[发明专利]基于路径的飞行操纵系统

说明书

所提出的实施例涉及一种基于路径的飞行操纵系统和一种用于提供更容易的无人机操作控制和增强的无人机操作能力的方法，及其相关特征。这些实施例进一步涉及一种通过定位装置、相机和显示器来操纵飞行器的方法，所述显示器显示由相机捕获的、包括投影在所述显示器上的图像上的光标的图像。

技术领域

本文的实施例涉及一种基于路径的飞行操纵系统和一种用于提供更容易的无人机操作控制和增强的无人机操作能力的方法，及其相关特征。

背景技术

无人机(UAV)被广泛应用于民用和军事，包括检查、情报、侦察和救援任务。无人机的设计空间从大型的固定翼喷气式飞机到较小型的具有一个或多个旋翼的旋翼飞行器。电子行业在过去几十年的进步使得能够缩小无人机系统的必需部件，使之可能成为掌上型微型飞行器(MAV)。例如，这些飞行器可以提升相机并传输图像，同时仍然具有很高的机动性。微型飞行器的尺寸和机动性使之成为近距离应用的理想工具，例如侦察、视察和监视。

历史上，操纵无人机需要飞行员具有遥控和视觉确认，这类似于操作常规的无线电控制的直升机或固定翼飞机。然而，现代无人机在更长的距离和在农村或城市的所有环境中运行。因此，现代无人机的控制依赖于从机载的传感器和计算能力向远程单元的传输，该远程单元包含显示特征并由飞行员操作。首先，这使飞行员能够通过接收到的图像利用传统的遥控器来操纵飞行器。有些解决方案还利用定位传感器，使得可以通过地图和航点导航系统来操作无人机(UAV)以实现自主或半自主控制。然后可以在任务之前或甚至在任务期间在远程单元上设置与航点相关联的飞行数据来生成飞行器飞行路径。凭借全球定位系统(GPS)和/或其他定位能力，被称为自动驾驶仪的机载计算能力可以导航到航点，并继续其路径到下一个航点，而无需进一步的输入。如果飞行员观察到感兴趣的对象，飞行员可以在途中设置更多的局地航点或飞行路线，例如围绕建筑物。

自动驾驶系统是具有预编程软件的物理硬件，其有助于操纵现代遥控直升机和无人机。由飞行员提供的飞行器操纵命令被自动驾驶系统接收，并进一步转换为飞行器的实际运动。还可以设置自动驾驶系统以进行独立的操纵以抵消外部因素(例如风)，或者如上所述地导航预定的路径。为了能够做到这一点，自动驾驶系统依赖于传感器的能力，所述传感器的能力使自动驾驶仪能够确定尤其竖直和水平的速度，定向和飞行器的位置。加上相机功能，自动驾驶仪也可以设置为操纵和监视相机的位置。自动驾驶系统以此种或彼种形式包含在几乎所有现代遥控直升机和无人机中。

为了实现更好的操作能力，在图像传感器上实施了机械和/或电子平移和倾斜功能。这些功能使飞行员能够独立于飞行器的飞行路线和总体航向移动图像以聚焦在兴趣点(POI)上。然而，如果飞行员依赖于所接收的图像来导航飞行器，则移动图像以查看兴趣点(POI)会减少飞行员对飞行器航向的视觉控制。设定避开潜在障碍物的飞行高度和/或航点则解决了这个问题，但这又限制了无人机的局地观测能力和灵活性。设置航点或定义飞行路线也是耗时的，并且要依靠具有足够的地理数据的飞行员来避免危险的情况。

微型飞行器(MAV)的特性意味着它们被用于获得飞行员附近的兴趣点、围绕兴趣点或兴趣点前方的实时概览。在不断变化的情况下，通常在所有类型的地点和地形中处于高度压力的条件下运行微型飞行器(MAV)。在这些情况下，为飞行器和相机系统采用传统的遥控器或自主系统意味着在现实中的飞行器需要处于悬停状态或没有任何潜在障碍物的路径和/或高度处，才可在实际中使用。因此，严重限制了无人机的观测能力。

因此，需要一种适应性系统，其可以简化无人机的操作，而不会影响无人机的观测能力，灵活性和其可提供的支持功能。

发明内容

本文实施例的目的在于克服或至少减轻上述缺点。该目的和其它目的通过本文所附的独立权利要求来实现。

根据一个方面，该目的可以通过一种借助于定位装置，相机和显示器来操纵飞行器的方法来实现，所述显示器显示由相机获取的图像，所述图像包括投影在显示器上的所述图像上的光标，其中该方法包括以下步骤：