JPH10318743A - Method and apparatus for surveying by using flying object - Google Patents

Method and apparatus for surveying by using flying object

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JPH10318743A
JPH10318743A JP14595597A JP14595597A JPH10318743A JP H10318743 A JPH10318743 A JP H10318743A JP 14595597 A JP14595597 A JP 14595597A JP 14595597 A JP14595597 A JP 14595597A JP H10318743 A JPH10318743 A JP H10318743A
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JP
Japan
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variable
time
flying object
measured
reference point
Prior art date
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Pending
Application number
JP14595597A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Iwanami
英二 岩浪
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NAKANIHON KOKU KK
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NAKANIHON KOKU KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain three-dimensional information on an object, to be measured, by a method wherein the value in the axial direction of a laser beam emitted from a flying object is changed by using the time as a variable and an irradiation point is computed on the basis of values regarding the position and the posture of a reference point, on the basis of the value of the direction of an optical axis and on the basis of the value of a distance. SOLUTION: A coordinate system which is fixed to a helicopter 10 is designated as Q-XYZ. The Y-axis is set in the advance direction of the helicopter 10, the X-axis is set in a direction which is parallel to the bottom face of the helicopter 10 and which is perpendicular to the Y-axis, and the Z-axis is set in a direction which is perpendicular to the bottom face of the helicopter 10. The helicopter 10 flies to a prescribed direction, and a laser beam 21 is scanned in the direction of the X-axis which is perpendicular to a flying route on the ground 20. The helicopter 10 flies in the direction of the Y-axis, the laser beam 21 is scanned in the direction of the X-axis, and the laser beam is scanned two-dimensionally along an irradiation route 22. The time which elapses until the laser beam 21 is received since its emission is measured, and the distance L between the emission point W of the laser beam and its irradiation point S on an object to be measured is measured on the basis of the time. Many distances L are obtained, and the three-dimensional position of the irradiation point S can be obtained on the basis of the distances L and on the basis of the position and the posture of the helicopter 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は飛行体による地形等
の測定方法及びその装置に関する。本方法及び装置は測
定領域における地形等の立体情報を精密に得ることがで
き、地形の鳥瞰図、断面図、等高度線図を容易に作成す
るのに用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring terrain and the like by a flying object. The present method and apparatus can accurately obtain three-dimensional information such as terrain in a measurement area, and can be used to easily create a bird's-eye view, a sectional view, and a contour map of terrain.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、3次元数値を有した地形図を得る
には、現場に行きその位置での緯度、経度、高さを実際
に測定するという歩行測定が行われている。又、遠隔測
定として航空写真により地形の平面図を得ることも行わ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to obtain a topographic map having three-dimensional numerical values, walking measurement is performed in which the user goes to a site and actually measures the latitude, longitude, and height at that position. In addition, a top view of the terrain is obtained by aerial photography as telemetry.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、歩行測定で地
形図の詳細情報を得ようとすると、膨大な労力と時間が
かかるとうい問題がある。よって、例えば、崖崩れの様
子や程度を緊急に得たい場合には、歩行測定では対応で
きない。又、現場に接近することが出来ず、測定事態が
不可能な場合もある。
However, there is a problem that it takes enormous effort and time to obtain detailed information of a topographic map by walking measurement. Therefore, for example, when it is desired to urgently obtain the appearance and degree of the landslide, the walking measurement cannot be used. In addition, there is a case where it is impossible to approach the site and the measurement situation is impossible.

【0004】一方、航空写真は比較的手軽に地形図を得
ることができるが、得られる情報は平面情報であり、立
体情報は得ることが困難である。又、複数の角度から撮
影した写真から高度情報を得ることも可能ではあるが、
この高度の解析に時間がかかると共に精度の点で問題が
ある。
On the other hand, an aerial photograph can obtain a topographic map relatively easily, but the information obtained is plane information, and it is difficult to obtain three-dimensional information. It is also possible to obtain altitude information from photos taken from multiple angles,
This advanced analysis takes time and is problematic in terms of accuracy.

【0005】そこで、本発明は、全く新しい観点から飛
行体による地形等の測定対象物の3次元位置又は姿勢を
簡便に且つ高速に測定できるようにすると共に容易に測
定対象物の立体図を描けるようにすることを目的とす
る。
Accordingly, the present invention enables a simple and high-speed measurement of the three-dimensional position or attitude of a measurement object such as a terrain by a flying object from a completely new viewpoint, and can easily draw a three-dimensional view of the measurement object. The purpose is to be.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、飛行
体において、飛行体に設定された基準点の現在の位置及
び姿勢に関連する値を時間を変数として測定し、飛行体
から発射されるレーザ光の光軸方向に関連する値を時間
を変数として変化させることで、測定対象物の上でレー
ザ光を走査し、測定対象物にレーザ光を照射して反射レ
ーザ光を検出することで基準点から測定対象物までの距
離に関連する値を時間を変数として測定し、時間変数の
各同一値における、基準点の位置及び姿勢に関連する値
と光軸方向に関連する値と距離に関連する値とに基づい
て、測定対象物におけるレーザ光の照射点位置を演算
し、照射点位置の集合から測定領域における測定対象物
の3次元情報を得ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, in a flying object, values related to the current position and attitude of a reference point set on the flying object are measured using time as a variable, and the flying object is fired from the flying object. By changing the value related to the optical axis direction of the laser light to be performed with time as a variable, the laser light is scanned over the measurement target, and the measurement target is irradiated with the laser light to detect the reflected laser light. By measuring the value related to the distance from the reference point to the object to be measured by using time as a variable, the value related to the position and orientation of the reference point and the value related to the optical axis direction at each of the same values of the time variable. The method is characterized in that an irradiation point position of the laser beam on the measurement object is calculated based on a value related to the distance, and three-dimensional information of the measurement object in the measurement area is obtained from a set of irradiation point positions.

【0007】又、請求項2の発明は、上記の測量方法に
おいて、基準点の位置及び姿勢に関連する値を少なくと
もGPSにより求めることを特徴と、請求項3の発明
は、レーザ光を測定対象物の上の飛行体の飛行経路に対
して直角方向に走査することを特徴とする。又、請求項
4の発明は、飛行体の飛行中においては、基準点の位置
及び姿勢に関連する値は時間を変数として測定して記憶
し、光軸方向に関連する値を時間を変数として記憶し、
測定された距離に関連する値を時間を変数として記憶す
るものである。そして、飛行終了後において、照射点位
置を、時間を変数とする各記憶値において、時間変数の
各同一値における各記憶値に基づいて演算し、3次元情
報を得ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the above survey method, at least values related to the position and orientation of the reference point are obtained by GPS. The scanning is performed in a direction perpendicular to the flight path of the flying object on the object. Further, the invention according to claim 4 is that, during the flight of the flying object, values relating to the position and attitude of the reference point are measured and stored using time as a variable, and values relating to the optical axis direction are stored using time as a variable. Remember,
A value related to the measured distance is stored with time as a variable. Then, after the end of the flight, the irradiation point position is calculated based on each stored value at the same value of the time variable in each of the stored values using time as a variable to obtain three-dimensional information.

【0008】請求項5の発明は、上記の測量方法を実現
する装置に関する。即ち、飛行体において、飛行体に設
定された基準点の現在の位置及び姿勢に関連する値を時
間を変数として測定する位置姿勢測定装置と、測定対象
物の上にレーザ光を照射するレーザ装置と、レーザ光が
測定対象物の上を走査されるように、レーザ光の光軸方
向を時間を変数として変化させる走査装置と、測定対象
物にレーザ光を照射して反射レーザ光を検出することで
基準点から測定対象物までの距離に関連する値を時間を
変数として測定する測距装置と、時間変数の各同一値に
おける、基準点の位置及び姿勢に関連する値と光軸方向
に関連する値と距離に関連する値とに基づいて、測定対
象物におけるレーザ光の照射点位置を演算する照射位置
演算装置とを備えることを特徴とする。
[0008] The invention of claim 5 relates to an apparatus for realizing the above survey method. That is, in a flying object, a position and orientation measurement device that measures values related to the current position and orientation of a reference point set in the flying object as a variable of time, and a laser device that irradiates a laser beam onto a measurement target A scanning device that changes the optical axis direction of the laser light with time as a variable so that the laser light is scanned over the measurement target, and detects the reflected laser light by irradiating the measurement target with the laser light A distance measuring device that measures a value related to the distance from the reference point to the object to be measured by using time as a variable, and a value related to the position and orientation of the reference point at the same value of the time variable and the optical axis direction. An irradiation position calculation device that calculates an irradiation point position of the laser beam on the measurement target based on the related value and the value related to the distance.

【0009】請求項6の発明は、上記装置において、さ
らに、照射位置演算装置により演算された照射位置の集
合から測定対象物の3次元情報を得る情報表示装置を設
けたことを特徴とする。又、請求項7の発明は、位置姿
勢測定装置はGPSによる基準点の位置及び姿勢に関連
する値を得るGPS装置を少なくとも含むことを特徴と
し、請求項8の発明は、走査装置は測定対象物体の上の
飛行体の飛行経路に直角方向にレーザ光を走査すること
を特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the above-mentioned apparatus, an information display device for obtaining three-dimensional information of the object to be measured from a set of irradiation positions calculated by the irradiation position calculation device is further provided. According to a seventh aspect of the present invention, the position and orientation measuring device includes at least a GPS device that obtains a value related to the position and orientation of a reference point by GPS. The laser beam is scanned in a direction perpendicular to the flight path of the flying object above the object.

【0010】尚、上記の基準点の意味は飛行体の任意位
置に設けられた点を言う。但し、飛行体の位置及び姿勢
を得る基準点と、測定対象物までの距離を得る光学系の
基準点とを異なる位置にした場合には、基準点が異なる
ままで照射点の3次元位置の演算を行うと3次元位置は
それらの基準点間変位の分だけ誤差を含む。その誤差が
許容範囲として認められる種類の測定であれば、そのよ
うな測定も可能である。しかし、精密な測定のために
は、両基準点を一致させる必要がある。請求項に記載し
た基準点の意味には、この2つの意味を持たせている。
即ち、飛行体自体を点で近似した場合には、その点が基
準点となり、上記した誤差を許容する場合に相当する。
又、飛行体を所定の大きさを有した物体とすれば、基準
点は飛行体の座標系に固定された任意の点の意味であ
る。例えば、飛行体の位置及び姿勢に関連した値を測定
するための基準点(例えば、GPSのアンテナの基準
点)、距離に関連した値を測定するための光学系の基準
点(例えば、レーザ光の発射点及び受信点)、その他の
第3の点が考えられる。よって、飛行体の位置及び姿勢
を求める基準点と、距離を測定する基準点とが異なり、
それぞれのデータがそれぞれの基準点に対する値であれ
ば、測定対象物上のレーザ光照射点の3次元位置を求め
るまでのいずれかの段階で基準点が異なることによる補
正が必要となる。この補正は任意の段階でできる。よっ
て、請求項1,4,5における「飛行体に設定された基
準点の現在の位置及び姿勢に関連した値を時間を変数と
して測定」の概念は、この共通の基準点に対する測定値
と一意的関係にある値が得られる測定の意味である。よ
って、請求項の測定により得られる値の概念は、例え
ば、GPSのアンテナの基準点に対して得られた生の数
値、及び、その生の数値を共通の基準点に対して換算し
た数値を含むものである。同様に、請求項1,4,5に
おける「前記基準点から前記測定対象物までの距離に関
連した値を時間を変数として測定」の概念は、この共通
の基準点に対する測定値と一意的関係にある値が得られ
る測定の意味である。よって、請求項の距離の測定によ
り得られる値の概念は、例えば、レーザ光の発射点又は
受光点の基準点に対して得られた生の数値、及び、その
生の数値を共通の基準点に対して換算した数値を含むも
のである。又、位置及び姿勢、光軸方向、距離は、それ
らの値と一義的関係にある様々な物理量や変量を用いて
表すことができると共に、一義的関係があることから物
理量や変量から上記の最終目的値への変換も可能であ
る。例えば、姿勢について言えば、飛行体に固定された
基準ベクトルと地面に固定された各座標軸との成す角や
その角の余弦等の三角関数で表すことができる。光軸方
向でいえば、光軸と飛行体に固定されたある軸と成す角
又はその余弦等の三角関数で表すことができる。又、距
離は直接的距離の他、レーザ光が往復する時間でも表す
ことができる。さらに、上述したように、各測定系にお
ける基準点の位置と請求項の共通の基準点の位置とに変
位があれば、各測定系で得られる生の測定値は、共通の
基準点に対する位置及び姿勢、又は、距離に関連する値
となる。請求項における「関連した値」は、これらの事
情を総合した概念であり、位置及び姿勢、光軸方向、距
離等を直接表す値の他、それらの値へ変換可能な関連す
る値すべてを意味する。
[0010] The above-mentioned reference point means a point provided at an arbitrary position of the flying object. However, if the reference point for obtaining the position and attitude of the flying object and the reference point of the optical system for obtaining the distance to the object to be measured are set to different positions, the three-dimensional position of the irradiation point is kept unchanged while the reference point is different. When the calculation is performed, the three-dimensional position includes an error by the displacement between the reference points. Such a measurement is also possible if the error is a type of measurement that is recognized as an allowable range. However, for precise measurement, it is necessary to match both reference points. The meaning of the reference point described in the claims has these two meanings.
That is, when the flying object itself is approximated by a point, the point becomes a reference point, which corresponds to a case where the above-described error is allowed.
In addition, if the flying object is an object having a predetermined size, the reference point means any point fixed in the coordinate system of the flying object. For example, a reference point (for example, a reference point of a GPS antenna) for measuring values related to the position and attitude of the flying vehicle, and a reference point (for example, a laser beam) of an optical system for measuring a value related to distance. Launch point and receiving point), and other third points. Therefore, the reference point for determining the position and attitude of the flying object is different from the reference point for measuring the distance,
If each data is a value with respect to each reference point, it is necessary to perform correction due to the difference in the reference point at any stage until the three-dimensional position of the laser beam irradiation point on the measurement object is obtained. This correction can be made at any stage. Therefore, the concept of “measurement of the value related to the current position and attitude of the reference point set on the flying object using time as a variable” in claims 1, 4, and 5 is unique to the measurement value for this common reference point. This is the meaning of a measurement that gives a value that has a relevant relationship. Therefore, the concept of the value obtained by the measurement of the claims is, for example, a raw numerical value obtained with respect to a reference point of a GPS antenna, and a numerical value obtained by converting the raw numerical value with respect to a common reference point. Including. Similarly, the concept of “measuring a value related to the distance from the reference point to the object to be measured with time as a variable” in claims 1, 4, and 5 is unique to the measurement value for the common reference point. Is the meaning of the measurement that gives a certain value. Therefore, the concept of the value obtained by measuring the distance in the claims is, for example, a raw numerical value obtained with respect to a reference point of a laser light emitting point or a light receiving point, and the raw numerical value as a common reference point. Includes numerical values converted to In addition, the position and orientation, the optical axis direction, and the distance can be expressed using various physical quantities and variables that have a unique relationship with those values, and since there is a unique relationship, the final Conversion to the target value is also possible. For example, the attitude can be represented by a trigonometric function such as an angle formed by a reference vector fixed to the flying object and each coordinate axis fixed to the ground and a cosine of the angle. In the optical axis direction, the angle can be expressed by a trigonometric function such as an angle formed by the optical axis and a certain axis fixed to the flying object or a cosine thereof. In addition, the distance can be represented not only by the direct distance but also by the time that the laser light reciprocates. Furthermore, as described above, if there is a displacement between the position of the reference point in each measurement system and the position of the common reference point in the claims, the raw measurement value obtained in each measurement system will be the position relative to the common reference point. And a value related to the posture or the distance. “Related value” in the claims is a concept integrating these circumstances, and means not only a value directly representing position and orientation, optical axis direction, distance, etc., but also all related values that can be converted to those values. I do.

【0011】[0011]

【発明の作用及び効果】上記発明では、例えば、ヘリコ
ブタ、軽飛行機等の飛行体を、例えば、地形等の測定対
象物上を飛行させ、飛行体からレーザ光を測定対象物上
に照射し、その反射レーザ光を検出することで測定対象
物の3次元情報を得るものである。レーザ光を測定対象
物上に照射すると共に測定対象物上を走査する。飛行体
の移動とレーザ光の走査とにより、レーザ光は測定対象
物上の平面領域を走査することになる。そして、反射レ
ーザ光を測定することで、飛行体に設定された基準点か
ら測定対象物までの距離が時間を変数として得られる。
According to the above invention, for example, a flying object such as a helicopter or a light aircraft is caused to fly on a measurement object such as a terrain, and a laser beam is irradiated from the flying object onto the measurement object. By detecting the reflected laser light, three-dimensional information of the measurement object is obtained. A laser beam is applied to the object to be measured and the object is scanned. Due to the movement of the flying object and the scanning of the laser beam, the laser beam scans a plane area on the measurement object. Then, by measuring the reflected laser light, the distance from the reference point set on the flying object to the measurement target can be obtained using time as a variable.

【0012】一方、飛行体に設定された基準点の位置と
姿勢は、例えば、衛星を用いた測位システムである3次
元GPS(global positioning system) やジャイロを用
いた慣性航法による測位システムのうち一方、又は両方
を用いて得ることができる。両方を用いる場合には、例
えば、GPSで得られる位置及び姿勢は時間間隔を設け
得られるために、その時間間隔の間の位置及び姿勢は慣
性航法による補間により求めることができる。この得ら
れた基準点の位置と姿勢は時間を変数として測定され
る。又、レーザ光の光軸方向も時間を変数として得られ
る。これらの時間を変数とする3変量、即ち、基準点の
位置及び姿勢、光軸方向と、測定された距離において、
時間変数が共通である値を用いて、測定対象物上におけ
るレーザの照射点の3次元位置が得られる。この照射点
の3次元位置の集合が測定領域における測定対象物の3
次元情報を与えることになる。照射点の3次元位置の集
合を用いて、地形の高さを表した地形断面、地形を立体
的に表した斜視図又は鳥瞰図、等高度曲線図等を得るこ
とができる。又、照射点は測定対象物において離散的に
得られるので、その間の点の3次元位置は補間演算によ
り求めることができる。
On the other hand, the position and orientation of the reference point set on the flying object can be determined by, for example, one of a three-dimensional GPS (global positioning system) which is a positioning system using satellites and a positioning system based on inertial navigation using a gyro. , Or both. When both are used, for example, since the position and orientation obtained by GPS can be provided with a time interval, the position and orientation during the time interval can be obtained by interpolation using inertial navigation. The position and orientation of the obtained reference point are measured using time as a variable. Also, the optical axis direction of the laser light can be obtained using time as a variable. In these three variables using these times as variables, namely, the position and orientation of the reference point, the optical axis direction, and the measured distance,
The three-dimensional position of the irradiation point of the laser on the measurement object is obtained using a value having a common time variable. The set of the three-dimensional positions of the irradiation points is the 3
Dimensional information will be given. Using a set of three-dimensional positions of irradiation points, it is possible to obtain a terrain cross section that represents the height of the terrain, a perspective view or a bird's eye view that three-dimensionally represents the terrain, an iso-altitude curve diagram, and the like. Further, since the irradiation point is obtained discretely in the measurement object, the three-dimensional position of the point between them can be obtained by interpolation.

【0013】このように、飛行体とレーザ光の走査によ
り、極めて簡便に且つ高速度、高精度で測定対象物の3
次元位置情報を得ることが可能となる。
As described above, the scanning of the flying object and the laser beam can be performed very easily, at a high speed and with high accuracy.
It is possible to obtain dimensional position information.

【0014】又、他の請求項の発明では、レーザ光の走
査を測定対象物上の飛行体の飛行経路に垂直に行うよう
にしている。この走査と飛行体の飛行とにより、レーザ
光を測定対象物上の2次元領域を走査することができ、
2次元領域における3次元位置を高効率で得ることがで
きる。
According to another aspect of the present invention, the scanning of the laser beam is performed perpendicularly to the flight path of the flying object on the object to be measured. By this scanning and flight of the flying object, a laser beam can scan a two-dimensional area on the measurement object,
A three-dimensional position in a two-dimensional area can be obtained with high efficiency.

【0015】本発明は、飛行体の飛行中に、飛行体の基
準点の位置及び姿勢、レーザ光の光軸方向、基準点から
測定対象物上の照射点までの距離を測定している。この
3つの変量から測定対象物上の各照射点の3次元位置が
演算されるが、この3次元位置の演算は、飛行体による
測定とリアルタイムで行っても良く、他の請求項の発明
のように、3つの変量を時間を変数として記憶してお
き、飛行後に、各記憶値に基づき各照射点の3次元位置
を演算するようにしても良い。このように3次元位置の
演算は、オフラインで行うことで、飛行体に搭載する機
器を簡略化することができる。又、飛行体の飛行中にビ
デオカメラで測定対象物の映像を撮影するようにしても
良い。この時、映像は時間を変数として記憶させる。こ
れにより、映像と測定対象物の得られた3次元位置情報
とを容易に対比させることができる。
According to the present invention, the position and attitude of the reference point of the flying object, the direction of the optical axis of the laser beam, and the distance from the reference point to the irradiation point on the measurement object are measured during the flight of the flying object. The three-dimensional position of each irradiation point on the measurement target is calculated from the three variables. The calculation of the three-dimensional position may be performed in real time with the measurement by the flying object. As described above, the three variables may be stored with time as a variable, and after flight, the three-dimensional position of each irradiation point may be calculated based on each stored value. As described above, the calculation of the three-dimensional position is performed off-line, so that the devices mounted on the flying object can be simplified. In addition, the video of the measurement object may be photographed by a video camera during the flight of the flying object. At this time, the image stores time as a variable. This makes it possible to easily compare the image and the obtained three-dimensional position information of the measurement target.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。図2は本発明にかかる測量方法の概念
を示した図である。飛行体であるヘリコブタ10に固定
された座標系をQ−xyzとする。y軸はヘリコブタ1
0の進行方向、x軸はヘリコブタ10の床面に並行でy
軸に垂直な方向、z軸はヘリコブタ10の床面に垂直な
方向にとられている。ヘリコブタ10は所定方向に飛行
し、地面20上の飛行経路21に垂直なx軸方向にレー
ザ光21が走査される。ヘリコブタ10のy軸方向への
飛行とレーザ光21のx軸方向の走査とにより、図2
(b)に示すように、レーザ光21は地面20上を照射
経路22に沿って2次元的に走査される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments. The present invention is not limited to the following examples. FIG. 2 is a diagram showing the concept of the surveying method according to the present invention. The coordinate system fixed to the helicopter 10, which is the flying object, is defined as Q-xyz. Helicopter 1 on the y-axis
The traveling direction of 0, the x-axis is parallel to the floor of
The direction perpendicular to the axis and the z-axis are perpendicular to the floor of the helicopter 10. The helicopter 10 flies in a predetermined direction, and is scanned by the laser light 21 in the x-axis direction perpendicular to the flight path 21 on the ground 20. 2 by the flight of the helicopter 10 in the y-axis direction and the scanning of the laser beam 21 in the x-axis direction.
As shown in (b), the laser light 21 is two-dimensionally scanned on the ground 20 along the irradiation path 22.

【0017】図3に示すように、レーザ光21はパルス
であり、その反射光を受光して、レーザ光21の発射か
ら受光までにかかる時間Δtが計測される。この時間Δ
tによりレーザ光の発射点Wと測定対象物上の照射点S
との距離Lが測定される。この距離Lが時間の経過に伴
って多数得られる。この距離Lとヘリコブタ10の位置
及び姿勢とから照射点Sの3次元位置を得ることができ
る。そして、この3次元位置から図2(c)に示すよう
に地形の断面図を得ることができる。
As shown in FIG. 3, the laser light 21 is a pulse, the reflected light of which is received, and the time Δt from emission of the laser light 21 to reception of the light is measured. This time Δ
The emission point W of the laser beam and the irradiation point S on the object to be measured by t
Is measured. Many such distances L are obtained with the passage of time. The three-dimensional position of the irradiation point S can be obtained from the distance L and the position and orientation of the helicopter 10. Then, a cross-sectional view of the terrain can be obtained from the three-dimensional position as shown in FIG.

【0018】次に、照射点Sの3次元位置を求める方法
についてさらに詳しく説明する。図1は本発明の測量方
法の概念を説明した図である。地面に固定された座標系
をO−αβhとする。α軸は経度、β軸は緯度、h軸は
標高である。又、上述のようにヘリコブタ10に固定さ
れた座標系をQ−xyzとする。Q点はGPSによる位
置及び姿勢測定のための基準点である。GPSによりQ
点の位置及び姿勢が時間を変数として測定される。Q点
の位置は、次式で与えられる。
Next, a method for obtaining the three-dimensional position of the irradiation point S will be described in more detail. FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of the surveying method of the present invention. The coordinate system fixed to the ground is O-αβh. The α axis is longitude, the β axis is latitude, and the h axis is altitude. Further, the coordinate system fixed to the helicopter pig 10 as described above is defined as Q-xyz. Point Q is a reference point for position and orientation measurement by GPS. Q by GPS
The position and orientation of the point are measured with time as a variable. The position of the point Q is given by the following equation.

【0019】[0019]

【数1】 Q(t) =(αQ (t), βQ (t), Q (t)) …(1) Q点の姿勢は、x軸、y軸、z軸方向の単位ベクトルが
α軸、β軸、h軸と成す角をそれぞれθx1(t),θx2(t),
θx3(t),θy1(t),θy2(t),θy3(t),θz1(t),θz2(t),θ
z3(t) として、次の姿勢行列Fで得られる。
Q (t) = (α Q (t), β Q (t), h Q (t)) (1) The attitude of the Q point is defined as θ x1 (t), θ x2 which is the angle formed by the unit vectors in the x-axis, y-axis, and z-axis directions with the α-axis, β-axis, and h-axis, respectively. (t),
θ x3 (t), θ y1 (t), θ y2 (t), θ y3 (t), θ z1 (t), θ z2 (t), θ
z3 (t) is obtained by the following attitude matrix F.

【数2】 (Equation 2)

【0020】尚、GPSでは1秒間に1回のデータが得
られるので、その1秒間の間は、ジャイロによる慣性航
法により各軸の加速度の積分演算によりQ点の各時刻で
の位置及び姿勢が求められる。本実施例では、1秒間に
10回補間しており時間を変数とするQ点の位置及び姿
勢は0.1秒間隔で得られる。本実施例において、位置
の測定誤差は±20cm、姿勢誤差は角度にして±0.2
度であることが確認されている。GPSによる位置及び
姿勢の演算や慣性航法による位置及び姿勢の演算方法は
良く知れているので記載を省略する。
Since data is obtained once a second in the GPS, during the one second, the position and orientation of the Q point at each time are calculated by integrating the acceleration of each axis by inertial navigation using a gyro. Desired. In the present embodiment, the position and orientation of the point Q, which is interpolated 10 times per second and uses time as a variable, are obtained at 0.1 second intervals. In this embodiment, the position measurement error is ± 20 cm, and the posture error is ± 0.2 in angle.
Degree is confirmed. The calculation of the position and attitude by GPS and the method of calculation of the position and attitude by inertial navigation are well known and will not be described.

【0021】次に、レーザ装置はヘリコブタ10に固定
されているので、レーザ光の発射点及び受光点である基
準点Wは座標系Q−xyzに固定された点となり、この
基準点WのQ点に対する変位ベクトルAは既知である。
変位ベクトルAの成分表示に関し、次式が得られる。
Next, since the laser device is fixed to the helicopter 10, the reference point W, which is the emission point and the light receiving point of the laser beam, is a point fixed to the coordinate system Q-xyz. The displacement vector A for the point is known.
The following expression is obtained for the component expression of the displacement vector A.

【0022】[0022]

【数3】 A= (Ax, Ay ,Az ) …(3) レーザ光の光軸は、常に、xz平面に平行な面上にあ
り、このレーザ光の光軸と−z軸22(以下、「基準
軸」という)と成す角(x軸方向にとった角を正とす
る)である光軸方向γ(t) が時間を変数として得られ
る。このγ(t) はレーザ装置の発射点Wに設けられたミ
ラーの回転角により得ることができる。次に、光軸方向
γ(t) でレーザ光を照射し、反射レーザ光を受光して、
発射から受光までに要する時間Δtから距離L(t) が時
間を変数として得られる。距離L(t) は時間Δtから次
式により得られる。
A = (A x, A y , A z ) (3) The optical axis of the laser beam is always on a plane parallel to the xz plane, and the optical axis of this laser beam and the −z axis 22 An optical axis direction γ (t), which is an angle (hereinafter, referred to as a “reference axis”) and an angle (an angle taken in the x-axis direction is positive), is obtained with time as a variable. This γ (t) can be obtained from the rotation angle of the mirror provided at the launch point W of the laser device. Next, irradiate laser light in the optical axis direction γ (t), receive reflected laser light,
The distance L (t) is obtained from the time Δt required from emission to light reception using time as a variable. The distance L (t) is obtained from the time Δt by the following equation.

【0023】[0023]

【数4】 L(t) =cΔt/2 …(4) 但し、cは光速度である。L (t) = cΔt / 2 (4) where c is the speed of light.

【0024】次に、地面20上のレーザ光21の照射点
Sの位置を演算する方法について説明する。レーザ光2
1の発射点W(基準点)の位置は次式で求められる。
Next, a method of calculating the position of the irradiation point S of the laser beam 21 on the ground 20 will be described. Laser light 2
The position of the launch point W (reference point) of 1 is obtained by the following equation.

【数5】 W(t) =(αQ (t),βQ (t),hQ (t))+( Ax, Ay ,Az ) …(5) 又、光軸方向の単位ベクトルUに関し、Q−xyz座標
系での成分表示UQ は次式で表される。
W (t) = (α Q (t), β Q (t), h Q (t)) + (A x, A y , A z ) (5) Also, a unit in the optical axis direction Regarding the vector U, the component display U Q in the Q-xyz coordinate system is represented by the following equation.

【数6】 UQ (t) =(sinγ(t),0 ,-cosγ(t)) …(6)U Q (t) = (sinγ (t), 0, -cosγ (t)) (6)

【0025】よって、単位ベクトルUのO−αβh座標
系における成分表示UO (t) は次式で演算される。
Therefore, the component representation U O (t) of the unit vector U in the O-αβh coordinate system is calculated by the following equation.

【数7】UO (t) =UQ (t) F(t) =(cosθx1(t)sinγ(t)- cosθz1(t)cosγ(t), cosθx2(t)sinγ(t)- cosθz2 (t)cosγ(t), cosθx3(t)sinγ(t)- cosθz3(t)cosγ(t)) …(7)(7) U O (t) = U Q (t) F (t) = (Cosθ x1 (t) sinγ (t) -cosθ z1 (t) cosγ (t), cosθ x2 (t) sinγ (t)-cosθ z2 (t) cosγ (t), cosθ x3 (t) sinγ (t )-cosθ z3 (t) cosγ (t))… (7)

【0026】次に、地面20上のレーザ光の照射点Sは
次式で演算される。
Next, the irradiation point S of the laser beam on the ground 20 is calculated by the following equation.

【数8】 S(t) =( αS (t),βS (t),hS (t)) =W(t) +L(t) UO (t) …(8) よって、各成分は次式で求められる。S (t) = (α s (t), β s (t), h s (t)) = W (t) + L (t) U O (t) (8) Is obtained by the following equation.

【数9】 αS (t) =αQ (t)+ Ax + L(t)( cosθx1(t)sinγ(t)- cosθz1(t)cosγ(t)) …(9)[Equation 9] α S (t) = α Q (t) + A x + L (t) (cosθ x1 (t) sinγ (t) - cosθ z1 (t) cosγ (t)) ... (9)

【数10】 βS (t) =βQ (t)+ Ay + L(t)( cosθx2(t)sinγ(t)- cosθz2(t)cosγ(t) …(10)Β S (t) = β Q (t) + A y + L (t) (cos θ x2 (t) sin γ (t) −cos θ z2 (t) cos γ (t) (10)

【数11】 hS (t) =hQ (t)+ Az + L(t)( cosθx3(t)sinγ(t)- cosθz3(t)cosγ(t)) …(11)[Number 11] h S (t) = h Q (t) + A z + L (t) (cosθ x3 (t) sinγ (t) - cosθ z3 (t) cosγ (t)) ... (11)

【0027】以上のように、照射点Sの3次元位置( α
S (t),βS (t),hS (t))を求めることができる。この点
の集合は、本実施例では、時間tの0.1秒間隔で得ら
れる。この点の集合により、地面20の3次元情報を得
ることができる。尚、ヘリコブタ10の揺れ等により、
この点の集合は地面20において必ずしも等密度になる
とは限らない。よって、本実施例では、点と点の間の3
次元位置情報は補間演算により求められている。
As described above, the three-dimensional position (α
S (t), β S (t), h S (t)) can be obtained. In this embodiment, the set of points is obtained at intervals of 0.1 second at time t. With this set of points, three-dimensional information of the ground 20 can be obtained. Incidentally, due to the shaking of the helicopter 10, etc.
This set of points does not always have the same density on the ground 20. Therefore, in this embodiment, 3 points between points are used.
The dimensional position information is obtained by an interpolation operation.

【0028】例えば、図4に示すように、地面20のあ
る方向の断面図を得ることができる。ダムの堆砂量、地
形の標高、積雪深さ、樹高等を図に表すことができる。
又、図5に示すように、斜視図である鳥瞰図、等高線図
を表示することができる。が容易に行うことができる。
For example, as shown in FIG. 4, it is possible to obtain a cross-sectional view of the ground 20 in a certain direction. The amount of sediment of the dam, the elevation of the terrain, the snow depth, the tree height, etc. can be represented in a diagram.
Further, as shown in FIG. 5, a bird's-eye view and a contour map which are perspective views can be displayed. Can be easily performed.

【0029】次に、本実施例の測量装置についてさらに
詳しく説明する。図6に示すように、ヘリコブタ10の
屋根部11に4個のGPSアンテナ12a,12b,1
2c,12dが設けられている。この4個のGPSアン
テナにより、衛星から送信されるGPS情報を受信し
て、図7に示す3DGPS装置70から前述したQ点の
位置及び姿勢を演算するためのデータが出力される。
又、動揺検出装置71はジャイロにより加速度が検出さ
れ、その加速度の2回積分から位置及び姿勢を補間演算
するためのデータが出力される。これらの値はCPU5
5に入力される。
Next, the surveying device of this embodiment will be described in more detail. As shown in FIG. 6, four GPS antennas 12a, 12b, 1
2c and 12d are provided. With these four GPS antennas, GPS information transmitted from satellites is received, and data for calculating the position and attitude of the Q point described above is output from the 3D GPS device 70 shown in FIG.
The motion detection device 71 detects the acceleration by the gyro, and outputs data for interpolating the position and orientation from the integration of the acceleration twice. These values are
5 is input.

【0030】CPU55は図10に示すフローチャート
に従って処理を実行する。ステップ100において、3
DGPS装置70及び動揺検出装置71からデータが入
力される。次にステップ102において、補間演算によ
り(1)式の位置Q(t) 、(2)式の姿勢F(t) が演算
される。そして、この値は、0.1秒間隔のQ点の位置
及び姿勢としてデータ記録部56に記録される。即ち、
上述したQ(t),F(t)がデータ記録部56に記録され
る。
The CPU 55 executes processing according to the flowchart shown in FIG. In step 100, 3
Data is input from the DGPS device 70 and the motion detection device 71. Next, at step 102, the position Q (t) of the equation (1) and the attitude F (t) of the equation (2) are calculated by interpolation. Then, this value is recorded in the data recording unit 56 as the position and orientation of the Q point at 0.1 second intervals. That is,
The above-described Q (t) and F (t) are recorded in the data recording unit 56.

【0031】図7に示す測量装置30はヘリコブタ10
の外部の底部13に配設されたレーザレーダヘッド部4
0とヘリコブタ10の室内14に設けられた信号処理部
50とで構成されている。レーザ発振器45はAOQス
イッチドライバー46で駆動されて、所定周期のパルス
レーザ光が送受光学部47を介してスキャナミラー部4
2に出力される。そのパルスレーザ光21はスキャナミ
ラー部42のミラー60(図8)で反射されて、窓41
を介して地面20に向けて照射される。地面20からの
反射レーザ光23は窓41を介してスキャナミラー部4
2のミラー60で受光され、送受光学部47を介して光
検出器48で検出される。
The surveying device 30 shown in FIG.
Laser radar head 4 disposed on the bottom 13 outside
0 and a signal processing unit 50 provided in the room 14 of the helicopter pig 10. The laser oscillator 45 is driven by an AOQ switch driver 46, and pulse laser light having a predetermined period is transmitted through a transmission / reception optical unit 47 to the scanner mirror unit 4.
2 is output. The pulse laser beam 21 is reflected by the mirror 60 (FIG. 8) of the scanner mirror section 42, and is reflected by the window 41.
Is irradiated toward the ground 20 via. The reflected laser light 23 from the ground 20 is transmitted through the window 41 to the scanner mirror unit 4.
The light is received by the second mirror 60 and detected by the photodetector 48 via the transmission / reception optical unit 47.

【0032】測距計測部51はAOQスイッチドライバ
ー46によるレーザのパルス発振時期を制御している。
距離の測定は、図8に示すように、発射するパルスレー
ザ光21の一部が分岐されて光検出器48で検出され、
パルスレーザ光の発射時期が検出される。又、反射レー
ザ光23は光検出器48で検出され、その受光時期が検
出される。そして、クロック512のクロックパルスが
ゲート511を介してレーザ光の発射時期から受光時期
までの間、カウンタ510で計測される。この計測値が
上述した時間Δt(t) となり、時間を変数とて測定され
る。この値Δt(t) はステップ104においてCPU5
5に入力され、(4)式により距離L(t) に換算され、
データ記録部56に記録される。尚、クロック512、
ゲート511、カウンタ510等は測距計測部51を構
成している。
The distance measuring unit 51 controls the timing of laser pulse oscillation by the AOQ switch driver 46.
In the measurement of the distance, as shown in FIG. 8, a part of the emitted pulse laser light 21 is branched and detected by the photodetector 48,
The emission timing of the pulse laser light is detected. The reflected laser light 23 is detected by the photodetector 48, and the light reception timing is detected. Then, the clock pulse of the clock 512 is measured by the counter 510 via the gate 511 from the emission time of the laser light to the light reception time. This measured value is the above-mentioned time Δt (t), and is measured using time as a variable. This value Δt (t) is determined in step 104 by the CPU 5
5 and is converted into a distance L (t) by equation (4).
The data is recorded in the data recording unit 56. Note that the clock 512,
The gate 511, the counter 510, and the like constitute the distance measuring unit 51.

【0033】又、測距計測部51は波形発生部52に走
査信号の始動時期を与え、波形発生部52によって生成
された走査信号はスキャナコントロール部53に入力さ
れる。そして、スキャナミラー部42は走査信号に同期
してミラー60(図8)を回転させる。スキャナコント
ロール部53からミラー60の回転信号が測角計測部5
7に出力され、ステップ106において、CPU55に
よりミラー60の回転角からレーザ光21の上記した光
軸方向γ(t) が時間を変数として演算され、データ記録
部56に記録される。
Further, the distance measuring section 51 gives a starting time of the scanning signal to the waveform generating section 52, and the scanning signal generated by the waveform generating section 52 is inputted to the scanner control section 53. Then, the scanner mirror section 42 rotates the mirror 60 (FIG. 8) in synchronization with the scanning signal. The rotation signal of the mirror 60 is transmitted from the scanner control unit 53 to the angle measurement unit 5.
7, the CPU 55 calculates the above-mentioned optical axis direction γ (t) of the laser beam 21 from the rotation angle of the mirror 60 using time as a variable, and records it in the data recording unit 56 in step 106.

【0034】CPU55は、ステップ108で次の時期
tを生成するために所定時間δ(0.1秒)を加算し
て、次にステップ110において、その所定時間δだけ
待機し、ステップ112において、全測量が終了したか
否かが判定される。全測量が終了していない場合には、
ステップ100に戻り、次の測定時期におけるデータの
入力、位置、姿勢、距離の演算が行われ、それらのデー
タは記憶される。
The CPU 55 adds a predetermined time δ (0.1 seconds) to generate the next timing t at step 108, and then waits for the predetermined time δ at step 110, and at step 112, It is determined whether all surveys have been completed. If all surveys have not been completed,
Returning to step 100, data input, calculation of the position, attitude, and distance at the next measurement time are performed, and the data are stored.

【0035】さらに、本実施例では、地面20の映像を
撮影するために、CCDカメラ44が配設されており、
このCCDカメラ44の出力画像が画像記録部51に記
録される。
Further, in the present embodiment, a CCD camera 44 is provided to capture an image of the ground 20.
The output image of the CCD camera 44 is recorded in the image recording unit 51.

【0036】ヘリコブタ10の飛行中には、データ記録
部56において、上記したQ点の位置Q(t) 及び姿勢F
(t) と、距離L(t) と、光軸方向γ(t) が時間t を関数
として記録されている。このデータ記録部56に記録さ
れたデータを図9に示す地上装置に入力することで、上
記した式により反射点Sの3次元位置が演算される。図
9のCPU80にはデータ入力装置81からデータ記憶
部56のデータが入力されて、地面20上の反射点Sの
3次元位置が演算される。図11は、CPU80の処理
手順を示したフローチャートである。ステップ202に
おいて、位置Q(t),姿勢F(t) 、光軸方向γ(t) 、距離
L(t) が入力される。ステップ204において、レーザ
光の反射点Wにおける(5)式の位置W(t) が演算され
る。そして、ステップ206において、光軸方向の単位
ベクトルUのQ−xyz座標系での成分表示UQ
(6)式により演算され、ステップ208において、そ
の光軸方向の単位ベクトルUのO−αβh座標系におけ
る成分表示UO (t) が(7)式で演算される。次に、ス
テップ212において、地面20上のレーザ光の照射点
Sの3次元位置が(8)〜(11)式により演算され、
それらの値は光磁気記憶装置82に記憶される。
While the helicopter 10 is in flight, the position Q (t) and the attitude F
(t), the distance L (t), and the optical axis direction γ (t) are recorded as a function of time t. By inputting the data recorded in the data recording unit 56 to the ground apparatus shown in FIG. 9, the three-dimensional position of the reflection point S is calculated by the above equation. The data in the data storage unit 56 is input to the CPU 80 of FIG. 9 from the data input device 81, and the three-dimensional position of the reflection point S on the ground 20 is calculated. FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of the CPU 80. In step 202, the position Q (t), posture F (t), optical axis direction γ (t), and distance L (t) are input. In step 204, the position W (t) of the expression (5) at the reflection point W of the laser beam is calculated. Then, in step 206, the component display U Q of the unit vector U in the optical axis direction in the Q-xyz coordinate system is calculated by equation (6), and in step 208, the O-αβh of the unit vector U in the optical axis direction is calculated. The component display U O (t) in the coordinate system is calculated by equation (7). Next, in step 212, the three-dimensional position of the irradiation point S of the laser beam on the ground 20 is calculated by the equations (8) to (11),
Those values are stored in the magneto-optical storage device 82.

【0037】そして、ステップ214において、次の時
期のデータを処理するために、時期tが所定時間(0.
1秒)だけ加算され、ステップ216で全データの処理
が終了したか否かが判定され、全データの処理が終了す
るまで、ステップ202からの処理が繰り返し実行され
る。
In step 214, the time t is set to a predetermined time (0 .0) in order to process the data of the next time.
1 second), and it is determined in step 216 whether or not processing of all data has been completed. The processing from step 202 is repeatedly executed until processing of all data is completed.

【0038】このようにして得られた地面20上の反射
点Sの3次元位置の集合より、データ点間の値は補間に
より演算される。そして、これらの3次元位置データか
ら図4、図5に示すような各種の図面を描くことができ
る。特に、断面図、鳥瞰図等を描くことができる。土砂
崩れ、山崩れ等の災害時にヘリコブタにより容易にその
斜視図を得ることができると共に崩れた土砂の量を計測
することができ、緊急災害時にも大きな効果を発揮す
る。
From the set of the three-dimensional positions of the reflection points S on the ground 20 obtained in this way, the values between the data points are calculated by interpolation. Then, various drawings as shown in FIGS. 4 and 5 can be drawn from these three-dimensional position data. In particular, a sectional view, a bird's eye view, and the like can be drawn. In the event of a disaster such as a landslide or a landslide, the helicopter can easily obtain a perspective view of the helicopter and measure the amount of the landslide, which is very effective even in an emergency disaster.

【0039】請求項の位置姿勢測定装置は、上記実施例
では、3DGPS装置70、動揺検出装置71、CPU
55、及びその処理ステップ100、102で実現され
ている。請求項のレーザ装置は、実施例装置では、レー
ザ発振器45、AOQスイッチドライバー46、送受光
学部47で実現されている。請求項の走査装置は、波形
成形部52、スキャナコントロール部53、スキャナミ
ラー部42、ミラー60で実現されている。請求項の測
距装置は、ミラー60、光検知器48、測距計測部5
1、CPU55及びその処理ステップ104で実現され
ている。請求項の照射位置演算装置は、CPU80とそ
の図11の処理ステップで実現されている。
In the above-described embodiment, the position and orientation measuring device is a 3D GPS device 70, a motion detecting device 71, a CPU
55, and its processing steps 100 and 102. The laser device of the claims is realized by a laser oscillator 45, an AOQ switch driver 46, and a transmission / reception optical unit 47 in the embodiment device. The scanning device in the claims is realized by a waveform shaping unit 52, a scanner control unit 53, a scanner mirror unit 42, and a mirror 60. The distance measuring device according to the claims includes a mirror 60, a light detector 48, and a distance measuring unit 5.
1. This is realized by the CPU 55 and its processing step 104. The irradiation position calculation device of the claims is realized by the CPU 80 and the processing steps of FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の具体的な実施例にかかる測定方法の概
念を示した説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the concept of a measuring method according to a specific example of the present invention.

【図2】同測定方法の概念を示した説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the concept of the measurement method.

【図3】距離測定を示した説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing distance measurement.

【図4】測量された反射点の3次元位置の集合を処理し
て得られた地面の断面を示す測量断面図。
FIG. 4 is a survey sectional view showing a section of the ground obtained by processing a set of measured three-dimensional positions of reflection points;

【図5】位置による飛行経路、反射点の3次元位置の集
合を処理して得られた断面、斜視模型、等高線、ビデオ
画像との合成像等の出力例を示した説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an output example of a cross section, a perspective model, contour lines, a composite image with a video image, and the like obtained by processing a set of a flight path according to a position and a three-dimensional position of a reflection point.

【図6】実施例の測量装置とそれを搭載するヘリコブタ
との関係を示した説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between the surveying device of the embodiment and a helicopter on which the surveying device is mounted.

【図7】測量装置のうちヘリコブタ搭載装置の電気的構
成を示したブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of a helicopter mounted device in the surveying device.

【図8】測量装置の光学系の構成を示したブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an optical system of the surveying device.

【図9】実施例の測量装置の地上装置の構成を示したブ
ロック図。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a ground apparatus of the surveying apparatus according to the embodiment.

【図10】ヘリコブタ搭載装置のCPUの処理手順を示
したフローチャート。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing procedure of a CPU of the helicopter mounted apparatus.

【図11】地上装置のCPUの処理手順を示したフロー
チャート。
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of a CPU of the ground device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…地面 21…レーザ光 22…基準軸 60…ミラー W…レーザ光の出射点(共通の基準点) Q…ヘリコブタの位置測定の基準点 S…反射点 γ…光軸方向 U…光軸方向の単位ベクトル Reference Signs List 20: ground 21: laser beam 22: reference axis 60: mirror W: emission point of laser beam (common reference point) Q: reference point for position measurement of helicopter pig S: reflection point γ: optical axis direction U: optical axis direction Unit vector of

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G09B 25/06 G09B 25/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G09B 25/06 G09B 25/06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】飛行体において、飛行体に設定された基準
点の現在の位置及び姿勢に関連する値を時間を変数とし
て測定し、 前記飛行体から発射されるレーザ光の光軸方向を時間を
変数として変化させることで、測定対象物の上で前記レ
ーザ光を走査し、 前記測定対象物に前記レーザ光を照射して反射レーザ光
を検出することで前記基準点から前記測定対象物までの
距離に関連する値を時間を変数として測定し、 時間変数の各同一値における、前記基準点の位置及び姿
勢に関連する値と前記光軸方向に関連する値と前記距離
に関連する値とに基づいて、前記測定対象物における前
記レーザ光の照射点位置を演算し、 前記照射点位置の集合から測定領域における測定対象物
の3次元情報を得ることを特徴とする飛行体を用いた測
量方法。
1. A flying object, wherein values relating to the current position and attitude of a reference point set on the flying object are measured with time as a variable, and the optical axis direction of laser light emitted from the flying object is measured with respect to time. By changing the variable as a variable, the laser light is scanned over the measurement target, from the reference point to the measurement target by irradiating the measurement target with the laser light and detecting the reflected laser light The value related to the distance is measured with time as a variable, and the value related to the position and orientation of the reference point, the value related to the optical axis direction, and the value related to the distance at each same value of the time variable. Calculates the irradiation point position of the laser beam on the measurement object based on the above, and obtains three-dimensional information of the measurement object in the measurement region from the set of the irradiation point positions. Method.
【請求項2】前記基準点の前記位置及び姿勢に関連する
値は、少なくともGPSにより求められることを特徴す
る請求項1に記載の飛行体を用いた測量方法。
2. The surveying method according to claim 1, wherein values related to the position and attitude of the reference point are obtained at least by GPS.
【請求項3】前記レーザ光は、前記測定対象物の上の前
記飛行体の飛行経路に対して直角方向に走査されること
を特徴する請求項1又は請求項2に記載の飛行体を用い
た測量方法。
3. The flying object according to claim 1, wherein the laser beam is scanned in a direction perpendicular to a flight path of the flying object on the object to be measured. Survey method.
【請求項4】前記飛行体の飛行中において、前記飛行体
において測定された前記基準点の位置及び姿勢に関連す
る値は時間を変数として記憶され、前記光軸方向に関連
する値は時間を変数として記憶され、測定された前記距
離に関連する値は時間を変数として記憶され、 飛行終了後に、前記照射点位置は、時間を変数とする各
記憶値において、時間変数の各同一値における各記憶値
に基づいて演算され、前記3次元情報が得られることを
特徴する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の
飛行体を用いた測量方法。
4. During flight of the vehicle, values relating to the position and attitude of the reference point measured on the vehicle are stored with time as a variable, and values relating to the optical axis direction are stored as time. The value related to the distance measured is stored as a variable, and the time is stored as a variable.After the flight, the irradiation point position is stored at each of the time-variable values at each of the same values of the time variable. The surveying method using the flying object according to any one of claims 1 to 3, wherein the three-dimensional information is obtained by calculating based on a stored value.
【請求項5】飛行体において、飛行体に設定された基準
点の現在の位置及び姿勢に関連する値を時間を変数とし
て測定する位置姿勢測定装置と、 測定対象物の上にレーザ光を照射するレーザ装置と、 前記レーザ光が前記測定対象物の上を走査されるよう
に、レーザ光の光軸方向に関連する値を時間を変数とし
て変化させる走査装置と、 前記測定対象物に前記レーザ光を照射して反射レーザ光
を検出することで前記基準点から前記測定対象物までの
距離に関連する値を時間を変数として測定する測距装置
と、 時間変数の各同一値における、前記基準点の位置及び姿
勢に関連する値と前記光軸方向に関連する値と前記距離
に関連する値とに基づいて、前記測定対象物における前
記レーザ光の照射点位置を演算する照射位置演算装置と
を備えることを特徴とする飛行体を用いた測量装置。
5. A position and orientation measuring device for measuring a value related to the current position and orientation of a reference point set on the flight object using time as a variable, and irradiating a laser beam onto a measurement object. A laser device that changes a value related to the optical axis direction of the laser light as a variable so that the laser light is scanned over the measurement target; and A distance measuring device that measures a value related to the distance from the reference point to the object to be measured by irradiating light to detect the reflected laser light with time as a variable; and An irradiation position calculation device that calculates an irradiation point position of the laser light on the measurement target based on a value related to the position and orientation of a point, a value related to the optical axis direction, and a value related to the distance. Equipped with A surveying device using a flying object characterized by the following.
【請求項6】前記照射位置演算装置により演算された前
記照射位置の集合から前記測定対象物の前記3次元情報
を得る情報表示装置をさらに有することを特徴する請求
項5に記載の飛行体を用いた測量装置。
6. The flying object according to claim 5, further comprising an information display device that obtains the three-dimensional information of the measurement object from the set of the irradiation positions calculated by the irradiation position calculation device. Surveying equipment used.
【請求項7】前記位置姿勢測定装置はGPSによる前記
基準点の位置及び姿勢を得るGPS装置を少なくとも含
むことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の飛行
体を用いた測量装置。
7. The surveying apparatus using a flying object according to claim 5, wherein the position and orientation measuring device includes at least a GPS device that obtains the position and orientation of the reference point by GPS.
【請求項8】前記走査装置は前記測定対象物体の上の前
記飛行体の飛行経路に直角方向に前記レーザ光を走査す
ることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1
項に記載の飛行体を用いた測量装置。
8. The apparatus according to claim 5, wherein the scanning device scans the laser beam in a direction perpendicular to a flight path of the flying object on the object to be measured.
A surveying device using the flying object described in the paragraph.
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