專利名稱：自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，根據(jù)該系統(tǒng)，飛行物體能夠自動(dòng)地起飛和著陸。
背景技術(shù)：
在從高空中的位置進(jìn)行攝影或勘測(cè)操作時(shí)，可以獲取此類信息，其不能通過(guò)從地面的攝影或通過(guò)地面上的勘測(cè)操作來(lái)獲得，或者能夠在無(wú)人能夠進(jìn)入且難以執(zhí)行攝影或勘測(cè)操作的位置上獲得此類信息。近年來(lái)，隨著諸如遙控小型飛機(jī)或小型直升飛機(jī)等飛行物體的性能特性的發(fā)展，隨著遙控技術(shù)的改善，進(jìn)一步地，隨著圖像拾取設(shè)備的性能特性的改善及隨著使設(shè)備和儀器小型化的技術(shù)升級(jí)，現(xiàn)在可以在小型飛行物體上提供圖像拾取設(shè)備并通過(guò)遙控從高空中的位置執(zhí)行完全自動(dòng)化的攝影。例如，小型飛行物體通過(guò)遙控或根據(jù)結(jié)合在小型飛行物體中的程序從預(yù)定位置 (例如從起飛和著陸甲板)起飛。然后，小型飛行物體在預(yù)定范圍內(nèi)飛行以拍攝照片。在完成攝影之后，操作飛行物體以返回至放置有起飛和著陸甲板的預(yù)置位置，并且進(jìn)一步地，飛行物體自動(dòng)地著陸在起飛和著陸甲板上。當(dāng)操作小型飛行物體以自動(dòng)地起飛、飛行和著陸時(shí)，起飛和著陸難以操作，特別地，難以使小型飛行物體著陸在預(yù)定位置。因此，為了使小型飛行物體自動(dòng)地飛行，需要建立一種通過(guò)簡(jiǎn)單的控制以安全且可靠的方式執(zhí)行自動(dòng)起飛和著陸的技術(shù)。在日本專利公開(kāi)物JP-A-2000-85694中，公開(kāi)了一種著陸支持系統(tǒng)，其描述了執(zhí)行小型飛行物體在預(yù)定位置處的著陸的操作。在日本專利公報(bào)No. 4253239中，公開(kāi)了一種導(dǎo)航系統(tǒng)，其用來(lái)根據(jù)圖像識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)直升飛機(jī)在期望的點(diǎn)處的著陸。在日本專利公報(bào) No. 2662111中，公開(kāi)了一種自動(dòng)著陸引導(dǎo)方法，其描述了一種用于通過(guò)使用多個(gè)圖像傳感器來(lái)引導(dǎo)垂直起飛和著陸操作的程序。并且，日本專利公開(kāi)物JP-A-9-302628公開(kāi)了一種用于小型飛行物體的起飛和著陸操作的可移動(dòng)式起飛和著陸設(shè)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以以可靠且安全的方式來(lái)執(zhí)行起飛和著陸操作以使飛行物體自動(dòng)地飛行。為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)包括飛行物體以及起飛和著陸目標(biāo)，其中，飛行物體具有用于拍攝沿向下方向發(fā)現(xiàn)的圖像的圖像拾取設(shè)備、導(dǎo)航裝置以及用于處理由圖像拾取設(shè)備獲取的圖像并用于控制導(dǎo)航裝置的控制單元，并且其中，所述控制單元基于由圖像拾取設(shè)備獲取的起飛和著陸目標(biāo)的圖像來(lái)計(jì)算起飛和著陸目標(biāo)與飛行物體之間的位置關(guān)系，并基于該計(jì)算的結(jié)果來(lái)控制飛行物體的起飛和著陸操作。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有目標(biāo)標(biāo)記，所述控制單元通過(guò)由圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像處理來(lái)獲得目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置，并基于目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)引導(dǎo)飛行物體的起飛和著陸操作。
此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有目標(biāo)標(biāo)記，所述控制單元具有識(shí)別圖案以識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記圖像，所述控制單元基于來(lái)自由圖像拾取設(shè)備拍攝的圖像的識(shí)別圖案來(lái)識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記圖像，并引導(dǎo)飛行物體，使得目標(biāo)標(biāo)記圖像的中心在圖像上將是圖像的中心。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，根據(jù)所識(shí)別的目標(biāo)標(biāo)記圖像的尺寸來(lái)測(cè)量飛行物體的高度。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在飛行物體上提供 GPS設(shè)備，將飛行和著陸目標(biāo)設(shè)置在已知位置處，所述控制單元基于由GPS設(shè)備獲取的飛行物體的位置和已知位置來(lái)確定飛行物體的位置與起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在飛行物體上提供第一 GPS設(shè)備，在起飛和著陸目標(biāo)上提供第二 GPS設(shè)備，并且所述控制單元基于由第一 GPS設(shè)備獲取的飛行物體的位置和由第二 GPS設(shè)備獲取的位置來(lái)確定飛行物體的位置與起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在飛行物體上提供 GPS設(shè)備，將起飛和著陸目標(biāo)設(shè)置在已知位置處，所述控制單元基于由GPS設(shè)備獲取的飛行物體的位置和已知位置來(lái)確定飛行物體的位置與起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行，并且所述控制單元通過(guò)由圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像的圖像處理來(lái)確定目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置，并基于目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)控制飛行物體的起飛和著陸操作。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)標(biāo)記具有設(shè)置在同心的多個(gè)位置處的類似圖案，并且能夠從由圖像拾取設(shè)備在飛行物體著陸在起飛和著陸目標(biāo)上時(shí)的過(guò)程中獲取的圖像識(shí)別至少一個(gè)圖案。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有發(fā)光裝置。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供起飛和著陸目標(biāo)。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)，所述控制單元通過(guò)由圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像的圖像處理來(lái)實(shí)時(shí)地確定目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置并基于目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)控制飛行物體的飛行，以便飛行物體跟蹤移動(dòng)物體。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)，所述飛行物體具有第一通信單元，所述移動(dòng)物體具有第二通信單元，所述第二通信單元能夠經(jīng)由第一通信單元將由第二 GPS設(shè)備獲取的位置信息傳送至控制單元，所述控制單元基于由第一 GPS設(shè)備獲取的位置和由第二 GPS設(shè)備獲取的位置來(lái)控制飛行物體的飛行，以便飛行物體跟蹤移動(dòng)物體的軌跡。本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，包括飛行物體和起飛和著陸目標(biāo)，其中，所述飛行物體具有用于拍攝沿向下方向發(fā)現(xiàn)的圖像的圖像拾取設(shè)備、導(dǎo)航裝置以及用于處理由圖像拾取設(shè)備獲取的圖像并控制導(dǎo)航裝置的控制單元，并且其中，所述控制單元基于由圖像拾取設(shè)備獲取的起飛和著陸目標(biāo)的圖像來(lái)計(jì)算起飛和著陸目標(biāo)與飛行物體之間的位置關(guān)系，并基于該計(jì)算的結(jié)果來(lái)控制飛行物體的起飛和著陸操作。結(jié)果，不需要具有用于自動(dòng)著陸的特定類型的檢測(cè)設(shè)備等，并且可以以可靠的方式將飛行物體引導(dǎo)至目標(biāo)標(biāo)記并使飛行物體著陸，并且可以提供能夠以簡(jiǎn)單的方式且以較低的成本制造的起飛和著陸系統(tǒng)。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有目標(biāo)標(biāo)記，所述控制單元通過(guò)由圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像處理來(lái)獲得目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置并基于目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)引導(dǎo)飛行物體的起飛和著陸操作。結(jié)果，可以以高準(zhǔn)確度來(lái)執(zhí)行著陸操作的引導(dǎo)。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在飛行物體上提供 GPS設(shè)備，將飛行和著陸目標(biāo)設(shè)置在已知位置處，所述控制單元基于由GPS設(shè)備獲取的飛行物體的位置和已知位置來(lái)確定飛行物體的位置與起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行。結(jié)果，能夠以簡(jiǎn)單的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行物體的自主(自控制)飛行。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在飛行物體上提供第一 GPS設(shè)備，在起飛和著陸目標(biāo)上提供第二 GPS設(shè)備，并且所述控制單元基于由第一 GPS設(shè)備獲取的飛行物體的位置和由第二 GPS設(shè)備獲取的位置來(lái)確定飛行物體的位置與起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行。結(jié)果，能夠以簡(jiǎn)單的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行物體的自主飛行。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在飛行物體上提供 GPS設(shè)備，將起飛和著陸目標(biāo)設(shè)置在已知位置處，所述控制單元基于由GPS設(shè)備獲取的飛行物體的位置和已知位置來(lái)確定飛行物體的位置與起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行，并且所述控制單元通過(guò)由圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像的圖像處理來(lái)確定目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置，并基于目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)控制飛行物體的起飛和著陸操作。結(jié)果，可以以靈活的方式保證自主飛行并以高準(zhǔn)確度來(lái)執(zhí)行用于著陸操作的引導(dǎo)。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)標(biāo)記具有設(shè)置在同心的多個(gè)位置處的類似圖案，并且能夠從由圖像拾取設(shè)備在飛行物體著陸在起飛和著陸目標(biāo)上時(shí)的過(guò)程中獲取的圖像識(shí)別至少一個(gè)圖案。結(jié)果，無(wú)論飛行物體的高度和圖像拾取設(shè)備的場(chǎng)角如何，都可以以可靠的方式借助于目標(biāo)標(biāo)記來(lái)執(zhí)行用于著陸操作的引導(dǎo)。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有發(fā)光裝置。結(jié)果當(dāng)光量不足且難以識(shí)別用于起飛和著陸操作的目標(biāo)時(shí)，或者甚至在夜間，可以以可靠的方式執(zhí)行用于著陸的飛行物體的引導(dǎo)。并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供起飛和著陸目標(biāo)。結(jié)果，能夠根據(jù)需要在任何位置執(zhí)行飛行物體的起飛和著陸操作。此外，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)，所述控制單元通過(guò)由圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像的圖像處理來(lái)實(shí)時(shí)地確定目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置并基于目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)控制飛行物體的飛行，以便飛行物體跟蹤移動(dòng)物體。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)較寬范圍內(nèi)的飛行物體的自主飛行。
6
并且，本發(fā)明提供了如上所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)，所述飛行物體具有第一通信單元，所述移動(dòng)物體具有第二通信單元，所述第二通信單元能夠經(jīng)由第一通信單元將由第二 GPS設(shè)備獲取的位置信息傳送至控制單元，所述控制單元基于由第一 GPS設(shè)備獲取的位置和由第二 GPS設(shè)備獲取的位置來(lái)控制飛行物體的飛行，以便飛行物體跟蹤移動(dòng)物體的軌跡。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)較寬范圍內(nèi)的飛行物體的自主飛行。


圖1是解釋本發(fā)明的總體特征的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示意性框圖3是示出將在該實(shí)施例中使用的目標(biāo)標(biāo)記的示例的圖； 圖4是示出在本實(shí)施例中的起飛和著陸操作期間的操作的流程圖； 圖5是解釋本實(shí)施例的應(yīng)用示例的示意圖； 圖6是解釋目標(biāo)的另一示例的示意圖；以及圖7是示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式下面將通過(guò)參考附圖來(lái)給出關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明。首先，通過(guò)參考圖1和圖2，將給出根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)的總體特征的說(shuō)明。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)的基本配置。該自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)主要包括飛行物體1和在基站側(cè)提供的起飛和著陸目標(biāo)2。飛行物體1是直升飛機(jī)，其例如作為小型飛行物體執(zhí)行自主(自控制)飛行。此外，直升飛機(jī)1被設(shè)計(jì)為使得其能夠被遠(yuǎn)程地控制。在圖1中，例如，數(shù)字40表示用于遙控的遙控器。直升飛機(jī)1主要包括直升飛機(jī)主體3、所要求的螺旋槳，其被安裝在直升飛機(jī)主體 3上。例如，分別在前面、后面、左側(cè)和右側(cè)位置提供了四組螺旋槳4、5、6和7。螺旋槳4、5、 6和7被獨(dú)立地連接到第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī)9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī)11 (稍后將描述)。并且，如稍后描述的，第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī)9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī) 11中的每一個(gè)的驅(qū)動(dòng)被相互獨(dú)立地控制。螺旋槳4、5、6和7及第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī) 9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī)11等一起構(gòu)成飛行物體的導(dǎo)航裝置。在直升飛機(jī)1的直升飛機(jī)主體3上，提供了控制設(shè)備13。如圖2所示，控制設(shè)備 13主要包括飛行引導(dǎo)單元14、飛行控制單元15、主運(yùn)算控制單元16、通信單元17和電源單元18。飛行引導(dǎo)單元14具有作為位置測(cè)量設(shè)備的GPS設(shè)備20、被安裝在直升飛機(jī)主體3 的下表面上的圖像拾取設(shè)備21、飛行引導(dǎo)CPU 22和第一存儲(chǔ)單元23。圖像拾取設(shè)備21是用于拍攝數(shù)字圖像并拍攝直升飛機(jī)1下面的圖像的數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)。GPS設(shè)備20被設(shè)計(jì)為確定直升飛機(jī)1的基準(zhǔn)位置，例如機(jī)械中心。由于由GPS設(shè)備20測(cè)量的值表示地心坐標(biāo)系(絕對(duì)坐標(biāo)系)的坐標(biāo)(位置)，并且GPS設(shè)備20確定基準(zhǔn)位置在地心坐標(biāo)系上的坐標(biāo)。并且，圖像拾取設(shè)備21具有通過(guò)基準(zhǔn)位置的光軸19，并且光軸19在直升飛機(jī)1處于水平位置時(shí)與垂直線重合。因此，圖像拾取設(shè)備21能夠獲取直接在直升飛機(jī)1下面的根據(jù)要求的場(chǎng)角θ內(nèi)的圖像(在下文中稱為“背景圖像”)。此外，將其設(shè)計(jì)為使得背景圖像的中心與基準(zhǔn)位置重合。由圖像拾取設(shè)備21獲取的圖像和已經(jīng)獲取圖像所在的位置和時(shí)間被存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元23中，并且這些圖像、位置和時(shí)間是關(guān)聯(lián)的。此外，將被用于執(zhí)行自主飛行的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)等被存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元23中?？梢詫D像和圖像獲取的位置、時(shí)間存儲(chǔ)在如稍后將描述的第三存儲(chǔ)單元31中。在第一存儲(chǔ)單元23中，存儲(chǔ)用于識(shí)別的圖案，其用來(lái)識(shí)別如稍后將描述的目標(biāo)標(biāo)記36的圖案。可以將用于識(shí)別的圖案存儲(chǔ)在如稍后將描述的第三存儲(chǔ)單元31中。在第一存儲(chǔ)單元23中，存儲(chǔ)了多種類型的程序。這些程序包括例如圖像處理程序，其用于圖像處理以從在圖像拾取設(shè)備21處獲取的圖像提取目標(biāo)標(biāo)記36 (稍后將描述); 圖案識(shí)別程序，其用于通過(guò)將提取的目標(biāo)標(biāo)記36與用于識(shí)別的圖案相比較來(lái)識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記36并判斷目標(biāo)標(biāo)記36與用于識(shí)別的圖案之間的方向差等；飛行引導(dǎo)程序，其用于根據(jù)飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)和由GPS設(shè)備20測(cè)量的位置信息來(lái)準(zhǔn)備飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)；圖像拾取控制程序，其用于控制通過(guò)圖像拾取設(shè)備21的圖像拾取；及其它程序。飛行控制單元15包括第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī)9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī) 11、以及用于單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)并控制這些電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制器25、以及用于控制電動(dòng)機(jī)控制器25的飛行控制CPU 26、第二存儲(chǔ)單元27、以及陀螺儀單元觀，其通過(guò)檢測(cè)直升飛機(jī)1相對(duì)于水平位置的姿勢(shì)狀態(tài)來(lái)發(fā)出姿勢(shì)狀態(tài)信號(hào)。在第二存儲(chǔ)單元27中，存儲(chǔ)了以下程序飛行控制程序，其用于基于來(lái)自飛行引導(dǎo)單元14的飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算諸如飛行速度、上升速度、下降速度、飛行方向、飛行高度等的飛行條件；姿勢(shì)控制程序，其用于基于來(lái)自陀螺儀單元觀的姿勢(shì)狀態(tài)信號(hào)來(lái)計(jì)算用于姿勢(shì)控制的信息；及其它程序。飛行控制CPU沈根據(jù)飛行控制程序向電動(dòng)機(jī)控制器25發(fā)出飛行控制命令，通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器25來(lái)控制第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī)9、第三電動(dòng)機(jī)10 和第四電動(dòng)機(jī)11，并執(zhí)行由此確定的飛行。并且，飛行控制CPU沈根據(jù)姿勢(shì)控制程序向電動(dòng)機(jī)控制器25發(fā)出姿勢(shì)控制命令，通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器25來(lái)控制第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī) 9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī)11，并控制所要求的條件下(例如，在水平條件下，即其中圖像拾取設(shè)備21的光軸19沿垂直方向延伸的條件)的直升飛機(jī)1的姿勢(shì)。主運(yùn)算控制單元16包括主CPU 30、第三存儲(chǔ)單元31和開(kāi)關(guān)單元32。在第三存儲(chǔ)單元31中，存儲(chǔ)了以下程序用于協(xié)調(diào)并控制飛行引導(dǎo)單元14和飛行控制單元15的協(xié)調(diào)程序、用于處理由圖像拾取設(shè)備21獲取的圖像的圖像處理程序、飛行控制程序、通信控制程序等。通信單元17包括無(wú)線通信單元33、信息通信單元34等。無(wú)線通信單元33從地面上的基站接收遠(yuǎn)程飛行控制命令并將關(guān)于直升飛機(jī)1的飛行條件的通信發(fā)送到基站。并且，信息通信單元；34通過(guò)使用諸如無(wú)線LAN或Bluetooth(藍(lán)牙，注冊(cè)商標(biāo))等通信手段來(lái)提供并獲取基站與直升飛機(jī)1之間的信息。例如，在其中直升飛機(jī)1著陸在基站上的條件下， 將飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)從基站傳送至直升飛機(jī)1，或者將諸如已經(jīng)在飛行期間獲取的諸如圖像、位置、時(shí)間等的信息從直升飛機(jī)1傳送至基站。電源單元18是例如可再充電電池。在其中直升飛機(jī)著陸在基站處的條件下將電能充到電池中，并且在飛行期間根據(jù)需要向飛行引導(dǎo)單元14、飛行控制單元15、主運(yùn)算控制單元16和通信單元17來(lái)供應(yīng)電能。起飛和著陸目標(biāo)2被安裝在已知點(diǎn)處。如圖3所示，在起飛和著陸目標(biāo)2的直升飛機(jī)1將著陸的表面(在下文中稱為“著陸表面加”)上標(biāo)記目標(biāo)標(biāo)記36。目標(biāo)標(biāo)記36是其中以同心的多個(gè)圓的形式布置類似形狀(諸如圓形形狀、矩形形狀、三角形形狀等；在該圖中示出圓形形狀)的圖形的標(biāo)記?？梢栽谌魏蔚娜我飧叨忍帍闹鄙w機(jī)1識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記36的形狀。這些形狀中的每一個(gè)處于已知尺寸。如果以多個(gè)圓來(lái)設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)記36，則每個(gè)圓的直徑具有已知值。目標(biāo)標(biāo)記36具有基準(zhǔn)位置，并且例如，該基準(zhǔn)位置是該圖形的中心。具體地，當(dāng)直升飛機(jī)1在著陸時(shí)處于最高高度處或處于指定高度處時(shí)和當(dāng)目標(biāo)標(biāo)記36在圖像拾取單元21的場(chǎng)角θ的范圍內(nèi)時(shí)(優(yōu)選地，當(dāng)目標(biāo)標(biāo)記36直接位于或幾乎直接位于直升飛機(jī)1下面時(shí))，圖像拾取設(shè)備21能夠至少識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記36的最外部圖案。并且，在直升飛機(jī)1從最高高度或在任何指定高度處下降并降落在著陸表面加上時(shí)的任何高度處，將其如此設(shè)計(jì)以便能夠完美地識(shí)別構(gòu)成目標(biāo)標(biāo)記36的圖案中的至少一個(gè)。因此，在其中圖像拾取設(shè)備21降落在地面上的條件下，至少最內(nèi)部圖案、即最小圖案被包括在場(chǎng)角θ的范圍內(nèi)，并且最內(nèi)部圖案被圖像拾取設(shè)備21識(shí)別。此外，目標(biāo)標(biāo)記36具有中心標(biāo)記以指示目標(biāo)標(biāo)記36的中心位置，例如點(diǎn)標(biāo)記或十字形標(biāo)記。當(dāng)能夠根據(jù)形狀來(lái)獲得圖案的中心時(shí)，可以省略中心標(biāo)記。目標(biāo)標(biāo)記36具有指示方向的方向索引部分36a或指示方向的形狀。例如，在如圖3所示的圖案中，每個(gè)圓形形狀在相同半徑上具有作為方向索引部分36a的缺失部分。將被安裝在直升飛機(jī)主體3上的圖像拾取設(shè)備21不限于用來(lái)獲取沿著垂直線在向下方向上發(fā)現(xiàn)的圖像的設(shè)備，而是能夠提供一個(gè)或多個(gè)圖像拾取設(shè)備。其它圖像拾取設(shè)備21每個(gè)被安裝在相對(duì)于垂直線的預(yù)定角度處，并且可以將其如此設(shè)計(jì)以便其它圖像拾取設(shè)備21可以獲取沿著相對(duì)于前進(jìn)方向垂直地延伸的方向偏離的圖像。將被機(jī)載地安裝在直升飛機(jī)1上的信息收集設(shè)備不限于圖像拾取設(shè)備21，并且可以設(shè)想多種類型的設(shè)備， 諸如距離測(cè)量設(shè)備、紅外圖像拾取設(shè)備等。接下來(lái)，將給出關(guān)于根據(jù)本實(shí)施例的操作的說(shuō)明。首先，將給出關(guān)于自主飛行的說(shuō)明。主CPU 30操作開(kāi)關(guān)單元32并設(shè)置開(kāi)關(guān)單元32，使得來(lái)自飛行引導(dǎo)單元14的飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)被輸入到飛行控制單元15。在處于已著陸條件下的直升飛機(jī)的情況下，經(jīng)由信息通信單元34將飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)傳送到控制設(shè)備13，并經(jīng)由主CPU 30將飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)輸入到第一存儲(chǔ)單元23。并且，輸入起飛和著陸目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)(絕對(duì)坐標(biāo))。當(dāng)所有飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)被完全傳送時(shí)，基于該飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)始自主飛行。基于輸入的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)，飛行引導(dǎo)單元14準(zhǔn)備飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)并經(jīng)由開(kāi)關(guān)單元 32將飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入到飛行控制單元15。然后，基于這樣輸入的飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)，飛行控制CPU 26通過(guò)借助電動(dòng)機(jī)控制器25來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī)9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī)11來(lái)開(kāi)始飛行。在飛行期間，從GPS設(shè)備20獲得直升飛機(jī)1的位置信息。然后，基于飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)和位置信息，飛行引導(dǎo)CPU 22適當(dāng)?shù)匦拚w行引導(dǎo)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)輸入到飛行控制單元15。在飛行期間，飛行控制CPU 26通過(guò)基于來(lái)自陀螺儀單元觀的姿勢(shì)狀態(tài)信號(hào)借助電動(dòng)機(jī)控制器25適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)并控制第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī)9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī)11來(lái)控制直升飛機(jī)1的姿勢(shì)。并且，在飛行期間，飛行引導(dǎo)單元14通過(guò)基于飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)來(lái)控制圖像拾取設(shè)備 21而根據(jù)需要執(zhí)行所計(jì)劃的操作，諸如攝影、勘測(cè)等。當(dāng)計(jì)劃的操作已完成時(shí)，從飛行引導(dǎo)單元14發(fā)出返回命令。直升飛機(jī)1返回基站并著陸在起飛和著陸目標(biāo)2上。現(xiàn)在，參考圖4，將給出關(guān)于著陸操作的說(shuō)明?；谟蒅PS設(shè)備20獲取的位置信息和起飛和著陸目標(biāo)2的坐標(biāo)，能夠識(shí)別直升飛機(jī)1相對(duì)于起飛和著陸目標(biāo)2的位置?；谥鄙w機(jī)1的位置，飛行引導(dǎo)單元14修正飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)，從而將直升飛機(jī)1引導(dǎo)至基站并經(jīng)由開(kāi)關(guān)單元32將飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)傳送到飛行控制單元15。當(dāng)直升飛機(jī)1到達(dá)起飛和著陸目標(biāo)2之上的空中位置時(shí)，通過(guò)圖像處理來(lái)搜索起飛和著陸目標(biāo)2是否被包括在由圖像拾取設(shè)備21拍攝的圖像中(步驟01 )。因此，沿GPS設(shè)備20的水平方向的測(cè)量準(zhǔn)確度與圖像拾取設(shè)備21的場(chǎng)角θ之間的關(guān)系是這種方式的關(guān)系，即，在基于GPS設(shè)備20的測(cè)量結(jié)果獲得的位置處和預(yù)定高度處(在將開(kāi)始著陸操作的高度處)，圖像拾取設(shè)備21能夠識(shí)別起飛和著陸目標(biāo)2(8卩，起飛和著陸目標(biāo)2的場(chǎng)角θ的范圍內(nèi))。起飛和著陸目標(biāo)2的識(shí)別具體地意指目標(biāo)標(biāo)記36的識(shí)別。通過(guò)基于與存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元23中的目標(biāo)標(biāo)記36的圖案的比較的圖案識(shí)別來(lái)執(zhí)行目標(biāo)標(biāo)記36的識(shí)別。當(dāng)識(shí)別了目標(biāo)標(biāo)記36時(shí)，根據(jù)目標(biāo)標(biāo)記36的識(shí)別來(lái)執(zhí)行直升飛機(jī)1的引導(dǎo)操作。然后，獲得背景圖像上的目標(biāo)標(biāo)記36的中心位置(通過(guò)圖案識(shí)別來(lái)識(shí)別)與背景圖像的中心的偏差。此偏差被反映在飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)上，并且以這樣的方式來(lái)引導(dǎo)直升飛機(jī)1， 即所識(shí)別的目標(biāo)標(biāo)記36的中心與背景圖像的中心重合。當(dāng)目標(biāo)標(biāo)記36的中心與背景圖像的中心重合時(shí)，根據(jù)目標(biāo)標(biāo)記36的圖像的尺寸來(lái)確定高度。由此確定的高度被反映在飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)中。當(dāng)目標(biāo)標(biāo)記36的中心與背景圖像的中心重合時(shí)，直升飛機(jī)1下降，并且在下降過(guò)程期間，能夠通過(guò)目標(biāo)標(biāo)記36的圖像處理以高準(zhǔn)確度來(lái)執(zhí)行沿水平方向的位置控制。通過(guò)對(duì)目標(biāo)標(biāo)記36的圖像執(zhí)行邊緣處理，測(cè)量圖像上的尺寸，例如直徑。目標(biāo)標(biāo)記36的實(shí)際尺寸是已知的，并被預(yù)先存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元23中。因此，通過(guò)與所存儲(chǔ)的尺寸的比較，確定到直升飛機(jī)1的距離，即高度。此外，在目標(biāo)標(biāo)記36的直徑(相互垂直地交叉)彼此不相等的情況下，將該圓識(shí)別為橢圓。利用長(zhǎng)軸與短軸的比，能夠確定飛行物體相對(duì)于垂直線(其通過(guò)目標(biāo)標(biāo)記36的基準(zhǔn)位置)的角度偏差和偏離方向，并能夠根據(jù)由此確定的角度偏差和偏離方向來(lái)修正直升飛機(jī)1的位置?？梢詫⑵淙绱嗽O(shè)計(jì)以便檢測(cè)目標(biāo)標(biāo)記36 的中心，并可以基于與背景圖像中心的偏差來(lái)修正直升飛機(jī)1的位置(步驟02和步驟03)。通過(guò)連續(xù)地測(cè)量高度并通過(guò)時(shí)間微分，能夠確定下降速度。然后，判斷下降速度是否與飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)相符?；诖伺袛嗟娘w行引導(dǎo)數(shù)據(jù)被發(fā)送到飛行控制單元15?；陲w行引導(dǎo)數(shù)據(jù)，飛行控制CPU 26通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器25來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制第一電動(dòng)機(jī)8、第二電動(dòng)機(jī) 9、第三電動(dòng)機(jī)10和第四電動(dòng)機(jī)11，并控制下降速度(步驟04和步驟05)。
在下降操作期間，通過(guò)圖像處理來(lái)連續(xù)地識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記36。通過(guò)檢測(cè)目標(biāo)標(biāo)記36 的中心與圖像拾取設(shè)備21的光軸19的偏差(即與背景圖像中心的偏差)，能夠以較高的準(zhǔn)確度來(lái)確定目標(biāo)標(biāo)記36與直升飛機(jī)主體3之間沿水平方向的位置關(guān)系，并且直升飛機(jī)1能夠準(zhǔn)確地著陸在目標(biāo)標(biāo)記36的中心處。在著陸過(guò)程期間，根據(jù)圖像拾取設(shè)備21的場(chǎng)角θ和目標(biāo)標(biāo)記36的尺寸的關(guān)系， 在直升飛機(jī)1的高度正在下降的同時(shí)，目標(biāo)標(biāo)記36從目標(biāo)標(biāo)記36的外部圖案開(kāi)始逐漸超過(guò)圖像拾取的范圍。如上所述，在目標(biāo)標(biāo)記36中，以同心的多個(gè)圓來(lái)布置類似圖案。因此， 在直升飛機(jī)即將接觸著陸表面加時(shí)的過(guò)程期間的任何高度處，能夠完美地識(shí)別構(gòu)成目標(biāo)標(biāo)記36的圖案中的至少一個(gè)，并且能夠保證目標(biāo)標(biāo)記36的引導(dǎo)的連續(xù)性。通過(guò)目標(biāo)標(biāo)記36的圖像處理，能夠檢測(cè)方向索引部分36a，并且還可以相對(duì)于目標(biāo)標(biāo)記36來(lái)修正直升飛機(jī)主體3的方向。結(jié)果，直升飛機(jī)能夠在自主飛行中以高準(zhǔn)確度著陸在目標(biāo)標(biāo)記36上。用于獲取圖像以檢測(cè)目標(biāo)標(biāo)記36的圖像拾取設(shè)備21通常能夠用作由直升飛機(jī)1拍攝航空照片所用的設(shè)備。由于通過(guò)拍攝的目標(biāo)標(biāo)記36的圖像處理來(lái)執(zhí)行最終定位，所以在直升飛機(jī)1上機(jī)載地提供的GPS設(shè)備20不需要具有高準(zhǔn)確度，并且例如其可以是具有約10米的測(cè)量準(zhǔn)確度的廉價(jià)的設(shè)備。因此，在本實(shí)施例中，不需要特定設(shè)備來(lái)操作自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，并且能夠由簡(jiǎn)單的配置和較低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)具有高準(zhǔn)確度的著陸引導(dǎo)。在如上所述的實(shí)施例中，如果飛行引導(dǎo)CPU 22上的負(fù)擔(dān)是重的，諸如飛行引導(dǎo)單元14中的圖像處理的情況，則可以由主CPU 30來(lái)分擔(dān)處理的負(fù)擔(dān)，或者可以由第一存儲(chǔ)單元23和第三存儲(chǔ)單元31來(lái)分擔(dān)數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)。 在如上給出的說(shuō)明中，可以將其如此布置以便將目標(biāo)標(biāo)記36的坐標(biāo)作為飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)的一部分輸入，同時(shí)可以將其布置為使得在基站上提供GPS設(shè)備和通信設(shè)備，并由基站側(cè)的GPS設(shè)備來(lái)測(cè)量目標(biāo)標(biāo)記36的位置，并且，可以將目標(biāo)標(biāo)記36的位置信息傳送至直升飛機(jī)1側(cè)的通信單元17。在基站側(cè)的GPS設(shè)備可能不一定用來(lái)測(cè)量目標(biāo)標(biāo)記36的位置，而是如果將由在基站側(cè)的GPS設(shè)備測(cè)量的位置(絕對(duì)坐標(biāo))可以與目標(biāo)36的位置處于已知關(guān)系，那么就足夠了。關(guān)于基于在基站側(cè)的GPS設(shè)備的測(cè)量值獲取的起飛和著陸目標(biāo)2 的位置，當(dāng)目標(biāo)標(biāo)記36固定時(shí)，不存在目標(biāo)標(biāo)記36的位置變化，并且可以將起飛和著陸目標(biāo)2的位置作為飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)輸入到控制設(shè)備13。在這種情況下，可以省略在基站側(cè)的通信設(shè)備。當(dāng)直升飛機(jī)1起飛時(shí)，執(zhí)行與如上所述的著陸操作程序相反的操作程序。也就是說(shuō)，在圖像拾取設(shè)備21能夠拍攝目標(biāo)標(biāo)記36的圖像的條件下，從獲取的圖像識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記 36，并計(jì)算上升速度和高度，并且然后能夠控制上升操作。在直升飛機(jī)1到達(dá)預(yù)定高度的情況下，基于飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、而且基于在GPS設(shè)備20處獲取的位置信息來(lái)執(zhí)行自主飛行。接下來(lái)，將給出關(guān)于通過(guò)遙控操作進(jìn)行的直升飛機(jī)1的飛行的說(shuō)明。通過(guò)主CPU 30來(lái)操作開(kāi)關(guān)單元32，并且將主運(yùn)算控制單元16與飛行控制單元15 相連，使得能夠?qū)w行引導(dǎo)數(shù)據(jù)從主運(yùn)算控制單元16發(fā)送到飛行控制單元15。從在基站側(cè)的遙控器40傳送遙控信號(hào)，并經(jīng)由無(wú)線通信單元33來(lái)接收遙控信號(hào)。 主CPU 30開(kāi)始飛行控制程序，基于遠(yuǎn)程操作信號(hào)來(lái)準(zhǔn)備飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)，并經(jīng)由開(kāi)關(guān)單元32
11將飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入到飛行控制單元15。飛行控制CPU 36基于飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器25來(lái)控制飛行，并基于來(lái)自陀螺儀單元觀的姿勢(shì)狀態(tài)信號(hào)來(lái)控制直升飛機(jī)主體3的姿勢(shì)。在使直升飛機(jī)1著陸時(shí)，與自主飛行的情況類似，圖像拾取設(shè)備21拍攝目標(biāo)標(biāo)記 36的圖像。然后，通過(guò)對(duì)目標(biāo)標(biāo)記36的圖像處理，執(zhí)行直升飛機(jī)主體3與目標(biāo)標(biāo)記36之間的定位。在遙控器40的顯示單元(未示出)上顯示由圖像拾取設(shè)備21拍攝的目標(biāo)標(biāo)記36 的圖像，并且可以根據(jù)該圖像由手動(dòng)遙控操作來(lái)執(zhí)行著陸操作。圖5示出實(shí)施例的應(yīng)用示例。在本應(yīng)用示例中，將起飛和著陸目標(biāo)2安裝在移動(dòng)物體上，例如在汽車43的頂棚上，并配置使用自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)。如果飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)被如此設(shè)計(jì)以便直升飛機(jī)1始終直接位于目標(biāo)標(biāo)記36之上，則飛行引導(dǎo)單元14識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記36，并且飛行引導(dǎo)單元14計(jì)算目標(biāo)標(biāo)記36的中心與圖像拾取設(shè)備21的光軸19 (即背景圖像的中心)的偏差。然后，準(zhǔn)備飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)，使得目標(biāo)標(biāo)記 36的中心與圖像拾取設(shè)備21的光軸19重合，并將數(shù)據(jù)傳送至飛行控制單元15。飛行控制單元15控制直升飛機(jī)主體3，使得直升飛機(jī)主體3基于飛行引導(dǎo)數(shù)據(jù)、即基于圖像上的目標(biāo)標(biāo)記36的位置的識(shí)別而直接在目標(biāo)標(biāo)記36之上。當(dāng)汽車43移動(dòng)時(shí)，直升飛機(jī)1也移動(dòng)以跟隨目標(biāo)36的移動(dòng)。因此，如果汽車43 沿著要求信息的路線移動(dòng)，則能夠獲取在汽車43移動(dòng)的范圍內(nèi)的信息，諸如圖像數(shù)據(jù)。在本應(yīng)用示例中，可以將其如此布置以便在直升飛機(jī)1上提供第一 GPS設(shè)備20， 在汽車43上提供第二 GPS設(shè)備44，并由GPS設(shè)備44來(lái)實(shí)時(shí)地測(cè)量汽車43的位置(S卩，起飛和著陸目標(biāo)2的位置)。然后，將GPS設(shè)備44的測(cè)量結(jié)果傳送至控制設(shè)備13，并且控制設(shè)備13基于直升飛機(jī)1的GPS設(shè)備20的測(cè)量結(jié)果并基于GPS設(shè)備44的測(cè)量結(jié)果來(lái)控制直升飛機(jī)1的飛行。此外，在控制直升飛機(jī)1著陸在起飛和著陸目標(biāo)2上的情況下，如果將其如此布置以便基于拍攝的目標(biāo)標(biāo)記36的圖像的圖像處理來(lái)執(zhí)行控制，則可以由直升飛機(jī)1 的圖像拾取設(shè)備21來(lái)獲取寬范圍內(nèi)的圖像，或者由安裝在直升飛機(jī)主體3上的其它測(cè)量?jī)x器來(lái)獲取寬范圍內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)。圖6示出起飛和著陸目標(biāo)2的另一示例。除目標(biāo)標(biāo)記36之外，起飛和著陸目標(biāo)2還包括發(fā)光裝置，例如發(fā)光二極管41和 42。發(fā)光二極管41被設(shè)置為與要求的一樣多，并且被設(shè)置在與中心分離所需距離的位置處的適當(dāng)布置處。在圖中，示出了其中將發(fā)光二極管41設(shè)置在等腰三角形的頂點(diǎn)處的示例。此外，在起飛和著陸目標(biāo)2的中心處提供發(fā)光二極管42。利用布置在此類位置處的發(fā)光二極管42，能夠在檢測(cè)到發(fā)光二極管42時(shí)立即檢測(cè)目標(biāo)標(biāo)記36的中心。因此，不需要通過(guò)根據(jù)發(fā)光二極管41的布置的計(jì)算來(lái)獲得該中心?？梢圆贾迷S多發(fā)光二極管41，使得發(fā)光二極管41本身形成目標(biāo)標(biāo)記36。通過(guò)提供發(fā)光二極管41，即使在光量不足以識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記36的條件下，例如當(dāng)天氣多云、或在傍晚或晚上等時(shí)，也能夠可靠地識(shí)別起飛和著陸目標(biāo)2。在提供發(fā)光二極管41和42的情況下，可以省略目標(biāo)標(biāo)記36。圖7示出另一實(shí)施例。在圖7中，用相同的符號(hào)來(lái)表示與如圖2所示相同的部件，并且在這里不給出詳細(xì)說(shuō)明。在此另一實(shí)施例中，將上述實(shí)施例的飛行引導(dǎo)CPU 22和飛行控制CPU沈一起放置在主CPU 30中，并將第一存儲(chǔ)單元23和第二存儲(chǔ)單元27 —起放置在第三存儲(chǔ)單元31 中。在此另一實(shí)施例中，將CPU和存儲(chǔ)單元放在一起。結(jié)果，可以提供具有簡(jiǎn)單的配置且采用更方便的布置的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)。不用說(shuō)，本發(fā)明能夠應(yīng)用于諸如農(nóng)產(chǎn)品調(diào)查、土壤量控制、建筑作業(yè)控制、地形調(diào)查、關(guān)于建筑物和結(jié)構(gòu)的調(diào)查、關(guān)于電力傳輸塔、壩和橋的調(diào)查、關(guān)于危險(xiǎn)區(qū)域的條件的調(diào)查、監(jiān)視和監(jiān)督等的目的。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，包括飛行物體以及起飛和著陸目標(biāo)，其中，所述飛行物體具有用于拍攝沿向下方向發(fā)現(xiàn)的圖像的圖像拾取設(shè)備、導(dǎo)航裝置以及用于處理由所述圖像拾取設(shè)備獲取的圖像并用于控制所述導(dǎo)航裝置的控制單元，并且其中，所述控制單元基于由所述圖像拾取設(shè)備獲取的所述起飛和著陸目標(biāo)的圖像來(lái)計(jì)算所述起飛和著陸目標(biāo)與所述飛行物體之間的位置關(guān)系，并基于該計(jì)算的結(jié)果來(lái)控制所述飛行物體的起飛和著陸操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有目標(biāo)標(biāo)記，所述控制單元通過(guò)由所述圖像拾取設(shè)備拍攝的所述目標(biāo)標(biāo)記的圖像處理來(lái)獲得所述目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置，并基于所述目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與所述飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)引導(dǎo)所述飛行物體的起飛和著陸操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有目標(biāo)標(biāo)記，所述控制單元具有識(shí)別圖案以識(shí)別目標(biāo)標(biāo)記圖像，所述控制單元基于來(lái)自由所述圖像拾取設(shè)備拍攝的圖像的所述識(shí)別圖案來(lái)識(shí)別所述目標(biāo)標(biāo)記圖像，并引導(dǎo)所述飛行物體， 使得所述目標(biāo)標(biāo)記圖像的中心在圖像上將是所述圖像的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，根據(jù)所識(shí)別的所述目標(biāo)標(biāo)記圖像的尺寸來(lái)測(cè)量所述飛行物體的高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在所述飛行物體上提供GPS設(shè)備，所述飛行和著陸目標(biāo)被設(shè)置在已知位置處，所述控制單元基于由所述GPS設(shè)備獲取的所述飛行物體的位置和所述已知位置來(lái)確定所述飛行物體的位置與所述起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在所述飛行物體上提供第一GPS 設(shè)備，在所述起飛和著陸目標(biāo)上提供第二 GPS設(shè)備，并且所述控制單元基于由所述第一 GPS 設(shè)備獲取的所述飛行物體的位置和由所述第二 GPS設(shè)備獲取的位置來(lái)確定所述飛行物體的位置與所述起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在所述飛行物體上提供GPS設(shè)備，所述起飛和著陸目標(biāo)被設(shè)置在已知位置處，所述控制單元基于由所述GPS設(shè)備獲取的所述飛行物體的位置和所述已知位置來(lái)確定所述飛行物體的位置與所述起飛和著陸目標(biāo)的位置之間的位置關(guān)系并控制飛行，并且所述控制單元通過(guò)由所述圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像的圖像處理來(lái)確定所述目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置，并基于所述目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與所述飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)控制所述飛行物體的起飛和著陸操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求7所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)標(biāo)記具有設(shè)置在同心的多個(gè)位置處的類似圖案，并且能夠從由所述圖像拾取設(shè)備在所述飛行物體著陸在所述起飛和著陸目標(biāo)上時(shí)的過(guò)程中獲取的圖像識(shí)別至少一個(gè)圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求7所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，所述起飛和著陸目標(biāo)具有發(fā)光裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)，所述控制單元通過(guò)由所述圖像拾取設(shè)備拍攝的目標(biāo)標(biāo)記的圖像的圖像處理來(lái)實(shí)時(shí)地確定目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置，并基于所述目標(biāo)標(biāo)記的基準(zhǔn)位置與所述飛行物體的基準(zhǔn)位置之間的關(guān)系來(lái)控制所述飛行物體的飛行，以便所述飛行物體跟蹤所述移動(dòng)物體。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，其中，在移動(dòng)物體上提供所述起飛和著陸目標(biāo)，所述飛行物體具有第一通信單元，所述移動(dòng)物體具有第二通信單元，所述第二通信單元能夠經(jīng)由所述第一通信單元將由所述第二 GPS設(shè)備獲取的位置信息傳送至所述控制單元，所述控制單元基于由所述第一 GPS設(shè)備獲取的位置和由所述第二 GPS設(shè)備獲取的位置來(lái)控制所述飛行物體的飛行，以便所述飛行物體跟蹤所述移動(dòng)物體的軌跡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自動(dòng)起飛和著陸系統(tǒng)，包括飛行物體以及起飛和著陸目標(biāo)，其中，所述飛行物體具有用于拍攝沿向下方向發(fā)現(xiàn)的圖像的圖像拾取設(shè)備21、導(dǎo)航裝置4、5、6、8、9、10和11以及用于處理由所述圖像拾取設(shè)備獲取的圖像并用于控制所述導(dǎo)航裝置的控制單元，并且其中，所述控制單元基于由所述圖像拾取設(shè)備獲取的所述起飛和著陸目標(biāo)的圖像來(lái)計(jì)算所述起飛和著陸目標(biāo)與所述飛行物體之間的位置關(guān)系，并基于該計(jì)算的結(jié)果來(lái)控制所述飛行物體的起飛和著陸操作。
文檔編號(hào)B64D45/04GK102417037SQ201110298440
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者大佛一毅, 大友文夫, 大谷仁志, 穴井哲治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康