[發(fā)明專利]飛行體的飛行控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210000653.0
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN102591353A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大友文夫;大谷仁志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社拓普康
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬紅梅;盧江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行體的飛行控制系統(tǒng)，其適當(dāng)?shù)乜刂圃陲w行體的無(wú)人駕駛飛行期間的飛行高度。

背景技術(shù)

在從上空攝影或從上空測(cè)量中，能夠獲得不能通過(guò)從地面攝影獲得的信息或不能通過(guò)地面上的測(cè)量獲得的信息，并且可能在禁入?yún)^(qū)域中攝影，或能夠獲得在其中難以進(jìn)行測(cè)量的區(qū)域內(nèi)的信息。此外，近年來(lái)，由于遠(yuǎn)程控制的小飛行體（諸如小飛機(jī)或小型直升機(jī)等）的性能方面的改進(jìn)、遠(yuǎn)程操作技術(shù)方面的改進(jìn)、以及進(jìn)一步的圖像拾取設(shè)備的性能方面的改進(jìn)、小型化的加速、以及其他，使得圖像拾取設(shè)備可以被安裝在小飛行體中，并且可以從上空通過(guò)以無(wú)人駕駛方式的遠(yuǎn)程操作來(lái)執(zhí)行攝影。此外，還可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的飛行時(shí)間表來(lái)執(zhí)行自主飛行。

為了使得小飛行體通過(guò)遠(yuǎn)程操作飛行或自主飛行，在飛行期間的該小飛行體自身的精確位置信息是必要的。

作為用于獲取位置信息的裝置，近年來(lái)GPS位置測(cè)量?jī)x器已經(jīng)普及，從而使得地心坐標(biāo)（平面位置信息）可以被容易地測(cè)量。此外，GPS位置測(cè)量?jī)x器的尺寸和重量方面的減小已取得進(jìn)展，由此這樣的儀器可以被容易地安裝在飛行體及其他中。

雖然GPS位置測(cè)量?jī)x器能夠以高精度來(lái)測(cè)量地心坐標(biāo)，但是其關(guān)于距離地面的高度的測(cè)量精度差。小飛行體飛行于其中的區(qū)域不一定是平坦的，并且當(dāng)存在地面的起伏、建筑構(gòu)造以及建筑物構(gòu)造的時(shí)候，必須根據(jù)地面的起伏、建筑構(gòu)造以及建筑物構(gòu)造來(lái)控制小飛行體的高度。

因此，為了提高高度測(cè)量的精度，另一種用于測(cè)量到地面的高度的測(cè)量?jī)x器必須被額外地準(zhǔn)備。然而，由于小飛行體的飛行能力，小飛行體的機(jī)載能力被極端地限制為幾百克，并且安裝各種測(cè)量設(shè)備是困難的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供飛行控制系統(tǒng)，其可以容易地以高精度來(lái)測(cè)量飛行體的高度位置并且可以適當(dāng)?shù)乜刂骑w行體在無(wú)人駕駛飛行時(shí)的飛行高度。

為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的飛行體的飛行控制系統(tǒng)包括飛行體、提供在所述飛行體中的航行裝置、位置測(cè)量單元、用于控制所述航行裝置的飛行控制單元、以及用于控制所述位置測(cè)量單元和飛行控制單元的主運(yùn)算控制單元，并且在飛行體的所述飛行控制系統(tǒng)中，所述位置測(cè)量單元具有用于測(cè)量所述飛行體的地面坐標(biāo)的GPS設(shè)備和用于獲取所述飛行體下方的數(shù)字圖像的垂直相機(jī)，并且基于由所述垂直相機(jī)獲取的兩個(gè)點(diǎn)處的圖像、基于由所述GPS設(shè)備測(cè)量的所述兩個(gè)點(diǎn)的地面坐標(biāo)、以及基于所述垂直相機(jī)的焦距來(lái)測(cè)量所述飛行體的高度，并且所述主運(yùn)算控制單元經(jīng)由所述飛行控制單元基于所測(cè)量的高度來(lái)控制所述航行裝置并且使所述飛行體在預(yù)定高度飛行。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的飛行體的所述飛行控制系統(tǒng)中，所述位置測(cè)量單元從第一點(diǎn)到第二點(diǎn)連續(xù)地獲得圖像，從在所述第一點(diǎn)處獲得的圖像中提取特征點(diǎn)，通過(guò)在從所述第一點(diǎn)到所述第二點(diǎn)的圖像中進(jìn)行圖像跟蹤來(lái)將所述第一點(diǎn)處的圖像的特征點(diǎn)指定到所述第二點(diǎn)處的圖像中，并且基于所述第一點(diǎn)處的圖像和基于所述第二點(diǎn)處的圖像來(lái)執(zhí)行對(duì)應(yīng)于所述特征點(diǎn)的地面上的測(cè)量點(diǎn)的三維測(cè)量。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的飛行體的所述飛行控制系統(tǒng)中，在所述主運(yùn)算控制單元中設(shè)置飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)，并且所述主運(yùn)算控制單元基于所述飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)控制所述飛行體的航線和飛行高度。

此外，根據(jù)本發(fā)明的飛行體的所述飛行控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于傾斜所述垂直相機(jī)的傾斜機(jī)構(gòu)，并且所述傾斜機(jī)構(gòu)以這樣的方式來(lái)傾斜所述垂直相機(jī)，所述方式為：當(dāng)所述飛行體在傾斜平面上方飛行時(shí)，所述垂直相機(jī)的光軸變得與傾斜平面垂直。

此外，根據(jù)本發(fā)明的飛行體的所述飛行控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于獲得前方的圖像的前視相機(jī)，并且所述主運(yùn)算控制單元根據(jù)由所述前視相機(jī)獲得的圖像識(shí)別前方障礙物并避開所述障礙物。

此外，根據(jù)本發(fā)明的飛行體的所述飛行控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于檢測(cè)所述飛行體的傾斜的姿勢(shì)檢測(cè)器，并且所述姿勢(shì)檢測(cè)器在由所述垂直相機(jī)進(jìn)行圖像拾取的時(shí)候檢測(cè)所述飛行體的傾斜，并且所述位置測(cè)量單元基于所述飛行體的傾斜執(zhí)行所述第一點(diǎn)處的圖像和所述第二點(diǎn)處的圖像的絕對(duì)定位。