CN109002051B - 使用无人飞行器实现的虚拟观光系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用无人飞行器实现的虚拟观光方法，包括：根据多个地面基站的位置确定地面基站布局；根据所述地面基站布局确定无人飞行器地面布局；将多个无人飞行器部署到无人飞行器地面布局中；响应观光请求，从所述多个无人飞行器中分派一个或多个无人飞行器至兴趣观光区域；以及通过被分派的无人飞行器获取所述兴趣观光区域的相关数据；其中，所述地面基站为所述多个无人飞行器提供基点或锚点。本发明还提供一种虚拟观光系统，包括数据获取子系统、操作子系统以及终端子系统。

Description

使用无人飞行器实现的虚拟观光系统及方法
技术领域
本发明涉及观光领域，特别涉及，但不限于，使用无人飞行器实现的虚拟观光系统及方法。
背景技术
旅游或者说观光是具有全球巨大需求的产业，每年各种旅游超过1亿人次。传统方式的旅游需要游客亲临感兴趣的旅游目的地，因而存在固有的局限性，比如时间和资源的限制。虚拟旅游无需游客亲临旅游目的地就能够获得对目的地的探索体验，弥补了传统旅游的不足。此外，虚拟旅游并不限于对都市、历史、文化和其他名胜古迹的旅游，还可以包括许多其他应用，使得用户可以不用身临其境而探索不同的实际空间。
目前要实现终端用户可以随意探索的开放式虚拟观光系统存在大量的技术挑战。一个主要的挑战是感测实际空间的所有特征，以实现环境的完整虚拟再现。获得完整的观光数据而不受先前条件的限制是非常困难的。此外，当前的技术，例如使用固定的网络摄像机和卫星成像并不能够满足获取虚拟观光开放式数据的需要。例如，在安装摄像机时，很难将其固定在特定位置，使其能够在有利位置拍摄所有潜在的虚拟观光兴趣点。此外，使用固定摄像机的系统不适用于覆盖户外观光应用所需要的广阔空间。虽然全球成像卫星能够覆盖广阔区域，但由于其有限的表面分辨率，也不能很好地用于虚拟观光。
因此，有必要提出一种虚拟观光系统及方法，可以不受数据获取先前条件的限制对兴趣观光区域进行开放式探索。
发明内容
本发明涉及使用无人飞行器实现各种虚拟观光系统及方法。所述无人飞行器通常被称为“无人机”，指的是一种没有搭载飞行员的飞行器，其飞行可自主控制或者由遥控人员控制(或者有时二者兼有)。过去无人飞行器主要应用于军事领域，而现在越来越多地应用于民用领域，以进行各种形式的飞行数据采集。民用领域应用包括航拍、体育运动监控、自然资源勘探、救灾、科学研究、森林火灾探测等领域。然而，为了实现开放式系统及方法，仍有待进一步探索无人飞行器在虚拟观光中的潜在应用。
本发明的一个方面是一种虚拟观光方法，该方法包括：
响应观光请求，从多个无人飞行器中分派一个或多个无人飞行器至兴趣观光区域；及
通过分派的无人飞行器获取所述兴趣观光区域的相关数据。
本发明提供的虚拟观光方法的优点是使用多个无人飞行器覆盖兴趣观光区域，从而获得最大的灵活性和成本效益。
在本发明提供的虚拟观光方法的一些实施例中，所述分派一个或者多个无人飞行器包括：
接收所述观光请求；
根据所述观光请求计算无人飞行器部署请求；
将所述无人飞行器部署请求传输给所述一个或多个无人飞行器；及
响应无人飞行器部署请求，将所述一个或多个无人飞行器部署到所述兴趣观光区域。
这些实施例的优点是根据所述观光请求计算无人飞行器请求，以便根据所述观光请求的各种特定因素有效、智能地分派无人飞行器。
在一些实施例中，本发明提供的虚拟观光方法还包括：
将获取的所述兴趣观光区域的相关数据传输给终端；及
使用所述终端呈现所述获取的数据。
这些实施例的优点是使用终端，所述终端可以用来与一个或多个用户交互，以及为虚拟观光提供必要的输入和输出功能。
在一些实施例中，所述观光请求包括所述兴趣观光区域的说明及/或一个或多个观光设置。所述观光设置可以包括设置虚拟观光过程中是否对图像、视频、声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速及风向中的至少一个进行采集。
这些实施例的优点是通过选择采集一种或多种类型数据实现观光请求的自定义，从而为无人飞行器减少不必要的数据采集并且获得最大的灵活性。
在本发明的方法的一些实施例中，所述分派一个或多个无人飞行器包括从所述多个无人飞行器中选择空闲无人飞行器。在一些实施例中，所述分派一个或多个无人飞行器包括选择距离所述兴趣观光区域最近的无人飞行器。在一些实施例中，所述分派一个或多个无人飞行器包括根据所述无人飞行器的电量、维修保养状况及/或设备状态中的至少一个来选择无人飞行器。在一些实施例中，所述分派一个或多个无人飞行器包括以下至少一个：从预定的无人飞行器群组中分派一个或多个无人飞行器、分派多个无人飞行器以部署到所述兴趣观光区域及动态地分配部署至所述兴趣观光区域的无人飞行器的数量。
这些实施例的优点是能够根据每个观光请求的特定状况动态地分派无人飞行器。例如，允许选择距离所述观光区域较近的无人飞行器、配置好用来采集期望类型数据的无人飞行器及具有足够电量和做过保养的无人飞行器。这些实施例的另一个优点是允许根据需求部署多个无人飞行器至兴趣观光区域，分派的无人飞行器的数量可以根据环境条件的需求动态变化。
在本发明的方法的一些实施例中，分派的一个或多个无人飞行器均安装有SIM卡。在一些实施例中，所述传输无人飞行器部署请求包括通过3G或4G无线网络及/或TCP/IP协议传输所述部署请求。在一些实施例中，所述传输获取的所述兴趣观光区域的相关数据包括通过3G或4G无线网络及/或TCP/IP协议传输所述获取的数据。
这些实施例的一个优点是使用无线网络来提供较大范围，可能是全球性的观光覆盖，所述无线网络可以是现有的无线网络。因此，无人飞行器的通讯范围可以随移动通信设备的数据覆盖范围一同扩展。这是与现有的无人飞行器通信系统相比而言，现有的无人飞行器通信系统使用专有协议，该专有协议仅限于本地通信。
在本发明的方法的一些实施例中，获取所述兴趣观光区域的相关数据包括获取所述兴趣观光区域相关的可视化及非可视化数据。在一些实施例中，所述呈现所述获取的数据包括以下至少一个：在虚拟现实终端上呈现所述获取的数据、可视化地呈现所述获取的数据、非可视化地呈现所述获取的数据及实时地呈现所述获取的数据。
这些实施例的优点是同步采集所述兴趣观光区域相关的可视化的及非可视化的数据，使得随后可以呈现这些采集的数据，以模拟出游客身临其境的感觉。与仅仅传送图像和视频的观光方式相比，这种虚拟观光方式提供了更加丰富和互动的观光体验。
本发明提供的虚拟观光方法的一些实施例还包括：当至少一个被分派的无人飞行器不能胜任时，动态地部署一个或多个替代无人飞行器至所述兴趣观光区域。
这些实施例的优点是，无需用户特别指引，可以快速修补无人飞行器广播流的预期及非预期中断，使得虚拟观光体验具有更好的连续性。
本发明提供的虚拟观光方法的一些实施例还包括：将所述多个无人飞行器派驻在无人飞行器地面布局中。某些实施例中，所述无人飞行器地面布局是蜂窝布局。
这些实施例的优点是，将无人飞行器定位于包括虚拟观光的潜在兴趣观光区域的地理区域上方，使得用户能够快速方便地访问这些区域，以及利用蜂窝布局更加有效地覆盖指定区域。
本发明的另一方面是一种虚拟观光系统，包括：
多个无人飞行器；
操作子系统，用于响应观光请求，分派一个或多个无人飞行器至兴趣观光区域，所述被分派的无人飞行器用于获取所述兴趣观光区域的相关数据；及
终端子系统，用于输入所述观光请求，以及呈现获取的所述兴趣观光区域的相关数据，所述观光请求包括所述兴趣观光区域的位置。
本发明提供的虚拟观光系统的优点是将所述虚拟观光系统的许多方面的控制整合到操作子系统中，因此大大简化了用户操作。也就是说，通过将管理功能封装到所述操作子系统，用户不需要个人管理该系统就能使用强大的无人飞行器网络功能。另一个优点是，终端子系统能够用来与一个或多个用户交互，以及为虚拟观光提供必要的输入和输出功能。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，每个被分派的无人飞行器都包括用于采集有关所述兴趣观光区域相关的可视化及/或非可视化数据的装置。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述非可视化数据包括声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速及风向中的至少一个。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述多个无人飞行器被派驻在一个或多个地面基站中。在一些实施例中，所述地面基站设置在蜂窝布局中。在一些实施例中，所述地面基站包括用于为一个或多个无人飞行器充电的充电站。
在本发明提供的虚拟观光系统一些实施例中，所述终端子系统包括虚拟现实终端，用于呈现从所述兴趣观光区域获取的可视化及非可视化数据中的至少一个。在一些实施例中，所述虚拟现实终端安装有用于呈现声音数据的发声器、用于呈现温度数据的加热及/或冷却元件、用于呈现湿度数据的加湿器及/或减湿器、用于呈现降雨量的洒水系统及用于呈现气压、风速及/或风向的通风系统中的至少一个。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述终端子系统以可视化及非可视化的方式呈现从所述兴趣观光区域获取的数据。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述终端子系统实时地呈现从所述兴趣观光区域获取的数据。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述虚拟观光系统还包括数据通信子系统，用于支持所述无人飞行器和所述终端子系统与操作子系统中的至少一个进行无线数据通信。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述数据通信子系统包括3G或4G网络。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述无人飞行器、终端子系统及操作子系统之间通过TCP/IP协议进行数据通信。
在本发明提供的虚拟观光系统的一些实施例中，所述多个无人飞行器中每个都配置有SIM卡。
上述描述的虚拟观光系统的一些但非全部优点请参考本发明揭露的方法。
在本发明的实施例中，词语“旅游”和“观光”可以交换使用。这些词语包括，但不限于，以休闲娱乐和非休闲娱乐为目的的旅游观光。
附图说明
图1是本发明使用无人飞行器实现的虚拟观光系统的顶层示意图。
图2是图1中虚拟观光系统的方框图。
图3是图1中虚拟观光系统的示意图。
图4A是图1中的无人飞行器在特定地理区域内的一种地面基站布局的示意图。
图4B是图1中无人飞行器在特定地理区域内的另一种地面基站布局的示意图。
图5是图1中虚拟观光系统的终端子系统的功能示意图。
图6A是虚拟观光终端的示意图。
图6B是虚拟观光终端的另一示意图。
图6C是虚拟观光终端的又一示意图。
图7是图1中虚拟观光系统的操作子系统的功能示意图。
图8是本发明使用无人飞行器实现的虚拟观光方法的流程图。
图9是本发明使用无人飞行器实现的虚拟观光方法的流程图。
应当注意的是，上述附图不是按比率绘制，相似结构或功能的元件用相同的标号表示，并在附图中起说明性作用。还应当注意的是，上述附图仅用于对本发明的优选实施例进行描述。上述附图未展示所描述的实施例的所有特征，且不会对本发明技术方案揭露的范围构成限制。
具体实施方式
现有技术没有充分提供一种开放式的虚拟观光系统，因此需要一种虚拟观光系统及方法来弥补现有技术的不足。
参阅图1所示，在本实施例中，虚拟观光系统100包括多个无人飞行器(UAV)201、操作子系统300及终端子系统400。所述无人飞行器201还是无人机数据获取子系统200的一部分。在一些实施中，所述无人机数据获取子系统200仅包括无人飞行器201本身。在其他实施例中，所述无人机数据获取子系统200包括无人飞行器201及一些支援系统，进一步的描述请参考图3。
各种类型的无人飞行器201可适用于本发明提供的虚拟观光系统及方法。例如，一种广泛使用的无人飞行器是由多个旋翼推进的空中旋翼机。一种广泛使用的空中旋翼机具有四个旋翼，称为四轴飞行器、四旋翼直升机或四旋翼机。该设计能够使无人飞行器具有较好的运动性能，例如，允许无人飞行器垂直起落并且能够在空中盘旋以采集静态航拍图像。四轴飞行器(包括目前市面上多种款式)可适用于本发明所述的虚拟观光系统及方法。还有各种其他类型的无人飞行器，包括其他旋翼设计的飞行器，例如单旋翼(如直升机)、双旋翼、三旋翼、六旋翼及八旋翼设计的飞行器可适用于本发明所述的虚拟观光系统及方法。固定翼及旋翼-固定翼混合型的无人飞行器也可以应用于本发明所述的虚拟观光系统及方法。此外，也可以在一些无人飞行器上为所述虚拟观光应用进行特殊设计，例如，在一些无人飞行器上安装多个用于获取可视化及非可视化数据的装置。
所述虚拟观光系统及方法的无人飞行器201可以具有远程控制及/或自主飞行的特性。在许多虚拟观光应用中，由于所述无人飞行器201具有可以远程及自主控制的优点，无人飞行器201能够根据需要在远程控制模式和自主控制模式之间自动切换。在虚拟观光过程中，可以在一定程度上控制无人飞行器201是有利的。这样，所述无人飞行器201可以被引导到用户的兴趣观光区域并获取期望的所述兴趣观光区域的相关数据。然而，如果无人飞行器201与控制器失去联系，自主飞行可以接管对无人飞行器201的控制，以使无人飞行器201沿着预先设置的路线飞行或者返回。例如，一些四旋翼机具有自动返航功能，当需要自动返航时，该四旋翼机通过GPS导航系统返回其地面位置。类似地，在特定路径部署情况下，例如在用户进行控制之前及/或部署到别的地面基站的过程中，所述无人飞行器201具有一定程度的自主控制有利于将无人飞行器201部署到给定的兴趣观光区域。
在一些实施例中，所述虚拟观光系统100及方法800(图8所示)、900(图9所示)中应用的无人飞行器201最好具有安全防护性能，包括能够避免与预定飞行路线中没有考虑到的其他飞行器、人或者其他物体发生碰撞的能力。因此，所述无人飞行器201可以包括能够实时监控无人飞行器201周围环境以及使无人飞行器201对周围环境作出反应的系统。此外，所述的无人飞行器201可以附加地及/或有选择地安装一些设备，例如发光设备、报警设备或电子信号设备，用于警示其他无人飞行器或人它的存在。所述无人飞行器201还可以安装安全气囊、降落伞等类似设备，以在发生碰撞或坠毁时减小无人飞行器201的损伤。
所述虚拟观光系统100及方法800(图8所示)、900(图9所示)中应用的无人飞行器201可以安装有各种控制系统和传感器(图中未画出)，以控制无人飞行器201的飞行操作。所述控制系统可以用于，例如，控制飞行特性如无人飞行器201的姿态(俯仰、横滚及航行)、速度等。与飞行操作相关的传感器包括惯性传感器，如惯性量测单元，所述惯性测量单元通常通过加速计、陀螺仪及磁力计的组合来感测无人飞行器的速度、方向及重力。所述无人飞行器201还可以通过其他的传感器(例如压力传感器、温度、风速及高度传感器)来辅助其飞行操作。通过各种计算(例如积分计算)，可以从上述传感器数据中推算出无人飞行器201的位置。可选地，所述无人飞行器201可以感测自身的位置，例如通过GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)感测。在一些实施例中，所述无人飞行器201安装有惯性传感器和GPS，二者可以相互补充使用。
所述虚拟观光系统100及方法800(图8所示)、900(图9所示)中应用的无人飞行器201可以安装适合的装置，以获取虚拟观光的兴趣观光区域的相关数据。优选地，所述装置重量轻且可以为虚拟观光系统100的其他部件提供高频数据，以便实时地采集可视化及非可视化数据及/或实时地呈现采集的数据。所述无人飞行器201还可以安装各种用于获取可视化数据的装置，例如传统的用于获取图像和视频的各种摄像机。额外地和/或可替换地，所述无人飞行器201还可以安装各种用于获取非可视化数据的装置，例如用于获取声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速、风向及/或其他不容易通过视觉捕获的环境因素。在其他的实施例中，能够被无人飞行器201获取的非可视化数据还包括化学品浓度及不可见的电磁波信号，这些数据可以用于环境采样、工业排放监控、危险原料操作等。本实施例中用于采集可视化及非可视化数据的装置包括，但不限于，光电传感器、热/红外传感器、彩色或单色传感器、多光谱图像传感器、分光光度计、光谱仪、温度计、照度计、麦克风/声波传感器、压力传感器、高度传感器、流量传感器、湿度传感器、降雨量传感器、风速传感器、风向传感器、风力计、光学雨量传感器及/或其他适合的用于采集可视化及非可视化数据的设备。
所述虚拟观光系统100及方法800(图8所示)、900(图9所示)中应用的无人飞行器201可以具有统一或者不同的配置。可以根据观光请求的指标、兴趣观光区域的特性或者其他观光变量选择以特定方式配置的无人飞行器201来进行部署。例如，选择的无人飞行器201可以安装有用于夜晚观光或者洞穴探险的泛光灯及/或夜视灯。又如，选择的无人飞行器201可以安装有用于寒冷地区勘探的耐低温天气的专用设备。在某些情况下，可以根据每个地理观光区域的特点为该区域指定一组特别配置的无人飞行器201。或者，有利的做法是每个无人飞行器201具有统一的配置或具有一些重叠的功能，以便一个无人飞行器201发生故障时，可以用其他的无人飞行器201来替代。
所述虚拟观光系统100及方法800(图8所示)、900(图9所示)中应用的无人飞行器201可以与虚拟观光系统100中的其他部件(例如操作子系统300或终端子系统400(如图2所示))无线通信。所述虚拟观光系统100中，选择的无人飞行器201可以看作是无线通信网络的通信端点，例如手机。因此，任何适用于通信端点的传统的无线通信协议同样可以适用于无人飞行器201、操作子系统300及虚拟观光系统100的其他部件(例如终端子系统400)间的无线通信。例如，所述无线飞行器201可以与操作子系统及/或终端子系统建立上行及/或下行数据通道，用于导航、定位及数据传输等。所述适合的无线通信介质可以包括任何传统的无线通信类型，例如无线射频网络、WIFI(WirelessFidelity，无线保真)、窝蜂网络、卫星及广播。举例来说，适合的无线通信技术包括，但不限于，GSM(GlobalSystemforMobile，全球移动通信系统)通信技术、GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线服务)技术、CDMA(CodeDivisionMultipleAccess，码分多址)技术、W-CDMA(WidebandCDMA，宽带码分多址)技术、CDMA2000通信技术、IMT(InternationalMobileTelecommunications，国际移动通信)单载波技术、增强型EDGE(EnhancedDataRatesforGSMEvolution，增强型数据业务)通信技术、LTE(Long-TermEvolution，长期演进通信)技术、高级LTE技术、分时LTE(Time-DivisionLTE，TD-LTE)技术、高性能射频局域网(HiperLAN)、高性能射频广域网(HiperMAN)、本地多节点分发服务(LMDS)、全球微波互联接入(WiMAX)技术、紫蜂(ZigBee)通信技术、蓝牙技术(Bluetooth)、快闪正交频分复用(FlashOrthogonal Frequency-DivisionMultiplexing，Flash-OFDM)技术、HC-SDMA(High CapacitySpatialDivisionMultipleAccess，大容量空分多路存取)技术、iBurst技术、UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通讯系统)技术、UMTS-TDD(UMTSTime-DivisionDuplexing，UMTS时分双工)技术，HSPA+(EvolvedHighSpeedPacketAccess，高速下行分组接入)技术、TD-SCDMA(TimeDivisionSynchronousCode DivisionMultipleAccess，时分同步码分多址)技术、EV-DO(Evolution-DataOptimized，演进数据优化)技术及DECT(Digital EnhancedCordlessTelecommunications，数字增强无绳电话)等。
在一些实施例中，所述无人飞行器201和虚拟观光系统100的子系统可以通过3G或4G移动通信网络传输数据相互通信。3G和4G技术基于移动通信标准，所述移动通信标准遵守一定的国际规范，例如ITU(InternationalTelecommunicationsUnion，国际电信同盟)规范。这些通信技术提供了200Kbits/s到几Gbits/s的数据传输速率，广泛适用于传输需要较大带宽的高分辨率图像和视频。3G通信技术符合具有高数据传输可靠性和高数据传输速率的国际移动通信2000(IMT-2000)标准。一般的商业3G通信技术包括基于扩频无线传输技术的系统和无线接口，如3GPP(3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划)标准化的UMTS系统、W-CDMA射频接口、在中国提供的TD-SCDMA射频接口、HSPA+UMTS技术、CDMA2000系统、EV-DO通信技术。此外，还有其他的通信技术(例如EDGE技术、DECT技术及移动WiMAX技术)也同样满足IMT-2000标准，因此同样被ITU规范认定为3G通信技术的标准。因此，这里3G通常包括，但不限于，任何遵守国际移动通信2000(IMT-2000)标准的技术，包括上面所描述的技术。
相比较，4G技术通常被认为是一种遵守全球移动通信高级(IMT-Advanced)规范的技术，对于高速移动通讯要求达到100Mbits/s的峰值速率，对于低速移动通讯要求达到1Gbit/s的峰值速率。在2010年10月，ITU通过的4G标准包括LTEAdvanced(LTE升级版)及Wireless MAN-Advanced(即IEEE802.16m)。然而，许多运营商宣传的4G服务(例如LTE、移动WiMAX及TD-LTE服务)并不完全遵守IMT高级规范。相应地，这里的4G包括，但不限于，将来发展的技术，例如LTE技术、移动WiMAX技术和TD-LTE技术，以及那些遵守IMT-Advanced(高级IMT)的技术，包括上面所描述的技术。
在其他的实施例中，所述无人飞行器201可以使用5G(即第5代)移动通信网络来实现与所述虚拟观光系统100的相关子系统的通信。所述5G移动通信网络技术是4G/IMT技术的下一代移动通信标准。
在一些实施例中，可以对所述虚拟观光系统100的子系统使用的无线通信进行加密，以增加虚拟观光应用的安全性。目前，可适用的加密方法包括，但不限于，网络密钥交换(internetkeyexchange)、网络协议安全(IPsec，InternetProtocolSecurity)、Kerberos技术、点对点协议、传输层安全(transportlayersecurity)、SSID(ServiceSetIdentifier，服务集标识)隐藏技术、MACID(MediaAccessControl Identifier，媒体访问控制标识)过滤技术、静态IP寻址(StaticIPaddressing)、802.11安全协议、WEP(WiredEquivalentPrivacy，有线等效加密)技术、Wi-Fi保护接入(WPA，Wi-FiProtectedAccess)技术、WPA2技术、TKIP(Temporal KeyIntegrityProtocol，临时密钥完整性协议)、EAP(ExtensibleAuthenticationProtocol，可扩展认证协议)、LEAP(LightweightExtensibleAuthenticationProtocol，轻量级可扩展认证协议)、PEAP(Protected ExtensibleAuthenticationProtocol，受保护的可扩展身份验证协议)等。专为虚拟观光系统设计的加密方法也同样适用。
因此，现有的用于通信端点的无线网络技术可以适用于无人飞行器201。例如，通过为每个无人飞行器201安装类似手机或其他适合的无线通信硬件所使用的无线网络卡，所述无人飞行器201可以很容易地加入现有网络。在一个实施例中，所述无人飞行器201可以安装有SIM卡，该SIM卡使无人飞行器201能够以类似手机的方式进行身份识别及/或身份认证。此外/或者，也可根据需要使用专有的通信硬件。
所述操作子系统300包括硬件和软件架构，以执行所述虚拟观光系统100所需要的各种整合性及支持性功能。所述操作子系统300可以执行许多与所述虚拟观光系统100的常规操作及维护相关的功能，例如与无人飞行器监控、无人飞行器控制及导航、无人飞行器分派以及观光管理相关的功能。所述操作子系统300的这些功能将在后文结合图7作详细描述。
所述终端子系统400包括硬件和软件架构，以提供虚拟观光所需要的用户界面，从而使所述终端子系统400为虚拟观光系统100提供各种输入和输出功能。所述终端子系统400可以执行用户界面的各种输入及输出功能，包括观光初始化、无人飞行器飞行控制、数据输出/呈现及支持的功能，所述终端子系统400的这些功能将在后文结合图6作详细描述。
参考图2所示，虚拟观光系统100包括多个交互的子系统。图2所示的子系统包括多个无人飞行器201(图中是无人机数据获取子系统200的一部分)、操作子系统300及终端子系统400，所述无人飞行器201、操作子系统300及终端子系统400的具体情况请参阅上述参照图1的详细描述。图2还包括与子系统200、300、400中的一个或多个进行数据交互的数据通信子系统500。虽然图中子系统200、300、400、500呈现为相互独立的系统，但这种呈现仅是为了说明概念，某些情形下，子系统200、300、400、500中的一个以上子系统可以使用相同或者至少部分重叠的硬件及/或软件实现。作为一个非限定性的实施例，操作子系统300和终端子系统400可以由计算机通过不同甚至相同的软件模块来实现。在其他非限定性的实施例中，所述操作子系统300和终端子系统400可以是分散的子系统，且均应用于通过如通信网络进行相互通信的相对独立的硬件上。同样地，在一些示例性的系统中，数据通信子系统500可以和其他子系统200、300、400共享一些硬件及/或软件，子系统200、300、400、500通常能够，但不限于，执行后面所描述的功能。
所述数据通信子系统500涉及用于操作虚拟观光系统100的通信硬件和软件的集合。数据通信子系统500的具体硬件和软件的具体应用可以根据特定的虚拟观光系统100的具体配置而改变。此外，子系统200、300、400中任意给定的一组子系统和另外一组子系统通过数据通信子系统500通信所用的通信技术及/或协议可以相同也可以不同。例如，优选地，可以在操作子系统300和终端子系统400之间建立如下文所述的有线连接。然而，操作子系统300和终端子系统400均可与无人飞行器201无线通信。
参考图3所示，所述无人机数据获取子系统200可以包括多个无人飞行器201，所述无人飞行器201可以使虚拟观光系统100获取兴趣观光区域相关的可视化及非可视化数据。虚拟观光系统100中无人飞行器201的数量可以根据实际观光需求、需要覆盖的地理范围、无人飞行器201的飞行范围与最长飞行时间以及想要在观光区域覆盖的密度而改变。例如，假定选择的无人飞行器201有30分钟的飞行时间、50公里每小时的飞行速度及大约12.5公里的有效飞行半径，那么该无人飞行器201能够覆盖大约400平方公里的地理区域。在这个实施例中，虚拟观光系统100可以使用十个无人飞行器201无冗余地覆盖4000平方公里的地理区域。在这个例子中，模拟观光系统100可以使用六十个无人飞行器201三倍冗余地覆盖8000平方公里的地理区域。
在一些实施例中，如后文详细描述，所述无人机数据获取子系统200还包括一个或多个地面基站250。所述地面基站250根据观光需要被分派给每一个无人飞行器201。所述地面基站25为无人飞行器201提供锚点或者“基点”，所述基点为无人飞行器201及观光系统的其他部件提供重要的位置参考。例如，当无人飞行器250遇到诸如电量不足、飞出预定范围或意外运行状况时，无人飞行器201可设定为默认返回选定的地面基站250。
在一些实施例中，所述地面基站250可以是空旷区域，所述空旷区域允许无人飞行器201在可被手动定位、充电及/或维修保养以便进一步操作前安全降落。在其他的实施例中，所述地面基站250可以包括特定的支援系统260，如用于为无人飞行器201的电池充电的充电站261。在其他的实施例中，可以为无人飞行器201提供非电力的能源，则所述地面基站250可以包括其他适合的支援系统260，用于为所述无人飞行器201提供动力补给。优选地，所述充电站261和其他能量供应站可以允许无人飞行器201自动进站，使得无人飞行器201无需人工干预自行充电或添加能源。在一些实施例中，所述位于地面基站250的支援系统260重量轻且便于携带，因此，当需要改变地面基站250的位置时，可以轻易移动所述支援系统260。
在一些实施例中，每个地面基站250只能容纳单个无人飞行器201。在其他实施例中，可设置每个地面基站250为能够同时容纳多个无人飞行器201。
给定地理区域内各个地面基站250的位置称为“地面基站布局”或者简称“地面布局”。所述地面布局可以设置为任何适合的满足所述地理区域内虚拟观光需求的方式。在优选实施例中，所述地面布局可以包括如图4A所示的蜂窝布局270。在图4A的蜂窝布局270中，每个地面基站250位于蜂窝图案定义的一个六边形区域/单元271中。所述蜂窝布局270的优点是能够在二维空间完整覆盖给定的地理区域，并且派驻在相邻单元地面基站内的无人飞行器201(如图1所示)的可访问区域之间的重叠部分最小。因此，对于给定数量的无人飞行器，可以实现覆盖范围最大化。在一些实施例中，所述地面基站250位于所述单元271的中心位置，因此，当地面基站250的空闲无人飞行器201被激活以进行部署时，可经过最少平均飞行时间和距离到达所述单元中的任何兴趣观光区域。如图4A所示，本实施例虽然仅示出了六边形的布局，但是在其他的实施例中，也可以使用其他的能够完全覆盖地理区域的地面布局，例如长方形(如栅格)布局，或者其他平面拼接布局。
根据所述地面布局所跨越的特定地理区域的特点，其他的地面布局可能具有更好的效果。此外，并不需要对整个地理区域设置统一的地面布局。例如，在有更多可能的兴趣观光区域的“热门景点”附近，所述地面基站可以分布得更加密集。例如，多个地面基站250可以位于蜂窝布局270的一个蜂窝单元271内。如图4B所示，可以将多个地面基站250设置在较大的蜂窝单元271中的一个小型的蜂窝图案280中。或者，虚拟观光中以往不受欢迎的地理区域可以设置较少的地面基站，或者不设置地面基站。类似地，并不需要对所有地面基站250设置统一的支援系统260(如图3所示)。例如，热门景点附近的地面基站250可以额外增加充电站261之类的支援系统260(如图3所示)，而远离热门景点的地面基站250可以不设置任何支援系统260。在其他实施例中，所述地面布局可以随机设置。
图4A、4B所示的地面布局包括多个地面基站250，单个地面基站250可以满足某些虚拟观光系统100的需要，尤其是那些只需覆盖有限地理范围的系统。此外，一个地理区域之上的地面基站250并不需要保持固定的地面布局，可以根据观光需要重新设置。例如，地面基站250可以根据不同季节的观光需求重新设置，或者根据一年中某些特殊日子(例如年度假期)的观光需求重新设置。
此处，向特定地面基站布局中的多个地面基站250指定无人飞行器201称为“无人飞行器地面布局”290(如图3所示)。向地面基站指定无人飞行器201也称为在无人飞行器地面布局中“派驻”无人飞行器201。所述无人飞行器201可以按照任何适合的方式指定给地面基站250。如同所述地面基站布局可以采用优选的布局方式，所述无人飞行器地面布局也可以采用优选的布局方式，例如蜂窝布局。无人飞行器地面布局只取决于为地面基站250指定无人飞行器201，因此无人飞行器的地面布局无关于所述无人飞行器201是否已经根据观光请求分派或者已经起飞。每个无人飞行器201一般可以，但并不总是，在任何给定的时间指定给一个地面基站250并且一直处于闲置状态，直到该无人飞行器201被激活以部署至兴趣观光区域进行观光。在一些实施例中，每个无人飞行器201可以指定给多个地面基站250，操作子系统300或者该无人飞行器201本身可以根据不同的条件(比如到地面基站250的距离以及某一个地面基站250能够容纳的无人飞行器201的数量等)从所述多个地面基站250中选择适合的地面基站250。根据实际需要，在任何时间里，一个地面基站250指定的无人飞行器201的数目可以为零个、一个或多个。
为了将无人飞行器201派驻到特定的无人飞行器地面布局中以进行部署，所述无人飞行器201最初可以依照任何适合的方式移动到指定的地面基站250中。例如，在确定选择的无人飞行器201和地面基站250之间的兼容性后，可以将所述无人飞行器201人工运送到地面基站250。若地面基站250位于所述无人飞行器201从其初始位置可飞行到达的范围内，该无人飞行器201可以直接飞行至所述地面基站。一旦无人飞行器201被派驻在地面基站，该无人飞行器201就处于一种“关闭”或“空闲”状态，直到无人飞行器201响应部署请求而被激活。一旦派驻的无人飞行器201响应观光请求而被激活以进行部署，该无人飞行器201将从“关闭”或“空闲”状态切换到“开启”或“激活”状态，并且开启电源以备飞行。
图5是终端子系统400的示意图，所述终端子系统400用于执行虚拟观光中与用户交互的功能。所述功能包括，但不限于，观光初始化功能410、飞行控制功能420、输出功能430及/或支援功能440。
所述观光初始化功能410在虚拟观光之前执行，所述观光初始化功能410包括在用户界面呈现观光初始化选项411。所述观光初始化选项411可以包括观光区域(例如地理区划，如国家、州、省、市或镇)、观光类型(例如单个无人飞行器、多个无人飞行器或者一组无人飞行器)、观光持续时间等。所述观光初始化功能410还包括显示地图412，从而用户可以选择兴趣观光区域。适合的地图412可以包括现有的电子地图及专门用于虚拟旅游的地图。所述观光初始化功能410可以包括显示可用的空闲无人飞行器201的分布范围及其状态与地面位置413。例如，无人飞行器的可用状态可以在供用户选择兴趣观光区域的地图之上重叠显示，从而用户可以根据无人飞行器的可用状态来选择观光区域。所述观光初始化功能410可以包括允许进入及确认虚拟观光选择414。所述观光初始化功能410还可以包括显示虚拟观光激活前的等待时间415。
一旦启动虚拟观光，所述终端子系统400可以执行各种观光功能420。所述观光功能420包括无人飞行器的航行控制421(例如控制无人飞行器的方向、速度、高度及姿态)、摄像机控制422(例如设置摄像角度、摄像模式、照片/视频的尺寸/分辨率、照片/视频的格式及曝光)、无人飞行器的各种装置/传感器控制423(例如激活或关闭选择的传感器、调节麦克风的敏感度)及/或其他控制。
所述终端系统400还可以执行与呈现无人飞行器采集的可视化及非可视化数据有关的各种输出功能430，使用户获得对采集的数据的完整体验。所述输出功能430包括以照片、延时视频及/或直播视频的形式显示从兴趣观光区域采集到的可视化数据431，重现无人飞行器采集的声音以及通过扬声器(优选地与视频同步传送)播放声音432，通过适合的执行机构433呈现其他感测数据，及/或其他适于实现兴趣观光区域真实体验的输出功能434。可以通过各种执行机构433呈现可视化及非可视化数据。举例来说，所述执行机构433可以是用于呈现声音数据的扬声器、用于呈现温度数据的加热/冷却元件、用于呈现湿度数据的加湿器及/或除湿器、用于呈现降雨量的洒水装置或流动系统及用于呈现气压、风速及/或风向的通风系统或其他空气流动系统。
所述终端子系统400可以执行各种支援功能440。所述支援功能440包括显示给定虚拟观光阶段的充电信息441、在观光完成后征求虚拟观光的反馈442、允许多个用户和其他用户在观光前后以及整个过程中进行交互443以及提供技术帮助和其他帮助444等。
在一些实施例中，所述终端子系统400可以同时被多个用户使用，因此可以安装多个终端。每个终端均能在虚拟观光系统中自主完成各自的功能。此外/或者，多个终端可以接收由选择的无人飞行器201(如图1所示)采集的数据，其中一个终端控制无人飞行器的运动、摄像及其他功能，而其他的终端被动地接收采集到的数据。在另一个实施中，在多无人飞行器团体观光旅程中，多个用户均可分配给一个无人飞行器201。根据实际需要，在团体观光旅程中，多个无人飞行器201有时可以由一个终端集中控制，其他时间则可以分别由不同的终端来控制。在一些实施例中，用户可以使用各自的终端和其他用户交互，以建立共享的观光体验。例如，用户可以发送文本信息及图像信息给其他用户，利用语音和其他用户进行通话，以及实时地吸引其他用户对兴趣位置的注意。根据需要，用户可以将其数据传输引导至其他用户的终端上。在另一个实施例中，终端可以同时呈现多个无人飞行器发送的数据。这种呈现多个无人飞行器传送的数据的方式可以应用在多无人飞行器团体观光旅程中，使用户能够同时从多个有利地点进行观光。在又一个实施例中，用户可以如同切换电视频道一样在多个无人飞行器发送的数据之间进行切换。
上述实施例所述的终端子系统的功能可以在特定终端中以任何适合的方式实现。如图6A所示，终端子系统400可以利用具有适合软件支持的监视器450和遥控器460的组合来实现。例如，当前一些软件界面允许用户使用一个移动设备并通过WIFI网络来控制单个无人飞行器201。图6A示出了如何通过用户界面实现各种输入输出功能，该用户界面包括，但不限于，菜单和模式之间的导航功能461、摄像机控制功能462、飞行姿态和雷达功能463、飞行参数464、无线信号强度465、无人飞行器电量466、无人飞行器的GPS状态467、内存状态468、内存插槽状态469、摄像机快门按钮470、摄影录像按钮471、摄像机设置472及飞行参数473。在这个实施例中，可视化及非可视化数据均通过可视化的方式呈现，也就是说，可视化数据在终端的显示屏幕上以图像的形式呈现，而非可视化数据则以参数的形式可视化地显示。
在其他的实施例中，所述子系统400可以包括虚拟现实终端，使得用户可以可视化根据无人飞行器获取的数据生成的模拟三维环境并与其互动。当前的虚拟现实终端包括头戴式显示器，用于同时显示计算机产生的图像及来自现实世界的实时图像。适合的虚拟观光的头戴式显示器可以是ForteVFX-1装置、SonyGlasstron装置、谷歌眼镜(GoogleGlass)及OculusRift头戴显示装置。
在一些实施例中，所述虚拟现实终端允许集成化地呈现由无人飞行器201采集的各种可视化及非可视化信号，优选以实时方式呈现。这种集成化的虚拟现实终端可以为各种不同的方式。例如，如图6B所示，虚拟现实终端可以是虚拟现实室480，其中各种非可视化的环境条件(例如温度、气压、湿度、降雨量、风向、及/或风速)均可根据无人飞行器201提供的数据流481再现出来。举例而言，用于在虚拟现实终端呈现非可视化数据的执行机构433可以是：用于呈现声音数据的扬声器、用于呈现温度数据的加热及/或冷却元件、用于呈现湿度数据的加湿器及/或除湿器、用于呈现降雨量的洒水装置或者流动系统、用于呈现气压、风速、及/或风向的通风系统/及其他空气流动系统。适合的图像482及/或声音483(同样可以由无人飞行器201提供)也可以整合到非可视化环境条件的呈现中，以提供无人飞行器201所在地的感官体验。
如图6C所示的另一实施例中，某些环境条件可以通过用户穿戴的类似太空服的虚拟现实装置490来再现。可视化及声音数据和感测数据相关联并通过虚拟现实眼镜491提供给用户，所述虚拟现实眼镜491与上述参照图5所揭示的头戴式显示器类似。
在虚拟观光系统100(图1所示)及方法800(图8所示)、方法900(图9所示)的一些实施例中，数据被实时地呈现。实时数据呈现无需与无人飞行器201的数据采集同步，而只需足够低的延迟，以将有意义的反馈从终端提供给无人飞行器201。实时数据呈现的延迟时间优选为小于1秒，进一步优选为小于200毫秒。但是在一些情况下，如当无人飞行器201传输的数据量较大或者数据通信子系统400(如图2所示)的带宽有限时，数据呈现的延迟时间可能超过1秒、2秒、5秒或者10秒。
图7是操作子系统300的示意图，所述操作子系统300为虚拟观光系统100执行各种后台功能。通常地，无论任何用户或者无人飞行器201在任何特定时间有所动作，所述后台功能允许整个虚拟观光系统保持运作。所述操作子系统300的功能包括，但不限于，用于无人飞行器监控的内务管理功能310，例如，持续追踪覆盖所属作业区域的无人飞行器地面布局311，持续追踪每个无人飞行器的激活/空闲状态312，持续追踪每个无人飞行器的位置、飞行轨迹及飞行姿态313，及/或持续追踪每个飞行器其他系统状态信号314，例如燃油状况、摄像机参数及数据传输状态。
所述操作子系统300可以执行根据用户的观光请求分派或重新分派无人飞行器的功能320。例如功能321，当接收到观光请求时，操作子系统能够判断虚拟观光系统100是否有足够的无人飞行器201处理接收到的观光请求。可以以任何适合的方式对无人飞行器请求进行处理。在一个实施例中，所述操作子系统分析出兴趣观光区域附近的空闲无人飞行器201，并且安排靠近该兴趣观光区域的空闲无人飞行器201去处理观光请求。如果在一定范围内没有可用的空闲无人飞行器201，所述操作子系统则将此状况通知用户并且/或者请用户等待。或者功能322，所述操作子系统可以分派一个派驻在其他区域的无人飞行器201来响应观光请求。例如，如果无人飞行器按照蜂窝地面布局设置，则可借用派驻在邻近的六角形单元内的空闲无人飞行器201。所述操作子系统300可基于各种考虑因素来“借用”无人飞行器，包括借用邻近的六角形单元成为观光请求对象的可能性(基于历史经验))。所述操作子系统300同样可能需要基于蜂窝单元之间的距离和无人飞行器的飞行范围来判断这种“借用”是否可行。
所述操作子系统300可以执行无人飞行器201的常规控制及导航的相关功能330。这些功能可以包括响应用户的观光请求以指引所述无人飞行器至兴趣观光区域，以及指引无人飞行器保持盘旋模式直至无人飞行器的控制权转至用户的功能331。另外一种指引功能332为，当用户完成观光旅游且无人飞行器的控制权返回给操作子系统时，保证无人飞行器返回原先被安排的地面基站250，以及使无人飞行器根据需要接受充电及维修保养。另外一种导航功能333是当无人飞行器遇到不可预期的情况、飞离飞行范围、进入空中禁飞区(例如机场附近空域)、导航遭到用户的滥用或其他需要所述操作子系统300接管无人飞行器的控制权的情况时，使所述操作子系统300能够接管所述无人飞行器的控制权。在一些实施例中，所述常规控制及导航功能也可以由无人飞行器本身的自主控制来实现而无需操作子系统300的控制。
在其他的实施例中，功能334，所述操作子系统300可以协调多个无人飞行器执行单独的观光请求。例如，多个无人飞行器201同时被派往同一个兴趣观光区域，从而允许从多个有利地点进行观看。在这种情况下，所述操作子系统300可以自动接管任何一个没有直接被用户控制的无人飞行器201的控制权。在另一个例子中，当兴趣观光区域中分派的第一无人飞行器不适合或不胜任时，所述操作子系统300响应此状态而动态地重新分派一个或多个无人飞行器到兴趣观光区域。所述不适合或不胜任包括预期的所述第一无人飞行器的不适合或不胜任。例如，如果用户想要持续观光的时间超过所述第一无人飞行器201的电池续航时间，当所述第一无人飞行器201进入低电量状态，或者当操作子系统300预期该第一无人飞行器201即将进入低电量状态时，操作子系统300自动重新分派一个替代无人飞行器201。重新分派可以最大程度地减少用户观光体验的中断，例如第一无人飞行器201可以无缝替代另一个无人飞行器而用户无需担心无人飞行器的状态。例如，当替代使用的第二无人飞行器被派往所述第一无人飞行器的位置时，第一无人飞行器201可在特定的兴趣观光区域维持数据传输。在其他的例子中，所述无人飞行器不适合或不胜任包括所述无人飞行器201因碰撞而受损、被闪电击中、或者其操作被其他外力干扰。
所述操作子系统300可以执行如维持整个用户观光过程的相关功能340，包括验证用户登录和身份验证的功能341，处理用户付费的功能342，持续追踪用户每次观光时间的功能343及/或采集与每个观光过程的相关数据的功能344。
参考图8所示，所示为本发明利用无人飞行器201(图1所示)进行虚拟观光的虚拟观光方法800的一个实施例的流程图。该流程图中包括多个处理步骤，所述步骤的并不需要一定按照图示的顺序执行。
步骤801，响应观光请求，从多个无人飞行器201中分派一个或多个无人飞行器201至兴趣观光区域，从而开始执行所述虚拟观光方法800。在无人飞行器的分派步骤801中，为一个观光请求而分派一个或多个无人飞行器201是在软件或硬件中执行的，从而可以防止其他观光请求试图占用已分派的无人飞行器201。分派步骤801取决于大量的变量，包括虚拟观光系统中可用的无人飞行器201、需要观光的兴趣区域及/或观光偏好。关于分派步骤801进一步的细节描述请参阅图9。
步骤802，所述虚拟观光方法800包括从分派的一个或多个无人飞行器201获取所述兴趣观光区域的相关数据。所述无人飞行器201可以安装获取所述观光请求指定的各种数据所需要的各种设备。关于数据获取步骤802的进一步详细描述请参阅图9。
图9所示为本发明利用无人飞行器201(图1所示)的虚拟观光方法900另一个实施例的流程图。该流程图中包括多个处理步骤，所述步骤的并不需要一定按照图示的顺序执行。虽然下面的流程步骤描述以图2所示的操作操作子系统300、终端子系统400及数据通信子系统500为辅助参考，但是这些流程步骤并不限于通过这些特定的系统来执行。
步骤901，接收观光请求，如输入终端子系统400的观光请求，从而开始执行所述虚拟观光方法900。所述观光请求可以包括多种观光设置，一般至少包括一个兴趣观光区域。在一些实施例中，可以以精确地理位置坐标，如纬度和经度，输入所述兴趣观光区域。或者，在其他实施例中，用户可以以更通俗的方式指定一个兴趣观光区域，例如街道路口、旅游景区或者本地商铺的名字、地理区划的名称(例如国家、城市、省的名称)或者自然物名称(例如河流、湖泊、森林或山脉的名称)等等。所述终端子系统400及/或操作子系统300可以包括可将这些具体地点位置转化成准确位置坐标的软件，如本领域中已知的及当前使用的地图软件。所述终端子系统400可以包括能够搜索一个地理范围内兴趣观光区域的软件。例如，当输入特定地理范围时，所述软件响应该输入呈现与该地理范围相关的兴趣观光区域的列表。基于兴趣观光区域及如时间上的限制，所述软件可以生成能够在指定时间内游览的所有兴趣观光区域的列表，以及根据需要可以生成无人飞行器201的最优飞行路线。
在本实施例中，所述终端子系统400可以提供地图界面，从该地图界面可以浏览或者选择虚拟观光的兴趣观光区域。所述地图界面可以突出显示受欢迎的观光景点。所述地图界面可以提供无人飞行器的有效覆盖，显示无人飞行器的状态及针对特定观光景点所需的预期等待时间，从而允许用户依据其愿意等待的时间及兴趣做出权衡。适合的地图界面包括现有的电子地图及类似的地图界面。或者，所述终端子系统400也可以提供一些专门用于虚拟旅游的专有地图界面。这些地图界面甚至可以允许用户选择多个可以被无人飞行器201依次访问的兴趣观光目的地。
除兴趣观光区域外，所述观光设置可以包括多种其他设置，例如包括无人飞行器201的飞行设置、摄像机设置、在观光过程中所述无人飞行器使用的设备/传感器的设置(例如设置是否采集图像、视频、声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速及风向中的一个或多个)、观光总持续时间的设置、需要部署的无人飞行器数量的设置(若有多样无人飞行器的部署)等等。
当所述操作子系统300和终端子系统400使用不同的硬件时，步骤902，将观光请求由终端子系统400传输给操作子系统300。所述传输的模式可以包括任何适合的传输模式且可以取决于操作子系统300相对于终端子系统400的配置。例如，所述观光请求可以通过有线连接来传输或通过网络(如局域网、广域网或全球互联网(即因特网))来传输。在一些实施例中，所述观光请求可以通过无线通信网络(例如图1所描述的3G或4G网络)来传输。在一些实施例中，所述观光请求可以通过TCP/IP(即根据TCP/IP协议)来传输。在其他的实施例中，所述观光请求使用专用协议(例如专门为虚拟观光系统设计的协议)来传输。
步骤903，所述操作子系统300接收观光请求并根据所述观光请求计算无人飞行器部署请求。即，操作子系统300能够响应观光请求而确定所需分派的无人飞行器201并相应地生成无人飞行器部署请求。可以以任何适合的方式确定所述无人飞行器，一般根据如下一个或多个因素来确定所述无人飞行器：(a)所述观光请求对应的兴趣观光区域的位置；(b)请求的无人飞行器201的数量(如果允许部署多个无人飞行器)；(c)无人飞行器201的激活或空闲状态；(d)无人飞行器201的电量；(e)无人飞行器201的维修保养状况；(f)无人飞行器201的设备状态；以及(g)无人飞行器是否允许“借用”至不同单元(当使用基于单元的地面基站布局时)。在一个实施例中，操作子系统300考虑兴趣观光区域一定距离范围内的所有空闲无人飞行器201并且选择最近的空闲无人飞行器201进行部署。在其他实施例中，操作子系统300可以考虑除距离以外的其他参数，例如无人飞行器的电量、维修保养状况及/或设备状态、各个候选的无人飞行器的类型(如果有不同模式的无人飞行器及设备应用于同一系统)等等。在另外一些实施中，操作子系统300可以分派多个无人飞行器201以部署至所述兴趣观光区域。向指定的兴趣观光区域分派的无人飞行器201的数量可以根据观光请求当时的情况动态决定，如可用的无人飞行器的数量、兴趣观光区域的面积大小及其他观光地点对无人飞行器的预期需求量。
一旦任意一个无人飞行器201被选出用于部署，操作子系统300计算无人飞行器的部署请求以传输给所述选择的无人飞行器。所述无人飞行器部署请求包含用于发送无人飞行器至兴趣观光区域以开始虚拟观光的相关数据。例如，所述无人飞行器部署请求可以至少向所述无人飞行器传送兴趣观光区域的位置，以便告知所述无人飞行器将要被部署的地点。所述无人飞行器部署请求还可以向所述无人飞行器传送一些其他部署相关的信息，例如所述部署请求的时间戳在观光结束无人飞行器返回地面位置之前需要在空中盘旋的时间以及其他类似信息。
虚拟观光系统100通常包括多个无人飞行器201。优选地，所述部署请求还包括指定将部署请求发送至哪一个无人飞行器201的机制。这种指定可以通过为每个无人飞行器分配唯一的标识符或地址来实现。在一个实施例中，所述无人飞行器201可以通过TCP/IP协议相互通信，因此可以为每个无人飞行器指定唯一的IP地址。在其他实施中，可以通过专用的寻址系统来识别无人飞行器并将所述部署请求发送至特定的无人飞行器。例如，在使用特定的通信协议时，专用的寻址系统使用数据头来唯一地识别每个无人飞行器201及将所述部署请求发送至正确位置。通常情况下，用于对特定通信端点进行寻址的技术同样也可以用于对虚拟观光系统100中不同的无人飞行器201进行寻址。
步骤904，在计算出无人飞行器部署请求后，所述操作子系统300将所述无人飞行器部署请求传输给一个或多个无人飞行器201。因为所述部署请求所指示的无人飞行器201在一般的操作条件下是自主控制的(如在空中或派驻在地面基站)，因此该部署请求优选以无线方式传输。在一些实施中，所述部署请求可以通过无线通信网络(如图1所示的3G或4G网络)来传输。在一些实施例中，所述部署请求可以通过TCP/IP(即根据TCP/IP协议)来传输。在其他实施例中，所述部署请求可以使用专有协议(例如专门为虚拟观光系统设计的协议)来传输。
步骤905，收到无人飞行器部署请求后，无人飞行器201响应所述无人飞行器部署请求分派到兴趣观光区域。在一个实施例中，操作子系统300可以给无人飞行器201发送额外的导航信息，使所述无人飞行器201无需用户的控制而自动导航到兴趣观光区域。所述导航信息可以包括预先计划好的飞行路线或者基于观光地点计算出来的飞行路线，并且最好能够避开障碍物。此外/或者，可以采用能够实时响应环境变化的动态飞行路线。例如，当有树木倒下并且阻碍原定飞行路线时，无人飞行器201将此信息传输给操作子系统300，以实时修正飞行路线，避开倒下的树木。在这个实施例中，可在侦测到环境变化时(在所述无人飞行器到达大树之前)或者当无人飞行器201抵达所述树木时修正飞行计划。
当无人飞行器201到达兴趣观光区域时，无人飞行器201可以在用户操控前保持盘旋状态。或者，可以示所述无人飞行器201降落以节省电力消耗。所述虚拟观光方法900的优点在于，用户无需掌握如何使无人飞行器201从任意的地面位置飞到兴趣观光区域，当无人飞行器到达兴趣观光区域后即可开始观光体验。然而，在一些实施例中，用户可能想自始至终都操纵无人飞行器201，以习惯对无人飞行器201的控制。因此，在另一个实施例中，虚拟观光可以从无人飞行器201在地面位置的时候就开始。在这个实施例中，响应无人飞行器部署请求而进行的无人飞行器201部署即为简单地激活无人飞行器，而无人飞行器的整个控制过程可以移交给用户亲自完成。在本实施例中，兴趣观光区域可以简单理解成无人飞行器201的初始地面位置。
在一些实施例中，无人飞行器201可以发送确认信号来告知所述操作子系统300其在飞往兴趣观光区域的途中。同样地，无人飞行器可以向操作子系统定期更新无人飞行器的位置及/或操作状态，从而使操作子系统300能够估算无人飞行器201到达兴趣观光区域的预计时间。同样地，假如无人飞行器201无法遵从部署请求，无人飞行器201将会发送不适合或不胜任观光请求的信息给操作子系统300，从而让操作子系统300可以找到其他替代方式来满足观光请求。无人飞行器也可能损毁或者丧失能力，从而无法向操作子系统300发送任何信息。在一个实施例中，操作子系统等待无人飞行器的反馈信息一段预定时间，若在此预定时间内没有收到任何反馈信息，操作子系统300确定无人飞行器201无法胜任观光部署请求，并采用适合的替换方案，例如分派其他无人飞行器201或者告知用户没有可用的无人飞行器。
步骤906，无人飞行器201到达兴趣观光区域并准备开始采集该兴趣观光区域的相关数据。如上描述，可以对无人飞行器201进行配置以获取多种数据，包括但不限于，可视化及非可视化数据。所述数据包括，但不限于，图像、视频、声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速、风向及/或其他的环境因素。用于获取此类数据的各种设备已在上文结合图1做出具体描述。
所述虚拟观光方法900可以允许用户在操控无人飞行器201至兴趣观光区域时改变自主控制的程度及决定需要获取的数据。在一个实施例中，无人飞行器201可以完全由用户进行控制(前述在特定保障措施下进行操控的描述请参图6)，从而用户可自由地控制无人飞行器201飞到任何地点、随意地移动摄像机、随意地调整曝光设置或者根据需要不做任何操作。然而，并非所有观光用户都喜欢获取无人飞行器的所有控制权，可以将用户对无人飞行器的控制限制为被引导的虚拟观光体验。在本实施例中，无人飞行器的飞行轨迹是固定的，并且无人飞行器预先设计为依照普遍的兴趣在特定的地理位置之间运动。例如，如果用户对虚拟观光项目犹豫不决或者需要帮助时，无人飞行器201可以按照预定顺序参观博物馆的每个房间。当用户在一段时间后没有任何控制输入，默认可以以这种飞行计划控制无人飞行器，且用户在后续想要接管控制权时可以终止该飞行计划。或者，可以给用户提供选项，让用户选择是否采用所述飞行计划。在一个实施例中，即使用户没有控制无人飞行器201的飞行路线，用户仍可控制摄像机的摄像视野和摄像设置。在其他实施例中，预先设计好飞行轨迹和摄像视野，用户无需任何操作就可以享受整个虚拟观光旅游。用户自主控制权也可以为其他中间等级。例如，用户可以有限程度地控制无人飞行器的飞行，但是所述飞行可能会受到飞行范围、位置、高度、速度及/或其他因素的限制。
在观光过程中，用户也可以根据需要控制无人飞行器201的其他功能，可以控制的功能例如包括麦克风的灵敏度及无人飞行器201上的其他装置的设置。
步骤907，无人飞行器201获取的数据(包括可视化及非可视化数据)被传输给终端子系统400。在一个实施例中，所述获取的数据可以直接地从无人飞行器传输给终端子系统400，例如，直接发送到用户当前使用的终端上。直接发送数据到终端可以使数据的发送及接收之间的延迟时间最小，从而能够实时呈现数据。在其他的实施例中，获取的数据可以通过操作子系统300间接地发送给终端子系统400。间接发送数据虽然可能有较多的延迟，但是在一些情况下可能是有利的，例如当寻求一定程度的数据集成时。例如，当多个无人飞行器201同一时间在同一兴趣观光区域工作时，可以将所有无人飞行器201获取的数据整合为一个数据流，然后将该整合的数据流发送给终端，而此终端本身可能未配置或者不具有能够执行这种整合的计算资源。在其他的实施例中，所述操作子系统300可以对无人飞行器传输的数据进行过滤及/或缓冲。
如上描述，数据传输模式主要取决于操作子系统300相对于终端子系统400的配置。在一些实施例中，所述数据通过无线通信网络(例如3G或4G网络)来传输。在一些实施例中，所述数据通过TCP/IP，如根据TCP/IP协议来传输。在其他的实施例中，所述数据依据专有协议，例如专门为虚拟观光系统设计的协议来传输。
步骤908，获取的兴趣观光区域的相关数据到达终端子系统400，尤其是到达可以呈现所述获取的数据的终端。特别地，可视化及非可视化数据都可被呈现。所述获取的数据可以使用上文结合图6A-6C描述的终端子系统的各种实施例以任意适合的方式进行呈现。获取的数据可以只以文本或图像的方式可视化地呈现，也可以通过可视化及非可视化的方式呈现。在一个实施例中，获取的数据呈现在虚拟现实终端上。如上文结合图6B及6C具体描述的那样，所述虚拟现实终端，例如虚拟现实室或者太空服，可用于模拟所述无人飞行器所处的环境。
本发明易于有各种改进或替代形式，其具体实施方案在这里通过详细描述的实施例的方式给出。应该理解的是，所述详细描述不是将本发明局限于所公开的特定方式或方法，相反，本发明要涵盖所有调整、等价和替代方案。

Claims (23)

1.一种虚拟观光方法，包括：
根据多个地面基站的位置确定地面基站布局；
根据所述地面基站布局确定无人飞行器地面布局；
将多个无人飞行器部署到无人飞行器地面布局中；
响应观光请求，从所述多个无人飞行器中分派多个无人飞行器至兴趣观光区域；及
通过被分派的无人飞行器获取所述兴趣观光区域的相关数据；
其中，所述地面基站为所述多个无人飞行器提供基点或锚点；
将获取的所述兴趣观光区域的相关数据传输给终端；及
使用所述终端呈现所述获取的数据，其中，所述终端同时呈现所述多个无人飞行器发送的数据。
2.如权利要求1所述的虚拟观光方法，所述分派多个无人飞行器包括：
接收所述观光请求；
根据所述观光请求计算无人飞行器部署请求；
将所述无人飞行器部署请求传输给所述多个无人飞行器；及
响应所述无人飞行器部署请求，将所述多个无人飞行器部署到所述兴趣观光区域。
3.如前述任意一个权利要求所述的虚拟观光方法，所述观光请求包括所述兴趣观光区域的说明及/或一个或多个观光设置。
4.如权利要求3所述的虚拟观光方法，所述观光设置包括设置虚拟观光过程中是否对图像、视频、声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速及风向中的至少一个进行采集。
5.如权利要求1、2或4所述的虚拟观光方法，所述分派多个无人飞行器包括从所述多个无人飞行器中选择空闲无人飞行器；或者
所述分派多个无人飞行器包括选择距离所述兴趣观光区域最近的无人飞行器；或者
根据所述观光请求、所述兴趣观光区域的特性或其他观光变量，分派具有特定方式配置的多个无人飞行器至兴趣观光区域；或者
所述分派多个无人飞行器包括基于无人飞行器的电量、维修保养状况及/或设备状态中的至少一个来选择无人飞行器；或者
所述分派多个无人飞行器包括以下至少一个：从预定的无人飞行器群组中分派多个无人飞行器、分派多个无人飞行器以部署到所述兴趣观光区域及动态地分配部署至所述兴趣观光区域的无人飞行器的数量；或者
当至少一个分派的无人飞行器无法胜任时，动态地部署一个或多个替代无人飞行器至所述兴趣观光区域。
6.如权利要求1所述的虚拟观光方法，所述地面基站布局是蜂窝布局、长方形布局和其他平面拼接布局中的至少一种。
7.如权利要求1、2或4所述的虚拟观光方法，根据地理区域特点和/或不同季节的观光需求确定所述多个地面基站的位置，进而确定所述地面基站布局。
8.如权利要求1所述的虚拟观光方法，所述无人飞行器地面布局是蜂窝布局。
9.如权利要求2所述的虚拟观光方法，当多个无人飞行器部署到无人飞行器地面布局后，所述多个无人飞行器处于关闭或空闲状态；和/或，当部署到无人飞行器地面布局中的一个或多个无人飞行器响应观光请求后，所述一个或多个无人飞行器从关闭或空闲状态切换到开启或激活状态。
10.如权利要求1、2或4所述的虚拟观光方法，所述被分派的无人飞行器通过自主飞行和/或远程控制飞行。
11.如权利要求1、2或4所述的虚拟观光方法，还包括：
通过所述被分派的无人飞行器监控所述被分派的无人飞行器的周围环境，并根据所述周围环境，使所述被分派的无人飞行器做出反应。
12.如权利要求1、2或4所述的虚拟观光方法，所述被分派的无人飞行器均安装有用于起警示和/或防护的设备。
13.一种虚拟观光系统，包括：
数据获取子系统，所述数据获取子系统包括多个无人飞行器和一个或多个地面基站，所述地面基站为所述无人飞行器提供锚点或基点；
操作子系统，用于响应观光请求，分派多个无人飞行器至兴趣观光区域，所述分派的无人飞行器用于获取所述兴趣观光区域的相关数据；及
终端子系统，用于输入所述观光请求，以及同时呈现所述多个无人飞行器获取的所述兴趣观光区域的相关数据，所述观光请求包括所述兴趣观光区域的位置。
14.如权利要求13所述的虚拟观光系统，每个分派的无人飞行器都包括用于采集所述兴趣观光区域相关的可视化及/或非可视化数据的装置。
15.如权利要求14所述的虚拟观光系统，所述非可视化数据包括声音、温度、气压、湿度、降雨量、风速及风向中的至少一个。
16.如权利要求13至15中任意一个所述的虚拟观光系统，所述多个无人飞行器被派驻在一个或多个地面基站中。
17.如权利要求16所述的虚拟观光系统，所述无人飞行器设置在蜂窝布局中；或者
所述地面基站设置在蜂窝布局、长方形布局或其他平面拼接布局中；或者
当所述多个无人飞行器被派驻在一个或多个地面基站后，所述多个无人飞行器处于关闭或空闲状态；和/或，当被派驻在一个或多个地面基站的多个无人飞行器响应观光请求后，所述多个无人飞行器从关闭或空闲状态切换到开启或激活状态。
18.如权利要求13至15中任意一个所述的虚拟观光系统，所述地面基站包括用于为多个无人飞行器充电的充电站。
19.如权利要求13至15中任意一个所述的虚拟观光系统，所述终端子系统包括虚拟现实终端，用于呈现从所述兴趣观光区域获取的可视化及非可视化数据中的至少一个。
20.如权利要求19所述的虚拟观光系统，所述虚拟现实终端安装有以下至少一个：用于呈现声音数据的发声器、用于呈现温度数据的加热及/或冷却元件、用于呈现湿度数据的加湿器及/或减湿器、用于呈现降雨量的洒水系统及用于呈现气压、风速及/或风向的通风系统。
21.如权利要求13至15中任意一个所述的虚拟观光系统，
所述虚拟观光系统还包括数据通信子系统，用于支持所述无人飞行器和所述终端子系统与操作子系统中至少一个进行无线数据通信；或者
多个无人机能够自主飞行和/或远程控制飞行；或者
所述虚拟观光系统还包括监控被分派的无人飞行器的周围环境并使所述被分派的无人飞行器对周围环境做出反应的系统；或者
所述多个无人机均安装有用于起警示和/或防护的设备；或者
所述被分派的无人飞行器具有根据所述观光请求、所述兴趣观光区域的特性或其他观光变量所配置的设备；或者
根据地理区域特点和/或不同季节的观光需求确定所述地面基站的数量以及布局。
22.如权利要求13至15中任意一个所述的虚拟观光系统，所述操作子系统为所述虚拟观光系统执行后台功能，所述后台功能用于保持所述虚拟观光系统的运作。
23.如权利要求22所述的虚拟观光系统，所述后台功能包括用于监控所述无人飞行器的内务管理功能、根据所述观光请求重新分派无人飞行器的功能、用于控制无人飞行器的激活/导航的功能以及用于维持观光管理的功能。
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