座標は対象物の現実の三次元座標であるので、このようにレーザを射出することなく対象物の三次元座標を得ることができる。
According to the three-dimensional coordinate measuring system of the first aspect of the present invention, the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device are acquired by the GPS, and are created from the three-dimensional coordinates measured in advance for each point on the ground surface. Since the three-dimensional map information is stored, the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device can be plotted on the three-dimensional map information.
And since the turning angle from the reference direction when the position of the sighting means is adjusted to the object and the elevation angle from the horizontal plane are measured, the turning angle measured from the point plotted on the three-dimensional map information Further, a virtual straight line can be drawn based on the elevation angle, and a point that first intersects when the virtual straight line is extended with respect to the ground surface in the three-dimensional map information can be obtained. Here, since the three-dimensional coordinates of this point are the actual three-dimensional coordinates of the object, the three-dimensional coordinates of the object can be obtained without emitting the laser in this way.

また、請求項2に記載の三次元座標測定システムによれば、請求項1に記載の発明の作用効果に加え、照準手段、旋回手段、及び俯仰手段を上載し支持する支持手段を水平に維持するので、照準手段の姿勢を制御することができ、水平面からの俯仰角度を容易に測定することができる。よって、対象物のさらに正確な三次元座標を得ることができる。   Further, according to the three-dimensional coordinate measuring system described in claim 2, in addition to the function and effect of the invention described in claim 1, the support means for mounting and supporting the aiming means, the turning means, and the elevation means is maintained horizontally. Therefore, the attitude of the aiming means can be controlled, and the elevation angle from the horizontal plane can be easily measured. Therefore, more accurate three-dimensional coordinates of the object can be obtained.

また、請求項3に記載の三次元座標測定システムによれば、請求項1又は2に記載の発明の作用効果に加え、対象物の移動に対応し、対象物に照準を合わせ続けることができるので、移動している対象物の三次元座標を連続して得ることができる。よって、対象物が移動していても弾が対象物に届くまでの対象物の移動量を予測することができるので、対象物への命中精度が高くなる。   Further, according to the three-dimensional coordinate measurement system described in claim 3, in addition to the function and effect of the invention described in claim 1 or 2, it is possible to keep aiming at the object corresponding to the movement of the object. Therefore, the three-dimensional coordinates of the moving object can be obtained continuously. Therefore, since the amount of movement of the target object until the bullet reaches the target object can be predicted even if the target object is moving, the accuracy of hitting the target object is increased.

また、請求項4に記載の三次元座標測定方法によれば、観測点の三次元座標を取得するとともに、観測点と対象物との間には障害物が存在しないように対象物に照準を合わせたときの、基準方角からの旋回角度及び水平面からの俯仰角度を測定し、予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報上に、取得した観測点の三次元座標をプロットし、さらにそのプロットした点から、測定した旋回角度及び俯仰角度に基づいて仮想直線を引いて、三次元地図情報における地表面に対して仮想直線を延長したときに最初に交わる点の三次元座標を取得し、その三次元座標を対象物の現実の三次元座標とするので、レーザを射出することなく対象物の三次元座標を得ることができる。
また、実測された三次元地図情報、旋回角度、及び俯仰角度に基づいて対象物の三次元座標を算出するので、得られる三次元座標の信頼性は高い。
According to the three-dimensional coordinate measurement method of claim 4, the three-dimensional coordinates of the observation point are acquired, and the object is aimed so that there is no obstacle between the observation point and the object. Measurement points obtained on 3D map information created from 3D coordinates measured in advance for each point on the ground surface by measuring the turning angle from the reference direction and the elevation angle from the horizontal plane when combined. First, when the virtual straight line is extended with respect to the ground surface in the three-dimensional map information by plotting the three-dimensional coordinates and subtracting a virtual straight line from the plotted points based on the measured turning angle and elevation angle Since the three-dimensional coordinates of the intersecting points are acquired and the three-dimensional coordinates are set as the actual three-dimensional coordinates of the object, the three-dimensional coordinates of the object can be obtained without emitting a laser.
Further, since the three-dimensional coordinates of the object are calculated based on the actually measured three-dimensional map information, the turning angle, and the elevation angle, the reliability of the obtained three-dimensional coordinates is high.

なお、本発明の三次元座標測定システム及び三次元座標測定方法のように、三次元地図情報に三次元座標をプロットして、そのプロットした点から、測定した旋回角度及び俯仰角度に基づいて仮想直線を引き、交点を求めることで対象物の現実の三次元座標とする点は、上述した特許文献1には全く記載されていない。   Note that, as in the three-dimensional coordinate measurement system and the three-dimensional coordinate measurement method of the present invention, the three-dimensional coordinates are plotted on the three-dimensional map information, and from the plotted points, the virtual angle is calculated based on the measured turning angle and elevation angle. The point which makes the actual three-dimensional coordinates of the object by drawing a straight line and obtaining the intersection is not described in Patent Document 1 described above.

本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにおける対物位置測定装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the objective position measuring apparatus in the three-dimensional coordinate measuring system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムの電気的構成概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure outline | summary of the three-dimensional coordinate measuring system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにおける水平制御ユニットの電気的構成概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure outline | summary of the horizontal control unit in the three-dimensional coordinate measuring system which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す対物位置測定装置が姿勢制御を行っている概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary in which the objective position measuring apparatus shown in FIG. 1 is performing attitude control. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the three-dimensional coordinate measuring method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにより測定した、地平座標(ENU座標)系における対物位置測定装置のe座標,n座標及び旋回角度を示すe−n平面図である。It is an en plan view showing the e-coordinate, the n-coordinate, and the turning angle of the objective position measurement device in the horizon coordinate (ENU coordinate) system, measured by the three-dimensional coordinate measurement system according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにより測定及び三次元地図情報上にプロットした、地平座標(ENU座標)系における対物位置測定装置のu座標及び俯仰角度を示すd−u平面図である。FIG. 2 is a du plan view showing u coordinates and elevation angles of an objective position measurement apparatus in a horizontal coordinate (ENU coordinate) system, which is measured and plotted on three-dimensional map information by a three-dimensional coordinate measurement system according to an embodiment of the present invention. is there. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにより測定及び三次元地図情報上にプロットした、地平座標(ENU座標)系における他の対物位置測定装置のu座標及び俯仰角度を示すd−u平面図である。The du plane showing the u-coordinate and the elevation angle of another objective position measurement device in the horizon coordinate (ENU coordinate) system, which is measured and plotted on the three-dimensional map information by the three-dimensional coordinate measurement system according to the embodiment of the present invention. FIG. 地平座標系を示す地球の概略図である。It is the schematic of the earth which shows a horizon coordinate system. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにおいて、対象物の三次元座標を算出する制御に係る演算ユニットまわりの電気的構成概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure outline | summary around the arithmetic unit which concerns on the control which calculates the three-dimensional coordinate of a target object in the three-dimensional coordinate measuring system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにおいて、対象物に照準を合わせる様子を示すモニター図である。In the three-dimensional coordinate measurement system which concerns on embodiment of this invention, it is a monitor figure which shows a mode that an object is aimed. 本発明の実施形態に係る三次元座標測定システムにおいて、対象物に照準を合わせる制御に係る演算ユニットまわりの電気的構成概要を示すブロック図である。In the three-dimensional coordinate measurement system according to the embodiment of the present invention, it is a block diagram showing an outline of an electrical configuration around an arithmetic unit related to control for aiming at an object.

図1乃至図12を参照して、本発明の実施形態に係る三次元座標測定システム及び三次元座標測定方法を説明する。
この三次元座標測定システムは、ヘリコプター等から車両等の対象物Tを射撃するときの命中精度を高めるために、地表面上の対象物Tに係る三次元座標を地表面上から測定するものである。
A three-dimensional coordinate measurement system and a three-dimensional coordinate measurement method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This three-dimensional coordinate measurement system measures the three-dimensional coordinates related to the object T on the ground surface from the ground surface in order to increase the accuracy of hitting the target object T such as a vehicle from a helicopter or the like. is there.

対物位置測定装置10は、地表面に配置され自身の三次元座標を測定するとともに、対象物Tが対物位置測定装置10を基準としてどの旋回角度α及び俯仰角度βに位置するかを測定するものである。そして対物位置測定装置10は、視覚センサー11、旋回軸サーボモータ12、俯仰軸サーボモータ13、旋回角度測定センサー(旋回絶対位置センサー)14、俯仰角度測定センサー(俯仰絶対位置センサー)15、位置検出器16、二軸ジンバル(設置面)17、二軸インクリノメータ18等を備える。
本実施形態において、この対物位置測定装置10は実際に射撃する火器とは離れた場所に設置されている。
The objective position measuring device 10 is arranged on the ground surface, measures its own three-dimensional coordinates, and measures at which turning angle α and elevation angle β the object T is located with reference to the objective position measuring device 10. It is. The objective position measuring apparatus 10 includes a visual sensor 11, a turning axis servo motor 12, a raising / lowering axis servo motor 13, a turning angle measuring sensor (turning absolute position sensor) 14, a raising / lowering angle measuring sensor (elevation absolute position sensor) 15, and a position detection. Instrument 16, biaxial gimbal (installation surface) 17, biaxial inclinometer 18, and the like.
In the present embodiment, the objective position measurement apparatus 10 is installed at a location away from the firearm that actually shoots.

視覚センサー11は、対象物Tに照準が合わせられるカメラ等であって、視覚センサー11で捉えた像を画像処理ユニット19を介してモニター21に映すことができる。そのモニター21では対象物Tや風景とともにレチクル38も同時に表示される。
俯仰軸サーボモータ13は、視覚センサー11を俯仰可能に支持しており、後述する二軸ジンバル17を基準面として視覚センサー11を俯仰させる。
視覚センサー11を実際に俯仰させるときには、後述する演算ユニット30が俯仰軸サーボアンプ23を介して俯仰軸サーボモータ13を作動させて行う。
一方、俯仰軸サーボモータ13が作動しないときには視覚センサー11はその俯仰角度βで固定されている。
The visual sensor 11 is a camera or the like that is aimed at the object T, and can display an image captured by the visual sensor 11 on the monitor 21 via the image processing unit 19. On the monitor 21, the reticle 38 is simultaneously displayed together with the object T and the scenery.
The lifting / lowering axis servo motor 13 supports the visual sensor 11 so as to be able to be lifted and lifts the visual sensor 11 with a biaxial gimbal 17 described later as a reference plane.
When the visual sensor 11 is actually raised and lowered, the arithmetic unit 30 described later operates the raising and lowering axis servo motor 13 via the raising and lowering axis servo amplifier 23.
On the other hand, the visual sensor 11 is fixed at the elevation angle β when the elevation shaft servomotor 13 does not operate.

旋回軸サーボモータ12は、旋回軸サーボアンプ22を介して、視覚センサー11及び俯仰軸サーボモータ13を一体的に旋回(水平方向に回転)可能に支持する。
その回転軸は二軸ジンバル17に垂直となっている。
視覚センサー11を実際に旋回させるときには、演算ユニット30が旋回軸サーボアンプ22を介して旋回軸サーボモータ12を作動させて行う。
一方、旋回軸サーボモータ12が作動しないときには視覚センサー11はその旋回角度αで固定されている。
The turning axis servo motor 12 supports the visual sensor 11 and the elevation shaft servo motor 13 through a turning axis servo amplifier 22 so as to be capable of turning integrally (rotating in the horizontal direction).
The rotation axis is perpendicular to the biaxial gimbal 17.
When the visual sensor 11 is actually turned, the arithmetic unit 30 operates the turning axis servo motor 12 via the turning axis servo amplifier 22.
On the other hand, when the turning axis servo motor 12 does not operate, the visual sensor 11 is fixed at the turning angle α.

俯仰角度測定センサー15は、対象物Tに視覚センサー11を向けるように位置調整したときの、水平面からの俯仰角度βを測定する。
ここで、より正確には俯仰角度測定センサー15は二軸ジンバル17からの俯仰角度βを測定するものであるが、後述するように二軸ジンバル17は水平に保たれるようになっているので、二軸ジンバル17からの視覚センサー11の俯仰角度βを測定することで、水平面からの視覚センサー11の俯仰角度βを得ることができる。
旋回角度測定センサー14は、旋回軸サーボモータ12及び俯仰軸サーボモータ13によって対象物Tに視覚センサー11を向けるように位置調整したときの、車体基準軸37からの旋回角度γを測定する。また、基準方角(ここでは北)からの車体基準軸37の偏差角度δは方位計24により測定される。
The elevation angle measurement sensor 15 measures the elevation angle β from the horizontal plane when the position is adjusted so that the visual sensor 11 is directed toward the object T.
More precisely, the elevation angle measuring sensor 15 measures the elevation angle β from the biaxial gimbal 17, but the biaxial gimbal 17 is kept horizontal as will be described later. The elevation angle β of the visual sensor 11 from the horizontal plane can be obtained by measuring the elevation angle β of the visual sensor 11 from the biaxial gimbal 17.
The turning angle measuring sensor 14 measures the turning angle γ from the vehicle body reference shaft 37 when the position is adjusted so that the visual sensor 11 is directed toward the object T by the turning axis servo motor 12 and the elevation shaft servo motor 13. Further, the deviation angle δ of the vehicle body reference axis 37 from the reference direction (north in this case) is measured by the azimuth meter 24.

二軸ジンバル17は、PITCH軸及びそれに直交するYAW軸37を中心として回転可能な回転台であり、視覚センサー11、旋回軸サーボモータ12、俯仰軸サーボモータ13、二軸インクリノメータ18、方位計24、位置検出器16を上載し支持する。   The biaxial gimbal 17 is a turntable that can rotate around the PITCH axis and the YAW axis 37 orthogonal to the PITCH axis, and includes a visual sensor 11, a turning axis servomotor 12, a vertical axis servomotor 13, a biaxial inclinometer 18, an azimuth direction. A total 24 and a position detector 16 are mounted and supported.

二軸インクリノメータ18は、二軸ジンバル17に上載され、二軸ジンバル17の水平面からの傾きを測定する傾斜計である。二軸ジンバル17の傾きは、PITCH軸回転及びYAW軸回転の二成分につき得ることができる。
そして、図3に示すように、二軸インクリノメータ18で測定された二軸ジンバル17の傾き(PITCH軸回転成分及びYAW軸回転成分)に基づいて、水平制御ユニット32は二軸ジンバル17が水平になるように、フィードバック回路29によりPITCH軸サーボアンプ25を介してPITCHサーボモータ26を駆動させるとともに、YAW軸サーボアンプ27を介してYAW軸サーボモータ28を駆動させる。
この後、再び二軸インクリノメータ18で二軸ジンバル17の傾きを測定し、PITCHサーボモータ26及びYAW軸サーボモータ28を駆動させるといった、二軸ジンバル17を水平に保つようにフィードバック制御を続けて行う。なお、対物位置測定装置10が地表面に設置されている場合には、一旦、二軸ジンバル17の水平を確保できれば二軸インクリノメータ18で常時二軸ジンバル17の傾きを監視する必要はない。
このフィードバック制御によって、図4に示すように、対物位置測定装置10全体を支持する基台20が水平になっていなくても、二軸ジンバル17は水平となる。
The biaxial inclinometer 18 is an inclinometer that is mounted on the biaxial gimbal 17 and measures the inclination of the biaxial gimbal 17 from the horizontal plane. The inclination of the biaxial gimbal 17 can be obtained for two components of the PITCH axis rotation and the YAW axis rotation.
As shown in FIG. 3, based on the inclination of the biaxial gimbal 17 (PITCH axis rotational component and YAW axis rotational component) measured by the biaxial inclinometer 18, the horizontal control unit 32 has the biaxial gimbal 17 The feedback circuit 29 drives the PITCH servomotor 26 via the PITCH axis servo amplifier 25 and drives the YAW axis servomotor 28 via the YAW axis servo amplifier 27 so as to be horizontal.
Thereafter, the feedback control is continued to keep the biaxial gimbal 17 horizontal, such as measuring the inclination of the biaxial gimbal 17 again with the biaxial inclinometer 18 and driving the PITCH servo motor 26 and the YAW axis servo motor 28. Do it. When the objective position measuring device 10 is installed on the ground surface, it is not necessary to always monitor the inclination of the biaxial gimbal 17 with the biaxial inclinometer 18 once the biaxial gimbal 17 can be kept horizontal. .
With this feedback control, as shown in FIG. 4, the biaxial gimbal 17 is horizontal even if the base 20 that supports the entire objective position measurement apparatus 10 is not horizontal.

位置検出器16は、自己の三次元座標をGPS機能により測定する。
ここで、本当に必要な三次元座標というのは視覚センサー11の水平及び俯仰回転の中心位置の三次元座標であるが、位置検出器16ではその視覚センサー11の水平及び俯仰回転の中心位置の三次元座標を直接測定することができない。そこで、視覚センサー11の水平及び俯仰回転の中心位置と位置検出器16の位置との位置ずれが事前に測定しておき、測定された位置検出器16の三次元座標からその位置ずれ分だけパララックス補正(視差補正)することで、視覚センサー11の水平及び俯仰回転の中心位置の三次元座標を求める。
The position detector 16 measures its own three-dimensional coordinates by the GPS function.
Here, the three-dimensional coordinates that are really necessary are the three-dimensional coordinates of the center position of the visual sensor 11 in the horizontal and elevation rotations. The original coordinates cannot be measured directly. Therefore, the positional deviation between the horizontal and vertical rotation positions of the visual sensor 11 and the position of the position detector 16 is measured in advance, and a parameter corresponding to the positional deviation is obtained from the measured three-dimensional coordinates of the position detector 16. By performing lux correction (parallax correction), the three-dimensional coordinates of the center position of the horizontal and vertical rotations of the visual sensor 11 are obtained.

演算ユニット30は、CPU等からなり、メモリ31に記憶された制御プログラムに従ってシステム全体を制御する。演算ユニット30は基台20上に設けられている。
メモリ31は、制御プログラムや各構成要素で測定されたそれぞれの数値や三次元地図情報等を記憶する。ここで、三次元地図情報は、予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成されるものである。この三次元地図情報は本システムのために特別に作成されたものでなくてもよく、対象物Tが現実に存在する地点の近辺の各緯度・経度における標高のデータを有していればよい。
The arithmetic unit 30 includes a CPU and the like, and controls the entire system according to a control program stored in the memory 31. The arithmetic unit 30 is provided on the base 20.
The memory 31 stores numerical values, three-dimensional map information, and the like measured by the control program and each component. Here, the three-dimensional map information is created from the three-dimensional coordinates measured in advance for each point on the ground surface. This three-dimensional map information does not have to be created specially for this system, and it is only necessary to have altitude data at each latitude / longitude near the point where the object T actually exists. .

以上のように構成された三次元座標測定システムを使用した三次元座標測定方法について、図5乃至図12を参照して説明する。
まず、演算ユニット30は、照準線35のe−n平面への正射影dの長さをゼロに設定するとともに、そのdの微小増加量Δdを設定する(ステップS1(以下、「ステップ」という語を省略する))。e−n平面とは、地平座標におけるいわゆるx−y平面である。
A three-dimensional coordinate measurement method using the three-dimensional coordinate measurement system configured as described above will be described with reference to FIGS.
First, the arithmetic unit 30 sets the length of the orthogonal projection d of the aiming line 35 to the en plane to zero and sets a slight increase amount Δd of the d (step S1 (hereinafter referred to as “step”). Omitting the word)). The en plane is a so-called xy plane in horizon coordinates.

次に、演算ユニット30は旋回軸サーボモータ12及び俯仰軸サーボモータ13を作動させて対象物Tに視覚センサー11を向けるように位置調整して、観測点G(対物位置測定装置10)と対象物Tとの間には障害物が存在しないように対象物Tに照準を合わせる。このとき、観測者がモニター21に映った映像を見ながら、視覚センサー11をどの方向に向けるかを判断してジョイスティック33等で操作し、それに基づいて演算ユニット30が旋回軸サーボモータ12等を制御する。   Next, the arithmetic unit 30 operates the swing axis servo motor 12 and the elevating axis servo motor 13 to adjust the position so that the visual sensor 11 is directed to the object T, and the observation point G (objective position measuring device 10) and the object are adjusted. Aiming at the object T so that there is no obstacle between the object T and the object T. At this time, while observing the image displayed on the monitor 21, the observer determines in which direction the visual sensor 11 is directed and operates with the joystick 33 or the like, and based on that, the arithmetic unit 30 operates the swing axis servomotor 12 or the like. Control.

詳しくは、図11及び図12に示すように、ジョイスティック33の操作だけで照準を合わせるのではなく、ジョイスティック33の操作に加え、照準線35(レチクル38の中央交点)と対象物Tのモニター21上の水平方向偏差Δx及び同垂直方向偏差Δyを画像処理ユニット19からフィードバックさせて演算ユニット30が旋回軸サーボアンプ22と俯仰軸サーボアンプ23を制御する。   Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, aiming is not performed only by operating the joystick 33, but in addition to the operation of the joystick 33, the aiming line 35 (the center intersection of the reticle 38) and the monitor 21 of the object T The upper horizontal deviation Δx and the vertical deviation Δy are fed back from the image processing unit 19, and the arithmetic unit 30 controls the turning axis servo amplifier 22 and the elevation axis servo amplifier 23.

次に、このときの車体基準軸37からの旋回角度γを旋回角度測定センサー14によって測定するとともに、基準方角からの車体基準軸37の偏差角度δを方位計24によって測定する(S2)。さらに水平面からの俯仰角度βを俯仰角度測定センサー15によって測定し、その値を演算ユニット30が取得する(S2)。
なお、本実施形態においては、図7に示すように、対物位置測定装置10は地表面上に設置され対象物Tは対物位置測定装置10よりも高い位置にあるので、俯仰角度βは水平面から見上げた角度になる。
Next, the turning angle γ from the vehicle body reference shaft 37 at this time is measured by the turning angle measurement sensor 14, and the deviation angle δ of the vehicle body reference shaft 37 from the reference direction is measured by the bearing meter 24 (S2). Further, the elevation angle β from the horizontal plane is measured by the elevation angle measurement sensor 15, and the value is obtained by the arithmetic unit 30 (S2).
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the objective position measuring device 10 is installed on the ground surface, and the object T is at a higher position than the objective position measuring device 10, so the elevation angle β is from the horizontal plane. The angle looks up.

次に、位置検出器16が自己の三次元座標をGPSにより検出し、演算ユニット30がその値G(Φg,λg,Ug)を取得する(S3)。この三次元座標はパララックス補正後のものとする。 Next, the position detector 16 detects its own three-dimensional coordinates by GPS, and the arithmetic unit 30 acquires its value G (Φ g , λ g , U g ) (S3). These three-dimensional coordinates are assumed to be after parallax correction.

次に、図6に示すように、演算ユニット30は基準方角からの車体基準軸37の偏差角度δ及び車体基準軸37からの視覚センサーの旋回角度γに基づいて、基準方角からの視覚センサー11の旋回角度αを求める(S4)。すなわち、δからγを減じてαを求める。   Next, as shown in FIG. 6, the arithmetic unit 30 determines the visual sensor 11 from the reference direction based on the deviation angle δ of the vehicle body reference shaft 37 from the reference direction and the turning angle γ of the visual sensor from the vehicle body reference shaft 37. Is calculated (S4). That is, α is obtained by subtracting γ from δ.

次に、観測点の座標であるΦg,λg及びe,nに基づき地平座標から測地座標に座標変換する(S5,S6)。ここで、eはdの地平座標における東方向成分、nはdの地平座標における北方向成分である(図6参照)。
なお、地平座標と測地座標との関係は図9に示すようになっており、地平座標では観測点Gが原点であって、測地座標においては地球の重心を原点としている。
Next, coordinate conversion from horizon coordinates to geodetic coordinates is performed based on the coordinates of observation points Φ g , λ g and e, n (S5, S6). Here, e is an east direction component in the horizontal coordinate of d, and n is a north direction component in the horizontal coordinate of d (see FIG. 6).
The relationship between the horizon coordinates and the geodetic coordinates is as shown in FIG. 9, where the observation point G is the origin in the horizon coordinates, and the center of gravity of the earth is the origin in the geodetic coordinates.

次に、その測地座標に基づいてメモリ31に記憶しているデーターベースから観測点G近傍の三次元地図情報を読み出してプロットする(S7)。   Next, 3D map information in the vicinity of the observation point G is read out from the database stored in the memory 31 based on the geodetic coordinates and plotted (S7).

次に、三次元地図情報上に、対物位置測定装置10の三次元座標をプロットし、さらにそのプロットした点から、旋回角度α及び俯仰角度βに基づいて仮想直線35(照準線35)を引き(S8)、その照準線35をΔdだけ延長する(S9)。   Next, the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device 10 are plotted on the three-dimensional map information, and a virtual straight line 35 (sight line 35) is drawn from the plotted points based on the turning angle α and the elevation angle β. (S8) The line of sight 35 is extended by Δd (S9).

照準線35を延長し続けて、照準線35が三次元地図情報における地表面36と最初に交わったとき(S10)、その交点の三次元座標を取得する(S12)。よって、Δdを細かく設定しておくことで、繰り返しの計算量は増えるが、算出される座標の精度は上がる。
この交点の東方向成分(e座標)Etはdの東方向成分、北方向成分(n座標)Ntはdの北方向成分、高さ方向成分(u座標)Utはそのdにおける照準線35の値,すなわちUt=d・tanβ+Ugである。
The aiming line 35 is continuously extended, and when the aiming line 35 first intersects the ground surface 36 in the three-dimensional map information (S10), the three-dimensional coordinates of the intersection are acquired (S12). Therefore, setting Δd finely increases the amount of calculation repeatedly but increases the accuracy of the calculated coordinates.
The east direction component (e coordinate) Et of this intersection is the east direction component of d, the north direction component (n coordinate) Nt is the north direction component of d, and the height direction component (u coordinate) Ut is the sight line 35 at that d. The value is Ut = d · tan β + U g .

最後に、その三次元座標T(Et,Nt,Ut)を対象物Tの現実の三次元座標として記憶する。
この記憶された三次元座標T(Et,Nt,Ut)は、通信ユニット34を介して火器を有する機器・装置(例えばヘリコプター)に送られ、その三次元座標T(Et,Nt,Ut)に基づいて射撃が行われる。
Finally, the three-dimensional coordinates T (E t , N t , U t ) are stored as the actual three-dimensional coordinates of the object T.
The stored three-dimensional coordinates T (E t , N t , U t ) are sent to a device / device (for example, a helicopter) having a firearm via the communication unit 34, and the three-dimensional coordinates T (E t , N t Shooting is performed based on t , U t ).

以上のように構成された三次元座標測定システム及び三次元座標測定方法によれば、対物位置測定装置10の三次元座標をGPSにより取得し、しかも予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報を記憶するので、三次元地図情報上に対物位置測定装置10の三次元座標をプロットすることができる。
そして、対象物Tに視覚センサー11を位置調整したときの、基準方角からの旋回角度αを測定するとともに、水平面からの俯仰角度βを測定するので、三次元地図情報上にプロットした点から、測定した旋回角度α及び俯仰角度βに基づいて照準線35(仮想直線)を引くことができ、三次元地図情報における地表面36に対して照準線35を延長したときに最初に交わる点を求めることができる。
ここで、この点の三次元座標は対象物Tの現実の三次元座標であるので、このようにレーザを射出することなく対象物Tの三次元座標を得ることができる。
According to the three-dimensional coordinate measuring system and the three-dimensional coordinate measuring method configured as described above, the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device 10 are acquired by the GPS, and the third order measured in advance for each point on the ground surface. Since the three-dimensional map information created from the original coordinates is stored, the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device 10 can be plotted on the three-dimensional map information.
Then, when the position of the visual sensor 11 on the object T is adjusted, the turning angle α from the reference direction is measured, and the elevation angle β from the horizontal plane is measured. From the point plotted on the three-dimensional map information, An aiming line 35 (virtual straight line) can be drawn on the basis of the measured turning angle α and elevation angle β, and the first point of intersection when the aiming line 35 is extended with respect to the ground surface 36 in the three-dimensional map information is obtained. be able to.
Here, since the three-dimensional coordinates of this point are the actual three-dimensional coordinates of the object T, the three-dimensional coordinates of the object T can be obtained without emitting the laser in this way.

また、視覚センサー11、旋回軸サーボモータ12、及び俯仰軸サーボモータ13を上載し支持する二軸ジンバル17を水平に維持するので、視覚センサー11の姿勢を制御することができ、水平面からの俯仰角度βを容易に測定することができる。よって、対象物のさらに正確な三次元座標を得ることができる。   Further, since the biaxial gimbal 17 for mounting and supporting the visual sensor 11, the turning axis servo motor 12, and the elevation axis servo motor 13 is maintained horizontally, the attitude of the vision sensor 11 can be controlled, and the elevation from the horizontal plane can be controlled. The angle β can be easily measured. Therefore, more accurate three-dimensional coordinates of the object can be obtained.

また、実測された三次元地図情報、旋回角度α、及び俯仰角度βに基づいて対象物Tの三次元座標を算出するので、得られる三次元座標の信頼性は高い。   In addition, since the three-dimensional coordinates of the object T are calculated based on the actually measured three-dimensional map information, the turning angle α, and the elevation angle β, the reliability of the obtained three-dimensional coordinates is high.

なお、本実施形態において、対象物Tの移動に対応し、旋回軸サーボモータ12及び俯仰軸サーボモータ13を制御して視覚センサー11が対象物Tに照準を合わせ続けるように自動追尾可能であるとさらによい。もちろん、対象物Tに照準を合わせ続けるように観測者が補助してもよい。
このように所定時間間隔でその時々の対象物Tの三次元座標を求めて順次メモリ31に記憶させることで、対象物Tが移動していても弾が対象物Tに届くまでの対象物Tの移動量を予測することができるので、対象物Tへの命中精度が高くなる。
In the present embodiment, in response to the movement of the object T, it is possible to automatically track the visual sensor 11 so as to keep aiming at the object T by controlling the turning axis servo motor 12 and the elevation axis servo motor 13. And even better. Of course, the observer may assist to keep aiming at the object T.
As described above, the three-dimensional coordinates of the target T at each time are obtained at predetermined time intervals and sequentially stored in the memory 31, so that the bullet T reaches the target T even if the target T is moving. Therefore, the accuracy of hitting the target T is increased.

また、対象物Tが対物位置測定装置10よりも高い位置にあるとしたが、これに限られるものではなく、対象物Tが対物位置測定装置10よりも低い位置にあってもよい。このとき俯仰角度βは水平面から見下ろした角度になる。   Further, although the object T is located at a position higher than the objective position measuring device 10, the present invention is not limited to this, and the object T may be located at a position lower than the objective position measuring apparatus 10. At this time, the elevation angle β is an angle looking down from the horizontal plane.

また、対象物Tは地表面上に存在する必要があるが対物位置測定装置10は地表面上に設置する必要はなく、図8に示すように、対物位置測定装置10を、火器を有するヘリコプターに搭載して対象物Tの三次元座標を測定するとともにそのヘリコプターから対象物Tに対して射撃してもよい。
このように対物位置測定装置10をヘリコプターに搭載し、対物位置測定装置10が移動する場合には、二軸ジンバル17(対物位置測定装置10)の姿勢制御を常時行う必要がある。
Further, the object T needs to be present on the ground surface, but the objective position measuring device 10 does not need to be installed on the ground surface. As shown in FIG. 8, the objective position measuring device 10 is a helicopter having a firearm. The helicopter may be used to shoot at the target T while measuring the three-dimensional coordinates of the target T.
Thus, when the objective position measuring device 10 is mounted on a helicopter and the objective position measuring device 10 moves, it is necessary to always control the attitude of the biaxial gimbal 17 (objective position measuring device 10).

さらに、二軸ジンバル17を水平に維持して視覚センサー11の姿勢を制御したが、これに限られるものではなく、水平面を取得(確認)できる他の方法を採用することもできる。
また、水平制御ユニット32で視覚センサー11の姿勢を制御したが、これに限られるものではなく、演算ユニット30が水平制御ユニット32の役割を兼用してもよい。
Furthermore, although the biaxial gimbal 17 is maintained horizontally and the posture of the visual sensor 11 is controlled, the present invention is not limited to this, and other methods that can acquire (confirm) a horizontal plane can also be adopted.
Moreover, although the attitude | position of the visual sensor 11 was controlled by the horizontal control unit 32, it is not restricted to this, The arithmetic unit 30 may combine the role of the horizontal control unit 32.

また、基準方角を北としたが、これに限られるものではなく、他の方角を基準としてもよい。
この基準方角を測定する方位計24には、GPSコンパス、磁気コンパス、ジャイロコンパス等があるが、これらに限られるものではない。
Further, although the reference direction is north, the present invention is not limited to this, and another direction may be used as a reference.
The compass 24 that measures the reference direction includes, but is not limited to, a GPS compass, a magnetic compass, and a gyrocompass.

また、本実施形態に係る三次元座標測定方法において、旋回角度γ,偏差角度δ及び俯仰角度βを取得して(S2)から自己の三次元座標を取得したが(S3)、これに限られるものではなく、自己の三次元座標を取得した後に旋回角度γ,偏差角度δ及び俯仰角度βを取得してもよい。
また、位置検出器16は対物位置測定装置10に取付けられているとしたが、これに限られるものではなく、位置ずれの補正を行うことができれば対物位置測定装置10から離れていてもよい。
In the three-dimensional coordinate measurement method according to the present embodiment, the turning angle γ, the deviation angle δ, and the elevation angle β are acquired and the own three-dimensional coordinates are acquired from (S2) (S3). Instead of acquiring the own three-dimensional coordinates, the turning angle γ, the deviation angle δ, and the elevation angle β may be acquired.
In addition, the position detector 16 is attached to the objective position measurement device 10, but the position detector 16 is not limited to this. The position detector 16 may be separated from the objective position measurement device 10 as long as the position shift can be corrected.

また、二軸インクリノメータ18を用いたが、これに限られるものではなく、二軸加速度計であってもよい。
また、演算ユニット30は対物位置測定装置10とは一体であるとしたが、これに限られるものではなく、対物位置測定装置10とは別体でもよい。
Further, although the biaxial inclinometer 18 is used, the present invention is not limited to this, and a biaxial accelerometer may be used.
In addition, although the arithmetic unit 30 is integrated with the objective position measurement device 10, the calculation unit 30 is not limited to this, and may be separate from the objective position measurement device 10.

また、基準方角からの視覚センサー11の旋回角度αを、車体基準軸37からの視覚センサー11の旋回角度γ及び基準方角からの車体基準軸37の偏差角度δから間接的に求めたが、これに限られるものではなく、直接求めることができればそれでもよい。   Further, the turning angle α of the visual sensor 11 from the reference direction is indirectly obtained from the turning angle γ of the visual sensor 11 from the vehicle body reference axis 37 and the deviation angle δ of the vehicle body reference shaft 37 from the reference direction. It is not limited to this, and it can be used if it can be obtained directly.

10 対物位置測定装置
11 視覚センサー(照準手段)
12 旋回軸サーボモータ(旋回手段)
13 俯仰軸サーボモータ(俯仰手段)
14 旋回角度測定センサー(旋回角度測定手段)
15 俯仰角度測定センサー(俯仰角度測定手段)
16 位置検出器(対物位置測定装置座標取得手段)
17 二軸ジンバル(支持手段)
18 二軸インクリノメータ
19 画像処理ユニット
20 基台
21 モニター
22 旋回軸サーボアンプ
23 俯仰軸サーボアンプ
24 方位計
25 PITCH軸サーボアンプ
26 PITCHサーボモータ
27 YAW軸サーボアンプ
28 YAW軸サーボモータ
29 フィードバック回路
30 演算ユニット(旋回手段,俯仰手段,仮想直線決定手段,交点座標取得手段,自動追尾手段)
31 メモリ(三次元地図記憶手段)
32 水平制御ユニット(姿勢制御手段)
33 ジョイスティック
34 通信ユニット
35 照準線(仮想直線)
36 三次元地図情報における地表面(標高データ)
37 車体基準軸(旋回軸)
38 レチクル
d 照準線のe−n平面への正射影
G 観測点
T 対象物
α 基準方角からの視覚センサーの旋回角度
β 水平面からの視覚センサーの俯仰角度
γ 車体基準軸からの視覚センサーの旋回角度
δ 基準方角からの車体基準軸の偏差角度
10 Object position measuring device 11 Visual sensor (sighting means)
12 Rotating axis servo motor (swivel means)
13 Elevating axis servo motor (elevating means)
14 Turning angle measuring sensor (turning angle measuring means)
15 Elevation angle measurement sensor (Elevation angle measurement means)
16 Position detector (Object position measuring device coordinate acquisition means)
17 Biaxial gimbal (support means)
18 Biaxial Inclinometer 19 Image Processing Unit 20 Base 21 Monitor 22 Rotating Axis Servo Amplifier 23 Lifting Axis Servo Amplifier 24 Azimuth Meter 25 PITCH Axis Servo Amplifier 26 PITCH Servo Motor 27 YAW Axis Servo Amplifier 28 YAW Axis Servo Motor 29 Feedback Circuit 30 arithmetic units (turning means, elevation means, virtual straight line determination means, intersection coordinate acquisition means, automatic tracking means)
31 memory (three-dimensional map storage means)
32 Horizontal control unit (attitude control means)
33 Joystick 34 Communication unit 35 Aiming line (virtual straight line)
36 Ground surface (elevation data) in 3D map information
37 Body reference axis (swivel axis)
38 Reticle d Projection of the line of sight to the en plane G Observation point T Object α Angle of turn of the visual sensor from the reference direction β Lift angle of the visual sensor from the horizontal plane γ Angle of turn of the visual sensor from the vehicle body reference axis δ Deviation angle of vehicle body reference axis from reference direction

Claims (4)

地表面上の対象物に係る三次元座標を測定する三次元座標測定システムにおいて、
前記対象物に照準が合わせられる照準手段と、
前記照準手段を旋回可能な旋回手段と、
前記照準手段を俯仰可能な俯仰手段と、
前記旋回手段及び前記俯仰手段によって前記対象物に前記照準手段を位置調整したときの、基準方角からの旋回角度を測定する旋回角度測定手段と、
前記対象物に前記照準手段を位置調整したときの、水平面からの俯仰角度を測定する俯仰角度測定手段を有する対物位置測定装置を備えるとともに、
前記対物位置測定装置の三次元座標をGPSにより取得する対物位置測定装置座標取得手段と、
予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報を記憶する三次元地図記憶手段と、
前記三次元地図情報上に、前記対物位置測定装置座標取得手段を介して取得した前記対物位置測定装置の三次元座標をプロットするとともに、そのプロットした点から、前記旋回角度測定手段及び前記俯仰角度測定手段を介して測定した前記旋回角度及び前記俯仰角度に基づいて仮想直線を引く仮想直線決定手段と、
前記三次元地図情報における地表面に対して前記仮想直線を延長したときに最初に交わる点の三次元座標を取得する交点座標取得手段を備え、
前記交点座標取得手段で取得した三次元座標を前記対象物の現実の三次元座標としてメモリに記憶させることを特徴とする三次元座標測定システム。
In a three-dimensional coordinate measurement system that measures three-dimensional coordinates of an object on the ground surface,
Aiming means for aiming at the object;
Turning means capable of turning the aiming means;
A raising and lowering means capable of raising the aiming means;
A turning angle measuring means for measuring a turning angle from a reference direction when the position of the aiming means is adjusted to the object by the turning means and the elevation means;
An objective position measuring device having an elevation angle measuring means for measuring an elevation angle from a horizontal plane when the position of the aiming means is adjusted to the object;
Objective position measuring device coordinate acquisition means for acquiring the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device by GPS,
3D map storage means for storing 3D map information created from 3D coordinates measured in advance for each point on the ground surface;
On the three-dimensional map information, the three-dimensional coordinates of the objective position measuring device acquired through the objective position measuring device coordinate acquiring means are plotted, and the turning angle measuring means and the elevation angle are plotted from the plotted points. A virtual straight line determining means for drawing a virtual straight line based on the turning angle and the elevation angle measured through the measuring means;
An intersection coordinate acquisition means for acquiring a three-dimensional coordinate of a point that first intersects when the virtual straight line is extended with respect to the ground surface in the three-dimensional map information;
A three-dimensional coordinate measuring system, wherein the three-dimensional coordinates acquired by the intersection coordinate acquisition means are stored in a memory as actual three-dimensional coordinates of the object.
前記照準手段、前記旋回手段、及び前記俯仰手段を上載し支持する支持手段と、
前記支持手段を水平に維持する姿勢制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の三次元座標測定システム。
Support means for mounting and supporting the aiming means, the turning means, and the elevation means;
The three-dimensional coordinate measurement system according to claim 1, further comprising posture control means for maintaining the support means horizontally.
前記対象物の移動に対応し、前記旋回手段及び前記俯仰手段を制御して前記照準手段が前記対象物に照準を合わせ続ける自動追尾手段をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の三次元座標測定システム。   3. The automatic tracking unit according to claim 1, further comprising an automatic tracking unit that controls the turning unit and the elevation unit in response to the movement of the object, and the aiming unit keeps aiming at the object. 3D coordinate measurement system. 地表面上の対象物に係る三次元座標を測定する三次元座標測定方法において、
観測点の三次元座標を取得するとともに、
前記観測点と前記対象物との間には障害物が存在しないように前記対象物に照準を合わせたときの、基準方角からの旋回角度及び水平面からの俯仰角度を測定し、
予め地表面上の各地点について測定された三次元座標から作成された三次元地図情報上に、取得した前記観測点の三次元座標をプロットし、さらにそのプロットした点から、測定した前記旋回角度及び俯仰角度に基づいて仮想直線を引いて、前記三次元地図情報における地表面に対して前記仮想直線を延長したときに最初に交わる点の三次元座標を取得し、その三次元座標を前記対象物の現実の三次元座標とすることを特徴とする三次元座標測定方法。
In a three-dimensional coordinate measurement method for measuring three-dimensional coordinates related to an object on the ground surface,
While obtaining the three-dimensional coordinates of the observation point,
Measure the turning angle from the reference direction and the elevation angle from the horizontal plane when aiming the object so that there is no obstacle between the observation point and the object,
Plot the three-dimensional coordinates of the obtained observation points on the three-dimensional map information created from the three-dimensional coordinates measured in advance for each point on the ground surface, and further measure the turning angle measured from the plotted points. And a virtual straight line is drawn based on the elevation angle to obtain a three-dimensional coordinate of a point that first intersects when the virtual straight line is extended with respect to the ground surface in the three-dimensional map information, and the three-dimensional coordinate is obtained as the object. A three-dimensional coordinate measuring method, characterized in that the actual three-dimensional coordinates of an object are used.
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