航空測量圖像捕獲系統的制作方法
本發明涉及一種用于測量飛行器的航空測量圖像捕獲系統。
背景技術：
測量飛行器通常包括被布置為捕獲地面圖像的航空相機系統。通常，航空相機系統安裝到測量飛行器的底側部分，并且在測量飛行器沿著定義的飛行路線移動時捕獲地面圖像。該系統被布置為捕獲每個地面特征的多個圖像，這使得諸如光束平差處理的攝影測量解決方案能夠應用到所捕獲的圖像，以針對與所使用的每個相機以及由每個相機捕獲的圖像相關聯的內部和外部定向信息確定最佳解決方案。由光束平差處理產生的解決方案然后可以用于諸如3D重建之類的進一步處理，以及用于產生諸如低點和/或斜點照相地圖以及高程數據集之類的輸出產品。
為了改善由光束平差處理產生的攝影測量解決方案，必須增加針對每個地面特征獲取的圖像數量，并且這通常通過以下方式實現：通過更頻繁地捕獲圖像使得提高連續捕獲的圖像之間的重疊，通過確保在相鄰的飛行路線之間存在足夠的重疊，以及通過針對地面上的每個點確保從合適的角度獲取圖像。
為了產生好的攝影測量解決方案，通常需要大約10的冗余，但隨著關于每個圖像的相對較長的相關聯焦距以及相對大的圖像重疊，在圖像捕獲的相機位置之間的距離與到目標的距離之比(基-高比(base-to-height ratio))相對較小，這影響攝像測量解決方案的精度。
航空相機系統的生產能力根據在給定分辨率下每小時捕獲的地面區域的量確定。因此，由于飛行成本主要是根據小時率確定的，所以若系統每小時捕獲更多地面區域，則每單元區域的成本下降。此外，期望僅捕獲針對給定區域所要求的最小量的數據，以對其進行處理而達到期望的精度，并輸出產品要求。
根據“儀表飛行規則(Instrument Flight Rules)”在受控制的空域中的所有飛行器運行都被要求始終與其它飛行器保持最小間隔。這由監視受控制的空域中的所有飛行器的位置和速度并且向飛行器提供指導以確保飛行安全的足夠間隔的空管員完成。
全球的空域管轄區域要求實現以下兩條間隔條件：
1、關于在同一或相似高度飛行的飛行器的最小水平間隔；以及
2、關于在同一或相似緯度和經度飛行的飛行器的最小垂直間隔。
空管員運用間隔標準，以將在所控制的空域中以及在具有運行控制塔的機場處運行的飛行器分開一最小距離。
當兩架飛行器分開的距離小于由空域分類定義的最小間隔距離時，認為存在間隔不足LOS(loss of separation)的情況，提醒空管員進行干預以指示一架或兩架飛行器的飛行員采取積極的規避動作。LOS并不一定表示兩架涉事飛行器存在實際碰撞的風險，而是沒有保持根據相關空域分類的間隔標準。
可以被改變以在靠攏的飛行路線上的飛行器之間提供足夠的間隔的參數包括航線、速率或高度，并且可以對飛行器中的每個或兩個飛行器進行這些參數中的一個或多個的改變。
航空測量飛行器被要求沿著大體以固定間距平行的預定飛行路線飛行。可以容忍輕微偏離定義的飛行路線并且可以繼續圖像采集。然而，與定義的飛行路線嚴重地垂直或水平地偏離需要暫停圖像采集。只能在飛行器在之前暫停圖像采集的位置返回中斷的飛行路線時才重新開始圖像采集。
空管員在做出關于讓靠攏飛行路線上的兩架飛行器中的哪架轉道的決定時，在大部分空域管轄中，定期旅客運輸(RPT)飛行器相對于其他民用飛行器具有優先權。與其它空域使用者相比，測量飛行器通常具有最低的優先權。結果，在受控制的空域中運行的測量飛行器會具有比其它航空交通參與者更大的與各自計劃的飛行路線偏離的可能性。
然而，測量飛行器與計劃的飛行路線偏離引起測量生產能力的重大損失，這是因為測量飛行的暫停和重新開始之間損失了測量時間以及因為需要的附加的燃油。
技術實現要素：
在本說明書中，將理解的是，“最近接近點”(CPA)是指示飛行器相對于彼此移動時兩架飛行器之間的預測的最小距離的距離值。CPA值指示兩架飛行器之間的碰撞風險。
在本說明書中還將理解的是，“最小間隔距離”是在存在間隔不足(LOS)的情況下兩架飛行器之間的由空域分類定義的距離，并且要求航空交通控制進行干預以向飛行器中的一架或兩架飛行器提供指示，來對航行方向做出改變。
根據本發明的第一方面，提供一種用于使用包括高度、速率和方向的導航參數可導航的測量飛行器的航空測量圖像捕獲系統，該系統包括：
被布置為隨著測量飛行器在定義的飛行路線上航行捕獲該測量飛行器下方的地面的連續圖像的相機系統，該相機系統具有指示相機系統的圖像捕獲特征的相關聯相機參數；
用于測量飛行器的間隔不足(LOS)避免系統；
LOS避免系統被布置為：
接收指示測量飛行器的位置和移動的信息，并且接收指示在測量飛行器附近的鄰近飛行器的位置和移動的信息；
基于接收到的指示測量飛行器的位置和移動的信息以及接收到的指示鄰近飛行器的位置和移動的信息，確定測量飛行器與鄰近飛行器之間的預測的最近接近點(CPA)距離；
將CPA距離和與間隔不足(LOS)相對應的定義的最小間隔距離進行比較；并且
確定測量飛行器的、為使CPA距離保持高于定義的最小間隔距離所要求的至少一個導航參數的估計；
該系統進一步包括：
被布置為響應于所估計的至少一個導航參數產生修改后的相機系統參數的相機參數產生器，該修改后的相機系統參數修改相機系統的圖像捕獲的特征，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時至少部分地補償測量效率的變化。
在實施例中，相機參數修改器包括圖像捕獲控制器，圖像捕獲控制器被布置為控制相機系統的捕獲圖像率，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時至少部分地補償測量效率的變化。
圖像捕獲控制器可以被布置為提高或降低相機系統的捕獲圖像率，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時至少部分地補償測量效率的變化。
圖像捕獲控制器可以被布置為提高或降低相機系統的捕獲圖像率，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時修改相鄰的捕獲圖像之間的重疊量。
在實施例中，該系統包括圖像捕獲率計算器，圖像捕獲率計算器被布置為計算為了在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時至少部分地補償測量效率的變化而要求的圖像捕獲率。圖像捕獲率計算器被布置為向所述圖像捕獲控制器提供所計算的要求的圖像捕獲率。
在實施例中，圖像捕獲率計算器被布置為使用以下方程計算圖像捕獲率：
其中Tcycle是以秒為單位的圖像捕獲率，FoV是圖像足跡的以度為單位的沿徑視場，A是測量飛行器的以米為單位的高度，并且O是相鄰的捕獲圖像的航向重疊(％)。
在實施例中，相機參數修改器包括相機移動控制器，相機移動控制器被布置為控制相機系統的移動特征，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時至少部分地補償測量效率的變化。
在實施例中，相機系統包括被布置為在捕獲圖像時進行掃視的相機組件，并且相機移動控制器被布置為提高或降低相機組件的掃視速率或掃視范圍，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時修改相鄰的捕獲圖像之間的重疊量。
相機移動控制器可以被布置為控制相機系統的移動特征，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航并且由圖像捕獲率計算器計算的圖像捕獲率處于或高于相機系統的最大圖像捕獲率時，至少部分地補償測量效率的變化。
在實施例中，該系統包括被布置為接收指示測量飛行器附近的鄰近飛行器的位置和移動的信息的ADS-B數據接收裝置。該ADS-B數據接收裝置可以位于測量飛行器上或者位于測量飛行器附近的地面位置。
在實施例中，系統包括位于測量飛行器上的GPS裝置，該系統被布置為使用GPS裝置產生指示測量飛行器的位置和移動的信息。
在實施例中，測量飛行器的、為使CPA距離保持高于定義的最小間隔距離所要求的至少一個導航參數的估計是在地面位置確定的并且被無線地傳送給測量飛行器。
在實施例中，指示測量飛行器的位置和移動的信息包括高度、速率、位置和方位信息。
在實施例中，指示鄰近飛行器的位置和移動的信息包括高度、速率、位置和方位信息。
在實施例中，該系統被布置為基于指示鄰近飛行器的位置和移動的信息以及指示測量飛行器的位置和移動的信息計算到最近接近點(CPA)距離的時間。
在實施例中，該系統被布置為使用計算的到最近接近點(CPA)距離的時間來計算最近接近點(CPA)距離。
在實施例中，該系統被布置為在測量飛行器上顯示測量飛行器的、為使CPA距離保持高于定義的最小間隔距離所要求的至少一個導航參數。
在實施例中，該系統被布置為產生指示測量飛行器的、為使CPA距離保持高于定義的最小間隔距離所要求的至少一個導航參數的可聽信息。
在實施例中，至少一個導航參數包括測量飛行器的航行速率。
在實施例中，至少一個導航參數包括測量飛行器的高度。
在實施例中，至少一個導航參數包括測量飛行器的航線。
在實施例中，該系統被布置為確定測量飛行器和鄰近飛行器是否在不同高度向同一高度靠攏，如果是，則該系統被布置為計算在CPA距離處測量飛行器和鄰近飛行器的預測高度。
在實施例中，如果處于CPA距離的測量飛行器的高度和處于CPA距離的鄰近飛行器的高度并不大致相同，則該系統被布置為使得不確定測量飛行器的航行速率和/或方向的估計。
根據本發明的第二方面，提供一種在使用包括高度、速率和方向的導航參數可導航的測量飛行器中捕獲航空測量圖像的方法，該方法包括：
隨著測量飛行器在定義的飛行路線上航行使用相機系統捕獲測量飛行器下方的地面的連續圖像，該相機系統具有指示相機系統的圖像捕獲特征的相關聯相機參數；
接收指示測量飛行器的位置和移動的信息；
接收指示測量飛行器附近的鄰近飛行器的位置和移動的信息；
基于接收到的指示測量飛行器的位置和移動的信息以及指示鄰近飛行器的位置和移動的信息，確定測量飛行器與鄰近飛行器之間的預測的最近接近點(CPA)距離；
將CPA距離和與間隔不足(LOS)相對應的定義的最小間隔距離進行比較；
如果CPA距離小于定義的最小間隔距離，則確定測量飛行器的、為使CPA距離保持高于定義的最小間隔距離所要求的至少一個導航參數的估計；
響應于所估計的至少一個導航參數產生修改后的相機系統參數，該修改后的相機系統參數修改相機系統的圖像捕獲的特征，以在利用估計的至少一個導航參數對測量飛行器進行導航時至少部分地補償測量效率的變化。
附圖說明
現將僅以示例的方式參考所附附圖描述本發明，其中：
圖1是表示根據本發明的實施例的航空測量圖像捕獲系統的框圖；
圖2是表示圖1中示出的系統的目標速率估計器的框圖；
圖3是表示相機參數修改器響應飛行器導航參數的變化的特征的框圖；
圖4是圖示測量飛行器和位于該測量飛行器附近的飛行器的各自飛行方向的圖表表示；
圖5是圖示測量飛行器和位于該測量飛行器附近的飛行器的各自飛行路線以及在不同時間飛行器之間的距離的圖表表示；
圖6是圖示避免測量飛行器與位于該測量飛行器附近的飛行器之間的間隔不足(LOS)的方法的流程圖；以及
圖7是圖示即使飛行器導航參數發生改變，仍大致保持測量效率的方法的流程圖。
具體實施方式
廣播式自動相關監視(ADS-B)是一種飛行器使用衛星導航技術確定自己的位置并且定期地廣播位置信息的合作監視技術。該信息可以由空中交通控制地面站接收，以作為輔助雷達的替換或補充。該位置信息還可以由其他飛行器接收，以提供態勢感知并且允許其他飛行器的運行者自我管理這兩架飛行器之間的間隔距離。
本系統使用例如設置在測量飛行器上的ADS-B數據接收裝置來監視靠近測量飛行器的所有飛行器的身份、位置、速率、朝向、高度以及上升/下降速率，確定鄰近飛行器中的任何一個是否正在與該測量飛行器靠攏，以及預測測量飛行器與鄰近飛行器之間的最近接近點(CPA)。如果存在潛在的間隔距離不足情況，則系統估計為確保飛行器之間的要求的最小間隔被滿足所要求的測量飛行器速率的變化，并且向飛行器運行者顯示或者以另外的方式傳送所估計的速率。
在該系統的變體中，系統可以計算并且顯示為了保持最小間隔距離而要求的高度變化，而不計算并且向飛行器運行者顯示為保持測量飛行器之間的最小間隔距離而要求的測量飛行器速率變化。
將被理解的是，對ADS-B數據的監視以及速率變化的計算可以在測量飛行器中、或者在地面站發生，并且將在地面站產生的結果傳送至飛行器。
此外或者可替換地，可以額外地使用提供諸如航班時刻表之類的關于飛行器飛行目的地的額外信息的任何其他交通數據集來預測想要的飛行路線變化。
該系統還被布置為響應于測量飛行器導航參數的改變，自動地修改諸如圖像捕獲參數和/或相機組件移動參數之類的相機參數，以避免測量效率的重大改變。
為了避免LOS而對測量飛行器導航參數進行的改變可能影響例如以下方面的測量效率：測量期間產生的圖像的質量和/或圖像處理能力或效率的降低。
例如，如果飛行器運行者改變了測量飛行器的速率而沒有改變圖像捕獲的時序，則在與測量飛行器的航行方向平行的方向上相鄰的捕獲圖像之間的重疊量將改變。測量飛行器速率的提高將導致圖像重疊的下降，而測量飛行器速率的下降將導致圖像重疊的提高。這對于圖像處理，尤其是對于諸如光束平差處理之類的攝影測量解決方案具有重大影響，這是因為為了獲得關于與所使用的每個相機以及由每個相機捕獲的圖像相關聯的內部和外部定向信息的最佳解決方案，需要相鄰圖像之間的特定量的重疊。
為了至少部分地補償由飛行器速率改變而引起的圖像重疊的變化，系統可以被布置為自動地修改圖像捕獲的速率。例如，如果飛行器的速率被降低以避免LOS情況，則相鄰圖像之間的重疊量將提高。作為響應，系統可以被布置為自動地提高連續圖像的捕獲之間的時間，以對這進行補償，并進而降低相鄰的捕獲圖像之間重疊。
可替換地，在包括橫向地進行掃視以在與測量飛行器的航行方向垂直的方向上捕獲多個圖像的相機組件的測量飛行器中，可以通過改變相機組件的掃描周期來實現圖像重疊變化的至少部分補償。例如，可以改變相機組件的旋轉速率或者掃描掃視的最大范圍。
重要的方面是，對諸如圖像捕獲的時序或相機組件的移動特征之類的相機參數自動地進行修改，以至少部分地補償由于諸如飛行器速率、高度或航行方向之類的導航參數的改變而引起的圖像捕獲特性的改變。
參照附圖，圖1示出了航空測量圖像捕獲系統10，在此示例中該捕獲系統10位于測量飛行器上。
系統10包括飛行器導航參數估計器，在此示例中包括被布置為計算目標測量飛行器速率的目標速率估計器12，目標測量飛行器速率指示最小間隔距離被保持的測量飛行器速率。目標速率是使用從廣播式自動相關監視(ADS-B)數據接收裝置14獲得的指示臨近飛行器的位置和移動的位置和移動數據以及從測量飛行器上的GPS裝置16獲得的指示測量飛行器的位置和移動的位置和移動數據來計算的。計算的目標速率在顯示器18上呈現給飛行器運行者，但是可以口頭傳送給飛行器運行者，或者直接輸入到飛行器以自動地改變飛行器的速率。
計算的速率還提供給相機參數修改器17，相機參數修改器17用于確定對相機系統19進行的諸如圖像捕獲的時序或相機系統的相機組件的移動特性之類的相機系統修改，以便至少部分地補償由于諸如飛行器速率、高度或航行方向之類的導航參數的改變而引起的圖像捕獲特性的改變。相機系統19使用由相機參數修改器17確定的被確定的相機系統修改，以修改諸如圖像捕獲的時序或相機組件移動特性之類的相機系統操作的一個或多個參數。例如，在相機系統被布置為在捕獲圖像時進行橫向掃視的布置中，可以修改相機組件的掃視速率或掃視范圍。
將被理解的是，可以使用對飛行器進行的實際速率改變，而不使由目標速率估計器12計算的目標測量飛行器速率，這是因為對飛行器實際進行的速率改變可能不同于目標速率估計器12所建議的飛行器速率改變。
圖2更詳細地示出了目標速率估計器12，目標速率估計器12包括到CPA的時間(tCPA)計算器20，其被布置為基于來自ADS-B數據接收裝置14和GPS裝置16的位置和移動數據計算到CPA距離處的估計時間。在此示例中，來自ADS-B裝置14的位置和移動數據包括鄰近飛行器的GPS坐標22、鄰近飛行器的速度值24以及鄰近飛行器的方位值26。相似地，來自GPS裝置16的位置和移動數據包括測量飛行器的GPS坐標30、測量飛行器的速度值32和測量飛行器的方位值34。
目標速率估計器12還包括被布置為使用所計算的到CPA的時間(tCPA)計算CPA距離的CPA距離計算器36以及被布置為將CPA距離與最小間隔距離進行比較的距離比較器37。如果CPA距離大于最小間隔距離，則忽略鄰近飛行器。
目標速率估計器12還包括目標速率計算器38，目標速率計算器38被布置為計算為了將CPA距離保持為高于最小間隔距離并且因此避免LOS情況的目的測量飛行器應當飛行的速率的估計。目標速率計算器38計算CPA距離小于或者近似等于最小間隔距離時的速率估計。
盡管在此示例中，飛行器導航參數估計器計算導航參數(在本實施例中為估計的飛行器速率)以避免LOS情況，不過飛行器導航參數估計器還可以考慮圖像捕獲和后續圖像處理方面的測量效率，并且還可以考慮使用的燃油方面的測量效率。
圖3更加詳細地示出了示例性相機參數修改器17，相機參數修改器17包括被布置為計算為了在飛行器速率改變時保持在與飛行器基本恒定地航行的方向平行的方向上鄰近的捕獲圖像之間的圖像重疊而要求的圖像捕獲率。相機參數修改器17還包括圖像捕獲控制器39，圖像捕獲控制器39響應計算的圖像捕獲率，并且產生用于相機組件41的控制信號，以控制通過相機組件41的相機進行的圖像捕獲的時序。
在此示例中，相機參數修改器17還包括相機移動控制器40，相機移動控制器40響應計算的圖像捕獲率和/或速率和/或高度30的改變，并且產生用于相機組件41的控制信號，以控制相機組件的其他參數(在此示例中為相機組件41的相機的移動參數)。
在包括圖像捕獲率計算器37和被布置為控制通過相機組件41的相機進行的圖像捕獲的時序的圖像捕獲控制器39的系統中，如果計算的相機捕獲率高于相機組件能夠容許的相機捕獲率，則可以例如使用相機移動控制器40修改相機組件的一個或多個可替換參數。在包括被布置為在捕獲圖像時進行橫向掃視的相機組件41的示例中，相機移動控制器40被布置為響應計算的圖像捕獲率，并且產生用于控制相機組件41的掃視速率或掃視范圍的控制信號。
然而，盡管此示例中的相機參數修改器17包括修改圖像捕獲率或相機系統的相機的移動參數的功能，不過將領會的是，相機參數修改器17可以包括相機系統的與影響可設想的圖像捕獲和/或圖像處理方面的測量效率的任何其他參數相關聯的功能。
參照圖4和圖5，示出了在箭頭44所指示的方向上航行的測量飛行器42的示例，以及在箭頭48所指示的不同方向上航行的鄰近飛行器46。測量飛行器的速率為u，鄰近飛行器的速率為v，測量飛行器的位置向量為PA，而鄰近飛行器的位置向量為PB。
如在圖5中更詳細地示出的，測量飛行器42與鄰近飛行器46之間的間隔距離為d，并且示出了間隔距離在不同時間的三個值d1,d2和d3。
如果間隔距離d在任何時間均小于根據相關空域分類所規定的最小間隔距離，則LOS情況存在，并且空管員將干預并指示一個或兩個飛行員改變航線。
以下描述了一種計算為了將間隔距離保持為高于最小間隔距離并且因此避免LOS情況、測量飛行器應當飛行的目標速率的示例性方法。然而，將理解的是，可以設想任何合適的計算方法。
針對由測量飛行器從該測量飛行器附近的其他飛行器接收的每個ADS-B傳輸，目標速率估計器12確定為了避免潛在的間隔不足(LOS)情況、測量飛行器所要求的速率。
到CPA的時間計算器20確定到CPA距離的時間(tcpa)的量，在此示例中使用以下方法。
測量飛行器42的經緯坐標(LLA)和鄰近飛行器46的經緯坐標(LLB)分別由GPS裝置16以及ADS-B數據接收裝置14提供。在本示例中，經緯坐標為:
GPS裝置16和ADS-B數據接收裝置14還分別提供測量飛行器的高度(AA)、飛行方向(φA)和速率(VA),以及鄰近飛行器的高度(AB)、飛行方向(φB)和速率(VB)。在本示例中，高度、飛行方向和速率為：
AA：＝30200ft
AB：＝31000ft
VA：＝220kts
VB：＝450kts
測量飛行器42被用作坐標參考系原點(北向朝上)，因此其位置向量為：
鄰近飛行器46的相對初始位置可以使用簡單的等矩形投影(equi-rectangular projection)計算，這是由于給定的距離相比較于地球的曲率較小，因此誤差較小。將高度假定為在海平面(以6371km為絕對的地球中心)，這是因為相對于所需的精度，高度對計算的影響是微不足道的。鄰近飛行器46的相對初始位置由以下方程給出:
而針對以上提供的鄰近飛機的經緯坐標，給出：
針對各個飛行器速度u和v，將速度大小和方位值轉換為卡迪爾向量分量(Cartesian vector component)：
針對以上提供的鄰近飛機46，給出：
并且針對以上給出的測量飛行器42，給出：
測量飛行器42的位置向量可以通過以下形式參數化地表示為時間t的函數：
PA(t)：＝PA+t·k·u
其中PA為與測量飛行器42的當前位置相對應的位置向量，PA(t)為與測量飛行器42在時間t的位置相對應的位置向量，k為表示測量飛行器42的速度修改的速率因數。
鄰近飛行器46的位置向量相似地被參數化地表示，但鄰近飛行器46被假定為勻速飛行，所以不需要速率因數：
PB(t)：＝PB+t·v
其中PB為與鄰近飛行器46的當前位置相對應的位置向量，PB(t)為與鄰近飛行器46在時間t的位置相對應的位置向量。
測量飛行器42與鄰近飛行器46之間的初始距離由以下給出：
wo：＝PA(0)-PB(0)
距離向量的參數化形式為：
w(t，k)：＝w0+t·(k·u-v)
因此，距離向量的大小為：
d(t，k)：＝|w(t，k)|
定義：
D(t，k)：＝d(t，k)2
給出：
D(t，k)＝(k·u-v)·(k·u-v)·t2+2·w0·(k·u-v)·t+w0·w0
由于在D(t，k)為最小值時，d(t，k)也為最小值，所以最小d(t，k)通過以下求解得出：
這提供了在最近接近點(CPA)處t和給定k的解：
以及通過將tCPA帶回到d(t，k)而提供在CPA處的飛行器之間的距離(指定的dCPA)的解。
在本示例中，k＝1(沒有測量飛行器速率的修改)，在CPA處的距離為11.084NM。即，對于k＝1：
d(tCPA(k)，k)＝11.084NM
如在圖5中圖示的，在各個時間t＝1,2,3時的距離向量的長度d(1)、d(2)、d(3)的變化示出了靠攏的飛行器在tCPA時朝向最小距離d(tCPA)移動，然后分離。如果tCPA為負數則飛行器分離，即之前發生了CPA。
如果最小距離d(tCPA)小于最小間隔距離，則必須改變測量飛行器速率，以使得將確定的最小距離d(tCPA)提高至大于所要求的最小間隔距離。
為此所要求的測量飛行器速率通過改變速率因數k直到產生在CPA距離處提供大于最小間隔距離的要求的間隔距離d(tCPA)的飛行器速度值，由目標速率計算器38迭代地計算出。
在目標速率計算器38計算出目標速率之后，向飛行器運行者顯示或者以另外的方式傳送目標速率，并且飛行器運行者將飛行器的速率修改為匹配該目標速率。
以此方式，在測量期間避免了LOS情況，并且測量飛行器從交通控制接收采取規避動作的指示的可能性大大降低。
將領會的是，由于測量飛行器不大可能從交通控制接收采取規避動作的指示，所以測量飛行器被要求從計劃的測量路線偏離的可能性大大降低。
參照圖6，示出了流程圖54，該流程圖54圖示了用于避免測量飛行器與位于該測量飛行器附近的飛行器之間的間隔不足(LOS)的方法的步驟56-82。
在步驟56、58和60處，計算出到CPA距離處的時間(tCPA)，并且基于計算出的tCPA值確定測量飛行器與鄰近飛行器是否正在靠攏或分離，例如基于計算出的tCPA值是正數還是負數進行確定。如果這兩架飛行器正在分離(62)，則放棄(82)鄰近飛行器。
然而如果這兩架飛行器正在靠攏(62)，并且這兩架飛行器處于相似高度并且正保持同一高度(64)，則計算(74)處于CPA距離處的飛行器之間的距離(dCPA)并且將其與最小間隔距離進行比較(76)。如果存在足夠的間隔，則放棄(82)鄰近飛行器。如果處于CPA距離處的飛行器之間的距離(dCPA)不充分(76)，則計算該測量飛行器的、與處于CPA距離處的飛行器之間的大于最小間隔距離的距離(dCPA)相對應的新速率，并且將該新速率傳送給該測量飛行器的飛行員。
如果這兩架飛行器正在靠攏(62)，并且這兩架飛行器處于不同高度但朝向彼此移動，則計算(70)在CPA距離處投影的高度。如果這兩架飛行器在CPA處具有相似的高度(72)，則計算(74)處于CPA距離處的飛行器之間的距離(dCPA)。
如以上所述，如果存在足夠的間隔，則放棄(82)鄰近飛行器。如果處于CPA距離處的飛行器之間的距離(dCPA)不充分(76)，則計算(78)該測量飛行器的、與處于CPA距離處的飛行器之間的大于最小間隔距離的距離(dCPA)相對應的新速率，并且將該新速率傳送給該測量飛行器的飛行員。
如果這兩架飛行器在CPA處不具有相似的高度(72)，則放棄(82)鄰近飛行器。
參照圖7，示出了流程圖90，該流程圖90圖示了即使飛行器導航參數發生改變，仍大致保持測量效率的示例性方法的步驟92-100。
流程圖90涉及一種相機系統，該相機系統包括被布置為在捕獲圖像時進行橫向掃視的相機組件，并且可修改的相機參數包括圖像捕獲的時序、相機組件的掃視速率以及相機組件的掃視范圍。然而，將理解的是，本系統和方法可應用于具有影響測量效率(尤其是產生的圖像的數量和質量和/或圖像處理的效率)的其他可修改相機參數的其他相機系統。
在步驟92處，例如根據圖6中示出的流程圖54預測對測量飛行器所要求的速率改變或高度改變，并且在步驟94處，相機參數修改器17確定：為了至少大致地保持測量效率、圖像捕獲率的修改是否是可能的。如果是，則修改(96)圖像捕獲速率以補償飛行器速率或高度的變化。如果否，則修改其他相機參數，在此示例中，修改相機組件41的掃視速率或掃視范圍。
作為替換方案，可以修改(96)圖像捕獲速率和至少一個其他相機參數兩者，以補償飛行器速率或高度的變化。
利用具有包括被布置為在捕獲圖像時進行橫向掃視的相機組件的相機系統的測量飛行器，如果掃視范圍響應于測量飛行器的導航參數的變化而降低或提高，這可能導致捕獲的圖像的非對稱足跡(footprint)。為了對此進行補償，該系統可以被布置為在下一條飛行路線上的與掃視范圍的降低相對應的位置處提高掃視范圍，或者可以調整后續飛行路線的間距以確保存在期望的最小重疊。
在可替換示例中，響應于預期的LOS情況，提高或降低測量飛行器的高度，而不是速率。當高度被提高時，捕獲的圖像的有效分辨率下降而相鄰圖像之間的重疊提高。為了保持圖像重疊大體相同，相機參數修改器17可以降低圖像捕獲的速率和/或降低掃視時間(如果相機組件被布置為在捕獲圖像時進行橫向掃視)。可選地，還可以提高飛行速率，使得相機以最佳速率運行。
當高度下降時，捕獲的圖像的有效分辨率提高而相鄰圖像之間的重疊下降。為了保持圖像重疊大體相同，相機參數修改器17可以提高圖像捕獲的速率和/或提高掃視時間(如果相機組件被布置為在捕獲圖像時進行橫向掃視)。
在另一可替換示例中，如果修改飛行器航線而不修改測量飛行器的速率和/或高度以補償預測的LOS情況，則如果可能，可以對相機系統參數進行合適的修改，以至少部分地補償由于測量飛行器方向的變化而對測量效率造成的影響。
例如，響應于飛行器方向的改變，可以控制相機系統以便在不對稱區域(swathe)移動，或者提高掃視范圍，以保持相鄰圖像之間的側邊重疊，或者可以降低飛行器速率以提供提高的掃描時間。
在特定示例中，航空測量圖像捕獲系統安裝在測量飛行器上。航空測量圖像捕獲系統包括被安裝在飛行器的底側部分并且被布置為使得至少一個固定分幅相機的視場朝向地面向飛行器的下方延伸的相機系統。相機組件包括在圖像捕獲期間至少部分地補償飛行器的移動的航向追蹤光學補償，例如被布置為以與飛行器的速率相對應的速率圍繞橫軸旋轉的鏡子。
在此示例中，每個固定分幅相機的焦距為300mm，并且在正常操作期間以80％航向重疊和65％側邊重疊獲得12000×12000像素的圖像。每個相機的圖像足跡的沿徑視場為11.421°。
在此示例中，由于每個相機沒有被布置為隨著圖像被捕獲而移動，因此其實質上是固定的，例如在捕獲圖像時相機不橫向掃視，并且飛行器在15000英尺(4.572km)的高度飛行。
相機循環時間(相機拍攝率)、飛行器速率以及航向重疊％之間的關系根據以下方程確定：
其中Tcycle是以秒單位的圖像拍攝率，FoV是以度為單位的圖像足跡的沿徑視場，A是以米為單位的飛行器的高度，O是相鄰的捕獲圖像的航向重疊(％)。
使用此方程，可以看出在150ktas(77.167m/s)的飛行器速率下，針對80％航向圖像重疊所要求的相機拍攝率為2.37s；在200ktas(102.89m/s)的飛行器速率下，針對80％航向圖像重疊所要求的相機拍攝率為1.78s；并且在250ktas(128.61m/s)的飛行器速率下，針對80％航向圖像重疊所要求的相機拍攝率為1.42s。
因此，使用上述方程并且基于相鄰捕獲的沿徑圖像之間的定義的目標重疊，通過響應于飛行器速率的修改而修改相機拍攝率來大致保持沿徑重疊是可能的。
在另一示例中，航空測量圖像捕獲系統包括安裝在飛行器的底側部分并且被布置為使得至少一個相機的視場朝向地面向飛行器的下方延伸的相機系統。相機組件包括在捕獲圖像期間至少部分地補償飛行器的移動的航向追蹤光學補償，例如被布置為以與飛行器的速率相對應的速率圍繞橫軸旋轉的鏡子。相機組件還被布置為沿軌道進行掃描，以便隨著飛行器向前飛行而在橫向方向上捕獲多個圖像。
在每次掃描中沿軌道進行拍攝次數、相機循環時間(相機拍攝率)、以毫秒為單位的拍攝位置之間的步進時間以及以毫秒為單位的在每個拍攝位置處進行曝光的停滯時間之間的關系根據以下方程計算：
其中Tcycle是以秒為單位的相機拍攝率，Nshots是在沿軌道的每個掃描中拍攝的數量，Tstep是拍攝位置之間的步進時間，Tdwell是在每個拍攝位置處進行曝光的停滯時間。
使用以上方程(1)，可以看出在150ktas(77.167m/s)的飛行器速率下，針對80％航向圖像重疊所要求的相機拍攝率為2.37s。基于50ms的最小Tstep(其限制掃描系統的速度、加速度或加加速度)以及25ms的最小Tdwell(基于快門/曝光時間，以及系統在一個步驟之后停頓所需的任何時間)，并且使用上述方程(2)，應當沿軌道進行31次拍攝。
相似地，在200ktas(102.89m/s)的飛行器速率下，針對80％航向圖像重疊所要求的相機拍攝率為1.78s。基于50ms的最小Tstep以及25ms的最小Tdwell，并且使用上述方程(2)，應當沿軌道進行23次拍攝。
相似地，在250ktas(128.61m/s)的飛行器速率下，針對80％航向圖像重疊所要求的相機拍攝率為1.42s。基于50ms的最小Tstep以及25ms的最小Tdwell，并且使用上述方程(2)，應當沿軌道進行18次拍攝。
相應地，測量飛行器可以以200ktas的巡航速率(燃油燃燒最小)操作，沿軌道進行23此拍攝。在需要提高飛行器的速率(例如提高到250ktas)以避免LOS情況時，在此示例中，進行拍攝的次數降低到18次。還可以將掃描方向輕微偏移到一側，以便保持與現有的捕獲影像的重疊。
在下一飛行路線上，在與進行拍攝的次數降低的位置相對應的位置處，可以將飛行器速率降低至150ktas，并且將沿軌道進行拍攝的次數提高到31次，也向一側偏移。以此方式，提供一補償度，以保持期望的重疊和覆蓋，而不需要調整飛行路線，或者重飛一條路線。
對于本領域技術人員顯而易見的修改和變形被視為處于本發明的范圍之內。
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