CN108021145A - 带目标跟踪和拍摄角保持的无人机移动图像自主拍摄系统 - Google Patents

带目标跟踪和拍摄角保持的无人机移动图像自主拍摄系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于拍摄移动图像的系统，包括设置有相机(C)的无人机(D)以及与所述无人机通信的地面站(S)，所述相机(C)沿视轴(3)定向，所述无人机的位移通过应用于所述无人机的推进单元集合的飞行指令来定义，所述无人机被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站(S)移动的目标(T)的移动图像。所述系统包括控制装置(2)，其被配置成生成所述飞行指令以在激活目标跟踪之际保持所述相机的视轴与所述目标的位移方向之间的角度基本恒定。所述地面站包括由形成用于激活目标跟踪的按钮的至少一个驾驶装置控制来在目标跟踪系统的激活模式和停用模式之间交替地切换无人机驾驶模式的装置。

Description

带目标跟踪和拍摄角保持的无人机移动图像自主拍摄系统
技术领域
本发明涉及远程驾驶飞行机动化设备，下文中一般地称为“无人机”。
背景技术
本发明具体而言适用于诸如四螺旋桨直升机之类的旋翼无人机，其典型示例是法国巴黎鹦鹉股份有限公司的Bebop 2，其是一种配备有一系列传感器(加速度计、三轴陀螺仪、高度计)、捕捉无人机所朝向的场景的图像的前置相机、以及捕捉飞过的地形的图像的俯视相机的无人机。
旋翼无人机设置有由相应的电机驱动的多个旋翼，这些电机能够按不同方式受控，以便在姿态和速度方面驾驶该无人机。
文献WO 2010/061099 A2和EP 2364757A1(鹦鹉股份有限公司)描述了这样的无人机以及借助于诸如具有集成加速度计的触摸屏多媒体电话或播放器(例如，iphone类型的蜂窝电话或iPad类型(注册商标)的多媒体平板)之类的站(一般在地面)来由此进行驾驶的原理。这些站包含经由Wi-Fi(IEEE 802.11)或蓝牙无线局域网类型的无线电链路的驾驶命令的检测以及与无人机的双向数据交换所需的各种控制元件。它们进一步设置有触摸屏，该触摸屏显示由无人机的前置相机捕获的图像并叠加若干符号，这些符号允许通过用户的手指在该触摸屏上的简单触摸来激活命令。
无人机的前置摄像机可被用来捕捉无人机所朝向的场景的图像序列。因此，用户可以以相机或便携式相机将由无人机承载而不是将其握在手中的相同方式来使用无人机。可将收集到的图像记录下来，随后广播，上传到视频序列主存网站，发送给其他互联网用户，在社交网络上共享，等等。
前置相机可以是可转向的相机，以便以受控方式在预先确定的方向上引导视轴，并因此引导随视频流传送的图像的视野。特别是在上述Bebop 2设备中实现并在EP2933775 A1中描述的技术包括使用设置有覆盖约180的视野的鱼眼型的半球形视野透镜的高清广角相机，并且通过软件处理来在当时对由该传感器递送的原始图像开窗，从而确保在经确定的捕捉区域中根据一定数量的参数(包括指向由用户选择的或者由无人机自动地跟踪的特定目标的命令)对原始图像的有用像素的选择。°作为通过开窗软件程序对相机视轴的控制的变型或者甚至作为其补充，还可以将相机安装在具有万向悬挂的万向节型的、设置了根据陀螺仪数据和指向命令来操纵的伺服电机的三轴铰接式支承上。本发明当然适用于任何类型的相机，不论是否可转向，也不论其指向模式如何。
在所谓的跟踪模式下，无人机可被编程来跟踪其坐标已知的移动目标，并且使得相机的视轴在飞行期间被引导朝向所述目标。该目标通常是由可能在运动中(例如，练习他在其中移动的一项运动(跑步、滑行、驾驶等))的用户携带的站本身。在该模式下，无人机能够拍摄用户的移动，而用户不必对无人机的位移和相机的视轴采取动作。
跟踪目标对象的无人机调整其位置和/或相机单元的位置，使得目标对象总是被无人机拍摄到。无人机是自主的，即位移由无人机计算得到并且不由用户来驾驶，它因变于目标对象的移动来确定其迹线并控制相机单元以使得相机单元总是朝向要拍摄的目标对象。因此，在目标移动时，无人机不仅能够跟踪目标，并且它还将自己定位成以其视轴朝向目标的方式来使其相机转向。
为此，地面站的坐标(该坐标由装备该地面站的GPS单元以本质上已知的方式获得)通过无线链路被传达给无人机，并且无人机可因此调整其位移以便跟踪目标，并且使得相机的视轴保持被引导朝向该目标，以使得图像因此以被摄体为中心。
在跟踪模式中，已知无人机跟踪在相机的视野中的目标的位移。因此，在目标追随远离无人机的迹线时，无人机检测目标的移动并使自己朝目标移动，以使得目标保持在相机的视野中。以此方式，无人机就位在目标之后以跟踪目标的移开。因此获得了具有目标后视图的图像。此外，在目标的移动期间修改图像拍摄角。的确，在目标执行转向而无人机正在跟踪它时，根据转向方向，无人机结果处于目标后方或前方。因此，相机相对于目标的迹线的拍摄角与转向之前大不相同。
发明内容
本发明的目标是提出一种允许无人机在用于拍摄运动中目标的自主拍摄模式中一方面在跟踪期间保持相同的目标拍摄角以及另一方面保持无人机关于目标的相对定位的系统。
本发明为此提出一种用于拍摄移动图像的系统，包括设置有相机的无人机以及通过无线链路与所述无人机通信的地面站，所述相机沿视轴定向，所述无人机的位移通过以应用于所述无人机的推进单元或推进单元集合的飞行指令来定义，所述无人机被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站移动的目标的移动图像，所述视轴的方向使得所述目标保持存在于所述拍摄所产生的连贯图像中。
本发明的特征在于，该系统包括控制装置，其被配置成生成所述飞行指令以在激活目标跟踪之际保持所述相机的视轴与所述目标的位移方向之间的角度基本恒定，并且所述地面站包括由形成用于激活目标跟踪的按钮的至少一个驾驶装置来控制以在以下模式之间交替地切换无人机驾驶模式的装置：
目标跟踪系统的激活模式，其被适配成激活用于激活所述无人机对所述目标的跟踪的装置，以及
停用模式，其被适配成停用用于激活所述无人机对所述目标的跟踪的所述装置。
以下特征可被一起或分开地采用。
地面站进一步包括适配成检测由具有用户驾驶功能的至少一个驾驶装置发出的信号的装置和用于将所述检测到的信号转换成飞行指令以及用于在激活模式被激活时将这些飞行指令传送给无人机的装置。
地面站进一步包括：
屏幕；
用于在所述屏幕上显示由所述无人机机载的相机拍摄的图像的装置，所述图像包括所述目标，以及
用于在所述激活模式被激活时在所述屏幕上显示动态图标的装置，所述图标至少包括所述目标的表示以及所述机载相机的视角的表示。
所述动态图标在目标跟踪的激活模式中包括所述目标的第一表示以及在所述目标位移时包括所述目标的第二表示，所述第二表示示出所述目标的位移方向。
地面站进一步包括用于锁定相机的视轴与目标的位移方向之间的角度的装置，该锁定装置形成用于交替地锁定和解锁所述角度的值的激活/停用按钮。
所述系统进一步包括：
用于在给定参考系中确定目标的速度向量和目标的位置的装置，以及
所述控制装置被配置成基于以下各项来生成所述飞行指令：
i.所确定的速度向量，
ii.所确定的位置，以及
iii.预定方向角(αp)。
以便使所述相机的视轴与所述速度向量的方向之间的角度基本上保持为所述预定方向角的值(αp)。
所述用于激活所述无人机对所述目标的跟踪的装置被进一步适配成基于所述目标在与激活对所述目标的跟踪相继的预定时间段期间的位移来计算所述预定方向角的值(αp)。
停用模式是其中驾驶命令将基于目标的所确定的位置来生成飞行指令的模式。
地面站包括：
i.显示多个触摸区的触摸屏；
ii.用于检测由所述触摸区发出的接触信号的装置；以及
至少一个触摸区形成所述至少一个驾驶装置。
至少一个触摸区形成所述用于锁定所述角度的装置。
根据其他可任选特征：
由控制装置生成的所述飞行指令可以基于与用于保持所述预定方向角的命令有关的反馈环路来生成。
控制装置被配置成生成所述飞行指令以进一步将无人机的位移控制在所述无人机和所述目标之间的预定距离处。
用于激活无人机对目标的跟踪的装置被进一步适配成在所述激活的时刻计算所述预定距离的值。
由控制装置生成的所述飞行指令可以进一步基于与用于保持所述预定距离的命令有关的反馈环路来生成。
控制装置被配置成生成所述飞行指令以进一步控制无人机的位移以便保持预定仰角，该预定仰角是相机的视轴与水平面之间的角度。
用于激活无人机对目标的跟踪的装置被进一步适配成在所述激活的时刻计算所述预定仰角的值。
由控制装置生成的所述飞行指令可以进一步基于与用于保持所述预定仰角的命令有关的反馈环路来生成。
相机的视轴的方向相对于无人机的主轴是固定的，控制装置被配置成生成飞行指令以使相机的视轴在无人机对目标的跟踪期间朝向所述目标。
得益于修改装置，相机的视轴的方向相对于无人机的主轴是可修改的，该修改装置被配置成至少部分地使相机的视轴在无人机对目标的跟踪期间朝向所述目标。
用于确定目标的速度向量和位置的所述装置可通过对目标的连贯GPS地理位置的观测来操作，给定参考系是陆地参考系。
用于确定目标的速度向量和位置的所述装置可通过对无人机的相机所递送的图像的分析来操作，给定参考系是链接到无人机的参考系。
对相机递送的图像的分析优选地是对无人机的相机相继地生成的图像中目标的位置的分析，并且该系统包括用于在连贯图像中定位并跟踪所述位置的装置。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的示例性实施例，附图中同一附图标记表示所有附图中相同或功能上相似的元件。
图1是包括无人机和地面站的拍摄系统的示意性总体视图。
图2是根据本发明的图1的系统的俯视图的示意表示，目标和无人机各自被表示在初始位置和稍后位置中。
图3是在图1的系统中实现的装置的示意表示。
图4是根据本发明的图1的系统的侧视图的示意表示，目标和无人机各自被表示在初始位置和稍后位置中。
图5是示出在激活装置的激活期间根据本发明的地面站的示例。
图6解说了在检测到目标的位移时图5的地面站。
图7解说了在相机的视轴与目标的位移方向之间的角度值被锁定时图6的地面站。
具体实施方式
本发明适用于无人机D，例如四螺旋桨型无人机，诸如鹦鹉公司的Bebop 2无人机，其各种技术方面在上述EP 2364757 A1、EP 2613213 A1、EP 2450862 A1或EP 2613214 A1中得到描述。
本发明涉及用于拍摄移动图像的系统1，包括提供有相机C的无人机D和通过无线链路与无人机D通信的地面站S，如图1所示。
无人机D包括包含共面旋翼的推进单元或推进单元集合，其电机通过集成导航和姿态控制系统被独立地驾驶。其设置有允许获得该无人机D所朝向的场景的图像的前视相机C。相机C沿视轴3来定向，如图2所示。
惯性传感器(加速度计和陀螺仪)允许以某一准确度来测量无人机的角速度和姿态角，即描述无人机相对于固定陆地参考系的水平面的倾斜的欧拉角(俯仰、滚转以及偏航)。此外，被置于无人机D之下的超声测距仪还提供了对相对于地面的高度的测量。无人机D还设置有允许特别是基于来自GPS接收器的数据来确定其在空间中的绝对位置DP1、DP2的定位装置。
无人机D由通常采用遥控设备的形式(例如模型飞行器遥控型、智能电话或智能平板的形式)的地面站S来驾驶，例如在图5、6和7中所示。地面站S包括至少一个屏幕E和驾驶装置，至少一个驾驶装置被制作成按钮。屏幕被适配成显示由前置相机C捕获的图像。
根据一特定实施例，屏幕E是触摸屏。根据这一实施例，触摸屏(叠加有所显示的捕获图像)显示形成驾驶装置的提供有符号的特定数目的触摸区，驾驶装置允许通过用户的手指简单接触触摸屏E来激活驾驶命令。
地面站S进一步包括用于检测由驾驶装置(尤其是通过触摸区)发出的接触信号的装置。当无人机D由遥控型的站S驾驶时，用户可被提供有通常被称为FPV(“第一人称视角”)眼镜的沉浸式驾驶眼镜。站S还设置有用于与无人机D进行(例如Wi-Fi(IEEE 802.11)局域网类型的)无线电链接的装置，以用于数据的双向交换，具体而言从无人机D到站S以供由相机C捕获的图像以及飞行数据的传输，以及从站S到无人机D以供发送驾驶命令。
包括无人机D和站S的该系统被配置成使得无人机具有自主跟踪并拍摄目标的能力。通常，目标包括由用户携带的站S本身。
根据本发明，无人机对目标的跟踪是通过保持无人机D的相机C的相同目标拍摄角来执行的。无人机D的位移是通过由无人机D的导航系统的控制装置所生成并被应用于无人机D的推进单元或推进单元集合的飞行指令来定义的。
根据图2和3中解说的本发明，为在连贯图像上保持相同的目标拍摄角，该系统包括配置成生成所述飞行指令以在激活对目标T的跟踪时保持相机C的视轴3与目标T的位移方向之间的基本恒定角度的控制装置2。
具体而言，根据一实施例，控制装置2的指令被生成以维持在相机C的视轴3与目标T的速度向量方向VT1、VT2之间形成的预定方向角αp。这一角度基本上对应于无人机D的相机C的目标拍摄角。
根据本发明，地面站S包括由形成用于激活目标跟踪的按钮的至少一个驾驶装置控制来在目标跟踪系统的激活模式与停用模式之间交替地切换无人机驾驶模式的装置，目标跟踪系统的激活模式被适配成激活用于激活无人机D对目标T的跟踪的装置7，停用模式被适配成停用所述用于激活无人机D对目标T的跟踪的装置7。
以此方式，用户可以借助于地面站S激活对目标T的跟踪以保持相机的视轴与目标的位移方向之间的基本恒定的角度以及停用对目标T的跟踪。
对目标T的跟踪的停用允许例如将无人机的驾驶切换到其中驾驶命令将基于尤其由确定装置6确定的目标位置来生成飞行指令的模式。因此，对目标T的跟踪的停用允许例如根据所谓的跟踪模式来驾驶无人机。换言之，无人机借助于目标T的坐标通过调整其位置和/或相机单元的位置以使目标总是被无人机拍摄到来追随目标T。具体而言，在目标移动时，无人机因变于目标的移动来确定其迹线并控制相机以使相机总是朝向要被拍摄的目标。换言之，无人机使其自身定位并以相机视轴指向目标的方式来操纵相机。
根据一特定实施例，地面站S进一步包括适配成检测由具有用户驾驶功能的至少一个驾驶装置发出的信号的装置和用于将所述检测到的信号转换成飞行指令以及用于在激活模式被激活时将这些飞行指令传送给无人机的装置。
根据这一实施例，用户可以经由具有用于驾驶地面站S的驾驶功能的驾驶装置来按需驾驶无人机，而不管目标跟踪系统的激活如何。以此方式，相对于由控制装置2生成的飞行指令，来自用户的飞行指令将具有优先级来驾驶无人机。具有驾驶功能的驾驶装置是基本驾驶功能。具体而言，它们包括以下飞行指令：上移、下移、右转、左转、前移、后移、右移、左移，如在图5到7中使用地面站S的屏幕E上的附图标记6解说的。
根据下文参考图5到7详细描述的特定实施例，在给定时刻，确定预定方向角αp的值(例如，固定值)，在无人机D对目标T的跟踪模式中该值基本上被保持。换言之，无人机D因变于目标T的位移来追随一位移，使得在目标T和无人机D的相应位移期间，当前方向角α基本上等于预定方向角αp的值。因此，预定方向角αp是执行目标T的持续拍摄所需要根据的角度。
根据另一实施例，预定方向角αp的值可以从预记录在系统1中的值集合中选择。
为此，该系统的控制装置2被配置成基于如下各项来生成所述飞行指令：
i.目标T的速度向量VT1、VT2，
ii.目标的位置TP1、TP2，以及
iii.预定方向角αp。
无人机的相机的视轴3的方向使得目标T保持存在于由所述拍摄所产生的连贯图像上。
在第一实施例中，相机C的视轴3的方向相对于无人机的主轴是固定的。控制装置2因此被配置成生成飞行指令以便按如下方式定位无人机的主轴：相机C的视轴3在无人机D跟踪目标T期间朝向T。
在第二实施例中，得益于修改装置，相机C的视轴3的方向相对于无人机的主轴是可修改的。修改装置被配置成在无人机D跟踪目标期间将相机的视轴3至少部分地朝向目标T来定向。相机C例如是在EP 2933775 A1(鹦鹉公司)中所描述的半球形视野的鱼眼型的固定相机。使用这样的相机，相机C的视轴3的改变不是通过相机的物理位移来执行的，而是通过因变于相对于无人机的主轴确定的作为命令给出的虚拟视角对由相机拍摄的图像进行帧重构和再处理来执行的。相机C还可以是可组装到无人机的移动相机，例如在无人机机身下方，在这一情形中，修改装置包括绕三个轴中的至少一者或甚至这三个轴来转动相机的电机，以便按照目标保持存在于由所述拍摄所产生的连贯图像中的方式对相机的视轴进行定向。
目标T的位置TP1、TP2的坐标允许确定相机C的视轴3的方向，以便目标T保持存在于在拍摄期间产生的连贯图像上。得益于无人机的确定无人机D的位置的传感器，相机C的视轴3的坐标被确定。
目标T相对于无人机D的速度向量VT1、VT2和位置TP1、TP2的坐标允许确定相机C的视轴3和速度向量VT1、VT2的方向之间的当前方向角α。
控制装置2例如被配置成基于与用于保持所述预定方向角αp的命令有关的反馈环路来生成所述飞行指令，例如借助于设置有被提供用于该目的的执行程序的计算单元。反馈控制的原理是持续地测量要被控制的量的当前值与所需达到的预定值之间的差异，确定用于达到该预定值的合适的控制指令。因此，控制装置2首先确定当前方向角α，随后给出飞行指令以使得无人机D移至其中当前方向角α对应于预定方向角αp的位置DP2，反馈环路由控制装置2持续地重复以保持预定方向角αp的值。
参考图2，已在自主运动中示意性地示出了无人机D，配备有拍摄目标T的一系列移动图像的相机C。目标T具有初始位置TP1且无人机D具有初始位置DP1(在陆地参考系中定义)。目标D以速度向量VT1移至位置DP1，且以VT2移至位置DP2，方向和值随时间改变。在初始位置DP1，相机C的轴朝向目标T且与速度向量VT1的方向形成方向角，这对应于预定方向角αp。在相同的图2中，目标被示出在稍后位置TP2中且无人机在稍后位置DP2中。目标T从初始位置TP1通行到稍后位置TP2。在跟踪模式中，得益于由控制装置生成的飞行指令，无人机D从初始位置DP1移至稍后位置DP2。飞行指令被定义成使得保持与初始位置的预定方向角相同的预定方向角αp。因此，在它们相应的稍后位置TP2、DP2中，观察到相机C的视轴3与速度向量VT2的方向之间形成的方向角基本上等于在目标T和无人机D的初始位置TP1、DP1中定义的方向角。因此，得益于本发明的系统1，相机C的目标T拍摄角保持相同，而不管目标T和无人机D的位移如何。
如在图2和3中所示，并且为了允许控制装置2计算当前方向角α，系统1进一步包括用于确定目标T在给定参考系中的位置TP1、TP2和速度向量VT1、VT2的装置6。确定装置6将目标T的速度向量VT1、VT2和位置TP1、TP2的坐标传送给控制装置2。确定装置6重复地确定这些坐标以将经更新值传送给控制装置2。
在第一实施例中，用于确定目标T的速度向量VT1、VT2和位置的所述装置6通过对目标T的连贯GPS地理位置的观测来操作。允许确定目标T的速度向量VT1、VT2和位置TP1、TP2的给定参考系因此是陆地参考系。确定装置6随时间接收目标T的连贯GPS位置。确定装置6因此可从中导出目标T的速度向量VT1、VT2的坐标。目标T的位置由地面站的GPS坐标来给出。
根据该第一实施例的第一变型，确定装置6被布置在无人机D中。目标T的GPS位置由目标T传送给无人机D的确定装置6。
根据该第一实施例的第二变型，确定装置6被布置在目标T的地面站中。因此，目标T的速度向量VT1、VT2和位置TP1、TP2的坐标在地面站中确定并随后传送到无人机D。
在第二实施例中，用于确定目标T的速度向量VT1、VT2和位置的所述装置6通过分析由无人机T的相机C递送的图像来操作。给定参考系因此是链接到无人机D的参考系。在这一情形中，对相机C递送的图像的分析是对无人机D的相机C相继地生成的图像中目标T的位置TP1、TP2的分析。确定装置6包括用于定位并跟踪目标T在连贯图像中的位置TP1、TP2的装置。在这一特定实施例中，确定装置6位于无人机D中。为此，无人机D机载确定装置6中或专用电路中提供的图像分析程序被配置成跟踪相机C所生成的图像序列中目标T的位移，并从中导出目标T相对于相机C的视轴3处于哪一角方向。更准确而言，该程序被配置成在相继的图像中定位并跟踪表示目标相对于底部的视觉方面的视觉图案或色点(例如，通过对图像的灰度级的分析而合成的图案)。例如，为了拍摄练习雪地运动的目标用户，底部将通常是白色的，并且图像中的斑点的颜色将是用户的衣服的颜色。这一办法还允许以基本上比递送GPS坐标的速率(一般每秒一次)更快的速率来跟踪用户位置的角位置数据，即对于这种类型的应用，通常每秒30帧的图像速率。
在该第二实施例中，图像分析与至少部分地提供目标T的地理位置TP1、TP2的另一测量装置相关联。具体而言，这些装置可来自地面站的GPS单元或布置在目标T的地面站中的气压计类型的压力传感器。能够指示目标T相对于无人机的主轴的角位置的用于确定相机C的视轴3的装置因此通过将地理信号纳入考虑来完成。无人机机载的电子装置能够通过地理数据与角检测数据之间的交叉验证来知晓目标T的位置。因此获得了目标T的位置TP1、TP2和速度向量VT1、VT2的非常准确的坐标。
根据一特定实施例，控制装置2进一步被配置成生成所述飞行指令以将无人机D的位移控制在无人机D和目标T之间的预定距离dp处。换言之，在跟踪模式中，除了保持相机C的拍摄角之外，目标T与相机C之间的距离被保持。在跟踪期间，预定距离dp具有固定值。因此，在拍摄期间，对目标T的尺寸的感知基本上保持相同，其中相机C的焦距恒定。目标T与相机C之间的当前距离由控制装置2基于由确定装置6确定的目标位置TP1、TP2以及由其惯性传感器确定的无人机位置DP1、DP2来计算得到。
控制装置2例如被配置成基于与用于保持所述预定距离dp的命令有关的反馈环路来生成飞行指令。该方法类似于涉及与用于保持预定方向角αp的命令有关的反馈环路的方法。控制装置2计算当前距离d并生成用于使无人机移至位置DP2的指令，位置DP2相对于目标T的距离对应于预定距离dp。因此，图3的无人机D和目标T的稍后位置TP2、DP2之间的距离基本上等于无人机D和目标T的初始位置TP1、DP1之间的距离。
根据一特定实施例，如在图2和4中所示，控制装置2被进一步配置成生成用于控制无人机D的位移以保持相机C的视轴3与水平面π之间的预定仰角βp的飞行指令。这一预定仰角βp允许确定无人机相对于目标的相对高度。通过保持恒定的预定仰角βp，无人机D保持其相对于目标T的高度。水平面π是相对于陆地参考系来定义的，并且可被定义在任何高度处。当前仰角β的值由控制装置2因变于相机C的视轴3和水平面π来确定。
控制装置2例如被配置成基于与用于保持所述预定方向角βp的命令有关的反馈环路来生成飞行指令。该方法类似于涉及与用于保持预定方向角αp的反馈环路的方法和用于保持相机C与目标T之间的预定距离dp的方法。因此，如图4中所示，相对于水平面π的当前仰角β在目标T和无人机D的初始位置TP1、DP1以及稍后位置TP2、DP2之间具有相同值。
在一特定实施例中，控制装置被配置成生成允许修改无人机的位置以同时修改当前方向角α、相机C与目标T之间的当前距离d以及当前仰角β来达到三个对应的预定值的飞行指令。
在图2所示的实施例中，系统1包括用于激活无人机对目标的跟踪的装置7。跟踪激活装置7被适配成控制对目标T的跟踪的激活和停用。
根据一特定实施例，激活装置7被布置在例如地面站中。根据另一实施例，激活装置7被布置在无人机中。
地面站S包括由形成用于激活目标跟踪的按钮的至少一个驾驶装置控制来在目标跟踪系统的激活模式与所述激活模式的停用模式之间交替地切换无人机驾驶模式的装置，目标跟踪系统的激活模式被适配成使激活装置7激活，停用模式被适配成停用所述激活装置7。根据一特定实施例，其中地面站S包括提供有触摸区的触摸屏E，触摸区中的一者形成用于激活目标跟踪的按钮。
因此，在用户操作该按钮来激活目标跟踪时，无人机进入目标跟踪模式，其中控制装置2生成所述飞行指令。根据一特定实施例，具体而言，飞行指令基于所确定的速度向量VT1、VT2，所确定的位置TP1、TP2，以及所述所确定的方向角αp来生成。
根据本发明的一特定实施例，用于激活无人机对目标的跟踪的装置7被适配成在所述激活之后计算所述预定方向角的值。换言之，激活装置7定义在无人机对目标的跟踪期间将保持的预定方向角αp的值。
换言之，所述方向角αp的值是基于在与激活对所述目标的跟踪相继的预定时间段期间目标T的位移来计算得到的。
根据另一特定实施例，激活装置7例如被配置成使得预定方向角的值是激活时(具体而言，是按钮被操作时)的当前方向角。
激活装置7因变于例如由确定装置6传送给它们的目标的速度向量和位置的坐标来计算当前方向角。因此，用户根据他希望保持的视角来定位无人机和相机，并借助于激活装置7来激活跟踪模式，以使无人机跟踪目标同时保持所选视角。
如在图5、6和7中解说的，地面站S包括屏幕E以及用于在屏幕E上显示由无人机机载相机拍摄的图像8的装置，所述图像包括目标T。
此外，地面站S包括用于在屏幕E上显示动态图标10的装置，尤其是在激活模式被激活时。动态图标10至少包括目标的表示12和机载相机C的视角表示14。
如在图5中解说的，在激活目标跟踪激活模式之际，动态图标10包括目标的第一表示12，例如圆形，以用信号通知目标在相机的视角中的位置。具体而言，这一第一表示允许解说目标的位置，而无需知晓目标的位移。
图6解说了动态图标10中的目标的第二表示12'。目标的表示被修改以解说所确定的目标T的位移方向。如在上文可以看到的，在激活对所述目标的跟踪之后，在目标T的位移期间，尤其是基于在预定时间段期间意识到的目标T的位移，位移方向(具体而言，预定方向角(αp)的值)被计算得到。在确定目标的位移方向之后，动态图标10被修改以便不再显示目标的第一表示12，而是显示目标的第二表示12'，从而指示目标的位移方向。目标的第二表示12'例如是三角形以解说目标的位移方向。
地面站S进一步包括用于锁定相机C的视轴3与目标T的位移方向之间的角度的装置16、16'，该锁定装置形成用于交替地锁定和解锁所述角度的值的激活/停用按钮。
图5和图6解说了锁定装置16处于解锁模式，例如打开的扣锁的形式，使得相机C的视轴3与目标T的位移方向之间的角度是可修改的。因此，用户可以经由用于驾驶地面站的装置来根据所需角度修改无人机的位置。
图7解说了锁定装置16'处于锁定模式，例如闭合的扣锁的形式，使得相机C的视轴3与目标T的位移方向之间的角度不再可修改并且因此固定。如此固定的角度将是只要目标跟踪激活模式被激活就在相机的视轴与目标的位移方向之间保持的角度。然而，在任何时间，用户可以解锁该锁定装置以修改这一值。此外，如下文所示，用户可以根据他希望的方向来驾驶无人机，而不管无人机对目标的跟踪的激活模式如何，来自用于驾驶地面站的装置的飞行指令具有超过由控制装置2生成的指令的优先级。
根据一特定实施例，地面站S包括具有多个触摸区的触摸屏E，触摸屏的至少一个触摸区形成用于锁定所述角度的装置。
根据一特定实施例，用于激活无人机对目标的跟踪的装置7被适配成在所述激活的时刻还计算目标与无人机之间的预定距离dp的值。类似地，激活装置7例如被适配成在所述激活的时刻计算所述预定仰角βp的值。预定值被传送给控制装置2，控制装置2将它们记录在存储器中。因此，在激活装置7被操作时，三个预定参数的值由激活装置7计算得到，稍后只要用户没有停用对目标T的跟踪就在目标的跟踪期间由控制装置2保持。

Claims (10)

1.一种用于拍摄移动图像的系统，包括设置有相机(C)的无人机(D)以及通过无线链路与所述无人机通信的地面站(S)，所述相机(C)沿视轴(3)定向，所述无人机(D)的位移通过应用于所述无人机(D)的推进单元或推进单元集合的飞行指令来定义，所述无人机(D)被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站(S)移动的目标(T)的移动图像，所述视轴(3)的方向使得所述目标(T)保持存在于所述拍摄所产生的连贯图像中，
所述系统的特征在于其包括：
控制装置(2)，其被配置成生成所述飞行指令以在激活对所述目标(T)的跟踪之际保持所述相机(C)的视轴(3)与所述目标(T)的位移方向之间的角度基本恒定，
并且其中所述地面站包括：
由形成用于激活目标跟踪的按钮的至少一个驾驶装置来控制以在以下模式之间交替地切换无人机驾驶模式的装置：
目标跟踪系统的激活模式，其被适配成激活用于激活所述无人机(D)对所述目标(T)的跟踪的装置(7)，以及
停用模式，其被适配成停用用于激活所述无人机(D)对所述目标(T)的跟踪的所述装置(7)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面站进一步包括适配成检测由具有用户驾驶功能的至少一个驾驶装置发出的信号的装置以及用于将所述检测到的信号转换成飞行指令且用于在所述激活模式被激活时将这些飞行指令传送给所述无人机的装置。
3.如权利要求1或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述地面站进一步包括：
屏幕(E)，
用于在所述屏幕上显示由所述无人机机载的相机拍摄的图像的装置，所述图像包括所述目标，以及
用于在所述激活模式被激活时在所述屏幕上显示动态图标(10)的装置，所述图标至少包括所述目标的表示(12，12’)以及所述机载相机的视角的表示(14)。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述动态图标在目标跟踪的激活模式中包括所述目标的第一表示(12)以及在所述目标位移时包括所述目标的第二表示(12')，所述第二表示示出所述目标的位移方向。
5.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述地面站进一步包括用于锁定所述相机(C)的视轴(3)与所述目标(T)的位移方向之间的角度的装置(16、16')，所述锁定装置形成用于交替地锁定和解锁所述角度的值的激活/停用按钮。
6.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
用于在给定参考系中确定(6)所述目标(T)的速度向量(VT1，VT2)和所述目标(T)的位置(TP1，TP2)的装置，以及
所述控制装置(2)被配置成基于以下各项来生成所述飞行指令：
i.所确定的速度向量(VT1，VT2)，
ii.所确定的位置(TP1，TP2)，以及
iii.预定方向角(αp)。
以便使所述相机(C)的视轴(3)与所述速度向量(VT1，VT2)的方向之间的角度基本上保持为所述预定方向角(αp)的值。
7.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述用于激活所述无人机(D)对所述目标(T)的跟踪的装置(7)被进一步适配成基于所述目标(T)在与激活对所述目标的跟踪相继的预定时间段期间的位移来计算所述预定方向角(αp)的值。
8.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述停用模式是其中所述驾驶命令将基于所确定的所述目标的位置来生成飞行指令的模式。
9.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述地面站包括：
形式多个触摸区的触摸屏；
用于检测由所述触摸区发出的接触信号的装置；以及
至少一个触摸区形成所述至少一个驾驶装置。
10.如权利要求9在结合权利要求5时所述的系统，其特征在于，至少一个触摸区形成所述用于锁定所述角度的装置。
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