專利名稱：激光測(cè)量裝置及激光測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在飛行體和地面之間進(jìn)行的激光測(cè)量裝置及激光測(cè)量方 法，特別涉及從飛行體向地面站傳送與測(cè)量有關(guān)的數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
作為從航空器等飛行體照射激光束來(lái)取得地面的凹凸信息的激光計(jì) 測(cè)方法，已知有下述專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)。 一般，使用了航空器的計(jì) 測(cè)以比較大的面積為測(cè)定對(duì)象區(qū)域，并為了高精度地測(cè)量它，在與地面 之間收發(fā)多個(gè)激光脈沖。并且，對(duì)于每個(gè)激光脈沖得到與發(fā)射時(shí)刻、發(fā) 射方向、多個(gè)返回脈沖有關(guān)的信息。因此，在航空器上得到的數(shù)據(jù)的大 小很龐大。在現(xiàn)有技術(shù)中，由航空器上取得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在搭載于航空器 上的數(shù)據(jù)記錄部，在計(jì)測(cè)結(jié)束后轉(zhuǎn)到地面的數(shù)據(jù)處理裝置來(lái)進(jìn)行處理和 分析。但是，例如，為了在災(zāi)害時(shí)掌握地面的狀況等，要求及時(shí)性。因此， 正推進(jìn)不等航空器著陸而可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的激光計(jì)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。專利文獻(xiàn)l:(日本)特開(kāi)2003 — 156330號(hào)公報(bào)為了提高及時(shí)性，要求通過(guò)無(wú)線傳送將在航空器上取得的龐大的觀 測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到地面，但是存在難以通過(guò)有限的傳送容量向地面高效發(fā)送 該數(shù)據(jù)的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而做出的，其目的在于提供一種高效地 向地面?zhèn)魉陀娠w行體得到的數(shù)據(jù)的激光測(cè)量裝置及激光測(cè)量方法。本發(fā)明的激光測(cè)量裝置，從飛行體向地表照射激光脈沖來(lái)測(cè)量地表 形狀，其特征在于，具有激光計(jì)測(cè)部，利用依次產(chǎn)生的上述激光脈沖 進(jìn)行激光計(jì)測(cè)，取得上述各激光脈沖的每一個(gè)的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)；飛行狀 態(tài)計(jì)測(cè)部，取得包含飛行位置的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；及數(shù)據(jù)傳送部，向地面 站無(wú)線傳送上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；在上述激光計(jì)測(cè)部 繼續(xù)上述激光計(jì)測(cè)的計(jì)測(cè)期間，上述數(shù)據(jù)傳送部依次傳送處理在該計(jì)測(cè) 期間得到的上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，并且，在上述計(jì)測(cè)期間彼此之間產(chǎn)生的 計(jì)測(cè)中斷期間內(nèi)，上述數(shù)據(jù)傳送部傳送處理在上述計(jì)測(cè)期間得到的上述 飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)選方式的激光測(cè)量裝置，上述飛行體重復(fù)往返直線飛行 來(lái)掃描計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域；根據(jù)上述直線飛行的期間設(shè)定上述計(jì)測(cè)期間；根 據(jù)從上述直線飛行到下一個(gè)直線飛行為止的回旋飛行的期間，設(shè)定上述 計(jì)測(cè)中斷期間。本發(fā)明的其它優(yōu)選方式的激光測(cè)量裝置，上述數(shù)據(jù)傳送部在存儲(chǔ)上 述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)之后進(jìn)行傳送處理；根據(jù)上述數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)的狀況，區(qū)別上述計(jì)測(cè)期間及上述計(jì)測(cè)中斷期間。本發(fā)明的激光測(cè)量方法，從飛行體向地表照射激光脈沖來(lái)測(cè)量地表 形狀，其特征在于，具有計(jì)測(cè)步驟，上述飛行體在計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域上進(jìn) 行直線飛行的期間，利用依次產(chǎn)生的上述激光脈沖進(jìn)行激光計(jì)測(cè)，取得 上述各激光脈沖的每一個(gè)激光脈沖的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，并且，與上述激光 計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的取得并行地取得包含飛行位置的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；激光計(jì)測(cè)數(shù) 據(jù)傳送步驟，將在上述直線飛行的期間取得的上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)在該期 間依次向地面站無(wú)線傳送；飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送步驟，在上述計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū) 域的從前面的上述直線飛行轉(zhuǎn)移到下一上述直線飛行的回旋飛行的期 間，向上述地面站無(wú)線傳送在上述前面的直線飛行的期間取得的上述飛 行狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，能夠先行于飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)以高于飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的 數(shù)據(jù)速率生成的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)依次進(jìn)行例如壓縮或編碼等的處理，并向地面站傳送。激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)保存生成速率高的部分的、適于在短時(shí)間進(jìn) 行壓縮處理或傳送處理的數(shù)據(jù)量，并優(yōu)先地連續(xù)處理該激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)， 從而實(shí)現(xiàn)飛行體上的數(shù)據(jù)壓縮處理的高效和提高傳送路徑的利用效率。 另一方面，關(guān)于飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)存儲(chǔ)在計(jì)測(cè)期間得到的數(shù)據(jù)并處理 收集的數(shù)據(jù)量，實(shí)現(xiàn)傳送效率的確保。


圖1是表示使用了航空器、直升機(jī)等飛行體的激光計(jì)測(cè)的概要的說(shuō) 明圖。圖2是表示返回脈沖的說(shuō)明圖。圖3是表示激光計(jì)測(cè)部、GPS/IMU及發(fā)送部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示來(lái)自脈沖數(shù)據(jù)生成部的數(shù)據(jù)的輸出格式的示意圖。圖5是表示來(lái)自GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部的數(shù)據(jù)的輸出格式的示意圖。圖6是表示激光發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)的變化的圖表。圖7是說(shuō)明從飛行體傳送到地面基站的傳送方法的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式(以下稱為實(shí)施方式)。圖1是表示使用了航空器、直升機(jī)等飛行體的激光測(cè)量的概要的說(shuō) 明圖。飛行體1搭載激光計(jì)測(cè)部、GPS/IMU (Global Positioning System/Inertial Measurement Unit,即全球定位系統(tǒng)/慣性測(cè)量裝置)22及 發(fā)送部6，激光計(jì)測(cè)部4包括激光掃描儀2、反射波接收傳感器8及POS (Position Orientation System,即位置定位系統(tǒng))20。激光掃描儀2包括通過(guò)控制部(未圖示)以預(yù)定時(shí)間間隔發(fā)射激光 脈沖的激光發(fā)射部2a、使激光脈沖的照射方向在預(yù)定角度范圍內(nèi)來(lái)回而 可進(jìn)行地面掃描的旋轉(zhuǎn)鏡2b。反射波接收傳感器8檢測(cè)對(duì)于激光發(fā)射脈沖的來(lái)自地表的反射脈沖 (返回脈沖)。POS20生成數(shù)據(jù)取得時(shí)的時(shí)刻信息即時(shí)間標(biāo)記。GPS/IMU22作為飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出飛行體1的GPS位置及傾斜信息。發(fā)送部6存儲(chǔ)由激光計(jì)測(cè)部4得到的數(shù)據(jù)(激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù))及從 GPS/IMU22得到的數(shù)據(jù)(飛行狀態(tài)數(shù)據(jù))，實(shí)施壓縮等的處理之后向地面 基站無(wú)線發(fā)送。圖2是表示返回脈沖的說(shuō)明圖。對(duì)于發(fā)射的1發(fā)的激光脈沖，產(chǎn)生 由地面物體引起的多次(通常1至5次左右)反射，對(duì)應(yīng)于此，也能檢 測(cè)出多次返回脈沖。反射波接收傳感器8將對(duì)于第n發(fā)的發(fā)射脈沖的第k 個(gè)返回脈沖的捕捉時(shí)刻信息作為返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn輸出。返回脈沖數(shù)據(jù) Pkn是發(fā)射的激光脈沖被地表或地面物體反射而回到反射波接收傳感器8 為止的時(shí)間。在激光計(jì)測(cè)部4中，除了返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn以外，取得激光脈沖的 發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)Tn、這時(shí)的旋轉(zhuǎn)鏡2b的旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)0n及時(shí)間標(biāo)記TSn， 作為激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)。從激光發(fā)射部2a發(fā)射的激光脈沖通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡2b的 反射而改變照射方向，所以旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)en意味著激光脈沖的照射角度。如后所述，在地面基站中，將GPS/IMU信息作為評(píng)定要素，利用由 返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn等構(gòu)成的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算飛行體1和地表面的距離，并 計(jì)算地表的位置和高度。并且，激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)可以以通過(guò)激光計(jì)測(cè)部4或 GPS/IMU22的結(jié)構(gòu)適當(dāng)無(wú)維化的數(shù)值的形式輸出，并且，例如，激光脈 沖發(fā)射時(shí)刻或返回脈沖數(shù)據(jù)等的時(shí)刻信息可以是從計(jì)測(cè)開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí) 間。圖3是表示激光計(jì)測(cè)部、GPS/IMU22及發(fā)送部6的結(jié)構(gòu)的框圖。如 上所述，激光計(jì)測(cè)部4具備激光掃描儀2、反射波接收傳感器8、及POS20， 激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)輸出到脈沖數(shù)據(jù)生成部9。并且，GPS/IMU22輸出的飛行 狀態(tài)數(shù)據(jù)向GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10輸出。圖4是表示來(lái)自脈沖數(shù)據(jù)生成部9的數(shù)據(jù)的輸出格式的示意圖。并 且，圖5是表示來(lái)自GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10的數(shù)據(jù)的輸出格式的示意 圖。如上所述，脈沖數(shù)據(jù)生成部9以發(fā)射脈沖(激光脈沖)為單位輸出 按照預(yù)定的順序排列對(duì)應(yīng)于該發(fā)射脈沖的各輸出值的數(shù)據(jù)串。圖4所示 的例子是表示假設(shè)對(duì)于各發(fā)射脈沖取得最大5次的返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn的 情況的數(shù)據(jù)格式，從開(kāi)頭按時(shí)間標(biāo)記TSn、激光脈沖的發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)Tn、 鏡旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)en、及返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn的順序存儲(chǔ)(圖4)。另外，如上 所述，返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn不一定限于取到5次，所以，例如在未取得的 次數(shù)的存儲(chǔ)位置存儲(chǔ)"O"。
另一方面，如圖5所示，從GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部IO輸出GPS時(shí)間 TAn、 IMU時(shí)間TBn、 x方向加速度VXn、 x方向角度AXn、 y方向加速 度VYn、 y方向角度AYn、 z方向加速度VZn、 z方向角度AZn。這里， GPS/IMU22的數(shù)據(jù)取得定時(shí)頻率低于激光脈沖的頻率，但是設(shè)定為與激 光脈沖的發(fā)射定時(shí)同步。因此，來(lái)自GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10的輸出值 通過(guò)表示脈沖號(hào)碼的附加字"n",與脈沖數(shù)據(jù)生成部9的輸出值對(duì)應(yīng)起來(lái)。
當(dāng)開(kāi)始飛行體1的激光計(jì)測(cè)時(shí)，由激光計(jì)測(cè)部4及GPS/IMU22取得 的數(shù)據(jù)向脈沖數(shù)據(jù)生成部9或GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10輸出。脈沖數(shù)據(jù) 生成部9及GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)生成預(yù)定的數(shù)據(jù) 串，并向發(fā)送部6輸出。例如，脈沖數(shù)據(jù)生成部9的輸出向發(fā)送部6的 壓縮部ll輸入(步驟S1)。
壓縮部11包括數(shù)據(jù)分離部lla、壓縮處理部llb、及編碼處理部llc 而構(gòu)成，壓縮所輸入的數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)提高實(shí)時(shí)性，對(duì)于數(shù)據(jù)整體的容 量，例如以4M比特左右的比較小的單位進(jìn)行上述壓縮處理。
如圖4所示，數(shù)據(jù)分離部lla將從脈沖數(shù)據(jù)生成部9輸出的脈沖數(shù) 據(jù)分割為定時(shí)標(biāo)記TSn、激光脈沖發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)Tn、鏡旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)6n及 返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn的4種數(shù)據(jù)串SD (TS)、 SD (T)、 SD (0)及SD (P) (步驟S2)，將這些各分離數(shù)據(jù)SD向壓縮處理部lib輸出。如圖4所示， 分離數(shù)據(jù)串SD (TS)、 SD (T)及SD (0)的每一個(gè)的定時(shí)標(biāo)記TSn、激光脈沖發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)Tn、鏡旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)en按脈沖發(fā)射順序排列。并且， 分離數(shù)據(jù)串SD (P)中的旋轉(zhuǎn)脈沖數(shù)據(jù)Pkn的格式如下按脈沖發(fā)射順 序排列由脈沖發(fā)射順序相同的5個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)組，在各數(shù)據(jù)組中，5 個(gè)數(shù)據(jù)按反射次數(shù)順序排列。在該分離數(shù)據(jù)SD (P)中，根據(jù)需要在數(shù) 據(jù)組的邊界插入數(shù)據(jù)結(jié)尾標(biāo)記。
壓縮處理部llb利用各分離數(shù)據(jù)串SD的特征，以分別不同的算法進(jìn) 行數(shù)據(jù)壓縮(步驟S3)。
具體地，本實(shí)施方式的POS20輸出的時(shí)間標(biāo)記TSn在大多數(shù)情況下 與鏡旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)to的低位2位相同的值，所以用TSn和0n的差分值來(lái) 置換。由此，大多數(shù)的TSn能夠置換為O，數(shù)據(jù)量被壓縮。
圖6是表示激光發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)的變化的圖表，橫軸是激光脈沖發(fā)射 順序，縱軸是發(fā)射時(shí)刻。如該圖所示，相對(duì)于激光脈沖發(fā)射順序，發(fā)射 時(shí)刻具有分布在周期性地重復(fù)的右上的直線上的傾向。由于該性質(zhì)，期 待鄰接的發(fā)射時(shí)刻數(shù)據(jù)Tn的二次差分值成為分布在0附近的較小的值， 能夠通過(guò)利用該二次差分值來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射時(shí)間數(shù)據(jù)的壓縮。
接著，說(shuō)明對(duì)于鏡旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)en的壓縮操作。在縱軸上取鏡旋轉(zhuǎn)角
數(shù)據(jù)en、在橫軸上取激光脈沖的發(fā)射順序的、激光脈沖發(fā)射順序一鏡旋 轉(zhuǎn)角線圖可近似為正弦曲線，著眼于其連續(xù)性，將二次差分值作為保存 數(shù)據(jù)。并且，為了能夠利用作為二次差分值的各壓縮值計(jì)算原數(shù)據(jù)，在 壓縮數(shù)據(jù)的最初插入原數(shù)據(jù)，接下來(lái)插入一次差分值，接著記述二次差 分值。
在返回脈沖Pkn的壓縮中，如下面的說(shuō)明，求出對(duì)于時(shí)系列及脈沖 次數(shù)的每一個(gè)的一次差分值。首先，在分離數(shù)據(jù)串SD (P)中，對(duì)于1
發(fā)的激光脈沖確保5個(gè)返回脈沖數(shù)據(jù)(Pln、 P2n.....P5n)的區(qū)域，在
沒(méi)有返回脈沖數(shù)據(jù)Pkn的部分存儲(chǔ)有"O"。如圖2所示，返回脈沖是從森 林等中的樹(shù)木的葉子之間漏出的激光脈沖再次由位于地表側(cè)的其它反射 物反射得到的，所以埋沒(méi)全部區(qū)域的情況較少，即使是進(jìn)一步用"O"等的
9較小的值表示"無(wú)值"的情況下，也分配與存儲(chǔ)不是這樣的其它返回脈沖 數(shù)據(jù)的值相同的預(yù)定比特長(zhǎng)的區(qū)域。
為了消除這種伴隨數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的冗長(zhǎng)性，在對(duì)于第(n_l)發(fā) 的激光脈沖的返回脈沖數(shù)據(jù)組和對(duì)于第n發(fā)的激光脈沖的返回脈沖數(shù)據(jù) 組的分割處插入標(biāo)題信息Head—n，并且，刪除對(duì)于第n發(fā)的激光脈沖的 返回脈沖數(shù)據(jù)中可存于在高次側(cè)的"無(wú)值"數(shù)據(jù)。在本實(shí)施方式中，對(duì)于 標(biāo)題信息Head—n賦予1比特的區(qū)域，在其低位5比特表示最終次數(shù)及返 回脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置。
并且，在對(duì)于第n發(fā)的激光脈沖的返回脈沖數(shù)據(jù)組的開(kāi)頭存儲(chǔ)成為 時(shí)系列的一次差分值的Qln。這里，
Qln二Pln—Pl,n—l。
并且，假設(shè)n二l的情況下，按原樣存儲(chǔ)Pll。在Qln之后，存儲(chǔ)成 為脈沖次數(shù)的1次差分值的Rkn。這里，
Rkn二Pkn—Pk—l,n k是從第2到第n發(fā)的對(duì)于激光脈沖的返回脈沖的最終次數(shù)為止的值。
以上，說(shuō)明了關(guān)于從脈沖數(shù)據(jù)生成部輸出的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的壓縮處 理，但是，對(duì)于從GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部IO輸出的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以 由壓縮部ll進(jìn)行壓縮處理。
如上所述，當(dāng)結(jié)束對(duì)于各分離數(shù)據(jù)串SD的壓縮處理時(shí)，進(jìn)行結(jié)合處 理而歸集到1個(gè)文件，接著，進(jìn)行圖3所示的編碼處理部llc的編碼處 理(步驟S4)。在編碼處理中可利用平均信息量編碼等。
結(jié)束了編碼處理的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，首先，為了在數(shù)據(jù)傳送中能夠使 地面基站進(jìn)行分析，進(jìn)行射束處理部12的射束處理(步驟S5),接著在 傳送數(shù)據(jù)變換處理部13中進(jìn)行載波的整形(步驟S6)，從輸出部14傳送 (步驟S7)。并且，對(duì)于飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)也同樣地從輸出部14向地面基站 傳送。
另夕卜，上述發(fā)送部6及脈沖數(shù)據(jù)生成部9、 GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10， 可以使用使計(jì)算機(jī)執(zhí)行它們的功能的計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，說(shuō)明從飛行體1向地面基站傳送的傳送方法。圖7是說(shuō)明該 傳送方法的示意圖。由沿著設(shè)在計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域30的上空的多個(gè)的直線飛 行航路32飛行的飛行體1照射激光脈沖，來(lái)掃描計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域30。激光 脈沖通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡2b的旋轉(zhuǎn)變更照射角度，在與航路32交差的方向上按Z 字型進(jìn)行激光脈沖掃描。因此，通過(guò)1次直線飛行，沿著直線飛行航路 32的帶狀的區(qū)域由激光脈沖掃描。該帶的寬度由飛行體1的高度或旋轉(zhuǎn) 鏡2b的旋轉(zhuǎn)角幅度來(lái)決定。多個(gè)直線飛行航路32以該帶的寬度以內(nèi)的 間隔平行排列。例如，將航路32的間隔設(shè)定得比由激光脈沖掃描的帶的 寬度小，能夠在鄰接航路之間重復(fù)激光脈沖的掃描區(qū)域，由此可以實(shí)現(xiàn) 提高測(cè)量精度。
飛行體l由于飛行距離的縮短，通過(guò)平行設(shè)定的直線飛行航路32在 計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域30上往返。例如，飛行體1在直線飛行航路32—1上，在 圖7中從左向右飛行之后，沿著回旋航路34-l回旋，從右進(jìn)入另一直 線飛行航路32—2，在該航路32—2上從右向左飛行。并且，若到達(dá)該航 路32—2的左終端，則飛行體1沿著回旋航路34—2回旋，再?gòu)淖筮M(jìn)入 另一直線航路32—3，在該航路32—3從左向右飛行。這樣，飛行體l交 替地重復(fù)計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域30上的直線飛行和計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域30外的回旋飛 行，依次沿著多個(gè)直線飛行航路32執(zhí)行計(jì)測(cè)。
這里，由激光測(cè)量裝置進(jìn)行的計(jì)測(cè)期間設(shè)定為航路32上的直線飛行 的期間，在航路34上回旋的期間設(shè)定為計(jì)測(cè)中斷期間。即，激光計(jì)測(cè)部 4及GPS/IMU22僅在直線飛行的期間取得數(shù)據(jù)，經(jīng)由脈沖數(shù)據(jù)生成部9 及GPS/IMU數(shù)據(jù)生成部10向發(fā)送部6傳遞數(shù)據(jù)。
由于GPS/IMU22設(shè)定成激光脈沖的發(fā)射定時(shí)中只能間歇地取得數(shù) 據(jù)，由于與激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)量較多等原因，激光計(jì)測(cè)部4取得 的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量與GPS/IMU22取得的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)相比大得 多，所以激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)在發(fā)送部6中積累數(shù)據(jù)的速度比飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)快。 因此，發(fā)送部6在計(jì)測(cè)期間中優(yōu)先進(jìn)行激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，若接收的 激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)成為規(guī)定的文件大小，隨時(shí)進(jìn)行向上述的地面基站的壓縮傳送處理。該計(jì)測(cè)期間中，通過(guò)不進(jìn)行飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理，發(fā)送部6
的處理能力偏向激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，能夠優(yōu)先地連續(xù)處理激光計(jì)測(cè)數(shù) 據(jù)。由此，實(shí)現(xiàn)飛行體上的數(shù)據(jù)壓縮處理的高效化及提高傳送路徑的利 用效率。
另一方面，發(fā)送部6在直線飛行期間存儲(chǔ)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。在飛行體l 進(jìn)入回旋航路34成為計(jì)測(cè)中斷期間時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送 處理。具體地，當(dāng)成為計(jì)測(cè)中斷期間，完成了對(duì)于在計(jì)測(cè)期間得到的激 光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的傳送時(shí)，開(kāi)始對(duì)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送處理。這樣，因如
下理由適于在計(jì)測(cè)中斷期間進(jìn)行飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳送處理飛行狀態(tài)數(shù) 據(jù)如上所述數(shù)據(jù)量較少，所以在計(jì)測(cè)期間處理的必要性較低；或者，在 進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮處理時(shí)，通過(guò)在整個(gè)計(jì)測(cè)期間存儲(chǔ)，能夠確保可有效進(jìn)行 壓縮處理的程度的數(shù)據(jù)量。并且，也可以構(gòu)成為在飛行體1處于飛行狀 態(tài)的期間即不管是否處于計(jì)測(cè)期間而從GPS/IMU22輸出飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)， 這時(shí)在發(fā)送部6中的其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量即使在回旋飛行中也增加而能夠到達(dá) 處理單位的文件大小這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，也優(yōu)選在計(jì)測(cè)中斷期間即回旋期間 進(jìn)行飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理。
例如，也可以如下地構(gòu)成發(fā)送部6檢測(cè)激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)停止 預(yù)定時(shí)間的情況，判斷為飛行體1從直線飛行(或者計(jì)測(cè)期間)轉(zhuǎn)為回 旋飛行(或計(jì)測(cè)中斷期間)，轉(zhuǎn)移到飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理。并且，撿測(cè)激 光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)開(kāi)始的情況，判斷為飛行體1從回旋飛行(或計(jì)測(cè)中 斷期間)轉(zhuǎn)為直線飛行(或計(jì)測(cè)期間)，轉(zhuǎn)移到優(yōu)先處理激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的 模式。，
地面基站接收從飛行體1發(fā)送的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，還 原原數(shù)據(jù)。具體地，在飛行體.l的計(jì)測(cè)期間，地面基站一邊存儲(chǔ)從飛行 體1發(fā)送的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)， 一邊并行地進(jìn)行該解碼處理，再現(xiàn)數(shù)據(jù)串SD (TS)、 SD (T)、 SD (e)及SD (P)。被再現(xiàn)的數(shù)據(jù)串暫時(shí)被保存。地 面基站從處于計(jì)測(cè)中斷期間的回旋飛行中的飛行體1接收與該數(shù)據(jù)串對(duì) 應(yīng)的計(jì)測(cè)期間的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)此進(jìn)行解碼處理，與之前保存的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)串組合而生成地表形狀數(shù)據(jù)。具體地，地面基站利用基 于飛行體1的光學(xué)系統(tǒng)的特性的內(nèi)部評(píng)定要素及基于作為飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)得到的GPS/IMU數(shù)據(jù)的外部評(píng)定要素計(jì)算返回脈沖的反射點(diǎn)的預(yù)定投射 空間上的位置、高度。并且， 一般來(lái)自GPS/IMU的數(shù)據(jù)數(shù)量比激光脈沖 發(fā)射數(shù)量的數(shù)量小，為了一對(duì)一地對(duì)應(yīng)，如上所述對(duì)于與附加字"n"對(duì)應(yīng) 的激光數(shù)據(jù)以外的激光數(shù)據(jù)的外部評(píng)定要素使用對(duì)于取得的GPS/IMU數(shù) 據(jù)的內(nèi)插值。這樣得到的各點(diǎn)數(shù)據(jù)具有三維信息，利用它可以點(diǎn)描狀地表示地表 面。并且，地面基站以計(jì)算出的點(diǎn)數(shù)據(jù)組為基礎(chǔ)，例如可以形成具備三 維多邊形、紋理等的3D圖像。并且，地面基站也可以具備比較部，以便利用及時(shí)性例如能夠直接 得到地殼變動(dòng)、災(zāi)害等的信息。比較部將新得到的3D圖像數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的 3D圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢測(cè)圖像上的不同點(diǎn)。地面基站將檢測(cè)結(jié)果顯示 于顯示部，能夠根據(jù)需要對(duì)上空的飛行體1指示再計(jì)測(cè)、或擴(kuò)大計(jì)測(cè)范 圍等。
權(quán)利要求
1.一種激光測(cè)量裝置，從飛行體向地表照射激光脈沖來(lái)測(cè)量地表形狀，其特征在于，具有激光計(jì)測(cè)部，利用依次產(chǎn)生的上述激光脈沖進(jìn)行激光計(jì)測(cè)，取得上述各激光脈沖的每一個(gè)的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)；飛行狀態(tài)計(jì)測(cè)部，取得包含飛行位置的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；及數(shù)據(jù)傳送部，向地面站無(wú)線傳送上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；在上述激光計(jì)測(cè)部繼續(xù)上述激光計(jì)測(cè)的計(jì)測(cè)期間，上述數(shù)據(jù)傳送部依次傳送處理在該計(jì)測(cè)期間得到的上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，并且，在上述計(jì)測(cè)期間彼此之間產(chǎn)生的計(jì)測(cè)中斷期間內(nèi)，上述數(shù)據(jù)傳送部傳送處理在上述計(jì)測(cè)期間得到的上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于， 上述飛行體重復(fù)往返直線飛行來(lái)掃描計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域； 根據(jù)上述直線飛行的期間設(shè)定上述計(jì)測(cè)期間；根據(jù)從上述直線飛行到下一個(gè)直線飛行為止的回旋飛行的期間，設(shè) 定上述計(jì)測(cè)中斷期間。
3. 如權(quán)利要求1所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于， 上述數(shù)據(jù)傳送部在存儲(chǔ)上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)之后進(jìn)行傳送處理；根據(jù)上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的狀況，區(qū)別上述計(jì)測(cè)期間及上述計(jì)測(cè)中斷期間。
4. 如權(quán)利要求2所述的激光測(cè)量裝置，其特征在于，上述數(shù)據(jù)傳送部在存儲(chǔ)上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)及上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)之后 進(jìn)行傳送處理；根據(jù)上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的狀況，區(qū)別上述計(jì)測(cè)期間及上述計(jì)測(cè)中斷期間。
5. —種激光測(cè)量方法，從飛行體向地表照射激光脈沖來(lái)測(cè)量地表形 狀，其特征在于，具有計(jì)測(cè)步驟，上述飛行體在計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域上進(jìn)行直線飛行的期間，利 用依次產(chǎn)生的上述激光脈沖進(jìn)行激光計(jì)測(cè)，取得上述各激光脈沖的每一 個(gè)激光脈沖的激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，并且，與上述激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的取得并行地取得包含飛行位置的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)；^[光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)傳送步驟，將在上述直線飛行的期間取得的上述激光 計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)在該期間依次向地面站無(wú)線傳送；飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送步驟，在上述計(jì)測(cè)對(duì)象區(qū)域的從前面的上述直線 飛行轉(zhuǎn)移到下一上述直線飛行的回旋飛行的期間，向上述地面站無(wú)線傳 送在上述前面的直線飛行的期間取得的上述飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明的激光測(cè)量裝置，搭載在飛行體上，實(shí)現(xiàn)向地面站實(shí)時(shí)地提供測(cè)量數(shù)據(jù)。在飛行體飛行在直線飛行航路(32)上的計(jì)測(cè)期間，激光計(jì)測(cè)部一次輸出激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)。在直線飛行航路(32)上，在激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定的文件大小時(shí)，發(fā)送部隨時(shí)進(jìn)行壓縮處理，并將激光計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到地面站。在直線飛行航路(32)上，若GPS/IMU取得的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到地面站，則在飛行體位于所飛行的回旋航路(34)上的計(jì)測(cè)中斷期間，發(fā)送部向地面站傳送飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G08C17/00GK101253386SQ20068003190
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者夏目佳史, 寺岡延尉, 淺沼俊一, 笹川正 申請(qǐng)人:株式會(huì)社博思科