JP2998692B2 - レーザーレーダー測定方法及び装置 - Google Patents
レーザーレーダー測定方法及び装置Info
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- JP2998692B2 JP2998692B2 JP9115060A JP11506097A JP2998692B2 JP 2998692 B2 JP2998692 B2 JP 2998692B2 JP 9115060 A JP9115060 A JP 9115060A JP 11506097 A JP11506097 A JP 11506097A JP 2998692 B2 JP2998692 B2 JP 2998692B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement
- laser beam
- measured
- distance
- laser
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザ光を
用いて反射体までの距離、方向を測定する装置に関し、
特にパルスレーザー光をスキャンすることによって広域
測定を行うとともに測距誤差の補正が可能な方法及び装
置に関する。
用いて反射体までの距離、方向を測定する装置に関し、
特にパルスレーザー光をスキャンすることによって広域
測定を行うとともに測距誤差の補正が可能な方法及び装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、パルスレーザーによる距離測
定は、測量目的等様々な分野で使用されている。パルス
レーザーを使った測距の原理は、パルスレーザー光の送
出と被測定物からの反射光を受光するまでの時間を計測
して、光速を掛けることで光路長を算出し、距離に換算
するものであり、特に、特殊な反射体の設置がいらない
測定装置は、ノンプリズム測距儀として、各種の商品化
がなされている。
定は、測量目的等様々な分野で使用されている。パルス
レーザーを使った測距の原理は、パルスレーザー光の送
出と被測定物からの反射光を受光するまでの時間を計測
して、光速を掛けることで光路長を算出し、距離に換算
するものであり、特に、特殊な反射体の設置がいらない
測定装置は、ノンプリズム測距儀として、各種の商品化
がなされている。
【０００３】また、このパルスレーザーレーダーを１次
元ないし２次元的に走査（スキャン）することで、広範
囲な地形等の測量を行う事も行われている。即ち、スキ
ャンの方位と距離が判明すれば、被測定物の空間的位置
情報をつかむことができるため、被測定物の形状や地形
図を作成する場合に利用されている。
元ないし２次元的に走査（スキャン）することで、広範
囲な地形等の測量を行う事も行われている。即ち、スキ
ャンの方位と距離が判明すれば、被測定物の空間的位置
情報をつかむことができるため、被測定物の形状や地形
図を作成する場合に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザーレーダーに使
用するレーザービームは、幅を持たない一本の線である
ことが理想であるが、実際には光学系の限界等のため
に、照射されるレーザービームはある広がり角度を持っ
ており、反射光を受光する受光部はこの広がり角度の中
のどこで反射して戻ってきた光であるかを判断する方法
を持たないため、照射されたレーザービーム幅の中でも
っとも近い点にある被測定物の位置が、そのピーム幅の
中心（レーザービーム照射方向）での距離として測定さ
れることになる。
用するレーザービームは、幅を持たない一本の線である
ことが理想であるが、実際には光学系の限界等のため
に、照射されるレーザービームはある広がり角度を持っ
ており、反射光を受光する受光部はこの広がり角度の中
のどこで反射して戻ってきた光であるかを判断する方法
を持たないため、照射されたレーザービーム幅の中でも
っとも近い点にある被測定物の位置が、そのピーム幅の
中心（レーザービーム照射方向）での距離として測定さ
れることになる。
【０００５】このレーザービームの拡がりによる誤差は
本質的なものであり、計測ノイズを改善する場合に有効
な測距回数を増やして平均化をする方法を用いても、改
善することはできない。
本質的なものであり、計測ノイズを改善する場合に有効
な測距回数を増やして平均化をする方法を用いても、改
善することはできない。
【０００６】本発明は、レーザービームの広がりによる
被測定物の測定誤差を補正によって減らすことにより、
光学系の改善を行わなくても、被測定物までの距離ある
いは被測定物の形状測定の高精度化が可能な手段を提供
することを目的とするものである。
被測定物の測定誤差を補正によって減らすことにより、
光学系の改善を行わなくても、被測定物までの距離ある
いは被測定物の形状測定の高精度化が可能な手段を提供
することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルスレーザ
ー光を被測定物に照射し、その反射光の受光までの戻り
時間から被測定物までの距離を測定するレーザーレーダ
ー装置において、１回測定する毎に前記パルスレーザー
光を１次元ないし２次元的にそのレーザービーム拡がり
角度よりも狭い範囲でスキャンさせて測定を繰り返すこ
とを特徴とするものである。
ー光を被測定物に照射し、その反射光の受光までの戻り
時間から被測定物までの距離を測定するレーザーレーダ
ー装置において、１回測定する毎に前記パルスレーザー
光を１次元ないし２次元的にそのレーザービーム拡がり
角度よりも狭い範囲でスキャンさせて測定を繰り返すこ
とを特徴とするものである。
【０００８】即ち、図１に示すように、１回の測定情報
には、レーザービームの中心方位と、距離が入っている
ので、これらの情報と、レーザービームの光学的広がり
の情報から、その測定時に照射されたレーザービームを
反射する物体が存在していた可能性のある存在範囲を、
計測された距離とレーザービーム広がり角度によって規
定される球面の一部として定義することができる。
には、レーザービームの中心方位と、距離が入っている
ので、これらの情報と、レーザービームの光学的広がり
の情報から、その測定時に照射されたレーザービームを
反射する物体が存在していた可能性のある存在範囲を、
計測された距離とレーザービーム広がり角度によって規
定される球面の一部として定義することができる。
【０００９】同時に、レーザーレーダー装置から前記球
面で定義された物体存在可能性範囲面までの空間には、
照射したレーザー光を反射するような障害物が存在しな
いことも判断できる。
面で定義された物体存在可能性範囲面までの空間には、
照射したレーザー光を反射するような障害物が存在しな
いことも判断できる。
【００１０】また、スキャンをしながら測定を繰り返す
とき、スキャンの間隔を照射レーザービームの拡がり幅
よりも細かくすれば、前記球面の一部として定義された
存在範囲面と障害物が無い空間に重なりができるように
なる。
とき、スキャンの間隔を照射レーザービームの拡がり幅
よりも細かくすれば、前記球面の一部として定義された
存在範囲面と障害物が無い空間に重なりができるように
なる。
【００１１】この存在範囲面と障害物がない空間が重な
った空間には、物体の存在はあり得ないことになるか
ら、１回目の測定によって球面の一部として定義された
存在範囲面は、１回目のレーザービームと一部重なるレ
ーザービームの照射による測定によってより小さな範囲
に限定されることになる。したがって、測定の不確定要
素がそれだけ減少し、測定誤差が小さくなる。
った空間には、物体の存在はあり得ないことになるか
ら、１回目の測定によって球面の一部として定義された
存在範囲面は、１回目のレーザービームと一部重なるレ
ーザービームの照射による測定によってより小さな範囲
に限定されることになる。したがって、測定の不確定要
素がそれだけ減少し、測定誤差が小さくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図２において、１
は、レーザーレーダ装置であり、パルス状にレーザを発
射する送光部１１と、被測定対象物に当たって反射して
きたレーザを受光する受光部１２と、送光から受光まで
の時間から被測定物までの距離を算出する測距部１３
と、レーザピームを１次元ないし２次元に走査するスキ
ャン機構１４とから構成される。
て図面を参照して詳細に説明する。図２において、１
は、レーザーレーダ装置であり、パルス状にレーザを発
射する送光部１１と、被測定対象物に当たって反射して
きたレーザを受光する受光部１２と、送光から受光まで
の時間から被測定物までの距離を算出する測距部１３
と、レーザピームを１次元ないし２次元に走査するスキ
ャン機構１４とから構成される。
【００１３】レーザレーダ装置１からは、距離情報とス
キャン角度情報が出力され、これらの情報は、記録部２
に送られて記録される。さらに、記録部２に記録された
情報は、計算機等からなる解析部３によって読み出さ
れ、所定の解析を行って被測定物の位置を確定する。
キャン角度情報が出力され、これらの情報は、記録部２
に送られて記録される。さらに、記録部２に記録された
情報は、計算機等からなる解析部３によって読み出さ
れ、所定の解析を行って被測定物の位置を確定する。
【００１４】解析部３は、データマッピング処理部３１
と、存在判定部３２と、再マッピング処理部３３を備え
ている。
と、存在判定部３２と、再マッピング処理部３３を備え
ている。
【００１５】データマッピング処理部３１では、記録部
２から読み出した距離情報とスキャン角度情報に、レー
ザービームの拡がり角度の情報を加えて、１パルス毎の
測定結果としての被測定物の存在可能性面を計算し、空
間座標上にマッピングを行う。
２から読み出した距離情報とスキャン角度情報に、レー
ザービームの拡がり角度の情報を加えて、１パルス毎の
測定結果としての被測定物の存在可能性面を計算し、空
間座標上にマッピングを行う。
【００１６】存在判定部３２では、各ビームの通過範囲
を計算し、マッピング処理部３１で計算された各存在可
能性面のうちで、ビームの重なりから被測定物が無い領
域のチェックを行う。
を計算し、マッピング処理部３１で計算された各存在可
能性面のうちで、ビームの重なりから被測定物が無い領
域のチェックを行う。
【００１７】再マッピング処理部３３では、データマッ
ピング処理部３１でマッピングされた空間座標上の存在
可能性面から、存在判定部３２によって被測定物が無い
領域として判定された部分を削除して、測定結果を出力
する。
ピング処理部３１でマッピングされた空間座標上の存在
可能性面から、存在判定部３２によって被測定物が無い
領域として判定された部分を削除して、測定結果を出力
する。
【００１８】このデータマッピング処理、存在判定、再
マッピング処理は、実際には計算機の中に空間情報を構
築することによって行われる。
マッピング処理は、実際には計算機の中に空間情報を構
築することによって行われる。
【００１９】その計算機のプログラムの一例をあげる
と、空間を（ｘ，ｙ，ｚ）座標のメッシュで表し、その
１マスの属性を、初期値を２、存在可能性があるものを
１、ビームの通過点で存在可能性が無いものを０とす
る。そして、全ビームについて、ビームの端面即ち計測
された距離とレーザービームの広がり角度よって規定さ
れる球面の一部に１を設定し、ビームの通過点に０を設
定、１と０の属性が重なる点は０とする。こうして全て
のスキャンの測定結果を処理した後に１である点を被測
定物の存在範囲として出力する。
と、空間を（ｘ，ｙ，ｚ）座標のメッシュで表し、その
１マスの属性を、初期値を２、存在可能性があるものを
１、ビームの通過点で存在可能性が無いものを０とす
る。そして、全ビームについて、ビームの端面即ち計測
された距離とレーザービームの広がり角度よって規定さ
れる球面の一部に１を設定し、ビームの通過点に０を設
定、１と０の属性が重なる点は０とする。こうして全て
のスキャンの測定結果を処理した後に１である点を被測
定物の存在範囲として出力する。
【００２０】なお、座標の取り方や、属性の与え方、メ
ッシュにするかどうかは、プログラムの作り方により適
宜変更して実施することができる。
ッシュにするかどうかは、プログラムの作り方により適
宜変更して実施することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、照射す
るパルスレーザー光を、１回の照射領域の一部が互いに
重なるように１次元ないし２次元的にスキャンさせて複
数回測定し、複数回の測定結果に基づいて被測定物まで
の距離又は位置を補正しているので、照射されるレーザ
ービーム径が広くなっても、スキャン密度を向上させる
ことでパルスレーザーレーダーの測定精度の向上を図る
ことができる。
るパルスレーザー光を、１回の照射領域の一部が互いに
重なるように１次元ないし２次元的にスキャンさせて複
数回測定し、複数回の測定結果に基づいて被測定物まで
の距離又は位置を補正しているので、照射されるレーザ
ービーム径が広くなっても、スキャン密度を向上させる
ことでパルスレーザーレーダーの測定精度の向上を図る
ことができる。
【００２２】
【図１】本発明の測定原理を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
１ レーザーレーダ―装置 ２ 記録部 ３ 解析部 １１ レーザ送光部 １２ レ―ザ受光部 １３ 測距部 １４ スキャン機構 ３１ データマッピング処理部 ３２ 存在判定部 ３３ 再マッピング処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/66 G01S 13/00 - 17/95
Claims (5)
- 【請求項１】 パルスレーザー光を被測定物の方向に照
射し、その反射光を受光することにより被測定物までの
距離又は位置を測定するレーザーレーダー測定方法にお
いて、 前記パルスレーザー光を、１回測定する毎にその照射領
域の一部が互いに重なるように１次元ないし２次元的に
スキャンさせて複数回測定し、前記複数回の測定によっ
て得られる複数の距離情報及びスキャン角度情報と前記
パルスレーザ光のレーザービーム広がり角度情報に基づ
いて被測定物までの距離又は位置を補正することを特徴
とするレーザレーダー測定方法。 - 【請求項２】 各回の測定における照射レーザー光のス
キャン角度を、照射レーザービームの広がり角度よりも
小さくしたことを特徴とする請求項１記載のレーザーレ
ーダー測定方法。 - 【請求項３】 照射されたレーザービームを反射する被
測定物が存在する可能性のある存在範囲を、測定毎にそ
れぞれ測定された距離とレーザービーム広がり角度によ
って規定される球面の一部として空間座標上にマッピン
グし、該マッピングされた球面の一部が他の回の測定時
における被測定物が存在する可能性のない空間と重なっ
ているときには、前記マッピングされた球面の一部から
前記重なった部分を削除することを特徴とする請求項１
又は２記載のレーザーレーダー測定方法。 - 【請求項４】 パルスレーザー光を被測定物の方向に照
射し、その反射光を受光するまでの時間から、被測定物
までの距離又は位置を測定するレーザーレーダー測定装
置において、 測定毎に前記パルスレーザー光のビーム広がり角度より
も狭い角度で１次元ないし２次元的に照射レーザー光を
スキャンする機構と、各測定時のレーザビーム照射方向
とそのときの測定距離情報を記録する記録機構と、該記
録機構から読み出した各測定時のレーザービーム照射方
向及び測定距離情報と前記パルスレーザー光のビーム広
がり角度情報に基づいて前記測定結果の補正を行う解析
機構とを備えていることを特徴とするレーザーレーダー
測定装置。 - 【請求項５】 前記解析機構は、空間を３次元座標のメ
ッシュで表し、メッ シュで囲まれた各マスを、被測定物
の存在可能性があるものと、ビームの通過点で存在可能
性が無いものとに分け、両者が重なる点は存在可能性が
ないマスとして処理することによりすべてのスキャンの
測定結果を処理した後に存在可能性があるマスからなる
集合を被測定物の存在範囲として出力する機能を備えて
いることを特徴とする請求項４記載のレーザーレーダー
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9115060A JP2998692B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | レーザーレーダー測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9115060A JP2998692B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | レーザーレーダー測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10293178A JPH10293178A (ja) | 1998-11-04 |
| JP2998692B2 true JP2998692B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=14653190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9115060A Expired - Lifetime JP2998692B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | レーザーレーダー測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998692B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108519052A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-09-11 | 郭昆林 | 双测距空间三维坐标测量方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4400584B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2010-01-20 | トヨタ自動車株式会社 | 障害物検出方法及び障害物検出装置 |
| NO332432B1 (no) * | 2008-08-12 | 2012-09-17 | Kongsberg Seatex As | System for deteksjon og avbildning av objekter i banen for marine fartoy |
-
1997
- 1997-04-18 JP JP9115060A patent/JP2998692B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108519052A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-09-11 | 郭昆林 | 双测距空间三维坐标测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10293178A (ja) | 1998-11-04 |
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