Lazer ünitesi koordinat sistemi

Transkript

Lazer-obje (hedef) etkileşimi
14.05.2014
Lazer Tarama Teknolojisi- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 1
Lazer-obje (hedef) etkileşimi-çözünürlük
Genellikle geri dönen eko (pulse) genliği azalır ve dalga genişler.
Buna bağlı olarak, dönen dalga genişliği 10 ns ise 3 m genişlikte
olup, min. ayırt edilebilir nesne düşey mesafesi Δh=1.5 m olur
14.05.2014
Sayfa 2
Lazer-obje (hedef) etkileşimi-düz yüzey
İyi yansıtımlı düz yüzeyler için, dönen eko gönderilen pulsa
çok benzer büyüklükte (genlikte) ve genişliktedir. Küçük
yükselme zamanı iyi mesafe doğruluğunu üretir.
14.05.2014
Sayfa 3
Lazer-obje (hedef) etkileşimi-düzensiz yüzey
Birbirine komşu düzensiz yüzeyler için, dönen ekolar birleşir
ve bu ekoların genişliği büyük, genliği ise düşüktür. Uzun
yükselme zamanından ötürü ortalama bir doğruluk veririler.
14.05.2014
Sayfa 4
Lazer-obje (hedef) etkileşimi-yüzey eğim ve pürüzlülüğü
Ölçülen düşey mesafe yüzeyin eğimi ve pürüzlülüğüne bağlıdır. Soldaki iki şekil için, sağ
şekilden dönen eko daha geniş olduğundan ölçülen mesafe ortalama mesafedir.
Minimum belirlenebilir obje büyüklüğü yansıtmaya bağlıdır. Sarı yüzeyin yansıtması iyi ve
küçük bir alanı içeriyor ise sağdaki iki şekilde dönen eko tespit edilebilir.
14.05.2014
Sayfa 5
Lazer-obje (hedef) etkileşimi-darbe ve eko genliği
14.05.2014
Sayfa 6
Lazer-obje (hedef) etkileşimi-yüksek tarama açısı
Ayna yansıtıcı su ve ıslak
yüzeylerden lazer geri
sinyal üretmez.
Lazer geliş açısı ve yaprak büyüklüğüne göre orman örtüsü yansımayı engelleyebilir.
Benzer durum yüksek binaların ölçülmesi durumunda ölü alanların oluşmasına da sebep
olabilir.
14.05.2014
Sayfa 7
Full dalga formu/şekli (full waveform) analizi
14.05.2014
Sayfa 8
Örnek: Full dalga formu ile ağaç profili
14.05.2014
Sayfa 9
Full dalga formu
Bir atım/darbe için çok fazla sayıda eko kaydedilir.
0.5 m düşey ayırımla çoklu hedef belirlenir.
Yüzey pürüzlülüğü ve eğimi noktasında etkin belirleme yapabilir.
Yeşil örtü için ağaç parametreleri ve sınıfları gibi özeller belirlenir.
Bina köşelerinin tespitindeki belirsizlikleri ortadan kaldırır.
Çok nokta ile yüksek doğruluk sağlar.
SAM ve SYM modeli için iyi düzeyde nokta sınıflandırması
sağlanır.
Full wave form kullanan ALS sistemleri: Riegl LMS-Q560, IGI
Litemapper 5600, Optech ALTM 3100, TopEye Mark II, Toposys
Falcon III.
Full dalga formu verileri proses işlemleri henüz araştırılmaktadır.
14.05.2014
Sayfa 10
ALS Uçuş Planlama
GPS referans istasyonu
Kalibrasyon alanı
LiDAR sistem seçimi (uçak/helikopter (sık nokta üretilmek istenirse))
Nokta yoğunluğu belirleme (uçuş ve uçuşa dik yönde)
Yükseklik doğruluğu, çözünürlüğü ve
nokta doğruluğu belirlenir.
Kalibrasyon alanı
Uçuş yönü nokta yoğunluğu:
xalong 
v
, v : uçağın hızı;
f sc
f sc : tarama sıklığı
Uçuşa dik yönde nokta yoğunluğu (nadir):
xacross 
N
f pulse
f sc
14.05.2014

N
,
,  : tarama açısı; N : bir tarama hattındaki nokta sayısı
f pulse : lazer pulse oranı (rate)
Sayfa 11
ALS Uçuş Planlama
Uçuşa dik yönde nokta yoğunluğu (genel) düz arazi için:
xacross 

H
N cos ( )
2
2
, H : uçuş yüksekliği
xalong
14.05.2014
Sayfa 12
ALS Uçuş Planlama
Uçuşa dik yönde nokta yoğunluğu (genel) eğimli arazi için:
xacross
H


,
i

0
2
N

2 



cos
(
)
cos(
i
)
1

tan(
)
tan(
i
)

2
2




 , i : arazi eğimi
H

, i  0
2
 N cos 2 ( ) cos(i)  tan( ) tan(i)  1



2
2


Minimum nokta yoğunluğu:
d min 
1
xalong xacross
Maksimum eğik mesafe:
Rmax 
14.05.2014
H
cos 2 ( )
2
Sayfa 13
ALS Uçuş Planlama
Tarama genişliği (SW):

SW  2 H tan( )
2
Bindirme oranı:
e
 1   , e : kolonlar arası mesafe;  : bindirme oranı
SW
14.05.2014
Sayfa 14
ALS Uçuş Planlama-Gerekli Parametreler
14.05.2014
Sayfa 15
ALS Uçuş Planlama-Akış
14.05.2014
Sayfa 16
LiDAR matematik Model
Amaç:
Lazer ışının arazide ulaştığı noktanın
koordinatlarının belirlenmesi,
Yöntem:
Koordinat sitemlerinin tanımlanması,
Sitemler arasındaki ilişkiler,
LiDAR denkleminin çıkarılması.
14.05.2014
Sayfa 17
LiDAR matematik model-registrasyon
G  rL  s
Yer merkezi LiDAR arası
mesafe
LiDAR ile ölçülen eğik
mesafe
Yer merkezi vektörü
14.05.2014
Sayfa 18
LiDAR-Koordinat sistemleri
1. Arazi koordinat sistemi,
2. IMU koordinat sistemi,
3. Lazer ünitesi koordinat sistemi, ve
4. Lazer ışın koordinat sistemi.
14.05.2014
Sayfa 19
Arazi koordinat sistemi
Arazi koordinat sistemi (XG, YG, ZG)
14.05.2014
Sayfa 20
IMU koordinat sistemi
IMU koordinat sistemi (xb, yb, zb)
14.05.2014
Sayfa 21
Lazer ünitesi koordinat sistemi
Lazer ünitesi koordinat sistemi (xlu, ylu, zlu)
Koordinat başlangıcı/orijini lazer ateşleme
noktasıdır.
14.05.2014
Sayfa 22
Lazer ışın koordinat sistemi
Lazer ışın koordinat sistemi (xlb, ylb, zlb)
Koordinat başlangıcı/orijini lazer ateşleme
noktasıdır.
Z-ekseni, (zlb) lazer ışını boyunca uzanır.
14.05.2014
Sayfa 23
Arazi-IMU koordinat dönüşümü
Xo ve dönüklük (,  ,  ) elemanları GNNS/INS ile belirlenir.
14.05.2014
Sayfa 24
IMU-Lazer ünite koordinat dönüşümü
Lever-arm (kol) ötelemesi PG ve boresight açıları (,  ,  )
kalibrasyon ile, belirlenir.
14.05.2014
Sayfa 25
Lazer ünite- Lazer ışını koordinat dönüşümü
İki sistem arasında öteleme yoktur. Dönüklükler ( ,  ) lazer sistem
ayna dönüklüğünden belirlenir.
14.05.2014
Sayfa 26
Lazer ışın ve ünite sisteminde obje koordinatları
Lazer ışın ve ünitesi koordinat sistemine göre obje noktası
koordinatları hesaplanır.
14.05.2014
Sayfa 27
Lazer ışın ve ünite sistemi transformasyonu
İki sistem arasında transformasyon aşağıdaki
dönüklüklerine göre belirlenir.
 : zlu eksenindeki dönüklük
 : ylu eksenindeki dönüklük
 xlu  cos 
 y    sin 
 lu  
 zlu   0
 sin 
cos 
0
 xlu  cos  cos 
 y    sin  cos 
 lu  
 zlu    sin 
0  cos 
0  0
1    sin 
 sin 
cos 
0
0 sin    0 
1
0   0 
0 cos      
cos  sin    0 
sin  sin    0 
cos      
 xlu     cos  sin  
 y      sin  cos  
 lu  
 Lazer ünite sistemine göre obje noktası koordinatları
 zlu     cos  
14.05.2014
Sayfa 28
LiDAR denklem
Lazer ünite sistemine göre obje noktası koordinatları
14.05.2014
Sayfa 29
LiDAR genel denklem
Obje noktasının arazi koordinatları
IMU koordinat sistemi başlangıcının arazi koordinatları
IMU ile arazi koordinat sistemi arasındaki dönüklükler
IMU ile lazer ünitesi arasındaki mesafe (lever arm offset)
IMU ile lazer ünitesi arasındaki dönüklük
Lazer ışın ile lazer ünitesi arasındaki dönüklük
Arazi noktasına olan eğik mesafe
14.05.2014
Sayfa 30

Lazer ünitesi koordinat sistemi

Transkript

Benzer belgeler

LZR4 - Lazer Distomat

LZR6 - Lazer Distomat

Lazer Tarama Teknolojisi: Tarihi süreç

devamı.. - Estemagic.com

Synrad Firestar 48 serisi 48-1 48-2 48-5

7)Laser Dr. Ali Alaçakır

Z12 GRANİT-MERMER-CAM LAZER GRAVÜR İŞLEME SİSTEMLERİ

Lazer Uygulaması Bilgilendirme Broşürü

TruLaser 3030 Lean Edition PDF, 316 kB

Emre Tavkaya İletişim Bilgileri E-Posta : [email protected]

107 yazılım - Gravograph