CN111483385A - 监控系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种监控系统及其控制方法。监控系统包括无人机及基地站。无人机包括红外线检测器。基地站包括平台、移动载具、红外线定位器及定位装置。平台供无人机停放。移动载具供平台设置。红外线定位器发射红外线。定位装置包括移动构件及定位控制器。移动构件系可移动地设于平台。定位控制器耦接移动构件。无人机基于红外线检测器所检测到的红外线移动至平台。当无人机位于平台时，定位控制器控制移动构件推动无人机，并此无人机移动至定点。借此，在基地站移动或静止下，无人机可即时起飞及降落。

Description

监控系统及其控制方法
技术领域
本发明是有关于一种无人机的监控技术，且特别是有关于一种用于无人机的监控系统及其控制方法。
背景技术
各行各业应用监控技术，以对设备、建筑或其他资产监控，研究单位可能会对其动物或生态监控，而政府机关也可能会对道路、公园或出入口监控。为了免除人为因素，现今已有自动监控方式，自动化监控设备会被架设于特定场所进行环境监控。自动化监控设备可包括无人机及充电设备。然而，现有的自动化监控设备仍存在下述问题。例如，无人机降落的稳定性：无人机降落于充电设备的过程可能会受外界侧风影响，使降落的稳定性降低。灵活机动性差；充电设备通常固定设置，因此监控区域恐受限于无人机的航行范围。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种监控系统及其控制方法，提供可移动地基地站，并可使无人机在基地站移动过程中顺利降落。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出的监控系统包括无人机及基地站。无人机包括红外线检测器。基地站包括平台、移动载具、红外线定位器及定位装置。平台供无人机停放。移动载具供平台设置。红外线定位器发射红外线。定位装置包括移动构件及定位控制器。移动构件可移动地设于平台。定位控制器耦接移动构件。无人机基于红外线检测器所检测到的红外线移动至平台。当无人机位于平台时，定位控制器控制移动构件推动无人机，并此无人机移动至定点。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出的控制方法用于基地站及无人机并包括下列步骤。提供移动载具移动基地站的主体。控制无人机以红外线定位基地站。控制无人机以红外线检测结果移动至基地站的平台。反应于无人机停放于平台，控制设于基地站的移动构件推动无人机，并使无人机移动至定点。
基于上述，本发明实施例基地站提供卫星、红外线及定位机构三重定位机制，无论是基地台静止甚至是移动过程中，无人机皆能顺利降落并停放于定点。此外，本发明实施例还提供防护门盖来保护停放的无人机。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明一实施例监控系统的元件方块图。
图2A-2D是依据本发明一实施例监控系统的示意图。
图3A-3B是依据本发明一实施基地站的平台及定位装置的示意图。
图4A-4B是依据本发明一实施基地站的缓冲装置及定位装置的示意图。
图5A-5D是依据本发明一实施例无人机出发巡逻的示意图。
图6A-6F是依据本发明一实施例无人机返航的示意图。
图7A-7B是依据本发明另一实施例基地站的示意图。
图8A-8D是依据本发明另一实施例无人机出发巡逻的示意图。
图9A-9E是依据本发明另一实施例无人机返航的示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。并且，以下实施例中所提到的「耦接」一词可指任何直接或间接的连接手段。此外，「信号」一词可指至少一电流、电压、电荷、温度、资料、电磁波或任何其他一或多个信号。
图1是依据本发明一实施例监控系统1的元件方块图。请参照图1，监控系统1包括无人机10及基地站50。当无人机10进行场域自动监控时，无人机10会重复进行巡航检测与返航补充电能两项运作流程。无人机10在基地站50充满电力后，基地站50自动开启防护门盖，使无人机10能飞出以进行巡航检测。无人机10返航时将通知基地站50开启防护门盖。而待无人机10降落于基地站50后，基地站50即关闭防护门盖并对无人机10充电。
无人机10至少包括但不限于通讯收发器11、卫星定位器13、红外线检测器15及处理器19。请参照图2A是无人机10的示意图，以外观而言，无人机10包括主体12、以及由主体12延伸而出至少两个脚座12A、12B。需说明的是，于其他实施例中，依据不同设计需求，无人机10可能具有更多脚座12A、12B。脚座12A、12B用于支撑无人机10。
通讯收发器11可以是支持Wi-Fi、第四代(4G)、第五代(5G)或之后世代行动通讯等无线通讯技术的收发器。
卫星定位器13可以是支援北斗卫星导航系统、全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)、伽利略(Galileo)定位系统等卫星定位系统的收发器。
红外线检测器15可以是红外线相机、红外线摄影机或红外线接收器。在本实施例中，红外线检测器15接收或检测红外线，并据以决定与红外线发射源的相对距离。
处理器19耦接通讯收发器11、卫星定位器13及红外线检测器15，并可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器、晶片可编程控制器、特殊应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程设计逻辑闸阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或其他类似元件或上述元件的组合。于本实施例中，处理器19用以控制无人机10的所有操作。
基地站50至少包括但不限于通讯收发器51、输入装置52、卫星定位器53、红外线定位器54、定位装置55、防护门盖56、移动载具57及处理器59。请参照图2B-2D是基地站50的示意图，基地站50主体设于移动载具57并于其上设有平台58，基地站50主体上方设有相对于平台58枢转的左、右门盖561(即，防护门盖56)。当左、右门盖561开启时(如图2B所示防护门盖56位于开启位置)，平台58外露，使无人机10能自平台58离开。而当两防护门盖561闭合时(如图2D所示防护门盖56位于关闭位置)，基地站50的主体、平台58及左、右门盖561内侧环绕形成内部空间，使位于内部空间的无人机10不受外界影响。
输入装置52可以是触控面板、键盘、鼠标、按钮、开关等用于接收使用者操作(例如，点击、按压、旋转、滑动等)的装置。
卫星定位器53的实施态样可参考卫星定位器13的说明，于此不再赘述。
红外线定位器54用于发射红外线。在一实施例中，红外线定位器54还透过红外线提供指向图案。此指向图案用以指示特定方向(例如，移动载具57前方、后方等)。
定位装置55至少包括但不限于定位控制器551及定位机构553。定位控制器551可以是处理器、晶片或电路。定位机构553包括移动式构件(例如，杆、支架等)以及马达用以控制移动式构件移动。定位控制器551并耦接定位机构553，以控制定位机构553的运作，从而固定无人机10的位置。
图3A及3B是定位机构553的示意图。于本实施例中，以图面左右定义为横向，图面上下定义为纵向，定位机构553包括可横向移动地设于平台58的横向移动构件5531、以及可纵向移动地设于平台58的纵向移动构件5532。定位控制器551可借由两个电机(motor)分别来驱动横向移动构件5531与纵向移动构件5532，以在第一位置(如图3A所示)及第二位置(如图3B所示相较于第一位置更接近平台58中心)移动。
防护门盖56的实施态样可参照图2B-2D的示意图，于本实施例中，防护门盖56包括枢设(枢转地设置)于平台58或移动载具57的左、右门盖561。左、右门盖561朝相背(相对)方向展开以移动至图2B所示的开启位置，以开启平台58(即，前述内部空间开放)；左、右门盖561朝相向方向闭合以移动至图2D所示的关闭位置，以遮蔽平台58。
移动载具57可以是如图2B-2D所示的汽车、船只或飞机。需说明的是，为了方便说明，本发明实施例以汽车作为范例，但应用者可依据需求而自行调整成其他实施态样。
为了增进平台58上放置物件的稳定性(防止水平或垂直方向晃动或跳动)，请参照图4A(图中以平台58背面朝上的视角)，在一实施例中，平台58与移动载具57之间可设有缓冲装置581(例如，缓冲垫片、液压式缓冲器、气压式缓冲器、弹簧缓冲器等)，从而消抵移动载具57移动时，无人机10停放于移动载具57内部所承受之震动冲击。而移动载具57本体亦可设有至少一个避震器(例如，设于传动轴与本体之间)。此外，防护门盖56内侧可设有缓冲物(例如，海绵、泡棉、橡胶或防震垫等)，当防护门盖56位于如图2D所示关闭位置时，可防止无人机10跳跃或振动撞到防护门盖56而受损。
另一方面，请参照图4B，当无人机10停放于平台58时，其脚座12B与平台58的水平面成特定倾斜角D，此倾斜角D小于九十度(例如，60、75、或45度等)。脚座12B以此倾斜角D与移动构件553接触(以纵向移动构件5532与横向移动构件5531为例)，可加强固定与支撑，使得无人机10不会因为移动载具57的震动而导致移动造成损伤。此外，脚座12B与移动构件553(以纵向移动构件5532与横向移动构件5531为例)皆设有缓冲物(例如，海绵、泡棉、橡胶或防震垫等)。当移动构件553位于如图4B所示第二位置时，移动构件553的缓冲物(例如是包覆于移动构件553外表)抵靠设置于无人机10的脚座12A、12B的缓冲物121。借由前述多重震动抑制机构，在移动载具57移动的过程中，将能有效提升无人机10的稳定及安全性。
处理器59耦接通讯收发器51、输入装置52、卫星定位器53、红外线定位器54、定位装置55、防护门盖56及移动载具57，并可以是中央处理器、微控制器、晶片可编程控制器、特殊应用集成电路、现场可编程设计逻辑闸阵列或其他类似元件或上述元件的组合。于本实施例中，处理器59用以控制基地站50的所有操作。
为了方便理解本发明实施例的操作流程，以下将举诸多实施例详细说明本发明实施例中监控系统1的运作流程。下文中，将搭配监控系统1中的各装置、无人机10及基地站50中的各项元件及模块说明本发明实施例所述的方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随着调整，且并不限于此。
图5A-5D是依据本发明一实施例无人机10出发巡逻的示意图。请先参照图5A，在移动载具50移动或静止的过程中，输入装置52接收使用者的遥控操作(例如，选择出巡的操作、解开对于无人机10固定的操作等)，处理器59即依据使用者指示的遥控操作开启左、右门盖561(如图所示朝相背方向移动至开启位置)，使平台58外露。此时，定位机构553仍位于第二位置，且无人机10的脚座12A、12B受定位机构553夹持(如图4B所示)，使无人机10固定。请参照图5B，定位控制器551控制移动构件5531、5532由第二位置移动至如图所示第一位置。此时，移动构件5531、5532远离无人机10。即，无人机10不受移动构件5531、5532固定。请参照图5C，无人机10的通讯收发器11接收来自基地站50或遥控器的遥控操作，即可离开平台58，以进行巡航任务。为了方便移动，当无人机10与基地站50的距离大于阈值(例如，10、15、20公尺)或接收到使用者相关于关闭防护门盖56的遥控操作时，处理器59可控制左、右门盖561朝相向方向移动至关闭位置(如图5D所示)。
图6A-6F是依据本发明一实施例无人机10返航的示意图。本发明实施例的返航定位共有三个流程。请先参照图6A，第一流程为卫星定位，无人机10基于特定返航条件(例如，无人机10电池的电力容量小于阈值、接收来自基地站50的命令、完成所有巡逻点等)返航时，无人机10会依据基地站50的位置资讯接近基地站50。需说明的是，基地站50的卫星定位器53会取得基地站50的位置资讯(例如，经纬度、与特定目标物的相对位置等)，并透过通讯收发器51传送位置资讯给无人机10。而无人机10的处理器19可透过卫星定位器13得知自身的位置资讯，并可与基地站50的位置资讯比对，从而判断飞行方向及路线。由于基地站50可能正在移动，因此基地站50可视情况调整传送位置资讯的频率，使无人机10可更准确地移动并接近基地站50。或者，若已指示特定路线，基地台50亦可直接将此路线资讯传送给无人机10，以方便无人机10追踪。
请参照图6B，第二流程为红外线定位，当无人机10移动到与基地站50相距特定范围内(例如，10、15或30公尺等)(即，相距小于特定阈值)时，处理器19控制左、右门盖561移动至开启位置(如图所示)，处理器59并控制红外线定位器54发出红外线，无人机10的处理器19即可依据接收的红外线与基地站50的相对位置，处理器59并透过通讯收发器51传送移动相关的控制指令给无人机10，进而控制无人机10继续朝向平台58移动且最后降落于基地站50的平台58上(如图6C所示)。在一实施例中，若基地站50的充电埠(接触式、或无线充电，并连接有电力源)位于平台58的特定位置，红外线定位器54还能透过红外线提供指向图案，以协助无人机10旋转至特定方向。在一实施例中，调整无人机10的方向可让无人机10的充电电极(例如设置于脚座)接触基地站50的充电埠。需说明的是，由于基地站50可能正在移动，因此无人机10依据红外线调整方位/方向或速度的周期可能小于特定时间(例如，500毫秒、1秒等)。
请参照图6D，第三流程是机构定位，以图面左右定义为横向，图面上下定义为纵向。机构定位流程分为两个步骤：第一步骤为纵向定位；第二步骤横向定位，但不局限于此。当无人机10停放于平台58时，定位控制器551纵向移动构件5532朝相对方向D1相向移动，以将无人机10推往平台58的纵向中心，同一时间，定位控制器551控制横向移动构件5531朝相对方向D2(与相对方向D1垂直)移动，以推动无人机10并将无人机10移动至平台58的横向中心。最终，如同图6E所示，移动构件5531、5532位于第二位置，无人机10移动至定点，且移动构件5531、5532夹持而固定无人机10的脚座12A、12B(如图4B所示移动构件5531、5532抵靠无人机10的脚座12A、12B)。此外，无人机10的脚座12A、12B与平台58的水平面成特定倾斜角D，使无人机10可站稳于平台58上，并方便定位机构553固定无人机10。此外，当移动构件5531、5532位于第二位置时，处理器59控制左、右门盖561移动至关闭位置(如图6F所示)。
需说明的是，定位机构553的变化还有很多种。例如，移动构件形成三角形、五边形或其他几何图形、自动夹持装置或磁力吸附装置等。
由于本发明实施例的基地站50可轻易地移动至不同的监控场域，且不需于该场域进行任何的环境设置，并透过多重固定机构(即，定位机构553、缓冲装置581及避震器)来稳固平台58上的无人机10。而透过三个定位流程，无人机10可于移动载具57移动或静止的过程中即时起飞及降落。借此，可大幅扩展单一无人机10及基地站50的监控范围。
防护门盖56的变化还有很多种。图7A-7B是依据本发明另一实施例基地站50的示意图。请参照图7A及7B，防护门盖56包括前滑门562及后尾门563。前滑门562系可滑动地设于平台58或移动载具57，后尾门563则是枢设于平台58或移动载具57。前滑门562及后尾门563亦可在关闭位置(如图7A所示)及开启位置(如图7B所示)之间移动。
图8A-8D是依据本发明另一实施例无人机10出发巡逻的示意图。请先参照图8A，反应于使用者的遥控操作，处理器59控制后尾门563开启；同一时间或后尾门563移动至定点，处理器59控制前滑门562朝移动载具57前头滑动开启(如图8B所示朝与后尾门563开启的相背方向移动)，使无人机10外露。接着，请参照图8C，无人机10即可离开平台58。当无人机10与基地站50的距离大于阈值(例如，10、15、20公尺)或接收到使用者关于关闭防护门盖56的遥控操作时，处理器59可控制前滑门562及后尾门563关闭(如图8D所示朝相向方向移动至关闭位置)。
图9A-9E是依据本发明另一实施例无人机10返航的示意图。请先参照图9A，当无人机10依据基地站50的位置资讯而相距小于特定阈值(例如，10、15或30公尺等)时，处理器59控制控制后尾门563开启；同一时间或后尾门563移动至定点，处理器59控制前滑门562滑动开启(如图9B所示)，使平台58外露。请参照图9C，无人机10可透过前述红外线定位流程降落至平台58。接着，处理器59可控制前滑门562滑动关闭(如图9D所示)。需说明的是，定位机构553可设于前滑门562上，以与前滑门562连动后固定无人机10；同一时间或前滑门562移动至定点，处理器59控制后尾门563关闭(如图9E所示)，使无人机10受基地站10保护。相较于图2B所示左右开启防护门盖的实施例，在移动载具57移动过程中，前滑门562及后尾门563的移动较不会影响周围物件(例如，其他交通工具或路面设备)。
需说明的是，为了提高机动性，前述实施例都可透过移动载具57来移动基地台50主体。然而，于其他实施例中，基地台50亦可不包括移动载具57。即，基地站50固定于特定位置，本发明实施例的定位流程(即，卫星、红外线及机构定位)及固定机构(即，缓冲物、定位机构553、缓冲装置581、避震器等)仍可适用。
综上所述，本发明实施例的监控系统、基地站及其控制方法，其至少具有以下特点：1.高便利性：透过移动载具可将基地站轻易地移动至多种监控场域。2.即时起降：透过卫星、红外线及机构定位，无人机可于移动载具移动或静止过程中即时起飞及即时降落。3.自动定位返航：可于地点甲释放无人机出巡，并在移动载具移动至地点乙后无人机自动定位返航降落。4.震动抑制：透过缓冲物、缓冲装置及避震器，可消抵移动载具移动时无人机停放于基地站内部所承受之震动冲击。5.电力系统：可提供电力源供无人机自主充电。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明：
1：监控系统
10：无人机
11、51：通讯收发器
12：主体
12A、12B：脚座
121：缓冲物
13、53：卫星定位器
15：红外线检测器
19、59：处理器
50：基地站
52：输入装置
54：红外线定位器
55：定位装置
551：定位控制器
553：定位机构
5531：横向移动构件
5532：纵向移动构件
56：防护门盖
561：左、右门盖
562：前滑门
563：后尾门
57：移动载具
58：平台
581：缓冲装置
D：倾斜角
D1、D2：方向。

Claims (17)

1.一种监控系统，其特征在于，所述监控系统包括无人机和基地站，其中：
所述无人机包括红外线检测器，以及
所述基地站包括平台、移动载具、红外线定位器以及定位装置，其中：
所述平台供所述无人机停放；
所述移动载具供所述平台设置；
所述红外线定位器发射红外线；以及
所述定位装置包括至少一移动构件以及定位控制器，其中：
所述至少一移动构件可移动地设于所述平台；以及
所述定位控制器耦接所述至少一移动构件，
其中，所述无人机基于所述红外线检测器所检测到的所述红外线移动至所述平台，而当所述无人机位于所述平台时，所述定位控制器控制所述至少一移动构件推动所述无人机，并使所述无人机移动至定点。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述至少一移动构件包括：
至少一纵向移动构件，可纵向移动地设于所述平台；以及
至少一横向移动构件，可横向移动地设于所述平台，
其中，所述定位控制器控制所述至少一纵向移动构件及所述至少一横向移动构件移动，以推动所述无人机。
3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述红外线呈现指向图案，而所述无人机基于所述红外线检测器所检测到的所述指向图案旋转。
4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述基地站还包括：
卫星定位器，取得所述基地站的位置资讯，而所述无人机依据所述基地站的位置资讯接近所述基地站。
5.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述基地站还包括：
防护门盖，可移动地设于所述平台或所述移动载具，所述防护门盖并且在关闭位置及开启位置之间移动，
其中，当所述防护门盖位于所述关闭位置时，所述防护门盖及所述平台形成内部空间；以及
当所述防护门盖位于所述开启位置时，所述内部空间开放。
6.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述基地站还包括：
处理器，耦接所述防护门盖，
其中，当所述无人机与所述基地站的距离小于阈值时，所述处理器控制所述防护门盖移动至所述开启位置；以及
当所述无人机与所述基地站的距离大于所述阈值时，所述处理器控制所述防护门盖移动至所述关闭位置。
7.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述基地站还包括：
输入装置，接收遥控操作；以及
处理器，耦接所述防护门盖及所述输入装置，其中所述处理器依据所述遥控操作控制所述防护门盖移动至所述开启位置或所述关闭位置。
8.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述防护门盖包括：
左门盖，枢设于所述平台或所述移动载具；以及
右门盖，枢设于所述平台或所述移动载具，
其中，所述左门盖及所述右门盖朝相背方向展开以移动至所述开启位置；以及
所述左门盖及所述右门盖朝相向方向闭合以移动至所述关闭位置。
9.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述防护门盖包括：
前滑门，可滑动地设于所述平台或所述移动载具；以及
后尾门，枢设于所述平台或所述移动载具，
其中，所述前滑门及所述后尾门朝相背方向移动至所述开启位置；以及
所述前滑门及所述后尾门朝相向方向移动至所述关闭位置。
10.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述防护门盖内侧设有缓冲物。
11.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述基地站还包括：
缓冲装置，设于所述平台与所述移动载具之间。
12.一种控制方法，用于基地站及无人机，其特征在于，所述控制方法包括：
提供移动载具移动所述基地站的主体；
控制所述无人机以红外线定位所述基地站；
控制所述无人机以红外线检测结果移动至所述基地站的平台；以及
反应于所述无人机停放于所述平台，控制设于所述基地站的至少一移动构件推动所述无人机，并使所述无人机移动至定点。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述至少一移动构件包括可纵向移动地设于所述平台的至少一纵向移动构件以及可横向移动地设于所述平台的至少一横向移动构件，而控制设于所述基地站的至少一移动构件推动所述无人机的步骤包括：
反应于所述无人机停放于所述平台，控制所述至少一纵向移动构件及所述至少一横向移动构件移动，以推动所述无人机。
14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，控制所述无人机以红外线定位所述基地站的步骤包括：
透过所述红外线提供指向图案；以及
控制所述无人机基于所述指向图案旋转。
15.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：
基于卫星定位取得所述基地站的位置资讯；以及
控制所述无人机依据所述基地站的位置资讯接近所述基地站。
16.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：
反应于所述无人机与所述基地站的距离小于阈值时，控制防护门盖开启；以及
反应于所述无人机与所述基地站的距离大于所述阈值时，控制所述防护门盖关闭。
17.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：
接收遥控操作；以及
依据所述遥控操作控制防护门盖开启或关闭。
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