JP2019082359A - Monitoring device and monitoring system - Google Patents
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Abstract
【課題】路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることを可能とするモニタリング装置、及びモニタリングシステムを提供すること。【解決手段】上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモニタリング装置は、透過部材と、出射部と、検出部とを具備する。前記透過部材は、第1の面と、前記第1の面の反対側の第2の面とを有する。前記出射部は、前記透過部材の第2の面に所定の偏波状態の第1の電磁波を出射する。前記検出部は、前記第2の面から出射される電磁波のうち所定の偏波成分の第2の電磁波を検出する。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring device and a monitoring system capable of monitoring the state of a surface such as a road surface with high accuracy. In order to achieve the above object, a monitoring device according to an embodiment of the present invention includes a transmission member, an emission unit, and a detection unit. The transmissive member has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The emitting unit emits a first electromagnetic wave having a predetermined polarization state on the second surface of the transmitting member. The detection unit detects a second electromagnetic wave having a predetermined polarization component among the electromagnetic waves emitted from the second surface. [Selection diagram] Fig. 2
Description
本発明は、路面や構造物の表面の状態をモニタリング可能なモニタリング装置、及びモニタリングシステムに関する。 The present invention relates to a monitoring device capable of monitoring the surface condition of a road surface or a structure, and a monitoring system.
道路面や滑走路面(以降「路面」と言う)の着雪・着氷状態をモニタリングすることは、安全管理上、重要である。当該モニタリングのために、路面上の外部からレーザや音波等を照射して距離を測定することで積雪の深さを計測する技術が知られている。また外部から電磁波を照射して積雪等の状態を計測する技術も知られている。 It is important in terms of safety management to monitor the icing and icing conditions of the road surface and the runway surface (hereinafter referred to as "the road surface"). For the monitoring, there is known a technique of measuring the depth of snow by measuring the distance by irradiating a laser, a sound wave or the like from the outside on the road surface. There is also known a technique of measuring the state of snowfall or the like by irradiating an electromagnetic wave from the outside.
しかしながら、上記の技術を実施する場合に、路面上や路面傍にモニタリング装置を設置すると、交通障害の原因となってしまう可能性が高い。また空港の滑走路やその周囲の上方にモニタリング装置を設置することは、航空機の離着陸の安全性に影響を与えるため、設置に関して大きな制限がある。 However, when implementing the above-mentioned technology, installing a monitoring device on or near the road surface is likely to cause traffic problems. Also, installing a monitoring device above the airport runway and around it affects the safety of take-off and landing on the aircraft, so there are major limitations on installation.
特許文献1には、路面や構造物の内部に埋め込むことが可能であり、路面や構造物の表面に局所的に付着した雪等(雪、氷、水、火山灰、砂等)の有無を判定できるとともに、詳細な積雪の深さや質に関する状態をモニタリングすることが可能な雪氷モニタリング装置が開示されている。 In Patent Document 1, it is possible to embed in the road surface or the inside of a structure, and determine the presence or absence of snow etc. (snow, ice, water, volcanic ash, sand, etc.) locally attached to the road surface or the surface of the structure. A snow and ice monitoring device capable of monitoring detailed snow depth and quality conditions is disclosed.
この雪氷モニタリング装置を滑走路の内部に埋め込むことで、航空機の障害となることを回避することが可能である。また外部からの異物の衝突等による破損等を防止しつつ、滑走路全体の詳細な積雪の深さや質に関する状態をモニタリングすることが可能となる(特許文献1の明細書段落[0011][0016])。 By embedding this snow and ice monitoring device inside the runway, it is possible to avoid an obstacle to the aircraft. In addition, it is possible to monitor the detailed condition regarding the depth and quality of snow cover on the entire runway while preventing damage or the like due to the collision of foreign matter from the outside (see paragraph [0011] of Patent Document 1) ].
このように路面や構造物の表面の状態を高精度にモニタリングすることは非常に重要であり、モニタリングの精度を向上可能な技術が求められている。 As described above, it is very important to monitor the condition of the road surface or the surface of the structure with high accuracy, and a technique capable of improving the accuracy of monitoring is required.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることを可能とするモニタリング装置、及びモニタリングシステムを提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a monitoring device and a monitoring system that can monitor the state of a surface such as a road surface with high accuracy.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモニタリング装置は、透過部材と、出射部と、検出部とを具備する。
前記透過部材は、第1の面と、前記第1の面の反対側の第2の面とを有する。
前記出射部は、前記透過部材の第2の面に所定の偏波状態の第1の電磁波を出射する。
前記検出部は、前記第2の面から出射される電磁波のうち所定の偏波成分の第2の電磁波を検出する。
In order to achieve the above object, a monitoring device according to an aspect of the present invention includes a transmitting member, an emitting unit, and a detecting unit.
The transmissive member has a first surface and a second surface opposite the first surface.
The emitting unit emits a first electromagnetic wave of a predetermined polarization state to the second surface of the transmitting member.
The detection unit detects a second electromagnetic wave of a predetermined polarization component among the electromagnetic waves emitted from the second surface.
このモニタリング装置では、透過部材の第2の面に所定の偏波状態の第1の電磁波が出射される。また第2の面から出射される電磁波のうち所定の偏波成分の第2の電磁波が検出される。これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。 In this monitoring device, the first electromagnetic wave of the predetermined polarization state is emitted to the second surface of the transmission member. Further, of the electromagnetic waves emitted from the second surface, the second electromagnetic wave having a predetermined polarization component is detected. This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記第1の電磁波は、第1の偏波方向を有する直線偏波であってもよい。この場合、前記第2の電磁波は、前記第1の偏波方向と交差する第2の偏波方向を有する直線偏波であってもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The first electromagnetic wave may be linear polarization having a first polarization direction. In this case, the second electromagnetic wave may be linear polarization having a second polarization direction intersecting with the first polarization direction.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記第2の電磁波は、前記第1の偏波方向と略直交する前記第2の偏波方向を有してもよい。
これにより透過部材の第1又は第2の面にて反射される正反射成分をカットすることが可能となり、堆積物の状態の検出精度を向上させることが可能となる。
The second electromagnetic wave may have the second polarization direction substantially orthogonal to the first polarization direction.
Thus, it is possible to cut off the specular reflection component reflected by the first or second surface of the transmission member, and it is possible to improve the detection accuracy of the state of the deposit.
前記出射部は、電磁波源と、前記電磁波源から出射される電磁波から前記第1の電磁波を抽出する第1の抽出部とを有してもよい。
これにより容易に第1の電磁波を生成することが可能である。
The emitting unit may include an electromagnetic wave source, and a first extracting unit that extracts the first electromagnetic wave from the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave source.
This makes it possible to easily generate the first electromagnetic wave.
前記出射部は、前記第1の電磁波としてレーザ光を出射するレーザ光源を有してもよい。
これにより容易に第1の電磁波を生成することが可能である。
The emitting unit may have a laser light source that emits a laser beam as the first electromagnetic wave.
This makes it possible to easily generate the first electromagnetic wave.
前記検出部は、前記第2の面から出射される電磁波から前記第2の電磁波を抽出する第2の抽出部と、前記抽出された第2の電磁波を検出するセンサ部とを有してもよい。
これにより第2の電磁波を容易に検出することが可能となる。
The detection unit may have a second extraction unit that extracts the second electromagnetic wave from the electromagnetic wave emitted from the second surface, and a sensor unit that detects the extracted second electromagnetic wave. Good.
This makes it possible to easily detect the second electromagnetic wave.
前記センサ部は、前記抽出された第2の電磁波を撮像する撮像部であってもよい。
これにより第2の電磁波を容易に検出することが可能となる。
The sensor unit may be an imaging unit configured to image the extracted second electromagnetic wave.
This makes it possible to easily detect the second electromagnetic wave.
前記モニタリング装置は、さらに、前記第1の電磁波の第1の偏波方向、及び前記第2の電磁波の第2の偏波方向の少なくとも一方を変更可能な変更部を具備してもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The monitoring device may further include a changing unit capable of changing at least one of a first polarization direction of the first electromagnetic wave and a second polarization direction of the second electromagnetic wave.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記検出部は、前記検出された第2の電磁波に基づいて測定データを生成してもよい。
これにより測定データに基づいて第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The detection unit may generate measurement data based on the detected second electromagnetic wave.
This makes it possible to detect with high accuracy the state of the deposit deposited on the first surface based on the measurement data, and to monitor the state of the surface such as the road surface with high accuracy.
前記出射部は、所定波長の第1の電磁波、所定波長帯域の第1の電磁波、及び所定波長幅の第1の電磁波の少なくとも1つを出射してもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The emitting unit may emit at least one of a first electromagnetic wave of a predetermined wavelength, a first electromagnetic wave of a predetermined wavelength band, and a first electromagnetic wave of a predetermined wavelength width.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記出射部は、波長、波長帯域、又は波長幅の異なる複数の第1の電磁波を出射してもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The emitting unit may emit a plurality of first electromagnetic waves having different wavelengths, wavelength bands, or wavelength widths.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記出射部は、指向性を有する前記第1の電磁波を出射してもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The emitting unit may emit the first electromagnetic wave having directivity.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
モニタリング装置は、さらに、前記出射部の位置、前記出射部の姿勢、前記検出部の位置、及び前記検出部の姿勢のすくなくとも1つを変更可能な移動部を具備してもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The monitoring device may further include a moving unit capable of changing at least one of the position of the emitting unit, the attitude of the emitting unit, the position of the detecting unit, and the attitude of the detecting unit.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記検出部は、前記第2の電磁波を検出するセンサ部を有してもよい。この場合、前記移動部は、前記第1の電磁波の出射位置、前記第2の面に対する前記第1の電磁波の入射角度、前記センサ部の検出位置、及び前記第2の面に対する前記センサ部の光軸の角度の少なくとも1つを変更可能であってもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The detection unit may have a sensor unit that detects the second electromagnetic wave. In this case, the moving unit may include an emitting position of the first electromagnetic wave, an incident angle of the first electromagnetic wave with respect to the second surface, a detection position of the sensor unit, and the sensor unit with respect to the second surface. At least one of the angles of the optical axis may be changeable.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記モニタリング装置は、さらに、前記第2の面に対する前記第1の電磁波の入射光軸と、前記センサ部の光軸とを、互いに略同軸とする同軸機構部を具備してもよい。
これにより装置の小型化を図ることが可能となり、装置の設置場所の選択の自由度を向上させることが可能となる。
The monitoring device may further include a coaxial mechanism portion in which an incident optical axis of the first electromagnetic wave with respect to the second surface and an optical axis of the sensor portion are substantially coaxial with each other.
This makes it possible to miniaturize the apparatus and to improve the freedom of selection of the installation place of the apparatus.
前記第1の電磁波は、円偏波又は楕円偏波であってもよい。
これにより第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The first electromagnetic wave may be circular polarization or elliptical polarization.
This makes it possible to detect with high precision the state of the deposit deposited on the first surface, and to monitor with high precision the state of the surface such as the road surface.
前記検出部は、前記第2の面から出射される電磁波のうち、前記第2の電磁波と異なる偏波成分の第3の電磁波を検出してもよい。
これにより第2及び第3の電磁波の検出結果に基づいて、第1の面に堆積する堆積物の状態を高精度に検出することが可能となり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。
The detection unit may detect a third electromagnetic wave of a polarization component different from the second electromagnetic wave among the electromagnetic waves emitted from the second surface.
As a result, based on the detection results of the second and third electromagnetic waves, it is possible to detect the state of the deposit deposited on the first surface with high accuracy, and monitor the state of the surface such as the road surface with high accuracy. It becomes possible.
本発明の一形態に係るモニタリングシステムは、前記モニタリング装置と、コンピュータとを具備する。
前記コンピュータは、前記モニタリング装置により検出された前記第2の電磁波の検出結果に基づいて、前記第1の面に堆積する堆積物に関する堆積物情報を生成する。
A monitoring system according to an aspect of the present invention includes the monitoring device and a computer.
The computer generates deposit information on deposits deposited on the first surface based on the detection result of the second electromagnetic wave detected by the monitoring device.
このモニタリングシステムでは、第1の面に堆積する堆積物に関する堆積物情報を高精度に生成することが可能であり、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。 With this monitoring system, it is possible to generate deposit information regarding deposits deposited on the first surface with high accuracy, and it is possible to monitor the state of the surface such as the road surface with high accuracy.
前記堆積物情報は、前記堆積物の種類、厚み、密度、粒径、水分量、温度、堆積分布、摩擦係数、粒子の均一性、滑りやすさの指標となる情報、及び所定の基準に従った評価値の少なくとも1つを含んでもよい。
これにより高精度のモニタリングが可能となる。
The deposit information is in accordance with the type, thickness, density, particle size, moisture content, temperature, deposition distribution, coefficient of friction, uniformity of particles, information indicative of slipperiness of the deposit, and predetermined criteria. It may include at least one of the evaluated values.
This enables high-precision monitoring.
前記所定の基準に従った評価値は、国際民間航空機関が定める滑走路状態コードを含んでもよい。
これにより滑走路状態コードに基づいた滑走路の管理等が容易に実現される。
The evaluation value according to the predetermined standard may include a runway status code defined by the International Civil Aviation Organization.
As a result, management of the runway based on the runway status code is easily realized.
以上のように、本発明によれば、路面等の表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to monitor the state of the surface such as a road surface with high accuracy.
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
[雪氷モニタリングシステム]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る雪氷モニタリングシステムの構成例を示す模式図である。雪氷モニタリングシステム100は、モニタリング装置10と、解析装置30と、データベース40と、ディスプレイ50とを有する。
First Embodiment
[Snow and ice monitoring system]
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a snow and ice monitoring system according to a first embodiment of the present invention. The snow and ice monitoring system 100 includes a monitoring device 10, an analysis device 30, a database 40, and a display 50.
モニタリング装置10は、空港の滑走路1の内部(地中)に埋め込まれる。モニタリング装置10は、滑走路1の表面2の状態をモニタリングし、そのモニタリング結果として滑走路1の表面2に関する測定データを、解析装置30に送信する。本実施形態において、滑走路1の表面は、測定対象表面に相当する。 The monitoring device 10 is embedded in the runway 1 of the airport (in the ground). The monitoring device 10 monitors the condition of the surface 2 of the runway 1 and transmits measurement data on the surface 2 of the runway 1 to the analysis device 30 as a result of the monitoring. In the present embodiment, the surface of the runway 1 corresponds to the surface to be measured.
測定データを送信するための通信形態は限定されない。例えばWAN(Wide Area Network)やLAN(Local Area Network)等のネットワークを介して、測定データが送信される。あるいは高周波信号等を用いた無線通信により、測定データが送信されてもよい。その他、無線や有線による通信を可能とする任意の通信形態が構築されてよい。 The form of communication for transmitting measurement data is not limited. For example, measurement data is transmitted via a network such as a wide area network (WAN) or a local area network (LAN). Alternatively, the measurement data may be transmitted by wireless communication using a high frequency signal or the like. Besides, any communication form that enables wireless or wired communication may be constructed.
解析装置30は、モニタリング装置10から送信された測定データを受信する。解析装置30は、測定データの特徴に基づいて、滑走路1の表面2に堆積する雪(雪氷)3に関する雪氷情報を生成する。 The analysis device 30 receives the measurement data transmitted from the monitoring device 10. The analysis device 30 generates snow and ice information on snow (snow and ice) 3 deposited on the surface 2 of the runway 1 based on the features of the measurement data.
なお本開示では、氷、及び水も、雪の種類の1つ(雪の状態の1つ)に含まれるものとして、説明を行う。例えば雪の厚みといえば、滑走路1の表面2に堆積する氷の厚みを含む。また滑走路1の表面2が水で濡れている状態も、雪の1つの種類である水が堆積している状態とみなされる。 In the present disclosure, ice and water are also described as being included in one of the types of snow (one in the state of snow). For example, the thickness of snow includes the thickness of ice deposited on the surface 2 of the runway 1. In addition, the state in which the surface 2 of the runway 1 is wet with water is also regarded as the state in which water, which is one type of snow, is deposited.
本実施形態において雪3は、測定対象表面に堆積する堆積物に相当する。また雪氷情報は、測定対象表面に堆積する堆積物に関する堆積物情報に相当する。 In the present embodiment, the snow 3 corresponds to a deposit deposited on the surface to be measured. Moreover, snow and ice information corresponds to deposit information on deposits deposited on the surface to be measured.
雪氷情報には、例えば雪3の種類、厚み(堆積量)、密度、水分量、温度、及び堆積分布等が含まれる。また雪氷情報として、雪3が堆積した滑走路1の表面2の摩擦係数の推定値や、雪3が堆積した滑走路1の状態を所定の基準に従って評価した評価値が生成される。そのような評価値として、例えば国際民間航空機関(ICAO:International Civil Aviation Organization)が定める滑走路状態コード(RWYCC:Runway Condition Code)が挙げられる。所定の基準に従った評価値は、所定の基準の従った数値への換算量ということもできる。なお所定の基準として、他の評価基準や指標等が採用されてもよい。 The snow and ice information includes, for example, the type of snow 3, the thickness (the amount of deposition), the density, the amount of water, the temperature, the distribution of deposition, and the like. Further, as the snow and ice information, an estimated value of the estimated value of the friction coefficient of the surface 2 of the runway 1 on which the snow 3 is deposited, and an evaluation value obtained by evaluating the state of the runway 1 on which the snow 3 is deposited according to a predetermined standard. As such evaluation value, for example, a runway condition code (RWYCC: Runway Condition Code) defined by the International Civil Aviation Organization (ICAO) is mentioned. The evaluation value according to a predetermined standard can also be referred to as a converted amount to a numerical value according to the predetermined standard. In addition, another evaluation standard, an indicator, etc. may be adopted as a predetermined standard.
雪3に関する雪氷情報としてどのような情報が生成されるかは限定されず、堆積する雪3に関する任意の物理量、雪3が堆積した滑走路1の表面2の状態、雪3が堆積したタイミングにおける外気温等、雪3に関する任意の情報が生成されてよい。また滑りやすさの指標となる任意の情報等、滑りやすさに関する任意の情報が堆積物情報として生成されてよい。 It is not limited what kind of information is generated as the snow and ice information on snow 3 and any physical quantity on the snow 3 deposited, the state of the surface 2 of the runway 1 on which the snow 3 deposited, the timing at which the snow 3 deposited Any information about snow 3 such as the outside air temperature may be generated. Also, arbitrary information on slipperiness, such as arbitrary information that is an indicator of slipperiness, may be generated as deposit information.
これにより滑走路1の表面2の状態を高精度にモニタリングして、そのモニタリング結果を有効に利用することが可能となる。なおモニタリング結果は、雪氷情報に基づいて導出される情報、及び雪氷情報自体の両方を含む。 Thereby, it becomes possible to monitor the state of the surface 2 of the runway 1 with high precision, and to utilize the monitoring result effectively. The monitoring result includes both information derived based on the snow and ice information and the snow and ice information itself.
解析装置30は、雪氷情報を含む出力データとして、テキストデータ、画像データ、及び音声データの少なくとも1つを生成して出力することが可能である。例えば雪氷情報を含むモニタリング画像60が生成され、ディスプレイ50に出力される。例えば空港の管制室等にいる管理者5aは、ディスプレイ50aに表示されるモニタリング画像60を確認することで、滑走路1の管理指針等を決定することが可能となる。 The analysis device 30 can generate and output at least one of text data, image data, and audio data as output data including snow and ice information. For example, a monitoring image 60 including snow and ice information is generated and output to the display 50. For example, the manager 5a in the control room or the like of the airport can determine the management guideline or the like of the runway 1 by confirming the monitoring image 60 displayed on the display 50a.
また解析装置30により、モニタリング画像60の画像データが、航空機6に無線等を介して送信される。これによりパイロット5bは、操縦室にあるディスプレイ50bに表示されたモニタリング画像60を確認することで、滑走路1に対する離着陸の可否を決定することが可能となる。また地上の運航管理者5cが視聴可能なディスプレイ50cにモニタリング画像60の画像データが送信されてもよい。これにより地上の運航管理者5cは、モニタリング画像60を確認することで、滑走路1に対する離着陸の可否等を決定することが可能となる。 Further, the image data of the monitoring image 60 is transmitted to the aircraft 6 by radio or the like by the analysis device 30. As a result, the pilot 5b can determine whether or not to take off and land on the runway 1 by confirming the monitoring image 60 displayed on the display 50b in the cockpit. Also, the image data of the monitoring image 60 may be transmitted to the display 50c that can be viewed by the operation manager 5c on the ground. As a result, the operation manager 5c on the ground can determine whether or not to take off and land on the runway 1 by confirming the monitoring image 60.
もちろん解析装置30により、雪氷情報を含む音声データが生成されてもよい。管制室等や操縦室等、地上の管理室等にあるスピーカを介して、雪氷情報を含む音声が出力される。これにより管理者5a、パイロット5b、地上の運航管理者5cは、滑走路1の表面2の状態に応じた適切な対応を選択することが可能となる。 Of course, the analysis device 30 may generate audio data including snow and ice information. A voice including snow and ice information is output through a speaker in a control room or the like on the ground, such as a control room or the like. As a result, the manager 5a, the pilot 5b, and the operation manager 5c on the ground can select an appropriate response according to the state of the surface 2 of the runway 1.
また、雪氷情報である数値データ等を含むテキストデータが生成され、ディスプレイ50に出力されてもよい。例えばディスプレイ50a、50b、50cに所定の画像が表示されている状態で、画面の上方や下方等に、雪氷情報を含むテキストデータが表示される。これにより管理者5a、パイロット5b、地上の運航管理者5cは、滑走路1の表面2の状態を容易に把握することが可能となり、適切な対応を選択することが可能となる。 In addition, text data including numerical data or the like that is snow and ice information may be generated and output to the display 50. For example, in a state where a predetermined image is displayed on the displays 50a, 50b, and 50c, text data including snow and ice information is displayed above or below the screen. As a result, the manager 5a, the pilot 5b, and the operation manager 5c on the ground can easily grasp the state of the surface 2 of the runway 1, and can select an appropriate response.
データベース40には、モニタリング装置10から送信される測定データや、解析装置30により生成された雪氷情報等の履歴が格納される。その他、雪氷モニタリングシステム100に用いられる種々のデータが格納される。 The database 40 stores the measurement data transmitted from the monitoring device 10 and the history of snow / ice information generated by the analysis device 30. In addition, various data used for the snow and ice monitoring system 100 are stored.
[モニタリング装置]
図2は、モニタリング装置10の構成例を示す模式図である。モニタリング装置10は、筐体部11と、透過部材12と、発信ユニット13と、受信ユニット14と、移動機構15と、制御ブロック16とを有する。
[Monitoring device]
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of the monitoring device 10. The monitoring device 10 includes a housing 11, a transmitting member 12, a transmitting unit 13, a receiving unit 14, a moving mechanism 15, and a control block 16.
筐体部11は、内部空間Sを有し、筐体部11の上面11aが滑走路1の表面2と略同じ高さとなるように、滑走路1の内部に埋め込まれる。また筐体部11の上面11aには、開口17が形成される。筐体部11の形状(内部空間Sの形状)や開口17の形状は限定されない。例えば円筒形状を有し円形状の開口17が形成された筐体部11が用いられてもよい。あるいは、直方体形状を有し、矩形状の開口17が形成された筐体部11が用いられてもよい。 The housing unit 11 has an internal space S, and is embedded inside the runway 1 so that the top surface 11 a of the housing unit 11 has substantially the same height as the surface 2 of the runway 1. Further, an opening 17 is formed on the upper surface 11 a of the housing unit 11. The shape of the housing 11 (the shape of the internal space S) and the shape of the opening 17 are not limited. For example, the case part 11 which has a cylindrical shape and in which the circular opening 17 is formed may be used. Alternatively, the casing 11 having a rectangular parallelepiped shape and having the rectangular opening 17 may be used.
透過部材12は、透明性を有する部材であり、筐体部11の上面11aに形成された開口17に隙間なく嵌め込まれる。透過部材12は、第1の面12aと、その反対側の第2の面12bとを有する。第1の面12aは滑走路1側に配置され、第2の面12bは内部空間S側に配置される。 The transmitting member 12 is a member having transparency, and is fitted into the opening 17 formed in the upper surface 11 a of the housing unit 11 without a gap. The transmitting member 12 has a first surface 12 a and a second surface 12 b opposite to the first surface 12 a. The first surface 12 a is disposed on the runway 1 side, and the second surface 12 b is disposed on the inner space S side.
図2に示すように、透過部材12は、第1の面12aが滑走路1の表面2と同じ高さとなるように、筐体部11の開口17に設けられる。これにより測定対象表面である滑走路1の表面2に関する測定データを取得することが可能となる。なお透過部材12の第1の面12aは測定対象表面に含まれる面となる。ただし、第1の面12aが必ずしも滑走路1の表面2と同じ高さである必要は無く、高さが異なっていても構わない。 As shown in FIG. 2, the transmitting member 12 is provided in the opening 17 of the housing 11 so that the first surface 12 a has the same height as the surface 2 of the runway 1. It becomes possible to acquire measurement data about surface 2 of runway 1 which is a measurement object surface by this. The first surface 12 a of the transmitting member 12 is a surface included in the surface to be measured. However, the first surface 12 a is not necessarily the same height as the surface 2 of the runway 1, and the heights may be different.
透過部材12の具体的な材質は限定されず、強化ガラスや強化プラスチック等、所望の耐性を有する部材が適宜用いられればよい。また透明性を有するとは、発信ユニット13から出射される測定波(電磁波)に対して透明な状態及び半透明な状態のいずれも含まれるもので、必ずしも可視光に対して透明・半透明であるとは限らない。 The specific material of the transmissive member 12 is not limited, and a member having desired resistance such as tempered glass or reinforced plastic may be used appropriately. Moreover, having transparency means that both a transparent state and a semitransparent state are included with respect to a measurement wave (electromagnetic wave) emitted from the transmission unit 13, and it is necessarily transparent / semitransparent to visible light. It does not have to be.
発信ユニット13は、筐体部11の内部空間Sの所定の位置に設けられ、発信機18と、偏波板(ポラライザ)19と、回転機構20とを有する。本実施形態では、発信機18は、互いに波長の異なる複数の電磁波を出射することが可能である。 The transmission unit 13 is provided at a predetermined position in the internal space S of the housing unit 11 and includes a transmitter 18, a polarization plate (polarizer) 19, and a rotation mechanism 20. In the present embodiment, the transmitter 18 can emit a plurality of electromagnetic waves having different wavelengths.
発信機18は、例えばレーザ発振器(レーザ光源)であり、それ自体で異なる複数の波長のレーザ光を発信可能であってもよい。あるいは発信ユニット13に、互いに異なる波長のレーザ光をそれぞれ発信可能な複数の発信機18が設けられてもよい。レーザ光の波長帯域及び波長幅は限定されず、広帯域のレーザ光や狭帯域のレーザ光等が、測定波として適宜用いられてよい。 The transmitter 18 is, for example, a laser oscillator (laser light source), and may itself be capable of transmitting laser light of a plurality of different wavelengths. Alternatively, the transmitter unit 13 may be provided with a plurality of transmitters 18 capable of transmitting laser beams of different wavelengths. The wavelength band and the wavelength width of the laser beam are not limited, and a wide band laser beam, a narrow band laser beam and the like may be appropriately used as the measurement wave.
その他、発信機18として、例えばLED等の他の光源やランプ光源等が用いられてもよい。出射される電磁波の波長帯域や波長幅等は限定されず、適宜設定されてよい。なお「電磁波」は、赤外光、可視光、紫外光等、任意の波長域の光を含む。 In addition, as the transmitter 18, for example, another light source such as an LED or a lamp light source may be used. The wavelength band or wavelength width of the emitted electromagnetic wave is not limited, and may be set as appropriate. The “electromagnetic wave” includes light of any wavelength range, such as infrared light, visible light, and ultraviolet light.
偏波板(ポラライザ)19は、発信機18から出射される電磁波の光軸O1上に配置される。偏波板(ポラライザ)19は、発信機18から出射される電磁波から直線偏波の第1の電磁波E1を抽出する。従って発信ユニット13からは、第1の偏波方向を有する直線偏波の第1の電磁波E1が出射される。本実施形態において、第1の電磁波E1は、所定の偏波状態の電磁波に相当する。 The polarization plate (polarizer) 19 is disposed on the optical axis O1 of the electromagnetic wave emitted from the transmitter 18. The polarization plate (polarizer) 19 extracts a linearly polarized first electromagnetic wave E 1 from the electromagnetic wave emitted from the transmitter 18. Accordingly, the transmission unit 13 emits the first electromagnetic wave E1 of linear polarization having the first polarization direction. In the present embodiment, the first electromagnetic wave E1 corresponds to an electromagnetic wave in a predetermined polarization state.
第1の電磁波E1の第1の偏波方向は、偏波板(ポラライザ)19の偏波方向に応じた方向となる。偏波板(ポラライザ)19の具体的な構成は限定されず、任意に設計されてよい。 The first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 corresponds to the polarization direction of the polarization plate (polarizer) 19. The specific configuration of the polarization plate (polarizer) 19 is not limited, and may be designed arbitrarily.
回転機構20は、発信機18から出射される電磁波の光軸O1を中心として、偏波板(ポラライザ)19を回転させることが可能である。これにより発信ユニット13から出射される第1の電磁波E1の第1の偏波方向を任意に変更することが可能である。回転機構20の具体的な構成は限定されず、例えばモータやギア機構等を含む任意のアクチュエータ機構により実現可能である。もちろん他の任意の構成が採用されてよい。 The rotation mechanism 20 can rotate the polarization plate (polarizer) 19 around the optical axis O1 of the electromagnetic wave emitted from the transmitter 18. Thereby, it is possible to arbitrarily change the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 emitted from the transmission unit 13. The specific configuration of the rotation mechanism 20 is not limited, and can be realized by any actuator mechanism including, for example, a motor and a gear mechanism. Of course any other configuration may be employed.
図2に示すように発信ユニット13は、透過部材12の第2の面12bに向けて設置される。これにより直線偏波の第1の電磁波E1が、光軸O1に沿って透過部材12の第2の面12bに出射される。本実施形態において、発信ユニット13は、出射部として機能する。また発信機18は電磁波源に相当し、偏波板(ポラライザ)19は第1の抽出部に相当する。 As shown in FIG. 2, the transmitting unit 13 is installed toward the second surface 12 b of the transmitting member 12. As a result, the linearly polarized first electromagnetic wave E1 is emitted to the second surface 12b of the transmission member 12 along the optical axis O1. In the present embodiment, the transmitting unit 13 functions as an emitting unit. The transmitter 18 corresponds to an electromagnetic wave source, and the polarization plate (polarizer) 19 corresponds to a first extraction unit.
図2に模式的に示すように、発信ユニット13から出射される第1の電磁波E1の一部は、透過部材12の第1の面12aに堆積する雪3により、反射・散乱される。また発信ユニット13から出射される第1の電磁波E1の一部は、透過部材12の第1の面12aや第2の面12bにより反射される。従って透過部材12の第2の面12bからは、雪3により反射・散乱された散乱波(散乱光)E2、及び透過部材12の第1の面12aや第2の面12bにより反射された反射波E3を含む電磁波E4が出射される。 As schematically shown in FIG. 2, a part of the first electromagnetic wave E1 emitted from the transmission unit 13 is reflected and scattered by the snow 3 deposited on the first surface 12 a of the transmission member 12. Further, a part of the first electromagnetic wave E1 emitted from the transmission unit 13 is reflected by the first surface 12a or the second surface 12b of the transmission member 12. Therefore, from the second surface 12 b of the transmission member 12, the scattered wave (scattered light) E 2 reflected and scattered by the snow 3 and the reflection reflected by the first surface 12 a and the second surface 12 b of the transmission member 12 An electromagnetic wave E4 including the wave E3 is emitted.
透過部材12の第2の面12bから出射される電磁波E4のうち、雪3により反射・散乱された散乱波(散乱光)E2は、雪3による散乱成分ということも可能である。また透過部材12の第2の面12bから出射される電磁波E4のうち、透過部材12の第1の面12aや第2の面12bにより反射された反射波E3は、反射成分ということも可能である。 Of the electromagnetic wave E4 emitted from the second surface 12b of the transmitting member 12, the scattered wave (scattered light) E2 reflected / scattered by the snow 3 can also be referred to as a scattered component by the snow 3. In the electromagnetic wave E4 emitted from the second surface 12b of the transmission member 12, the reflected wave E3 reflected by the first surface 12a or the second surface 12b of the transmission member 12 can also be referred to as a reflection component. is there.
散乱成分となる散乱波E2は、乱反射により偏波状態も乱れ、第1の偏波方向とは異なる偏波方向の成分を含む電磁波となる。一方、反射成分となる反射波E3は、正反射(鏡面反射)により生成される電磁波であり、反射の前後で偏波状態が略維持された電磁波となる。すなわち反射波E3は、第1の偏波方向と略等しい偏波方向を有する電磁波となる。 The scattered wave E2 to be the scattering component is also disturbed in the polarization state due to the irregular reflection, and becomes an electromagnetic wave including a component in the polarization direction different from the first polarization direction. On the other hand, the reflected wave E3 to be a reflection component is an electromagnetic wave generated by regular reflection (mirror reflection), and is an electromagnetic wave whose polarization state is substantially maintained before and after reflection. That is, the reflected wave E3 is an electromagnetic wave having a polarization direction substantially equal to the first polarization direction.
受信ユニット14は、筐体部11の内部空間Sの発信ユニット13に対向する位置に、所定の距離をあけて設けられる。受信ユニット14は、受信機21と、偏波板(アナライザ)22と、回転機構23とを有する。 The receiving unit 14 is provided at a position facing the transmitting unit 13 in the internal space S of the housing 11 at a predetermined distance. The receiving unit 14 includes a receiver 21, a polarization plate (analyzer) 22, and a rotation mechanism 23.
受信機21は、入射する電磁波の強度分布を検出することが可能である。受信機21は、例えばCCDやCMOSカメラ等の二次元光学センサであり、それ自体で波長の異なる複数の電磁波の二次元的な強度分布を検出可能であってもよい。あるいは受信ユニット14に複数の受信機21が設置され、全体として波長の異なる複数の電磁波の一次元あるいは二次元的な強度分布が検出されてもよい。 The receiver 21 can detect the intensity distribution of the incident electromagnetic wave. The receiver 21 is, for example, a two-dimensional optical sensor such as a CCD or a CMOS camera, and may be capable of detecting two-dimensional intensity distribution of a plurality of electromagnetic waves having different wavelengths by itself. Alternatively, a plurality of receivers 21 may be installed in the receiving unit 14, and one-dimensional or two-dimensional intensity distribution of a plurality of electromagnetic waves having different wavelengths as a whole may be detected.
偏波板(アナライザ)22は、受信機21の光軸O2上に配置される。偏波板(アナライザ)22は、透過部材12の第2の面12bから出射される電磁波E4のうち、第2の偏波方向を有する直線偏波の第2の電磁波E5を抽出する。抽出される第2の電磁波E5の第2の偏波方向は、偏波板(アナライザ)22の偏波方向に応じた方向となる。偏波板(アナライザ)22の具体的な構成は限定されず、任意に設計されてよい。本実施形態において、第2の電磁波E1は、所定の偏波成分の電磁波に相当する。 The polarization plate (analyzer) 22 is disposed on the optical axis O2 of the receiver 21. The polarization plate (analyzer) 22 extracts the second electromagnetic wave E5 of linear polarization having the second polarization direction among the electromagnetic waves E4 emitted from the second surface 12b of the transmission member 12. The second polarization direction of the extracted second electromagnetic wave E5 corresponds to the polarization direction of the polarization plate (analyzer) 22. The specific configuration of the polarization plate (analyzer) 22 is not limited and may be arbitrarily designed. In the present embodiment, the second electromagnetic wave E1 corresponds to an electromagnetic wave of a predetermined polarization component.
回転機構23は、受信機21の光軸O2を中心として、偏波板(アナライザ)22を回転させることが可能である。これにより偏波板(アナライザ)22により抽出される第2の電磁波E5の第2の偏波方向を任意に変更することが可能である。回転機構の具体的な構成は限定されず、任意に設計されてよい。 The rotation mechanism 23 can rotate the polarization plate (analyzer) 22 about the optical axis O 2 of the receiver 21. Thereby, it is possible to arbitrarily change the second polarization direction of the second electromagnetic wave E5 extracted by the polarization plate (analyzer) 22. The specific configuration of the rotation mechanism is not limited and may be arbitrarily designed.
本実施形態では、発信ユニット13の回転機構20、及び受信ユニット14の回転機構23により、変更部が実現される。本実施形態のように、発信ユニット13の回転機構20、及び受信ユニット14の回転機構23の両方が回転可能であってもよいし、いずれか一方のみが回転可能であってもよい。すなわち第1及び第2の偏波方向の両方が変更可能であってもよいし、いずれか一方が変更可能であってもよい。 In the present embodiment, the change unit is realized by the rotation mechanism 20 of the transmission unit 13 and the rotation mechanism 23 of the reception unit 14. As in the present embodiment, both the rotation mechanism 20 of the transmission unit 13 and the rotation mechanism 23 of the reception unit 14 may be rotatable, or only one of them may be rotatable. That is, both of the first and second polarization directions may be changeable, or either one may be changeable.
本実施形態では、第1の電磁波E1の第1の偏波方向と、第2の電磁波E5の偏波方向とが、互いに略直交するように、偏波板(ポラライザ)19及び偏波板(アナライザ)22の回転角度が制御されている。すなわち第1の電磁波E1の第1の偏波方向と、第2の電磁波E5の偏波方向とが略直交ニコルの関係となるように設定されている。 In the present embodiment, the polarization plate (polarizer) 19 and the polarization plate (polarizer) (the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the polarization direction of the second electromagnetic wave E5 are substantially orthogonal to each other). The rotation angle of the analyzer 22 is controlled. That is, the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the polarization direction of the second electromagnetic wave E5 are set to have a substantially orthogonal Nicol relationship.
これにより図2に示すように、透過部材12の第1の面12aや第2の面12bにより反射された反射波E3は、偏波板(アナライザ)22により進行が規制される。すなわち反射波E3は、偏波板(アナライザ)22を透過不能となり、受信機21により検出されることはない。一方、雪3により反射・散乱された散乱波E2は、乱反射により偏波状態が乱れ、第1の偏波方向に略直交する第2の偏波方向の成分を有する。この第2の偏波方向の成分が偏波板(アナライザ)22を透過し、第2の電磁波E5として受信機21により検出される。 As a result, as shown in FIG. 2, the reflected wave E3 reflected by the first surface 12a and the second surface 12b of the transmission member 12 is restricted by the polarization plate (analyzer) 22. That is, the reflected wave E3 can not pass through the polarization plate (analyzer) 22 and is not detected by the receiver 21. On the other hand, the scattered wave E2 reflected and scattered by the snow 3 has a disordered polarization state due to irregular reflection, and has a component of the second polarization direction substantially orthogonal to the first polarization direction. The component in the second polarization direction passes through the polarization plate (analyzer) 22 and is detected by the receiver 21 as a second electromagnetic wave E5.
すなわち本実施形態では、透過部材12の第2の面12bから出射される電磁波E4のうち、透過部材12の第1の面12aや第2の面12bにより反射された反射波E3をカットすることが可能となる。これにより、散乱波E2の第2の偏波方向の成分である第2の電磁波E5に基づいて、透過部材12の第1の面12aに堆積する雪3の状態を高精度に検出することが可能となる。なお雪3は、第1の面12aに堆積する堆積物に相当する。 That is, in the present embodiment, in the electromagnetic wave E4 emitted from the second surface 12b of the transmission member 12, the reflected wave E3 reflected by the first surface 12a or the second surface 12b of the transmission member 12 is cut. Is possible. Thereby, the state of the snow 3 deposited on the first surface 12 a of the transmission member 12 can be detected with high accuracy based on the second electromagnetic wave E5 which is a component of the scattered wave E2 in the second polarization direction. It becomes possible. The snow 3 corresponds to a deposit deposited on the first surface 12a.
図2に示すように受信ユニット14は、透過部材12の第2の面12bに向けて設置される。これにより第2の面12bから受信機21の光軸O2に沿って進行する第2の電磁波E5の強度分布を高精度に検出することが可能である。 As shown in FIG. 2, the receiving unit 14 is installed toward the second surface 12 b of the transmitting member 12. Thereby, it is possible to detect with high accuracy the intensity distribution of the second electromagnetic wave E5 traveling along the optical axis O2 of the receiver 21 from the second surface 12b.
本実施形態において、受信ユニット14は、検出部として機能する。また受信機21は第2の電磁波E5を検出するセンサ部に相当し、偏波板(アナライザ)22は第2の抽出部に相当する。なお本実施形態では受信機21は、第2の電磁波E5を撮像する撮像部としても機能する。もちろん第2の電磁波E5を検出するセンサ部として、撮像デバイス以外の任意のデバイスが用いられてもよい。 In the present embodiment, the receiving unit 14 functions as a detection unit. The receiver 21 corresponds to a sensor unit that detects the second electromagnetic wave E5, and the polarization plate (analyzer) 22 corresponds to a second extraction unit. In the present embodiment, the receiver 21 also functions as an imaging unit for imaging the second electromagnetic wave E5. Of course, any device other than the imaging device may be used as a sensor unit that detects the second electromagnetic wave E5.
移動機構15は、発信ユニット13の位置、発信ユニット13の姿勢、受信ユニット14の位置、及び受信ユニット14の姿勢を変更することが可能である。すなわち移動機構15は、第1の電磁波E1が出射される位置である出射位置、及び透過部材12の第2の面12bに対する第1の電磁波E1の入射角度θ1を変更可能である。また移動機構15は、受信機21の検出位置、及び第2の面12bに対する受信機21の光軸O2の角度θ2を変更することが可能となる。 The moving mechanism 15 can change the position of the transmission unit 13, the attitude of the transmission unit 13, the position of the reception unit 14, and the attitude of the reception unit 14. That is, the moving mechanism 15 can change the exit position where the first electromagnetic wave E1 is emitted, and the incident angle θ1 of the first electromagnetic wave E1 with respect to the second surface 12b of the transmission member 12. Further, the moving mechanism 15 can change the detection position of the receiver 21 and the angle θ2 of the optical axis O2 of the receiver 21 with respect to the second surface 12b.
また移動機構15は、発信ユニット13及び受信ユニット14間の距離tを変更することが可能である。もちろん各位置や角度等の上記した複数のパラメータのうち、少なくとも1つ、あるいは任意の複数のパラメータが変更可能であってもよい。 The moving mechanism 15 can also change the distance t between the transmitting unit 13 and the receiving unit 14. Of course, among the above-described plurality of parameters such as each position and angle, at least one or any plurality of parameters may be changeable.
各パラメータについて、変更可能な範囲は限定されない。例えば透過部材12の第2の面12bに対する第1の電磁波E1の入射角度θ1は、第1の電磁波E1が垂直に入射する角度を0°として、受信ユニット14側へ0°〜90°の範囲で適宜設定される。また第2の面12bに対する受信機21の光軸O2の角度θ2は、透過部材12の第2の面12bに対して垂直に交差する角度を0°として、発信ユニット13側へ0°〜90°の範囲で適宜設定される。もちろんこれに限定される訳ではない。 The changeable range of each parameter is not limited. For example, the incident angle θ1 of the first electromagnetic wave E1 with respect to the second surface 12b of the transmitting member 12 is in the range of 0 ° to 90 ° toward the receiving unit 14 side, where the angle at which the first electromagnetic wave E1 is vertically incident is 0 °. Is set appropriately. The angle θ2 of the optical axis O2 of the receiver 21 with respect to the second surface 12b is 0 ° to 90 ° toward the transmission unit 13 with the angle perpendicular to the second surface 12b of the transmission member 12 as 0 °. It is suitably set in the range of °. Of course, it is not necessarily limited to this.
移動機構15により、発信ユニット13の位置、発信ユニット13の姿勢、受信ユニット14の位置、及び受信ユニット14の姿勢を変更可能とすることで、これにより精度の高い測定データを取得すること可能となる。 By making it possible to change the position of the transmitting unit 13, the attitude of the transmitting unit 13, the position of the receiving unit 14, and the attitude of the receiving unit 14 by the moving mechanism 15, it is possible to obtain measurement data with high accuracy. Become.
なお発信ユニット13の筐体部は固定されており、発信機18や偏波板(ポラライザ)19の位置や姿勢が変更されてもよい。同様に、受信ユニット14の筐体部は固定されており、受信機21や偏波板(アナライザ)22の位置や姿勢が変更されてもよい。また偏波板(ポラライザ)19や偏波板(アナライザ)22は、発信ユニット13や受信ユニット14の筐体部の内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。 In addition, the housing | casing part of the transmission unit 13 is fixed, and the position and attitude | position of the transmitter 18 or the polarization plate (polarizer) 19 may be changed. Similarly, the housing of the receiving unit 14 may be fixed, and the position and orientation of the receiver 21 and the polarization plate (analyzer) 22 may be changed. The polarization plate (polarizer) 19 and the polarization plate (analyzer) 22 may be disposed inside the casing of the transmission unit 13 or the reception unit 14, or may be disposed outside.
移動機構15の具体的な構成は限定されず、例えばモータやギア機構等を含む任意のアクチュエータ機構により実現可能である。もちろん他の任意の構成が採用されてよい。もちろん手動により、発信ユニット13の位置、発信ユニット13の姿勢、受信ユニット14の位置、及び受信ユニット14の姿勢が変更可能な構成が採用されてもよい。本実施形態において、移動機構15は、移動部に相当する。 The specific configuration of the moving mechanism 15 is not limited, and can be realized by any actuator mechanism including, for example, a motor and a gear mechanism. Of course any other configuration may be employed. Of course, a configuration in which the position of the transmitting unit 13, the attitude of the transmitting unit 13, the position of the receiving unit 14, and the attitude of the receiving unit 14 may be manually changed may be employed. In the present embodiment, the moving mechanism 15 corresponds to a moving unit.
制御ブロック16は、図示しない電源ユニット、制御ユニット、及び通信ユニット等を含む。電源ユニットは、発信ユニット13及び受信ユニット14に電力を供給する。電源ユニットの具体的な構成は限定されない。 The control block 16 includes a power supply unit (not shown), a control unit, a communication unit, and the like. The power supply unit supplies power to the transmission unit 13 and the reception unit 14. The specific configuration of the power supply unit is not limited.
制御ユニットは、発信ユニット13や受信ユニット14の各々の動作を制御し、所定の波長の第1の電磁波E1の出射、所定の波長の第2の電磁波E5の二次元分布の強度検出、第1及び第2の偏波方向の制御等を実行させる。本実施形態では、制御ユニットにより、受信ユニット14の受信機21にて得られた強度信号(測定信号)を含む測定データが、通信ユニットを介して図1に示す解析装置30に送信される。 The control unit controls the operation of each of the transmission unit 13 and the reception unit 14, and emits the first electromagnetic wave E1 of the predetermined wavelength, detects the intensity of the two-dimensional distribution of the second electromagnetic wave E5 of the predetermined wavelength, the first And control of the second polarization direction. In the present embodiment, the control unit transmits measurement data including the intensity signal (measurement signal) obtained by the receiver 21 of the receiving unit 14 to the analyzer 30 shown in FIG. 1 via the communication unit.
本実施形態では、制御ブロック16の制御ユニットは、検出部として機能する。また制御ユニットにより生成される測定データは、第2の電磁波の検出結果に含まれる。 In the present embodiment, the control unit of the control block 16 functions as a detection unit. The measurement data generated by the control unit is included in the detection result of the second electromagnetic wave.
制御ユニットは、例えばCPUやメモリ(RAM、ROM)等のコンピュータに必要なハードウェア構成を有する。制御ユニットとして、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)等のPLD(Programmable Logic Device)、その他ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)等のデバイスが用いられてもよい。通信ユニットとしては、例えば任意の無線モジュール等、任意の構成が用いられてよい。 The control unit has, for example, a hardware configuration necessary for a computer such as a CPU and a memory (RAM, ROM). As the control unit, for example, a device such as PLD (Programmable Logic Device) such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or other application specific integrated circuit (ASIC) may be used. As a communication unit, arbitrary configurations, such as arbitrary wireless modules, may be used, for example.
図3は、モニタリング装置10から解析装置30に送信される測定データの一例を示す模式図である。本実施形態では、互いに異なる波長の第2の電磁波E5の二次元強度分布が、測定データとして送信される。具体的には、受信機21により生成される各画素の強度情報(輝度情報)を含む画像信号が、測定データとして送信される。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of measurement data transmitted from the monitoring device 10 to the analysis device 30. As shown in FIG. In the present embodiment, the two-dimensional intensity distribution of the second electromagnetic waves E5 of different wavelengths is transmitted as measurement data. Specifically, an image signal including intensity information (luminance information) of each pixel generated by the receiver 21 is transmitted as measurement data.
本実施形態において、受信機21により生成される画像信号は、測定対象表面に向けて測定波を照射することで得られる測定画像データに相当する。以下、当該画像信号を、測定画像データと記載する。 In the present embodiment, the image signal generated by the receiver 21 corresponds to measurement image data obtained by irradiating the measurement wave toward the surface to be measured. Hereinafter, the image signal is referred to as measurement image data.
図3A〜Cは、透過部材12上に雪3が堆積している状態で、互いに波長が異なる第1の電磁波E1を照射した場合に得られる測定画像データを模式的に示す図である。 FIGS. 3A to 3C are diagrams schematically showing measurement image data obtained when the first electromagnetic waves E1 having different wavelengths are irradiated in a state where snow 3 is deposited on the transmitting member 12. FIG.
透過部材12に向かって出射された第1の電磁波E1は、雪3により反射・散乱され、散乱波E2として透過部材12から受信ユニット14に向かって出射される。この散乱波E2の第2の偏波方向の成分である第2の電磁波E5の画像信号が、測定画像データとして生成される。 The first electromagnetic wave E1 emitted toward the transmitting member 12 is reflected and scattered by the snow 3 and emitted from the transmitting member 12 toward the receiving unit 14 as a scattered wave E2. An image signal of the second electromagnetic wave E5 which is a component of the second polarization direction of the scattered wave E2 is generated as measurement image data.
例えば互いに異なる第1〜第3の波長λ1〜λ3の第1の電磁波E1が出射されることで、図3A〜Cに示す3種類の画像(画像信号)が生成される。これらの画像は、第1の電磁波E1の出射により得られる第2の電磁波E5の2次元光散乱画像である。すなわち第1〜第3の波長λ1〜λ3の第2の電磁波E5の各々の2次元光散乱画像である。これら3種類の2次元光散乱画像(画像信号)が、測定画像データとして解析装置30に送信される。 For example, three types of images (image signals) illustrated in FIGS. 3A to 3C are generated by emitting the first electromagnetic waves E1 having different first to third wavelengths λ1 to λ3. These images are two-dimensional light scattering images of the second electromagnetic wave E5 obtained by emission of the first electromagnetic wave E1. That is, it is a two-dimensional light scattering image of each of the second electromagnetic waves E5 of the first to third wavelengths λ1 to λ3. These three types of two-dimensional light scattering images (image signals) are transmitted to the analysis device 30 as measurement image data.
本実施形態において、3種類の測定画像データは、測定対象表面に向けて波長の異なる複数の第1の電磁波E1を照射することで得られる、複数の第1の電磁波E1に対応する複数の測定データに相当する。もちろん、複数の測定データが3種類の測定画像データに限定される訳ではなく、2以上の任意の数の測定画像データが生成されてよい。もちろん1種類の波長の第1の電磁波E1が照射されることで得られる1種類の測定画像データのみが、解析装置30に送信され雪氷情報が生成されてもよい。 In the present embodiment, the three types of measurement image data are obtained by irradiating the plurality of first electromagnetic waves E1 having different wavelengths toward the surface to be measured, and a plurality of measurements corresponding to the plurality of first electromagnetic waves E1. It corresponds to data. Of course, the plurality of measurement data are not limited to three types of measurement image data, and two or more arbitrary numbers of measurement image data may be generated. Of course, only one type of measurement image data obtained by irradiation of the first electromagnetic wave E1 of one type of wavelength may be transmitted to the analysis device 30, and snow and ice information may be generated.
図4は、解析装置30の機能的な構成例を示すブロック図である。解析装置30は、CPU、ROM、RAM、HDD等のコンピュータの構成に必要なハードウェアを有する。解析装置30として、例えばPC(Personal Computer)が用いられるが、他の任意のコンピュータが用いられてもよい。 FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration example of the analysis device 30. As shown in FIG. The analysis device 30 has hardware necessary for the configuration of the computer, such as a CPU, a ROM, a RAM, and an HDD. For example, a PC (Personal Computer) is used as the analysis device 30, but any other computer may be used.
CPUが、ROMやHDDに格納された本技術に係るプログラムをRAMにロードして実行することにより、図4に示す機能ブロックである測定データ取得部31、雪氷情報生成部32、モニタリング画像生成部33、及び音声データ生成部34が実現される。そしてこれらの機能ブロックにより、本技術に係る情報処理方法が実行される。なお各機能ブロックを実現するために専用のハードウェアが適宜用いられてもよい。本実施形態では、解析装置30は、情報処理装置に相当する。 The CPU loads the program according to the present technology stored in the ROM or the HDD into the RAM and executes the program to obtain the measurement data acquisition unit 31, the snow and ice information generation unit 32, and the monitoring image generation unit which are functional blocks shown in FIG. 33 and an audio data generation unit 34 are realized. And the information processing method concerning this art is performed by these functional blocks. Dedicated hardware may be used as appropriate to realize each functional block. In the present embodiment, the analysis device 30 corresponds to an information processing device.
プログラムは、例えば種々の記録媒体を介して解析装置30にインストールされる。又はインターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。 The program is installed in the analysis device 30 via, for example, various recording media. Alternatively, the program may be installed via the Internet or the like.
[雪氷モニタリング動作]
図5は、雪氷モニタリング動作の一例を示すフローチャートである。図中の「滑走路雪氷モニタリング装置」はモニタリング装置10に相当し、「雪氷状態解析用コンピュータ」は解析装置30に相当する。また図中の「雪氷状態及び管理指針表示機」は、図1に示すディスプレイ50に相当する。
[Snow and ice monitoring operation]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the snow and ice monitoring operation. The “runway snow and ice monitoring device” in the figure corresponds to the monitoring device 10, and the “snow and ice condition analysis computer” corresponds to the analysis device 30. The "snow and ice condition and control pointer display" in the figure corresponds to the display 50 shown in FIG.
本実施形態では、ステップ0として、まずモニタリング装置10による測定が実行される。具体的には、透過部材12の第1の面12aに堆積する雪3の測定画像データが生成される。本実施形態では、図3A〜Cに例示するような、第1〜第3の波長λ1〜λ3の第1の電磁波E1が出射さることで得られる3種類の測定画像データが生成され、解析装置30に送信される。送信された測定画像データは、図4に示す測定データ取得部31により取得される。本実施形態において、測定データ取得部31は、取得部として機能する。 In the present embodiment, measurement is first performed by the monitoring device 10 as Step 0. Specifically, measurement image data of snow 3 deposited on the first surface 12 a of the transmitting member 12 is generated. In this embodiment, three types of measurement image data obtained by emitting the first electromagnetic wave E1 of the first to third wavelengths λ1 to λ3 as illustrated in FIGS. 3A to 3C are generated, and an analyzer Sent to 30. The transmitted measurement image data is acquired by the measurement data acquisition unit 31 shown in FIG. In the present embodiment, the measurement data acquisition unit 31 functions as an acquisition unit.
次にステップ1として、解析装置30により、測定画像データの特徴に基づいて、透過部材12の第1の面12aに堆積する雪(滑走路1の表面2に堆積する雪)に関する雪氷情報が生成される。図5に示すように、本実施形態では、図4に示す雪氷情報生成部32により、まず雪3の種類(雪質)及び雪3の厚み(雪厚)が算出される。 Next, as step 1, snow and ice information on snow deposited on the first surface 12a of the transparent member 12 (snow deposited on the surface 2 of the runway 1) is generated by the analysis device 30 based on the features of the measurement image data Be done. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the type of snow 3 (snow quality) and the thickness of the snow 3 (snow thickness) are first calculated by the snow and ice information generation unit 32 shown in FIG.
雪質としては、例えば「霜(FROST)」「乾いた雪(DRY SNOW)」「スラッシュ(SLUSH)」「湿った雪(WET SNOW)」「圧雪(COMACTED SNOW)」「氷(ICE)」「新雪(FRESH)」「ざらめ雪(GRANULAR)」等の任意の雪の状態を含む。また雪に関する雪氷情報として、雪がない状態である「乾いている(DRY)」という情報や、「濡れている(DRY)」「水たまり(STANDING WATER)」等の情報が生成されてもよい。これらの情報が、雪質の情報と同列に扱われてもよい。 As the snow quality, for example, "frost (FROST)" "dry snow (DRY SNOW)" "slash (SLUSH)" "wet snow (WET SNOW)" "compressed snow" "ice (ICE)" " It includes arbitrary snow conditions such as new snow (FRESH) and "smooth snow (GRANULAR)". In addition, as snow and ice information regarding snow, information such as "DRY" which is a state without snow, or information such as "wet (DRY)" and "STANDING WATER" may be generated. These pieces of information may be treated in the same manner as the snow quality information.
雪厚としては、例えばmm単位の情報が生成される。もちろん5mm、10mm、50mm等、任意の厚みを単位として、雪厚の情報が生成されてもよい。 As snow thickness, for example, information in mm is generated. Of course, snow thickness information may be generated in units of arbitrary thickness such as 5 mm, 10 mm, 50 mm, and the like.
図3A〜Cに例示する測画像定データの特徴に基づいて、雪質及び雪厚を算出する方法について説明する。 A method of calculating the snow quality and the snow thickness will be described based on the characteristics of the image measurement data exemplified in FIGS. 3A to 3C.
図6は、積雪の放射伝達モデルの一例を示すグラフである。積雪の放射伝達モデルに基づけば、アルベド(入射光に対する反射光の比)は波長によって変化する(図中のre=50μmは新雪に相当、1000μmはざらめ雪に相当)。このことにより、反射・散乱する光の量は、雪質と波長に対して大きく変化し、雪厚と雪質は、光の波長に対する反射・散乱強度の関係から算出が可能である。 FIG. 6 is a graph showing an example of a snowfall radiative transfer model. The albedo (ratio of reflected light to incident light) varies with wavelength based on the snow transfer model (re = 50 μm in the figure corresponds to fresh snow, and 1000 μm corresponds to rough snow). As a result, the amount of light reflected / scattered largely changes with respect to snow quality and wavelength, and snow thickness and snow quality can be calculated from the relationship of reflection / scattering intensity to light wavelength.
従って複数の異なる波長の第1の電磁波E1を照射して、波長毎の第2の電磁波E5の二次元的な強度分布を検出することで、透過部材12上に存在する雪(氷、水を含む)3の質や厚みを分離して高精度に求めることが可能である。この結果、雪3に関する状態を詳細にモニタリングすることが可能となる。 Therefore, snow (ice, water, etc. present on the transmitting member 12 is emitted by irradiating the first electromagnetic wave E1 of a plurality of different wavelengths and detecting the two-dimensional intensity distribution of the second electromagnetic wave E5 for each wavelength. It is possible to separate and obtain the quality and thickness of 3) with high accuracy. As a result, it becomes possible to monitor the state regarding snow 3 in detail.
例えば透過部材12上に堆積する雪3の雪厚が厚くなるほど、雪3により反射・散乱される散乱波E2の量が多くなる。従って透過部材12から受信ユニット14に向けて出射される散乱波E2の量は多くなり、その第2の偏波方向の成分である第2の電磁波E5の量も多くなる。従って、第2の電磁波E5の測定画像データに含まれる、第2の電磁波E5の最大径(受光領域の最大径)が大きくなる。すなわち雪厚に応じて第2の電磁波E5の最大径が変化するので、測定画像データの特徴に基づいて、雪厚を高精度にモニタリングすることが可能となる。 For example, as the thickness of the snow 3 deposited on the transmission member 12 increases, the amount of the scattered wave E2 reflected and scattered by the snow 3 increases. Accordingly, the amount of the scattered wave E2 emitted from the transmitting member 12 toward the receiving unit 14 increases, and the amount of the second electromagnetic wave E5 which is a component of the second polarization direction also increases. Therefore, the maximum diameter (maximum diameter of the light receiving area) of the second electromagnetic wave E5 included in the measurement image data of the second electromagnetic wave E5 is increased. That is, since the maximum diameter of the second electromagnetic wave E5 changes according to the snow thickness, it is possible to monitor the snow thickness with high accuracy based on the feature of the measurement image data.
また透過部材12上に堆積する雪3の水分量(含水率)及び粒径の変化に応じて、雪3により反射・散乱される散乱波E2の量が変化することも分かった。従って測定画像データの特徴に基づいて、雪厚のみならず、水分量及び粒径を高精度にモニタリングすることが可能である。この水分量及び粒径に基づいて、上記した「乾いた雪(DRY SNOW)」等の雪質を同定することが可能である。 It was also found that the amount of the scattered wave E2 reflected and scattered by the snow 3 changes in accordance with the change in the water content (water content) and particle size of the snow 3 deposited on the transmitting member 12. Therefore, it is possible to monitor not only the snow thickness but also the water content and particle size with high accuracy based on the characteristics of the measurement image data. Based on the water content and particle size, it is possible to identify snow quality such as the aforementioned "dry snow (DRY SNOW)".
本実施形態では、雪厚の変化に応じて反射・散乱される光の量が大きく変化する波長の電磁波、水分量の変化に応じて反射・散乱される光の量が大きく変化する波長の電磁波、粒径の変化に応じて反射・散乱される光の量が大きく変化する波長の電磁波の、3種類の第1の電磁波E1が測定波として用いられる。 In this embodiment, an electromagnetic wave of a wavelength where the amount of light reflected / scattered largely changes according to a change of snow thickness, and an electromagnetic wave of a wavelength where an amount of light reflected / scattered largely changes according to a change of water content Three types of first electromagnetic waves E1 of an electromagnetic wave of a wavelength where the amount of light reflected and scattered largely changes according to a change in particle diameter are used as measurement waves.
そしてこれらの3種類の第1の電磁波E1に対応する複数の測定画像データ、すなわち図3A〜Cに例示す3つの測定画像データの特徴に基づいて、雪厚、水分量、及び粒径が高精度にモニタリングすることが可能である。なお受信機21の各画素において輝度値に関する閾値が設定されてもよい。そして閾値以下の輝度値に関しては、輝度ゼロとして画像信号が生成されてもよい。これにより、第2の電磁波E5の最大径に基づいたモニタリングの精度を向上させることが可能である。 And, based on the characteristics of a plurality of measurement image data corresponding to these three types of first electromagnetic waves E1, that is, the three measurement image data illustrated in FIGS. 3A to 3C, snow thickness, water content, and particle size are high. It is possible to monitor with accuracy. In addition, in each pixel of the receiver 21, the threshold value regarding a luminance value may be set. An image signal may be generated with zero luminance for luminance values below the threshold. This makes it possible to improve the accuracy of monitoring based on the maximum diameter of the second electromagnetic wave E5.
本実施形態において、雪厚、水分量、及び粒径は、複数の測定画像データに対応する種類の異なる複数の堆積物情報に相当する。なお雪厚、水分量、及び粒径の各々を高精度にモニタリングするための具体的な波長の値は、キャリブレーション等により適宜設定することが可能である。 In the present embodiment, the snow thickness, the water content, and the particle size correspond to a plurality of different types of deposit information corresponding to a plurality of measurement image data. The specific wavelength values for monitoring each of the snow thickness, the water content, and the particle diameter with high accuracy can be appropriately set by calibration or the like.
雪氷情報として算出される情報は、雪厚、水分量、及び粒径に限定されず、密度、温度、粒子の均一性等の他のパラメータが算出されてもよい。第1の電磁波E1の波長を適宜設定することで、雪3の吸収特性や散乱特性を変化させるような任意のパラメータを、測定画像データの特徴に基づいて算出することが可能である。 Information calculated as snow and ice information is not limited to snow thickness, water content, and particle size, and other parameters such as density, temperature, uniformity of particles, etc. may be calculated. By appropriately setting the wavelength of the first electromagnetic wave E1, it is possible to calculate an arbitrary parameter that changes the absorption characteristic or the scattering characteristic of the snow 3 based on the feature of the measurement image data.
測定画像データの特徴としては、第2の電磁波E5の最大径のみならず、第2の電磁波E5の位置、面積(受光領域の面積)、形状(扁平度、真円度等)、受光領域内における強度の傾き(輝度の傾き)、受光領域の中心部分の強度、強度の平均等、強度(輝度)等の二次元分布に関する任意の特徴が採用されてよい。これにより雪厚、水分量、及び粒径を高精度にモニタリングすることが可能となる。 The features of the measurement image data include not only the maximum diameter of the second electromagnetic wave E5, but also the position, area (area of the light receiving area), shape (flatness, roundness, etc.) of the second electromagnetic wave E5, within the light receiving area An optional feature regarding a two-dimensional distribution such as intensity (luminance) may be adopted, such as the intensity inclination (inclination of luminance), the intensity at the central portion of the light receiving region, the average of the intensity, and the like. This makes it possible to monitor snow thickness, water content, and particle size with high accuracy.
また本実施形態では、雪氷情報生成部32により、所定の機械学習アルゴリズムに従って雪氷情報が生成される。例えばRNN(Recurrent Neural Network:再帰型ニューラルネットワーク)、CNN(Convolutional Neural Network:畳み込みニューラルネットワーク)、MLP(Multilayer Perceptron:多層パーセプトロン)等のDNN(Deep NeuralNetwork:深層ニューラルネットワーク)を用いた機械学習アルゴリズムが用いられる。その他、教師あり学習法、教師なし学習法、半教師あり学習法、強化学習法等を実行する任意の機械学習アルゴリズムが用いられてよい。 In the present embodiment, the snow and ice information generation unit 32 generates snow and ice information according to a predetermined machine learning algorithm. For example, machine learning algorithms using DNN (Deep Neural Network) such as RNN (Recurrent Neural Network), CNN (Convolutional Neural Network), MLP (Multilayer Perceptron), etc. Used. Besides, any machine learning algorithm that executes supervised learning method, unsupervised learning method, semi-supervised learning method, reinforcement learning method and the like may be used.
例えばディープラーニング(深層学習)を行うAI(人工知能)を構築することで、非常に精度の高い雪氷情報を生成することが可能となる。なお機械学習アルゴリズムによる学習を行わせるためにオペレータ等が定義する特徴量や、アルゴリズムにより抽出される特徴量も、本実施形態に係る測定画像データの特徴に含まれる。 For example, by constructing an AI (Artificial Intelligence) that performs deep learning (deep learning), it becomes possible to generate very accurate snow and ice information. Note that feature amounts defined by an operator or the like for performing learning by a machine learning algorithm, and feature amounts extracted by the algorithm are also included in the features of the measurement image data according to the present embodiment.
図5に戻り、本実施形態ではステップ1として、算出された雪質及び雪厚と、滑走路状態コードとの紐付けが実行される。すなわち雪氷情報として、滑走路状態コードが生成される。これらの情報を紐付ける方法は限定されない。例えば滑走路状態コードを導き出すために必要な雪質・雪厚が直接的に算出されてもよいし、ステップ1にて算出された雪質・雪厚が、滑走路状態コードを導き出すために適宜換算されてもよい。もちろん、滑走路状態コードを導き出すための、外気温等の他のパラメータが適宜参照されてもよい。 Referring back to FIG. 5, in the present embodiment, linking the calculated snow quality and thickness with the runway status code is executed as Step 1. That is, a runway state code is generated as snow and ice information. The method of linking these pieces of information is not limited. For example, the snow quality and thickness necessary to derive the runway status code may be directly calculated, or the snow quality and thickness calculated in step 1 may be appropriately calculated to derive the runway status code. It may be converted. Of course, other parameters such as the outside temperature may be referred to as appropriate to derive the runway status code.
次にステップ2として、解析装置30により、滑走路1の除雪の必要性が判定される。また滑走路1に対する離着陸の可否が決定される。これらの処理は、典型的には、ステップ1にて算出された雪質及び雪厚や滑走路状態コードに基づいて実行される。 Next, in step 2, the analysis device 30 determines the need for snow removal on the runway 1. Further, it is determined whether or not the runway 1 is to be taken off and land. These processes are typically performed based on the snow quality and thickness and the runway status code calculated in step 1.
ステップ2の処理も、雪氷情報生成部32により実行される。すなわち本実施形態では、除雪作業の必要性の有無、及び離着陸が可能か否かを示す情報が、透過部材12に堆積する雪(滑走路1に堆積する雪)3に関する雪氷情報として生成される。このように管理指針に関する情報や、運航に関する判断情報等が、雪氷情報として生成されてもよい。 The processing of step 2 is also executed by the snow and ice information generation unit 32. That is, in the present embodiment, information indicating whether there is a need for a snow removal operation and whether takeoff and landing are possible is generated as snow and ice information on snow 3 deposited on the transparent member 12 (snow deposited on runway 1) 3 . Thus, information on the management guidelines, judgment information on operation, etc. may be generated as snow and ice information.
なおステップ1にて生成された雪質及び雪厚や滑走路状態コードではなく、ステップ0にて取得された測定画像データに基づいて、直接的に、除雪作業が必要か否かを示す情報、及び離着陸が可能か否かを示す情報が生成されてもよい。もちろん所定の機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。 Information indicating whether or not the snow removal work is necessary directly based on the measurement image data acquired in step 0, not the snow quality and snow thickness generated in step 1, but the runway status code, And information indicating whether take-off and landing are possible may be generated. Of course, a predetermined machine learning algorithm may be used.
ステップ3として、解析装置30により、ステップ1及び2にて生成された雪氷情報を含む出力データが生成される。本実施形態では、モニタリング画像生成部33により、雪氷情報を含むモニタリング画像60が生成される。また音声データ生成部34により、雪氷情報を含む音声データが生成される。本実施形態において、モニタリング画像生成部33、及び音声データ生成部34は、出力部として機能する。 In step 3, the analysis device 30 generates output data including the snow and ice information generated in steps 1 and 2. In the present embodiment, the monitoring image generation unit 33 generates a monitoring image 60 including snow and ice information. Further, the audio data generation unit 34 generates audio data including snow and ice information. In the present embodiment, the monitoring image generation unit 33 and the audio data generation unit 34 function as an output unit.
図7は、モニタリング画像60の一例を示す模式図である。モニタリング画像60は、測定画像データ表示部61と、雪質(雪の種類)表示部62と、雪厚表示部63と、滑走路状態コード表示部64と、除雪必要性表示部65と、離着陸可否表示部66とを有する。 FIG. 7 is a schematic view showing an example of the monitoring image 60. As shown in FIG. The monitoring image 60 includes a measurement image data display unit 61, a snow quality (type of snow) display unit 62, a snow thickness display unit 63, a runway status code display unit 64, a snow removal necessity display unit 65, takeoff and landing An availability display unit 66 is provided.
測定画像データ表示部61には、モニタリング装置10から送信される測定画像データが表示される。本実施形態では、図3A〜Cに例示する3種類の2次元光散乱画像が表示される。雪質表示部62には、ステップ1にて算出された雪質が表示される。雪厚表示部63には、ステップ1にて算出された雪厚が表示される。滑走路状態コード表示部64には、ステップ1にて生成された滑走路状態コードが表示される。 The measurement image data display unit 61 displays the measurement image data transmitted from the monitoring device 10. In the present embodiment, three types of two-dimensional light scattering images exemplified in FIGS. 3A to 3C are displayed. The snow quality display unit 62 displays the snow quality calculated in step 1. The snow thickness display section 63 displays the snow thickness calculated in step 1. The runway status code display unit 64 displays the runway status code generated in step 1.
除雪必要性表示部65には、ステップ2にて雪氷情報として生成された除雪作業の必要性の有無が表示される。離着陸可否表示部66には、ステップ2にて雪氷情報として生成された離着陸が可能か否かを示す情報が表示される。 In the snow removal necessity display section 65, the presence or absence of the necessity of the snow removal work generated as snow and ice information in step 2 is displayed. The takeoff / landing availability display unit 66 displays information indicating whether takeoff or landing, which is generated as snow and ice information in step 2, is possible.
ステップ4として、モニタリング画像60が出力され、空港(滑走路1)の管理者5aが視聴可能なディスプレイ50aに表示される。またモニタリング画像60は、航空機のパイロット5bが視聴可能なディスプレイ50bに表示される。もちろん地上の運航管理者5cが視聴可能なディスプレイ50cに、モニタリング画像60が表示されてもよい。 As step 4, the monitoring image 60 is output and displayed on the display 50a that can be viewed by the manager 5a of the airport (runway 1). Moreover, the monitoring image 60 is displayed on the display 50b which can view the pilot 5b of an aircraft. Of course, the monitoring image 60 may be displayed on the display 50c that can be viewed by the operation manager 5c on the ground.
これにより管理者5a、パイロット5b、及び地上の運航管理者5cは、モニタリング画像60を確認することで、滑走路1の表面2の状態を容易に把握することが可能となり、管理指針等を容易に決定することが可能となる。例えば管理者5aは、除雪の必要性を容易に判断することが可能となり、滑走路状態コードに基づいた滑走路1の管理等を容易に行うことが可能となる。また航空機のパイロット5bは、滑走路1の表面2を直接確認することなく、滑走路1に対する離着陸の可否を容易に判断することが可能となる。もちろん滑走路状態コードに基づいた操作等を行うことが可能となる。また地上の運航管理者5cは、滑走路1に対する離着陸の可否等を容易に判断することが可能となり、例えば現場で直接確認した結果と合わせて、適切な対応を総合的に判断するといったことも可能となる。 As a result, by confirming the monitoring image 60, the manager 5a, the pilot 5b, and the operation manager 5c on the ground can easily grasp the state of the surface 2 of the runway 1, and the management guidelines and the like are easily made. It is possible to decide on For example, the manager 5a can easily determine the necessity of snow removal, and can easily manage the runway 1 based on the runway status code. Further, the pilot 5b of the aircraft can easily determine whether or not the runway 1 can be taken off and land without directly confirming the surface 2 of the runway 1. Of course, it becomes possible to perform operations etc. based on the runway status code. In addition, the operation manager 5c on the ground can easily determine whether or not to take off and land on the runway 1, and, for example, it is possible to comprehensively determine an appropriate response together with the result of direct confirmation on the site. It becomes possible.
なおステップ4として、雪氷情報を含む音声データが生成されてもよい。管制室等や操縦室等、地上の管理室等にあるスピーカを介して、雪氷情報を含む音声が出力される。これにより管理者5aやパイロット5b、地上の運航管理者5cは、滑走路1の表面2の状態に応じた適切な対応を選択することが可能となる。 In step 4, audio data including snow and ice information may be generated. A voice including snow and ice information is output through a speaker in a control room or the like on the ground, such as a control room or the like. As a result, the manager 5a, the pilot 5b, and the operation manager 5c on the ground can select an appropriate response according to the state of the surface 2 of the runway 1.
なおモニタリング画像60の構成は限定されず、任意の画像(GUI)が生成されて表示されてもよい。またモニタリング画像60に含まれる雪氷情報は限定されず、任意の雪氷情報が表示されてよい。 The configuration of the monitoring image 60 is not limited, and an arbitrary image (GUI) may be generated and displayed. Also, the snow and ice information included in the monitoring image 60 is not limited, and arbitrary snow and ice information may be displayed.
例えば同一のモニタリング画像60が生成される場合に限定されず、管理者5aに提供するための管理者用モニタリング画像と、パイロット5bに提供するためのパイロット用モニタリング画像と、地上の運航管理者5cに提供するための運航管理者用モニタリング画像とが、別個にそれぞれ構成されてもよい。もちろん管理者5a、パイロット5b、地上の運航管理者5cにより、モニタリング画像60が自由にカスタマイズ可能であってもよい。すなわち確認したい雪氷情報が適宜選択可能であってもよい。 For example, the present invention is not limited to the case where the same monitoring image 60 is generated, and a monitoring image for management to be provided to the administrator 5a, a monitoring image for pilot to be provided to the pilot 5b, and a ground operation manager 5c. The operation manager monitoring images to be provided to each may be separately configured. Of course, the monitoring image 60 may be freely customizable by the manager 5a, the pilot 5b, and the operation manager 5c on the ground. That is, snow and ice information to be confirmed may be appropriately selected.
また環境や状況に応じて、表示する雪氷情報の内容(文字・記号・画像)やその配置・大きさ・配色等が手動又は自動で変更可能であってもよい。音声データについても、環境や状況、生成された雪氷情報等に基づいて、音声内容が適宜変更可能であってもよい。例えば警告や伝達するべき情報等が適宜判断され、出力される音声データが適宜生成されてもよい。 Further, the contents (letters, symbols, images) of the snow ice information to be displayed, its arrangement, size, color arrangement, etc. may be manually or automatically changeable according to the environment or situation. With regard to the audio data, the audio content may be changed as appropriate based on the environment, the situation, the generated snow and ice information and the like. For example, a warning or information to be transmitted may be appropriately determined, and audio data to be output may be appropriately generated.
なお、図1に例示するように、滑走路1の複数の箇所に、複数のモニタリング装置10が設置される場合も多い。このような場合、例えば各々のモニタリング装置10について、図7に例示するモニタリング画像60が生成されてもよい。これにより滑走路1の各ポイントにおける表面状態を把握することが可能となる。 In addition, as illustrated in FIG. 1, a plurality of monitoring devices 10 are often installed at a plurality of locations of the runway 1. In such a case, for example, for each monitoring device 10, a monitoring image 60 illustrated in FIG. 7 may be generated. This makes it possible to grasp the surface condition at each point of the runway 1.
また各々のモニタリング装置10により測定された測定データに基づいて生成された雪氷情報を統合し、その統合された雪氷情報を含むモニタリング画像60が生成されてもよい。例えば各々のポイントにおける表面状態(雪氷情報)を統合して、雪質、雪厚、滑走路状態コード、除雪の必要性の有無、及び離着陸の可否が生成されて表示されてもよい。これにより、滑走路1の全体の状態を把握することが可能となる。 Also, snow and ice information generated based on measurement data measured by each monitoring device 10 may be integrated, and a monitoring image 60 including the integrated snow and ice information may be generated. For example, the surface condition (snow and ice information) at each point may be integrated to generate and display snow quality, snow thickness, runway condition code, necessity of snow removal, and availability of takeoff and landing. Thereby, it is possible to grasp the entire state of the runway 1.
複数の雪氷情報を統合する方法は限定されず、各ポイントの雪質や雪厚を平均的に見積もった情報が表示される。あるいはモニタリング装置10が設置されているポイントに応じて、重み付けが実行されてもよい。例えば滑走路1の中心に設置されたモニタリング装置10の測定データやそこから生成される雪氷情報は重み付けが大きくされる。一方滑走路1の端部の位置に設置されたモニタリング装置10の測定データ等は、重み付けが小さくされる。このような処理も可能である。 The method of integrating a plurality of pieces of snow and ice information is not limited, and information obtained by averaging snow quality and thickness of each point is displayed. Alternatively, weighting may be performed depending on the point at which the monitoring device 10 is installed. For example, the measurement data of the monitoring device 10 installed at the center of the runway 1 and the snow and ice information generated therefrom are weighted heavily. On the other hand, the measurement data etc. of the monitoring device 10 installed at the position of the end of the runway 1 has a small weighting. Such processing is also possible.
また滑走路1のエリアごとに雪氷情報が生成されて表示されてもよい。各エリアにモニタリング装置10が1つずつ設置される場合には、当該モニタリング装置10から送信される測定データに基づいて雪氷情報を生成し、モニタリング画像60に表示する。各エリアに複数のモニタリング装置10が設置される場合には、例えば測定データや雪氷情報が統合されて、モニタリング画像60に表示される。 In addition, snow and ice information may be generated and displayed for each area of runway 1. When one monitoring device 10 is installed in each area, snow ice information is generated based on the measurement data transmitted from the monitoring device 10 and displayed in the monitoring image 60. When a plurality of monitoring devices 10 are installed in each area, for example, measurement data and snow and ice information are integrated and displayed in the monitoring image 60.
あるいは、各ポイントにて生成された雪氷情報のうち、最も状態が悪い情報が選択されてモニタリング画像60に表示されてもよい。例えば1つのポイントについて、除雪の必要性があり、離着陸が不可能であるという旨の雪氷情報が生成されたとする。この場合、他の複数のポイントについて、除雪の必要性なし、離着陸が可能、の旨の雪氷情報が生成されたとしても、除雪の必要性があり、離着陸が不可能の旨の雪氷情報が表示される。このような処理も可能である。 Alternatively, among the snow and ice information generated at each point, the information with the worst state may be selected and displayed in the monitoring image 60. For example, it is assumed that snow ice information is generated for one point that snow removal is necessary and take-off and landing are impossible. In this case, even if snow and ice information indicating that there is no need for snow removal and take-off and landing is generated for multiple other points, snow and ice information indicating that take-off and landing is not possible is displayed. Be done. Such processing is also possible.
[測定データ及び雪氷情報の予測]
本実施形態では、モニタリング装置10から取得した測定データ(測定画像データ)、及び生成した雪氷情報の少なくとも一方に基づいて、測定対象表面である滑走路1の表面2の状態を予測する予測情報を生成することが可能である。例えば今後、雪質、雪厚、滑走路状態コード、除雪作業の必要性の有無、及び離着陸の可否がどのように推移しているかを予測する予測情報を生成することが可能である。
[Prediction of measurement data and snow and ice information]
In the present embodiment, prediction information for predicting the state of the surface 2 of the runway 1, which is the surface to be measured, based on at least one of measurement data (measurement image data) acquired from the monitoring device 10 and generated snow and ice information It is possible to generate. For example, it is possible to generate prediction information for predicting how snow quality, snow thickness, runway status code, necessity of snow removal work, and whether or not takeoff and landing are transitioning in the future.
予測情報は、例えば図1に示すデータベース40に格納された測定データや雪氷情報等の現在までの履歴情報、所定の予測モデルや予測データ等に基づいて生成される。例えば空港に設置された気象レーダー等を介して取得される気象情報等に基づいて、10分後、30分後、60分後等の雪質や雪厚を含む予測情報を生成することが可能である。もちろん予測情報の生成に、任意の機械学習アルゴリズムが用いられてよい。予測情報を生成することで、空港の管理指針や運航計画等を精度よく決定することが可能である。 The prediction information is generated based on, for example, measurement data stored in the database 40 shown in FIG. 1, historical information such as snow and ice information, and the like, a predetermined prediction model, prediction data, and the like. For example, it is possible to generate prediction information including snow quality and thickness such as after 10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, etc. based on weather information etc. acquired via a weather radar etc. installed at an airport It is. Of course, any machine learning algorithm may be used to generate prediction information. By generating prediction information, it is possible to accurately determine airport management guidelines, operation plans and the like.
なおモニタリング装置10から取得された測定データの特徴に基づいて、測定対象表面である滑走路1の表面2に関する予測測定データが生成されてもよい。例えば図3A〜Cに例示するような2次元光散乱画像がどのように変化するかを予測する予測測定データが生成される。そしてこの予測測定データに基づいて、予測情報が生成されてもよい。 Predicted measurement data on the surface 2 of the runway 1, which is the surface to be measured, may be generated based on the characteristics of the measurement data acquired from the monitoring device 10. For example, predicted measurement data is generated to predict how the two-dimensional light scattering image changes as illustrated in FIGS. 3A-C. And prediction information may be generated based on this prediction measurement data.
図8は、雪厚と測定画像データ内の受光領域の最大径との関係を示すグラフである。本発明者は、積雪量(雪厚)の差異を、測定画像データ内の受光領域の最大径により検出する実験を行った。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the thickness of snow and the maximum diameter of the light receiving area in the measurement image data. The inventor conducted an experiment to detect the difference in the amount of snowfall (snow thickness) by the maximum diameter of the light receiving area in the measurement image data.
具体的には、−20℃に調温された実験室の中に、図2に例示する筐体部11及び透過部材12を構成するガラス製の水槽を準備する。水槽の上面を透過部材12として、その下部に、偏波板(ポラライザ)19を含む発信ユニット13、及び偏波板(アナライザ)22を含む受信ユニット14を設置する。 Specifically, in a laboratory adjusted to -20 ° C., a glass water tank constituting the casing 11 and the transmitting member 12 illustrated in FIG. 2 is prepared. A transmission unit 13 including a polarization plate (polarizer) 19 and a reception unit 14 including a polarization plate (analyzer) 22 are installed below the upper surface of the water tank as the transmission member 12.
発信ユニット13及び受信ユニット14は専用のステージに設置され、各々の距離、角度を手動で変更できる機構を備えている。なお偏波板(ポラライザ)19と偏波板(アナライザ)22は、その偏波方向を略直交の関係に配置される。すなわち略直交ニコルの関係が実現されるように各偏波板が配置される。 The transmitting unit 13 and the receiving unit 14 are installed on dedicated stages, and have mechanisms capable of manually changing the distance and angle of each. The polarization plate (polarizer) 19 and the polarization plate (analyzer) 22 are arranged such that the polarization directions are substantially orthogonal. That is, each polarization plate is arranged such that a substantially orthogonal Nicol relationship is realized.
発信機18にはレーザ光源を用い、発信ユニット13は鉛直に対し15°の角度で直線偏波状態の第1の電磁波E1を出射する。受信機21にはCCDカメラを用い、その散乱波E2を鉛直方向で受信し、偏波板(アナライザ)22を透過する第2の電磁波E5の二次元的な強度分布を検出可能なように配置する。 A laser light source is used as the transmitter 18, and the transmission unit 13 emits a first electromagnetic wave E1 in a linearly polarized state at an angle of 15 ° with respect to the vertical. The receiver 21 uses a CCD camera and is disposed so that it can receive the scattered wave E2 in the vertical direction and detect a two-dimensional intensity distribution of the second electromagnetic wave E5 transmitted through the polarization plate (analyzer) 22. Do.
上記の条件にて、水槽に入れる雪の厚みを5mmから40mmに変化させ、検出された第2の電磁波E5の最大径を計測した結果が図8Aに示す通りである。雪の厚さに応じて第2の電磁波E5の最大径が変化し、雪の厚さを検出できることがわかる。 Under the above conditions, the thickness of the snow placed in the water tank is changed from 5 mm to 40 mm, and the result of measuring the maximum diameter of the detected second electromagnetic wave E5 is as shown in FIG. 8A. It can be seen that the maximum diameter of the second electromagnetic wave E5 changes according to the thickness of the snow, and the thickness of the snow can be detected.
図8Bは、発信ユニット13の偏波板(ポラライザ)19、及び受信ユニット14の偏波板(アナライザ)22を取り外した場合の検出結果である。ここでは、透過部材12の第2の面12bから出射される全電磁波(散乱波E2や反射波E3を含む電磁波E4)の最大径が検出される。偏波板(ポラライザ)19、及び偏波板(アナライザ)22が備えられる場合と比べて、雪の厚さの検出精度が低くなっているのがわかる。 FIG. 8B is a detection result when the polarization plate (polarizer) 19 of the transmission unit 13 and the polarization plate (analyzer) 22 of the reception unit 14 are removed. Here, the maximum diameter of all the electromagnetic waves (electromagnetic waves E4 including the scattered wave E2 and the reflected wave E3) emitted from the second surface 12b of the transmitting member 12 is detected. It can be seen that the detection accuracy of the snow thickness is lower than when the polarization plate (polarizer) 19 and the polarization plate (analyzer) 22 are provided.
以上、本実施形態に係る雪氷モニタリングシステム100では、モニタリング装置10により、透過部材12の第2の面12bに直線偏波の第1の電磁波E1が出射される。また第2の面12bから出射される電磁波E4のうち直線偏波の第2の電磁波E5が検出される。そして、第1の電磁波E1の第1の偏波方向と、第2の電磁波E5の偏波方向とが略直交ニコルの関係となるように設定される。 As described above, in the snow and ice monitoring system 100 according to the present embodiment, the monitoring device 10 emits the linearly polarized first electromagnetic wave E1 to the second surface 12b of the transmitting member 12. Further, of the electromagnetic waves E4 emitted from the second surface 12b, the second electromagnetic wave E5 of linear polarization is detected. Then, the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the polarization direction of the second electromagnetic wave E5 are set to have a substantially orthogonal Nicol relationship.
これにより、透過部材12の第2の面12bから出射される電磁波E4のうち、透過部材12の第1の面12aや第2の面12bにより反射された反射波E3ををカットすることが可能となり、透過部材12の第1の面12aに堆積する雪3の情報を有する第2の電磁波E5のみを検出することが可能となる。この結果、第2の電磁波E5に基づいて雪3の状態を高精度に検出することが可能となり、測定対象表面である滑走路1の表面2を高精度にモニタリングすることが可能となる。 Thus, it is possible to cut the reflected wave E3 reflected by the first surface 12a or the second surface 12b of the transmission member 12 among the electromagnetic waves E4 emitted from the second surface 12b of the transmission member 12 As a result, it becomes possible to detect only the second electromagnetic wave E5 having the information of the snow 3 deposited on the first surface 12a of the transmission member 12. As a result, the state of the snow 3 can be detected with high accuracy based on the second electromagnetic wave E5, and the surface 2 of the runway 1, which is the surface to be measured, can be monitored with high accuracy.
また本実施形態では、波長の異なる複数の第1の電磁波E1を出射することで得られる複数の測定画像データに基づいて、雪3のモニタリングを実行可能である。これによりさらにモニタリング精度を向上させることが可能である。例えば透過部材12に存在する雪3の有無を判定のみならず、雪3の形状、分布、大きさ、量などに関する情報を高精度に抽出することが可能となる。また雪3の深さ(厚み)や質を分離してより高精度に求めることできる。 Moreover, in this embodiment, monitoring of snow 3 can be performed based on a plurality of measurement image data obtained by emitting a plurality of first electromagnetic waves E1 having different wavelengths. This can further improve the monitoring accuracy. For example, it is possible not only to determine the presence or absence of the snow 3 present in the transmitting member 12 but also to extract information on the shape, distribution, size, amount and the like of the snow 3 with high accuracy. Also, the depth (thickness) and quality of the snow 3 can be separated and determined with higher accuracy.
図8Bに示すように、透過部材12により反射される正反射(鏡面反射)成分をカットできない場合には、雪3のモニタリング精度が低下してしまう。発信ユニット13及び受信ユニット14の位置や姿勢を適宜設計することで、透過部材12からの正反射成分を避けることも考えられる。しかしならがこの場合、発信ユニット13及び受信ユニット14の設置設計が非常に制限されてしまい、装置の小型化が難しい。 As shown in FIG. 8B, when the specular reflection (specular reflection) component reflected by the transmitting member 12 can not be cut, the monitoring accuracy of the snow 3 is lowered. It is also conceivable to avoid the specular reflection component from the transmitting member 12 by appropriately designing the positions and attitudes of the transmitting unit 13 and the receiving unit 14. However, in this case, the installation design of the transmission unit 13 and the reception unit 14 is very limited, making it difficult to miniaturize the device.
本実施形態では、偏波板(ポラライザ)19、及び偏波板(アナライザ)22を備えることにより、透過部材12により反射される正反射(鏡面反射)成分をカットすることが可能である。従って、発信ユニット13及び受信ユニット14の配置の自由度を向上させることが可能となり、装置の小型化を実現することが可能となる。これにより装置の設置場所の選択の自由度を向上させることが可能となり、また路面や構造物の内部等の必要な箇所に装置を埋め込むことが容易となる。さらに、透過部材12の形状、材質の選択の自由度も向上させることが可能である。 In this embodiment, by providing the polarization plate (polarizer) 19 and the polarization plate (analyzer) 22, it is possible to cut off the specular reflection (specular reflection) component reflected by the transmission member 12. Therefore, the degree of freedom in the arrangement of the transmission unit 13 and the reception unit 14 can be improved, and the device can be miniaturized. This makes it possible to improve the degree of freedom in selecting the installation place of the device, and also facilitates embedding the device in a necessary place such as a road surface or the inside of a structure. Furthermore, it is possible to improve the freedom of selection of the shape and material of the transmission member 12.
また、例えば略直交ニコルの関係を維持したまま第1の電磁波E1の第1の偏波方向と、第2の電磁波E5の偏波方向とをそれぞれ変更する。すなわち略直交ニコルの関係を維持したまま偏波板(ポラライザ)19及び偏波板(アナライザ)22をそれぞれ回転させる。その際に得られる第2の電磁波E5の検出結果(測定データ)に基づいて、雪3の状態等を高精度にモニタリングすることも可能である。 For example, the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the polarization direction of the second electromagnetic wave E5 are changed while maintaining the substantially orthogonal Nicol relationship. That is, the polarization plate (polarizer) 19 and the polarization plate (analyzer) 22 are respectively rotated while maintaining the substantially orthogonal Nicol relationship. It is also possible to monitor the state of the snow 3 with high accuracy based on the detection result (measurement data) of the second electromagnetic wave E5 obtained at that time.
なお本技術は、第1の電磁波E1の第1の偏波方向と、第2の電磁波E5の偏波方向とを略直交ニコルの関係に設定する場合に限定される訳ではない。第1の偏波方向と第2の偏波方向とが互いに交差するように設定することで、透過部材12からの正反射成分を抑制することが可能となり、モニタリング精度を向上させることが可能である。所望とするモニタリング精度が発揮されるように、第1の偏波方向及び第2の偏波方向の交差角度を適宜設定すればよい。 The present technology is not limited to the case where the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the polarization direction of the second electromagnetic wave E5 are set to have a substantially orthogonal Nicol relationship. By setting the first polarization direction and the second polarization direction to cross each other, it is possible to suppress the specular reflection component from the transmitting member 12 and improve the monitoring accuracy. is there. The crossing angles of the first polarization direction and the second polarization direction may be appropriately set so that the desired monitoring accuracy is exhibited.
また本実施形態に係るモニタリング装置10では、発信ユニット13の位置及び姿勢を適宜変更することが可能である。これにより設置環境や、雪3等の状態に応じて、直線偏波の第1の電磁波E1を最適に照射することが可能となる。この結果、高精度な計測分解能を得ることができ、詳細な雪3の深さや質に関する状態を、高精度にモニタリングすることが可能となる。 Moreover, in the monitoring apparatus 10 which concerns on this embodiment, it is possible to change the position and attitude | position of the transmission unit 13 suitably. As a result, it becomes possible to optimally irradiate the first electromagnetic wave E1 of linear polarization according to the installation environment and the state of snow 3 or the like. As a result, highly accurate measurement resolution can be obtained, and it becomes possible to monitor the state regarding the depth and quality of the detailed snow 3 with high accuracy.
また受信ユニット14の位置及び姿勢も適宜変更可能である。これにより設置環境や、雪3等の状態に応じて、第2の電磁波E5の一次元あるいは二次元的な強度分布を最適に検出することが可能となる。この結果、高精度な計測分解能を得ることができ、詳細な雪3の深さや質に関する状態を、高精度にモニタリングすることが可能となる。 Further, the position and attitude of the receiving unit 14 can be changed as appropriate. Thereby, it is possible to optimally detect the one-dimensional or two-dimensional intensity distribution of the second electromagnetic wave E5 in accordance with the installation environment or the state of the snow 3 or the like. As a result, highly accurate measurement resolution can be obtained, and it becomes possible to monitor the state regarding the depth and quality of the detailed snow 3 with high accuracy.
また本実施形態に係る雪氷モニタリングシステム100では、測定対象表面である滑走路1の表面2の測定データの特徴に基づいて、雪氷情報が生成される。これにより、滑走路1の表面2の状態を高精度にモニタリングして、そのモニタリング結果を有効に利用することが可能となる。 In the snow and ice monitoring system 100 according to the present embodiment, the snow and ice information is generated based on the feature of the measurement data of the surface 2 of the runway 1 which is the surface to be measured. Thereby, it becomes possible to monitor the state of the surface 2 of the runway 1 with high precision, and to utilize the monitoring result effectively.
例えばモニタリング結果として、雪質、雪厚、滑走路状態コード、除雪作業の必要性の有無、及び離着陸の可否等、種々の分析結果を提供することが可能であるので、滑走路1の表面2の状態を非常に精度よく把握することが可能となる。 For example, since it is possible to provide various analysis results such as snow quality, snow thickness, runway condition code, necessity of snow removal operation, and whether takeoff and landing are possible as monitoring results, the surface 2 of runway 1 It becomes possible to grasp the state of the very accurately.
またモニタリング画像60を介して、滑走路1の表面2の積雪状態、離着陸可否、除雪の必要性等をリアルタイムで空港の管理者5aやパイロット5b、地上の運航管理者5c等に表示することで、積雪によるオーバーラン事故や運航遅延及び欠航を防ぐことができるため、運航安全性の向上および運航効率性の向上を図ることができる。また滑走路面状態の予測を表示することによって航空運航の効率化をさらに図ることができる。 Also, by displaying the state of snow on the surface 2 of the runway 1, availability of takeoff and landing, necessity of snow removal, etc. in real time to the airport manager 5a, pilot 5b, ground operation manager 5c, etc. via the monitoring image 60. Since it is possible to prevent an overrun accident due to snow, a delay in operation, and a cancellation, it is possible to improve the operation safety and the operation efficiency. Further, by displaying the prediction of the runway surface condition, it is possible to further enhance the efficiency of the air navigation.
また本実施形態では、モニタリング装置10が、滑走路1の内部に埋め込まれるので、航空機の障害となることを回避することが可能である。また外部の自然環境によるモニタリングの精度に対する影響を排除し、外部からの異物の衝突等による破損等を防止しつつ、滑走路全体の詳細な積雪の深さや質に関する状態をモニタリングすることが可能となる Further, in the present embodiment, since the monitoring device 10 is embedded inside the runway 1, it is possible to avoid an obstacle to the aircraft. In addition, it is possible to monitor the state of detailed snow depth and quality of the entire runway while eliminating the influence on the accuracy of monitoring by the external natural environment and preventing damage etc. from foreign objects from the outside. Become
<第2の実施形態>
本発明に係る第2の実施形態の雪氷モニタリングシステムについて説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した雪氷モニタリングシステム100における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
Second Embodiment
A snow and ice monitoring system according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the description will be omitted or simplified for portions similar to the configuration and operation in the snow and ice monitoring system 100 described in the above embodiment.
図9は、本実施形態に係るモニタリング装置210の構成例を示す模式図である。モニタリング装置210は、筐体部211と、透過部材212と、発信ユニット213と、受信ユニット214と、保持機構271と、ハーフミラー272と、制御ブロック216とを有する。 FIG. 9 is a schematic view showing a configuration example of a monitoring device 210 according to the present embodiment. The monitoring device 210 includes a housing portion 211, a transmission member 212, a transmission unit 213, a reception unit 214, a holding mechanism 271, a half mirror 272, and a control block 216.
保持機構271は、筐体部211の内部空間Sにおいて、発信ユニット213、ハーフミラー272、及び受信ユニット214を、所定の位置及び姿勢にてそれぞれ保持する。 The holding mechanism 271 holds the transmission unit 213, the half mirror 272, and the reception unit 214 at predetermined positions and postures in the internal space S of the housing unit 211.
図9に示すように本実施形態では、発信ユニット213は、透過部材212の第2の面212bの下方に、第2の面212bの面方向と略平行の向きとなるように保持される。従って発信ユニット213の発信機218からは、第2の面212bの面方向と略平行の方向に沿って測定波となる電磁波が出射される。そして同じ方向に沿って、偏波板(ポラライザ)219から直線偏波の第1の電磁波E1が出射される。 As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the transmission unit 213 is held below the second surface 212 b of the transmission member 212 so as to be substantially parallel to the surface direction of the second surface 212 b. Therefore, from the transmitter 218 of the transmission unit 213, an electromagnetic wave to be a measurement wave is emitted along a direction substantially parallel to the surface direction of the second surface 212b. Then, the first electromagnetic wave E1 of linear polarization is emitted from the polarization plate (polarizer) 219 along the same direction.
ハーフミラー272は、発信ユニット213から出射される第1の電磁波E1の出射光軸O3上に保持される。ハーフミラー272は、第1の電磁波E1の出射光軸O2に対して略45°の角度で、上方に向けて第1の電磁波E1の一部を反射可能なように斜めに配置される。従ってハーフミラー272により上方に反射された第1の電磁波E1は、第2の面212bに対して略垂直となる方向に沿って、第2の面212bに入射する。この結果、第2の面212bに対する第1の電磁波E1の入射光軸O4は、第2の面212bに略垂直方向に沿って延在することになる。 The half mirror 272 is held on the emission optical axis O3 of the first electromagnetic wave E1 emitted from the transmission unit 213. The half mirror 272 is obliquely disposed so as to be able to reflect a part of the first electromagnetic wave E1 upward at an angle of about 45 ° with respect to the emission optical axis O2 of the first electromagnetic wave E1. Therefore, the first electromagnetic wave E1 reflected upward by the half mirror 272 is incident on the second surface 212b along a direction substantially perpendicular to the second surface 212b. As a result, the incident optical axis O4 of the first electromagnetic wave E1 with respect to the second surface 212b extends along a direction substantially perpendicular to the second surface 212b.
受信ユニット214は、ハーフミラー272を間に挟むように、第2の面212bに対向するように保持される。また受信ユニット214は、受信機221の光軸O2が、ハーフミラー272により反射された第1の電磁波E1の入射光軸O4と略同軸となるように配置される。従って本実施形態では、透過部材212の第2の面212bから出射された電磁波E4(散乱波E2及び反射波E3)は、光軸O2に沿って進みハーフミラー272に入射する。ハーフミラー272を透過した電磁波E4の一部は、偏波板(アナライザ)222に入射し、直線偏波の第2の電磁波E5が受信機221に入射する。 The receiving unit 214 is held so as to face the second surface 212 b with the half mirror 272 interposed therebetween. Further, the receiving unit 214 is disposed such that the optical axis O2 of the receiver 221 is substantially coaxial with the incident optical axis O4 of the first electromagnetic wave E1 reflected by the half mirror 272. Therefore, in the present embodiment, the electromagnetic wave E4 (scattered wave E2 and reflected wave E3) emitted from the second surface 212b of the transmitting member 212 travels along the optical axis O2 and enters the half mirror 272. A part of the electromagnetic wave E4 transmitted through the half mirror 272 enters the polarization plate (analyzer) 222, and the second electromagnetic wave E5 of linearly polarized wave enters the receiver 221.
このように本実施形態では、透過部材212の第2の面212bに対する第1の電磁波E1の入射光軸O4と、受信ユニット214の受信機221の光軸O2とが、互いに略同軸となる同軸構成が実現される。これにより装置の小型化を図ることが可能となり、装置の設置場所の選択の自由度を向上させることが可能となる。また路面や構造物の内部等の必要な箇所に装置を埋め込むことが容易となる。 As described above, in the present embodiment, the incident optical axis O4 of the first electromagnetic wave E1 to the second surface 212b of the transmission member 212 and the optical axis O2 of the receiver 221 of the receiving unit 214 are coaxial with each other. The configuration is realized. This makes it possible to miniaturize the apparatus and to improve the freedom of selection of the installation place of the apparatus. In addition, it becomes easy to embed the device in a necessary place such as a road surface or the inside of a structure.
本実施形態では、保持機構271及びハーフミラー272により、同軸機構部が実現される。同軸機構部の構成は限定されず、他の種類のビームスプリッタや他の光学部材等が用いられてもよい。また図9に示す発信ユニット213及び受信ユニット214が、互いに逆の位置に配置されてもよい。また保持機構271が、発信ユニット213の位置や姿勢、受信ユニット214の位置や姿勢を同軸構成が実現される範囲で変更可能に構成されてもよい。 In the present embodiment, the holding mechanism 271 and the half mirror 272 realize a coaxial mechanism. The configuration of the coaxial mechanism is not limited, and other types of beam splitters, other optical members, and the like may be used. Also, the transmitting unit 213 and the receiving unit 214 shown in FIG. 9 may be arranged in mutually opposite positions. Further, the holding mechanism 271 may be configured to be able to change the position and orientation of the transmitting unit 213 and the position and orientation of the receiving unit 214 in a range where the coaxial configuration is realized.
<第3の実施形態>
図10は、本発明の第3の実施形態に係る解析装置330の機能的な構成例を示すブロック図である。解析装置330は、機能ブロックとして、測定波長決定部335、及び外部制御部336を有する。
Third Embodiment
FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration example of an analysis device 330 according to the third embodiment of the present invention. The analysis device 330 includes a measurement wavelength determination unit 335 and an external control unit 336 as functional blocks.
測定波長決定部335は、モニタリング装置10から取得した測定データ(測定画像データ)、及び生成された雪氷情報の少なくとも一方に基づいて、モニタリング装置10の発信機18から出射される測定波の特性を決定することが可能である。本実施形態において、測定波長決定部335は、設定部に相当する。 The measurement wavelength determination unit 335 determines the characteristics of the measurement wave emitted from the transmitter 18 of the monitoring device 10 based on at least one of the measurement data (measurement image data) acquired from the monitoring device 10 and the generated snow and ice information. It is possible to make a decision. In the present embodiment, the measurement wavelength determination unit 335 corresponds to a setting unit.
例えば、発信機18が複数の波長の第1の電磁波E1を出射可能である場合に、その複数の波長から、測定に用いられる波長が選択される。上記したように、吸収・散乱・反射特性が異なる第1〜第3の波長λ1〜λ3の第1の電磁波E1が出射される場合に、第1の波長λ1、第2の波長λ2、及び第3の波長λ3の各々を、複数の波長から適宜選択して決定することが可能である。 For example, when the transmitter 18 can emit the first electromagnetic waves E1 of a plurality of wavelengths, the wavelength used for measurement is selected from the plurality of wavelengths. As described above, when the first electromagnetic wave E1 of the first to third wavelengths λ1 to λ3 having different absorption, scattering, and reflection characteristics is emitted, the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the first wavelength Each of the three wavelengths λ3 can be appropriately selected and determined from a plurality of wavelengths.
あるいは、発信機18が所定の波長域内において、第1の電磁波E1の波長を連続的に変更可能である場合は、当該波長域内において、第1の波長λ1、第2の波長λ2、及び第3の波長λ3の各々が適宜決定される。 Alternatively, in the case where the transmitter 18 can continuously change the wavelength of the first electromagnetic wave E1 within the predetermined wavelength range, the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength Each of the wavelengths λ3 of
また、測定された雪質や雪厚に応じて、第1の波長λ1、第2の波長λ2、及び第3の波長λ3の中から、測定に必要な波長が選択される場合もあり得る。例えば雪3の状態に応じて、所望とする雪氷情報を得られるように、第1の電磁波E1の波長が第1の波長λ1、第2の波長λ2、及び第3の波長λ3の中から適宜選択される。このような処理も可能である。 In addition, a wavelength necessary for measurement may be selected from the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength λ3 in accordance with the measured snow quality and thickness. For example, the wavelength of the first electromagnetic wave E1 is appropriately selected from the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength λ3 so that desired snow and ice information can be obtained according to the state of the snow 3 It is selected. Such processing is also possible.
またPC等の所定のコンピュータ等を介して入力される、管理者5aや専門のオペレータ等の操作により、第1の電磁波E1の波長等の発信機18から出射される測定波の特性が設定可能であってもよい。すなわち手動により、測定波の特性が変更可能であってもよい。 In addition, the characteristics of the measurement wave emitted from the transmitter 18, such as the wavelength of the first electromagnetic wave E1, can be set by the operation of the administrator 5a or a specialized operator, etc., which is input via a predetermined computer such as a PC It may be That is, the characteristics of the measurement wave may be changeable manually.
第1の電磁波E1の波長の設定の具体例について説明する。例えば積雪予測に基づいて第1の電磁波E1の波長を設定することが可能である。例えば予測情報として、降雪量が増える旨の情報が生成された場合には、予め雪厚観測に適した波長を選択する(雪の層の中によりもぐっていける可視域波長等)。例えば雪が積もっている状態から何分後雨が降る旨の予測情報が生成された場合には、予め含水率(水分含有率)測定に適した波長を選択する。 A specific example of setting of the wavelength of the first electromagnetic wave E1 will be described. For example, it is possible to set the wavelength of the first electromagnetic wave E1 based on snowfall prediction. For example, when information indicating that the snowfall amount is increased is generated as the prediction information, a wavelength suitable for snow thickness observation is selected in advance (a visible wavelength more likely to flow in the snow layer, etc.). For example, in the case where prediction information indicating that it will rain several minutes after snow accumulation is generated, a wavelength suitable for measuring the water content (water content ratio) is selected in advance.
また、雪厚の結果に基づいて第1の電磁波E1の波長を設定することが可能である。例えば、ある波長で雪厚を最初に測定した場合に、雪厚が薄くしか積もっていないと判定されたとする。この場合には、雪厚よりむしろ表層の雪質を重点的に測定する必要があるため粒径判定に効果的な近赤外等の波長による測定にシフトする。雪厚がある程度厚いと判定された場合には、近赤外の波長よりもむしろ雪の層の中をもぐっていける可視域波長等を選択することで雪厚測定を重点に置く。 In addition, it is possible to set the wavelength of the first electromagnetic wave E1 based on the result of the snow thickness. For example, when snow thickness is first measured at a certain wavelength, it is determined that only thin snow thickness is accumulated. In this case, since it is necessary to measure the snow quality of the surface layer rather than the thickness of the snow, it shifts to the measurement by the wavelength such as near infrared which is effective for the particle size determination. When it is judged that the snow thickness is thick to some extent, emphasis is placed on snow thickness measurement by selecting a visible wavelength or the like that can penetrate the snow layer rather than the near infrared wavelength.
また、含水率の結果に基づいて第1の電磁波E1の波長を設定することが可能である。例えば、ある波長で含水率を最初に測定した場合に、ある程度含水率が高いと判定されたとする。この場合には、雪質の光学的観測において含水率による誤差が生じる可能性があるため、含水率計測に効果的な波長と雪質計測に効果的な波長を同時に選択し誤差を補う。誤差の影響が出ないレベルの含水率であると判定された場合には、雪質観測に効果的な波長のみを選択して雪質を重点的に測定する。 Further, it is possible to set the wavelength of the first electromagnetic wave E1 based on the result of the water content. For example, when the moisture content is first measured at a certain wavelength, it is assumed that the moisture content is determined to be high to some extent. In this case, since an error may occur due to the moisture content in optical observation of the snow quality, a wavelength effective for moisture content measurement and a wavelength effective for snow quality measurement are simultaneously selected to compensate for the error. If it is determined that the moisture content is at a level not affected by the error, only the wavelength effective for snow quality observation is selected and the snow quality is mainly measured.
また、生成された雪氷情報の信頼度を判定し、信頼度が所定の閾値よりも低い場合に、第1の電磁波E1の波長を変更するといった処理も可能である。 It is also possible to determine the reliability of the generated snow and ice information, and to change the wavelength of the first electromagnetic wave E1 when the reliability is lower than a predetermined threshold.
このように測定波の特性を設定可能とすることで、滑走路1の表面2の状態を高精度にモニタリングして、そのモニタリング結果を有効に利用することが可能となる。なお、測定波の特性は、第1の電磁波E1の波長に限定されず、第1の電磁波E1の強度、偏波状態、パルス間隔等、任意の特性が決定されてもよい。また測定波の特性の設定に、任意の機械学習アルゴリズムが用いられてよい。 As described above, by making it possible to set the characteristic of the measurement wave, it is possible to monitor the state of the surface 2 of the runway 1 with high accuracy and to effectively use the monitoring result. The characteristic of the measurement wave is not limited to the wavelength of the first electromagnetic wave E1, and any characteristic such as the intensity, polarization state, and pulse interval of the first electromagnetic wave E1 may be determined. Also, any machine learning algorithm may be used to set the characteristics of the measurement wave.
測定データや雪氷情報等に基づいて、第1の電磁波E1の強度や受信機21のゲインが手動又は自動で選定可能であってもよい。例えば測定データにレンジオーバー(サチュレーション)の部分が存在する場合は、第1の電磁波E1の強度(輝度)を下げるとともに、受信機21のゲインを小さくする。また測定データ全体が所定の閾値よりも小さければ、第1の電磁波E1の強度(輝度)を上げるとともに、受信機21のゲインを小さくする。このように、測定データの傾向から強度やゲインを適切に変更することで、最適な測定が可能となる。 The intensity of the first electromagnetic wave E1 and the gain of the receiver 21 may be manually or automatically selectable based on measurement data, snow and ice information, and the like. For example, when the range over (saturation) portion exists in the measurement data, the intensity (brightness) of the first electromagnetic wave E1 is lowered and the gain of the receiver 21 is decreased. If the entire measurement data is smaller than a predetermined threshold, the intensity (brightness) of the first electromagnetic wave E1 is increased and the gain of the receiver 21 is decreased. As described above, by appropriately changing the strength and the gain from the tendency of the measurement data, the optimum measurement can be performed.
また外部の気象情報等に基づいて、第1の電磁波E1の強度や受信機21のゲインが変更されてもよい。例えば、外部の環境光が強く、測定データの値が大きくなるようであれば、第1の電磁波E1の強度(輝度)を上げるとともに、受信機21のゲインを小さくして、データのS/Nを向上させる。このような処理も可能である。 The intensity of the first electromagnetic wave E1 and the gain of the receiver 21 may be changed based on external weather information and the like. For example, if the external environment light is strong and the value of the measurement data is large, the intensity (brightness) of the first electromagnetic wave E1 is increased and the gain of the receiver 21 is decreased to make the S / N ratio of the data. Improve. Such processing is also possible.
外部制御部336は、モニタリング装置10から取得した測定データ(測定画像データ)、及び生成された雪氷情報の少なくとも一方に基づいて、外部の装置を制御するための制御情報を生成する。例えば外部制御部336は、環境や状況・解析装置230で処理した測定データや雪氷情報に応じて、外部の機器をコントロールするための信号を伝達することが可能である。 The external control unit 336 generates control information for controlling an external device based on at least one of the measurement data (measurement image data) acquired from the monitoring device 10 and the generated snow and ice information. For example, the external control unit 336 can transmit a signal for controlling an external device according to the measurement data and the snow and ice information processed by the environment, the condition and analysis device 230.
これにより、例えば積雪による注意を喚起するための警報の開始や、除雪の必要性を報知するランプの点灯等を、リアルタイムで素早く実行することが可能となり、次のアクションを適切に起動させることが可能となる。本実施形態において、外部制御部336は、制御情報生成部に相当する。 As a result, for example, it becomes possible to quickly execute in real time, for example, the start of an alarm to draw attention due to snowfall, the lighting of a lamp notifying of the need for snow removal, etc., and the next action can be appropriately activated. It becomes possible. In the present embodiment, the external control unit 336 corresponds to a control information generation unit.
<その他の実施形態>
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
<Other Embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various other embodiments can be realized.
直線偏波の第1の電磁波E1を照射することで得られる測定データに基づいた堆積物の同定方法の他の例について説明する。 The other example of the identification method of the deposit based on the measurement data obtained by irradiating 1st electromagnetic waves E1 of linear polarization is demonstrated.
堆積物に向けて照射される直線偏波の第1の電磁波E1は、堆積物により反射・散乱され、偏波状態が変化する。この偏波状態の変化に基づいて、堆積物の種類等を同定することが可能である。すなわち透過部材から出射される電磁波E4の偏波状態に基づいて、堆積物に関する堆積物情報を生成することが可能である。 The linearly polarized first electromagnetic wave E1 emitted toward the deposit is reflected and scattered by the deposit, and the polarization state changes. Based on the change in polarization state, it is possible to identify the type of deposit and the like. That is, it is possible to generate deposit information on deposits based on the polarization state of the electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member.
例えば雪、氷、水の各々の散乱特性を考察すると、雪>氷>水の順で、多重散乱が発生する度合いが大きいのが分かった。すなわち雪が一番多く多重散乱を発生させ、水による多重散乱は一番少なかった。この考察に基づいて、透過部材から出射される電磁波E4の偏波成分の割合に基づいて、雪、氷、水の各々の状態を判別することが可能である。具体的には、以下の通りである。
電磁波E4の偏波成分が多い→多順散乱が少ない→水の状態
電磁波E4の偏波成分が中程度→多順散乱が中程度→氷の状態
電磁波E4の偏波成分が少ない→多順散乱が多い→雪
なお判別の基準となる偏波成分の量については、キャリブレーション等により予め設定することが可能である。
For example, considering the scattering characteristics of snow, ice, and water, it was found that multiple scattering occurs in the order of snow>ice> water. That is, snow is the largest and causes multiple scattering, and water causes the least scattering. Based on this consideration, it is possible to determine the state of each of snow, ice, and water based on the ratio of the polarization component of the electromagnetic wave E4 emitted from the transmission member. Specifically, it is as follows.
The polarization component of the electromagnetic wave E4 is large → the multiorder scattering is small → the state of water The polarization component of the electromagnetic wave E4 is medium → the multiorder scattering is medium → the state of the ice The amount of polarization component, which is the basis of discrimination, can be set in advance by calibration or the like.
また堆積物の粒子の均一性について考察すると、粒子の均一性が高いほど、電磁波E4の偏波成分が強くなる。従って偏波成分の割合に基づいて、堆積物の粒子の均一性を判別することが可能である。具体的には、以下の通りである。
電磁波E4の偏波成分が多い→偏波成分が強い→粒子の均一性が高い
電磁波E4の偏波成分が中程度→偏波成分が中程度→粒子の均一性は中程度
電磁波E4の偏波成分が少ない→偏波成分が弱い→粒子の均一性は低い
なお判別の基準となる偏波成分の量については、キャリブレーション等により予め設定することが可能である。
Also, considering the particle uniformity of the deposit, the higher the particle uniformity, the stronger the polarization component of the electromagnetic wave E4. It is therefore possible to determine the uniformity of the particles of the deposit on the basis of the proportion of polarization components. Specifically, it is as follows.
The polarization component of the electromagnetic wave E4 is large → the polarization component is strong → the particle uniformity is high The polarization component of the electromagnetic wave E4 is medium → the polarization component is medium → the particle uniformity is medium polarization of the electromagnetic wave E4 The component is small → the polarization component is weak → the uniformity of the particles is low. The amount of the polarization component to be the reference of discrimination can be set in advance by calibration or the like.
透過部材から出射される電磁波E4の偏波成分の割合を検出する方法としては、例えば上記で説明したような偏波板(アナライザ)を用いる方法が挙げられる。すなわち偏波板(アナライザ)により抽出された直線偏波の第2の電磁波E5の割合に基づいて、電磁波E4の偏波成分の割合を検出することが可能である。 As a method of detecting the ratio of the polarization component of the electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member, for example, a method using a polarization plate (analyzer) as described above can be mentioned. That is, it is possible to detect the proportion of the polarization component of the electromagnetic wave E4 based on the proportion of the second electromagnetic wave E5 of the linear polarization extracted by the polarization plate (analyzer).
例えば、受信機により生成される測定画像データの第2の電磁波E5の最大径が大きい場合には、電磁波E4の偏波成分の割合は多いと判定される。第2の電磁波E5の最大径が小さい場合には、電磁波E4の偏波成分の割合は少ないと判定される。第2の電磁波E5の強度に基づいて電磁波E4の偏波成分の割合が検出されてもよい。例えば測定画像データの第2の電磁波E5の平均輝度等に基づいて、電磁波E4の偏波成分の割合が算出されてもよい。 For example, when the maximum diameter of the second electromagnetic wave E5 of the measurement image data generated by the receiver is large, it is determined that the ratio of the polarization component of the electromagnetic wave E4 is large. If the maximum diameter of the second electromagnetic wave E5 is small, it is determined that the proportion of the polarization component of the electromagnetic wave E4 is small. The ratio of the polarization component of the electromagnetic wave E4 may be detected based on the intensity of the second electromagnetic wave E5. For example, the ratio of the polarization component of the electromagnetic wave E4 may be calculated based on the average brightness or the like of the second electromagnetic wave E5 of the measurement image data.
なお第2の電磁波E5の第2の電波方向をどの方向に設定するかは限定されない。すなわち偏波板(アナライザ)の回転角度は限定することなく、電磁波E4の偏波成分の割合を検出することが可能である。もちろん上記で説明したように、第1の電磁波E1の第1の偏波方向と、第2の電磁波E5の偏波方向とが略直交ニコルの関係となるように設定することで、透過部材により反射される正反射成分をカットすることが可能となり、検出精度を向上させることが可能となる。 The direction in which the second radio wave direction of the second electromagnetic wave E5 is to be set is not limited. That is, it is possible to detect the ratio of the polarization component of the electromagnetic wave E4 without limiting the rotation angle of the polarization plate (analyzer). Of course, as described above, by setting the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the polarization direction of the second electromagnetic wave E5 to have a substantially orthogonal Nicol relationship, the transmission member It becomes possible to cut off the specular reflection component to be reflected, and it becomes possible to improve the detection accuracy.
透過部材から出射される電磁波E4から直線偏波の第2の電磁波E5と、第2の電磁波E5と異なる偏波成分である直線偏波の第3の電磁波とがそれぞれ抽出されてもよい。そして第2の電磁波E5及び第3の電磁波に基づいて、堆積物情報が生成されてもよい。 The second electromagnetic wave E5 of linear polarization and the third electromagnetic wave of linear polarization which is a polarization component different from the second electromagnetic wave E5 may be extracted from the electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member. And deposit information may be generated based on the 2nd electromagnetic wave E5 and the 3rd electromagnetic wave.
透過部材から出射される電磁波E4には、堆積物が堆積する側の空間の環境光(電磁波)が含まれる場合もあり得る。環境光は無偏波であるので、第2の電磁波E5に含まれる環境光の成分の量と、第3の電磁波に含まれる環境光の成分の量は、互いに略等しい。一方で、電磁波E4のうち堆積物により反射・散乱された散乱波E2は、直線偏波の第1の電磁波E1が反射・散乱された電磁波であるので、偏波成分に偏りがある。従って第2の電磁波E5に含まれる散乱波E2の成分の量と、第3の電磁波に含まれる散乱波E2の成分の量は、互いに異なってくる。従って第2の電磁波E5と第3の電磁波の差分をとることで、環境光の成分をキャンセルした測定データを得ることが可能となり、高い精度で堆積物の状態等を同定することが可能となる。 The electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member may include ambient light (electromagnetic wave) of the space on the side where the deposit is deposited. Since ambient light is non-polarized, the amount of ambient light components contained in the second electromagnetic wave E5 and the amount of ambient light components contained in the third electromagnetic wave are approximately equal to each other. On the other hand, since the scattered wave E2 reflected and scattered by the deposit among the electromagnetic wave E4 is an electromagnetic wave in which the first electromagnetic wave E1 of linear polarization is reflected and scattered, the polarization component has a bias. Therefore, the amount of the component of the scattered wave E2 included in the second electromagnetic wave E5 and the amount of the component of the scattered wave E2 included in the third electromagnetic wave are different from each other. Therefore, by taking the difference between the second electromagnetic wave E5 and the third electromagnetic wave, it becomes possible to obtain measurement data in which the component of the environmental light is canceled, and it becomes possible to identify the state of the deposit with high accuracy. .
互いに偏波方向が異なる第2の電磁波E5と第3の電磁波とを抽出する方法は限定されず、例えば偏波板(アナライザ)を回転させることで、2種類の直線偏波の電磁波を抽出することが可能である。あるいは互いに回転位置が異なる偏波板(アナライザ)が受信機の光軸上に交互に配置されてもよい。さらに、互いに回転位置が異なる偏波板(アナライザ)が設置された複数の受信機が設置されてもよい。 The method of extracting the second electromagnetic wave E5 and the third electromagnetic wave having mutually different polarization directions is not limited. For example, by rotating a polarization plate (analyzer), electromagnetic waves of two types of linearly polarized waves are extracted. It is possible. Alternatively, polarization plates (analyzers) whose rotational positions are different from each other may be alternately arranged on the optical axis of the receiver. Furthermore, a plurality of receivers may be installed in which polarization plates (analyzers) whose rotational positions are different from each other are installed.
あるいは偏波状態に応じて電磁波を分割する偏波ビームスプリッタ等を用いて、互いに偏波方向が異なる第2の電磁波E5と第3の電磁波とをともに抽出することも可能である。抽出された第2の電磁波E5の光軸上、及び第3の電磁波の光路上に、センサ部をそれぞれ配置することで、第2の電磁波E5及び第3の電磁波をともに検出することが可能である。 Alternatively, it is also possible to extract both the second electromagnetic wave E5 and the third electromagnetic wave having different polarization directions by using a polarization beam splitter or the like that divides the electromagnetic wave according to the polarization state. By arranging the sensor unit on the optical axis of the extracted second electromagnetic wave E5 and on the optical path of the third electromagnetic wave, it is possible to detect both the second electromagnetic wave E5 and the third electromagnetic wave. is there.
透過部材から出射される電磁波E4から抽出される、互いに偏波方向が異なる複数の直線偏波の電磁波の数は限定されず、3以上の直線偏波の電磁波が抽出され測定データとして用いられてもよい。例えば所定の角度で順に偏波板(アナライザ)が回転され、各回転位置にて測定される電磁波が用いられてもよい。これらの複数の直線偏波の電磁波を用いることで、例えば環境光の成分をノイズ成分として抽出することも可能である。もちろん偏波ビームスプリッタ等の光学素子を用いて、3以上の直線偏波の電磁波を抽出することも可能である。 The number of linearly polarized electromagnetic waves having different polarization directions and extracted from the electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member is not limited, and three or more linearly polarized electromagnetic waves are extracted and used as measurement data. It is also good. For example, the polarization plate (analyzer) may be sequentially rotated at a predetermined angle, and an electromagnetic wave measured at each rotational position may be used. By using the plurality of linearly polarized electromagnetic waves, for example, it is also possible to extract the component of ambient light as a noise component. Of course, it is also possible to extract three or more linearly polarized electromagnetic waves using an optical element such as a polarization beam splitter.
なお、上記で例示した同定方法が実行される際に、所定の機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。 When the identification method exemplified above is executed, a predetermined machine learning algorithm may be used.
図11は、他の実施形態に係るモニタリング装置の構成例を示す模式図である。モニタリング装置410は、筐体部411と、透過部材412と、発信ユニット413と、複数の受信ユニット414と、制御ブロック416とを有する。 FIG. 11 is a schematic view showing a configuration example of a monitoring device according to another embodiment. The monitoring device 410 includes a housing 411, a transmitting member 412, a transmitting unit 413, a plurality of receiving units 414, and a control block 416.
複数の受信ユニット414は、発信ユニット413側から5列に並ぶように配置される。このように複数の受信ユニット414を設置することで、雪3の広い範囲に対して、雪質や雪厚を測定することが可能となり、滑走路1の表面2の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。また各受信ユニット414に含まれる偏波板(アナライザ)の回転位置を異ならせることで、互いに偏波方向の異なる電磁波を抽出することが可能である。 The plurality of receiving units 414 are arranged in five rows from the transmitting unit 413 side. By installing a plurality of receiving units 414 in this manner, it becomes possible to measure snow quality and thickness for a wide range of snow 3 and monitor the state of the surface 2 of the runway 1 with high accuracy. It becomes possible. Further, by making the rotational positions of the polarization plates (analyzers) included in the respective receiving units 414 different, it is possible to extract electromagnetic waves having different polarization directions.
発信ユニット及び受信ユニットの構成は限定されず、任意に構成されてよい。例えば上記では、直線偏波の第1の電磁波E1を出射するために、第1の抽出部として偏波板(ポラライザ)が用いられた。これに限定されず、第1の電磁波E1として、直線偏波のレーザ光を出射可能なレーザ光源が用いられてもよい。すなわち第1の抽出部を省略することも可能である。これにより容易に第1の電磁波E1を生成することが可能である。なお例えば、レーザ光源を回転させることで、第1の電磁波E1の第1の偏波方向を任意に制御することが可能である。 The configurations of the transmitting unit and the receiving unit are not limited, and may be arbitrarily configured. For example, in the above, a polarization plate (polarizer) is used as a first extraction unit in order to emit a linearly polarized first electromagnetic wave E1. The invention is not limited thereto, and a laser light source capable of emitting a linearly polarized laser beam may be used as the first electromagnetic wave E1. That is, it is possible to omit the first extraction unit. Thereby, it is possible to easily generate the first electromagnetic wave E1. For example, by rotating the laser light source, it is possible to arbitrarily control the first polarization direction of the first electromagnetic wave E1.
また発信ユニット及び受信ユニットに、液晶可変波長板等の光学素子(液晶偏光子)等が設置されてもよい。そして第1の電磁波E1の第1の偏波方向、及び第2の電磁波E5の第2の偏波方向が電気的に制御されてもよい。その他、PLZT等の透過性を有する強誘電体を用いた光学素子等が用いられてもよい。 In addition, an optical element (liquid crystal polarizer) or the like such as a liquid crystal variable wavelength plate may be installed in the transmission unit and the reception unit. The first polarization direction of the first electromagnetic wave E1 and the second polarization direction of the second electromagnetic wave E5 may be electrically controlled. In addition, an optical element using a ferroelectric having transparency such as PLZT may be used.
所定の偏波状態の第1の電磁波E1として、円偏波又は楕円偏波が出射されてもよい。そして、透過部材から出射される電磁波E4の偏波状態に基づいて、堆積物の状態等が検出されてもよい。円偏波や楕円偏波を出射する方法は限定されず、円偏波や楕円偏波を出射可能な任意の光源が用いられてよい。又は、直線偏波を円偏波等に変換可能な1/4波長板等の光学素子等が適宜用いられてもよい。 Circular polarization or elliptical polarization may be emitted as the first electromagnetic wave E1 in a predetermined polarization state. Then, based on the polarization state of the electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member, the state of the deposit may be detected. The method of emitting circularly polarized light or elliptically polarized light is not limited, and any light source capable of emitting circularly polarized light or elliptically polarized light may be used. Alternatively, an optical element such as a quarter wavelength plate capable of converting linear polarization into circular polarization may be used as appropriate.
例えば、堆積物のない状態における電磁波E4の偏波状態を予め計測しておく。この偏波状態と、堆積物のモニタリング時に計測される電磁波E4の偏波状態との差異に基づいて、堆積物の状態等を含む種々の堆積物情報を生成することが可能である。 For example, the polarization state of the electromagnetic wave E4 in the absence of deposits is measured in advance. Based on the difference between this polarization state and the polarization state of the electromagnetic wave E4 measured at the time of monitoring of the sediment, it is possible to generate various sediment information including the state of the sediment and the like.
電磁波E4の偏波状態は、例えば電磁波E4の所定の偏波成分の第2の電磁波や、これと異なる偏波成分である第3の電磁波に基づいて、計測することが可能である。例えば偏波板(アナライザ)が回転されることで得られる、互いに偏波方向が異なる第2及び第3の電磁波の割合等に基づいて、電磁波E4の偏波状態を計測することが可能である。もちろん偏波ビームスプリッタにより第2及び第3の電磁波が抽出されてもよい。電磁波E4の偏波状態を計測する方法は限定されず、所定の機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。 The polarization state of the electromagnetic wave E4 can be measured, for example, based on a second electromagnetic wave of a predetermined polarization component of the electromagnetic wave E4 or a third electromagnetic wave that is a polarization component different from this. For example, it is possible to measure the polarization state of the electromagnetic wave E4 based on the ratio of the second and third electromagnetic waves whose polarization directions are different from each other, which is obtained by rotating the polarization plate (analyzer). . Of course, the second and third electromagnetic waves may be extracted by the polarization beam splitter. The method of measuring the polarization state of the electromagnetic wave E4 is not limited, and a predetermined machine learning algorithm may be used.
透過部材から出射される電磁波E4の所定の偏波成分である第2の電磁波E5や第3の電磁波も、直線偏波に限定されず円偏波や楕円偏波であってもよい。第2の電磁波E5と第3の電磁波の偏波状態が互いに異なる場合もあり得る。 The second electromagnetic wave E5 and the third electromagnetic wave, which are predetermined polarization components of the electromagnetic wave E4 emitted from the transmitting member, are not limited to linear polarization, and may be circular polarization or elliptical polarization. The polarization states of the second electromagnetic wave E5 and the third electromagnetic wave may be different from each other.
発信ユニットから指向性を有する第1の電磁波E1が出射されてもよい。これにより、発信ユニットから直接受信ユニットに到達する電磁波の影響を抑制し、詳細な堆積物の深さや質に関する状態を、さらに高精度にモニタリングすることが可能となる。指向性を有する電磁波の発信源としては、例えば指向性を持つレーザ光を出射可能なレーザ光源や、並行光化レンズ等の指向性フィルタを装着した光源等が挙げられる。このような光源の光軸上に偏波板(ポラライザ)等を設置することで、指向性を有する直線偏波の第1の電磁波E1を出射することが可能となる。 The first electromagnetic wave E1 having directivity may be emitted from the transmission unit. This makes it possible to suppress the influence of an electromagnetic wave reaching the receiving unit directly from the transmitting unit, and to monitor the state regarding the detailed depth and quality of the deposit with higher accuracy. As a radiation source of the electromagnetic wave which has directivity, the laser light source which can radiate | emit the laser beam which has directivity, the light source equipped with directivity filters, such as a parallelization lens, etc. are mentioned, for example. By installing a polarization plate (polarizer) or the like on the optical axis of such a light source, it becomes possible to emit the first electromagnetic wave E1 of linear polarization having directivity.
本技術が適用可能な範囲は、空港の滑走路の雪氷モニタリングに限定される訳ではない。道路、橋梁、建築物等の他の構造物の表面状態のモニタリングに適用可能である。また航空機の離着陸に限定されず、車両等の他の移動体の走行等に関する判定に適用することも可能である。また堆積物に関しても、雪、氷、水、泥、火山灰、粉塵等、任意の堆積物に対して本技術を適用することが可能であり、これらの検出や付着パターンの解析等にも適用可能である。すなわち本技術は、様々な分野に適用可能である。 The scope to which the technology can be applied is not limited to snow and ice monitoring of airport runways. It is applicable to monitoring the surface condition of other structures such as roads, bridges and buildings. Further, the present invention is not limited to take-off and landing of an aircraft, and may be applied to determination regarding the traveling of another moving object such as a vehicle. With regard to sediments, this technology can be applied to arbitrary sediments such as snow, ice, water, mud, volcanic ash, dust, etc. It is also applicable to the detection of these and analysis of adhesion patterns, etc. It is. That is, the present technology is applicable to various fields.
例えば道路面にモニタリング装置を設置することで、道路面の積雪や砂等の表面状態を道路管理者に表示し、道路管理に生かすことができる。例えば道路の封鎖の必要性の判断や、迂回路の選定等を容易に実行することが可能となる。また一般自動車の表示パネルにモニタリング画像等を表示することで、例えばネットワーク等を通じてリアルタイムで路面の状態をドライバーに通知することが可能となり、事故の防止や交通の効率化を図ることができる。またリアルタイムの表面状態だけではなく、今後の降雪状況等の予測モデルと組み合わせた路面状態予測表示としても適応可能であり、交通の効率化をより一層図ることができる。 For example, by installing a monitoring device on the road surface, it is possible to display the surface condition of snow, sand, etc. on the road surface to the road administrator and utilize it for road management. For example, it becomes possible to easily carry out judgment of necessity of blockade of a road, selection of a detour etc. Further, by displaying a monitoring image or the like on a display panel of a general automobile, it is possible to notify the driver of the condition of the road surface in real time through, for example, a network or the like, and prevent accidents and improve traffic efficiency. Further, not only real-time surface condition but also road surface condition prediction display combined with prediction model of future snowfall condition etc. can be applied, and traffic efficiency can be further improved.
また空港の滑走路の表面状態として、火山灰の堆積量や予測堆積量等に基づいて、滑走路の清掃の必要性や離着陸の可否を通知することも可能である。もちろん、空港の誘導路に対して、本技術を適用することも可能である。 It is also possible to notify the necessity of cleaning the runway and the possibility of takeoff and landing based on the deposition amount of volcanic ash, predicted deposition amount, etc., as the surface condition of the airport runway. Of course, it is also possible to apply the present technology to airport taxiways.
堆積物情報として、堆積物の層構造に関する情報が生成されてもよい。例えば雪や火山灰の厚み方向における質の変化や、積層される各々の層の状態等が、堆積物情報として生成されてもよい。 As the deposit information, information on the layer structure of the deposit may be generated. For example, changes in the quality of snow or volcanic ash in the thickness direction, the state of each layer to be stacked, or the like may be generated as deposit information.
上記では、測定対象表面に向けて波長の異なる複数の電磁波を照射することで、複数の電磁波に対応する複数の測定データが取得された。これに限定されず、測定対象表面に向けて波長帯域又は波長幅の異なる複数の電磁波が照射され、複数の電磁波に対応する複数の測定データが取得されてもよい。例えば、広帯域のレーザ光や狭帯域のレーザ光等が、複数の測定波(電磁波E1)として照射され、これらレーザ光に応じた複数の測定データが生成される。そして複数の測定データに対応する複数の堆積物情報が生成されてもよい。 In the above, a plurality of measurement data corresponding to a plurality of electromagnetic waves are acquired by irradiating a plurality of electromagnetic waves having different wavelengths toward the surface to be measured. The invention is not limited thereto, and a plurality of electromagnetic waves having different wavelength bands or wavelength widths may be irradiated toward the surface to be measured, and a plurality of measurement data corresponding to the plurality of electromagnetic waves may be acquired. For example, a broad band laser beam, a narrow band laser beam or the like is irradiated as a plurality of measurement waves (electromagnetic waves E1), and a plurality of measurement data corresponding to these laser beams are generated. Then, a plurality of deposit information corresponding to a plurality of measurement data may be generated.
もちろん所定波長(単一波長)の電磁波、所定波長帯域の電磁波、所定波長幅の電磁波等、1種類の電磁波が照射されることで得られる1種類の測定データに基づいて堆積物情報を生成することも可能である。 Of course, deposit information is generated based on one type of measurement data obtained by irradiation with one type of electromagnetic wave, such as an electromagnetic wave of a predetermined wavelength (single wavelength), an electromagnetic wave of a predetermined wavelength band, an electromagnetic wave of a predetermined wavelength width. It is also possible.
モニタリング装置が可搬可能に構成されてもよい。これにより例えば雪山や火山の近くの土地等に、モニタリング装置を運び込んで設置することが可能となる。そしてモニタリング装置から送信される測定データに基づいて、所望とする表面の状態を高精度にモニタリングすることが可能となる。例えば雪崩の発生の可能性や、噴火の可能性等の情報を、堆積物情報やその予測情報として生成することが可能となる。 The monitoring device may be configured to be portable. This makes it possible, for example, to carry and install the monitoring device on a snowy mountain or a land near a volcano. And based on the measurement data transmitted from a monitoring apparatus, it becomes possible to monitor the state of the desired surface with high precision. For example, information such as the possibility of occurrence of an avalanche or the possibility of an eruption can be generated as deposit information or its prediction information.
上記では、モニタリング装置として、電磁波を照射することで測定データを生成する装置が挙げられた。これに限定されず、外気温等を測定データとして測定可能な温度センサ等、他のセンサ装置等がモニタリング装置として用いられてもよい。この場合、測定データである温度が、雪氷情報としてそのまま用いられてもよい。 In the above, as a monitoring apparatus, the apparatus which produces | generates measurement data by irradiating electromagnetic waves was mentioned. The present invention is not limited to this, and another sensor device or the like that can measure the outside air temperature or the like as measurement data may be used as the monitoring device. In this case, the temperature which is measurement data may be used as it is as snow and ice information.
またモニタリング装置として、テキストデータを測定データとして出力する装置が用いられてもよい。例えば任意の測定方法により得られた測定データに基づいて、テキストデータを生成し、そのテキストデータを測定テキストデータとして出力する構成が採用されてもよい。その他、測定データとして、任意のデータが出力されてよい。上記した複数の測定画像データと同様に、複数の測定テキストデータが出力され、複数の測定テキストデータに対応する複数の堆積物情報が生成されてもよい。 Further, as the monitoring device, a device that outputs text data as measurement data may be used. For example, a configuration may be employed in which text data is generated based on measurement data obtained by any measurement method, and the text data is output as measurement text data. In addition, arbitrary data may be output as measurement data. Similar to the plurality of measurement image data described above, a plurality of measurement text data may be output, and a plurality of deposit information corresponding to the plurality of measurement text data may be generated.
上記では、本技術に係る情報処理装置の一実施形態として、解析装置を例に挙げた。これに限定されず、クラウドサーバにより、本技術に係る情報処理方法が実行されてもよい。あるいは互いに通信可能な複数のコンピュータが連動することで、本技術に係る情報処理方法が実行されてもよい。 In the above, an analysis device has been exemplified as an embodiment of the information processing device according to the present technology. The information processing method according to the present technology may be executed by a cloud server without being limited to this. Alternatively, the information processing method according to the present technology may be executed by interlocking a plurality of computers that can communicate with each other.
コンピュータシステムによる本技術に係る情報処理方法、及びプログラムの実行は、堆積物情報の生成等の処理が、単体のコンピュータにより実行される場合、及び各処理が異なるコンピュータにより実行される場合の両方を含む。また所定のコンピュータによる各処理の実行は、当該処理の一部または全部を他のコンピュータに実行させその結果を取得することを含む。 The information processing method according to the present technology by the computer system and the execution of the program are both performed when processing such as generation of deposit information is executed by a single computer and when each processing is executed by a different computer. Including. Also, execution of each process by a predetermined computer includes performing a part or all of the process on another computer and acquiring the result.
すなわち本技術に係る情報処理方法及びプログラムは、1つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成にも適用することが可能である。 That is, the information processing method and program according to the present technology can be applied to the configuration of cloud computing in which one function is shared and processed by a plurality of devices via a network.
以上説明した本発明に係る特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。 Among the features according to the present invention described above, it is also possible to combine at least two features. That is, various features described in each embodiment may be arbitrarily combined without distinction of each embodiment. In addition, the various effects described above are merely examples and are not limited, and other effects may be exhibited.
E1…第1の電磁波
E5…第2の電磁波
O2…受信機の光軸
O4…入射光軸
3…雪
10、210、410…モニタリング装置
12、212、412…透過部材
12a…第1の面
12b、212b…第2の面
13、213、413…発信ユニット
14、214、414…受信ユニット
15…移動機構
16、216、416…制御ブロック
18、218…発信機
19、219…偏波板(ポラライザ)
20、23…回転機構
21、221…受信機
22、222…偏波板(アナライザ)
30、230、330…解析装置
100…雪氷モニタリングシステム
271…保持機構
272…ハーフミラー
E1 ... first electromagnetic wave E5 ... second electromagnetic wave O2 ... optical axis of receiver O4 ... incident optical axis 3 ... snow 10, 210, 410 ... monitoring device 12, 212, 412 ... transmission member 12a ... first surface 12b , 212b ... second surface 13, 213, 413 ... transmitting unit 14, 214, 414 ... receiving unit 15 ... moving mechanism 16, 216, 416 ... control block 18, 218 ... transmitter 19, 219 ... polarization plate (polarizer )
20, 23 ... rotation mechanism 21, 221 ... receiver 22, 222 ... polarization plate (analyzer)
30, 230, 330 ... analysis apparatus 100 ... snow and ice monitoring system 271 ... holding mechanism 272 ... half mirror
Claims (20)
前記透過部材の第2の面に所定の偏波状態の第1の電磁波を出射する出射部と、
前記第2の面から出射される電磁波のうち所定の偏波成分の第2の電磁波を検出する検出部と
を具備するモニタリング装置。 A transmissive member having a first surface and a second surface opposite the first surface;
An emitting unit for emitting a first electromagnetic wave of a predetermined polarization state to the second surface of the transmission member;
A monitoring unit configured to detect a second electromagnetic wave of a predetermined polarization component among the electromagnetic waves emitted from the second surface;
前記第1の電磁波は、第1の偏波方向を有する直線偏波であり、
前記第2の電磁波は、前記第1の偏波方向と交差する第2の偏波方向を有する直線偏波である
モニタリング装置。 The monitoring device according to claim 1, wherein
The first electromagnetic wave is a linear polarization having a first polarization direction,
The second electromagnetic wave is a linear polarization having a second polarization direction intersecting with the first polarization direction. A monitoring device.
前記第2の電磁波は、前記第1の偏波方向と略直交する前記第2の偏波方向を有する
モニタリング装置。 The monitoring device according to claim 2, wherein
The second electromagnetic wave has the second polarization direction substantially orthogonal to the first polarization direction.
前記出射部は、電磁波源と、前記電磁波源から出射される電磁波から前記第1の電磁波を抽出する第1の抽出部とを有する
モニタリング装置。 It is a monitoring apparatus of any one of Claim 1 to 3, Comprising:
A monitoring device, wherein the emitting unit has an electromagnetic wave source, and a first extracting unit that extracts the first electromagnetic wave from the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave source.
前記出射部は、前記第1の電磁波としてレーザ光を出射するレーザ光源を有する
モニタリング装置。 It is a monitoring apparatus of any one of Claim 1 to 3, Comprising:
The said emission part has a laser light source which radiate | emits a laser beam as said 1st electromagnetic wave. Monitoring apparatus.
前記検出部は、前記第2の面から出射される電磁波から前記第2の電磁波を抽出する第2の抽出部と、前記抽出された第2の電磁波を検出するセンサ部とを有する
モニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 5, wherein
The monitoring device includes a second extraction unit that extracts the second electromagnetic wave from the electromagnetic wave emitted from the second surface, and a sensor unit that detects the extracted second electromagnetic wave.
前記センサ部は、前記抽出された第2の電磁波を撮像する撮像部である
モニタリング装置。 The monitoring device according to claim 6, wherein
The said sensor part is an imaging part which images the said 2nd extracted electromagnetic wave. Monitoring apparatus.
前記第1の電磁波の第1の偏波方向、及び前記第2の電磁波の第2の偏波方向の少なくとも一方を変更可能な変更部を具備する
モニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
A monitoring apparatus comprising: a changing unit capable of changing at least one of a first polarization direction of the first electromagnetic wave and a second polarization direction of the second electromagnetic wave.
前記検出部は、前記検出された第2の電磁波に基づいて測定データを生成する
モニタリング装置。 A monitoring device according to any one of the preceding claims, wherein
The monitoring unit generates measurement data based on the detected second electromagnetic wave.
前記出射部は、所定波長の第1の電磁波、所定波長帯域の第1の電磁波、及び所定波長幅の第1の電磁波の少なくとも1つを出射する
モニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 9, wherein
The monitoring unit emits at least one of a first electromagnetic wave of a predetermined wavelength, a first electromagnetic wave of a predetermined wavelength band, and a first electromagnetic wave of a predetermined wavelength width.
前記出射部は、波長、波長帯域、又は波長幅の異なる複数の第1の電磁波を出射する
モニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 10, wherein
The monitoring unit emits a plurality of first electromagnetic waves having different wavelengths, wavelength bands, or wavelength widths.
前記出射部は、指向性を有する前記第1の電磁波を出射する
モニタリング装置。 A monitoring device according to any one of the preceding claims, wherein
The monitoring unit emits the first electromagnetic wave having directivity.
前記出射部の位置、前記出射部の姿勢、前記検出部の位置、及び前記検出部の姿勢のすくなくとも1つを変更可能な移動部を具備する
モニタリング装置。 13. A monitoring device according to any one of the preceding claims, further comprising
A monitoring device comprising a moving unit capable of changing at least one of the position of the emitting unit, the attitude of the emitting unit, the position of the detecting unit, and the attitude of the detecting unit.
前記検出部は、前記第2の電磁波を検出するセンサ部を有し、
前記移動部は、前記第1の電磁波の出射位置、前記第2の面に対する前記第1の電磁波の入射角度、前記センサ部の検出位置、及び前記第2の面に対する前記センサ部の光軸の角度の少なくとも1つを変更可能である
モニタリング装置。 14. The monitoring device according to claim 13, wherein
The detection unit includes a sensor unit that detects the second electromagnetic wave,
The moving unit includes an emitting position of the first electromagnetic wave, an incident angle of the first electromagnetic wave with respect to the second surface, a detection position of the sensor unit, and an optical axis of the sensor unit with respect to the second surface. A monitoring device that is capable of changing at least one of the angles.
前記検出部は、前記第2の電磁波を検出するセンサ部を有し、
前記モニタリング装置は、さらに、前記第2の面に対する前記第1の電磁波の入射光軸と、前記センサ部の光軸とを、互いに略同軸とする同軸機構部を具備する
モニタリング装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 14, wherein
The detection unit includes a sensor unit that detects the second electromagnetic wave,
The monitoring device further includes a coaxial mechanism portion in which an incident optical axis of the first electromagnetic wave with respect to the second surface and an optical axis of the sensor portion are substantially coaxial with each other.
前記第1の電磁波は、円偏波又は楕円偏波である
モニタリング装置。 The monitoring device according to claim 1, wherein
The first electromagnetic wave is circular polarization or elliptical polarization. Monitoring device.
前記検出部は、前記第2の面から出射される電磁波のうち、前記第2の電磁波と異なる偏波成分の第3の電磁波を検出する
モニタリング装置。 17. A monitoring device according to any one of the preceding claims, wherein
The detection unit detects a third electromagnetic wave of a polarization component different from the second electromagnetic wave among the electromagnetic waves emitted from the second surface. A monitoring device.
前記透過部材の第2の面に所定の偏波状態の第1の電磁波を出射する出射部と、
前記第2の面から出射される電磁波のうち所定の偏波成分の第2の電磁波を検出する検出部と
を有するモニタリング装置と、
前記モニタリング装置により検出された前記第2の電磁波の検出結果に基づいて、前記第1の面に堆積する堆積物に関する堆積物情報を生成するコンピュータと
を具備するモニタリングシステム。 A transmissive member having a first surface and a second surface opposite the first surface;
An emitting unit for emitting a first electromagnetic wave of a predetermined polarization state to the second surface of the transmission member;
A monitoring unit configured to detect a second electromagnetic wave of a predetermined polarization component among the electromagnetic waves emitted from the second surface;
A computer that generates deposit information on deposits deposited on the first surface based on the detection result of the second electromagnetic wave detected by the monitoring device.
前記堆積物情報は、前記堆積物の種類、厚み、密度、粒径、水分量、温度、堆積分布、摩擦係数、粒子の均一性、滑りやすさの指標となる情報、及び所定の基準に従った評価値の少なくとも1つを含む
モニタリングシステム。 The monitoring system according to claim 18, wherein
The deposit information is in accordance with the type, thickness, density, particle size, moisture content, temperature, deposition distribution, coefficient of friction, uniformity of particles, information indicative of slipperiness of the deposit, and predetermined criteria. Monitoring system that includes at least one of the evaluated values.
前記所定の基準に従った評価値は、国際民間航空機関が定める滑走路状態コードを含む
モニタリングシステム。 The monitoring system according to claim 19, wherein
The evaluation value according to the predetermined standard includes a runway status code defined by the International Civil Aviation Organization. Monitoring system.
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| JP7024996B2 (en) | 2022-02-24 |
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