用于沉浸式駕駛無人機(jī)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及用于沉浸式駕駛無人機(jī)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括無人機(jī)和地面站。地面站包括配備有被適配成指向無人機(jī)以保持與后者的無線鏈路的質(zhì)量的定向天線的控制臺(tái)以及呈現(xiàn)由無人機(jī)的相機(jī)所拍攝的圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡。該系統(tǒng)包括用于確定無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)的航向的位置的裝置和用于在虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡中所呈現(xiàn)的圖像(I)中包括無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向的偏差的視覺指示(C、Ce、G、Id)的裝置。盡管駕駛員與外部真實(shí)環(huán)境相隔離，但是他能夠基于該視覺顯示來重定向控制臺(tái)(通常通過他自己轉(zhuǎn)身)，使得其定向天線合適地指向無人機(jī)。
【專利說明】
用于沉浸式駕駛無人機(jī)的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及諸如四旋翼直升機(jī)之類的旋翼無人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)配備有由相應(yīng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)旋翼，這些馬達(dá)能以有區(qū)別的方式來被控制，以便操縱無人機(jī)的姿態(tài)和速度。
[0003]法國巴黎的Parrot SA的AR.Drone 2.0或Bebop Drone是此類四旋翼直升機(jī)的典型示例。它們都裝備有一系列傳感器(加速度計(jì)、三軸陀螺儀、高度計(jì))、捕捉無人機(jī)所朝向的場景的圖像的前置相機(jī)，以及捕捉所飛過的地面的圖像的垂直視圖相機(jī)。
[0004]WO 2010/061099 A2和EP 2364757 Al (Parrot SA)描述了此類無人機(jī)以及通過具有集成加速度計(jì)的觸摸屏多媒體電話或媒體播放器(例如iPhone類型的蜂窩電話或iPad類型(美國蘋果公司的注冊(cè)商標(biāo))的多媒體平板)來駕駛無人機(jī)的原理。這些設(shè)備包括經(jīng)由W1-Fi(IEEE 802.11)或藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))局域網(wǎng)類型的無線鏈路來檢測駕駛命令以及與無人機(jī)雙向交換數(shù)據(jù)所需要的各種控制元件。它們進(jìn)一步配備有觸摸屏，該觸摸屏顯示了由無人機(jī)的前置相機(jī)所捕捉的圖像以及疊加的用于通過用戶的手指在該觸摸屏上的簡單觸摸來激活命令的一定數(shù)量的符號(hào)。
[0005]無人機(jī)的前置相機(jī)尤其可被用于在“沉浸模式”或FPV(第一人稱視角)模式的駕駛，即用戶以如同他自己在無人機(jī)上一樣的方式使用相機(jī)的圖像。它也可被用來捕捉無人機(jī)所朝向的場景的圖像序列。因此，用戶可以以與由無人機(jī)承載而不是被拿在手中的相機(jī)或攝像機(jī)的相同方式來使用無人機(jī)。所收集的圖像可以被記錄、廣播、在線發(fā)布到視頻托管網(wǎng)站、發(fā)送給其他因特網(wǎng)用戶、在社交網(wǎng)站上分享等。
[0006]在由
【申請(qǐng)人】所銷售的Bebop Drone系統(tǒng)中，用戶在以Skycontroller名稱銷售的地面站上直接可視化由無人機(jī)所拍攝的圖像，并且可以通過地面站所配備的iPad型平板的觸摸界面來控制相機(jī)的視角。該視角命令作用于被施加到由魚眼型相機(jī)所拍攝的圖像的數(shù)字組幀和失真校正處理，以便于模擬相機(jī)的軸向左、右、上和下的物理移動(dòng)。此外，地面站具有用于連接用于在沉浸模式中駕駛的FPV眼鏡的視頻輸出端。
[0007]這種沉浸模式帶給駕駛員無與倫比的感受，駕駛員可以將呈現(xiàn)在眼鏡中的圖像定向到相對(duì)于無人機(jī)航向的左側(cè)、右側(cè)、上側(cè)和下側(cè)。但是，同時(shí)，這使他失去了與他周圍地面上的現(xiàn)實(shí)的視覺接觸。現(xiàn)在，為了維持地面站和無人機(jī)之間的無線鏈路的質(zhì)量，上述提到的的無人機(jī)需要維持地面站天線至少近似定向于無人機(jī)，這在沉浸模式下是不可能實(shí)現(xiàn)的。
[0008]本發(fā)明的目的是在包含無人機(jī)、地面駕駛站和FPV眼鏡的系統(tǒng)中，允許駕駛員確保地面站定向在保持或優(yōu)化地面站和無人機(jī)之間的無線鏈路的方向上。
[0009]WO 99/05580 A2描述了用于無人機(jī)的遠(yuǎn)程駕駛的設(shè)備，在該設(shè)備中，操作者佩戴配備有眼罩的頭戴式耳機(jī)，該眼罩具有呈現(xiàn)從無人機(jī)傳送的圖像以及輔助駕駛的視覺指示的顯示屏。
[0010]EP 2131443 Al描述了利用安裝在例如指揮車上的多天線布置來遠(yuǎn)程駕駛無人機(jī)的設(shè)備。顯示屏使用收到信號(hào)的水平來向操作者指示哪個(gè)天線是活動(dòng)的，以便可能允許基于計(jì)算無人機(jī)相對(duì)于地面的方向和距離而手動(dòng)地或自動(dòng)地重新選擇更好地定向的天線。
[0011]但是，上述兩篇文獻(xiàn)都沒有提出用于幫助手持駕駛控制臺(tái)來維持這一控制臺(tái)的天線至少近似地朝向無人機(jī)以維持與無人機(jī)的無線鏈路的質(zhì)量的用戶隔離外部真實(shí)環(huán)境的視覺手段，尤其是向他指示將控制臺(tái)向哪一方向移動(dòng)(向右或向左，等等)(通常通過自己轉(zhuǎn)身)以使定向天線適當(dāng)?shù)刂赶驘o人機(jī)和/或向他警告無人機(jī)的位置會(huì)使無線鏈路傾向于質(zhì)量變差或甚至丟失的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]-為了解決這一問題，本發(fā)明提出了用于沉浸式駕駛無人機(jī)的系統(tǒng)，包括，以與上述文獻(xiàn)WO 99/05580 A2自身中已知的方式，配備有成像裝置的無人機(jī)以及通過無線鏈路與無人機(jī)進(jìn)行通信的地面站。地面站包括配備有適配成指向無人機(jī)以保持無線鏈路質(zhì)量的定向天線的控制臺(tái)以及呈現(xiàn)利用成像裝置拍攝的且通過無線鏈路從無人機(jī)傳送的圖像以及包含在所呈現(xiàn)的圖像中的可視指示的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡。本發(fā)明的特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于確定控制臺(tái)的航向與無人機(jī)的方向之間的所限定的角坐標(biāo)的裝置，以及對(duì)這些確定裝置敏感的裝置，以在所述視覺指示中包含無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向的偏差的指示(這種偏差指示是所確定的角坐標(biāo)(γ )的函數(shù))，從而允許控制臺(tái)的用戶執(zhí)行將控制臺(tái)重定向以使所述角坐標(biāo)減小的校正動(dòng)作。
[0013]該系統(tǒng)還可選地包括以下有利特征，其可以被單獨(dú)采用或者以本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為在技術(shù)上兼容的任何組合的方式被采用:
[0014]-位置確定裝置包括用于確定控制臺(tái)航向的磁力計(jì)；
[0015]-位置確定裝置包括配備于無人機(jī)和地面站中的GPS定位模塊以及用于確定所述無人機(jī)(對(duì)應(yīng)于經(jīng)過所述無人機(jī)和控制臺(tái)的線(D))相對(duì)于方向北的定向的處理裝置；
[0016]-確定所述角坐標(biāo)的裝置包括用于減去控制臺(tái)的航向角和所述無人機(jī)定向的對(duì)應(yīng)角的裝置；
[0017]-位置確定裝置包括用于將無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向的角位置與對(duì)應(yīng)于一角扇區(qū)的角模板進(jìn)行比較的裝置，其中，該扇區(qū)以所述航向?yàn)橹行牟⒃谠谒錾葏^(qū)之外所述無線鏈路有可能質(zhì)量變差或喪失；
[0018]-在后一情況下，如果無線鏈路被適配成在與天線的不同方向性相對(duì)應(yīng)的至少兩種模式中的一種下進(jìn)行操作，則還提供了用于根據(jù)無線鏈路的活動(dòng)模式來選擇良好接收的角模板的裝置；
[0019]-該系統(tǒng)進(jìn)一步包括對(duì)從無人機(jī)接收的無線鏈路的信號(hào)水平敏感以選擇性地包括或不包括所述視覺指示的裝置；
[0020]-在后一情況中，在如下情形中有利地包括所述視覺指示:無人機(jī)的角位置包含在角模板中，但是信號(hào)水平低于預(yù)定閾值，所述視覺指示在在如下情況中不被包括:無人機(jī)的角位置沒有被包含在角模板中，但是信號(hào)水平高于預(yù)定閾值；
[0021]-所述視覺指示包括控制臺(tái)和無人機(jī)的相對(duì)位置的視覺信令(帶有表示良好接收的角模板的圓扇區(qū))以及其位置表示無人機(jī)相對(duì)于模板的角位置的象形圖；
[0022]-在后一情況中，所述視覺指示有利地包括一組方向箭頭，其中每一個(gè)方向箭頭都可以被選擇性地顯示以指示所需的控制臺(tái)位移方向，以便使控制臺(tái)的航向朝向無人機(jī)的方向，所述方向箭頭包括向左和向右和/或向上和向下的箭頭。
【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的用于在無人機(jī)和地面站之間進(jìn)行圖像傳輸?shù)南到y(tǒng)的示例性實(shí)施例，在所有的附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的或功能上相似的元件。
[0024]圖1示意性地示出了本發(fā)明被有利地應(yīng)用到的市售無人機(jī)和地面站單元。
[0025]圖2示出了圖1中的地面站，其由沉浸模式駕駛眼鏡來完善。
[0026]圖3以俯視圖示出了反映地面站的控制臺(tái)和無人機(jī)的相互位置的幾何特征。
[0027]圖4是由本發(fā)明的系統(tǒng)所執(zhí)行的基本功能的邏輯圖。
[0028]圖5示出了與由眼鏡所呈現(xiàn)的圖像相疊加的視覺指示的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0029 ]現(xiàn)在將描述本發(fā)明的設(shè)備的示例性實(shí)施例。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的沉浸式成像(第一人稱視角)系統(tǒng)包括裝備有至少一個(gè)成像相機(jī)的無人機(jī)以及通過合適射程的無線鏈路與無人機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡通信的地面站，上述眼鏡配備有以盡可能最真實(shí)的方式在用戶眼前呈現(xiàn)圖像以給他在無人機(jī)上飛行的感覺的裝置(飛行處于第一人稱視角或FPV模式)。
[0031]在這個(gè)示例中，無人機(jī)包含帶有魚眼型鏡頭的單個(gè)相機(jī)，但是作為一種變型也可以包括一組相機(jī)，以及位于無人機(jī)上和/或在地面站中提供的數(shù)字處理裝置，使得組合各相機(jī)的圖像成為可能。
[0032]在圖1中，附圖標(biāo)記10概括表示無人機(jī)，例如四旋翼直升機(jī)型的飛行無人機(jī)，比如法國巴黎Parrot SA的Behop型號(hào)。該無人機(jī)包括四個(gè)共面旋翼12，其馬達(dá)由集成導(dǎo)航和姿態(tài)控制系統(tǒng)來獨(dú)立地操縱。無人機(jī)還包括前置相機(jī)14，從而使無人機(jī)獲得該無人機(jī)所朝向的場景的視頻圖像成為可能，例如與魚眼型廣角鏡頭相關(guān)聯(lián)的帶有分辨率為1920X1080像素的CMOS傳感器的、視頻流的刷新頻率為30fps(幀每秒)的高清相機(jī)。
[0033]無人機(jī)還具有被適配成根據(jù)用戶希望看向的方向來實(shí)時(shí)或近乎實(shí)時(shí)地構(gòu)建無人機(jī)所拍攝的圖像的圖像處理和校正裝置，正如下文將要看到的。
[0034]無人機(jī)10還包括被適配成系統(tǒng)地或根據(jù)命令來處理和向地面站遞送定期獲取的其GPS坐標(biāo)的GPS模塊15 (不可見)。
[0035]無人機(jī)由地面站16駕駛，該地面站包含與平板18相關(guān)聯(lián)的遙控控制臺(tái)20。
[0036]平板18是包含可視化屏幕22的常規(guī)平板，例如諸如iPad型(注冊(cè)商標(biāo))，并且在該平板18中加載有用于駕駛無人機(jī)10和用于將由機(jī)載相機(jī)14所拍攝的圖像可視化的應(yīng)用軟件模塊。平板18進(jìn)一步裝備有諸如W1-Fi類型的數(shù)據(jù)交換無線電接口。它是未經(jīng)修改的標(biāo)準(zhǔn)模型的平板，除了加載有應(yīng)用軟件模塊之外。
[0037]平板18的屏幕22顯示由無人機(jī)的機(jī)載相機(jī)14所捕捉的場景的圖像，其中疊加有允許控制各種導(dǎo)航參數(shù)的一定數(shù)量的符號(hào)。該屏幕是觸摸屏，其允許通過操作者的手指簡單地觸摸顯示在該屏幕上的符號(hào)(向上/向下位移、姿態(tài)控制，等等)來激活駕駛命令。這些動(dòng)作是由將其轉(zhuǎn)換為旨在送給無人機(jī)(在數(shù)據(jù)交換W1-Fi接口上發(fā)送)的命令信號(hào)的應(yīng)用軟件來進(jìn)解釋的。相反地，來自無人機(jī)10的(由W1-Fi接口接收)的飛行數(shù)據(jù)被遞送給應(yīng)用軟件以供在其中處理并且可能被顯示在平板的屏幕22上。
[0038]從平板的觸摸屏產(chǎn)生命令在此僅是可選的，不同的命令通過控制臺(tái)20的各種按鈕和控制桿上的操作被復(fù)制和補(bǔ)充。
[0039]更確切地說，控制臺(tái)20包括支撐件24，其使得將平板18在操作者面前固定在控制臺(tái)上成為可能，以便操作者能夠看到屏幕22的整個(gè)表面?？刂婆_(tái)20的主體在每一側(cè)由配備有各種控制件的手柄26來延伸，該控制件諸如是布置在操作者手指可以觸及范圍內(nèi)且每一者都關(guān)聯(lián)于特定命令(起飛/著陸、返回到起始點(diǎn)、觸發(fā)記錄由相機(jī)所捕捉的場景，等等)的“操縱桿”類型的桿28和按鈕30?？刂婆_(tái)20還配備有各種發(fā)光指示器32(無人機(jī)的電池水平、記錄進(jìn)行中、接收到的來自無人機(jī)的無線信號(hào)的強(qiáng)度，等等)以及允許插入附件的連接電路(未示出)，這些附件中包括具有集成屏幕的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，它可用以替代平板的視覺顯示屏22。作為一種變型，附件可以通過無線通信與控制臺(tái)進(jìn)行通信。
[0040]控制臺(tái)20還配備有遠(yuǎn)距離定向W1-Fi天線34，當(dāng)操作者在手持遙控控制臺(tái)20時(shí)，他將該天線指向無人機(jī)10。具體而言，該W1-Fi鏈路向無人機(jī)傳達(dá)旨在送給無人機(jī)10的駕駛控制、方向的角度分量數(shù)據(jù)(用戶在沉浸模式下希望在該方向上查看由相機(jī)14所拍攝場景)(如下文將被描述的)，以及從無人機(jī)傳達(dá)來自相機(jī)的視頻信號(hào)(在此其由上述處理裝置在無人機(jī)中構(gòu)建)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，無線鏈路易于在兩個(gè)頻段中操作，例如具有不同的傳輸特征和方向性的2.4和5.2GHz。
[0041]控制臺(tái)20還裝備有磁力計(jì)，優(yōu)選地是3軸磁力計(jì)，使得確定其相對(duì)于磁北的航向成為可能。有利地，該磁力計(jì)屬于慣性單元38，該慣性單元38優(yōu)選地包括3軸加速度計(jì)、3軸陀螺儀和上述提到的磁力計(jì)。
[0042]控制臺(tái)進(jìn)一步包括能夠遞送其自身GPS坐標(biāo)的GPS模塊39，尤其是用于諸如以下所解釋的目的。參照?qǐng)D2，示出了控制臺(tái)20，連同通過本文以上描述的有線或無線鏈路連接到該控制臺(tái)(從而構(gòu)成雙向通信通道)的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡40。
[0043]例如，該眼鏡是美國加利福尼亞州門羅帕克的Oculus公司銷售的Oculus Rift(注冊(cè)商標(biāo))型(其通過HDMI和/或USB鏈路連接到控制臺(tái)20)，或者是Zeiss VR One(注冊(cè)商標(biāo))型的眼鏡，后者包括了便攜式電話來代替平板18且與控制臺(tái)20的鏈路是無線鏈路。
[0044]控制臺(tái)20被適配成在上行鏈路方向上與眼鏡40進(jìn)行通信，以使后者顯示視頻圖像。在最簡單的實(shí)施例中，該圖像是顯示在平板的可視化屏幕22上的圖像的副本。
[0045]本發(fā)明的一般原理在于以任何已知的方式但優(yōu)選地在眼鏡的顯示屏上向駕駛員發(fā)送信號(hào)，即，控制臺(tái)并且因此其定向天線相對(duì)于無人機(jī)的良好對(duì)準(zhǔn)或不良對(duì)準(zhǔn)的指示。
[0046]參照?qǐng)D3，示出了無人機(jī)10以及包含配備有平板18的控制臺(tái)20的地面站16。在該附圖中，為簡便起見，考慮作為第一近似，磁北(磁力計(jì)的基準(zhǔn))和地理北(GPS坐標(biāo)的基準(zhǔn))被合并，北由N指示。
[0047]線CC表示控制臺(tái)20的航向，且角α表示控制臺(tái)航向相對(duì)于北(在三角方向上的正值)所形成的角度?！昂较颉币辉~將以其通常的含義被理解，尤其在導(dǎo)航領(lǐng)域中，即運(yùn)動(dòng)物體被定向(或指向)的前方。航向可以通過該運(yùn)動(dòng)物體的主軸和北方(地理的或地磁的)的角度來被量化。在目前的情況下，航向是控制臺(tái)20指向的方向，其是位于控制臺(tái)的正中面(對(duì)稱平面)中的方向并且還對(duì)應(yīng)于定向天線34的輻射圖的主瓣的方向。
[0048]線D表示無人機(jī)的方向，即連接無人機(jī)10的參照系的中心(位置Pd)和控制臺(tái)20的參照系的中心(位置Pc)的線。無人機(jī)和控制臺(tái)的GPS坐標(biāo)使得確定該線并且因此確定該線D相對(duì)于北N的角度β(在此在三角方向上為負(fù)值的數(shù)值)成為可能。
[0049]因此可以理解，無人機(jī)10相對(duì)于控制臺(tái)20的角坐標(biāo)等于這兩個(gè)角度的代數(shù)值之差，即γ=β-α(在此，絕對(duì)值α+β，考慮了相反的符號(hào))。如將看到的，該角度γ的值使得將無人機(jī)在角度上過度遠(yuǎn)離控制臺(tái)航向CC的情況用信號(hào)通知給駕駛員成為可能，從而允許他執(zhí)行必須完成的校正動(dòng)作(控制臺(tái)的重定向)。
[0050]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，將詳細(xì)描述使得實(shí)現(xiàn)該功能成為可能的處理過程。
[0051 ] 在步驟410，控制臺(tái)20的GPS模塊39生成該控制臺(tái)20的GPS坐標(biāo)。在步驟420，無人機(jī)的GPS模塊15生成該無人機(jī)的GPS坐標(biāo)并經(jīng)由無線鏈路將其發(fā)送到控制臺(tái)。在步驟430，地面站16(位于控制臺(tái)20或平板18中)的處理裝置計(jì)算出穿過無人機(jī)和控制臺(tái)的線D相對(duì)于北(在此為地理北)的角度β。
[OO52 ]在步驟440，控制臺(tái)的磁力計(jì)38確定控制臺(tái)航向CC與北(在此為磁北)的角度α。
[0053]在步驟450，這兩個(gè)角度值(取向值)彼此相減以生成無人機(jī)10相對(duì)于控制臺(tái)航向CC的角坐標(biāo)γ (步驟451)。有利地，地理北和磁北之間的偏移(磁偏角)的管理被集成于該操作中。
[0054]在控制臺(tái)20與無人機(jī)10之間的無線鏈路實(shí)現(xiàn)諸頻段或更一般而言諸技術(shù)，使得天線的方向性隨著模式的變化而變化的情況下，步驟460根據(jù)當(dāng)前活動(dòng)鏈路模式來確定角模板，從而使得可能將無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向CC被合適地定位的情況與無人機(jī)的位置使得無線鏈路易于質(zhì)量變差甚至丟失的情況區(qū)分開。
[0055]例如，在2.4GHz頻帶中的W1-Fi鏈路的情況下，如果無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向(名為模板的扇區(qū))位于± 80°的扇區(qū)內(nèi)，則其被認(rèn)為定位良好。但在5.2GHz頻帶的W1-Fi鏈路的情況下，該角扇區(qū)僅為±30°。在低收到信號(hào)的情況下(對(duì)應(yīng)于例如僅兩個(gè)指示LED被點(diǎn)亮(I紅和I白))，該模板的開口角可被限制，例如根據(jù)所用頻帶被限于±40°或±15°。
[0056]在步驟470，處理裝置將在步驟450所生成的γ值與要被用于活動(dòng)無線鏈路的模板進(jìn)行比較。
[0057]在該值被包含在模板中的情況下，下面的步驟480確定接收自無人機(jī)10的信號(hào)的強(qiáng)度(水平)，記為RSSI，并將其與閾值進(jìn)行比較。如果信號(hào)強(qiáng)度低于該閾值，則這意味著例如無人機(jī)和控制臺(tái)之間的距離明顯足夠，并且因此無人機(jī)不僅需要位于該模板中而且還需盡可能接近控制臺(tái)航向CC。在這種情況下，控制臺(tái)和無人機(jī)相互位置的視覺信令，如在下文將被描述的，必須被激活，然而在相反的情況下沒有視覺信令被觸發(fā)。
[0058]在步驟470顯示無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向CC的角位置γ在模板之外的情況下，則該過程轉(zhuǎn)到步驟490。在該步驟中，從無人機(jī)接收的無線鏈路信號(hào)的RSSI強(qiáng)度也與閾值進(jìn)行比較。優(yōu)選地，該閾值高于針對(duì)步驟480使用的閾值。在信號(hào)高于閾值的情況下，沒有視覺信令被觸發(fā)。在實(shí)踐中，這在大多數(shù)時(shí)間將意味著無人機(jī)10相對(duì)于控制臺(tái)20的未對(duì)準(zhǔn)是明顯的，但是無人機(jī)足夠接近控制臺(tái)，使得無人機(jī)與控制臺(tái)之間的無線鏈路的質(zhì)量保持令人滿意。反之，在信號(hào)強(qiáng)度低于閾值的情況下，視覺信令(如下詳述)被觸發(fā)。在該情況下，該信令除了包括無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)航向的位置的指示，還包括旨在通過使駕駛員自己在某個(gè)方向轉(zhuǎn)身以促進(jìn)控制臺(tái)回到與無人機(jī)對(duì)準(zhǔn)的指示，如下將被詳細(xì)解釋的。
[0059]視覺信令的觸發(fā)可以伴隨著聲音信令、振動(dòng)等等，以吸引駕駛員的注意力，使其注意迅速校正控制臺(tái)相對(duì)于無人機(jī)的位置的對(duì)準(zhǔn)的必要性。
[0060]參照?qǐng)D5，現(xiàn)在將描述可在本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)的視覺指示的示例。該附圖顯示了由無人機(jī)10上的機(jī)載相機(jī)14拍攝并在虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡40中呈現(xiàn)的圖像I。
[0061 ]無人機(jī)的“模板外”情況的視覺信令在所有的情況下包括具有表示駕駛員自身在導(dǎo)航空間中的位置的中心Ce的圓C。無人機(jī)10相對(duì)于控制臺(tái)航向CC的角位置(角γ )通過被置于圓C的相應(yīng)位置處的無人機(jī)圖標(biāo)或象形圖(稱為Id)來示出。有利地，在該系統(tǒng)管理與若干無線通信模式相對(duì)應(yīng)的若干模板的情況下，該信令還包括當(dāng)前活動(dòng)模板的表示。該表示在此是圓扇區(qū)G的形式，該扇區(qū)與模板的角延伸相同。
[0062]在一實(shí)施例中，該扇區(qū)可被著色，該顏色可以根據(jù)所需校正的緊急性(這本身可通過從無人機(jī)10接收到的無線通信信號(hào)的強(qiáng)度來反映)而變化。
[0063]在圖5的表示中，無人機(jī)相對(duì)于無人機(jī)的航向(它對(duì)應(yīng)于模板G的角平分線)位于朝右大約45°的位置，且模板G具有± 30°的寬度。
[0064]此外，在無人機(jī)10位于模板之外且信號(hào)水平不足的情況下，如以上參考步驟490所詳細(xì)描述的，實(shí)現(xiàn)附加的視覺信令，例如作為沿著屏幕相應(yīng)邊緣來定位的方向箭頭。在所示的示例中，在信號(hào)不足的情況下，有必要使控制臺(tái)右轉(zhuǎn)(在圖3中的順時(shí)針方向)，其是指向右側(cè)的箭頭Fl并且沿屏幕的右側(cè)邊緣來定位。這一箭頭(它指示駕駛員轉(zhuǎn)向一個(gè)或另一個(gè)方向)也準(zhǔn)許向他指示將他自己定向朝向無人機(jī)的最小位移/轉(zhuǎn)身。
[0065]其它箭頭F2、F3、F4可以根據(jù)無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)的偏差而選擇性地被顯示。
[0066]將在本文中觀察到，根據(jù)控制臺(tái)天線34的方向性模式，僅生成偏航偏差(通過控制臺(tái)繞垂直軸旋轉(zhuǎn))，或者偏航和俯仰兩者的偏差(通過不僅繞垂直軸還繞垂直于控制臺(tái)航向CC的水平軸旋轉(zhuǎn))。在第一種情況下，僅有橫向箭頭Fl和F2的一個(gè)或另一個(gè)能被顯示。在第二種情況下，？1、？2小3、？4中的一個(gè)將被顯示。
[0067]應(yīng)當(dāng)注意的是，為此，俯仰偏差的管理是容易地實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)闅w因于海拔被GPS坐標(biāo)系統(tǒng)所考慮的事實(shí)，以及因?yàn)樵谠撉闆r下的基準(zhǔn)(即，水平面)是通過集成到控制臺(tái)的磁力計(jì)獲或者通過同樣集成到控制臺(tái)的陀螺儀獲得的。
[0068]當(dāng)然，本發(fā)明不以任何方式受限于所描述和圖示的實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠帶來許多變型和對(duì)它的修改。具體而言:
[0069]-它適用于各種類型的無人機(jī):用于調(diào)查、休閑或其它目的，懸浮或不懸浮的，并且適用于任何類型的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡；
[0070]-用于檢測無人機(jī)相對(duì)于控制臺(tái)的位置以及用于在所呈現(xiàn)的圖像中生成顯示的處理操作可以按任何所需的方式分布在控制臺(tái)20、平板18以及虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡40(在后者包括處理裝置(尤其是圖形處理器)的情況下)之間；
[0071]-虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡可以包括專用顯示系統(tǒng)或市售智能終端，諸如附加到眼鏡的智能電話或平板。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于沉浸式駕駛無人機(jī)的系統(tǒng)，包括配備有成像裝置(14)的無人機(jī)(10)以及通過無線鏈路與所述無人機(jī)通信的地面站(16 )，所述地面站包括: -配備有適配成指向所述無人機(jī)以維持所述無線鏈路的質(zhì)量的定向天線(34)的控制臺(tái)(20)，和 -呈現(xiàn)通過所述成像裝置拍攝并通過所述無線鏈路從所述無人機(jī)傳送的圖像(I)以及包含在所呈現(xiàn)的圖像中的視覺指示的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡(40)，所述系統(tǒng)的特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括: -用于確定所述控制臺(tái)的航向(CC)與所述無人機(jī)的方向(D)之間的所限定的角坐標(biāo)(T )的裝置(15、38、39、410-450);以及 -對(duì)所述確定裝置敏感的裝置，以在所述視覺指示中包含所述無人機(jī)相對(duì)于所述控制臺(tái)航向的偏差的指示(C、Ce、G、Id)，這一偏差指示是所確定的角坐標(biāo)(γ )的函數(shù)，以便允許所述控制臺(tái)的用戶執(zhí)行將所述控制臺(tái)重定向以減小所述角坐標(biāo)(T )的校正動(dòng)作。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置確定裝置包括確定所述控制臺(tái)航向的磁力計(jì)(38)。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置確定裝置包括配備在所述無人機(jī)(10)和所述地面站(16)中的GPS定位模塊(15、39)，以及用于確定所述無人機(jī)，對(duì)應(yīng)于經(jīng)過所述無人機(jī)和所述控制臺(tái)的線(D)，相對(duì)于方向北(N)的定向的處理裝置(430)。4.如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于確定所述角坐標(biāo)(γ)的所述裝置包括用于將所述控制臺(tái)航向(CC)的航向角(α)和所述無人機(jī)定向(D)的對(duì)應(yīng)角(β)相減的裝置。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置確定裝置包括用于將所述無人機(jī)相對(duì)于所述控制臺(tái)的航向(CC)的角位置與對(duì)應(yīng)于角扇區(qū)的角模板(G)進(jìn)行比較的裝置(470)，所述角扇區(qū)以所述航向?yàn)橹行?，在所述角扇區(qū)之外，所述無線鏈路易于質(zhì)量變差或者丟失。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線鏈路被適配成在與所述天線(34)的不同方向性相對(duì)應(yīng)的至少兩種模式之一中操作，并且所述系統(tǒng)還包括用于根據(jù)所述無線鏈路的活動(dòng)模式來選擇良好接收的角模板的裝置。7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括對(duì)從所述無人機(jī)接收到的無線鏈路信號(hào)的水平敏感以選擇性地包括或不包括所述視覺指示的裝置(480、490)。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述無人機(jī)的角位置被包含在所述角模板中但所述信號(hào)的水平低于預(yù)定閾值的情況下所述視覺指示被包括，在所述無人機(jī)的角位置未被包含在所述角模板中但所述信號(hào)的水平高于預(yù)定閾值的情況下所述視覺指示不被包括。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺指示包括所述控制臺(tái)和所述無人機(jī)的相對(duì)位置的視覺信令連同表示良好接收的角模板的圓扇區(qū)(G)，以及其位置表示所述無人機(jī)相對(duì)于所述模板的角位置的象形圖(Id)。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺指示還包括一組方向箭頭(F1-F2;F1-F4)，其中每一個(gè)都能被選擇性地顯示以指示所述控制臺(tái)的所需位移方向，以便使所述控制臺(tái)航向(CC)朝向所述無人機(jī)的方向(D)，所述方向箭頭包括向左和向右(F2、F1)和/或向上和向下(F3、F4)的箭頭。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK106094863SQ201610490916
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】H·塞杜, N·布魯萊, A·費(fèi)朗德
【申請(qǐng)人】鸚鵡無人機(jī)股份有限公司