CN114040886A - 确定物体位置的系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于确定物体(103，602，604)之间的相对位置和/或相对运动的系统。公开的系统包括第一物体(602)上的目标跟踪设备(110，620，622)和第二物体(604)上的光学目标。所述目标跟踪设备包括用于拍摄所述光学目标的图像的摄像机，所述摄像机被配置为跟踪所述光学目标。该系统包括岸上起重机(601)、船舶系统(700)、航空系统(800)或海上起重机(100)。控制器(115、615、715、815)使用来自跟踪设备的数据控制起重机、船(701)或直升机(801)。

Description

确定物体位置的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求以下各项的优先权权益：2019年4月5日提交的美国临时专利申请序列号62/830,228和2019年2月5日提交的美国临时专利申请序列号62/801,305，其中每一个都通过引用结合于此。

技术领域

本申请的方面一般涉及用于确定物体和/或身体之间的相对位置和相对运动的系统和方法。

背景技术

许多工业操作涉及物体的不同位置和移动。这类操作可包括海洋运输、近海石油和天然气活动、货物转运、以及航空活动。例如，可以有两艘漂浮的船舶，它们的相对位置和运动在变化的海洋条件下发生变化，如在海洋中升沉、浪涌、摇摆、俯仰、横摇和偏航。该变化的相对位置和运动会导致这两个漂浮的船舶漂移得更近和更远。对于在其他结构体、船舶或浮体附近工作的船舶来说，小心地控制该船舶与物体之间的相对偏移或空间并维持稳定是值得关注的。例如，对于一艘船使用起重机将一个物体降落到另一个浮体上，需要该两个主体连接在一起，或者各自维持稳定的位置。通常，大型漂浮设施在某位置系泊在链条或绳索上，由此使得靠近漂浮设施的船舶在天气条件下移动时与所系泊的设施保持固定偏移。

这种物体的相对位置和/或移动的确定可能比较困难且代价高昂。例如，手动确定物体的相对位置或运动的努力会产生错误、大量的时间和语言障碍。确定物体的相对位置或运动的努力也会受到下述限制，即：这些努力只占物体的一个或两个自由度。这种限制导致需要更多的引用，并增加失败的机会。

因此，需要一种准确的系统和方法，从而能够以及时和经济有效的方式确定物体之间的相对位置和运动。

发明内容

本申请的实施例一般涉及用于确定物体和/或主体之间的相对位置和相对运动的系统和方法。

在一个实施例中，岸上起重机系统包括用于放置在一个或多个物体上的一个或多个光学目标，以及用于放置在岸上起重机上的目标跟踪设备。所述目标跟踪设备被配置成跟踪所述一个或多个光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置成拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头。所述岸上起重机系统包括控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，并使用从所述目标跟踪设备接收的数据来控制所述岸上起重机。

在一个实施例中，船舶系统包括用于放置在物体上的一个或多个光学目标，以及用于放置在船舶上的目标跟踪设备。所述目标跟踪设备被配置成跟踪所述一个或多个光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置成拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头。所述船舶系统包括控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，使用从所述目标跟踪设备接收的数据来计算所述目标跟踪设备与所述一个或多个光学目标之间的相对运动，并使用所述相对运动来控制所述船舶。

在一个实施例中，航空系统包括用于放置在物体上的光学目标和用于放置在直升机上的目标跟踪设备。所述目标跟踪设备被配置成跟踪所述光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置成拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头。所述航空系统包括控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，使用从所述目标跟踪设备接收的数据来计算所述目标跟踪设备与所述光学目标之间的相对运动，并使用所述相对运动来控制所述直升机。

在一个实施例中，海上起重机系统包括用于放置在第一船舶上的一个或多个光学目标，以及用于放置在第二船舶上所放置的起重机上的目标跟踪设备。所述目标跟踪设备被配置成跟踪所述一个或多个光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置成拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头。所述海上起重机系统包括控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，并使用从所述目标跟踪设备接收的数据来控制所述起重机。

附图说明

为了以能够详细理解本公开的以上记载特征的方式，可通过参考实施例来对以上简要概括的本公开进行更具体的描述，这些实施例中的一些在所附附图中被图示。然而，应注意的是，附图仅展示本公开的常见实施例，且由此将不被视为限制其范围，因为本公开可以承认其他等效的实施例。

图1A示意性地且部分地示出了根据本公开的实施例的海上起重机系统。图1B和图1C是图1A的局部放大图。

图2A是根据本公开的实施例的目标跟踪设备的示意性局部视图。

图2B是根据本公开的实施例的光学目标的示意性局部视图。

图2C是根据本公开的实施例的由图1A所示的目标跟踪设备拍摄的光学目标和第二光学目标的图像的示意性局部视图。

图2D是根据本公开的实施例的由图1A所示的目标跟踪设备拍摄的图2C所示的光学目标和第二光学目标的图像的示意性局部视图。

图3A和3B是根据本公开的实施例的在平视显示器(HUD)上示出的数据的示意性局部视图。

图4A和4B示意性地且部分地示出了根据本公开的实施例的显示信息。

图5是具有起重机的船舶的示意性局部顶部平面图。

图6A是根据本公开的实施例的岸上起重机系统的示意性局部视图。图6B是根据本公开的实施例的图6A所示的岸上起重机系统的示意性局部顶视图。

图7A是根据本公开的实施例的位于第一位置的船舶系统的示意性局部视图。图7B是根据本公开的实施例的位于第二位置的船舶系统的示意性局部视图。图7C是根据本公开的实施例的船舶系统的示意性局部视图。

图8A是根据本公开的实施例的航空系统的示意性局部视图。图8B是根据本公开的实施例的图8A所示的航空系统的示意性局部视图。

图9是根据本公开的实施例的航空系统的示意性局部视图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的附图标记来表示图中共通的相同部件。可以设想的是，在一个实施例中公开的部件可有益地用于其他实施例中，而无需具体叙述。

具体实施方式

本申请涉及用于确定物体和/或主体之间的相对位置和相对运动的系统和方法。

本公开的方面包括用于确定物体的相对位置的系统和方法。所公开的系统包括位于或邻近第一物体且安装在第一位置的目标跟踪设备、以及位于或邻近第二物体且位于第二位置的目标。该目标跟踪设备和目标使实时确定两个位置之间的相对运动变得容易。还公开了使用它们的方法。

图1A示意性地且部分地示出了根据本公开的实施例的海上起重机系统198。图1B和1C是图1A的局部放大图。如图所示，起重机100定位在位于水体116中的第一船舶102的甲板101上。起重机100配置成将物体103定位在第二船舶104上，或从第二船舶104移除物体103，该第二船舶104与第一船舶102相邻。物体103在此可选地称为载荷。起重机100至少包括驾驶室105、吊杆106、悬臂107、提升线108和吊钩109。起重机100可以安装在基座上，以便于起重机100的旋转运动，或者便于与第一船舶102的甲板101的连接。可选的滑架120沿着吊杆106和悬臂107移动，以使连接到其上的提升线108和吊钩109横向移动。

为了通过考虑第一船舶102(以及起重机100)和第二船舶104之间的相对运动来有助于物体103的转移，使用目标跟踪设备110。目标跟踪设备110是精确测量光学目标111的位置的仪器，光学目标111可以定位在物体上或邻近物体、例如物体103。目标跟踪设备110安装在起重机100的驾驶室105上或邻近驾驶室105。也可以是驾驶室105以外的安装位置，例如在甲板101上。目标跟踪设备110可以设置在第一船舶102上或邻近第一船舶102的任何位置。光学目标111安装在第二船舶104上并靠近物体103(或靠近物体103要定位的位置)。因此，当目标跟踪设备110跟踪光学目标111时，发生相对于目标跟踪设备110(相应地，以及起重机100和第一船舶102)的第二船舶104的跟踪。在一个示例中，目标跟踪设备110包括激光器。在一个示例中，目标跟踪设备110包括摄像头。一个或多个参考目标119可以设置在第一船舶102上，例如起重机100上，用于目标跟踪设备110确定目标跟踪设备110相对于第一船舶102的方面和/或起重机100的方面的位置。该参考目标119类似于光学目标111，并且可以包括其相同特征、方面、组件和/或特性中的一个或多个。目标跟踪设备110可以进行扫描来检测并确定参考目标119的相对位置，从而在跟踪光学目标111之前确定目标跟踪设备110的位置。参考目标119可设置在相对于光学目标111的已知相对位置和/或已知距离处。

本申请设想为：目标跟踪设备110和光学目标111的位置可以被切换，从而使得目标跟踪设备110和参考目标119被设置在第二船舶104上，并且光学目标111被设置在第一船舶102上。在这样的示例中，光学目标111可以放置在起重机100上，例如在起重机100的顶端附近或顶端上，使得目标跟踪设备110可以跟踪起重机100相对于第二船舶104的相对运动。

目标跟踪设备110可被配置成在跟踪起重机100和第三船舶上的第二起重机、和/或其他船舶上的附加起重机之间切换。目标跟踪设备110还可以被配置成同时跟踪起重机100和第三船舶上的第二起重机、和/或其他船舶上的附加起重机。在一个示例中，起重机100是第一起重机，海上起重机系统198包括设置在第一船舶102上的第二起重机和第三起重机。目标跟踪设备110包括单个摄像头，并且安装在第一船舶102上的偏离第一起重机100、第二起重机和第三起重机的驾驶室的位置处。目标跟踪设备110的单个摄像头可以被配置成在跟踪第一起重机100、第二起重机和第三起重机之间切换。目标跟踪设备110的单个摄像头还可以被配置成同时跟踪第一起重机100、第二起重机和第三起重机。在一个示例中，光学目标111是球面安装的后向反射器(SMR)，其类似于其上形成有镜面的球轴承。在另一示例中，光学目标111是可由目标跟踪设备110识别的交替正方形组成的光学栅格。应当注意的是，可由目标跟踪设备110区分的诸如三角形或圆形等其他形状可用于该光学栅格。此外，光学目标111还可以是可由目标跟踪设备110识别的不同类型的标记。

目标跟踪设备110被配置为例如通过对光学目标111拍摄的一个或多个图像来便于确定目标跟踪设备110和光学目标111之间的距离L1。此外，目标跟踪设备110还可以同时有助于确定相对于驾驶室105的垂直轴Z1或其他参考轴的视线(例如，目标跟踪设备110和光学目标111之间的直线196)的角度A1。预期可利用附加轴和/或其他坐标系，包括三维轴系统。

在一个示例中，目标跟踪设备110内的伺服电机响应于目标跟踪设备110与光学目标111之间的相对运动，连续地使目标跟踪设备110朝向光学目标111。执行三角计算以计算物体103在光学目标111上方的高度以及它们之间的距离。通过确定目标跟踪设备110与光学目标111之间的距离、物体103与光学目标111之间的距离、以及目标跟踪设备110到光学目标111的视线196相对于例如驾驶室105的轴Z1这样的轴所成的角度A1，从而确定第一船舶102与第二船舶104之间的相对运动。

在一个示例中，目标跟踪设备110有助于确定用作光学目标111的光学栅格的形状之间的距离。这些形状可由目标跟踪设备110来区分。形状之间的距离或其大小被目标跟踪设备110使用，以便于确定光学目标111和目标跟踪设备110之间的距离。例如，形状之间的距离可能是已知的。目标跟踪设备110被配置为便于测量形状之间的距离，并将形状之间的测量距离与形状之间的已知距离相关联，以确定从目标跟踪设备110到光学目标111的距离。

目标跟踪设备110还可以有助于确定光学目标111的旋转运动。在一个示例中，目标跟踪设备110通过促进确定用于形成光学目标111的光学栅格的物体之间的距离、和/或将所述光学栅格的图像匹配到已知相对旋转的光学栅格的图像，从而促进确定光学目标111的相对旋转。所确定的光学目标111的旋转运动可用于确定从其偏移的物体的旋转，例如物体103或船舶甲板上的着陆区域。

由控制器115或其他计算机设备执行数据的处理、包括计算的执行。在一个示例中，控制器115位于驾驶室105内，并在显示器上向操作员显示信息。控制器115可以位于海上起重机系统198的其他位置，例如第一船舶102的位置、第一船舶102的甲板101、第一船舶102的船桥、或者第一船舶102的直升机停机坪上或停机坪下。控制器115设置在目标跟踪设备110附近。控制器115可以包括中央处理单元(CPU)、支持电路和包含相关联的控制软件的存储器。控制器115可以是可用于工业设置中的任何形式的通用计算机处理器之一。CPU可以使用任何合适的存储器，例如随机存取存储器、只读存储器、软盘驱动器、光盘驱动器、硬盘或任何其他形式的本地或远程数字存储器。各种支持电路可以连接到CPU，用于支持海上起重机系统198。控制器115可以连接到位于邻近各个腔室组件的另一控制器。控制器115和海上起重机系统198的各种其它部件之间的双向通信通过多个信号电缆来处理，这些信号电缆统称为信号总线。显示器可选地是触摸屏面板，允许操作员与显示器、控制器115和目标跟踪设备交互。在一个示例中，显示器可以是平视显示器(HUD)。

本申请设想海上起重机系统198的方面可以是起重机100的控制系统方面的一部分、连接到起重机100的控制系统方面或直接与起重机100的控制系统方面通信，例如控制起重机100的定位和移动的方面。作为示例，控制器115可以基于确定的相对运动来发送指令，从而指示起重机100以指定速度将起重机100移动到指定位置。因此，海上起重机系统198可以自动控制起重机100的定位和移动，并且操作员可以使用手动操作，例如操纵杆的手动操纵来打断自动定位。

目标跟踪设备110和光学目标111能够确定第一船舶102和第二船舶104之间的相对速度(例如，测量的相对位置在一段时间内的变化)。测量相对位置在一段时间内的变化还能够确定第一船舶102和第二船舶104之间的相对加速度。相对速度和/或相对加速度的确定能够评估第一船舶102和第二船舶104之间的运动是否在对应于特定升力的指定操作范围内，例如给定载荷及其大小。另外，第一船舶102和第二船舶104之间的相对速度、相对加速度和/或相对运动可用于基于相对运动来确定起重机的降额因数及其起重能力。确定相对速度和/或相对加速度有助于精确和快速地确定用于起重操作和着陆操作的操作参数，例如降额因数、起重能力和/或天气窗口。确定相对速度和/或相对加速度有助于在操作起重机100、第一船舶102和/或第二船舶104以执行起重操作或着陆操作之前确定操作参数。可以在将第一船舶102、起重机100和/或第二船舶104定位到进行起重操作或着陆操作的位置之前，确定操作参数。在一个示例中，当第二船舶104处于太远的距离从而起重机100还不能执行起重操作或着陆操作时，确定操作参数。相对于依赖波高和/或天气预报来评估或预测操作参数，确定相对速度和/或相对加速度有助于准确和快速地确定操作参数。

以往，升沉补偿器和相关系统作用在提升机或提升线108的卷筒上。参照图1C，起重机100包括典型地连接到吊杆106的示例性的主动升沉补偿器112。可以设想的是，如图所示那样，吊杆106可以包括与其集成的主动升沉补偿器112，或者吊杆可以改装有主动升沉补偿器112。主动升沉补偿器112也可以安装在其他地方，例如在起重机基座内或甚至在第一船舶102内，只要主动升沉补偿器112与提升线108相接触即可。主动升沉补偿器112包括一个或多个马达、液压泵、蓄能器和/或气体系统，以便于起重操作期间的主动升沉补偿。主动升沉补偿器112接收来自控制器115的信号。控制器115指示主动升沉补偿器112响应于由目标跟踪设备110确定和/或提供的数据、或由控制器115接收或计算的数据来执行调整操作，以减少在起重操作期间物体103和第二船舶104之间的相对移动。由主动升沉补偿器112执行的操作使得物体103和第二船舶104的甲板之间、特别是在光学目标111的位置上进行基本同步运动，从而减少或消除载荷的影响，并增加用于执行操作的可用操作窗口。例如，通常，由于水体116的波高导致第一船舶102和第二船舶104之间的相对运动，从而要进行起重的载荷大小受到限制。然而，与现有技术相比，这里的方法和系统通过在增加的波高(即，两个船舶之间增加的相对运动)处对载荷进行起重，由此允许增加操作窗口。可以设想的是，主动升沉补偿可以通过下述方式来实现：即，响应于从控制器115接收的信号，通过连接到起重机100的提升线108的提升机(即，绞车)的升沉补偿操作来实现。

目标跟踪设备110可以有助于确定第一船舶102和第二船舶104之间的相对运动，而不应用主动升沉补偿。例如，目标跟踪设备110可以有助于确定船舶之间的相对运动，以帮助操作员确定起重机100的起重能力相对于所确定的相对运动的降额因数。降额因数可以由控制系统自动确定，或者可以由操作员使用基于相对速度、相对加速度和/或相对运动的降额图表来确定。此外，尽管起重机100和第一船舶102被示出为位于固定的离岸结构体上，但可以设想起重机100可选地位于岸上或固定的离岸结构体上。在这样的例子中，起重机100可以安装在移动平台上，例如卡车或码头上，或者可以固定在适当的位置上。起重机100还可以安装到自升式起重机驳船、自升式海上平台或浮动式海上平台上。

根据本申请公开的实施例，预期可以使用除光学目标111之外的目标。光学目标111可以包括其他反射材料，或者可以在尺寸、数量和形状上变化。

预期可以使用一个以上的光学目标111。在一个示例中，第二光学目标、例如激光器或光栅格，可以从附加源输出，该第二光学目标具有波长或栅格图案等可由目标跟踪设备110识别的特征。当光学目标111要放置在危险环境中时，例如悬挂载荷下的区域(例如，在着陆或升空期间直接在物体103的下方)，这种配置可以是有用的。位于工作甲板、例如第二船舶104的甲板上的人可以使用光学目标源、例如激光指示器，将目标跟踪设备110引导到第二光学目标上(例如，操作员可以“绘制”目标以由目标跟踪设备110来识别)。一旦目标跟踪设备110识别出第二光学目标，则登记第二光学目标的位置以供目标跟踪设备110将来跟踪并在驾驶室105的显示器中查看。第二光学目标也可以是输入到系统中的可由目标跟踪设备110识别的一系列坐标点。

一旦目标被登记，该目标可以由海上起重机系统198的存储器(例如控制器115的存储器)存储，因此，不需要操作员用激光指示器来继续照明。例如，可以将目标存储为由控制器进行图像匹配的图像。因此，目标可以存储于立即升空或着陆操作之外的操作中。在这样做时，所存储的目标(可在起重机操作员显示器例如HUD上查看)可以提供视觉地标，起重机操作员可以将吊钩109或悬挂在吊钩109上的物体103导航到该地标。因此，吊钩109可以被引导到通常不可导航的位置，或者至少不可导航的位置，而没有在吊钩109和周围物品之间发生意外碰撞的可能性。吊钩109可以手动、半手动(即，计算机辅助)或自主地被引导到所需位置。

可以设想的是，这种功能有利于并可适用于海上操作及固定或移动起重机100、第一船舶102、第二船舶104和/或物体103中的一个或多个的操作，和/或岸上或离岸操作。虽然本文在离岸操作的上下文中描述了方法和系统，但也考虑和描述了岸上操作。此外，还设想和描述了不同于起重机、或者起重机以外的设备有关的操作。

图2A是根据本公开的实施例的目标跟踪设备110的示意性局部视图。目标跟踪设备110包括四轴摄像头，其被配置为拍摄光学目标的一个或多个图像，例如光学目标111使用视频跟踪和/或图像跟踪来跟踪光学目标。四轴摄像头包括四个运动轴。在传统摄像头中，例如单轴或双轴摄像头中的附加运动轴有助于补偿安装了摄像头的物体(例如直升机或海上船舶)的运动。此处可使用的示例性的摄像头是可从Trakka Systems USA，Bradenton，FL获得的SWE-300LE。在一个示例中，摄像头是高清晰度摄像头。在一个示例中，摄像头具有1280像素x920像素的分辨率。也可以利用其他摄像头和其他目标跟踪设备。本申请设想该四轴摄像头可用于海上系统和航空系统，而不同的摄像头(例如两轴摄像头或单轴摄像头)可用于岸上系统，例如下面描述的岸上起重机系统600。

目标跟踪设备110包括基座220、旋转支架221和光学单元222。基座220被配置成安装在表面上，例如起重机100的驾驶室105的外表面。基座220也可以安装在驾驶室105以外的位置，例如在甲板101上。旋转支架221安装在基座220上，并绕垂直轴Z2旋转。光学单元222定位在旋转支架221内，并在其中绕轴X1旋转。在一个示例中，目标跟踪设备110包括惯性补偿万向架。在一个示例中，目标跟踪设备110包括四轴陀螺仪稳定万向架。光学单元222可以包括激光产生源，其将激光223投射到光学目标111。本申请设想可以省略激光产生源和激光223。在这样的示例中，通过将摄像头图像中的像素数等同于目标处的已知尺寸，例如四月标签，由此可以使用摄像头来确定相对距离、位置和/方位。光学单元222包括具有摄像头镜头的摄像头。目标跟踪设备110调整旋转支架221和光学单元222的相对位置，从而响应于两者之间的移动，连续地将目标跟踪设备110的视线196和/或激光223指向光学目标111。激光223可以被光学目标111、例如球面安装而成的后向反射器(SMR)反射，并由光学单元222接收，以便于确定目标跟踪设备110和光学目标111之间的距离。光学单元222还可以在其中容纳一个或多个仪器，例如加速度计、运动参考单元(MRU)、惯性测量单元(IMU)和/或编码器，以便于确定视线196和/或激光223与垂直轴Z2(或另一轴)之间的相对角度。诸如相对于光学目标111的相对角度和距离的信息被提供给诸如控制器115的控制器，以执行用于主动升沉补偿、一个或多个物体的相对移动或其他操作的计算。

在可与其他实施例组合的一个实施例中，目标跟踪设备110除了激光器之外还包括摄像头，或具备摄像头来代替激光器。除了提供物体的相对运动之外，摄像头还提供由摄像头看到的相对运动的视频图像和/或摄影图像。在一个示例中，目标跟踪设备110的光学单元222可以被配置为识别光学目标111的光学观察器、例如摄像头系统所取代。目标跟踪设备110可以使用激光跟踪和摄像头系统的组合。

在一个示例中，目标跟踪设备110包括具有定义视场的光学观察器。光学目标111被保持在目标跟踪设备110的视场内。目标跟踪设备110使用光学目标111在目标跟踪设备110的视场内的相对位置，以及光学目标111的相对位置在一段时间内的变化，以便于确定第一船舶102和第二船舶104之间的相对运动，和/或光学目标111与目标跟踪设备110的距离。在一个示例中，使用具有光学观察器的两个目标跟踪设备110。各个目标跟踪设备110指向光学目标111。控制器、例如目标跟踪设备110的机载控制器和/或控制器115比较来自各个目标跟踪设备110的检测图像，以确定光学目标111与目标跟踪设备的距离、和/或光学目标111的相对运动。

通过能够进行移动，例如通过绕至少两个轴旋转，目标跟踪设备110可以精确地呈现质量跟踪测量和图像，并且可以使用单个目标跟踪设备110来实现。目标跟踪设备还可以考虑目标跟踪设备所设置的物体(例如起重机100的驾驶室105)的运动和振动。

图2B是根据本公开的实施例的光学目标111的示意性局部视图。光学目标111可以包括以上或以下描述的方面、特征和/或组件中的一个或多个。光学目标111包括具有第一标签图案292的第一标签291，目标跟踪设备110配置成在一个或多个图像内识别该第一标签图案292，从而在图像内确定光学目标111。第一标签图案292包括四月标签，该四月标签包括白色背景上的黑色形状的图案，例如具有预定配置的黑盒。第一标签图案292包括可识别地与第二组形状对比的第一组形状。在一个示例中，第一标签图案292包括打印在白纸上的黑色形状。在这样的示例中，黑色形状是第一组形状的一部分，而第二组形状是白色的。第一标签图案292可以包括其他材料、形状和/或颜色。在一个示例中，第一标签图案292包括绘制在物体表面上的形状。

在一个示例中，光学目标111包括射频识别(RFID)标签210。RFID标签210被配置成向射频天线(例如，RF标签读取器)发送与光学目标111相关联的物体的相关信息，例如设置了光学目标111的物体。该信息包括物体的垂直位置、物体的水平位置、物体的完工重量、物体的尺寸、物体的操纵认证信息和/或RFID标签210与物体之间的位置偏移中的一个或多个。在一个示例中，RFID标签210提供在图2A所示的目标跟踪设备110的视场之外的光学目标111的水平位置信息和/或垂直位置信息。RFID标签210有助于调整目标跟踪设备110以定位到目标跟踪设备110的视场之外的光学目标111。在一个示例中，与目标跟踪设备110和/或控制器115相关联的射频天线接收由RFID标签210发送的射频信号。基于由射频天线接收的射频信号的强度和/或方向，控制器115可以确定RFID标签的大致位置，从而确定与其连接的光学目标111的大致位置。然后，可以由控制器115指示目标跟踪设备110开始扫描基于接收的射频信号而识别得到的大致位置。因此，通过将扫描场缩小到大致位置，从而大幅缩短了光学目标的捕获时间。这样的实施例中，设想可以使用一个或多个RF天线。附加地或可选地，一个或多个RF天线可被配置为移动或旋转，以便于RFID标签210的定位。

图2C是根据本公开的实施例的由图1A所示的目标跟踪设备110拍摄的光学目标111和第二光学目标293的图像296的示意性局部视图。图像296在目标跟踪设备110的摄像头的视场内。光学目标111是第一光学目标。第二光学目标293包括具有第二标签图案295的第二标签294，目标跟踪设备110配置成在一个或多个图像内识别该第二标签图案295，以在图像296内确定第二光学目标293，并区分第二光学目标和第一光学目标111。第二标签图案295包括四月标签，该四月标签包括白色背景上的黑色形状的图案，例如黑盒。在一个示例中，第二标签图案295包括打印在白纸上的黑色形状。第二标签图案295与第一标签图案292不同，例如在沿着每个标签291、294的白色背景的不同位置包括不同的黑色物体。

目标跟踪设备110使用图像296内的特征以便于确定第二船舶104和/或物体103相对于第一船舶102的相对运动。在一个示例中，第一光学目标111和第二光学目标293在图像296内的位置被用于确定第一光学目标111和第二光学目标293的相对运动。由图像296内的特征所占据的像素，例如由第一光学目标111的特征所占据的像素，可用于确定图像296内的特征的相对运动。例如，控制器可以确定捕获到的图像中标签的像素位移。当使用已知的标签、例如四月标签时，标签的尺寸是已知的，因此占据标签(或其一部分)的像素是已知的，在图像中的像素和物理测量之间设立尺度，以确定标签(以及粘附了标签的物体)行进的相对距离。在可与其它实施例组合的一个实施例中，单个摄像头被用于跟踪第一光学目标111和第二光学目标293。可以设置诸如参考点297的参考点以用于跟踪，从而基于第一光学目标111和/或第二光学目标293的图像捕获，目标跟踪设备110跟踪相对于目标跟踪设备110的参考点297。参考点297偏离第一光学目标111和第二光学目标111、293，例如在第一光学目标111和第二光学目标293之间和/或设置在距离第一光学目标111和第二光学目标293的已知距离处。在一个示例中，参考点可以设置在与由第一光学目标111和第二光学目标293定义的平面不同的平面中。在一个示例中，参考点297可能处于视觉上被遮蔽的位置，但是参考点297可以使用第一光学目标11和第二光学目标293一致且准确地被跟踪到。这样的示例便于在被视觉遮蔽的位置进行操作。关于已知数据、例如第二光学目标293相对于第一光学目标111的已知相对位置和/或第一光学目标111和第二光学目标293之间的已知距离，可用于跟踪参考点297相对于目标跟踪设备110的相对运动。

本事情设想除了第一光学目标111和第二光学目标293之外还可以使用多个光学目标。目标跟踪设备110可以被配置成在不同的光学目标111、293之间进行切换以单独跟踪目标。目标跟踪设备110还可以被配置成同时跟踪目标，以便于确定附着有多个目标的物体的方位，和/或便于三维跟踪/渲染/处理。在一个示例中，作为多个光学目标中的八个光学目标的一部分，在第二船舶上设置六个附加光学目标。多个光学目标可用于创建跨越光学目标之间的间隙和距离的标签阵列。标签阵列包括组合的光学目标，其中每个光学目标被设置为与另一个光学目标相距一段距离，由此可以作为单个目标来起作用，该单个目标具有比将光学目标放置在一起以使得每个光学目标与另一个光学目标接触时的光学目标的尺寸要大的尺寸。具有更大尺寸的标签阵列便于在多达六个自由度内进行准确和快速的三维跟踪。将多个光学目标间隔开来，使得每个光学目标与另一个光学目标相距一段距离，这便于控制器(例如控制器115)在进行诸如相对运动确定之类的确定时进行滤除，从而得到具有较少噪声的准确和快速的测量。在一个示例中，控制器(例如控制器115)被编程为使用光学目标对来进行错误检查。在一个或多个光学目标的一部分被遮蔽的情况下，控制器还可以在标签阵列的光学目标之间使用冗余。在一个示例中，当阴影部分地遮蔽第一标签图案292的白色形状从而遮蔽白色形状和黑色形状之间的对比度时，使用光学目标之间的冗余。

在一个示例中，可以为海上起重机系统198设置目标的阈值数目。如果一个或多个光学目标在摄像头的视场之外，使得在图像296内检测到的光学目标的数目低于目标的阈值数目，则海上起重机系统198向操作员、例如操作员驾驶室105内的操作员，输出错误消息和/或警告消息。操作员可以通过移动摄像头来移动视场，使得在图像内检测到的光学目标的数目超过或等于目标的阈值数目，或者当摄像头图像包括少于阈值数目的目标时，控制器可以指示摄像头自主扫描。在一个示例中，在第二船舶104上设置八个光学目标，并且目标的阈值数目被设置为六个光学目标，然而，可以设想其他阈值，例如一个或两个。在这样的示例中，如果在图像296内检测到的光学目标的数目是五个或更少，则输出警告消息和/或错误消息。在一个示例中，通过在平视显示器(HUD)上显示警告消息和/或错误消息，向操作员输出警告消息和/或错误消息。

所描述的目标跟踪设备110便于使用单个摄像头跟踪多个光学目标，并且无需用于确定与摄像头的距离所需的激光测量。海上起重机系统198的各方面有助于对光学目标相对于摄像头的相对运动进行更快、更准确和更低成本的跟踪。在一个示例中，使用图像中特征的位置来确定相对运动有助于比依赖激光进行距离测量的系统更快的测量，例如在30毫秒或更短时间内进行的测量。在一个示例中，使用一个以上的光学目标有助于确定多达六个自由度内的物体的相对运动。在可与其它实施例组合的一个实施例中，第一光学目标111和第二光学目标293有助于测量第二船舶104的旋转运动并将旋转运动与横向运动区分开来。在一个示例中，第一光学目标111和第二光学目标293有助于测量第二船舶104绕垂直轴287的偏航，并将该偏航与第二船舶104沿水平轴的横向运动区分开来。

在一个示例中，与使用激光雷达传感器、MRU或多个摄像头的系统相比，使用单个摄像头跟踪多个光学目标有助于对相对运动进行更精确和更低成本的跟踪。

图2D是根据本公开的实施例的由图1A所示的目标跟踪设备110拍摄的图2C所示的光学目标111和第二光学目标293的图像289的示意性局部视图。在图2D的图像289中，第二船舶104相对于图2C所示的图像296已经移动(例如，滚动或倾斜)，使得参考点297处于被视觉遮蔽的位置，从而导致参考点297(在图2D中以阴影示出)在图2D的图像289中不可见。目标跟踪设备110仍然可以使用图像289内的第一光学目标111和第二光学目标293来跟踪被视觉遮蔽的参考点297的定位和相对运动。

本申请还设想，可在距离第一光学目标111和第二光学目标293的已知距离(例如，沿x轴的已知距离和沿y轴的已知距离)处的视觉遮蔽位置，设置视觉遮蔽参考点。目标跟踪设备110有助于使用第一光学目标111和第二光学目标293和已知距离来跟踪视觉遮蔽参考点，即使视觉遮蔽参考点从未处于目标跟踪设备110的摄像头的视场内，也从未在由目标跟踪设备110的摄像头拍摄的任何图像中可见。视觉遮蔽参考点可以在视觉上被遮蔽，使得其对于操作员、如驾驶室105中的操作员不可见。

图3A和3B是根据本公开的实施例的在平视显示器(HUD)上示出的数据的示意性部分图示。图3A示出了在升空操作期间的HUD 330a，并且图3B示出了在着陆操作期间的HUD330b。

在一个示例中，由目标跟踪设备110获得的数据被编译并与来自起重机计量器的其他信息进行组合。在一个示例中，由目标跟踪设备110获得的数据被编译并与绳索支出、吊杆角度、滑架的相对位置和/或其他数据进行组合。HUD还被配置成可视地示出在第二船舶104上开始物体103的起重或着陆操作的理想时间，或者指示操作员控制输入，或者示出由主动升沉补偿器引起的运动。HUD还可以在给定位置显示可用的吊钩高度。本申请设想其他数据和/或视图也可以显示在HUD上。例如，HUD可以通过绘图、文本值读取、三维模型视图和/或视频窗口来显示数据变量。多个视图可以同时显示在HUD上。例如用户、例如操作员可以切换HUD上的多个视图。

参照图3A和3B，HUD 330a和HUD 330b示出了线331处的吊钩停止位置(例如，吊钩的最大向上位置)、线332处的当前吊钩位置以及线333处的物体103的下接触点(如图1A所示)。如振荡线335所示，着陆或起重表面的相对位置由于船舶之间的相对运动而产生波动。在334线上示出了着陆或起重表面的最大向上检测运动，在336线上示出了着陆或起重表面的最大向下检测运动。系统使用在给定时间间隔内的线335、336之间的相对距离来确定载荷与着陆或起重表面之间的相对速度。在一个示例中，线332-336在HUD330a和HUD330b上被实时更新。在HUD330a和HUD330b上提供的信息帮助操作员执行着陆和升空操作，同时减轻船舶甲板与着陆于其或从其升空的物体之间的意外接触。此外，操作员可以更容易地使船舶甲板与着陆于其或从其升空的物体的相对位置可视化。在一个示例中，系统使用载荷与着陆或起重表面之间的相对速度、或它们之间的相对距离来确定起重或着陆于载荷的最佳时间，从而防止与着陆或起重载荷有关的破坏性冲击。相对速度或相对位置还可用于控制恒定张力或主动升沉补偿器112，以防止载荷的冲击。因此，与传统方法相比，可以进一步扩展可以执行操作的操作窗口。

例如，使用这里描述的方面，可以精确地导出两个船舶102、104的相对速度，从而通过消除传统方法中使用的对波高或相对运动的不准确的视觉估计来减轻过度降额。此外，使用这里描述的方面，实时更新相对运动，进一步确保不会因变化的大气条件而超过操作窗口，同时仍然允许在操作窗口的上部边界处执行操作。

图4A和4B示意性地且部分地示出了根据本公开的实施例的显示信息。如上文关于图1所述，本申请公开的目标跟踪设备可以识别和记录多个导航点。这样的导航点可以在起重机操作员可见的显示器上可见。图4A是显示器440a的表示。显示器440a示意性地示出起重机100和船舶102的顶视图。行进路径441由多个标记位置442(示出五个)来定义。因此，起重机操作员可以容易地可视化吊钩109的所需路径(如图1B所示)，并在显示器440a上确认正在遵循这样的行进路径441这一点。可以设想的是，控制器可以向操作员提供所建议的吊杆和回转控制，以帮助操作员沿着行进路径441引导吊钩109。可选择行进路径441以在物体周围提供足够的间隙，并因此可允许起重机操作员将吊钩导航到比使用传统技术可能到达的更近的地方。

图4B是显示器440a的表示。显示器440b示意性地示出起重机100和船舶102的顶视图。显示器440b示意性地示出指示要将物体起重到的标记位置445。位置445可由操作员使用激光器或以另一适当方式进行标记。另外，显示器440b示出了从起重机100到标记位置445的径向距离、在径向距离处起重机的起重能力、在起重机吊钩的当前位置处起重机100的起重能力以及可用吊钩高度。可以设想的是，该信息和其他信息可以使用这里描述的方面来确定，并在诸如显示器440b的显示器上显示以供操作员使用。因此，操作员可以在任何给定位置准确地确定起重机范围和载荷，而不需要移动起重机100的吊杆/吊钩。

图5是具有起重机100的船舶102的示意性局部顶部平面图。使用这里描述的方面，目标跟踪设备110(如图1B所示)能够有助于确定起重机100与船舶102的甲板101上的一个或多个指定位置560之间的距离。应当注意的是，所示的位置560是示例，并且许多其他位置560适于使用目标跟踪设备110进行距离确定。位置560例如是将载荷着陆的位置或将要从此处提升载荷的位置。控制器、例如控制器115可以在提升或着陆载荷之前识别这些位置，以预先确认特定起重的操作窗口。在一个示例中，控制器可以在将载荷转移到船舶102的甲板之前预先确定载荷着陆的位置。例如，对于给定的载荷组，控制器可以优化甲板上空间的利用。此外，操作员可以在将载荷着陆于它们之间以前指示位置560。所指示的位置560随后可用于确定任何必要的甲板修正，以确保载荷着陆于其上，从而节省修正时间和成本。此外，这些位置可以设置安全路障，以防止人员在载荷起重期间进入，从而大大提高安全性。

在一个示例中，目标跟踪设备110连接到激光指示器。目标跟踪设备110可以用激光指示器照射位置，例如载荷的着陆位置，以供人员标记位置，例如位置560。位置560可以由如上所述的系统来确定，或者由操作员输入到系统中的坐标点来确定。指示这样的位置减少了人员使用传统方式手动测量位置所需的时间，例如确定载荷的着陆位置。

此外，如上所述，当确定从起重机100到位置560的距离时，诸如图4B中所示的HUD440b的显示器向起重机操作员提供位置560处的最大起重机起重能力和最大吊钩高度。为了便于显示在位置560处的最大起重机起重能力和吊钩高度，可以参考存储在存储器中的索引或表格，该索引或表格包含这样的信息。

图6A是根据本公开的实施例的岸上起重机系统600的示意性局部视图。岸上起重机系统600包括岸上起重机601、第一物体602和第二物体604。第一物体602和第二物体604可以包括货物或其他物品。岸上起重机601设置在岸上表面611上，并被配置为固定在岸上表面611上或在岸上表面611上可移动。岸上表面611可以在码头、装载码头、卸载码头、陆地上或它们的岸上结构体上。岸上起重机601包括吊杆606、悬臂607、第一提升线616和第二提升线618。岸上起重机系统601还包括驾驶室605、第一吊钩609和第二吊钩630。岸上起重机601可以包括上述起重机100的一个或多个方面或组件。

岸上起重机系统600包括安装于或邻近于岸上起重机601的驾驶室605的目标跟踪设备110。目标跟踪设备110可以包括上述关于目标跟踪设备110的特征、方面或组件中的一个或多个。在一个示例中，目标跟踪设备110包括激光发生器，并且被配置成将激光束指向一个或多个光学目标。在一个示例中，目标跟踪设备110包括摄像头，并且被配置成捕获一个或多个光学目标的视频图像和/或摄影图像。岸上起重机系统600还包括控制器615。控制器615类似于上述控制器115，并且可以包括其特征、方面和组件中的一个或多个。第一光学目标620设置在第一物体602上或第一物体602中，第二光学目标622设置在第二物体604上或第二物体604中。第一光学目标620和第二光学目标622类似于上述光学目标111，并且可以包括其特征、方面和组件的一个或多个。在一个示例中，第一光学目标620和第二光学目标622中的一个或两者包括标签。

目标跟踪设备110被配置成在第一角度位置631和第二角度位置633之间进行扫描，以识别、定位和跟踪第一光学目标620和/或第二光学目标622中的一个或两者。目标跟踪设备110在第一角度位置631和第二角度位置633之间进行扫描，以将第一光学目标620和/或第二光学目标622中的一个或两者定位在目标跟踪设备110的视场内。第一角度位置631和第二角度位置633设置在垂直面中。第一角度位置631和第二角度位置633可以由例如操作员预先选择。例如，操作员可以定义第一角度位置631和第二角度位置633之间的角度范围。角度范围例如可以包括360度、270度、180度、90度或其他角度范围。目标跟踪设备110被配置成有助于确定第一物体602的第一光学目标620和第二物体604的第二光学目标622的垂直位置和/或相对垂直距离。作为示例，目标跟踪设备110被配置成有助于确定垂直方向Z-Z上的垂直位置和/或相对垂直距离。光学目标620、622的相对垂直距离可以相对于目标跟踪设备110的垂直位置或岸上起重机系统600的任何其他位置或组件，例如岸上表面611。目标跟踪设备110还被配置成有助于确定目标跟踪设备110与第一物体602的第一光学目标620之间的视线635的角度A2。角度A2相对于岸上起重机601的垂直轴Z3。角度A2可以相对于另一参考轴。目标跟踪设备110还可有助于确定目标跟踪设备110与第二物体604的第二光学目标622之间的视线相对于岸上起重机601的垂直轴Z3或另一参考轴的角度。目标跟踪设备110还被配置为有助于确定目标跟踪设备110与第一光学目标620之间的直接距离L2和水平距离L4。

岸上起重机系统600包括与控制器615和/或目标跟踪设备110通信的RFID读取器612。第一光学目标620包括RFID标签210。该RFID标签210可以包括上述参照图2B描述的方面、特征和/或组件中的一个或多个。该RFID标签210被配置为发送与第一物体602有关的信息。该信息可以包括但不限于完工重量、尺寸、操纵认证信息、垂直位置、水平位置、与RFID标签210的垂直偏移量和/或与RFID标签210的水平偏移量。RFID标签210被配置成在第一物体602将位于目标跟踪设备110的视场之外时，有助于目标跟踪设备110定位第一物体602。例如，该RFID标签210被配置为有助于目标跟踪设备110扫描和定位第一物体602的第一光学目标620。在一个示例中，第一物体602在目标跟踪设备110的第一角度位置631和第二角度位置633之外。该RFID标签210有助于调整目标跟踪设备110，以扫描和定位在第一角度位置631和第二角度位置633之外的第一物体602。在一个示例中，控制器615有助于调整目标跟踪设备110的第一角度位置631和第二角度位置633，以包围第一光学目标620。

RFID读取器612被配置为检测RFID标签210并从RFID标签210接收信息。RFID读取器612被配置为将信息发送到控制器615。控制器615有助于调整目标跟踪设备110的视场以扫描和定位第一光学目标620。在一个示例中，该信息包括第一物体602的垂直位置、第一物体602的水平位置、第一物体602的完工重量、第一物体602的尺寸、第一物体602的操纵认证信息和/或RFID标签210与第一物体602之间的位置偏移中的一个或多个。

图6B是根据本公开的实施例的图6A所示的岸上起重机系统600的示意性局部顶视图。目标跟踪设备110被配置成在第一角度位置637和第二角度位置641之间进行扫描，以识别、定位和跟踪第一光学目标620和/或第二光学目标622中的一个或两者。尽管在图6B中示出了用于第一角度位置637和第二角度位置641的角度位置，但本申请公开可设想其他角度位置。第一角度位置637和第二角度位置641设置在水平面中。第一角度位置637和第二角度位置641可以由例如操作员来预先选择。例如，操作员可以定义第一角度位置637和第二角度位置641之间的角度范围。角度范围例如可以包括360度、270度、180度、90度或其他角度范围。目标跟踪设备110被配置成有助于确定第一物体602的第一光学目标620和第二物体604的第二光学目标622的水平位置和/或相对水平位置。作为一个示例，目标跟踪设备110被配置为有助于确定第一光学目标620和/或第二光学目标622在第一水平方向X-X上相对于目标跟踪设备110的第一水平位置和/或第一水平距离。目标跟踪设备110还被配置为有助于确定第一光学目标620和/或第二光学目标622在第二水平方向Y-Y上相对于目标跟踪设备110的第二水平位置和/或第二水平距离。光学目标620、622的第一相对水平距离和第二相对水平距离可以相对于目标跟踪设备110的第一水平位置和第二水平位置。

目标跟踪设备110还被配置成有助于确定目标跟踪设备110与第一物体602的第一光学目标620之间的视线635的角度A3。角度A3相对于岸上起重机601的水平轴X2。角度A3可以相对于另一参考轴。目标跟踪设备110还可有助于确定目标跟踪设备110与第二物体604的第二光学目标622之间的视线相对于岸上起重机601的水平轴X2或另一参考轴所成的角度。目标跟踪设备110还被配置为有助于确定目标跟踪设备110与第一光学目标620之间的直接距离L3。

控制器615被配置成从目标跟踪设备110接收数据，例如垂直位置、相对垂直位置、相对垂直距离、第一水平位置、相对于目标跟踪设备110的第一水平距离、第二水平位置、相对于目标跟踪设备110的第二水平距离、直接距离L2、直接距离L3、水平距离L4、角度A2和/或角度A3中的一个或多个。使用来自目标跟踪设备110的数据，控制器被配置为确定岸上起重机601的操作参数。控制器615被配置为确定岸上起重机601在第一光学目标620和第二光学目标622的位置处的装载能力、垂直吊钩高度、水平吊钩定位和/或提升半径中的一个或多个。控制器615还被配置为确定第一光学目标620和/或第二光学目标622的回转角和到达半径。控制器615还被配置为确定针对从第一光学目标620偏移的第一偏移621和从第二光学目标622偏移的第二偏移623的位置这样的操作参数。

通过确定诸如垂直位置、水平位置、直接距离L2、直接距离L3、水平距离L4、角度A2和/或水平角度A3这样的参数，可以确定提升和移动物体的工作负荷，而无需首先将起重机转移到起重配置。操作员还可以将起重机的一个或多个吊钩精确地放置在一个或多个光学目标处(或与其偏移的位置处)，以有效地提升一个或多个物体。由此，通过减少或消除尝试和错误放置吊钩的需求，从而节省时间。

控制器615被配置成控制岸上起重机601的操作。作为示例，控制器615被配置成控制岸上起重机601的部件的位置、移动和/或装载能力。控制器615因此可以使岸上起重机601的操作自动化。作为示例，控制器615被配置成向岸上起重机601发送指令来引导第一吊钩609和/或第二吊钩630中的一个或两者朝向第一光学目标620、第二光学目标622、第一偏移621和/或第二偏移623中的一个或多个。控制器615还可以发送指令来使得岸上起重机601在岸上起重机601的起重能力内提升第一物体602和/或第二物体604中的一个或多个。

通过使用控制器来控制起重机部件的位置、运动和/或装载能力，从而通过减少或消除人为错误和起重机的操作自动化来有效地和准确地执行操作。

岸上起重机系统600能够跟踪第一光学目标620和/或第二光学目标622在第一水平方向X-X、第二水平方向Y-Y和垂直方向Z-Z上的位置和/或距离。这使得岸上起重机系统600在至少三个维度(或至少三个自由度)上跟踪第一物体602和/或第二物体604的位置或移动。

在包括摄像头作为目标跟踪设备110的一部分的实施例中，岸上起重机系统600能够跟踪第一物体602和/或第二物体604的多达六个自由度。例如，由摄像头生成的摄影图像或视频图像使得能够跟踪第一物体602和/或第二物体604的浪涌、升沉、摇摆、滚动、俯仰和/或偏航。

作为一个示例，目标跟踪设备110被配置成有助于确定第一光学目标620和/或第二光学目标622在第一水平方向X-X上的第一水平位置和/或第一相对水平距离。目标跟踪设备110还被配置成有助于确定第一光学目标620和/或第二光学目标622在第二水平方向Y-Y上的第二水平位置和/或第二相对水平距离。

操作员可以为第一物体603和/或第二物体604中的一个或多个设置着陆位置650。目标跟踪设备110有助于在第一吊钩609和第二吊钩630拾取第一物体602和/或第二物体604之前确定着陆位置650相对于目标跟踪设备110的垂直位置、第一水平位置和/或第二水平位置。目标跟踪设备110有助于确定岸上起重机601应拾取第一物体602和/或第二物体604并将其移动到着陆位置650的情况下的参数。岸上起重机系统600的诸如目标跟踪设备110的方面有助于操作效率和操作精度，这是因为岸上起重机系统600被配置成顺序地或同时地移动多个物体，并且岸上起重机系统600可以将吊钩609、630引导到物体以提升物体、移动物体和着陆物体。使用目标跟踪设备110的岸上起重机系统600还可以在开始向物体移动吊钩609、630之前确定下述内容：(1)是否可以同时或顺序地将多个物体(例如第一物体602和第二物体604)移动到一个或多个着陆位置(例如着陆位置650)；以及(2)物体应该在什么参数下在一个或多个着陆位置被提升、移动和着陆。

当岸上起重机601提升第一物体602和/或第二物体604时，控制器615可以使用操作参数来控制岸上起重机601，该操作参数例如是第一物体602和/或第二物体604的提升半径、吊钩高度、起重能力、回转角、到达半径和目标位置。

图7A是根据本公开的实施例的船舶系统700的示意性局部视图。船舶系统700包括船舶701和物体703。物体703可以是例如另一船舶、岸上的停靠结构体或海上平台。船舶701包括目标跟踪设备710。目标跟踪设备110可以包括上述关于目标跟踪设备110的特征、方面或组件中的一个或多个。

物体703包括设置在其上的光学目标711。光学目标711类似于光学目标111、第一光学目标620和第二光学目标622中的一个或多个，并且可以包括其一个或多个方面、特征和组件。

目标跟踪设备110被配置为在第一角度位置731和第二角度位置733之间扫描以识别、定位和跟踪光学目标711。第一角度位置731和第二角度位置733可以由例如操作员来预先选择。例如，操作员可以定义第一角度位置731和第二角度位置733之间的角度范围。角度范围例如可以包括360度、270度、180度、90度或其他角度范围。目标跟踪设备110被配置成有助于确定光学目标711的垂直位置和/或相对垂直位置。光学目标711的相对垂直位置可以相对于目标跟踪设备110的垂直位置或船舶系统700的任何其他位置或组件。目标跟踪设备被配置成有助于确定光学目标711的第一水平位置和/或第一相对水平位置。目标跟踪设备110进一步被配置成有助于确定光学目标711的第二水平位置和/或第二相对水平位置。光学目标711的第一相对水平位置和第二相对水平位置可以相对于目标跟踪设备110的第一水平位置和第二水平位置或船舶系统700的任何其他位置或组件。

目标跟踪设备110被配置成有助于确定目标跟踪设备110和光学目标711之间的视线735的角度A4。角度A4相对于船舶701的水平轴X3。角度A4可以相对于另一参考轴。目标跟踪设备110还被配置成有助于确定目标跟踪设备110和光学目标711之间的直接距离L5和水平距离L6。

船舶系统700还包括连接到船舶701的控制器715。控制器715可以是船舶701的船舶位置控制系统的一部分。控制器715类似于上述控制器115和控制器615，并且可以包括其特征、方面和组件中的一个或多个。控制器715被配置成控制船舶701的移动。控制器715还被配置为从目标跟踪设备110接收数据，并有助于与目标跟踪设备110结合来进行测量的确定。该数据包括由目标跟踪设备110的摄像头拍摄的一个或多个图像内的光学目标711的位置、光学目标711的垂直位置、光学目标711的相对垂直位置、光学目标711的第一水平位置、光学目标711的第一相对水平位置、光学目标711的第二水平位置、光学目标711的第二相对水平位置、角度A4、直接距离L5和/或水平距离L6中的一个或多个。控制器715使用从目标跟踪设备110接收的数据来确定光学目标711的相对垂直运动、第一相对水平运动和第二水平相对运动。光学目标711的相对垂直运动、第一相对水平运动和第二水平相对运动可以相对于目标跟踪设备110或船舶系统700的任何其他位置或组件的垂直运动、第一水平运动和第二水平运动。

控制器715被配置为使用从目标跟踪设备110接收的数据来控制船舶701的位置、方向和/或速度。控制器715可以使用该数据来将船舶701保持为与物体703的光学目标711相距指定偏移距离和/或指定偏移角度。控制器715还可以使用该数据将船舶701朝向光学目标711移动和/或将船舶701停靠至物体703。作为示例，控制器715可以使用从目标跟踪设备110接收的数据来将目标跟踪设备110保持在相对于光学目标711的指定位置。控制器715基于从目标跟踪设备110获得的数据来有助于船舶701相对于物体703的定位。

图7B是根据本公开的实施例的船舶系统700B的示意性局部视图。图7B所示的船舶系统700B类似于图7A所示的船舶系统700，并且包括设置在物体703上或物体703中的第二光学目标721。图7A描绘了处于第一位置的船舶系统700，图4B描绘了处于第二位置的船舶系统700B。第二光学目标721类似于光学目标111、第一光学目标620和光学目标711中的一个或多个，并且可以包括其特征、组件和方面中的一个或多个。

目标跟踪设备110被配置为在第一角度位置731和第二角度位置733之间进行扫描，以识别、定位和跟踪第二光学目标721。第一角度位置731和第二角度位置733可以由例如操作员来预先选择。例如，操作员可以定义第一角度位置731和第二角度位置733之间的角度范围。角度范围例如可以包括360度、270度、180度、90度或其他角度范围。目标跟踪设备110被配置成有助于确定第二光学目标721的垂直位置和/或相对垂直位置。第二光学目标721的相对垂直位置可以相对于目标跟踪设备110的垂直位置或船舶系统700B的任何其他位置或组件。目标跟踪设备110被配置成有助于确定第二光学目标721的第一水平位置和/或第一相对水平位置。目标跟踪设备110进一步被配置成有助于确定第二光学目标721的第二水平位置和/或第二相对水平位置。第二光学目标721的第一相对水平位置和第二相对水平位置可以相对于目标跟踪设备110的第一水平位置和第二水平位置或船舶系统700B的任何其他位置或组件。利用该数据，可以运行计算以确定第二光学目标721到目标跟踪设备110的相对位置。这使得能够确定物体703相对于船舶701的特定位置，和/或物体703相对于船舶701的特定方位。

目标跟踪设备110被配置成有助于确定目标跟踪设备110和第二光学目标721之间的视线739的角度A5。角度A5相对于船舶701的水平轴X3。角度A5可以相对于另一参考轴。目标跟踪设备110还被配置为有助于确定目标跟踪设备110与第二光学目标721之间的直接距离L7和水平距离L8。

控制器715从目标跟踪设备110接收的数据可以包括角度A5、直接距离L7、水平距离L8、第二光学目标721的垂直位置、第二光学目标721的相对垂直位置、第二光学目标721的第一水平位置、第二光学目标721的第一相对水平位置、第二光学目标721的第二水平位置和/或第二光学目标721的第二相对水平位置中的一个或多个。控制器715使用从目标跟踪设备110接收的数据来确定第二光学目标721的相对垂直运动、第一相对水平运动和第二水平相对运动。第二光学目标721的相对垂直运动、第一相对水平运动和第二水平相对运动可以相对于目标跟踪设备110或船舶系统700B的任何其他位置或组件的垂直运动、第一水平运动和第二水平运动。

控制器715被配置为将接收到的针对第二光学目标721的数据与接收到的针对光学目标711的数据进行比较。例如，控制器715可以将第二光学目标721的角度A5与光学目标711的角度A4进行比较。控制器715可以使用这样的比较来控制船舶701的位置、方向或速度。

图7C是根据本公开的实施例的船舶系统700C的示意性局部视图。物体706是海上平台705。海上平台705可以是固定的或浮动的。在一个示例中，海上平台705包括石油和天然气设备，例如井架709。然而，井架709只是可能包括的设备的一个例子。预期物体706可以附加地或可选地包括其上的其他设备。

控制器715被配置成有助于将船舶701定位在或移动到相对于海上平台705的位置处。作为示例，控制器715被配置成有助于通过船舶701的移动将目标跟踪设备110定位在、或者将目标跟踪设备110移动到相对于设置在海上平台705上的光学目标711的位置处。在一个示例中，控制器715被配置成有助于船舶701到海上平台705的停靠。在一些示例中，控制器715可以通过使用自动驾驶仪功能来定位船舶701。

通过跟踪至少一个光学目标的位置和/或移动，船舶系统700C能够考虑海洋对物体706的影响，例如物体706响应于海浪的升沉。船舶系统700C还协助进行或自动进行船舶的停靠，或进行船舶相对于物体的定位。

船舶系统700C能够跟踪光学目标711和/或第二光学目标721在第一水平方向、第二水平方向和垂直方向上的位置。这使得船舶系统700C在至少三个维度(或至少三个自由度)中跟踪物体706的位置或运动。与其他配置不同，船舶系统不限于在少于三个的维度中跟踪物体位置，如两个自由度。

在使用了两个或更多个光学目标的实施例中(例如在船舶系统700B中)，船舶系统700B可以跟踪物体703的多达六个自由度。例如，船舶系统700B可以跟踪物体703的浪涌、升沉、摇摆、滚动、俯仰和/或偏航。使用两个或更多个光学目标还使得通过提供用于在两个或更多个光学目标之间进行比较的数据点来精确测量物体703的位置。

在目标跟踪设备110包括摄像头的实施例中，船舶系统700C能够跟踪多达六个自由度。摄像头还提供物体706的可视图像。

船舶系统700C通过跟踪物体706来降低操作风险，例如碰撞风险。船舶系统700C的跟踪特性也减少了其他机动配置所消耗的时间。

图8A是根据本公开的实施例的航空系统800的示意性局部视图。航空系统800包括飞行器801和物体803。在所示的实施例中，飞行器801是直升机804，而物体803是船舶805。航空系统800还包括控制器815。控制器815类似于上述控制器115、控制器615和控制器715，并且可以包括其特征、方面和组件中的一个或多个。

船舶805包括设置在其上的平台807。光学目标811设置在平台807上。光学目标811类似于光学目标111、第一光学目标620、第二光学目标622、光学目标711和第二光学目标721，并且可以包括其一个或多个方面、特征和组件。

船舶805还可以包括设置在其上的设备809，例如石油和天然气生产设备。直升机804包括设置在直升机804的底侧的目标跟踪设备110。目标跟踪设备110类似于上面讨论的目标跟踪设备110，并且可以包括其特征、组件和方面中的一个或多个。

目标跟踪设备110被配置为在第一角度位置831和第二角度位置833之间进行扫描以识别、定位和跟踪光学目标811。第一角度位置831和第二角度位置833可以由例如操作员来预先选择。例如，操作员可以定义第一角度位置831和第二角度位置833之间的角度范围。角度范围例如可以包括360度、270度、180度、90度或其他角度范围。目标跟踪设备110被配置成有助于确定光学目标811在垂直方向上的垂直位置和/或相对垂直位置。光学目标811的相对垂直位置可以相对于目标跟踪设备110的垂直位置或航空系统800的任何其他位置或组件。

目标跟踪设备110被配置成有助于确定光学目标811的第一水平位置和/或第一相对水平位置。目标跟踪设备110被配置成有助于确定光学目标811的第二水平位置和/或第二相对水平位置。光学目标811的第一相对水平位置和第二相对水平位置可以相对于目标跟踪设备110的第一水平位置和第二水平位置或航空系统800的任何其他位置或组件。

目标跟踪设备110被配置成有助于确定目标跟踪设备110和光学目标811之间的视线835的角度A6。角度A6相对于直升机804的垂直轴Z5。角度A6可以相对于另一参考轴。目标跟踪设备110还被配置为便于确定目标跟踪设备110与光学目标811之间的直接距离L9和水平距离L10。

控制器815被配置成控制飞行器801的运动。控制器815可以是飞行器801的飞行控制系统的一部分。控制器815从目标跟踪设备110接收数据。该数据包括由目标跟踪设备110的摄像头拍摄的一个或多个图像内的光学目标811的位置、光学目标811的垂直位置、光学目标811的相对垂直位置、光学目标811的第一水平位置、光学目标811的第一相对水平位置、光学目标811的第二水平位置、光学目标811的第二相对水平位置、角度A6、直接距离L9和/或水平距离L10中的一个或多个。控制器815使用从目标跟踪设备110接收的数据来确定光学目标811的相对垂直运动、第一相对水平运动和第二水平相对运动。光学目标811的相对垂直运动、第一相对水平运动和第二水平相对运动可以相对于目标跟踪设备110或航空系统800的任何其他位置或组件的垂直运动、第一水平运动和第二水平运动。

控制器815被配置为使用从目标跟踪设备110接收的数据来控制飞行器801的位置、方向和/或速度。控制器815可以使用该数据来将飞行器801保持为距离物体803的指定偏移处。控制器815还可以使用该数据将飞行器801着陆在物体803上，例如着陆在与光学目标811偏移的平台807的着陆位置837上。作为示例，控制器815可以使用从目标跟踪设备110接收的数据来将目标跟踪设备110保持在相对于光学目标811的指定位置。控制器815可将目标跟踪设备110保持在或移动到特定垂直位置、相对于光学目标811的垂直位置、第一水平位置、第二水平位置、相对于光学目标811的第一水平位置、第二水平位置和/或相对于光学目标811。控制器815例如通过移动飞行器801来移动目标跟踪设备110。该数据还可由控制器815用于使飞行器801在特定方向上以特定速度移动。控制器815还可以响应于船舶805的运动并使用该数据来收回或伸出直升机804的绞车847。

图8B是根据本公开的实施例的图8A所示的航空系统800的示意性局部视图。使用从目标跟踪设备110接收的数据，控制器815将直升机804保持在悬停位置。直升机804由控制器815维持在与光学目标811的垂直偏移820处和与光学目标811的水平偏移830处。控制器还可以将直升机804保持在与光学目标811的第二水平偏移处。控制器815被配置为如果光学目标811作为船舶805的移动的结果而移动，则保持水平偏移830、垂直偏移820和/或第二水平偏移。例如，船舶805会由于例如海洋850的波浪引起的升沉而移动。

航空系统800允许直升机804在航空操作期间考虑到船舶805的移动。这使得直升机804在诸如船舶805响应于海洋850的波浪的升沉这样的变化条件下安全和准确地着陆或定位自己。直升机804还可以在执行诸如放下或升起用于救援操作的绞车的操作时将变化条件考虑在内。与仅能考虑物体在二维上的运动的配置不同，航空系统800能考虑到船舶805在至少三维和至少六个自由度上的运动。航空系统800还允许直升机804的自动着陆或定位，这节省了操作时间并减少了干扰操作的人为错误的可能性。

图9是根据本公开的实施例的航空系统900的示意性局部视图。图9所示的航空系统900类似于图8A和图8B所示的航空系统800，并且可以包括其方面、特征和/或组件中的一个或多个。在图9与图8A和8B之间标识相同数字来标识相似的组件、特征和/或方面。

在图9中，光学目标811设置在漂浮在海洋850中的物体940上，而不是设置在图8A和8B所示的船舶805上。直升机804的绞车847包括提升钩948。除了将直升机804保持在与物体940的指定偏移处之外，控制器815被配置成有助于控制绞车847。作为示例，控制器815被配置成有助于控制提升钩948相对于物体940的位置。例如，控制器815有助于向物体940的光学目标811或向偏离光学目标811的位置941伸出绞盘847。控制器815有助于伸出绞车848，使得提升钩948可以钩住物体940的附件并提升物体940。在一个示例中，作为救援操作的一部分，直升机的提升钩948提升物体940。在救援操作中，物体940包括一个或多个结构体和/或安置在其上的一个或多个人员。在一个示例中，物体940是人，并且直升机804正在进行救援操作。设想类似的方面可应用于非救援操作。

在一个示例中，控制器815被配置成在物体940移动时将提升钩948保持在相距光学目标811的指定偏移处。提升钩948保持在指定的偏移处，使得当物体940移动时，人和/或结构体可以附接到提升钩948。在这样的实施例中，目标跟踪信息可用于移动直升机804和/或绞车847，以引导吊钩948进入期望位置。

航空系统900使得直升机804在救援或有效载荷获取等其他操作的期间考虑到物体940和/或设置在其上的人或结构体的移动。这使得航空系统900相对于物体940精确地定位直升机804和/或绞车847的提升钩948，进而使得直升机804在物体940移动时附着物体940和/或设置在其上的结构体或人。航空系统900还允许直升机804在物体940移动时将提升钩948引导到物体940。提升钩948可以提升或降低物体804和/或设置在其上的结构体或人。航空系统900可以将救援操作或其他操作期间的变化条件考虑在内，例如物体940从海洋850的波浪中升沉。

本申请公开设想的是，所示的控制器815可以被配置为有助于控制直升机804和绞车847这两者，或者直升机804或绞车847中的一个。作为示例，控制器815可被配置为有助于控制绞车847和提升钩948的位置，而另一装置、例如另一控制器、直升机804的飞行控制系统或操作员装置控制直升机804的位置。在可与其他实施例组合的一个实施例中，控制器815是绞车847的一部分，并且被配置成使用从目标跟踪设备110接收的数据来促进对绞车847和提升钩948的位置的控制。在这样的实施例中，控制器815被配置成独立于控制直升机804的位置的设备和/或与控制直升机804的位置的设备相分离，从而促进对绞车847和提升钩948的位置的控制。本申请公开还设想控制器815可以包括两个或更多个控制器。在一个示例中，控制器815包括被配置为便于控制直升机804的位置的第一控制器和被配置为便于控制绞车847和提升钩948的位置的第二控制器。

与仅能考虑物体在二维上的运动的配置不同，航空系统900能考虑到物体940在至少三维和至少六个自由度上的运动。航空系统900还允许直升机804和/或吊钩948相对于物体940的自动定位，这节省了操作时间并减少了干扰救援操作的人为错误的可能性。

本申请公开的优点包括增加的操作效率和有效性；准确快速地跟踪相对运动；三维和六个自由度下的物体运动跟踪；准确执行起重机操作、船舶操作、航空操作和救援操作；以及减少了操作时间。

本申请公开的方面包括目标跟踪设备、海上起重机系统、岸上起重机系统、船舶系统、航空系统和用于救援操作的航空系统。本发明公开的方面还包括一个或多个光学目标、具有RFID标签的光学目标、控制器、RFID读取器以及跟踪所述一个或多个光学目标中的每一个的垂直运动、第一水平运动和第二水平运动的目标跟踪设备。

本申请公开的方面还包括：使用单个摄像头跟踪多个光学目标；使用由摄像头拍摄的图像内的光学目标特征的位置来确定相对运动；在不依赖于由激光、四轴摄像头进行的距离测量的情况下确定相对运动；跟踪与多个光学目标的参考点偏移；跟踪具有不同标签图案和/或四月标签的光学目标；如果一个或多个光学目标在摄像头的视场之外，则输出消息；以及使用与目标跟踪设备的参考标签。

可以设想的是，这里海上起重机系统、岸上起重机系统、船舶系统、航空系统和/或用于救援操作的航空系统的一个或多个方面可以组合。此外，设想海上起重机系统、岸上起重机系统、船舶系统、航空系统和/或用于救援操作的航空系统的一个或多个方面可包括上述优点的一些或全部。

尽管上述涉及本申请公开的实施例，但在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以得到本申请公开的其他和进一步的实施例。本申请公开还设想的是，这里描述的实施例的一个或多个方面可以替换所描述的其他方面中的一个或多个。本公开的范围由所附的权利要求书确定。

Claims (38)

1.一种岸上起重机系统，其特征在于，包括：

用于设置在一个或多个物体上的一个或多个光学目标；

目标跟踪设备，所述目标跟踪设备用于设置在岸上起重机上，且被配置为跟踪所述一个或多个光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置为拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头；以及

控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，并使用从所述目标跟踪设备接收的数据来控制所述岸上起重机。

2.如权利要求1所述的岸上起重机系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用从所述目标跟踪设备接收的数据来计算所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的相对距离，并且所述数据包括所述一个或多个光学目标在由所述摄像头拍摄的所述一个或多个图像内的位置。

3.如权利要求2所述的岸上起重机系统，其特征在于，所述相对距离包括：

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的相对垂直距离；

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的第一相对水平距离；以及

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的第二水平相对距离。

4.如权利要求1所述的岸上起重机系统，其特征在于，对于所述一个或多个光学目标中的每一个，所述数据至少包括下述内容中的一个，即：

垂直位置、第一水平位置、第二水平位置、相对垂直位置、第一相对水平位置、第二相对水平位置、所述目标跟踪设备与所述一个或多个光学目标中的一个之间的距离、或从所述目标跟踪设备到所述一个或多个光学目标中的一个的视线与轴之间所测量到的相对角度。

5.如权利要求1所述的岸上起重机系统，其特征在于，还包括与所述控制器或所述目标跟踪设备中的一个或多个进行通信的RFID读取器，以及在所述一个或多个光学目标中的至少一个上的RFID标签。

6.如权利要求1所述的岸上起重机系统，其特征在于，所述控制器被配置成引导所述岸上起重机的吊钩朝向所述一个或多个光学目标中的至少一个，并且所述岸上起重机系统包括用于设置在所述岸上起重机上的一个或多个参考目标。

7.权利要求1所述的岸上起重机系统，其特征在于，所述目标跟踪设备被配置为在第一角度位置和第二角度位置之间进行扫描，以将所述一个或多个光学目标定位在所述目标跟踪设备的所述摄像头的视场内，并且所述岸上起重机系统被配置为如果所述一个或多个光学目标中的一个或多个在所述视场之外，则输出消息。

8.如权利要求1所述的岸上起重机系统，其特征在于，所述一个或多个物体包括第一物体和第二物体，并且所述一个或多个光学目标包括所述第一物体上的第一光学目标和所述第二物体上的第二光学目标，所述第一光学目标包括第一标签图案，所述第二光学目标包括不同于所述第一标签图案的第二标签图案。

9.一种船舶系统，其特征在于，包括：

用于设置在物体上的一个或多个光学目标；

目标跟踪设备，所述目标跟踪设备用于设置在船舶上，且被配置为跟踪所述一个或多个光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置为拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头；以及

控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，使用从所述目标跟踪设备接收的数据来计算所述目标跟踪设备与所述一个或多个光学目标之间的相对运动，并使用所述相对运动来控制所述船舶。

10.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述数据包括由所述摄像头拍摄的所述一个或多个图像内的所述一个或多个光学目标的位置。

11.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述物体是第二船舶、海上平台或码头，并且所述船舶系统包括用于设置在所述船舶上的一个或多个参考目标。

12.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，还包括与所述控制器或所述目标跟踪设备中的一个或多个进行通信的RFID读取器，以及在所述一个或多个光学目标中的至少一个上的RFID标签。

13.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述相对运动包括：

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的相对垂直运动；

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的第一相对水平运动；以及

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的第二水平相对运动。

14.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述目标跟踪设备被配置为在第一角度位置和第二角度位置之间进行扫描，以将所述一个或多个光学目标定位在所述目标跟踪设备的所述摄像头的视场内，并且所述船舶系统被配置为如果所述一个或多个光学目标中的一个或多个在所述视场之外，则输出消息。

15.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述一个或多个光学目标包括所述物体上的第一光学目标和所述物体上的第二光学目标，所述第一光学目标包括第一标签图案，所述第二光学目标包括不同于所述第一标签图案的第二标签图案。

16.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动来引导所述船舶朝向所述一个或多个光学目标。

17.如权利要求9所述的船舶系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动将所述船舶保持在与所述一个或多个光学目标相距偏移距离和偏移角度的位置处。

18.一种航空系统，其特征在于，包括：

用于设置在物体上的光学目标；

目标跟踪设备，所述目标跟踪设备用于设置在直升机上，且被配置成跟踪所述光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置成拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头；以及

控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪装置接收数据，使用从所述目标跟踪装置接收的数据来计算所述目标跟踪装置与所述光学目标之间的相对运动，并使用所述相对运动来控制所述直升机。

19.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，所述物体是船舶。

20.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，所述直升机还包括绞车和吊钩。

21.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，所述数据包括由所述摄像头拍摄的所述一个或多个图像内的所述一个或多个光学目标的位置。

22.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，还包括与所述控制器或所述目标跟踪设备中的一个或多个进行通信的RFID读取器，以及在所述光学目标上的RFID标签。

23.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，所述相对运动包括：

所述光学目标与所述目标跟踪设备之间的相对垂直运动；

所述光学目标与所述目标跟踪设备之间的第一相对水平运动；以及

所述光学目标与所述目标跟踪设备之间的第二水平相对运动。

24.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，所述目标跟踪设备被配置为在第一角度位置和第二角度位置之间进行扫描，以将光学目标定位在所述目标跟踪设备的所述摄像头的视场内，并且所述航空系统被配置为如果所述一个或多个光学目标中的一个或多个在所述视场之外，则输出消息。

25.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动来引导所述直升机朝向所述光学目标。

26.如权利要求19所述的航空系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动将所述直升机保持在与所述光学目标相距偏移距离的位置处，并且所述船舶系统包括用于设置在所述船舶上的一个或多个参考目标。

27.如权利要求20所述的航空系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动来引导所述提升钩朝向所述光学目标。

28.如权利要求20所述的航空系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动将所述提升钩保持在与所述光学目标相距偏移距离的位置处。

29.如权利要求20所述的航空系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用所述相对运动来收回或伸出所述绞车。

30.如权利要求18所述的航空系统，其特征在于，还包括用于设置在所述物体上的第二光学目标，所述光学目标包括第一标签图案，所述第二光学目标包括不同于所述第一标签图案的第二标签图案。

31.一种海上起重机系统，其特征在于，包括：

用于设置第一船舶上的一个或多个光学目标；

目标跟踪设备，所述目标跟踪设备用于设置在第二船舶所设置的起重机上，且被配置为跟踪所述一个或多个光学目标，并且所述目标跟踪设备包括被配置为拍摄所述一个或多个光学目标的一个或多个图像的摄像头；以及

控制器，所述控制器被配置为从所述目标跟踪设备接收数据，并使用从所述目标跟踪设备接收的数据来控制所述起重机。

32.如权利要求31所述的海上起重机系统，其特征在于，所述控制器被配置成使用从所述目标跟踪设备接收的数据来计算所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的相对运动，并且所述数据包括所述一个或多个光学目标在由所述摄像头拍摄的所述一个或多个图像内的位置。

33.如权利要求32所述的海上起重机系统，其特征在于，所述相对运动包括：

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的相对垂直运动；

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的第一相对水平运动；以及

所述一个或多个光学目标与所述目标跟踪设备之间的第二水平相对运动。

34.如权利要求31所述的海上起重机系统，其特征在于，对于所述一个或多个光学目标中的每一个，所述数据至少包括下述内容中的一个，即：

垂直位置、第一水平位置、第二水平位置、相对垂直位置、第一相对水平位置、第二相对水平位置、所述目标跟踪设备与所述一个或多个光学目标中的一个之间的距离、或从目标跟踪设备到所述一个或多个光学目标中的一个的视线与轴之间所测量到的相对角度。

35.如权利要求31所述的海上起重机系统，其特征在于，还包括与所述控制器或所述目标跟踪设备中的一个或多个进行通信的RFID读取器，以及在所述一个或多个光学目标中的至少一个上的RFID标签。

36.如权利要求31所述的海上起重机系统，其特征在于，所述控制器被配置成引导所述起重机的吊钩朝向所述一个或多个光学目标中的至少一个，并且所述岸上起重机系统包括用于设置在所述第二船舶上的一个或多个参考目标。

37.权利要求31所述的海上起重机系统，其特征在于，所述目标跟踪设备被配置为在第一角度位置和第二角度位置之间进行扫描，以将所述一个或多个光学目标定位在所述目标跟踪设备的所述摄像头的视场内，并且所述海上起重机系统被配置为如果所述一个或多个光学目标中的一个或多个在所述视场之外，则输出消息。

38.如权利要求31所述的海上起重机系统，其特征在于，所述一个或多个光学目标包括所述第一船舶上的第一光学目标和所述第二船舶上的第二光学目标，所述第一光学目标包括第一标签图案，所述第二光学目标包括不同于所述第一标签图案的第二标签图案。

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