JP4843946B2

JP4843946B2 - 対空標識

Info

Publication number: JP4843946B2
Application number: JP2005010929A
Authority: JP
Inventors: 幸秀秋山
Original assignee: 朝日航洋株式会社
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-01-18
Also published as: JP2006200951A

Description

本発明は、対空標識に関し、より具体的には、レーザ測距に適した対空標識に関する。

地形を３次元測定する手段として、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）システムと呼ばれるレーザ測距技術が注目されている。ＬｉＤＡＲシステムは、航空機又は衛人工星に搭載したレーザ測距装置からレーザ光を地上に照射して地上までの距離を計測すると共に、航空機等の３次元位置とレーザ照射角度を計測し、これらの計測結果からレーザ照射対象の３次元位置を計測する技術である。

レーザ測距技術は、人の立ち入ることが困難な山岳地等で威力を発揮する。特に地形の計測では、反射器を設置する方法と、反射器を使用しない方法が知られている。反射式では、より強い反射レーザ光が得られるものの、反射器を予め測定対象地域に設置する作業が必要であり、更には、反射器を清浄に保つ必要がある。これに対し、非反射式では、予め反射器を計測対象地域に設置する必要無しに、対象物を三次元計測できる。従って、広範囲の地域を計測するには、非反射式が優れている。
特許文献１には、写真測量に使用される対空標識が記載されている。非特許文献１の図−３には、レーザ測量に使用される対空標識が記載されている。
特開２００４−０１２３９５号公報村上昌幸、勝田啓介、木村幸吉、秋山幸秀、藤原輝芳、宮崎充弘、「電子基準点を利用したエアボーン・レーザー・プロファイリングによる高密度三次元測位」、第２０回技術発表会論文集、財）日本測量調査技術協会、全国測量技術大会９８’、平成１０年６月１９日、ｐｐ．５２−５９

非反射式であっても、何等かの標識があると、位置の特定に便利である。降雪地では、標識が雪に埋もれることもあり、この場合にも、標識として利用できる必要がある。また、火山灰地では、火山灰に埋もれることもある。

非反射式では、先に反射する反射光（ファーストパルス）と後で反射する反射光（ラストパルス）を同時に計測できるレーザ測距装置を利用可能である。例えば、樹木の枝葉による反射（ファーストパルス）と、地上からの反射（ラストパルス）を同時に計測できる。これを利用することで、樹木の高さ等を計測できる。

また、積雪深、火山灰厚、及び土石流等による土石厚を正確に測定したいとする需要がある。

本発明は、雪等に部分的に埋もれても利用可能な対空標識を提示することを目的とする。

本発明はまた、積雪深、火山灰厚及び土石厚等の測定を可能にする対空標識を提示することを目的とする。

本発明に係る対空標識は、ベース板と、レーザビームを透過する複数の開口を具備する編笠と、ベース板上に立てられ、ベース板から所定高さに当該編笠を保持するポールとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ベース板が雪等で埋まったとしても、ＬｉＤＡＲシステム等のレーザ装置により、編笠でその存在と位置を識別できる。ベース板上に雪、火山灰又は土石等が堆積したとしても、編笠には、雪や火山灰がごく少ししか堆積できず、編笠の高さ位置はほとんど変化しない。編笠と、雪等の表面との距離を計測することで、雪等の厚みを算出できる。即ち、積雪深、火山灰厚及び土石厚を遠隔測定できる。

更に、当該編笠と当該ポールとの間に架け渡され、当該編笠を補強する補強材を具備することで、雪や火山灰が降った場合に、編笠を補強できる。

更に、当該編笠の外形寸法が当該ベース板の外形寸法の半分以下であることにより、レーザ測距装置のレーザが本実施例に入射する広い角度で、編笠とベース板の三次元座標を計測できる。

当該編笠が、同心円を構成する複数のワイヤと、当該同心円の中心から外方向に放射状に延びる複数のワイヤからなる。これにより、軽量で、雪や火山灰が堆積しにくく、レーザ光のファーストパルスで三次元位置を計測しやすいものとなる。

更に、ＧＰＳアンテナと、当該ＧＰＳアンテナで受信したＧＰＳ電波から当該ＧＰＳアンテナの位置を示す情報を算出するＧＰＳ受信装置と、当該ＧＰＳ受信装置の受信結果を無線送信する無線装置とを具備することにより、本発明に係る対空標識の三次元位置を正確に決定できる。無線装置が、無線電波による指令を受信して、当該ＧＰＳ受信装置を起動することにより、省電力で作動するＧＰＳ受信システムを実現できる。

更に、ＧＰＳアンテナと、当該ＧＰＳアンテナで受信したＧＰＳ電波から当該ＧＰＳアンテナの位置を示す情報を算出するＧＰＳ受信装置と、無線電波による指令を受信して、当該ＧＰＳ受信装置を起動する無線装置とを具備することにより、本実施例の対空標識の三次元位置を正確に決定できる省電力動作のＧＰＳ受信システムを実現できる。当該無線装置が、当該ＧＰＳ受信装置の受信結果を無線送信する機能を具備することで、必要時には何時でも、本発明に係る対空標識の位置を参照できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の斜視図を示す。本実施例の対空標識１０は、平坦な円盤状のベース板１２と、ベース板１２に垂直に立てたポール１４と、ポール１４の上部に被せた編笠１６とからなる。ポール１４は編笠１６を突き抜けていても良い。ポール１４と編笠１６の側面との間に複数の補強棒１８を渡して、雪や火山灰等によっても編笠１６が垂れにくいように、編笠１６を補強してある。

ベース板１２の直径は、編笠１６の直径の２倍以上である。好ましくは、ポール１４の長さは、編笠１６の直径の２倍以上である。これにより、標識１０に対して斜めに測距レーザパルスが入射しても、ベース板１２及び編笠１６の位置を計測できる。

ベース板１２及び編笠１６を共に円形とすることで、どの方向からレーザビームを走査しても、ベース板１２及び編笠１６の中心、即ちポール１４の三次元位置を決定できる。ある程度以上、角数が多ければ、編笠１６は、多角形であってもよい。

ポール１４の長さ、即ち、ベース板１２から見た編笠１６の高さは、予め測定しておく。

編笠１６は、レーザ測距装置からのレーザビームが通過できる程の多数の孔と、レーザビームを反射する部分とを具備する部材であればよい。前者は、ラストパルスのよるベース板１２を含む地上の位置の計測に使用され、後者は、ファーストパルスにより編笠１６自身の位置を計測するのに使用される。編笠１６は、風の影響をうけにくくするために、スチールワイヤ等の線材を編んだ形状が好ましい。本実施例では、同心円を構成する複数のワイヤと、その同心円の中心から外方向に放射状に延びる複数のワイヤで編笠１６を形成してある。

本実施例の対空標識１０は、空中から投下されることがある。安定に起立するように、ベース板１２は、重く丈夫な素材、例えば、鉄板からなる。

図２は、垂直上方向から本実施例の標識１０に入射する測距レーザパルスの反射の様子を示す。ヘリコプタ等の航空機に搭載されるレーザ測距装置２０は、位置２０ａ，２０ｂ，２０ｃと移動する。

レーザ測距装置２０ａから出射されたレーザパルスは、ベース板１２に入射し、ベース板１２で反射される。これにより、ベース板１２の三次元位置が計測される。

レーザ測距装置２０ｂから出射されたレーザパルスは、先ず編笠１６に入射し、部分的に編笠１６で反射され、残りがベース板１２で反射される。それぞれの反射パルスは、ファーストパルス及びラストパルスとしてレーザ測距装置２０ｂに入射し、編笠１６及びベース板１２の三次元位置の計測に使用される。

レーザ測距装置２０ｃから出射されたレーザパルスは、ベース板１２に入射し、ベース板１２で反射される。これにより、ベース板１２の三次元位置が計測される。

ＬｉＤＡＲによるレーザ測距の原理は、周知であるので、説明を省略する。

図３は、本実施例の標識１０に入射する測距用レーザパルスのビームスポット例を示す。編笠１６上に図示した斜線を付加したビームスポットが、編笠１６で反射される。また、ベース板１２上に図示した斜線を付加したビームスポットが、ベース板１２で反射される。ベース板１２の周囲に図示される白抜きのビームスポットは、本標識１０が設置される地上で反射される。

対空標識１０のベース板１２が雪に埋もれたときに、同様の測定を行なうと、図４に示すように、ファーストパルスで網笠１６を計測でき、ラストパルスでは、ベース板１２ではなく雪２２の表面の３次元座標を計測できる。雪が降っても、その雪は、編笠１６に少し付着する程度であり、レーザビームを透過し、反射する。この測定から、編笠１６と雪２２の表面との間の距離Ｈｓを算出できる。ベース板１２と編笠１６との間の距離Ｈは、既知である。従って、この場合の降雪深は、Ｈ−Ｈｓとして算出できる。降雪以外に、火山灰や土石でも同様に、その厚み、即ち火山灰厚及び土石厚を計測できる。

図５は、本発明の第２実施例の側面図を示す。図１に示す実施例に更に、ＧＰＳ受信機能と無線通信機能が、付加されている。即ち、ポール１４の頂上には、ＧＰＳ（Global Positioning System）システムのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信するＧＰＳアンテナ３０を設置し、ベース板１２上に、ＧＰＳアンテナ３０で受信したＧＰＳ電波からＧＰＳアンテナ３０の位置を算出するＧＰＳ受信装置３２と、無線装置３４を配置してある。無線装置３４は、ＧＰＳ受信装置３２で受信した位置情報をアンテナ３６を介して遠隔の基地局、又は上空を飛行するヘリコプターに送信する。

ＧＰＳ受信装置３２は、必要時にのみ稼働していれば良い。その場合、無線装置３４は、遠隔の基地局、又は上空を飛行するヘリコプターからの指令に応じて、ＧＰＳ受信装置３２を起動して、ＧＰＳ電波から位置を算出させる。

無線装置３４及びＧＰＳ受信装置３２は、上述の動作のために必要な電源（二次電池及び、必要により二次電池を充電する太陽電池）を具備する。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の斜視図を示す。ＬｉＤＡＲシステムによる座標測定時のレーザパルスの伝搬例を示す断面図である。レーザパルスの反射スポット例を示す斜視図である。降雪後の測定例の説明図である。本発明の第２実施例の側面図である。

符号の説明

１０：対空標識（本実施例）
１２：ベース板
１４：ポール
１６：編笠
１８：補強棒
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ：レーザ測距装置
２２：雪
３０：ＧＰＳアンテナ
３２：ＧＰＳ受信装置
３４：無線装置
３６：アンテナ

Claims

ベース板（１２）と、
レーザビームを透過する複数の開口を具備する編笠（１６）と、
ベース板（１２）上に立てられ、ベース板（１２）から所定高さに当該編笠（１６）を保持するポール（１４）
とを具備することを特徴とする対空標識。
更に、当該編笠（１６）と当該ポール（１４）との間に架け渡され、当該編笠（１６）を補強する補強材（１８）を具備することを特徴とする請求項１に記載の対空標識。
当該編笠（１６）の外形寸法が当該ベース板（１２）の外形寸法の半分以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対空標識。
当該編笠（１６）が、同心円を構成する複数のワイヤと、当該同心円の中心から外方向に放射状に延びる複数のワイヤからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の対空標識。
更に、ＧＰＳアンテナ（３０）と、当該ＧＰＳアンテナ（３０）で受信したＧＰＳ電波から当該ＧＰＳアンテナ（３０）の位置を示す情報を算出するＧＰＳ受信装置（３２）と、当該ＧＰＳ受信装置（３２）の受信結果を無線送信する無線装置（３４）とを具備することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の対空標識。
当該無線装置（３４）が、無線電波による指令を受信して、当該ＧＰＳ受信装置（３２）を起動することを特徴とする請求項５に記載の対空標識。
更に、ＧＰＳアンテナ（３０）と、当該ＧＰＳアンテナ（３０）で受信したＧＰＳ電波から当該ＧＰＳアンテナ（３０）の位置を示す情報を算出するＧＰＳ受信装置（３２）と、無線電波による指令を受信して、当該ＧＰＳ受信装置（３２）を起動する無線装置（３４）とを具備することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の対空標識。
当該無線装置（３４）が、当該ＧＰＳ受信装置（３２）の受信結果を無線送信することを特徴とする請求項７に記載の対空標識。