[发明专利]基于干涉测量数据和其他类型数据之间的数据融合来生成机场障碍图的方法

说明书

技术领域

管理者对在国际民用航空组织(ICAO)制定的《航空国际标准和操作规程建议》中述及的为了管理航空基地并涉及到标准航空站覆盖区域的准确三维地理信息数据的需求成为航空安全管理委员会的主要需求之一。

当前的建议提出了与位于航空基地(机场或其他航空站)周边环境中的障碍物(特别是其位置和高度)相关的安全问题，这需要在机场障碍图(AOC)和精确进场地形图(PATC)中说明，以满足在ICAO的附录4、附录14和附录15中规定的要求。

这些图是由民用航空管理者或者管理航空站的管理者来管理的。其设计和技术说明书在世界范围内由ICAO规范，在葡萄牙由INAC(葡萄牙民用航空管理局)规范。

现今，由于涉及到航空运输市场的安全限制的增加，需要一种机场障碍物图的快速更新方法。从精密进场地形图(PATC)或机场障碍物图(AOC)的诞生时起至其更新时，涉及障碍物的大多数研究时断时续的持续进行了数年。即使是就在一个小的调查区域上获得的常规障碍物数据结构而言使用实际的达到最新技术发展水平的技术，即航空激光扫描与激光探测和测距(ALS/LiDAR)，那么，通常在前面的两个时刻之间也获得一年或更长的时间窗。这使得在数据结构完成时数据往往被废弃，并且也不能满足在ICAO的附录15第10章第10.6段规定的关于大型和特大型调查区域的地形和障碍物数据的可用性的截止期限。

背景技术

在机载激光雷达(迄今为止在这种应用类型的领域中使用的达到最新技术发展水平的技术)和空载合成孔径雷达平台之间的权衡分析，表明飞行器的航行高度明显低于卫星，因此，机载激光雷达的数据采集步骤总体上增加了几个 不便之处，其经常地或者是系统地与数据采集步骤相关联：

·在用于数据采集的激光雷达航行时的机场操作中的严格限制由于所需飞行高度低而产生高危的操作；

·在航班起飞和抵达过程中，尤其是在交通量大的机场，也会由于必需机场操作的延迟而产生巨大延迟；

·在某些情况下，激光雷达数据采集被限制在白天的航班。

处理机载激光雷达数据花费的时间是极大的(一般对于很小的调查标准区域来说多于6个月，对于中到大型的调查标准区域来说几乎两年或更多)，即使对于小的覆盖区域也需要分析数十亿的点，并且修正它们全部的偏移误差，这是由于它是三维环境中基于点的应用，其对于在所有采集点之间的关于与飞机的飞行路径相关联的误差进行空间校正过程，并且现在在对于同一监控区域的不同时期内采集的的不同点带之间执行另一个校正步骤是必需的。虽然采集机载激光雷达数据的处理是使用先进的数字设备进行的，但是它几乎是一个点一个点的进行的，并且由于要处理大量数据该处理很慢，凸显了使用这种类型的远程传感器的另一个缺点，即其导致了数据生成的高成本。在Saksono T.等人的《印度尼西亚地图的未来：先进边缘雷达干涉测量技术的优点》(″The future ofmaps of Indonesia：Benefit of leading edge radar interferometry technology”)，《亚洲地图2003，技术趋势2003》中，提及了涉及在计算上付出的努力的局限性，从而暗示了在Oytawa(EUA)进行的对来自印度尼西亚的一个项目的数据的处理。

由于其核心区域是基于栅格结构(光栅模型)而不是基于点的结构，所以从空载平台采集的数据不需要特殊化的硬件来进行技术处理。因此，使用基于光栅的模型背后的目的是保证对于代表一小覆盖区域的每一像素，有其等于在该像素区域内最高物体的数位(该数位为其在当前聚焦区域的高度)。科学界中声称，大的或者巨大的覆盖区域(例如一个国家的整个领土)的调查在使用机载激光雷达技术时是不能实行的，而空载传感器代表了一种适当的替代，并且还有一种低成本解决方案，即，空载远程传感器提出一种关于数据采集过程的低成本解决方案。

ALS/LiDAR数据采集系统是近垂直遥感单元。空载合成孔径雷达平台为侧向扫描系统，从而将其本身呈现为用于这种具体的应用类型-用于航空目的的障碍物数据的一个优点。例如，任意具有大的高度发展的小区域物体，比如在源 自激光雷达的数字表面模型DSM中的30米高的天线，显示很小的探测区域，而对于同样的扫描物体，当使用侧向扫描雷达系统时，由于其倾斜距离感测特性，就能得到大得多的探测区域。

另外，在激光雷达遥感技术中使用的能量的带宽通常很小(通常接近红外线)，这受到大气条件的严重影响，从而在高度数据中引起无法检测的误差，这与空载合成孔径雷达技术相反，因为其可以在所有天气条件下运行，不管是白天或者黑夜。