CN102458987A - 用来举起有效载荷的系统、浮动单元和方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法、系统和一种浮动单元。浮动单元包括：推进器；框架；推进器马达，所述推进器马达构造成使所述推进器绕第一轴线旋转；其中所述推进器马达联接到所述框架；可移动转向元件；控制器，所述控制器用来控制所述推进器马达和所述可移动转向单元中的至少之一，以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一；和接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从将所述浮动单元联接到基础单元的连接元件接收电力；其中由所述电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。

Description

用来举起有效载荷的系统、浮动单元和方法
本申请要求2010年4月6日提交的美国临时专利编号61/166,820的权益，该美国临时专利整体并入这里。
技术领域
本发明涉及通过浮动单元用来举起有效载荷的系统、浮动单元和方法。
背景技术
现有技术的高度观察和发信号设备(诸如观察照相机)通过使用支撑设备的由刚性金属构造或其它刚硬材料制成的桅杆连接到基础单元。
桅杆由于其相当大的高度而在基部上施加大的力矩。例如，在30米高度桅杆的顶部处的每1Kg力的风压力将在平台上的一米处施加大约30Kg的力矩，并且在典型的20cm直径基部构造上施加大约150Kg的压力。因此，需要重型车辆通过其支撑构造来支撑该设备。
此外，将设备举起到预定高度的过程是费时的并且需要协同工作。策略气球和桅杆苦于长的伸展时间、长的折叠时间、大的尺寸(对于300克有效载荷和气球，大约需要1立方米氦)、差的稳定性并且需要经过高度训练的操作者。
需要用来举起用于高度观察或发信号的设备(诸如观察照相机)的更简单的系统和方法。
发明内容
提供一种浮动单元。该浮动单元可包括：推进器；框架；推进器马达，所述推进器马达可以构造成使所述推进器绕第一轴线旋转；其中，推进器马达可以连接到框架；可移动转向元件；控制器，所述控制器用来控制所述推进器马达和可移动转向单元至少之一以影响所述浮动单元的定位和取向至少之一；和接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从将所述浮动单元联接到基础单元的连接元件接收电力；其中由所述电力接口接收的电力可以用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。
所述连接元件可以是柔性电缆，在所述浮动单元处于空中时所述柔性电缆可以维持在拉紧状态中。
所述推进器马达可以构造成使所述推进器以固定速度旋转。所述浮动单元可以包括至少一个固定转向元件，以防止所述浮动单元由于所述推进器的以所述固定速度旋转而绕所述第一轴线旋转。
所述浮动单元可以包括至少一个固定转向元件，以便减小所述浮动单元由于所述推进器的旋转而绕所述第一轴线的旋转。
所述框架可以包括推进器马达支撑元件和多个固定转向元件，所述多个固定转向元件将所述推进器马达支撑元件连接到所述浮动单元的环形外壳。
所述接口模块可以构造成在所述连接元件的上部和所述第一轴线之间引入角偏差。
接口模块可包括：圆形接头，所述圆形接头连接在所述连接元件的上部和所述框架之间；和至少一个接口模块马达；和接口元件，所述接口元件用来将所述至少一个接口模块马达的至少一个运动转化为所述连接元件的上部和所述框架之间的相对运动。
所述接口模块可包括：接合所述连接元件的下端部；可以成形为连接到所述有效载荷的外壳；和可以包括所述至少一个接口模块马达的上端部。
环形外壳可以由热特性(和/或电磁辐射特性)降低材料包围或由热特性(和/或电磁辐射特性)降低材料制成。
所述浮动单元可以包括多个可移动转向元件，所述多个可移动转向元件从所述浮动单元的中心区域向着所述环形结构元件延伸。
所述多个可移动转向元件以径向方式向着所述环形结构元件延伸。
至少一个可移动转向元件可以连接到所述环形外壳的内部部分。
所述接口模块可以包括用来将所述有效载荷联接到所述浮动单元的有效载荷接口模块和用来从所述连接元件接收电力的连接元件接口模块。
所述有效载荷接口模块可以布置在所述推进器马达下方。
所述有效载荷接口模块可以布置在所述推进器上方。
所述可移动转向元件可以借助于转向元件马达而能够移动，所述转向元件马达可以位于所述环形外壳外部。
所述框架可以是第一框架并且其中所述浮动单元还可包括第二框架；其中所述第一框架可以连接到所述推进器和所述推进器马达；其中所述第二框架可以连接到所述接口模块；并且其中所述第一框架和所述第二框架通过框架连接模块彼此连接，所述框架连接模块便于所述第一框架和第二框架之间的相对运动。
浮动单元可包括用来感测浮动单元的取向的取向传感器。
所述可移动转向元件可以构造成由所述控制器控制，以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速变化。
所述控制器可以构造成将所述可移动转向元件布置在最初位置以便防止所述浮动元件由于所述推进器的以固定速度旋转而绕浮动单元轴线旋转；其中所述控制器还可以构造成使所述可移动转向元件在所述最初位置附近移动以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速变化。
提供一种系统。所述系统可包括：(i)连接元件；(ii)基础单元，该基础单元可包括：用来将电力提供给柔性电缆的电源；用来改变所述连接元件的有效长度的连接元件操纵器；其中所述连接元件的有效长度限定所述基础单元和装置的浮动单元之间的距离；用来控制所述连接元件操纵器的基础单元控制器；和(iii)浮动单元，该浮动单元可包括：推进器；框架；推进器马达，所述推进器马达可以构造成使所述推进器绕第一轴线旋转；其中，推进器马达可以连接到框架；可移动转向元件；控制器，所述控制器用来控制所述推进器马达和所述可移动转向单元至少之一以影响所述浮动单元的定位和取向至少之一；和接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从所述连接元件接收电力；其中由所述电力接口接收的电力可以用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。
所述连接元件可以是柔性电缆并且其中所述连接元件操纵器可以构造成卷起和展开所述柔性电缆；其中在所述浮动单元可以处于空中时，所述柔性电缆可以被维持在拉紧状态中。
连接元件操纵器可以构造成执行一系列卷起和展开操作，所述一系列卷起和展开操作导致所述柔性电缆的有效长度的改变；其中所述长度的改变是所述柔性电缆的有效长度的一小部分。
所述柔性电缆可以通过震动抑制元件连接到所述柔性电缆接口。
所述柔性电缆具有翼形横截面。
所述推进器马达可以构造成在所述浮动单元可以被卷起时使所述推进器旋转。
所述推进器马达可以构造成在所述柔性电缆的卷起和展开期间使所述推进器以固定速度旋转。
所述推进器马达可以构造成在卷起所述柔性电缆期间减小所述推进器的旋转速度。
所述推进器马达可以构造成基于所述柔性电缆的有效长度来改变所述推进器的旋转速度。
基础单元可以安装到车辆上。
提供一种浮动单元。该浮动单元可以包括：框架；推进器；推进器马达，所述推进器马达连接到所述框架并且构造成使所述推进器绕第一轴线以固定速度旋转；有效载荷接口模块，所述有效载荷接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元；控制器；至少一个固定转向元件，所述至少一个固定转向元件用来防止所述浮动元件由于所述推进器的以所述固定速度旋转而绕所述第一轴线旋转；由所述控制器控制的至少一个可移动转向元件，所述至少一个可移动转向元件用来补偿所述浮动单元的定位或取向的快速变化；和电缆接口，所述电缆接口用来从拉紧的柔性电缆接收电力，所述拉紧的柔性电缆将所述浮动单元联接到基础单元；其中由所述电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。
提供一种浮动单元。该浮动单元可以包括：推进器；推进器马达，所述推进器马达构造成使所述推进器旋转；其中所述推进器马达接收由基础单元产生的电力；有效载荷接口，所述有效载荷接口用来将有效载荷联接到所述浮动单元；可移动转向元件；控制器，所述控制器用来控制所述可移动转向单元并且用来控制所述推进器马达；和电缆接口模块，所述电缆接口模块用来在拉紧的柔性电缆的上部和所述第一轴线之间引入角偏差；其中所述拉紧的柔性电缆将所述浮动单元联接到基础单元。
提供一种用来操作浮动单元的方法。所述方法可包括：从连接元件接收电力，所述连接元件将所述浮动单元联接到基础单元；将所述电力接口接收的电力分配到所述浮动单元的推进器马达和所述浮动单元的控制器；借助所述推进器马达使所述浮动单元的推进器绕第一轴线旋转；和通过所述控制器控制所述推进器马达和所述可移动转向单元中的至少一个可移动转向元件，以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一。
所述方法可包括感测所述浮动单元的取向并且响应于所述浮动单元的取向控制所述至少一个可移动转向元件。
所述方法可包括响应于浮动单元的固定转向元件引入的浮动单元防旋转作用来控制至少一个可移动转向元件。
所述方法可包括通过所述浮动单元的接口模块在拉紧的柔性电缆的上部和所述第一轴线之间引入角偏差。
所述方法可包括控制可移动转向元件以便补偿浮动单元的定位或取向的快速改变。
所述方法可包括将所述可移动转向元件布置在最初位置以便防止所述浮动元件由于所述推进器的以固定速度旋转而绕所述第一轴线旋转，并且将所述可移动转向元件控制在所述最初位置附近，以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速改变。
所述连接元件是柔性电缆，在所述浮动单元处于空中时所述柔性电缆维持在拉紧位置中。
所述方法可包括在所述柔性电缆被卷起时使所述推进器旋转。
所述方法可包括在所述柔性电缆被卷起时和在拉紧的柔性电缆被展开时，使所述推进器以固定旋转速度旋转。
所述方法可包括在卷起所述柔性电缆期间，减小所述推进器的旋转速度。
所述方法可包括基于所述浮动单元向所述基础单元的靠近而改变所述推进器的旋转速度。
提供一种方法。所述方法可包括：在浮动单元的推进器马达使所述浮动单元的推进器旋转时增大将浮动单元连接到基础单元的连接元件的有效长度；其中所述连接元件的有效长度确定所述浮动单元和所述基础单元之间的距离；在所述浮动元件处于空中时，通过所述连接元件将电力供应给所述浮动单元；和在所述浮动单元的推进器马达使所述浮动单元的推进器旋转时，减小所述连接元件的有效长度。
连接元件可以是柔性电缆，并且所述增大连接元件的有效长度可以包括在浮动单元的推进器马达使浮动单元的推进器旋转时展开柔性电缆。所述减小连接元件的有效长度可以包括在浮动单元的推进器马达使浮动单元的推进器旋转时卷起柔性电缆。
所述方法可以包括执行一系列卷起和展开操作，该一系列卷起和展开操作导致柔性电缆的释放部分的长度的改变；其中所述长度的改变是所述柔性电缆的释放部分的长度的一小部分。
提供一种浮动单元。所述浮动单元可包括：第一推进器；第一框架；第二框架；反向旋转元件；旋转诱导模块，所述旋转诱导模块构造成使所述推进器以第一方向绕第一轴线旋转并且使所述反向旋转元件以第二方向旋转，所述第二方向与所述第一方向相反；其中所述旋转诱导模块连接到所述第一框架；连接到所述第二框架的可移动转向元件；控制器，所述控制器用来控制所述旋转诱导模块和所述可移动转向单元中的至少之一以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一；连接到所述第二框架的接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从将所述浮动单元联接到基础单元的连接元件接收电力；其中由所述电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力；和框架连接模块，所述框架连接模块便于所述第一框架和第二框架之间的相对运动。
所述浮动单元可包括固定转向元件，所述固定转向元件连接到所述旋转诱导模块，用来减小所述第一框架绕所述第一轴线的旋转。
所述相反旋转元件可以是推进器。
所述框架连接模块便于所述第一和第二框架之间的、沿两个轴线的相对运动，所述两个轴线相对于所述第一轴线取向。它可以垂直于第一轴线。
附图说明
根据下面的描述，本发明的另外特征和优点将是显然的。这里参考附图仅通过例子的方式描述本发明，其中：
图1是根据本发明的实施例的系统的总视图；
图2示出根据本发明的实施例的系统的基础单元；
图3是根据本发明的实施例的系统的浮动单元的顶视图；
图4和5示出根据本发明的实施例的浮动单元的稳定化和角度控制；
图6示出操作该系统的方法；
图7示出根据本发明的另一实施例的系统及其环境；
图8和9示出根据本发明的各个实施例的浮动单元和连接元件；
图10-16示出根据本发明的各个实施例的浮动单元；
图17-18示出根据本发明的各个实施例的各种方法；并且
图19-22示出根据本发明的各个实施例的浮动单元。
具体实施方式
提供一种系统(也称为悬桅杆系统)。该系统可用于观察的高度伸展、发信号设备、天线、传输中继站、反恐监视等等。该系统可以是轻的、紧凑的且便携式的并且可包括基础单元和浮动单元。浮动单元取向和定位(位移)可以被控制在四个自由度内，同时维持其固有稳定性。该系统可以自动地且容易地展开和折叠。
多种应用可使用该系统，例如：观察、高度摄影、接收/传输中继，点标记(通过投影仪或激光)、天线等等。
提供一种系统。它可以包括：
(i)连接元件；
(ii)基础单元，该基础单元可包括：
a.用来将电力提供给柔性电缆的电源；
b.用来改变连接元件的有效长度的连接元件操纵器；其中连接元件的有效长度限定该系统的基础单元和浮动单元之间的距离；和
c.用来控制连接元件操纵器的基础单元控制器；和
(iii)浮动单元，该浮动单元可包括：
a.推进器；
b.框架；
c.推进器马达，该推进器马达构造成使推进器绕第一轴线旋转；其中推进器马达连接到框架；
d.可移动转向元件；
e.控制器，该控制器用来控制推进器马达和可移动转向单元中的至少之一以影响浮动单元的定位和取向中的至少之一；和
f.接口模块，该接口模块用来将有效载荷联接到浮动单元并且用来从连接元件接收电力；其中由电力接口接收的电力用于为推进器马达和控制器提供电力。
浮动单元可以通过连接元件连接到基础单元，该连接元件可以是柔性电缆。当浮动单元处于空中时或至少在浮动单元的浮动周期的一部分期间，柔性电缆可以保持被拉紧。柔性电缆被拉紧的含义是在浮动单元上施加力。在浮动单元可以相对于柔性电缆操纵的意义上，该力可能是重要的。连接元件可以不同于柔性电缆。例如，它可以由彼此松弛地或可枢转地连接的多个连杆连接。
提供浮动单元。它可以包括：
i.推进器；
ii.框架；
iii.推进器马达，该推进器马达构造成使推进器绕第一轴线旋转；其中推进器马达连接到框架；
iv.可移动转向元件；
V.控制器，该控制器用来控制推进器马达和可移动转向单元中的至少之一以影响浮动单元的定位和取向中的至少之一；和
vi.接口模块，该接口模块用来将有效载荷联接到浮动单元并且用来从将浮动单元联接到基础单元的连接元件接收电力；其中由电力接口接收的电力用于为推进器马达和控制器提供电力。
提供到浮动单元的电力也可以用于为有效载荷提供电力。
图1示出根据本发明的实施例的系统50。
图1将系统50示出为包括：基础单元100，该基础单元布置在诸如篷车的车辆上；和浮动单元200，该浮动单元保持有效载荷(诸如一种或更多种类型的设备)并且可以在近似10秒内将其自身举升到大约30米的高度。注意到，浮动单元200可以将设备举升到不同于30米的高度并且在不同于10秒的周期期间。
基础单元100通过诸如柔性电缆10的连接元件连接到浮动单元200。柔性电缆10可包括电力电缆和通信电缆。两个电缆都可以被柔性电缆10包覆或以其它方式被柔性电缆10包围，该柔性电缆提供基础单元100和浮动单元200之间的机械连接性。
系统50不需要执行从各高度的观察的浮动单元200的物理支撑件，这是由于浮动单元200自身进行支撑，如图3中描述的。因此，柔性电缆10可以是轻重量的，这是由于它不需要支撑浮动单元200。
柔性电缆10应该物理束缚和固定浮动单元200并且电连接基础单元100和浮动单元200以便进行电力供应和通信。浮动单元200和柔性电缆10不需要特别的车辆进行支撑，这是由于任何篷车或相对轻的车辆可以是足够的。系统50的较轻的变型甚至可以由人携带并且甚至安装在背包内。
柔性电缆10(一旦完全释放)可以具有30m长度以便获得良好的观察，但也可以使用其它长度。浮动单元200的平均举升和降落时间是大约10秒。浮动单元200可以构造成保持1到5千克的有效载荷(虽然更重或更轻的有效载荷可以被浮动单元200举升)，可以具有低的热散发并且可以几乎不产生噪音。注意到，可以使用其它长度的柔性电缆。
图2示出根据本发明的实施例的包括基础单元100和浮动单元200的系统50。
基础单元100可包括连接元件操纵器，该连接元件操纵器可构造成卷起和展开柔性电缆10。在浮动单元200处于空中时，柔性电缆10被维持在拉紧状态中。它施加力，该力应当被浮动单元200的推进器302克服。
基础单元100可包括诸如绞盘的连接元件操纵器，该连接元件操纵器包括滚动柱体155和滚动马达150。滚动柱体155可以约束柔性电缆10并且连接到滚动马达150。滚动马达150使滚动柱体155旋转以便释放(展开)柔性电缆10并且使滚动柱体155以相反方向旋转以便将柔性电缆10束缚(卷起)在滚动柱体155周围。
诸如系统控制器160的基础单元控制器连接到滚动马达150并且指示滚动马达150顺时针或逆时针旋转以便释放或约束柔性电缆10。方便地，指令可包括旋转的速度和甚至加速度。
方便地，系统控制器160可通过使用有线通信线路控制浮动单元200，在这种情况下，柔性电缆10包覆一个或更多个通信电缆。
另外地或替代地，系统控制器160也可通过使用无线通信(诸如，基于RF的无线通信系统)与浮动单元200通信。
系统控制器160可指示浮动单元200改变观察角度，从而改变其倾斜角度，进而开始举升过程和降落。系统控制器160可通过操作滚动马达150指示基础单元100改变浮动单元200的高度。
在浮动单元200承载观察照相机的情况下，系统控制器160通过包覆在柔性电缆10内的通信电缆接收由浮动单元200获得的图像。
系统控制器160通过通信(未示出)将图像发送到远处的或本地的外部系统，该外部系统从至少一个悬桅杆系统50收集图像。方便地，系统控制器160将图像存储在存储装置190中以便以后取回。替代地，它可以将图像发送到连接到基础单元100的显示装置(未示出)。
在降落的最后阶段期间，漏斗170用于浮动单元200的接收。在它被关闭时，腔180被保留用来存储浮动单元200。
方便地，基础单元100包括显示装置，该显示装置用来显示照相机获得的图像并且显示浮动单元200的浮动参数和状态。替代地，图像可以被显示在外部系统的显示装置上。
方便地，基础单元100包括输入装置以允许用户开始举升和降落过程并且在浮动单元处于空中时控制浮动单元200的观察角度和倾斜(四个自由度)。输入装置可包括按钮、操纵杆或使用来自显示装置的菜单。
基础单元100也包括电源130，该电源通过使用柔性电缆10内的电力电缆将电力供应给基础单元100以及浮动单元200。
为了防止浮动单元200共振，可以应用以下措施中的至少一个：(i)连接元件操纵器可执行一系列卷起和展开操作，该一系列卷起和展开操作导致柔性电缆的有效长度的改变；其中该长度改变是相对较小的，它们可以是柔性电缆的有效长度的一小部分；(ii)柔性电缆10可以通过震动抑制元件连接到柔性电缆接口以便减小可能导致自共振的机械震动。
柔性电缆10可具有圆形横截面或任何其它空气动力学形状。例如，柔性电缆10可具有翼形横截面。
浮动单元200在图3中被示出，并且具有双壁柱体的形状。柱体壁之间的内部空间可以包括(或至少部分地包括)由浮动单元200支撑的有效载荷。有效载荷可包括一种或更多种类型的设备，例如但不限于照相机、接收/传输单元、信号装置、激光打标机。有效载荷也可以如图4中所示在其它地方安装在浮动单元200上。
浮动单元200可包括：
i.推进器230，该推进器举升浮动单元200。
ii.推进器马达220，该推进器马达可枢转地连接到推进器230并且构造成使推进器230绕第一轴线旋转。
iii.诸如多个转向翅片240的至少一个可移动转向元件，用于通过平衡推进器引起的气旋用于稳定浮动单元200并且帮助改变浮动单元200的角度。在图3中示出四个转向翅片240，但可以实施大于1的任何数量的翅片。
iv.多个翅片马达210，每一个翅片马达连接到多个转向翅片240的一个并且控制其相对于推进器230的平面的打开角度。
v.用于获取图像的有效载荷诸如照相机250(可以是任何其它观察、天线或发信号设备)。该照相机通过接口(未示出)被连接。
vi.诸如浮动单元控制器260的控制器，该控制器通过指示推进马达开始、暂停和改变其角速度来控制推进马达220的操作并且也通过指示多个翅片马达改变打开角度控制多个翅片马达210的操作。获得的图像将通过照相机或通过中心通信电子处理器(未示出)被发送到基础单元100。
vii.用来连接到柔性电缆10并且用来从柔性电缆10接收电力的接口(未示出)。
浮动单元控制器260可从系统控制器160接收命令(例子：改变观察角度、改变倾斜角度、举升和降落)。用于浮动单元控制器260和系统控制器160之间的命令和图像传递的通信信道是使用柔性电缆10内的通信电缆或无线通信信道。另一选择是使用电力电缆来进行通信传递。
浮动单元200通过被包覆在柔性电缆10内的电力电缆接收其电源，因此消除了使用其自身的电源的需要并且消除了额外的重量。
图4示出使用重力来稳定浮动单元的可能方案。柔性电缆10连接到接口，该接口可枢转地连接到浮动单元200。图5示出θ角度，使用重力或通过使用翅片的先进的感测和电子稳定系统，可以减小该θ角度。图5也示出照相机角度选择的旋转。
通过引起柔性电缆10与其原始位置-从基础单元100升起的假想法线(垂直于地面)形成小的角度θ，浮动单元200可以从其原始位置(基础单元100上方)略微移位。通过改变至少一个转向翅片240的打开角度，实现这种移位。
再次通过改变至少一个转向翅片240的打开角度，浮动单元200也可以如箭头401所示绕Z轴线旋转，因此改变照相机的视点。
通过约束柔性电缆10，在浮动期间也可以提供高度的改变。
图6示出根据本发明的实施例的操作系统50的方法400。
方法400可以以举升浮动单元200的阶段410开始(该浮动单元最初位于基础单元100的腔180内)。该举升大体上垂直于地面并且由柔性电缆10的长度限制。阶段410包括通过基础单元100的滚动马达150释放柔性电缆10的阶段411。阶段410也包括通过浮动单元200的推进器马达220旋转浮动单元200的推进器的阶段412。阶段412可以在阶段411之前开始。
阶段411和412彼此协作地被执行并且由系统控制器160控制。
在举升期间浮动单元200的稳定由转向翅片240控制。举升的速度由释放柔性电缆10的滚动马达150限制。
当浮动单元200达到由柔性电缆10的尺寸限制的希望高度时，阶段410结束。
在浮动单元200浮动在空中时并且在到达目标高度之后，阶段410之后是阶段420、430和440。
在悬桅杆系统50的任务是高度摄影的情况下，阶段420和430将发生。
获取图像的阶段420由照相机250操作，该照相机将获取的图像传递到基础单元100。
分配获取的图像的阶段430可以在获取至少一个图像之后开始并且与继续获取另外的图像的阶段420同时继续。
该分配可包括通过使用柔性电缆10内的通信电缆或通过使用无线通信由照相机250将图像发送到系统控制器160。该分配可包括通过安装在浮动单元200中的中心通信电子处理器并且不直接从照相机发送图像。
阶段430可包括由系统控制器160接收图像。阶段430之后可以是以下的至少一个：(i)将图像存储在存储器190中；(ii)向本地用户显示图像；和(iii)将图像发送到中心系统，该中心系统可以连接到多个悬桅杆系统。
阶段420和430提供可以使用由浮动单元200承载的有效载荷的方式的非限制性例子。注意到，其它利用可以被执行并且可包括例如接收信号、传输信号、标记目标等等。
调节浮动单元200的高度和角度的阶段440可以与阶段420或430同时地被执行。
阶段440可以由希望改变浮动单元200的高度或角度的用户命令(按钮、操纵杆或通过显示装置)控制，以便扫描该区域，或者它可以作为从传感器读取的样本的结果并且作为自动稳定过程的一部分由浮动单元控制器260主动控制。可以使用不同的传感器，以便提供系统定位/状态的自动指示，传感器诸如：加速计、陀螺仪、GPS/DGPS、嵌入的视觉模块等等。
阶段440可包括改变多个转向翅片240的打开角度(这通过多个翅片马达210而完成)并且可能改变滚动柱体155的位置以便实现高度控制(这可通过滚动马达150而完成)。
阶段440可通过约束柔性电缆10实现浮动单元200的高度的变化并且通过改变柔性电缆10和从基础单元100的部位升起的假想竖直轴线之间的角度θ实现浮动单元200的位置的略微变化。
改变浮动单元200的位置和角度可用于从不同的角度获取图像，该图像可用于建造地形的3D图像、用于三角测量、超分辨率技术等等。改变浮动单元200的位置和角度也可用于避开阻塞照相机的视线的障碍物。
浮动单元200的降落的阶段450由用户命令(诸如按下按钮或通过显示装置的命令)起动并且在任一阶段420、430和440之后。
阶段450包括阶段451和452。阶段451包括通过基础单元100的滚动马达150约束柔性电缆10并且阶段452包括在降落时保持浮动单元200稳定。这个阶段可能包括改变浮动单元200的旋转推进器230的角速度。这可以通过浮动单元200的推进器马达220被完成。阶段451和452可以被协作地执行并且可以由系统控制器160控制。
当浮动单元200达到基础单元100的入口时，它通过基础单元100的漏斗170集中于存储它的腔180中。推进器230和转向翅片240被停止。
根据本发明的实施例，通过使用一个或更多个照相机可以评价浮动单元200的运动。
一个或更多个快速照相机可以安装在浮动单元200上并且每一个照相机可以指向形成在相对于基础单元100的静止对象上的可见稳定目标。例如，图7示出指向可见目标610和620的照相机222和224。每一个照相机指向单个可见目标。
如果基础单元100是静止的，则检测过程可以简化。例如，任何对象可用作稳定目标。可以应用搜索算法以便自动识别和选择要用作稳定目标的最佳对象。
每一个照相机获取一系列图像。可以处理这些图像序列并且可以应用实时跟踪算法来跟踪稳定目标并且计算在一到六个自由度中的浮动单元200的任何运动(诸如：倾斜、摇摆、任何线性移动等等)。
跟踪之后可以是稳定浮动单元200。这可以包括接收发送由DSP或由其它控制硬件产生的稳定信息，以便稳定浮动单元200或安装在浮动单元200上的任何可任选的设备。
根据本发明的实施例，柔性电缆10在一个或更多个点连接到浮动单元200。图8示出柔性电缆10，该柔性电缆以四根不同的线11结束，该四根不同的线在四个不同的点连接到浮动单元200。图9示出柔性电缆10，该柔性电缆以刚性部分12结束，该刚性部分连接到浮动单元。图10、12、13和14将浮动单元200示出为在单个点连接到柔性电缆10的上端部。
图10-14示出根据本发明的各种实施例的浮动单元300的各种构造。
图10-14示出布置在推进器马达306下方的有效载荷接口模块314，而图3示出位于环形外壳(该环形外壳可以在推进器马达306上方)上方的有效载荷(诸如照相机250)。
图10、12和13是根据本发明的各种实施例的浮动单元300和有效载荷390的侧视图。图11是根据本发明的实施例的浮动单元300的顶视图。图13是根据本发明的实施例的浮动单元300的三维视图。
在图10、11、13和14中，浮动单元300被示出为包括连接到环形外壳320的下部的可移动转向元件308。在图12中，浮动单元300被示出为包括可移动转向元件308，该可移动转向元件连接到布置在环形外壳320下方的接口单元314。
在图10-14中，推进器302绕第一轴线333旋转。在这些图的一些中，没有示出第一轴线333。在图10、11、12和14中，柔性电缆10的上部平行于第一轴线333。在图13中，上部柔性电缆10相对于第一轴线333取向。角偏差由接口模块314引入。
为了说明的简单，图10-14示出浮动单元200的环形外壳320以及位于环形外壳320内的各种部件(诸如推进器230)。注意到，虽然图10-15示出环形外壳，但该环形外壳的形状可能不同于环。
图10-14将浮动单元300示出为包括推进器302、框架304、推进器马达306、可移动转向元件308、可移动转向元件马达310、控制器360、接口模块314和固定转向元件316。
框架304包括推进器马达支撑元件318和多个固定转向元件316，该多个固定转向元件将推进器马达支撑元件318连接到环形外壳320。推进器马达支撑元件318连接到推进器马达306。
图14示出位于环形外壳320外部的可移动转向元件马达310。注意到，一个或更多个可移动转向元件马达310可以位于环形外壳320内。
图10-14将环形外壳320示出为包围推进器302，但环形外壳不必包围推进器。推进器302可以布置在环形外壳320上方或下方。
环形外壳320可以由热特性降低材料，辐射吸收材料或两者制成(或由热特性降低材料、辐射吸收材料或两者包围)。
图11示出多个可移动转向元件308，该多个可移动转向元件从环形外壳320延伸但不达到浮动单元200的中心区域。注意到，这些多个可移动转向元件308可以连接到推进器马达支撑元件318、环形外壳302或两者，或者连接到框架304的任何其它部分。还注意到，一个可移动转向元件的形状、尺寸或位置可以不同于另一可移动转向元件的形状、尺寸或位置。
图11示出以径向的方式从环形外壳320延伸的四个可移动转向元件308。可移动转向元件的数量可超过四个或者可以在一和四之间。
虽然图10-14示出单个接口模块314，但注意到，浮动单元200可包括多个接口模块。另外地或替代地，可以包括用来将有效载荷联接到浮动单元的有效载荷接口模块328和用来从连接元件接收电力的连接元件接口模块330。模块328和330可以集成在一起，可以位于分离的部位中，等等。图10示出模块328和330，而图11-14包括对接口模块314的一般性引用。
图13示出在连接元件10和浮动单元200之间引入的角偏差。
接口模块314可以构造成在连接元件(诸如柔性电缆10)的上部和第一轴线333之间引入角偏差。
接口模块314可包括：圆形接头322，该圆形接头连接在连接元件10的上部和框架304之间；至少一个接口模块马达324；和接口元件326(每一个接口元件326可包括一对杆，该一对杆在一个端部彼此可枢转地连接并且在另一端部连接到接口模块马达324和框架304)，该接口元件用来将至少一个接口模块马达324的至少一个运动转化为连接元件10的上部和框架304之间的相对运动。
参考图12，控制器312以及其它电部件可以位于各种部位中。例如，图12示出属于接口模块314的外壳332，该外壳可包围各种电子部件，诸如控制器312、取向传感器334、电力分配单元336、通信单元338等等。注意到，各种传感器(诸如风传感器和取向传感器)可以连接到浮动单元200的其它部分。
取向传感器334构造成感测浮动单元200的取向。多个取向传感器可以位于不同的部位中以提供相对于多个轴线的浮动单元200的取向。
电力分配单元336可包括电池、电力转换元件和用来将从柔性电缆10供应的电力分配到控制器312、电力推进器马达306的各种其它电气部件，并且也可对电力进行滤波、执行DC到DC、AC到DC、DC到AC转换等等。
控制器312可通过柔性电缆和通信单元338从基础单元接收命令。这些命令可以指定希望的部位，并且另外地指定浮动单元200的希望取向。这些命令也可提供关于与希望部位和取向的容许偏差的指示。
控制器312也可从取向传感器334接收取向信号，并且从基础单元100或从其自身的风传感器339接收风向和速度信息，并且确定如何控制推进器马达306、接口单元314，并且另外地或替代地控制一个或更多个可移动转向元件308，以便将浮动单元200维持在希望的取向和部位中。
可移动转向元件308，并且尤其是可移动转向元件马达310可以由控制器312控制，以便补偿浮动单元200的部位或取向的快速改变。例如，控制器312可改变可移动转向元件308的角偏差以便使浮动单元200返回到希望的部位。
根据本发明的实施例，可移动转向元件308可用于补偿推进器引起的旋转和补偿风或其它因素引起的其它旋转或运动。因此，控制器312可以将可移动转向元件308设置到最初位置以便防止浮动单元200由于推进器302的以固定速度旋转而绕第一轴线333旋转。控制器312也可以使可移动转向元件308在最初位置附近移动以便补偿浮动单元200的位置或取向的快速变化。
图16示出根据本发明的实施例的包括两个框架的浮动单元200。图22示出根据本发明的实施例的包括两个框架的浮动单元200。
图22示出单个推进器302，但图22的浮动单元200可包括反向旋转元件。
图16的浮动单元200不同于图10-14的那些浮动单元之处在于具有多个框架，该多个框架便于推进器马达306和(通过接口)连接到有效载荷的第二框架342之间的相对运动。
浮动单元200包括：第一推进器302、第一框架340、第二框架342、诸如第二推进器344的反向旋转元件、旋转诱导模块346，该旋转诱导模块构造成使第一推进器302绕第一轴线333以第一方向旋转并且使诸如第二推进器344的反向旋转元件以第二方向旋转，该第二方向与第一方向相反。旋转诱导模块346连接到第一框架340。它可以包括一个或更多个发动机。
浮动单元200也可包括：(i)连接到第二框架342的可移动转向元件348；(ii)控制器312，该控制器用来控制旋转诱导模块346和可移动转向单元348至少之一以影响浮动单元200的定位和取向至少之一；(iii)接口模块350，该接口模块连接到第二框架342，并且布置成将有效载荷连接到浮动单元200并且用来从连接元件(诸如柔性电缆10)接收电力；和(iv)框架连接模块352，该框架连接模块促进第一框架340和第二框架342之间的相对运动。
浮动单元200也可包括固定转向元件354，该固定转向元件连接到旋转诱导模块346，用来减小第一框架340绕第一轴线333的旋转。
框架连接模块352可允许两个框架以两个或更多个自由度相对彼此运动。它便于第一框架340和第二框架342之间的、沿两个轴线的相对运动，该两个轴线相对于第一轴线取向。它可以包括环，该环通过销连接到第二框架342，该销可枢转地连接到第二框架342。该环可以连接到第一框架340(例如，通过圆形轴承)。
注意到，还可以通过在环形外壳320中引入开口并且选择性地打开这些开口而影响浮动单元200的定位，并且另外地或替代地，影响浮动单元200的取向。
通过包括另外的推进器可以影响浮动单元200的定位，并且另外地或替代地，影响浮动单元200的取向，该另外的推进器可以是浮动单元200的一部分。
注意到，图16的浮动单元可包括连接到旋转诱导模块346的一个或更多个可移动转向元件，并且另外地或替代地，可以包括连接到第二框架342(或接口350)的一个或更多个固定转向元件。
图15、19、20和21示出根据本发明的另一实施例的浮动单元200。
图15是浮动单元200的透视图，图19是浮动单元200的侧视图，图20是浮动单元200的仰视图，并且图21是浮动单元200的俯视图。
图15、19-21的浮动单元200包括诸如圆拱顶333的保护元件，该保护元件位于推进器马达206下面并且部分地包围电子部件388。它保护电子部件388并且改变推进器马达306附近的空气流。电子部件388可包括部件312、334、336、338和339中的至少一个。
图15、19-21的浮动单元200包括环形外壳321。环形外壳321的下部被另外的结构元件377包围，该另外的结构元件可以打开并且限定一个或更多个隔室，有效载荷可以插在该一个或更多个隔室中。该结构元件也可限定空间377，可移动转向元件马达310位于该空间中。
图17示出根据本发明的实施例的方法1700。
方法1700可包括各种阶段，诸如阶段1710、1720、1730和1740。这些阶段可以由前述图中的任一图所示的浮动单元200执行。
阶段1710包括从将浮动单元连接到基础单元的连接元件接收电力。
阶段1720将由电力接口接收的电力分配到浮动单元的推进器马达和浮动单元的控制器。
阶段1730通过推进器马达使浮动单元的推进器绕第一轴线旋转。
阶段1740通过控制器控制推进器马达和可移动转向单元中的至少一个可移动转向元件，以影响浮动单元的定位和取向至少之一。
方法1700可包括至少一个其它阶段，诸如感测浮动单元的取向的阶段1750，从基础单元接收取向和/或定位命令的阶段1760。
在任一情况下，阶段1740可包括响应于浮动单元的取向控制至少一个可移动转向元件。
阶段1740可包括响应于浮动单元的固定转向元件引入的浮动单元防旋转作用而控制至少一个可移动转向元件。
方法1700可包括通过浮动单元的接口模块在拉紧的柔性电缆的上部和第一轴线之间引入角偏差的阶段1770。这可以是对来自基础单元或其它源的命令作出的响应。
阶段1740也可包括控制可移动转向元件以便补偿浮动单元的定位或取向的快速改变。
阶段1740也可包括将可移动转向元件布置在最初位置以便防止浮动元件由于推进器的以固定速度旋转而绕第一轴线旋转并且将可移动转向元件控制在最初位置附近以便补偿浮动单元的定位或取向的快速改变。
在浮动单元通过推进器的旋转举升自身之后，可以执行阶段1710-1740。因此，在浮动单元的上升期间，并且甚至在浮动单元向着基础单元下降期间，可以执行阶段1710-1740。
为了说明的简单，假定浮动单元连接到被卷起和展开的柔性电缆，则阶段1730可包括以下的至少一个：(i)在柔性电缆被卷起时旋转推进器；(ii)在柔性电缆被卷起时并且在拉紧的柔性电缆被展开时，使推进器以固定旋转速度旋转；(iii)在卷起柔性电缆期间，减小推进器的旋转速度；和(iv)基于浮动单元向基础单元的靠近而改变推进器的旋转速度。
图18示出根据本发明的实施例的方法1800。方法1800包括阶段1810、1820和1830。
阶段1810包括在浮动单元的推进器马达使浮动单元的推进器旋转时增大将浮动单元连接到基础单元的连接元件的有效长度；其中连接元件的有效长度确定浮动单元和基础单元之间的距离。阶段1820包括在浮动元件处于空中时通过连接元件将电力供应到浮动单元。阶段1830包括在浮动单元的推进器马达使浮动单元的推进器旋转时减小连接元件的有效长度。
连接元件可以是柔性电缆，并且阶段1810可以包括在浮动单元的推进器马达使浮动单元的推进器旋转时展开柔性电缆。阶段1830可以包括在浮动单元的推进器马达使浮动单元的推进器旋转时卷起柔性电缆。
方法1800可包括阶段1810-1830的多次重复。它可以包括执行一系列卷起和展开操作，该一系列卷起和展开操作导致柔性电缆的释放部分的长度的改变；其中长度的改变是柔性电缆的释放部分的长度的一小部分。该系列操作可减小系统共振的可能性。
提供一种或更多种方法。它们可以包括权利要求34-43中列出的阶段的任何组合或子组合。提供一种或更多种浮动单元。它们可以包括权利要求1-21、32-33和48-51中列出的元件的任何组合或子组合。提供一种或更多种系统。它们可以包括权利要求22-31中列出的元件的任何组合或子组合。提供一种或更多种系统。它们可以包括浮动单元，该浮动单元可以包括权利要求1-21、32-33和48-51中列出的元件的任何组合或子组合。
虽然已经结合本发明的具体实施例描述了本发明，但显然的是，许多替代方案、改进型和变型对于本领域技术人员来说将是显然的，因此，本发明意图包括落在所附权利要求的精神和宽泛范围内的所有这种替代方案、改进型和变型。

Claims (51)

1.一种浮动单元，所述浮动单元包括：
推进器；
框架；
推进器马达，所述推进器马达构造成使所述推进器绕第一轴线旋转；其中所述推进器马达联接到所述框架；
可移动转向元件；
控制器，所述控制器用来控制所述推进器马达和可移动转向单元中的至少之一，以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一；和
接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从连接元件接收电力，所述连接元件将所述浮动单元联接到基础单元；其中由电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。
2.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述连接元件是柔性电缆，在所述浮动单元处于空中时所述柔性电缆维持在拉紧状态中。
3.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述推进器马达构造成使所述推进器以固定速度旋转；其中所述浮动单元包括至少一个固定转向元件，用于防止所述浮动单元由于所述推进器的以所述固定速度旋转而绕所述第一轴线旋转。
4.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述浮动单元包括至少一个固定转向元件，用于减小由于所述推进器的旋转而导致的所述浮动单元绕所述第一轴线的旋转。
5.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述框架包括推进器马达支撑元件和多个固定转向元件，所述多个固定转向元件将所述推进器马达支撑元件联接到所述浮动单元的环形外壳。
6.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述接口模块构造成在所述连接元件的上部和所述第一轴线之间引入角偏差。
7.根据权利要求6所述的浮动单元，其中所述接口模块包括：
圆形接头，所述圆形接头联接在所述连接元件的上部和所述框架之间；和
至少一个接口模块马达；和
接口元件，所述接口元件用来将所述至少一个接口模块马达的至少一个运动转化为所述连接元件的上部和所述框架之间的相对运动。
8.根据权利要求7所述的浮动单元，其中所述接口模块包括：与所述连接元件接合的下端部；成形为连接到所述有效载荷的外壳；和包括所述至少一个接口模块马达的上端部。
9.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述框架包括包围所述推进器的环形外壳。
10.根据权利要求9所述的浮动单元，其中所述环形外壳被热特性降低材料包围。
11.根据权利要求9所述的浮动单元，其中所述浮动单元包括多个可移动转向元件，所述多个可移动转向元件从所述浮动单元的中心区域向着所述环形结构元件延伸。
12.根据权利要求9所述的浮动单元，其中所述多个可移动转向元件以径向方式向着所述环形结构元件延伸。
13.根据权利要求9所述的浮动单元，其中至少一个可移动转向元件连接到所述环形外壳的内部部分。
14.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述接口模块包括用来将所述有效载荷联接到所述浮动单元的有效载荷接口模块和用来从所述连接元件接收电力的连接元件接口模块。
15.根据权利要求14所述的浮动单元，其中所述有效载荷接口模块布置在所述推进器马达下方。
16.根据权利要求14所述的浮动单元，其中所述有效载荷接口模块布置在所述推进器上方。
17.根据权利要求14所述的浮动单元，其中所述可移动转向元件借助于位于所述环形外壳外部的转向元件马达而能够移动。
18.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述框架是第一框架并且其中所述浮动单元还包括第二框架；其中所述第一框架连接到所述推进器和所述推进器马达；其中所述第二框架连接到所述接口模块；并且其中所述第一框架和所述第二框架通过框架连接模块彼此连接，所述框架连接模块便于所述第一框架和所述第二框架之间的相对运动。
19.根据权利要求1所述的浮动单元，包括用来感测所述浮动单元的取向的取向传感器。
20.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述可移动转向元件构造成由所述控制器控制，以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速变化。
21.根据权利要求1所述的浮动单元，其中所述控制器构造成将所述可移动转向元件布置在最初位置，以便防止所述浮动元件由于所述推进器的以固定速度旋转而绕浮动单元轴线旋转；其中所述控制器还构造成使所述可移动转向元件在所述最初位置附近移动，以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速变化。
22.一种系统，所述系统包括：
连接元件；
基础单元，所述基础单元包括：
用来将电力提供给柔性电缆的电源；
用来改变所述连接元件的有效长度的连接元件操纵器；其中所述连接元件的有效长度限定所述基础单元和装置的浮动单元之间的距离；
用来控制所述连接元件操纵器的基础单元控制器；和
浮动单元，所述浮动单元包括：
推进器；
框架；
推进器马达，所述推进器马达构造成使所述推进器绕第一轴线旋转；其中所述推进器马达联接到所述框架；
可移动转向元件；
控制器，所述控制器用来控制所述推进器马达和可移动转向单元中的至少之一，以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一；和
接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从所述连接元件接收电力；其中由电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述连接元件是柔性电缆并且其中所述连接元件操纵器构造成将所述柔性电缆卷起和展开；其中在所述浮动单元处于空中时，所述柔性电缆被维持在拉紧状态中。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述连接元件操纵器构造成执行一系列卷起和展开操作，所述一系列卷起和展开操作导致所述柔性电缆的有效长度的改变；其中所述长度的改变是所述柔性电缆的有效长度的一小部分。
25.根据权利要求23所述的系统，其中所述柔性电缆通过震动抑制元件联接到所述柔性电缆接口。
26.根据权利要求23所述的系统，其中所述柔性电缆具有翼形横截面。
27.根据权利要求23所述的系统，其中所述推进器马达构造成在所述浮动单元被卷起时使所述推进器旋转。
28.根据权利要求23所述的系统，其中所述推进器马达构造成在所述柔性电缆的卷起和展开期间使所述推进器以固定速度旋转。
29.根据权利要求23所述的系统，其中所述推进器马达构造成在卷起所述柔性电缆期间使所述推进器的旋转速度减小。
30.根据权利要求23所述的系统，其中所述推进器马达构造成基于所述柔性电缆的有效长度改变所述推进器的旋转速度。
31.根据权利要求22所述的系统，其中所述基础单元安装到车辆上。
32.一种浮动单元，所述浮动单元包括：
框架；
推进器；
推进器马达，所述推进器马达联接到所述框架并且构造成使所述推进器绕第一轴线以固定速度旋转；
有效载荷接口模块，所述有效载荷接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元；
控制器；
至少一个固定转向元件，所述至少一个固定转向元件用来防止所述浮动元件由于所述推进器的以所述固定速度旋转而绕所述第一轴线旋转；
由所述控制器控制的至少一个可移动转向元件，所述至少一个可移动转向元件用来补偿所述浮动单元的定位或取向的快速变化；和
电缆接口，所述电缆接口用来从拉紧的柔性电缆接收电力，所述拉紧的柔性电缆将所述浮动单元联接到基础单元；其中由电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力。
33.一种浮动单元，所述浮动单元包括：
推进器；
推进器马达，所述推进器马达构造成使所述推进器旋转；其中所述推进器马达接收由基础单元产生的电力；
有效载荷接口，所述有效载荷接口用来将有效载荷联接到所述浮动单元；
可移动转向元件；
控制器，所述控制器用来控制可移动转向单元并且用来控制所述推进器马达；和
电缆接口模块，所述电缆接口模块用来在拉紧的柔性电缆的上部和所述第一轴线之间引入角偏差；其中所述拉紧的柔性电缆将所述浮动单元联接到所述基础单元。
34.一种用来操作浮动单元的方法，所述方法包括：
从连接元件接收电力，所述连接元件将所述浮动单元联接到基础单元；
将电力接口接收的电力分配到所述浮动单元的推进器马达和所述浮动单元的控制器；
通过所述推进器马达使所述浮动单元的推进器绕第一轴线旋转；和
通过所述控制器控制所述推进器马达和可移动转向单元中的至少一个可移动转向元件，以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一。
35.根据权利要求34所述的方法，包括感测所述浮动单元的取向并且响应于所述浮动单元的取向控制所述至少一个可移动转向元件。
36.根据权利要求34所述的方法，包括响应于由所述浮动单元的固定转向元件引入的浮动单元防旋转作用来控制所述至少一个可移动转向元件。
37.根据权利要求34所述的方法，还包括通过所述浮动单元的接口模块在拉紧的柔性电缆的上部和所述第一轴线之间引入角偏差。
38.根据权利要求34所述的方法，包括控制所述可移动转向元件以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速改变。
39.根据权利要求34所述的方法，包括将所述可移动转向元件布置在最初位置，以便防止所述浮动元件由于所述推进器的以固定速度旋转而绕所述第一轴线旋转，并且将所述可移动转向元件控制在所述最初位置附近，以便补偿所述浮动单元的定位或取向的快速改变。
40.根据权利要求34所述的方法，其中所述连接元件是柔性电缆，在所述浮动单元处于空中时所述柔性电缆维持在拉紧位置中。
41.根据权利要求40所述的方法，包括在所述柔性电缆被卷起时使所述推进器旋转。
42.根据权利要求40所述的方法，包括在所述柔性电缆被卷起时和在拉紧的柔性电缆被展开时，使所述推进器以固定旋转速度旋转。
43.根据权利要求32所述的方法，包括在卷起所述柔性电缆期间，使所述推进器的旋转速度减小。
44.根据权利要求32所述的系统，包括基于所述浮动单元向所述基础单元的靠近而改变所述推进器的旋转速度。
45.一种方法，所述方法包括：
在浮动单元的推进器马达使所述浮动单元的推进器旋转时增大连接元件的有效长度，所述连接元件将所述浮动单元连接到基础单元；其中所述连接元件的有效长度确定所述浮动单元和所述基础单元之间的距离；
在所述浮动元件处于空中时，通过所述连接元件将电力供应到所述浮动单元；
在所述浮动单元的推进器马达使所述浮动单元的推进器旋转时，减小所述连接元件的有效长度。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述连接元件是柔性电缆；其中所述增大连接元件的有效长度包括在所述浮动单元的推进器马达使所述浮动单元的推进器旋转时展开所述柔性电缆；并且其中所述减小所述连接元件的有效长度包括在所述浮动单元的推进器马达使所述浮动单元的推进器旋转时卷起所述柔性电缆。
47.根据权利要求46所述的方法，包括执行一系列卷起和展开操作，所述一系列卷起和展开操作导致所述柔性电缆的释放部分的长度的改变；其中所述长度的改变是所述柔性电缆的释放部分的长度的一小部分。
48.一种浮动单元，所述浮动单元包括：
第一推进器；
第一框架；
第二框架；
反向旋转元件；
旋转诱导模块，所述旋转诱导模块构造成使所述推进器以第一方向绕第一轴线旋转并且使所述反向旋转元件以第二方向旋转，所述第二方向与所述第一方向相反；其中所述旋转诱导模块联接到所述第一框架；
联接到所述第二框架的可移动转向元件；
控制器，所述控制器用来控制所述旋转诱导模块和可移动转向单元中的至少之一，以影响所述浮动单元的定位和取向中的至少之一；
联接到所述第二框架的接口模块，所述接口模块用来将有效载荷联接到所述浮动单元并且用来从连接元件接收电力，所述连接元件将所述浮动单元联接到基础单元；其中由电力接口接收的电力用于为所述推进器马达和所述控制器提供电力；和
框架连接模块，所述框架连接模块便于所述第一框架和第二框架之间的相对运动。
49.根据权利要求48所述的浮动单元，还包括固定转向元件，所述固定转向元件联接到所述旋转诱导模块，用来减小所述第一框架绕所述第一轴线的旋转。
50.根据权利要求48所述的浮动单元，其中所述反向旋转元件是推进器。
51.根据权利要求48所述的浮动单元，其中所述框架连接模块便于所述第一框架和第二框架之间的、沿两个轴线的相对运动，所述两个轴线相对于所述第一轴线取向。
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