JP2017220227A - 飛翔体の追随遠隔操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の主な目的は、使用者を軸方向原点として飛翔体を遠隔操作できる飛翔体の追随遠隔操作方法を提供することにある。【解決手段】飛翔体（２０）の追随遠隔操作方法であって、遠隔操作装置（２２）を移動させることで所望の方向（Ｅ１、Ｅ２）を指向して指向操作を入力し、遠隔操作装置（２２）は指向操作を受け入れた後に指向信号を生成して対外的に送信する。飛翔体（２０）は指向信号を受信して指向信号にもとづき所望の方向（Ｅ１、Ｅ２）へ移動し、かつ移動過程において目標装置（２４）から受信した目標信号にもとづき、飛翔体（２０）が目標装置（２４）と追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）を保つように制御する。本発明は指向操作を使用することで飛翔体（２０）を制御し、操作ミスの確率を効果的に低減することができる。【選択図】図３

Description

本発明は飛翔体に関し、特に飛翔体の追随遠隔操作方法に関する。

図１を参照されたい。既存の飛翔体システムの概略図である。図１に示すように、既存の飛翔体システムにおいてはいずれも、遠隔操作器１０の制御バー１００〜１０２を採用して飛翔体１２を遠隔操作している。具体的には、使用者は制御バー１００を操作することで飛翔体１２が指定の方向へ移動するよう制御でき、かつ制御バー１０２を操作することで飛翔体１２が指定の方向へ方向変換するよう制御できる。

しかも、既存の遠隔操作器１０の操作設計はいずれも、飛翔体１２を軸方向原点としている。この操作設計により、使用者が制御バー１００〜１０２を操作するとき、飛翔体１２の方向を考慮して操作すべきであり、直感性が不十分である。

ビデオカメラを設けた飛翔体１２を使用して自撮りする場合を例とすると、飛翔体１２が使用者に向いているとき、操作設計では飛翔体１２は使用者の方向と逆（即ち、飛翔体１２の左方向は使用者の右方向である）になっている。使用者が飛翔体１２を使用者の右方向へ移動させたいとき、使用者は実際には左に制御バー１００を操作して、飛翔体１２が飛翔体１２の左方向へ移動するよう制御しなければならない。操作設計では使用者の操作ミスの確率を大幅に増やしている。

本発明の主な目的は、使用者を軸方向原点として飛翔体を遠隔操作できる飛翔体の追随遠隔操作方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は飛翔体の追随遠隔操作方法を提供し、ａ）遠隔操作装置が指向操作を受け入れ、ここで、指向操作とは、遠隔操作装置を移動させることで所望の方向へ指向することであるステップと、ｂ）指向操作にもとづき指向信号を生成するステップと、ｃ）指向信号を対外的に送信するステップと、ｄ）飛翔体が指向信号を受信し、かつ目標装置から目標信号を受信するステップと、ｅ）指向信号にもとづき、飛翔体が所望の方向へ移動するよう制御するステップと、ｆ）移動過程において、目標信号にもとづき飛翔体が目標装置と追随距離を保つよう制御するステップと、を含む。

本発明は、指向操作を使用することで飛翔体を制御し、操作ミスの確率を効果的に低減させることができる。

既存の飛翔体システムの概略図である。 本発明の第１実施例における飛翔体システムの構成図である 本発明の第１実施例における追随遠隔操作方法のフロー図である。 本発明における指向操作の概略図である。 本発明の第２実施例における追随遠隔操作方法の第１部分のフロー図である。 本発明の第２実施例における追随遠隔操作方法の第２部分のフロー図である。 本発明における移動方向及び終点座標の計算の概略図である。 本発明の第３実施例における追随遠隔操作方法の第１部分のフロー図である。 本発明の第３実施例における追随遠隔操作方法の第２部分のフロー図である。 本発明の第４実施例における追随遠隔操作方法の一部フロー図である。 本発明の第５実施例における追随遠隔操作方法の一部フロー図である。 本発明の第６実施例における追随遠隔操作方法の一部フロー図である。 本発明における自動方向変換の概略図である。 本発明における飛翔体の移動の概略図である。 本発明の第７実施例における軌跡記録及びトラッキングのフロー図である。 本発明の第８実施例における機能操作のフロー図である。

ここで本発明の好適な実施例につき、図式を合わせて以下のように詳細に説明する。
まず、図２を参考にされたい。本発明の実施例の飛翔体システムの構成図である。本発明は飛翔体の追随遠隔操作方法（以下、追随遠隔操作方法という）を開示し、図２に示すような飛翔体システム２に応用される。

具体的には、本発明は、使用者が指向するように飛翔体２０を直覚的に制御できるようにし、かつ飛翔体２０が目標装置２４を装着した使用者に自動的に追随するようにできる。
本発明において、飛翔体システム２は主に、飛翔体２０（例えば、モータ駆動飛翔体、熱気球、回転翼飛翔体または主翼飛翔体）、遠隔操作装置２２、及び目標装置２４を含む。

飛翔体２０は、少なくとも１つの送受信機２０２、磁力計２０４、メモリ２０６、駆動装置２０８、高度計２１０、ポジショナ２１２、ビデオカメラ２１４、及び上記の機器に電気的に接続されたプロセッサ２００を含む。メモリ２０６は、データを記憶することに用いられる。駆動装置２０８は、飛翔体２０の移動または方向変換を制御することに用いられる。ビデオカメラ２１４は、映像を取り込むことに用いられる。プロセッサ２００は、飛翔体２０を制御することに用いられる。

遠隔操作装置２２は、送受信機モジュール２２２、磁力計モジュール２２４、ジャイロスコープモジュール２２６、加速度計モジュール２２８、ヒューマンマシンインターフェース２３０、及び上記の機器に電気的に接続された処理モジュール２２０を含む。ジャイロスコープモジュール２２６（例えば、三軸ジャイロスコープ）は、遠隔操作装置２２の傾斜角を感知することに用いられる。加速度計モジュール２２８（例えば、三軸加速度計）は、遠隔操作装置２２の移動加速度を感知することに用いられる。ヒューマンマシンインターフェース２３０（例えば、つまみ、ボタン、制御レバー、スクリーン、スピーカ、指示ランプ、または上記の任意の組合せ）は、使用者の操作を受け入れ、及び／または、情報を使用者にフィードバックすることに用いられる。処理モジュール２２０は、遠隔操作装置２２を制御することに用いられる。

好適には、遠隔操作装置２２のケースは、使用者が片手で操作しやすく、及び握りやすい形状に設計されている（例えば、ケースは柱状態であり、または片手で握ることができるグリップが設けられている）。これにより、使用者は遠隔操作装置２２を任意の方向へ順調に指向することで、飛翔体２０が指定の方向へ移動するよう直覚的操作できる（後述）。
目標装置２４は、送受信ユニット２４２、測位ユニット２４４、高度ユニット２４６、及び上記の機器に電気的に接続され、目標装置２４を制御するための処理ユニット２４０を含む。

好適には、目標装置２４は、使用者（遠隔操作装置２２を握る使用者と同一でも異なってもよい）により装着され、かつ飛翔体２０へ特殊な目標信号を送信することで、飛翔体２０が目標信号にもとづき目標装置２４の所在位置（即ち、使用者の所在位置）を即時に識別し、かつ目標装置２４の移動を感知したときに自動的に追随するようできる（後述）。

続いて、その他機器について説明すると、送受信機２０２、送受信機モジュール２２２、及び送受信ユニット２４２（例えば、超音波送受信機、高周波（ＲＦ）送受信機、または赤外線送受信機）は、信号の伝送に用いられる。磁力計２０４及び磁力計モジュール２２４（例えば、三軸磁力計）は、地磁気変化を感知し、かつ装置の現在の方位角を生成することに用いられる。高度計２１０及び高度ユニット２４６（例えば、気圧高度計、レーザー高度計、または超音波高度計）は、装置の現在の高度を感知することに用いられる。ポジショナ２１２及び測位ユニット２４４（例えば、ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を使用した屋内測位装置、またはグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を使用した装置）は、装置の現在の所在座標を取得することに用いられる。

続いて、本発明の各実施例の追随遠隔操作方法を説明する。言及するに値するのは、本発明の各実施例の追随遠隔操作方法は、図２に示す飛翔体システム２を使用して実現されることである。さらに、メモリ２０６は、コンピュータプログラムをさらに記憶する。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行可能なプログラムコードを含む。プロセッサ２００がコンピュータプログラムを実行した後、飛翔体２０を制御することで遠隔操作装置２２及び目標装置２４とインタラクションをおこない、本発明の各実施例の追随遠隔操作方法の各ステップを実行することができる。

続いて図３を参照されたい。本発明の第１実施例の追随遠隔操作方法のフロー図である。本実施例の追随遠隔操作方法は以下のステップを含む。
ステップＳ１００ 遠隔操作装置２２が使用者の指向操作を受け入れる。具体的には、使用者は遠隔操作装置２２を握り、かつ遠隔操作装置２２を移動させることで所望の方向（即ち、使用者の所望する飛翔体２０の目的地）を指向して指向操作を完了できる。

これにより、本発明は、使用者が自身を軸方向原点として、直覚的に操作を入力できる。
好適には、遠隔操作装置２２のヒューマンマシンインターフェース２３０は、指向操作キーを含むことができ、遠隔操作装置２２は指向操作キーが押されたことを感知してはじめて、指向操作を受け入れる。
本発明は、指向操作キーが押されている間のみ指向操作を受け入れ、使用者が指向操作を誤って入力することを効果的に避けることができる。

ステップＳ１０２ 遠隔操作装置２２は、受け入れた指向操作にもとづき指向信号を生成する。好適には、遠隔操作装置２２は、指向操作によって生成された地磁気変化を磁力計モジュール２２４により感知し、指向操作によって生成された傾斜変化をジャイロスコープモジュール２２６により感知し、及び／または指向操作によって生成された加速度変化を加速度計２２８により感知する。しかも、遠隔操作装置２２はさらに、感知された地磁気変化、傾斜変化、及び／または加速度変化にもとづき対応する指向信号を生成できる。

ステップＳ１０４ 遠隔操作装置２２は、生成された指向信号を送受信機モジュール２２２により対外的に送信する。
ステップＳ１０６ 目標装置２４は目標信号を送信する。好適には、目標信号は時間にもとづく信号（例えば、特定の周波数、若しくは波長を有する空間域信号、または送信時間を含む信号）であり、または目標装置２４の位置を含む信号（例えば、目標装置２４のＧＰＳ座標を含む信号）である。

ステップＳ１０８ 飛翔体２０のプロセッサ２００は、送受信機２０２により遠隔操作装置２２から送信される指向信号、及び目標装置２４から送信される目標信号を受信する。
言及するに値するのは、飛翔体２０は、異なる伝送技術を同時に使用することで指向信号及び目標信号を受信できることである。

例を挙げると、遠隔操作装置２２の送受信機モジュール２２２は高周波送受信機であってよく、かつ指向信号を高周波の形で対外的に送信する。目標装置２４の送受信ユニット２４２は超音波送受信機であってよく、かつ目標信号を超音波の形で対外的に送信する。飛翔体２０の送受信機は、高周波送受信機及び超音波送受信機を同時に含むことができ、高周波送受信機を使用した高周波の形の指向信号の受信と、超音波送受信機を使用した超音波の形の目標信号の受信とを同時におこなうことができる。

ステップＳ１１０ 飛翔体２０のプロセッサ２００は受信した指向信号を解読し、かつ指向信号にもとづき、飛翔体２０が所望の方向へ移動するよう駆動装置２０８により制御する。
好適には、プロセッサ２００は、指向信号が示す地磁気変化、傾斜変化、及び／または加速度変化にもとづき所望の方向へ近接する移動方向を決定し、飛翔体２０が移動方向へ移動するよう制御する。

ステップＳ１１２ 飛翔体２０の毎回の移動過程において、プロセッサ２００は飛翔体２０が目標装置２４と予め設定された追随距離（例えば、５メートル）を保つよう制御する。
具体的には、プロセッサ２００は、目標信号にもとづき飛翔体２０と目標装置２４との間の現在の実際距離を計算し続け、かつ飛翔体２０の移動を制御することで実際距離を追随距離に等しくすることができる。

さらに、プロセッサ２００が目標装置２４の移動を感知した（例えば、実際距離が追随距離に等しくないことを感知した）とき、飛翔体２０の移動を制御することで目標装置２４と追随距離を保ち、使用者に自動的に追随するようにできる。

好適には、使用者は飛翔体２０の用途にもとづき追随距離を調整できる。例を挙げると、飛翔体２０を使用して航空撮影をするとき、使用者はビデオカメラ２１４の焦点距離にもとづき追随距離を調整でき、例えば、焦点距離が１６ｍｍのとき、追随距離を１メートルに調整し、焦点距離が５０ｍｍのとき、追随距離を３メートルに調整することで、最適な画像取得範囲を得る。大型店において飛翔体２０を使用して商品を積み込むとき、使用者は追随距離を１メートルに調整することで商品を自然な動きで置きやすくすることができる。

本発明は、指向操作を使用することにより飛翔体を制御し、操作ミスの確率を効果的に低減させることができ、かつ本発明は飛翔体２０が使用者に自動的に追随するようにできる。

続いて図４を参照されたい。本発明の指向操作の概略図であり、本発明がどのように指向操作を通して飛翔体を制御するかについて例示的に説明するためのものである。図４に示すように、飛翔体２０は当初、Ｓ１に位置し、かつ目標装置２４を装着した使用者と追随距離（例えば、３メートル）を保っている。

使用者は、遠隔操作装置２２を移動させることで所望の方向Ｅ１へ指向し、第１次指向操作を完了できる。続いて、飛翔体２０は、位置Ｓ１から使用者が指定した所望の方向Ｅ１へ第１次移動をおこない、かつＳ２まで移動したとき、所望の方向Ｅ１に既に位置すると判断し、目標装置２４との間の距離はちょうど追随距離となり、移動を停止する。

続いて、使用者は遠隔操作装置２２を移動させることで所望の方向Ｅ２へ指向し、第２次指向操作を完了できる。操作完了後、飛翔体２０は、位置Ｓ２から使用者が指定した所望の方向Ｅ２へ第２次移動をおこない、かつＳ３まで移動したとき、所望の方向Ｅ２に既に位置すると判断し、目標装置２４との間の距離はちょうど追随距離となり、移動を停止する。

これにより、使用者は自身を軸心原点として飛翔体の移動を直観的に操作できる。
続いて、図３、図５、及び図６を同時に参照されたい。図５は本発明の第２実施例の追随遠隔操作方法の第１部分のフロー図であり、図６は本発明の第２実施例の追随遠隔操作方法の第２部分のフロー図である。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例のステップＳ１０２はステップＳ２０、Ｓ２２を含み、ステップＳ１１０はステップＳ２４〜Ｓ２８を含む。

ステップＳ２０ 遠隔操作装置２２が指向操作を受け入れたとき、所望の方向に対応する指向方位角を磁力計モジュール２２４により感知し、かつ指向方位角を指向信号に加える。具体的には、指向方位角は、特定の基準方向を起点（０°）として計算された水平角度である。

例を挙げると、基準方向が真北、所望の方向が真北から東へ５０°の場合、所望の方向に対応する指向方位角は５０°である。所望の方向が真南の場合、指向方位角は１８０°である。

本発明は指向方位角により所望の方向の水平角度を明確に指示することができる。
Ｓ２２ 遠隔操作装置２２が指向操作を受け入れたとき、所望の方向に対応する垂直な指向仰角を計算し、かつ指向信号に加える。

好適には、遠隔操作装置２２は、遠隔操作装置２２が指向操作を受け入れた後の傾斜角（例えば、三軸の傾斜角）をジャイロスコープモジュール２２６により感知でき、傾斜角の垂直成分（例えば、Ｚ軸角度）にもとづき指向仰角を計算する。

または、遠隔操作装置２２は、遠隔操作装置２２が指向操作を受け入れた後の移動ベクトル（例えば、三軸移動ベクトル）を加速度計モジュール２２８により感知し、移動ベクトルの垂直成分（例えば、Ｚ軸ベクトル）にもとづき指向仰角を計算する。
本発明は、指向仰角により所望の方向の垂直角度を明確に指示することができる。

本実施例において、ステップＳ１１０はステップＳ２４〜Ｓ２８を含み、その詳細を以下のように説明する。
ステップＳ２４ 遠隔操作装置２２から指向信号を受信した後、飛翔体２０のプロセッサ２００は飛翔体２０の現在の飛行方位角を磁力計２０４により取得し、かつ飛翔方位角と指向信号の指向方位角とを比較する。

指向方位角が現在の飛翔方位角に一致しない場合、プロセッサ２００は飛翔体２０が現在、所望の方向に位置しないと判断でき、かつステップＳ２６を実行する。指向方向が現在の飛翔方位角に一致するとき、プロセッサ２００は飛翔体２０が現在、所望の方向に既に位置すると判断でき、かつステップＳ１１２を実行する。

ステップＳ２６ プロセッサ２００は、指向方位角及び飛翔体方位角にもとづき移動方向を決定する。
好適には、プロセッサ２００は、追随距離、指向仰角、及び指向方位角と飛翔方位角との間の方位角差にもとづき水平移動方向及び垂直移動方法を決定できる。

さらに、プロセッサ２００は、さらに追随距離、指向仰角、及び方位角差にもとづき今回移動する終点座標を決定できる。具体的には、プロセッサ２００は、所在する立体空間を座標化し、かつ目標装置を原点と見なして最終座標を計算する（後述）。

ステップＳ２８ プロセッサ２００は、飛翔体２０が終点座標まで移動方向へ移動するよう制御する。
言及に値するのは、本実施例においては、指向方位角及び指向仰角を同時に使用することで移動方向を計算しているが、これに限らないということである。

本発明の他の実施例において、遠隔操作装置２２は指向仰角を取得しない（即ち、ステップＳ２２を実行しない）。しかも、ステップＳ２６において、プロセッサ２００は、指向方位角及び飛翔方位角にもとづき移動方向を決定する。ステップＳ２８において、プロセッサ２００は、指向方位角が飛翔方位角に一致するまで飛翔体２０が移動方向へ移動するよう制御する。

さらに、ステップＳ２６は、水平移動方向を決定する。しかも、ステップＳ２８において、飛翔体２０は、目標装置２４と予め設定された追随垂直距離を保ち、かつ指向方位角が飛翔方位角に一致するまで移動方向へ水平移動する。これにより、飛翔体２０は、指向仰角が取得できない状況において、使用者が指定した位置まで正確に移動できる。

続いて図７を参照されたい。本発明の移動方向及び終点座標の計算の概略図であり、終点座標の好適な計算方法を例示的に説明するためのものである。
図７に示すように、本例において、指向方位角と飛翔方位角との間の方位角差は−３０°であり、指向仰角は６０°、追随距離は４メートル、飛翔体２０は当初、位置Ｓ１に位置する。

続いて、位置Ｓ２に対応する座標（即ち、終点座標）をどのように計算するかについて説明する。まず、プロセッサ２００は、所在立体空間を座標化し、かつ目標装置２４を原点０と見なし、座標は（０、０、０）である。

続いて、プロセッサ２００は、位置Ｓ２の高さを次式（数１）と計算する。これは即ち、位置Ｓ２のＺ軸座標である。

続いて、プロセッサ２００は、位置Ｓ２の水平座標（即ち、Ｘ軸座標とＹ軸座標）を計算する。Ｓ２のＸ軸座標は、次式（数２）であり、Ｙ軸座標は次式（数３）である。

従って、プロセッサ２００は、位置Ｓ２の座標を次式（数４）であると計算できる。

これにより、本発明は測位システム（例えば、ＧＰＳまたは屋内測位システム）使用しない状況で、終点座標を正確に計算できる。

続いて、図３、図８、及び図９を同時に参照されたい。図８は本発明の第３実施例の追随遠隔操作方法の第１部分のフロー図であり、図９は本発明の第３実施例の追随遠隔操作方法の第２部分のフロー図である。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例のステップＳ１０６はステップＳ３０、Ｓ３２を含み、ステップＳ１１０はステップＳ３４〜Ｓ３８を含む。

ステップＳ３０ 目標装置２４は、測位ユニット２４４により目標座標（例えば、ＧＰＳ座標またはビーコン座標）を取得し、目標信号に加える。
ステップＳ３２ 目標装置２４は目標信号を対外的に送信する。
本実施例において、ステップＳ１１０はステップＳ３４〜Ｓ３８を含み、その詳細を以下のように説明する。

ステップＳ３４ 目標信号及び指向信号を受信した後、飛翔体２０のプロセッサ２００は飛翔体２０の現在の飛翔方位角を磁力計２０４により取得し、かつ飛翔方位角と指向信号の指向方位角とを比較する。
指向方位角が現在の飛翔方位角に一致しないとき、プロセッサ２００はステップＳ３６を実行する。そうでなければ、ステップＳ１１２を実行する。

ステップＳ３６ プロセッサ２００は、飛翔体２０の現在の飛翔座標をポジショナ２１２により取得し、目標信号の目標座標、指向信号の指向方位角、現在の飛翔座標、及び飛翔方位角にもとづき移動方向及び終点座標を決定する。
好適には、プロセッサ２００は、指向方位角と飛翔方位角との方位角差にもとづき水平移動方向を決定し、かつ目標座標、飛翔座標、及び方位角差にもとづき垂直移動方向及び終点座標を計算する。

ステップＳ３８ プロセッサ２００は、飛翔体２０が終点座標まで移動方向へ移動するよう制御する。
本発明は、測位システム（例えば、ＧＰＳまたは屋内測位システム）を使用して、飛翔体が指定位置まで移動するよう正確に制御できる。

しかも、本発明は、方位角及び座標を同時に使用することで移動方向を決定し、信号のドリフトにより目標座標または飛翔座標に誤差が生じることで計算された移動方向が誤りになることを効果的に防ぐことができる。

続いて、本発明が自動追随機能をどのように実現するかを説明する。図３、及び図１０を同時に参照されたい。図１０は本発明の第４実施例の追随遠隔操作方法の一部フロー図である。本実施例において、目標信号は送信される時間（例えば、目標信号は送信時間を含み、または目標信号は固定波長または周波数を有し、受信した目標信号の位相及び現在の時間にもとづき送信時間を推測できる）を指示できる。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例のステップＳ１１２はステップＳ４００〜Ｓ４１０を含む。

ステップＳ４００ 飛翔体２０のプロセッサ２００は、目標信号の受信時間及び送信時間を取得する。
具体的には、プロセッサ２００は目標信号を受信するたびに（即ち、ステップＳ１０８が実行されるとき）、現在の時間をこの信号の受信時間として記録する。しかも、プロセッサ２００は、目標信号から送信時間を取得できる。

ステップＳ４０２ プロセッサ２００は受信時間、送信時間、及び信号伝送速度にもとづき飛翔体２０と目標装置２４との間の実際距離を計算する。
例を挙げると、超音波（信号伝送速度は３４０メートル／秒）を使用して目標信号を伝送し、送信時間は０秒目、受信時間は０．０１秒目である場合、プロセッサ２００は実際距離を（０．０１−０）×３４０＝３．４メートルと計算できる。

ステップＳ４０４ プロセッサ２００は、実際距離が追随距離よりも大きいか否かを判断する。プロセッサ２００が実際距離は追随距離よりも大きいと判断する場合、ステップＳ４０６を実行する。そうでなければ、ステップＳ４０８を実行する。

ステップＳ４０６ プロセッサ２００は、飛翔体２０が目標装置２４に接近するよう制御して実際距離を減らすことで、実際距離が追随距離に一致するようにする。
ステップＳ４０８ プロセッサ２００は、実際距離が追随距離よりも小さいか否かを判断する。プロセッサ２００が実際距離は追随距離よりも小さいと判断する場合、ステップＳ４１０を実行する。そうでなければ、実際距離は追随距離に等しいと判断し、追随遠隔操作方法を終了する。

ステップＳ４１０ プロセッサ２００は、飛翔体２０が目標装置２４から離れるよう制御して実際距離を増やすことで、実際距離が追随距離に一致するようにする。
これにより、本発明は、飛翔体２０が目標装置２４に自動的に追随し、かつ目標装置２４と追随距離を保つようにできる。

本発明は別途、高度追随機能を提供し、飛翔体２０が目標装置２４の高度変化にもとづき自動的に昇降するようにできる。図３、及び図１１を同時に参照されたい。図１１は本発明の第５実施例の追随遠隔操作方法の一部フロー図である。本実施例において、目標信号は目標高度を含む。

好適には、目標装置２４は目標高度を高度ユニット２４６により取得し、または目標高度（例えば、ＧＰＳ座標の海抜高度）を測位ユニット２４４により取得できる。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例の追随遠隔操作方法はさらにステップＳ５０〜Ｓ５８を含む。

ステップＳ５０ プロセッサ２００は目標高度及び飛翔高度を取得し、かつ目標高度及び飛翔高度にもとづき飛翔体２０と目標装置２４との間の実際垂直距離を計算する。
好適には、プロセッサ２００は目標信号から目標高度を取得する。しかも、プロセッサ２００は飛翔体の現在の飛翔高度を高度計２１０により感知し、または現在の座標の飛翔高度をポジショナ２１２により取得できる。

ステップＳ５２ プロセッサ２００は、実際垂直距離が予め設定された追随垂直距離よりも大きいか否かを判断する。プロセッサ２００が実際垂直距離は追随垂直距離よりも大きいと判断する場合、ステップＳ５４を実行する。そうでなければ、ステップＳ５６を実行する。

ステップＳ５４ プロセッサ２００は、飛翔体が高度を下げるよう制御することで実際垂直距離が追随垂直距離に一致するようにする。
ステップＳ５６ プロセッサ２００は、実際垂直距離が追随垂直距離よりも小さいか否かを判断する。プロセッサ２００が実際垂直距離は追随垂直距離よりも小さいと判断する場合、ステップＳ５８を実行する。そうでなければ、実際垂直距離は追随垂直距離に等しいと判断し、追随遠隔操作方法を終了する。

ステップＳ５８ プロセッサ２００は、飛翔体が高度を上げるよう制御することで実際垂直距離が追随垂直距離に一致するようにする。
これにより、本発明は、飛翔体２０が目標装置２４と固定の追随垂直距離を保つようにすることができる。

続いて、図３、及び図１２を同時に参照されたい。図１２は本発明の第６実施例の追随遠隔操作方法の一部フロー図である。本実施例は、自動方向変換機能をさらに提供し、飛翔体２０が自動的に目標装置２４に正面を向けるようにすることができる。しかも、本実施例において、飛翔体２０は複数の送受信機２０２を含む。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例の追随遠隔操作方法はステップＳ６０〜Ｓ６４をさらに含む。

ステップＳ６０ 飛翔体２０のプロセッサ２００は複数の送受信機２０２により同一の目標信号を受信し、かつ各送受信機２０２が目標信号を受信した受信時間を記録する。
ステップＳ６２ プロセッサ２００は、複数の受信時間の受信時間差を計算し、かつ受信時間差が予め設定された予定時間差（例えば、０秒、または０．００１秒未満）であるか否かを判断する。

プロセッサ２００が受信時間差は予定時間差に一致しないと判断した場合、ステップＳ６４を実行する。そうでなければ、飛翔体２０の正面は目標装置２４に既に向いていると判断し、かつ追随遠隔操作方法を終了する。

ステップＳ６４ プロセッサ２００は、受信時間差にもとづき飛翔体２０が移動、または方向変換（例えば、時計回りに自己で回転する、または反時計回りに自己で回転する）するよう制御して飛翔体２０の正面が目標装置２４に向くようにする。

実施例において、前述の自動方向変換機能は、自動的にビデオカメラ２１４の正面を目標装置２４に向けるものである。具体的には、飛翔体２０にはプロセッサ２００に電気的に接続された電動雲台（未図示）が設けられ、ビデオカメラ２１４は電動雲台に設けられ、プロセッサ２００は電動雲台の回転を制御することでビデオカメラ２１４の正面が異なる方向に向くようにできる。しかも、プロセッサ２００は、飛翔体２０の正面とビデオカメラ２１４の正面との間の角度差を識別できる（例えば、電動雲台には角度エンコーダが設けられており、プロセッサ２００は角度エンコーダにより電動雲台の現在の回転角度を知りえ、かつ飛翔体２０の正面とビデオカメラ２１４の正面との間の角度差を計算できる）。

しかも、飛翔体２０は主に、使用者に自撮り機能を提供するために用いられ、前述の飛翔体２０の正面が目標装置２４に向く場合、飛翔体２０を移動させ、または方向変換させて目標装置２４に正面が向くようにし、または電動雲台を回転させることで飛翔体２０上のビデオカメラ２１４のレンズを方向変換させて目標装置２４に正面が向くようにでき、これらに限定しない。

さらに、電動雲台の回転行為は、飛翔体２０の回転行為と互いに独立しており、例えば、プロセッサ２００は、飛翔体２０が回転を停止、または時計回りに特定の角度回転するよう制御し、かつ同時に電動雲台が反時計回りに特定の角度回転するよう制御できる。

続いて、図１３を参照されたい。本発明の自動方向変換の概略図である。本例において、飛翔体２０は２組の送受信機２０２０、２０２２を含む。しかも、２組の送受信機２０２０、２０２２は飛翔体２０の両側に対応して設けられている。

図１３に示すように、Ｓ１に位置する飛翔体２０は目標装置２４に正面が向いている。この状況で、送受信機２０２０の受信時間は送受信機２０２２の受信時間と同じである。さらに、飛翔体２０が送受信機２０２０の受信時間にもとづき計算した実際距離Ｄ１及び送受信機２０２２の受信時間にもとづき計算した実際距離Ｄ２も同じである。

Ｓ２に位置する飛翔体２０は目標装置２４に正面が向いていない。この状況で、送受信機２０２０の受信時間は送受信機２０２２の受信時間よりも大きく（送受信機２０２２と目標装置２４との間の距離のほうが短い）、しかも、飛翔体２０が送受信機２０２０の受信時間にもとづき計算した実際距離Ｄ３は送受信機２０２２の受信時間にもとづき計算した実際距離Ｄ４よりも大きい。

しかも、飛翔体２０はこの状況で、実際距離Ｄ３が実際距離Ｄ４と同じになる（即ち、目標装置２４に正面が向く）まで自動的に反時計回りに回転する。
Ｓ３に位置する飛翔体２０も目標装置２４に正面が向いていない。この状況で、送受信機２０２０の受信時間は送受信機２０２２の受信時間よりも小さく（送受信機２０２２と目標装置２４との間の距離のほうが長い）、しかも、飛翔体２０が送受信機２０２０の受信時間にもとづき計算した実際距離Ｄ５は送受信機２０２２の受信時間にもとづき計算した実際距離Ｄ６よりも小さい。

しかも、飛翔体２０はこの状況で、実際距離Ｄ５が実際距離Ｄ６と同じになる（即ち、目標装置２４に正面が向く）まで自動的に時計回りに回転する。
続いて、図１４を参照されたい。本発明の飛翔体の移動の概略図であり、飛翔体２０が所望の方向まで既に移動したかをどのようにして自動方向変換機能により判断できるかを説明するためのものである。

本例において、磁力計２０４は飛翔体２０中に固定されており、飛翔体２０が自己で回転するとき、磁力計２０４は対応する地磁気変化を感知できるようになっている（即ち、対応する方位角を感知できる）。
しかも、本例において、飛翔体２０がＳ１に位置し、かつ目標装置２４に正面が向いているとき、磁力計２０４が感知した飛翔方位角は０°である。

飛翔体２０が位置Ｓ２まで移動し、かつ目標装置２４に正面が向くとき、飛翔体２０の自己回転により、飛翔方位角が３０°に変更された（即ち、飛翔体は３０°自己で回転した）ことを磁力計２０４は感知できる。
さらに、図から、飛翔体２０が目標装置２４に正面を向けている状況で、飛翔体２０の自己回転の角度（即ち、飛翔方位角）は飛翔体２０が目標装置２４回りを移動する角度と同じであることがわかる。

従って、飛翔体２０が移動し続けて飛翔方位角が指向方位角に等しくなるとき（即ち、方位角度差が０°）、飛翔体２０は所望の方向に位置することを表し、移動を停止できる。
続いて、図１５を参照されたい。本発明の第７実施例の軌跡記録及びトラッキングのフロー図である。本実施例は、軌跡記録機能及びトラッキング機能をさらに提供し、飛翔体２０の飛翔軌跡を記録でき、かつ記録された飛翔軌跡にもとづき飛翔体２０が自動的に巡航するよう制御できる。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例の追随遠隔操作方法はさらに、軌跡記録機能及びトラッキング機能を実現するための以下のステップをさらに含む。

ステップＳ７００ 飛翔体２０のプロセッサ２００は軌跡記録モードに入る。好適には、遠隔操作装置２２のヒューマンマシンインターフェース２３０には軌跡記録キーをさらに含み、軌跡記録キーが押されたとき、遠隔操作装置２２は軌跡記録信号を生成して飛翔体２０へ送信することで、プロセッサ２００が軌跡記録モードに入るようにできる。

ステップＳ７０２ 軌跡記録モードにおいて、プロセッサ２００は時間ごとに飛翔体２０の飛翔軌跡を記録する。
好適には、プロセッサ２００は、遠隔操作装置２２から受信したすべての指向信号（指向信号は指向仰角、指向方位角、発送時間、及び追随距離を含んでもよい）を記録し、飛翔軌跡とする。

好適には、プロセッサ２００が、毎回、移動するときの駆動装置２０８を制御するためのパラメータ（例えば、自己回転角度、移動高度、または移動距離）を記録し、飛翔軌跡とする。
好適には、プロセッサ２００は、所在の立体空間を座標化し、かつ飛翔体２０の立体空間における座標変化を記録し、飛翔軌跡とする。

ステップＳ７０４ プロセッサ２００は、軌跡の記録を停止するか否かを判断する。
好適には、遠隔操作装置２２のヒューマンマシンインターフェース２３０には軌跡記録停止キーをさらに含み、軌跡記録停止キーが押されたとき、遠隔操作装置２２は軌跡記録停止信号を生成して飛翔体２０へ送信することで、プロセッサ２００が記録された飛翔軌跡をメモリ２０６に記憶し（例えば、軌跡アーカイブにまとめる）、かつ軌跡記録モードから離れるようにできる。
プロセッサ２００が軌跡の記録を停止したと判断した場合、ステップＳ７０６を実行する。そうでなければ、ステップＳ７０２を再度実行する。

ステップＳ７０６ 飛翔体２０のプロセッサ２００はトラッキングモードに入る。好適には、遠隔操作装置２２のヒューマンマシンインターフェース２３０にはトラッキングキーをさらに含み、トラッキングキーが押されたとき、遠隔操作装置２２はトラッキング信号を生成して飛翔体２０へ送信することで、プロセッサ２００がトラッキングモードに入るようにできる。

ステップＳ７０８ トラッキングモードでは、プロセッサ２００は事前に記憶した飛翔軌跡をメモリ２０６から読み取る。
ステップＳ７１０ プロセッサ２００は、読み取られた飛翔軌跡に沿って飛翔体２０が移動するよう制御する。

本発明は、飛翔体が予め計画された飛翔軌跡にもとづき自動的に巡航するようにできる。
図１６を参照されたい。本発明の第８実施例の機能操作のフロー図である。本実施例は多種の操作機能を提供する。図３に示す第１実施例に比較して、本実施例の追随遠隔操作方法はさらに、機能操作を実現するための以下のステップをさらに含む。

ステップＳ８０ 飛翔体２０のプロセッサ２００は、遠隔操作装置２２から操作信号を受信する。
具体的には、遠隔操作装置２２のヒューマンマシンインターフェース２３０には多種の操作ボタンをさらに含み、各操作ボタンが押されたとき、遠隔操作装置２２は対応する操作信号を生成して飛翔体２０へ送信できる。
例を挙げると、ヒューマンマシンインターフェース２３０には、平面決定操作キー、微調整つまみ、距離調整つまみ、及び録画／録画停止キーを含んでもよい。

平面決定操作キーが押されたとき、遠隔操作装置２２は平面決定操作信号を生成して対外的に送信できる。微調整つまみが回転されたとき、遠隔操作装置２２は方向微調整及び距離微調整を含む微調整操作信号を生成できる。距離調整つまみが回転されたとき、遠隔操作装置２２は対応して回転する距離調整信号を生成できる。録画／録画停止キーがはじめて押されたとき、遠隔操作装置２２は録画生成信号を生成でき、録画／録画停止キーが再度押されたとき、遠隔操作装置２２は録画停止信号を生成できる。

Ｓ８２ プロセッサ２００は、受信した操作信号にもとづき対応する操作を実行する。
例を挙げると、プロセッサ２００が平面決定操作信号を受信したとき、現在の所望の方向に対応する平面を決定し、かつその平面を飛翔体２０の移動可能範囲に設定することで、飛翔体２０がその平面中で移動するよう制限されるようにできる。

プロセッサ２００が微調整操作信号を受信したとき、飛翔体２０が微調整方向へ微調整距離偏移するよう制御できる（例えば、左に３０センチ移動する、または下へ５０センチ下降する）。
プロセッサ２００が距離調整信号を受信したとき、距離調整信号にもとづき追随距離の値を調整できる（例えば、追随距離を増やす、または追随距離を減らす）。

プロセッサ２００が録画信号を受信したとき、ビデオカメラ２１４が録画を始めるよう制御できる。しかも、プロセッサ２００はさらに、時間にもとづき飛翔体２０の飛翔軌跡の記録を開始できる。
プロセッサ２００が録画停止信号を受信したとき、ビデオカメラ２１４が録画を停止するよう制御できる。しかも、プロセッサ２００が、飛翔軌跡を記録中であると判断するとき、さらに飛翔軌跡の記録を停止できる。

以上に述べたものは本発明の好適な具体例のみであり、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の内容を運用してなされたすべての等価の変更は、いずれも同様に皆、本発明の範囲内に含まれることを特に説明する。

１０ 遠隔操作器
１００、１０２ 制御バー
１２ 飛翔体
２ 飛翔体システム
２０ 飛翔体
２００ プロセッサ
２０２、２０２０、２０２２ 送受信機
２０４ 磁力計
２０６ メモリ
２０８ 駆動装置
２１０ 高度計
２１２ ポジショナ
２１４ ビデオカメラ
２２ 遠隔操作装置
２２０ 処理モジュール
２２２ 送受信機モジュール
２２４ 磁力計モジュール
２２６ ジャイロスコープモジュール
２２８ 加速度計モジュール
２３０ ヒューマンマシンインターフェース
２４ 目標装置
２４０ 処理ユニット
２４２ 送受信ユニット
２４４ 測位ユニット
２４６ 高度ユニット
Ｄ１〜Ｄ６ 追随距離
Ｅ１、Ｅ２ 所望の方向
Ｓ１〜Ｓ３ 位置
Ｏ 原点
Ｓ１００〜Ｓ１１２ 追随遠隔操作ステップ
Ｓ２０〜Ｓ２２ 指向信号生成ステップ
Ｓ２４〜Ｓ２８ 第１移動ステップ
Ｓ３０〜Ｓ３２ 目標信号生成送信ステップ
Ｓ３４〜Ｓ３８ 第２移動ステップ
Ｓ４００〜Ｓ４１０ 追随ステップ
Ｓ５０〜Ｓ５８ 高度調整ステップ
Ｓ６０〜Ｓ６４ 自動方向変換ステップ
Ｓ７００〜Ｓ７１０ 軌跡記録及びトラッキングステップ
Ｓ８０〜Ｓ８２ 操作ステップ

Claims (12)

1. ａ）遠隔操作装置（２２）が指向操作を受け入れ、ここで、前記指向操作は、前記遠隔操作装置（２２）を移動させることで所望の方向（Ｅ１、Ｅ２）へ指向することであるステップと、
   ｂ）前記指向操作にもとづき指向信号を生成するステップと、
   ｃ）前記指向信号を対外的に送信するステップと、
   ｄ）飛翔体（２０）が前記指向信号を受信し、かつ目標装置（２４）から目標信号を受信するステップと、
   ｅ）前記指向信号にもとづき、前記飛翔体（２０）が前記所望の方向（Ｅ１、Ｅ２）へ移動するよう制御するステップと、
   ｆ）移動過程において、前記目標信号にもとづき、前記飛翔体（２０）が前記目標装置（２４）と追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）を保つよう制御するステップと、を含む飛翔体の追随遠隔操作方法。
2. 前記指向信号は指向方位角を含み、前記ステップｂは、ｂ１）前記指向方位角を前記遠隔操作装置（２２）の磁力計モジュール（２２４）により感知するステップを含み、
   前記ステップｅは、
   ｅ１）前記指向方位角が前記飛翔体（２０）の現在の飛翔方位角に一致しないとき、前記指向方位角及び前記飛翔方位角にもとづき移動方向を決定するステップと、
   ｅ２）前記飛翔体（２０）が前記移動方向へ移動し、かつ前記目標装置（２４）に正面が向くよう制御するステップと、を含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
3. 前記指向信号は指向仰角をさらに含み、前記ステップｂは、ｂ２）傾斜角を前記遠隔操作装置（２２）のジャイロスコープモジュール（２２６）により感知し、かつ前記傾斜角にもとづき前記指向仰角を計算するステップをさらに含み、
   前記ステップｅ１は、前記追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）、前記指向仰角、及び前記指向方位角と前記飛翔方位角との間の方位角差にもとづき前記移動方向及び終点座標を決定することであり、前記ステップｅ２は、前記飛翔体（２０）が前記終点座標まで前記移動方向へ移動するよう制御することである請求項２に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
4. 前記指向信号は指向仰角をさらに含み、前記ステップｂは、ｂ３）移動ベクトルを前記遠隔操作装置の加速度計モジュールにより感知し、かつ前記移動ベクトルにもとづき前記指向仰角を計算するステップをさらに含み、
   前記ステップｅ１は、前記追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）、前記指向仰角、及び前記指向方位角と前記飛翔方位角との間の方位角差にもとづき前記移動方向及び終点座標を決定することであり、前記ステップｅ２は、前記飛翔体（２０）が前記終点座標まで前記移動方向へ移動するよう制御することである請求項２に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
5. 前記目標信号は目標座標を含み、前記ステップｅ１は、
   ｅ１１）飛翔座標を前記飛翔体（２０）のポジショナ（２１２）により取得するステップと、
   ｅ１２）前記目標座標、前記飛翔座標、前記指向方位角、及び前記飛翔方位角にもとづき前記移動方向及び終点座標を決定するステップと、を含み、
   前記ステップｅ２は、前記飛翔体（２０）が前記終点座標まで前記移動方向へ移動するよう制御することである請求項２に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
6. 前記ステップｆは、
   ｆ１）前記目標信号を受信しかつ受信時間を記録し、ここで、前記目標信号は送信時間を指示するステップと、
   ｆ２）前記受信時間、前記送信時間、及び信号伝送速度にもとづき前記飛翔体（２０）と前記目標装置との間の実際距離を計算するステップと、
   ｆ３）前記実際距離が前記追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）よりも大きいとき、前記飛翔体（２０）が前記目標装置へ接近するよう制御し、かつ前記実際距離が前記追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）よりも小さいとき、前記飛翔体（２０）が前記目標装置から離れるよう制御するステップと、を含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
7. 前記目標信号は前記目標装置の目標高度を含み、前記ステップｆは、
   ｆ４）前記飛翔体（２０）の飛翔高度を取得し、かつ前記目標高度及び前記飛翔高度にもとづき前記飛翔体（２０）と前記目標装置との間の実際垂直距離を計算するステップと、
   ｆ５）前記実際垂直距離が前記追随垂直距離よりも大きいとき、前記飛翔体（２０）が高度を下げるよう制御し、かつ前記実際垂直距離が前記追随垂直距離よりも小さいとき、前記飛翔体（２０）が高度を増やすよう制御するステップと、を含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
8. ｇ１）前記飛翔体（２０）が移動過程において、前記飛翔体（２０）の複数の送受信機（２０２、２０２０、２０２２）により同一の前記目標信号を受信し、かつ各送受信機（２０２、２０２０、２０２２）の受信時間を記録するステップと、
   ｇ２）これらの受信時間の受信時間差が予定時間差に一致しないとき、前記飛翔体（２０）が方向変換するよう制御して前記飛翔体（２０）が前記目標装置に向くようにするステップと、をさらに含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
9. ｈ１）移動過程において、時間にもとづき前記飛翔体（２０）の飛行軌跡を記録するステップと、
   ｈ２）トラッキング信号を受信したとき、前記飛翔体の軌跡を読み取るステップと、
   ｈ３）前記飛翔体（２０）が前記飛翔軌跡に沿って移動するよう制御するステップと、をさらに含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
10. ステップｉ）平面決定操作信号を受信したとき、前記所望の方向（Ｅ１、Ｅ２）に対応する平面を決定し、かつ前記平面を前記飛翔体（２０）の移動可能範囲に設定することで、前記飛翔体（２０）が前記平面中で移動するよう制限されるステップをさらに含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
11. 前記ステップａは、前記遠隔操作装置の指向操作キーが押されている間、前記指向操作を受け入れることである請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。
12. ｊ１）前記飛翔体（２０）が前記遠隔操作装置から微調整操作信号を受信したとき、前記微調整操作信号にもとづき、前記飛翔体（２０）が微調整方向へ偏移するよう制御するステップと、
    ｊ２）前記遠隔操作装置から距離調整信号を受信したとき、前記距離調整信号にもとづき前記追随距離（Ｄ１〜Ｄ６）を調整するステップと、
    ｊ３）前記遠隔操作装置から録画信号を受信したとき、前記飛翔体（２０）のビデオカメラ（２１４）が録画を開始し、かつ時間にもとづき前記飛翔体（２０）の飛翔軌跡を記録するよう制御するステップと、をさらに含む請求項１に記載の飛翔体の追随遠隔操作方法。

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