[發(fā)明專利]一種用于通過具有最小化干擾移動的機載攝像機來曝光的領航旋轉翼無人機的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310081742.7
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN103394199B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: M·里施米勒;F·凱羅
• 申請（專利權）人: 鸚鵡無人機股份有限公司
• 主分類號: A63H30/04
• 分類號: A63H30/04;A63H27/14;G05D1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 毛力

技術領域

本發(fā)明涉及諸如四軸直升機之類的旋轉翼無人機。?

這些無人機具有由各自的電機驅動的多個旋翼，姿態(tài)這些旋翼可以按照不同方式被控制以按照姿態(tài)-方式和速度-方式領航無人機。?

背景技術

這樣的無人機的一個典型例子是來自法國巴黎派諾特股份有限公司(PARROT?SA)的AR.DRONE遙控飛行器，其是四軸直升機，該四軸直升機裝備有一系列傳感器(加速計，三維陀螺儀，高度計)、獲取無人機所朝向的場景的圖像的前置攝像機和獲取飛過的地形的圖像的垂直視域的攝像機。?

這種無人機由用戶依靠分離的遙控設備來領航，該遙控設備-以下稱為“裝置”-通過無線電鏈路連接到無人機。WO2010/061099A2與EP2364757A1(PARROT?SA)描述了這樣一種無人機以及它通過電話或帶觸摸屏和集成加速計的便攜式多媒體設備來領航的原理，該便攜式多媒體設備例如IPHONE式的移動電話，或IPOD?TOUCH或IPAD(美國蘋果公司的注冊商標)之類的便攜裝置或多媒體平板。這些裝置包含各種各樣必須的控制元件，用于檢測領航命令和與無人機通過WIFI(IEEE802.11)無線鏈路或藍牙(注冊商標)局域網(wǎng)類型的雙向數(shù)據(jù)交換。此外，它們還設置有觸摸屏來顯示無人機前置攝像頭獲取的圖像，疊加一定數(shù)量的符號使得通過用戶在觸摸屏上簡單的手指觸摸來激活命令成為可能。?

更具體地，無人機借助裝置的傾斜角探測器發(fā)送的信號被用戶領航，這些傾斜角將被無人機重復：例如，要無人機向前移動，用戶根據(jù)俯仰軸傾斜他或她的裝置，而要無人機向右或向左移動，他或她相對于它的翻滾軸傾斜同樣的裝置。這樣，如果無人機通過向下傾斜或“俯沖”(傾度按照俯仰角)這樣的方式被控制，它將會隨著傾斜角以增加的速度向前移動；相反地，如果它通過反?方向“拉升”這樣的方式被控制，它的速度將逐漸慢下來，然后通過開始向后移動被反向。類似地，對于依照翻滾軸的傾斜命令，無人機將向右或向左傾斜，驅使向右或向左的線性水平直線運動位移。?

用戶還有顯示在觸摸屏上的其他命令，特別是“爬升/下降”(油門控制)和“向右樞轉/向左樞轉”(關于偏航軸的無人機的樞轉)。?

無人機還有定點通過命令：當用戶解除他的遙控裝置的所有命令時，無人機完全自動地固定不動且穩(wěn)定在一個固定點。?

無人機的攝像機不僅僅被用來以“身臨其境的模式”領航(也就是說用戶以同樣的方式使用機載攝像機的圖像，好像他自己在無人機上一樣)，而且用來獲取無人機所朝向的場景的圖像序列。因此用戶可以以攝像機或攝影機同樣的方式使用無人機的攝像機，攝像機由無人機運載，而不是被手持。?

但是，在它的飛行過程中，無人機會受許多干擾運動的影響，這將導致攝像機獲取的圖像不必要的震動和跳躍。?

特別地，攝像機指向無人機的主方向(對應與翻滾軸的方向)時，任何關于俯仰軸(與攝像機的軸線成直角)的運動將產(chǎn)生圖像的垂直震動，該震動降低獲取的圖像的清晰度和質量。現(xiàn)在，如之前所解釋的，無人機的位移，不管它們是由用戶控制還是自動領航儀的伺服控制，主要由關于俯仰軸的運動(向前/向后位移)和關于翻滾軸的運動(向左/向右位移)引起，這就是四軸直升機類的無人機的操作原理所固有的。?

許多圖像穩(wěn)定技術當然是已知的，但是這些技術不幸地不適用于這里描述的特殊情況：?

-由于無人機是一個不與承載物相聯(lián)系的飛行中的物體，帶有臂和平衡錘的機械穩(wěn)定系統(tǒng)不能被使用，該系統(tǒng)在萬向節(jié)(攝像機穩(wěn)定器技術)的水平面移動攝像機的重心。?

-也不能通過通常用于照相技術的透鏡或在焦平面的傳感器的光學元件的實時位移來穩(wěn)定，這是為了重量和體積而考慮給出攝像機集成小型元件的選擇。?

-最后，使用或不使用飛行期間收集的陀螺儀的數(shù)據(jù)，視頻圖像的后處理需要相對多的計算資源，與無人機裝載的微型計算機的容量不相符，且引入了禁止實時有效控制無人機的、不可忽略的等待時間。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的問題是尋找另一種穩(wěn)定技術，使可能生成視頻圖像序列，其具有盡可能小的反映在圖像中的不希望的運動。?