本明細書で提供するシステム、方法、及びデバイスは、追跡デバイスと標的物体との間の相対位置を高い正確度及び/又は精密度で判断し、それによってデバイスの追跡正確度を改善できる。相対位置は、追跡デバイスの推定ロケーション、物体の推定ロケーション、及び補正量に基づいて判断されてもよい。デバイスの追跡正確度は、補正量の使用を通じて改善されうる。補正量は、例えば基地局等の参照ロケーションの推定ロケーションと、参照ロケーションの既知のロケーションとに基づいて求められてもよい。例えば、基地局の既知のロケーションは、追跡デバイスと標的物体との間の相対位置を判断する参照点としての役割を果たすことができる。
ある実施形態において、追跡デバイスと標的物体との位置が判断され、位置目標を達成するために追跡デバイスと物体とが相互に関してポジショニングされてもよい。位置目的は、デバイスと物体との間の所定の空間構成を含んでいてもよい。ある実施形態において、追跡デバイスと物体との位置は、あるポジショニング誤差レベルを達成するために、実時間で判断されてもよい。ポジショニング誤差レベルは、例えば1cmレベルであってもよい。ある実施形態において、本明細書において提供されるシステム、方法、及びデバイスを使用して、少なくとも1つの追跡デバイスと少なくとも1つの物体の動的な編成、アラインメント、又は連携が高い正確度で判断されてもよい。
当然のことながら、本発明の様々な態様は、個々にも、まとめても、又は相互に組み合わせても理解することができる。本明細書で説明される本発明の各種の態様は、後述の具体的な用途の何れにも、又は他の何れの種類の遠隔操作型輸送手段若しくは移動可能物体にも適用することができる。
本発明は、無人航空機(UAV)のポジショニングの正確度を改善し、移動体の追跡正確度を改善するためのシステム、デバイス、及び方法の少なくとも1つの実施形態を提供する。UAVの説明は、何れの種類の移動体、例えば地上、地下、水中、水上、航空、又は宇宙ベースの移動体に適用されてもよい。
図1は、ある実施形態による、追跡デバイス102と標的物体104との間の補正相対位置を判断するポジショニングシステム100を示している。相対位置判断(RPD)モジュール106が、本発明の実施形態により提供されてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断するように構成されていてもよい。追跡デバイスは、静止していても移動してもよい。標的物体は、静止してもいても移動してもよい。ある実施形態において、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置は、追跡デバイス又は標的物体の少なくとも一方が移動している間に、また運動可能である間に判断されてもよい。何れかの瞬間に、追跡デバイス又は標的物体は移動及び/又は停止可能であってもよい。例えば、UAVはしばらくホバリングしてから、他の位置に移動してもよい。補正相対位置は、それらの推定ロケーションとは異なり、追跡デバイスと標的物体の実際のロケーションとの間の相対位置に密接に対応していてもよく、これについては本明細書中で後述する。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体から離れて位置付けられていてもよい。例えば、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体のうち少なくとも1つと通信する遠隔サーバ内に設置されてもよい。RPDモジュールは、他の何れの種類の外部デバイス(例えば、追跡デバイス用のリモートコントーラ、標的物体により担持される物体、基地局等の参照ロケーション、他の追跡デデバイス)に提供されていてもよく、又はクラウドコンピューティングインフラストラクチャ上で分散されていてもよい。他のある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス上に位置付けられてもよい。例えば、RPDモジュールは、追跡デバイスの筐体内に設置されてもよい。ある別の実施形態において、RPDモジュールは標的物体上に位置付けられてもよい。例えば、RPDモジュールは標的物体上に設置されてもよい。ある別の実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つと通信する基地局に設置されてもよい。RPDモジュールは、RPDモジュールが追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断できるかぎり、どこに位置付けられてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイス、標的デバイス、基地局、又は追跡デバイス及び標的物体の位置を示すデータを受け取る他の何れのデバイスとも通信してよい。
ある実施形態において、追跡デバイスはUAVであってもよい。場合によっては、追跡デバイスは、UAVの上に実装され、又はその中に提供されてもよい。UAVに関する本明細書中の説明は、他の何れの種類の航空機にも、又は他の何れの種類の移動物体にも当てはまり、その逆でもある。追跡デバイスは、自己推進運動が可能であってもよい。UAVの説明は、何れの種類の無人移動可能物体(例えば、空中、地上地中、水上水中、又は宇宙を移動することができる)にも当てはまる。UAVは、リモートコントローラからの命令に応答可能であってもよい。リモートコントローラは、UAVに物理的に接続されていなくてもよく、離れた場所からUAVと無線で通信してもよい。場合によっては、UAVは、自律的に又は半自律的に動作可能であってもよい。UAVは、事前にプログラムされた命令セットに従うことが可能であってもよい。場合によっては、UAVは、リモートコントローラからの1つ又は複数の命令に応答することによって半自律的に動作し、それ以外は自律的に動作してもよい。例えば、リモートコントローラからの1つ又は複数の命令は、1つ又は複数のパラメータに従ってUAVによる自律的又は半自律的動作のシーケンスを開始してもよい。
UAVは、UAVが空中を動き回ることができるようにしうる1つ又は複数の推進ユニットを有していてもよい。1つ又は複数の推進ユニットは、UAVが1又は複数の、2又はそれ以上の、3又はそれ以上の、4又はそれ以上の、5又はそれ以上の、6又はそれ以上の自由度で移動できるようにしてもよい。場合によっては、UAVは、1つ、2つ、3つ、又はそれ以上の回転軸の周囲で回転可能であってもよい。回転軸は、相互に垂直であってもよい。回転軸は、UAVの飛行経路を通じて相互に垂直のままであってもよい。回転軸は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。UAVは、1つ又は複数の次元に沿って移動可能であってもよい。例えば、UAVは、1つ又は複数のロータにより生成される揚力によって上方に移動可能であってもよい。場合によっては、UAVは、Z軸(UAVの方位に関して上方であってもよい)、X軸、及びY軸のうち少なくとも1つ(横方向であってもよい)に沿って移動可能であってもよい。UAVは、相互に垂直であってもよい1つ、2つ、又は3つの軸に沿って移動可能であってもよい。
UAVはロータクラフトであってもよい。場合によっては、UAVは複数のロータを含んでいてもよいマルチロータクラフトであってもよい。複数のロータは、回転してUAVのための揚力を生成可能であってもよい。ロータは、UAVが空中を自由に動きまわれるようにできる推進ユニットであってもよい。ロータは、同じ回転数で回転してもよく、及び/又は同じ量の揚力又は推力を発生させてもよい。ロータは、任意選択により、異なる量の揚力若しくは推力を発生させ、及び/又はUAVを回転させることのできる、変化する回転数で回転してもよい。場合によっては、1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、10、又はそれ以上のロータがUAVに提供されてもよい。ロータは、それらの回転軸が相互に平行になるように配置されてもよい。場合によっては、ロータは、相互に関して何れの角度の回転軸を有していてもよく、これらはUAVの回転に影響を与えうる。
UAVは筐体を有していてもよい。筐体は、1つ又は複数の内部空洞を有していてもよい。UAVは、中央本体を含んでいてもよい。UAVは任意選択により、中央本体から分岐する1つ又は複数のアームを有していてもよい。アームは、推進ユニットを支持してもよい。1つ又は複数の分岐空洞がUAVのアーム内にあってもよい。筐体は、中央本体から分岐するアームを含んでいても、含んでいなくてもよい。場合によっては、筐体は、中央本体とアームを包含する一体部分から形成されてもよい。或いは、別々の筐体又は部品を使って中央本体とアームを形成してもよい。
、追跡デバイスは、空間位置を変化させる(例えば、X方向、Y方向、及びZ方向の少なくとも一方向に並進する)ことによって、移動可能であってもよい。或いは、又はこれと組み合わせて、追跡デバイスは、空間内で方位を変化させるように構成されてもよい。例えば、追跡デバイスは、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも1つの周囲で回転可能であってもよい。1つの例において、追跡デバイスは、空間位置を実質的に変化させなくてもよいが、角度方向を変化させてもよい(例えば、構造体等の静止している支持手段にしっかりと取り付けられた監視カメラ)。他の例において、追跡デバイスは、実質的に方位を変化させず、空間位置を変化させてもよい。場合によっては、追跡デバイスは空間位置及び角度方向の両方を変化させることが可能であってもよい。
標的物体は、あらゆる適当な環境内で移動するように構成された何れの物体であってもよく、例えば空中(例えば、固定翼航空機、回転翼航空機、又は固定翼も回転翼も持たない航空機)、水中(例えば、船舶又は潜水艦)、地上(例えば、乗用車、トラック、ボックスカー、バン、オートバイ等の自動車、ステッキ、釣竿等の移動可能な構造若しくは支持体、又は列車)、地下(例えば、地下鉄)、宇宙(例えば、宇宙飛行機、人工衛星、又はプローブ)、又はこれらの環境のあらゆる組合せがある。標的物体は、遠隔操作される移動体等の移動体とすることができる。ある実施形態において、標的物体は、人間や動物等の生体、又は人間の集合や動物の群れとすることができる。或いは、標的物体は、人間や動物等の生体、又は移動体等の可動物体により担持されてもよい。標的は、任意選択により、地理的特徴、植物、ランドマーク、又は構造物等、実質的に静止した物体であってもよい。
標的物体は、環境内で6自由度(例えば並進3自由度、回転3自由度)に関して自由に移動できてもよい。或いは、標的物体の移動は、1つ又は複数の自由度に関して、例えば所定の経路、軌道、又は方位によって制約できる。移動は、例えばエンジン又はモータ等、何れの適当な作動機構によっても作動させることができる。標的物体の作動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風エネルギー、重力エネルギー、化学的エネルギー、核エネルギー、又はこれらのあらゆる適当な組合せ等の、何れの適当なエネルギー源によっても動力供給できる。標的物体は、更に後述されるような推進システムを介した自走式であってもよい。推進システムは任意選択により、エネルギー源、例えば電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風エネルギー、重力エネルギー、化学的エネルギー、核エネルギー、又はこれらのあらゆる適当な組合せにより動作してもよい。
場合によっては標的物体は移動体とすることができる。適当な移動体としては、水上、水中移動体、航空移動体、宇宙移動体又は地上、以下移動体が含まれていてもよい。例えば、航空移動体は、固定翼航空機(例えば、飛行機、グライダ)、回転翼航空機(例えば、ヘリコプタ、ロータクラフト)、固定翼と回転翼の両方を有する航空機、又は何れも持たない航空機(例えば、飛行船、熱気球)であってもよい。輸送手段は自走式とすることができ、例えば、空中、水上又は水中、宇宙空間、又は地上若しくは地下での自走式とすることができる。自走式輸送手段は、推進システム、例えば1つ又は複数のエンジン、モータ、車輪、アクスル、磁石、ロータ、プロペラ、ブレード、ノズル、若しくはこれらのあらゆる適当な組合せ等の推進システムを利用できる。場合によっては、推進システムは、可動物体が離陸し、着陸し、その現在の位置及び方位の少なくとも1つを維持し(ホバリング等)、向きを変え、及び/又は、位置を変えることができるようにするために使用することができる。
標的物体は、追跡デバイスと同じ種類の可動物体であってもよく、又は、追跡デバイスとは異なる種類の可動物体であってもよい。例えば、追跡デバイス及び標的物体の両方がUAVであってもよい。追跡デバイス及び標的物体は、同じ種類のUAVであっても、異なる種類のUAVであってもよい。異なる種類のUAVは、異なる形状、フォームファクタ、機能、又はその他の特性を有していてもよい。
前述のように、RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断するように構成されてもよい。補正相対位置は、追跡デバイスと標的物体との間の距離108によって定義されてもよい。この距離は、追跡デバイス上の所定の地点と標的物体上の所定の地点との間で測定されてもよい。距離は、水平距離成分108hと垂直距離成分108vとを含んでいてもよい。水平距離成分は、追跡デバイスから延び、標的物体の水平面と交差する垂直線の長さにより示されてもよい。水平面はX−Y軸内で延びていてもよい。垂直距離成分は、標的物体から延び、追跡デバイスの垂直面と交差する水平線の長さとして示されてもよい。垂直面は、Z−X軸及びZ−Y軸の少なくとも1つの軸内で延びていてもよい。追跡デバイスは、標的物体に関して、距離108とその水平成分108hとの間の角度(に位置付けられてもよい。水平距離成分は、任意選択により、追跡デバイスと標的物体との間の距離の水平成分の大きさであってもよい。或いは、水平成分は、複数の成分、例えば緯度経度成分に基づいていてもよい。場合によっては、距離108は、追跡デバイスと標的物体との間の距離の大きさを、異なる成分に分解することなく、表してもよい。角度データ、例えば角度(、すなわち水平角度は方向性を提供できる。
RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の実際の相対位置は、標的物体の推定ロケーションと追跡デバイスの推定ロケーションとに基づいて判断するように構成されてもよい。標的物体及び追跡デバイスの推定ロケーションは、図2に示されるポジショニングシステム200を使って取得されてもよい。具体的には、図2は、標的物体及び追跡デバイスの推定ロケーションを取得するために使用可能な全地球的航法衛星システム(GNSS)を示している。GNSSは、世界中の何れの場所にあるユーザのGNSS受信機の地理的ロケーションもピンポイントで特定するために使用可能な衛星システムを説明するために使用することができる用語である。GNSSシステムは一般的に、全地球測位システム(GPS)、全地球的航法衛星システム(GLONASS)、ガリレオ(Galileo)、及び北斗(Beidou)からなる。GNSシステムの各々は、地上局網と一緒に動作する地球周回軌道衛星コンステレーションを利用してもよい。標的物体及び追跡デバイスの推定ロケーションは、地球の中心を原点とする三次元デカルト座標内にあってもよい。
図2を参照すると、追跡デバイス202及び標的物体204は各々、その中に配置される受信機210を含んでいてもよい。例えば、受信機は、追跡デバイス又は標的物体の筐体内に設置されてもよい。場合によっては、受信機は、追跡デバイス又は標的物体の筐体の外に配置されてもよい。ある実施形態において、標的物体が人である場合、受信機はその人の体に設置されてもよく、例えばユーザデバイスに埋め込まれた受信機等である。ユーザデバイスは、コンピューティングデバイスであってもよい。例えば、ユーザデバイスとしては、デスクトップコンピュータ、ラップトップ若しくはノートブックコンピュータ、モバイルデバイス(例えば、スマートフォン、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、及びタブレット)、及びウェアラブルデバイス(例えば、スマートウォッチ)を含むことができる。ユーザデバイスとしてはまた、他の何れのメディアコンテンツプレイヤ、例えばセットトップボックス、テレビ、ビデオゲームシステム、又はデータの提供又はレンダリングが可能なあらゆる電子デバイスを含むことができる。ユーザデバイスは、例えば1つ又は複数のプロセッサ等の既知のコンピューティングコンポーネント、及びプロセッサによって実行されソフトウェア命令データを記憶する1つ又は複数のメモリデバイスを含むことができる。
受信機は、1つ又は複数の衛星212から送信されるGNSS信号214を受信する。各受信機は、多受信機の最も近くに位置し、受信機からの視界内にある多数の衛星(例えば、3つ又はそれ以上)からのGNSS信号を受信するように構成されてもよい。標的物体の推定ロケーションは、標的物体において受信されたGNSS信号の第一の集合に基づいて取得されてもよい。追跡デバイスの推定ロケーションは、追跡デバイスにおいて受信されたGNSS信号の第二の集合に基づいて判断されてもよい。図2の例において、追跡デバイスと標的物体の各々の受信機とは、3つの衛星と通信していてもよい。しかしながら、受信機は、幾つの衛星と通信してもよい。例えば、追跡デバイス上の受信機は、衛星212a、212b、及び212cからのGNSS信号を受信してもよく、その一方で、標的物体上の受信機は、衛星212b、212c、及び212dからのGNSS信号を受信してもよい。追跡デバイス及び標的物体上の受信機は、異なる時間にGNSS信号の第一の集合及び第二の集合を受信してもよく、それは、標的物体及び追跡デバイスは通常、異なる衛星から異なる距離に位置付けられているからである。
各GNSS受信機は、アンテナ、フロントエンドモジュール、ベースバンド信号処理モジュール及びアプリケーションモジュールの少なくとも1つを含んでいてもよい。アンテナは、例えば、GNSS信号を受信するように構成されたLバンドアンテナであってもよい。受信されたGNSS信号はしばしば、大気効果によるノイズと干渉とを含んでいるかもしれない。そのため、フロントエンドモジュールは、入ってくるGNSS信号をダウンコンバート、フィルタ処理、増幅、及びデジタル化するように構成されてもよい。ベースバンド信号処理モジュールは、異なる信号を取得し、追跡するために使用できる信号処理ルーチンを含んでいてもよい。アプリケーション処理モジュールは、結果として得られたGNSS情報を処理して、ユーザにとって有意義な結果(例えば、追跡デバイスと標的物体の推定ロケーション)を提供するように構成されてもよい。
GNSS受信機は、衛星により放送された信号を処理することによって、推定位置(position)、速度(velocity)、及び精密時間(precise time)(PVT)を判断できる。衛星は常に運動(周回)しているため、GNSS受信機は、中断されないソリューションを計算するために、視界内にある衛星からの信号を常に取得し、追跡しなければならないかもしれない。各GNSS受信機は、受信機の衛星群までの距離を計算することによって、航法ソリューションを計算するように構成された1つ又は複数のプロセッサを含んでいてもよい。受信機の距離は、各衛星と各受信機に設置された現地時計に従って、宇宙空間を光速で移動する着信信号の伝搬速度を抽出することによって計算されてもよい。時差は、時差に真空内の光速を乗じることによって擬似距離に変換される。擬似距離は、衛星とユーザとの間の真の距離の大まかな推定であってもよい。
標的物体と追跡デバイスとの推定ロケーションは、GNSS信号の三角法を使って、多数の衛星からの情報が関わる計算を通じて取得されてもよい。各衛星は、精密な間隔でコード化信号を送信してもよい。GNSS信号は、受信機にとって既知の擬似ランダムコード(1と0とのシーケンス)を含んでいてもよい。コードの受信機生成バージョンと受信機測定バージョンとを時間整合させることによって、エポックと呼ばれる、コードシーケンス内の特定点の到達時間(TOA)を受信機のクロックの時間スケールの中で見つけることができる。GNSS信号はまた、メッセージを含んでいてもよく、これはコードエポックの送信時間(TOT)(GPSシステムの時間スケール)とその時間における衛星の位置を含む。受信機は、上記の信号情報を位置、速度、及び時間推定値に変換することができる。この情報を使い、受信機は送信側の衛星の正確な位置と、衛星と受信機との間の距離(送信時間の遅延に基づく)を計算することができる。その結果、追跡デバイスと標的物体との推定位ロケーションが多数の衛星からの信号データの三角法によって得られる。
しかしながら、ほとんどの例において、標的物体と追跡デバイスとの推定ロケーションは、位置誤差によってそれぞれの実際のロケーションからずれているかもしれない。位置誤差は、GNSS信号が大気層の中を伝播することと、ノイズ量による誤差から生じるかもしれない。誤差としては、衛星クロック誤差、軌道誤差、電磁層誤差、対流圏誤差、受信機クロック誤差及びマルチパス誤差の少なくとも1つが含まれていてもよい。
場合によっては、位置誤差は、約1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、又は10mからの範囲であってもよい。位置誤差は、水平正確度成分及び垂直正確度成分の少なくとも1つを含んでいてもよい。水平正確度成分は、CEP(Circular Error Probability)(確率誤差円)として提供されてもよい。水平及び垂直正確度成分は、まとめて確率誤差球(Spherical Error Probability)(SEP)として提供されてもよい。CEP及びSEPは、GNSS実時間測定のGPS正確度の尺度として使用されてもよい。CEP正確度は、水平正確度に関連付けられ、水平面(すなわち、地図上の位置)にのみ適用される。CEPは、実際のGPS測定値の50%を含む、真の数値を中心とする円の半径として定義される。CEPと異なり、SEPは、水平及び垂直面の両方に当てはまる。50パーセンタイルという場合、データポイント又は位置の半分がこの半径の球の中に含まれる。
例えば、CEP正確度が1メートルの受信機は、時間の50%が真の測定値の1メートル以内にある。時間の残りの50%については、測定値には1メートルを超える誤差がある。場合によっては、地上の同じ地点のCEP測定値は、2倍の確率で異なるかもしれない。例えば、受信機のCEPが1メートルである場合、同じ地点での異なる測定値間には2メートルの差があるかもしれない。
推定ロケーションの垂直正確度成分は、水平正確度成分より2倍から5倍悪い。これは、受信機のロケーションに関する衛星のロケーションによるものである。垂直正確度成分は計算が難しく、これは、衛星が、そこから高さが測定される限定的な限定視点を有するからである。垂直正確度成分は、受信機がGNSS信号を受信機の下から(すなわち、地球の反対側から)受信することができれば、正確に測定することができる。しかしながら、これは地球によって遮断される。また、GNSS信号送信の弧は水平より垂直であり、その結果、垂直正確度成分の誤差が大きい。
ある場合には、水平正確度成分は、Distance Root Mean Square(DRMS)により明示されてもよい。これは、水平位置誤差の二乗平均の平方根であり、実際の位置が65%の確率で確率円内にある。場合によっては、水平正確度成分は、水平位置誤差のDRMSの2倍により明示されてもよく、実際の位置が95%の確率で所定の確率円内に入る。2DRMS円は、DRMS円の半径の2倍である。同様に、3DRMS円では97.5%の確率が得られ、DRMS円の半径の3倍である。
追跡デバイスと標的物体の推定ロケーションは有意でありうる位置誤差を含むため、追跡デバイスと標的物体との間の相対位置は、それらの推定ロケーションだけでは正確に判断できないかもしれない。例えば、追跡デバイスと標的物体との間の相対位置は、それらの推定ロケーションだけでは、1cmレベルの正確度で判断できない。追跡デバイスと標的物体との間の相対位置を正確に判断するために、補正量が使用されてもよい。補正量を追跡デバイスと標的物体の推定ロケーションに適用して、位置誤差を補償できる。
補正量は、図3に示される構成を使用して求められてもよい。具体的には、図3は、ある実施形態による、補正量を取得することができるポジショニングシステム300を示している。図3を参照すると、基地局316が提供されてもよい。基地局は、その中に設置された受信機310を含んでいてもよい。受信機は、1つ又は複数の衛星312から送信されたGNSS信号314を受信するように構成されたGNSS受信機であってもよい。受信機は、受信機の最も近くに位置付けられ、その受信機の視野内にある多数の衛星(例えば、3つ又はそれ以上)からGNSS信号を受信するように構成されてもよい。例えば、図3の実施形態において、基地局の受信機は、3つの衛星312a、312b、及び312cと通信していてもよい。基地局の推定ロケーションは、基地局の受信機において受信されたGNSS信号の集合に基づいて取得されてもよい。
基地局の本明細書中の説明は、既知のロケーションを有する何れの種類の参照ロケーションにも適用されてよい。参照ロケーションは、静止していてもよい。或いは、参照ロケーションは、移動可能であるが、本明細書の他の箇所でより詳しく説明される精度の数値のように、高い精密度でわかっているロケーションを有していてもよい。参照ロケーションは、地上、静止した構造物若しくは物体、又は可動構造又は物体上に支持されてもよい。
追跡デバイス及び標的物体と同様に、基地局の推定ロケーションはまた、その実際のロケーションから位置誤差だけずれているかもしれない。位置誤差は、GNSS信号が大気層を通って伝播すること、及びノイズ量による誤差から生じているかもしれない。誤差としては、衛星クロック誤差、軌道誤差、電離層誤差、対流圏誤差、受信機クロック誤差、及びマルチパス誤差の少なくとも1つが含まれていてもよい。
これらの誤差を補正するために、補正量が基地局の推定位置と基地局の既知のロケーションとに基づいて求められてもよい。基地局の既知のロケーションは、既知の地球空間座標セットを有する、正確に測量されたロケーションであってもよい。基地局の既知のロケーションは、測量機器318を使って取得されてもよい。測量機器は、セオドライトとスチールバンド、トータルステーション、レベルアンドロッド、測量GPSシステム、3Dスキャナ、各種の形態の空中撮影、及び/又は当業者により知られる他の測量ツールが含まれていてもよい。測量機器は、点の地球又は三次元位置と、基地局でのそれらとの間の距離と角度を取得するために使用できる。基地局の実際ロケーションは、高い精度、例えば、20cm、15cm、12cm、10cm、7cm、5cm、4cm、3cm、2cm、1.5cm、1cm、0.7cm、0.5cm、0.3cm、0.1cm、0.05cm、又は0.01cm以内の精密度でわかっていてもよい。基地局の既知のロケーションは、本明細書中に記載されている数値の何れ以内まで正確であってもよい。
補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとの差であってもよい。例えば、補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとの間の空間的差分を含んでいてもよい。空間的差分は、三次元デカルト座標で提供されてもよい。
補正量を有益なものとするために、追跡デバイスと標的物体は、基地局の近くに位置付けられている必要がある。これは補正量の正確度が、基地局からの距離の増大と共に低下しうるからであり、これは、基地局、追跡デバイスと、及び標的物体に設置された異なる受信機までの信号の伝播に影響を与える大気効果による。図4は、追跡デバイス402、標的物体404、及び基地局416を含むポジショニングシステム400を示している。追跡デバイス及び標的物体のための補正量を提供するために使用される対応する基地局は、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの所定の範囲内にあってもよい。ある実施形態において、追跡デバイスと標的物体は、基地局から約20kmの範囲内に位置付けられていてもよい。ある実施形態において、追跡デバイスと標的物体は、基地局から約20km、25km、30km、35km、40km、45km、50km、又はそれ以上の範囲内に位置付けられていてもよい。範囲は、その中心を基地局に置く円として定義されてもよい。場合によっては、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つに最も近い1つ又は複数の基地局が選択されてもよい。
図4に示されるように、基地局、追跡デバイス、及び標的物体の受信機410は、複数の衛星412からGNSS信号414を受信するように構成されてもよい。複数の衛星は、地球の周囲を周回するように構成されてもよい。ある代替的な実施形態において、複数の衛星は、宇宙のある地点で静止し、固定されていてもよい。図4の例において、追跡デバイス、標的物体、及び基地局の各々の受信機は、3つの衛星と通信していてもよい。例えば、基地局の受信機は、衛星412a、412b、及び412cからGNSS信号の第一の集合を受信してもよく、追跡デバイスの受信機は、衛星412b、412c、及び412dからGNSS信号の第二の集合を受信してもよく、標的物体の受信機は、衛星412c、412d、及び412eからGNSS信号の第三の集合を受信してもよい。それぞれの受信機は、GNSS信号の第一の集合、第二の集合、及び第三の集合を異なる時間に受信してもよく、これは、基地局、追跡デバイス、及び標的物体が通常、異なる衛星から異なる距離に位置付けられているからである。
基地局、追跡デバイス、及び標的物体の推定ロケーションは、GNSS信号から取得されてもよい。推定ロケーションは、異なる位置誤差を有しているかもしれない。例えば、図5は、基地局、追跡デバイス、及び標的物体の実際のロケーションと推定ロケーションとの間の差を示している。実際のロケーションは実線の枠で示され、推定ロケーションは破線の枠で示されている。枠をつなぐ破線は、実際のロケーションと推定ロケーションとの間の相対位置を示している。例えば、追跡デバイスの推定ロケーションと標的物体の推定ロケーションとの間の相対位置は、距離508’により定義される。それに対して、追跡デバイスの実際のロケーションと追跡物体の実際のロケーションとの間の相対位置は、距離508で定義されてもよい。図5に示されるように、実際の相対位置(距離508により定義)と推定相対位置(距離508’により定義)とは、上記の位置誤差だけ異なっているかもしれない。その結果、追跡デバイスは、数メートルのオーダで位置誤差を含む推定相対位置だけを使用して、1cmの正確度レベルまで標的物体を正確に追跡することはできないかもしれない。本発明の実施形態は、後述のように、RPDモジュールを使用する追跡デバイスによって、標的物体を1cmレベルの正確度又はそれ以下まで追跡可能にすることができる。
例示的なRPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の実際のロケーション間の相対位置を高い正確度で判断することができる。例えば、追跡デバイス及び標的物体のうち少なくとも1つの実際のロケーションは、本明細書の他の箇所に記載されている精密度のレベル以内で取得することができる。図6はある実施形態によるRPDモジュール606のブロック図を示している。図6を参照すると、RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断するように構成されていてもよい。追跡デバイス及び標的物体は、図1、2、4及び5の追跡デバイス及び標的物体に対応していてもよい。補正相対位置は、(1)標的物体の推定ロケーション、(2)移動追跡デバイスの推定ロケーション、及び(3)補正量に基づいて判断されてもよい。補正相関位置は、標的物体と追跡デバイスとの間の空間構成に対応していてもよい。空間構成は、例えば標的物体と追跡デバイスとの間の距離を含んでいてもよい。この距離は、追跡デバイスと標的物体との間の垂直距離成分及び追跡デバイスと標的物体との間の水平距離成分の少なくとも1つを含んでいてもよい。ある実施形態において、RPDモジュールは、バロメータに関係なく垂直距離成分を測定することができる。RPDモジュールは、それ以外のいかなるセンサからの情報も必要とせずに、垂直距離を測定することができる。例えば、RPDモジュールは、UAVに搭載されるセンサ(例えば、バロメータ、超音波センサ、ビジョンセンサ、熱センサ、磁気センサ)からの情報を必要とせずに、垂直距離を測定することができる。RPDモジュールは、反射信号を利用する搭載センサからの情報を必要とせずに、垂直距離を測定することができる。場合によっては、空間構成は、追跡デバイスの標的物体に関する姿勢又は方位を含んでいてもよい。
補正量は、既知のロケーションを有する基地局で求められてもよい。基地局は、図3、4、及び5に示される基地局に対応していてもよい。基地局の既知のロケーションは、既知の地球空間座標セットを有する、正確に測量された位置であってもよい。基地局の既知のロケーションは、位置基準としての役割を果たしてもよく、そこから標的物体と追跡デバイスとの間の補正相対位置が判断されてもよい。既知のロケーションは、1cmレベル以内の精密度で提供されてもよい。
補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとに基づいていてもよい。補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとの間の差であってもよい。
ある実施形態において、補正量は、differential GNSS方式に基づいていてもよい。differential GNSS(DGNSS)とは、1つ又は複数の基準/基地局を使用することによる一次GNSSコンステレーション情報の強化に基づく1種のGNSSオーグメンテーションシステムであり、差分情報を放送して、GNSS推定ロケーションの正確度を改善することができる。基地局のロケーションが正確にわかっている場合、実際のロケーションからの推定ロケーションの偏差は、differential GNSSを使って計算することができる。differential GNSS方式は、GNSS支持機構位相測定及び受信したGNSS信号の擬似距離測定の少なくとも1つに従って補正量を求めることを含んでいてもよい。場合によっては、補正量は、GNSS支持機構位相測定及び擬似距離測定の少なくとも1つに対してリアルタイムキネマティック(RTK)計算を実行することによって求められてもよい。個々の衛星までの測定擬似距離に対する補正は、RTK計算を使って計算することができる。RTK計算は、GNSS支持機構位相の曖昧性を修正することを含んでいてもよい。
補正量は、RTK補正信号の中に含められてもよい。RTK補正信号は、海上無線技術委員会(RTCM)標準に基づいていてもよい。ある実施形態において、RTK補正信号は、標的物体及び追跡デバイスに、実質的に同じ時間に(「同時に」)送信されてもよい。場合によっては、RTK補正信号は、標的物体及び追跡デバイスに実時間で送信されてもよい。RTK補正信号は、標的物体及び追跡デバイスに、モバイルデータプロトコルを使って送信されてもよく、モバイルデータプロトコルとしては、汎用パケット無線システム(GPRS=General Packet Radio Services)、GSM(登録商標)、拡張データGSM環境(Enhanced Data GSM Environment)(EDGE)、3G、4G、又はロングタームエボリューション(Long Term Evolution)(LTE)プロトコルが含まれていてもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは、標的物体と追跡デバイスとの間の補正相対位置を判断して、位置目標を達成するように構成されてもよい。位置目標は、追跡デバイスと標的物体との間の所定の距離を含んでいてもよい。位置目標は、標的物体に関する追跡デバイスの所定の姿勢を含んでいてもよい。位置目標は、標的物体を実質的に、追跡デバイスを使って取得された画像フレームの標的領域内にポジショニングすることによって達成されてもよい。画像フレームは、追跡デバイス上の撮像デバイスを使って取得されてもよい。撮像デバイスはカメラを含んでいてもよい。標的領域は、画像フレームの中央領域であってもよい。ある実施形態において、標的領域は画像フレームの縁辺領域であってもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは、標的物体の補正ロケーションを、(1)標的物体の推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて取得するように構成されもよい。RPDモジュールはまた、追跡デバイスの補正ロケーションを、(1)追跡デバイスの推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて取得するように構成されてもよい。標的物体の補正ロケーションは、基地局の既知のロケーションに関して取得されてもよい。同様に、追跡デバイスの補正ロケーションは、基地局の既知のロケーションに関して取得されてもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの位置を、標的物体の補正ロケーションと追跡デバイスの補正ロケーションとに基づいて判断し、位置目標を達成するために追跡デバイスと標的物体が相互に関してポジショニングされるように構成されてもよい。追跡デバイス又は標的物体のうちの少なくとも一方の位置は、1つ又は複数のアクチュエータを使って判断されてもよい。追跡デバイスは、移動体上に位置付けられてもよい。1つ又は複数のアクチュエータは、移動体を、又は追跡デバイスを移動体に関して移動させて、追跡デバイスの位置を判断するように構成されてもよい。ある実施形態において、移動体はUAVであってもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス又は標的物体の位置及び補正ロケーションの少なくとも1つを、追跡デバイス、標的物体、又は基地局のうちの少なくとも1つの運動中に判断することができる。標的物体、追跡デバイス、及び基地局は、静止していても移動可能であってもよい。ある実施形態において、標的物体は移動可能であってもよく、追跡デバイス又は標的物体のうちの少なくとも一方の位置は、標的物体の運動中に判断されてもよい。ある他の実施形態において、追跡デバイスは移動可能であってもよく、追跡デバイス又は標的物体のうちの少なくとも一方の位置は、追跡デバイスの運動中に判断されてもよい。ある別の実施形態において、基地局は静止していてもよく、追跡デバイス又は標的物体のうちの少なくとも一方の位置は、基地局が静止している状態で判断されてもよい。ある代替的な実施形態において、基地局は移動可能であってもよく、追跡デバイス又は標的物体のうちの少なくとも一方の位置は、基地局の運動中に判断されてもよい。
追跡デバイスと標的物体との間の位置目標は、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの移動特性を調整することによって達成されてもよい。追跡デバイスの移動特性は、追跡デバイスの姿勢、瞬間位置、速度、又は加速度のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。標的物体の移動特性は、標的物体の姿勢、瞬間位置、速度、又は加速度のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。ある実施形態において、追跡デバイ又は標的物体のうちの少なくとも一方の移動特性は、追跡デバイスの移動特性が標的物体の移動特性と実質的に同じになるように調整されてもよい。場合によっては、追跡デバイスの移動特性は追跡デバイスの速度であってもよく、標的物体の移動特性は標的物体の速度であってもよい。他の例において、追跡デバイスの移動特性は追跡デバイスの加速度であってもよく、標的物体の移動特性は標的物体の加速度であってもよい。
位置目標は、追跡デバイスと標的物体との間の所定の距離を含んでいてもよい。所定の距離は、追跡デバイスと標的物体との間の垂直距離と、追跡デバイスと標的物体との間の水平距離を含んでいてもよい。垂直距離は、バロメータに関係なく測定されてもよい。水平距離は、追跡デバイス及び標的物体が静止している時は2cm(又は本明細書の他の箇所に記載されている数値のうちの何れか)の正確度で、また追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つが移動している時には5cm(又は、本明細書の他の箇所に記載されている数値のうちの何れか)の正確度で測定されてもよい。垂直距離は、追跡デバイス及び標的物体が静止している時は3cm(又は本明細書の他の箇所に記載されている数値のうちの何れか)の正確度で、また追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つが移動している時には5cm(又は、本明細書の他の箇所に記載されている数値のうちの何れか)の正確度で測定されてもよい。任意選択により、静止時の正確度は垂直距離より水平距離において高くてもよく、又はその逆であってもよい。任意選択により、静止時の正確度は移動時の正確度より高くてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイスの高度を、追跡デバイスの補正ロケーションと標的物体の補正ロケーションとに基づいて制御するように更に構成されてもよい。
追記デバイスは、移動可能な装置によって支持されてもよい。ある実施形態において、移動可能な装置は無人航空機であってもよい。
ある代替的な実施形態において、追跡デバイスは、静止している装置により支持されてもよい。追跡デバイスは、ある期間にわたって複数の画像フレームを取得するように構成されてもよい。追跡デバイスは、撮像デバイスが支持構造に関して移動することができるようにするための撮像デバイス用支持機構を含んでいてもよい。撮像デバイスは、光学カメラであってもよい。ある実施形態において、撮像デバイスは熱画像デバイスであってもよい。撮像デバイスは、超音波又は音響信号を利用して標的を撮影してもよい。複数の画像フレームは、標的物体又は追跡デバイスのうちの少なくとも一方の運動中に取得されてもよい。位置目標は、標的物体を実質的に、各画像フレームの標的領域内にポジショニングすることによって達成されてもよい。標的領域は、各画像フレームの中央領域であってもよい。ある実施形態において、標的領域は各画像フレームの縁辺領域であってもよい。ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス又は標的物体のうちの少なくとも一方の位置を、複数の画像フレームを相互に比較することによって判断し、位置目標を達成するために追跡デバイスと標的物体とが相互に関してポジショニングされるように更に構成されてもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス及び少なくとも1つの物体の少なくとも1つの位置を実時間で判断し、あるポジショニング公差レベルを達成することができる。例えば、RPDモジュールは、標的物体の実時間ロケーションを5cm以内の正確度(又は、本明細書の他の箇所に記載されている他のあらゆる高精密度の数値)で取得し、追跡デバイスの実時間ロケーションを5cm以内の正確度(又は、本明細書の他の箇所に記載されている他のあらゆる高精密度の数値)で取得するように構成されてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの位置を、標的物体の実時間ロケーションと追跡デバイスの実時間ロケーションとに基づいて判断し、標的物体及び追跡デバイスが、位置目標を10cmの誤差レベル(又は、本明細書の他の箇所に記載されている他のあらゆる高精密度の数値)で達成するよう相互に関してポジショニングされるように構成されてもよい。
追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの位置は、1つ又は複数のアクチュエータを使って行われてもよい。ある実施形態において、追跡デバイスは、移動体上に位置付けられてもよい。1つ又は複数のアクチュエータは、移動体を、又は移動体に関して追跡デバイスを移動させて、追跡デバイスの位置を判断するように構成されてもよい。ある実施形態において、移動体は無人航空機であってもよい。
ある実施形態において、標的物体の実時間ロケーションは、標的物体の補正ロケーションと実質的に同じであってもよく、追跡デバイスの実時間ロケーションは、追跡デバイスの補正ロケーションと実質的に同じであってもよい。前述のように、標的物体の補正ロケーションは、(1)標的物体の推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断されてもよい。追跡デバイスの補正ロケーションは、(1)追跡デバイスの推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断されてもよい。
前述のように、RPDモジュールは、RPDモジュールが追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断できるかぎり、どこに位置付けられていてもよい。図7、8、9、及び10は、RPDモジュールが位置付けられてもよい異なる実施形態を示している。
例えば、図7は、例示的なRPDモジュールが遠隔的に位置付けられるポジショニングシステム700を示す。図7の例において、RPDモジュール706は、追跡デバイス702、標的物体704、及び基地局716から遠隔的に位置付けられてもよい。場合によっては、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つと通信する遠隔サーバ720の中に設置されてもよい。
サーバとしては、ウェブサーバ、エンタープライズサーバ、又は他のあらゆる種類のコンピュータサーバが含まれていてもよく、コンピューティングデバイス(例えば、基地局に、追跡デバイス上に及び標的物体上の少なくとも1つに位置付けられる)からの要求(例えば、HTTP、又はデータ送信を開始できるその他のプロトコル)を受け取るようにプログラムされ、コンピューティングデバイスに要求されたデータを供給するようにプログラムされたコンピュータとすることができる。これに加えて、サーバは、データ配信のための放送施設、例えばFree−to−air、ケーブル、衛星、及びその他の放送施設とすることができる。サーバはまた、データネットワーク(例えば、クラウドコンピューティングネットワーク)内のサーバであってもよい。
前述のように、RPDモジュールは、サーバ内に含められてもよい。例えば、RPDモジュールは、サーバと共に含められるソフトウェア及びハードウェアコンポーネントの少なくとも一方であってもよい。サーバは、1つ又は複数のプロセッサと、プログラム命令を記憶するための少なくとも1つのメモリとを有することができる。プロセッサは、特定の命令セットを実行できる単独の、又は複数のマイクロプロセッサ、field programmable gate array(FPGA)又はデジタル信号プロセッサ(DSP)とすることができる。コンピュータ読取可能命令は、有形の非一時的なコンピュータ読取可能媒体、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM(compact disk−read only memory)、MO(光磁気)、DVD−ROM(digital versatile disk−read only memory)、DVD RAM(digital veratile disk−random access memory)、又は半導体メモリ上に記憶することができる。或いは、プログラム命令は、ハードウェアコンポーネント又はハードウェアとソフトウェアの組合せ、例えばASIC、専用計算機、又は汎用計算機の中に実装することができる。
図7を参照すると、RPDモジュール706は、基地局716からの補正量716s、追跡デバイス702からの信号702s、及び標的物体704からの信号704sを受信するように構成されてもよい。信号702sは、標的デバイスの推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよく、信号704sは、標的物体の推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよい。前述のように、RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を、(1)追跡デバイスの推定ロケーション、(2)標的物体の推定ロケーション、及び(3)補正量に基づいて判断できる。
補正量と信号は、RPDモジュールに1つ又は複数のネットワーク722を介して送信されてもよい。図7は、3つのネットワーク722を示しているが、当業者であれば、これら3つのネットワークは1つのネットワークとして、2つのネットワークとして、又は4つ以上のネットワークとして実装できることがわかるであろう。幾つのネットワークが想定されてもよい。
ネットワークは、RPDモジュールと基地局との間、RPDモジュールと追跡デバイスとの間、及びRPDモジュールと標的物体との間の両方向通信を可能にすることができる。ネットワークは、ある実施形態において、ポジショニングシステム内のコンポーネントを、それらの間の通信を可能にするために接続する1つ又は複数のネットワークとして実装されてもよい。例えば、当業者であればわかるように、ネットワークは、インターネット、無線ネットワーク、有線ネットワーク、ローカルエリアネットワーク(LAN)、Wide Area Network(WAN)、Bluetooth(登録商標)、近距離無線通信(NFC)、又はその他、ポジショニングポシステムの1つ又は複数のコンポーネント間の通信を提供する何れの種類のネットワークとして実装されてもよい。ある実施形態において、ネットワークは、セル及びページャネットワークの少なくとも一方、衛星、認可された無線、認可された無線と免許不要の無線との組合せ、及び電力線通信を使って実装されてもよい。ネットワークは、無線、有線、メッシュネットワーク、又はそれらの組合せであってもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは追跡デバイス内に位置付けられてもよい。図8は、RPDモジュール806が追跡デバイス802内に位置付けられているポジショニングシステム800を示す。RPDモジュールは、追跡デバイスと共に含められるソフトウェア及びハードウェアコンポーネントの少なくとも一方であってもよい。例えば、RPDモジュールは、1つ又は複数のプロセッサと、プログラム命令を記憶するための少なくとも1つのメモリとを有していてもよい。プロセッサは、特定の命令セットを実行することができる単独若しくは複数のマイクロプロセッサ、Field Programmable Gate Array(FPGA)、又はデジタル信号プロセッサ(DSP)とすることができる。コンピュータ読取可能命令は、有形の非一時的なコンピュータ読取可能媒体、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM(compact disk−read only memory)、MO(光磁気)、DVD−ROM(digital versatile disk−read only memory)、DVD RAM(digital veratile disk−random access memory)、又は半導体メモリ上に記憶できる。或いは、プログラム命令は、ハードウェアコンポーネント又はハードウェアとソフトウェアの組合せ、例えばASIC、専用計算機、又は汎用計算機の中に実装することができる。
図8を参照すると、RPDモジュール806は、基地局816からの補正量816sと標的物体804からの信号804sとを受信するように構成されてもよい。信号804sは、標的物体の推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよい。補正量及び信号はRPDモジュールに、1つ又は複数のネットワーク822を介して送信されてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイス上に位置付けられたGNSS受信から追跡デバイスの推定位置を取得してもよい。場合によっては、GNSS受信機は、RPDモジュールに内蔵されてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を、(1)追跡デバイスの推定ロケーション、(2)標的物体の推定ロケーション、及び(3)補正量に基づいて判断するように構成されてもよい。図8は2つのネットワーク822を示しているが、当業者であればわかるように、2つのネットワークは単独のネットワークとして実装することも、3つ以上のネットワークとして実装することもできる。図8のネットワーク822は、図7のネットワーク722と同様であってもよい。
ある他の実施形態において、RPDモジュールは、基地局に位置付けられてもよい。図9は、RPDモジュール906が基地局916に位置付けられるポジショニングシステム900を示している。RPDモジュールは、基地局と共に含められるソフトウェア及びハードウェアコンポーネントの少なくとも一方であってもよい。例えば、RPDモジュールは、1つ又は複数のプロセッサと、プログラム命令を記憶するための少なくとも1つのメモリを有していてもよい。プロセッサは、特定の命令セットを実行することができる単独若しくは複数のマイクロプロセッサ、field programmable gate array(FPGA)、又はデジタル信号プロセッサ(DSP)とすることができる。コンピュータ読取可能命令は、有形の非一時的なコンピュータ読取可能媒体、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM(compact disk−read only memory)、MO(光磁気)、DVD−ROM(digital versatile disk−read only memory)、DVD RAM(digital veratile disk−random access memory)、又は半導体メモリ上に記憶できる。或いは、プログラム命令は、ハードウェアコンポーネント又はハードウェアとソフトウェアの組合せ、例えばASIC、専用計算機、又は汎用計算機の中に実装することができる。
図9を参照すると、RPDモジュール906は、追跡デバイス902からの信号902sと標的物体904からの信号904sとを受信するように構成されてもよい。信号902sは、追跡デバイスの推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよく、信号904sは、標的物体の推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよい。信号はRPDモジュールに1つ又は複数のネットワーク922を介して送信されてもよい。RPDモジュールは、補正量を、基地局におけるGNSS受信機から取得したその推定ロケーションと既知のロケーションとに基づいて計算してもよい。場合によっては、GNSS受信機はRPDモジュールに内蔵されてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を、(1)追跡デバイスの推定ロケーション、(2)標的物体の推定ロケーション、及び(3)補正量に基づいて判断するように構成されてもよい。図9は、2つのネットワーク922を示しているが、当業者であればわかるように、2つのネットワークは単独のネットワークとして実装することも、3つ以上のネットワークとして実装することもできる。図9のネットワーク922は、図8のネットワーク822及び図7のネットワーク722と同様であってもよい。
ある別の実施形態において、RPDモジュールは標的物体上に位置付けられてもよい。図10は、RPDモジュール1006が標的物体1004上に位置付けられるポジショニングシステム100を示している。RPDモジュールは、標的物体と共に含められるソフトウェア及びハードウェアコンポーネントの少なくとも一方であってもよい。例えば、RPDモジュールは、1つ又は複数のプロセッサと、プログラム命令を記憶するための1つ又は複数のメモリとを有していてもよい。プロセッサは、特定の命令セットを実行することができる単独若しくは複数のマイクロプロセッサ、field programmable gate array(FPGA)、又はデジタル信号プロセッサ(DSP)とすることができる。コンピュータ読取可能命令は、有形の非一時的なコンピュータ読取可能媒体、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM(compact disk−read only memory)、MO(光磁気)、DVD−ROM(digital versatile disk−read only memory)、DVD RAM(digital veratile disk−random access memory)、又は半導体メモリ上に記憶できる。或いは、プログラム命令は、ハードウェアコンポーネント又はハードウェアとソフトウェアの組合せ、例えばASIC、専用計算機、又は汎用計算機の中に実装することができる。
図10を参照すると、RPDモジュール1006は、追跡デバイス1002からの信号1002sと基地局1016からの補正量1016sを受信するように構成されてもよい。信号1002sは、追跡デバイスの推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよい。補正量及び信号は、1つ又は複数のネットワーク1022を介してRPDモジュールに送信されてもよい。RPDモジュールは、標的物体の推定位置を、標的物体上に位置付けられたGNSS受信機から取得してもよい。場合によっては、GNSS受信機は、RDMモジュールに内蔵されてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置は、(1)追跡デバイスの推定ロケーション、(2)標的物体の推定ロケーション、及び(3)補正量に基づいて判断するように構成されてもよい。図10は、2つのネットワーク1022を示しているが、当業者であればわかるように、2つのネットワークは単独のネットワークとして実装することも、3つ以上のネットワークとして実装することもできる。図10のネットワーク1022は、図9のネットワーク922、図8のネットワーク822及び図7のネットワーク722と同様であってもよい。
図11は、ある実施形態による、移動追跡デバイスを使用した標的物体の追跡を示している。図11の追跡システム1100において、RPDモジュールは、追跡デバイス1102と標的物体1104との間の補正相対位置1108を、追跡デバイスが標的物体に追従している間に判断できる。補正相対位置は、標的物体が異なる標高を有する変化する地形上を移動する際に、また追跡デバイスの標的物体に関する距離及び方位が変化する時にも、正確に判断することができる。例えば、時間T1で、標的物体はより高い標高に位置付けられているかもしれず、追跡デバイスは標的物体の真上にあるかもしれない。時間T2で、標的物体は、下り坂の上で、より低い標高に位置付けられているかもしれず、追跡デバイスは標的物体の若干右上にあるかもしれない。時間T3で、標的物体は最も低い標高に位置付けられているかもしれず、追跡デバイスは標的物体の上方の、その実質的に左側にあるかもしれない。時間T4で、標的物体は時間T3のその位置より高い標高の、上り坂に位置付けられているかもしれず、追跡デバイスは標的物体の左上にあるかもしれない。上述の時間インスタンス(T1、T2、T3、及びT4)の各々で、RPDモジュールは、図6、7、8、9及び10において説明した実施形態の1つ又は複数を使用して、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を正確に判断することができる。
RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも一方の位置を、標的物体補正ロケーションと追跡デバイスの補正ロケーションとに基づいて更に判断/制御して、位置目標を達成するために追跡デバイスと標的物体を相互に関してポジショニングすることができる。
ある実施形態において、位置目標は、追跡デバイスと標的物体との間の所定の距離を含んでいてもよい。場合によっては、追跡デバイスは、標的物体から指定された距離内にあってもよい。指定された距離又は所定の距離は、全体的な大きさ、水平大きさ及び垂直大きさの少なくとも1つを有していてもよい。ある実施形態において、追跡デバイスは、定義された範囲内の何れにあってもよい。ある代替的な実施形態において、追跡デバイスは、標的物体から最小離間距離に設置されていてもよい。
ある実施形態において、位置目標は、追跡デバイスと標的物体との間の所定の空間配置を含んでいてもよい。例えば、追跡デバイスは、標的物体に関して特定位置に配置されていてもよい。この位置は、横方向のみ、高さ方向のみ、又は横方向と高さ方向の両方を含んでいてもよい。ある実施形態において、位置目標は、空間配置の点のみ、方位の点のみ、又は空間及び方位配置の両方の点を含んでいてもよい。
ある実施形態において、位置目標は、標的物体に関する所定の飛行パターンであってもよい。例えば、追跡デバイスは、所定のレートで標的物体を周回していても、標的物体に関してジグザグパターンで飛行していてもよい。
ある実施形態において、位置目標は、ある画像が追跡デバイス上の撮像デバイスを使ってどのように取得されかに関していてもよい。例えば、位置目標は、どのように画像が取得されるかに関していてもよい(標的物体は、画像フレームの特定の部分又は位置、例えば角、縁辺、又はその他の何れかの所定の領域に現れる)。場合によっては、位置目標は、画像フレーム内の標的物体の大きさに関していてもよい(例えば、追跡デバイスがどれだけ近接して標的物体を追跡しているか、及び/又は画像フレーム内の標的物体の拡大量)。
ある実施形態において、位置目標は、追跡デバイスが、標的物体追跡のための入力にとれだけ早く応答することができるかに関していてもよい。例えば、これは、位置目標がどれだけ迅速に達成できるかに関していてもよい。例えば、タイムラグがあってもよく、これは秒単位又はミリ秒単位内で発生しうる。
ある実施形態において、位置目標は、ユーザによる入力を通じて達成されてもよい。ユーザは、上記の種類の位置目標の何れか、及び/又は位置目標がどれだけ達成されるべきかを示すデバイスからの入力を供給してもよい。ある他の実施形態において、位置目標は完全に自動追跡によって達成されてもよい。
上記の目標は、高い精密度/正確度を有するRPDモジュールを使って達成できる。
ある代替的な実施形態において、追跡デバイスは、静止した構造により支持されてもよい。図12は、静止した構造に取り付けられた追跡デバイスを使用した標的物体の追跡を示している。静止した構造は、建物、タワー、延長ポスト、基地局、又は、ある位置に固定された何れの種類の構造体(人工又は自然)であってもよい。図12の追跡システム1200において、追跡デバイスは、静止構造1203の上に位置付けられていてもよい。RPDモジュールは、追跡デバイス1202と標的物体1204との間の補正相対位置1208を、標的デバイスが追跡物体から離れるように(又は、場合によってははれそれに向かって)移動する間に判断することができる。補正相対位置は、標的物体が、異なる標高を有する、変化する地形の上を移動する間に、また追跡デバイスの標的物体に関する距離及び方位が変化していても、正確に判断することができる。例えば、時間T1で、標的物体は下り坂の上の、追跡デバイスにより近い位置にあるかもしれない。時間T2で、標的物体はより低い標高の、追跡デバイスからより離れた位置にあるかもしれない。時間T3で、標的物体は上り坂の上の、時間T2におけるその位置より高い標高で、追跡デバイから最も遠くにあるかもしれない。上記の時間インスタンス(T1、T2、及びT3)の各々で、RPDモジュールは追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を、図6、7、8、9、及び10において説明された実施形態の1つ又は複数を使用して正確に判断することができる。
ある実施形態において、(例えば、図11及び図12の少なくとも一方における)追跡デバイスは、ある期間にわたって複数の画像フレームを取得するように構成された撮像デバイスを含んでいてもよい。追跡デバイスは、撮像デバイスが支持構造に関して移動することができるようにするための撮像デバイス用支持機構を含んでいてもよい。撮像デバイスは光学カメラであってもよい。ある代替的な実施形態において、撮像デバイスは、熱画像デバイスであってもよい。複数の画像フレームは、標的物体及び追跡デバイスの少なくとも一方の運動中に取得されてもよい。RPDモジュールは、標的物体を実質的に、各画像フレームの標的領域内にポジショニングすることによって達成することができるようにする。標的領域は、各画像フレームの中央領域であってもよい。ある実施形態において、標的領域は各画像フレームの縁辺領域であってもよい。ある実施形態において、RPDモジュールは追跡デバイス及び標的物体の少なくとも一方のロケーションを、複数の画像フレームを相互に比較して判断することができ、それによって位置目標を達成するため追跡デバイスと標的物体が相互に関してポジショニングされる。
ある実施形態において、追跡デバイスは複数提供されてもよい。図13は、複数の追跡デバイスと1つの標的物体との間の補正相対位置を判断するポジショニングシステム1300を示している。図13を参照すると、システムは、複数の追跡デバイス1302a、1302b、及び1302cと、標的物体1304と、基地局1316と、を含む。図13の例において、追跡デバイス1302aはRPDモジュール1306aを含み、追跡デバイス1302bはRPDモジュール1306bを含み、追跡デバイス1302cはRPDモジュール1306cを含む。場合によっては、RPDモジュール1306a、1306b、及び1306cは、追跡デバイスのうちの1つに位置付けられた単独のRPDモジュールに統合されてもよい。場合によっては、RPDモジュールは、基地局又は標的物体に位置付けられてもよい。場合によっては、RPDモジュールは、追跡デバイス、標的物体、及び基地局から遠隔的に位置付けられてもよい。
図13を参照すると、RPDモジュール1306aは、標的物体からの信号と基地局からの補正量とを受信してもよい。同様に、RPDモジュール1306bは、標的物体からの信号と基地局からの補正量とを受信してもよい。同様に、RPDモジュール1306cは、標的物体からの信号と基地局からの補正量とを受信してもよい。信号は、標的物体の推定ロケーションに関する情報を含んでいてもよい。RPDモジュールは、相互に通信してもよい。例えば、各RPDモジュールは、それ以外の追跡デバイスの推定ロケーション及びそれ以外の追跡デバイスの補正ロケーションの少なくとも1つを受け取ってもよい。RPDモジュールは、図14、15、及び16に示されるように、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断するために使用することができる。
図14は、ある実施形態による、複数の追跡デバイスを使用した標的物体の追跡を示している。複数の追跡デバイスは、標的物体を同時に追跡するように使用されてもよい。追跡デバイスは、同じ位置目標を有していても、異なる位置目標を有していてもよい。追跡デバイス及びRPDモジュールのうち少なくとも1つは、追跡デバイス間の相対ロケーションを知っていてもよい。これは、複数の追跡デバイスの標的物体に関する集合的ポジショニングに役立ちうる。例えば、追跡デバイスの数に応じて、追跡デバイスに関し、追跡物体に関する異なる位置目標を設定してもよい。また、追跡デバイス間の相対位置を追跡することによって、追跡デバイス間の衝突回避を可能にしてもよい。追跡デバイスの相対位置を高い正確度及び/又は精密度で知ることによって、追跡デバイスを相互により近い位置で動作させ、その際の衝突の心配を低減させることが可能になるかもしれない。例えば、追跡デバイスは、追跡デバイス同士の間に1mの間隔をあけて相互に離間した状態にさせてもよい。場合によっては、間隔は、90cm、80cm、70cm、60cm、50cm、40cm、30cm、20cm、10cm、5cm、又は1cm未満であってもよい。図13及び14を参照すると、RPDモジュールは、追跡デバイス1402a、1402b、及び1402cと標的物体1404との間の相対位置1408を判断することができる。
ある実施形態において、追跡デバイスと標的物体との間の相対位置は、時間と共に変化してもよい。例えば、図15は、追跡デバイスと標的物体との間の空間構成を示しており、この空間構成は、図14に示されるものと異なっていてもよい。図13及び15を参照すると、RPDモジュールは、追跡デバイス1502a、1502b、及び1502cと標的物体1504との間の補正相対位置1508を、これらのコンポーネントの空間構成が変化しても判断できる。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体が第一の空間構成から第二の空間構成に移動する間に補正相対位置を動的に判断することができる。図16は、複数の追跡デバイス1602a、1602b、及び1602cを使った標的物体1604の、これらのデバイスと物体が第一の空間構成から第二の空間構成に移動する間の追跡を示している。追跡デバイスは、異なる垂直高さに位置付けられていてもよい。図13及び16を参照すると、RPDモジュールは、追跡デバイス1602a、1602b、及び1602cと標的物体1604との間の補正相対位置1608を、デバイスと物体が図16の左側の第一の空間構成から図16の右側の第二の空間構成へと移動する間に動的に判断することができる。ある実施形態において、RPDモジュールは複数の追跡デバイスの補正ロケーションを判断することができ、それによって追跡デバイスが標的物体に関して所定の編成で移動する。ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイスの補正ロケーションを判断することができ、それによって追跡デバイスは、標的物体に関して定義された複数の所定の軌道をたどる。
図14、15及び16の実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイスの補正ロケーションを、(1)各追跡デバイスの推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断できる。RPDモジュールはまた、標的物体の補正ロケーションを、(1)標的物体の補正ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断することができる。RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体のうち少なくとも1つの位置を、標的物体の補正ロケーションと追跡デバイスの補正ロケーションに基づいて更に判断/制御することができ、それによって追跡デバイスと標的物体は、位置目標を達成するために相互に関してポジショニングされる。例えば、RPDモジュールは、追跡デバイスの位置を、追跡デバイスが相互に関して所定の編成で移動するように判断することができる。場合によっては、RPDモジュールは、追跡デバイスの位置を、追跡デバイスが複数の所定の軌道をたどるように判断することができる。或いは、RPDモジュールは、追跡デバイスの位置を、追跡デバイスが標的物体に関して所定の編成で移動するように判断することができる。追跡デバイスの位置は、追跡デバイスが標的部材に関して定義された複数の所定の軌道をたどるように決定されてもよい。
図14、15、及び16の実施形態において、リレイ又はピア・トゥ・ピアプロトコルを使って、複数の可動物体間でポジショニング情報を通信することができる。ピア・トゥ・ピア(P2P)プロトコルは、タスク又は作業積載物をピア間で分割する分散型アプリーションアーキテクチャ(ネットワークの1種)である。ピアは、アプリケーション内で同等の権限が与えられた対等の参加者であってもよい。図14、15、及び16の例において、複数の追跡デバイスはピアであってもよく、ノードのピア・トゥ・ピアネットワークと言い表されてもよく、これは相互に接続される破線により示されている。複数の追跡デバイスは、相互に通信して、あるタスク(例えば、標的物体の追跡)を実行してもよい。各追跡デバイスは、その実時間位置をそれ以外の追跡デバイスに通信してもよい。したがって、障害物が存在し、標的物体と特定の追跡デバイスとの間の信号通信を遮断することになっても、その追跡デバイスは、他の追跡デバイスから標的物体の実時間ポジショニング情報を受信して、それ以外の追跡デバイスの位置で自己の位置を校正することにより、依然として標的物体を高い正確度で間接的に追跡することができる。
ある実施形態において、標的物体は、複数で提供されてもよい。図17は、ある実施形態による、1つの追跡デバイスと複数の標的物体との間の補正相関位置を判断するポジショニングシステム1700を示している。図17を参照すると、システムは、追跡デバイス1702aと、複数の標的物体17704a、1705b、及び1704cと、基地局1716と、を含む。追跡デバイス1702は、RPDモジュール1706を含んでいてもよい。場合によっては、RPDモジュール1706は、標的物体の各々及び基地局の少なくとも1つに含められてもよい。場合によっては、RPDモジュールは、追跡デバイス、標的物体、及び基地局から遠隔的に位置付けられてよい。
図17を参照すると、RPDモジュール1706は、各標的物体からの信号と基地局からの補正量とを受信してもよい。信号は、標的物体の推定位置に関する情報を含んでいてもよい。場合によっては、標的物体は、相互に通信していてもよい。例えば、各標的物体は、それ以外の標的物体の推定ロケーション及びそれ以外の標的物体の補正ロケーションの少なくとも1つを受信してもよい。RPDモジュールは、図18、19、及び20に示されるように、追跡デバイスと複数の標的物体との間の補正相対位置を判断するために使用できる。
図18は、ある実施形態による、追跡デバイスを使用した複数の標的物体の追跡を示す。図17及び18を参照すると、RPDモジュールは、追跡デバイス1802と、複数の標的物体1804a、1804b、及び1804cとの間の補正相対位置1808を判断することができる。
ある実施形態において、追跡デバイスと標的物体との間の相対位置は時間と共に変化するかもしれない。例えば、図19は、追跡デバイスと標的物体との間の空間構成を示しており、空間構成は図18に示されるものとは異なっていてもよい。図17及び19を参照すると、RPDモジュールは追跡デバイス1902aと複数の標的物体1904a、1904b、及び1904cとの間の補正相関位置を、これらのコンポーネントの空間構成が変化していても判断することができる。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体が第一の構成から第二の構成に移動する間に動的に補正相対位置を判断することができる。図20は、追跡デバイス2002を使用した複数の標的物体2004a、2004b、及び2004cの、デバイスと標的が第一の構成から第二の構成に移動する間の追跡を示している。図17及び20を参照すると、RPDモジュールは、追跡デバイス2002と複数の標的物体2004a、2004b、及び2004cとの間の補正相対位置2008を、デバイスと物体が図20の左側の第一の空間構成から図20の右側の第二の空間構成へと移動する間に動的に判断することができる。ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイスの補正位置を判断でき、それによって追跡デバイスは標的物体に関して所定の編成で移動する。ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイスの補正位置を判断することができ、それによって追跡デバイスは、複数の標的物体に関して定義された複数の所定の軌道をたどる。
図18、19、及び20の実施形態において、RPDモジュールは、標的物体の補正ロケーションを、(1)各標的物体の推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断することができる。RPDモジュールはまた、各標的物体の補正ロケーションを、(1)各標的物体の推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断することができる。RPDモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの位置を、標的物体の補正ロケーションと追跡デバイスの補正ロケーションに基づいて更に判断することができ、それによって追跡デバイスと標的物体は、位置目標を達成するために相互に関してポジショニングされる。例えば、RPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体の位置を判断することができ、それによって追跡デバイスと標的物体は、相互に関して所定の編成で移動する。場合によっては、RPDモジュールは、追跡デバイスの位置を決定することができ、それによって追跡デバイスは複数の所定の軌道をたどる。或いは、RPDモジュールは非追跡デバイスの位置を判断することができ、それによって追跡デバイスは標的物体に関して所定の編成で移動する。追跡デバイスの位置は、追跡デバイスが、標的物体に関して定義される複数の所定の軌道をたどるように判断されてもよい。
図18、19、及び20の実施形態において、リレイ又はピア・トゥ・ピアプロトコルを使って、複数の可動物体間でポジショニング情報を通信することができる。ピア・トゥ・ピア(P2P)プロトコルは、タスク又は作業積載物をピア間で分割する分散型アプリーションアーキテクチャ(ネットワークの1種)である。ピアは、アプリケーション内で同等の権限が与えられた対等の参加者であってもよい。図18、19、及び20の例において、複数の標的物体はピアであってもよく、ノードのピア・トゥ・ピアネットワークと言い表されてもよく、これは相互に接続される破線により示されている。複数の標的物体は、相互に通信してもよい。各標的物体は、その実時間位置をそれ以外の標的物体に通信してもよい。したがって、障害物が存在し、追跡デバイスと特定の標的物体との間の信号通信を遮断することになっても、その追跡デバイスは、の標的物体の実時間位置情報をそれ以外の標的物体から受信することにより、依然としてその標的物体を高い正確度で間接的に追跡することができる。
ある実施形態において、位置モジュールは、異なる既知のロケーションを有する複数の基地局において求められた複数の補正量を受信するように更に構成されてもよい。図21は、ある実施形態による、複数の追跡デバイス2102と、複数の標的物体2104と、複数の基地局2116とを含むネットワーク型ポジショニングシステム2100を示している。追跡デバイス、標的物体、及び基地局は、図1〜20に関して前述したものと同様であってもよい。複数の基地局は、ネットワーク内で相互に接続されていてもよい。ある実施形態において、ネットワークはRTKネットワークであってもよい。例えば、ネットワークはワイドエリアリアルタイムキネマティック(ARTK)を使って構成されてもよい。1つ又は複数のRPDモジュールは、追跡デバイスと標的物体との間の補正相対位置を判断するように構成されてもよい。RPDモジュールはまた、追跡デバイスと標的物体の補正ロケーションを、基地局からの補正量に基づいて判断することができる。ある実施形態において、隣接する基地局間の距離は約30km〜約35kmの範囲であってもよい。ある実施形態において、隣接する基地局間の距離は30km、25km、20km、15km、10km、又は5km未満であってもよい。ある他の実施形態において、隣接する基地局間の距離は、35km、40km、45km、50km、60km、70km、80km、又は100kmより大きくてもよい。各基地局からの補正量信号送信範囲は、半径約20km、20km未満、又は20kmより大きくてもよい。RPDモジュールは、少なくとも1つの追跡デバイスと少なくとも1つの標的物体の、位置目標を達成するような位置を判断することができる。例えば、RPDモジュールは、少なくとも1つの追跡デバイスを少なくとも1つの標的物体に関してポジショニングするように構成されてもよい。
ある実施形態において、基地局は、必ずしも全てが補正量を求めるために使用されなくてもよい。例えば、場合によっては、冗長性を構築して正確度を改善することができ、又は、緊急時に1つ又は複数の基地局の機能を停止させることができる。追跡デバイスと標的物体は、それに最も近い基地局からの補正量を使用してもよい。ある実施形態において、補正量は、複数の基地局から取得され、その後、その追跡デバイスとの近接性並びに、補正量のシグナルインテグリティ等のその他の要素に基づいて重み付けされてもよい。
ある実施形態において、例示的なRPDモジュールは、少なくとも1つの追跡デバイスと少なくとも1つの標的物体の、ある実施形態による編成、アラインメント、又は連携を決定することができる。RDPモジュールは、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの位置を実時間で判断し、あるポジショニング公差レベルを達成するように構成されてもよい。ある実施形態において、リレイ又はピア・トゥ・ピアプロトコルを使って、複数の可動物体(追跡デバイスと標的物体を含む)の間のポジショニング情報を通信してもよい。
図22はある実施形態による、複数の追跡デバイス2202の、それらの補正相対位置に基づく追跡又はアラインメントを示す。図22の例において、RPDモジュールは追跡デバイス2202a、2202b、及び2202cの移動を制御して、追跡デバイスが平行編成で移動するようにすることができる。追跡デバイスの移動は、それらの補正相対位置2208に基づいて制御されてもよい。
図23は、ある実施形態による、複数の追跡デバイス2302のそれらの補正相対位置に基づく追跡又はアラインメントを示す。図23の例において、RPDモジュールは、追跡デバイス2302a、2302b、及び2302cの移動を、追跡デバイスが平行編成から非平行編成に移動するように制御することができる。追跡デバイスの移動は、それらの補正相対位置2308に基づいて制御されてもよい。
図22及び23の実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイスを相互に関してポジショニングし、又は整列させることができる。RPDモジュールは、各追跡デバイスの推定ロケーションを取得し、追跡デバイス間の補正相対位置を、それらの推定ロケーションと補正量に基づいて判断することができる。補正量は、基地局の測定ロケーションと基地局の既知のロケーションに基づいて求められてもよい。追跡デバイス及び基地局の推定ロケーションはGNSS信号から取得されてもよい。基地局の既知のロケーションは、既知の地球空間座標セットを有する、正確に測量されたロケーションであってもよい。補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとの差であってもよい。追跡デバイス間の補正相対位置は、基地局の既知のロケーションを参照して判断されてもよい。
追跡デバイス間の補正相対位置は、追跡デバイス間で位置目標を達成するように判断されてもよい。位置目標は、追跡デバイス間の所定の距離を含んでいてもよい。位置目標は、追跡デバイスの相互に関する所定の姿勢及び方位の少なくとも1つを含んでいてもよい。追跡デバイス間の補正相対位置は、追跡デバイスが所定の編成で移動するように判断されてもよい。例えば、追跡デバイスは、所定の編成で相互に関して整列されてもよい。
追跡デバイスは、所定の編成で移動している時に、複数所定の軌道をたどってもよい。複数の所定の軌道は、複数の空間点を含んでいてもよい。各空間点は、既知の地球空間座標セットを有していてもよい。対応する複数の空間点を通って実質的に同時に移動する複数の追跡デバイスは、実質的に同時に、対応する複数の空間点を通って移動してもよい。複数の追跡デバイスは、異なる時点に、対応する複数の空間点を通って移動してもよい。
ある実施形態において、RPDモジュールは、追跡デバイスの編成、アラインメント、又は連携を、追跡デバイスが逐次的に同じ空間点を通って移動するように決定できる。空間点は、既知の地球空間座標セットを有していてもよい。例えば、図24及び25は、ある実施形態による、複数の追跡デバイスのそれらの補正相対位置に基づく制御された移動を示している。
図24を参照すると、追跡デバイス2402a、2402b、及び2402cは、空間点2424を通る直線又は平面を逐次的に移動してもよい。図25を参照すると、追跡デバイス2502、2502b、及び2502cは、逐次的に空間点2424を通って異なる標高から異なる方向で移動してもよい。図24及び25の例において、追跡デバイスは、RPDモジュールによって、空間点を通って所定の周期で逐次的に移動するように制御されてもよい。追跡デバイスは、隣接する追跡デバイス間で所定の時間間隔をあけて、空間点を通って逐次的に移動してもよい。
例えば、図24を参照すると、追跡デバイス2402aは、時間t1で空間点を通って移動するかもしれず、追跡デバイス2402bは、時間t2で空間点を通って移動するかもしれず、追跡デバイス2402cは、時間t3で空間点を通って移動するかもしれない。追跡デバイス2402a、2402b、及び2402cは、逐次的に、直線又は平面内を移動してもよい。時間t2は、時間t1より後に発生する時点であってもよく、時間t3は時間t2より後に発生する時点であってもよい。追跡デバイス2402aと追跡デバイス2402bとの間の所定の時間間隔はt12=t2−t1により決定されてもよい。追跡デバイス2402b追跡デバイス2402cとの間の所定の時間間隔は、t23=t3−t2により決定されてもよい。隣接する追跡デバイス間の所定の時間間隔は、t12(t23となるように、実質的に同じであってもよい。ある実施形態において、隣接する追跡デバイス間の所定の時間間隔は実質的に異なっていてもよい。例えば、ある実施形態において、t12はt23より実質的に小さくてもよく、他の実施形態において、t12はt23より実質的に大きくてもよい。
図25を参照すると、追跡デバイス2502aは、時間t1で空間点2524を通って移動しているかもしれず、追跡デバイス2502bは、時間t2で空間点を通って移動しているかもしれず、追跡デバイス2502cは、時間t3で空間点を通って移動しているかもしれない。時間t2は、時間t1より後に起こる時点であってもよく、時間t3は時間t2より後に起こる時点であってもよい。追跡デバイス2502aと追跡デバイス2502bとの間の所定の時間間間隔は、t12=t2−t1により決定されてもよい。追跡デバイス2502bと追跡デバイス2502cとの間所定の時間間隔は、t23=t3−t2により決定されてもよい。隣接する追跡デバイス間所定の時間間隔は、t12(t23となるように実質的に同じであってもよい。ある実施形態において、隣接する追跡デバイス間の所定の時間間隔は実質的に異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、t12はt23より実質的に小さくてもよく、他の実施形態において、t12はt23より実質的に大きくてもよい。
図24の実施形態と異なり、図25の追跡デバイス2502a、2502b、及び2502cは、空間点2524に異なる角度及び標高の少なくとも1つから逐次的に到達してもよい。例えば、追跡デバイス2502aは、空間点より高い標高にあり、空間点に関して第一の角度で到達してもよく、追跡デバイス2502bは追跡デバイス2502aより高い標高にあり、空間点に関して第二の角度で到達してもよく、追跡デバイス2502bは、空間点より低い標高にあり、空間点に関して第三の角度で到達してもよい。
図13〜29の実施形態において、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つは、メッシュネットワークを介して相互に通信していてもよい。ある実施形態において、1つ又は複数の基地局は、メッシュネットワーク内に更に含められてもよい。ある実施形態において、追跡デバイス、標的物体、及び基地局の少なくとも1つは、それらの既知のロケーション、推定位置、補正瞬間位置、補正相対位置、1つ若しくは複数の補正量、又は1つ若しくは複数の位置目標を、メッシュネットワークを通じて、実時間又は略実時間で、固定の、又は可変間隔で相互に通信してもよい。メッシュネットワーク上で通信された多データに基づき、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つは、それらの運動特性を調整して1つ又は複数の位置目標を達成することができる。
各追跡デバイス、標的物体、又は基地局は、個々に、メッシュネットワーク内のノードにより表現されてもよい。ノードは、メッシュネットワーク内の他のノードと相互接続され、それによって複数のパスウェアが各ノードを接続する。ノード間の接続は、内蔵メッシュルーティングテーブルを使って動的に更新、最適化することができる。メッシュネットワークは、本来は分散化されていてもよく、各ノードはネットワーク上でセルフディスカバリが可能であってもよい。また、ノードがネットワークから離れると、メッシュトポロジにより、ノードは新しいネットワーク構造に基づいてルーティングパスを再構成できる。メッシュトポロジの特性とアドホックルーティングは、1つのノードでの状況変化又は故障時の安定性を改善する。例えば、1つ又は複数の追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つがネットワークを離れた場合、残りの追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つは、新しいネットワーク構造に基づいて、新しいルーティングパス(又は物理的な飛行/運動経路)を再構成できる。ある実施形態において、ネットワークは、デバイス/物体の全部がメッシュ状で相互に通信するフルメッシュネット枠であってもよい。他の実施形態において、ネットワーク、デバイス/物体の一部のみがメッシュ状で相互に通信する部分的メッシュネットワークであってもよい。
メッシュネットワークは、無線ネットワークを低コスト、低電力ソリューションで無線ネットワークを広域的に展開できる無線プロトコルによってサポートされてもよい。このプロトコルは、民間及び産業分野の両方において、各種の無線周波数(RF)環境を通じたデータ通信を可能にできる。このプロトコルは、デバイス(例えば、追跡デバイス、標的物体、及びは基地局の少なくとも1つ)が様々なネットワークトポロジで通信することができるようにすることができる。プロトコルは、例えば(1)ポイントツーポイント等の複数のネットワークトポロジのサポート、(2)ポイントツーマルチポイント及びメッシュネットワーク、(3)バッテリ寿命を延ばす低デューティサイクル、(4)消費電力低減のための短い待ち時間、(5)Direct Sequence Spread Spectrum(DSSS)、(6)1ネットワーク当たり最大65,000のノード、(7)セキュリティの確保されたデータ接続のための128ビットAES暗号化、及び(8)衝突回避及び再試行等の特徴を含んでいてもよい。低デューティサイクルは、追跡デバイスが対標的物体をより長期間にわたって追跡することを可能にすることができ、これは、低デューティサイクルにより消費電力が低減されるからである。ネットワーク内に使用可能なノード数が多い(最大65,000ノード)ことによって、多数の追跡デバイス、標的物体、及び基地局の少なくとも1つをメッシュネットワーク内に接続し、制御することを可能にすることができる。衝突回避と再試行の機能は、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つが異なる地形を移動している時、及び(例えば、信号送信の質が悪いこと、信号送信を妨害する障害物、デバイス/物体の中の無線送信の電源遮断、その他により)異なるデバイス/物体がメッシュネットワークから出入りする際の追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの間の衝突を防止するのに役立つ。
場合によっては、このプロトコルは、セキュリティが確保された、信頼性の高い無線ネットワークアーキテクチャを特徴とする、使いやすい無線データソリューションを提供することができる。プロトコルは、低コスト、低消費電力の無線マシンツーマシン(M2M)ネットワークの必要性を満たすように構成することができる。マシンの例としては、追跡デバイス、標的物体、及び基地局の少なくとも1つが含まれていてもよい。プロトコルは、デューティサイクルが低く、低消費電力が重要な考慮事項であるアプリケーションにおいて、高いデータスループットを提供するように構成されてもよい(例えば、場合によっては、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つの一部又は全部をバッテリ電源式としてもよく、すなわち、これは、低消費電力が飛行時間/距離又は運動時間/距離を増大させるために望ましい場合である)。
ある実施形態において、デバイス/物体のメッシュネットワークのための無線プロトコルの通信距離は、約10メートルから約1500メートルの視線の範囲であってもよい(例えば、10m、20m、30m、40m、50m、100m、200m、300m、500m、800m、1000m、1200m、又は1500m)。2.4GHzの屋内用途に関して、送信距離は、建設材料、透過するべき壁の枚数、その地理的ロケーションで許可されている出力パワーに応じて、約10m〜約20mの範囲であってもよい。反対に、視線を有する屋外用途の場合、追跡距離は、パワー出力と環境特性に応じて、最大約1500mであってもよい。ある代替的な実施形態において、デバイス/物体のネットワークのための無線プロトコルの通信距離は、約10m未満(例えば、9m、7m、5m、3m、1m、又は1m未満)であってもよい。ある別の実施形態において、デバイス/物体のメッシュネットワークのための無線プロトコルの通信距離は、約1500mより大きくてもよい(例えば、1600m、1700m、1800m、1900m、2000m、3000m、5000m、又は5000mを超える)。
ある実施形態において、プロトコルは、中間デバイス(例えば、中間追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つ)のメッシュネットワークを通じてデータをより遠いものに到達させることにより、データを長距離送信に使用することができる。プロトコルは、長いバッテリ寿命とセキュリティの確保されたネットワーキングを必要とする低データレートの用途において使用されてもよい。ある実施形態において、メッシュネットワークは、128ビット対称暗号キーによってセキュリティ保護されていてもよい。ある実施形態において、プロトコルのデータ伝送レートは、約20kbit/s(868MHzバンド)から約250kbit/s(2.4GHzバンド)の範囲であってもよい。ある実施形態において、プロトコルのレートは250kbit/sに定義されていてもよく、これは、追跡デバイス及/又は標的物体からの間欠的なデータ伝送に適している。ある実施形態において、プロトコルのデータ伝送レートは、約20kbit/s未満からの範囲であってもよい(例えば、18kbit/s、16kbit/s、14kbit/s、12kbit/s、10kbit/s、5kbit/s、又は5kbit/x未満)。他の実施形態において、プロトコルのデータ伝送レートは、約250kbit/sを超えるものからの範囲であってもよい(例えば、260kbit/s、270kbit/s、280kboit/s、290kbit/s、300kbit/s、350kbit/s、400kbit/s、500kbit/s、又は500kbit/sを超える)。ある実施形態において、このプロトコルを使用する追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つは、待ち時間が低く、それによって平均電流消費量が減少する。
ある実施形態において、追跡デバイス、標的物体、及び基地局の少なくとも1つのメッシュネットワークをサポートするための無線プロトコルは、ZigBee標準を含んでいてもよい。ZigBee標準は、Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)802.15.4物理無線仕様で動作し、2.4GHz、900MHz及び868MHzを含む免許不要の帯域で動作する。IEEE 802.15.4仕様は、低コストのバッテリ式デバイス用のパケットベース無線プロトコルである。ZigBeeネットワーク層は、本来的にスター及びツリーネットワークの両方と、ジェネリックメッシュネットワークキングをサポートすることができる。各ネットワークは、1つのコーディネータデバイスを有し、これはその構築、そのパラメータの制御、及び基本的メンテナンスを担う。スターネットワーク内で、コーディネータは中央ノードであってもよい。ツリーとメッシュのどちらも、ZigBeeルータを使って、ネットワークレベルでの通信を延長できる。ZigBeeは、低速WPANのためのIEEE標準802.15.4において定義される物理層とメディアアクセスコントロールとに基づいて構築される。この仕様は、更に別の4つの主要コンポーネントを含み、これは、ネットワーク層、アプリケーション層、ZigBeeデバイスオブジェクト(ZDO)、及び、カスタム化を可能にし、トータルインテグレーションを有利にするメーカ設定アプリケーションオブジェクトである。ZDOは多数のジョブを担当し、これには継続的なデバイスロール追跡、ネットワーク参入要求の管理のほか、デバイスディスカバリ及びセキュリティが含まれる。
ある実施形態においてメッシュネットワーク内の、追跡デバイス、標的物体、及び基地局は、ZigBeeデバイスであってもよい。ZigBeeデバイスは、ZigBee Coordinator(ZC)、1つ又は複数のZigBee Routers(ZR)、及び1つ又は複数のZigBee End Device(ZeD)の少なくとも1つを含んでいてもよい。
ZCは、ネットワークツリーの根の役割を果たし、他のネットワークとの橋を形成することができる。各メッシュネットワークは、1つのZCで構成されてもよい。ZCは、ネットワークに関する情報を保存することができ、ZRとZEDを制御するために使用できる。例えば、ある実施形態において、基地局がZCであってもよい。他のある実施形態において、追跡デバイスがZCであってもよい。ある代替的な実施形態において、標的物体がZCであってもよい。何れのデバイス/物体/局も、常に継続的に、一定の、若しくは可変的な周期で周期的に、又は特定の期間にわたってのみ、の何れでもZCとして機能してよい。ある実施形態において、異なる追跡デバイス、標的物体、及び基地局の少なくとも1つは、順番にZCとして機能してもよい(例えば、総当たり式)。
ZRは、中間ルータとして機能することができ、他のデバイスからのデータを受け渡す。ZEDは、親ノード(ZC又はZR)と通信するのに十分な機能を含んでいてもよい。ZEDは、他のデバイスからデータを中継するように構成されていなくてもよい。この関係により、ZEDは、多くの時間をスリープ状態にすることができ、その結果、バッテリ寿命を延長し、飛行/動作時間を延長することができる。ZEDは、最小限のメモリ量しか必要とせず、したがって、ZR又はZCより製造コストが安く済むかもしれない。ある実施形態において、特定の基地局がZCとして選択されてもよく、1つ又は複数のその他の追跡デバイス/標的物体/基地局は、ZR又はZEDとして選択されてもよい。他の実施形態では、特定の追跡デバイスがZCとして選択されてもよく、他の追跡デバイス/標的物体/基地局がZR又はZEDとして選択されてもよい。ある別の実施形態において、特定の標的物体がZCとして選択されてもよく、1つ又は複数の他の追跡デバイス/標的物体/基地局がZR又はZEDとして選択されてもよい。ZigBeeメッシュネットワーク内の追跡デバイス、標的物体、及び基地局の少なくとも1つの何れの配置/役割/構成も想定されてよい。
ある実施形態において、ZigBeeプロトコルは、ビーコンネットワークと、非ビーコンイネーブル(non−beacon−enabled)ネットワークもサポートできる。非ビーコンイネーブル(non−beacon−enabled)ネットワークにおいて、搬送波感知多重アクセス/衝突回避方式(unslotted carrier sense multiple access with collision avoidance)(CSMA/CA)が使用されてもよい。CSMA/CAチャネルアクセス機構は、ネットワーク多重アクセス方式であり、支持機構検知が使用されるが、ノードは、チャネルがアイドル状態であると検知された時にだけ送信することによって衝突を回避しようとする。ノードがデータを送信する時、これらはそのパケットデータの全体を送信する。この種のネットワークにおいて、ZigBee Router(ZR)は一般に、その受信機を継続的にアクティブ状態にするため、より堅牢な電源を必要とする。これは、あるデバイスが継続的に受信し、その一方でそれ以外は外部刺激が検出された時にだけ送信するような異種ネットワークの実現を可能にする。
これに対して、ビーコンイネーブル(beacon−enable)ネットワークの場合、ZRは、他のネットワークノードに対して定期的にビーコンを送信し、その存在を確認する。ノードはビーコン間でスリープ状態となってもよく、それゆえ、そのディューティサイクルを低下させて、バッテリ寿命を延ばし、これが飛行/運動時間を延長することができる。ビーコン間隔は、データレートに依存する。例えば、ビーコン間隔は、約250kbit/sで約15ミリ秒〜約251秒、約40kbit/sで約24ミリ秒〜約393秒、約20kbit/sで約48ミリ秒から約786秒の範囲であってもよい。
したがって、ZigBeeプロトコルは、無線がオンの時間を短縮して、追跡デバイス、標的物体、及び基地局が使用する電力を低下させることができる。ビーコンを用いるネットワークにおいて、ノードはビーコンが送信されている間のみアクティブであればよい。非ビーコンイネーブル(non−beacon−enabled)ネットワークの場合、消費電力は明らかに非対称である(例えば、一部のデバイスは常にアクティブであり、その一方で、それ以外はほとんどの時間がスリープモードである)。
ある実施形態において、RPDモジュールは、複数の可動物体間の補正相対位置を判断して、複数の可動物体が共同であるタスクを実行できるようにすることができる。可動物体は支持機構デバイスであってもよい。可動物体はUAVであってもよい。ある実施形態において、可動物体は、積載物を搬送するように構成されてもよい。例えば、図26はある実施形態による、支持機構デバイスを使用した積載物の、それらの補正相対位置に基づく制御された移動を示す。図27は、ある実形形態による、複数の支持機構デバイスを使った積載物の、それらの補正相対位置に基づく制御された移動を示す。図26及び27の実施形態において、支持機構デバイスと積載物との間の補正相対位置は、(1)支持機構デバイス及び積載物の推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断されてもよい。補正量は、基地局の推定ロケーションと、基地局の既知のロケーションとに基づいて求められてもよい。支持機構デバイス、積載物、及び基地局の推定ロケーションは、GNSS信号から取得されてもよい。基地局の既知のロケーションは、既知の地球空間座標セットを有する正確に測量されたロケーションであってもよい。補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとの差であってもよい。支持機構デバイスと積載物との間の補正相対位置は、基地局の既知のロケーションを参照して判断されてもよい。
図26を参照すると、積載物2626は、支持機構デバイス2602に取り付けられた支持機構により支持されていてもよい。図27の例において、積載物2726は、複数の支持機構デバイス2702a、2702b、及び2702cに取り付けられた支持機構により支持されていてもよい。支持機構は、ケーブル、安定化された支持台、ネット、又は積載物を支持できる何れの構造を含んでいてもよい。タスクは、支持機構デバイスを使って積載物をある地点から他の地点まで、補正相対位置2708と2808に基づいて移動させることを含んでいてもよい。
積載物は、乗客、貨物、設備、機器、及びその他のうちの1つ又は複数を含むことができる。積載物は、筐体内に提供することができる。筐体は、可動物体の筐体とは別であっても、可動物体のための筐体の一部であってもよい。或いは、積載物に筐体を提供することでき、その一方で可動物体は筐体を持たない。或いは、積載物の一部又は積載物の全体が、筐体なしで提供することができる。積載物は、可動物体に関してしっかりと固定することができる。任意選択により、積載物は、可動物体に関して移動可能とすることができる(例えば可動物体に関して並進可能又は回転可能)。
ある実施形態において、積載物は搭載物を含む。搭載物は、何れの動作又は機能も実行しないように構成することができる。或いは搭載物は、ある動作又は機能を実行するように構成でき、これは機能搭載物と呼ばれる。例えば、搭載物は、1つ又は複数の標的を調査するための1つ又は複数のセンサを含むことができる。何れの適当なセンサを搭載物に組み込むこともでき、これは例えば画像取得装置(例えばカメラ)、音声取得装置(例えば、パラボラマイクロフォン)、赤外画像デバイス、又は紫外画像デバイスである。センサは静止検知データ(例えば、写真)又は手動検知データ(例えば、ビデオ)を提供できる。ある実施形態において、センサは搭載物の標的に関する検知データを提供する。或いは、又はこれらと組み合わせて、搭載物は、1つ又は複数の標的に信号を供給するための1つ又は複数のエミッタを含むことができる。何れの適当なエミッタも使用でき、これは例えば、照明源又は音源である。ある実施形態において、搭載物は、例えば可動物体から離れたモジュールと通信するために1つ又は複数のトランシーバを含む。任意選択により、搭載物は、環境又は標的と相互作用するように構成することができる。例えば、搭載物は、物体例えばロボットアームを操作できるツール、機器、又は機構を含むことができる。
任意選択により、積載物は支持機構構造を含んでいてもよい。支持機構構造は、搭載物のために提供することができ、搭載物を可動物体に、支持機構構造を介して、直接(例えば、可動物体と直接接触する)又は間接的に(例えば、可動物体と接触しない)連結することができる。反対に、搭載物は、支持機構構造を必要とせずに、可動物体に取り付けることができる。搭載物は、支持機構構造と一体に形成することができる。或いは、搭載物は、支持機構構造に取り外し可能に連結することができる。ある実施形態において、搭載物は、1つ又は複数の搭載物要素を含むことができ、搭載物要素の1つ又は複数は、前述のように、可動物体に及び支持機構の少なくとも1つに関して移動可能であってもよい。
支持機構の構造は、搭載物のための支持手段を提供することができる(例えば、搭載物の重量の少なくとも一部を担持する)。支持機構構造は、搭載物の移動を安定化及び/又は方向付けできる適当な取付構造(例えば、ジンバルプラットフォーム)を含むことができる。ある実施形態において、支持機構構造は、可動物体に関する搭載物の状態(例えば、位置及び方位の少なくとも1つ)を制御するようになすことができる。例えば、支持機構構造は、可動物体に関して移動して(例えば、並進1、2又は3自由度及び回転1、2又は3自由度の少なくとも1つ)、搭載物が、可動物体の移動に関係なく、適当な参照フレームに関するその位置及び方位の少なくとも1つを保持するように構成することができる。参照フレームは、固定された参照フレーム(例えば、周囲環境)とすることができる。或いは、参照フレームは、移動する参照フレーム(例えば、可動物体、搭載物標的)とすることができる。
ある実施形態において、支持機構構造は、搭載物の支持機構及び可動物体の少なくとも1つに関する移動を可能にするように構成することができる。移動は、(例えば、1つ、2つ又は3つの軸に沿った)最大3自由度に関する並進、又は(例えば、1つ、2つ、又は3つの軸の周囲の)最大3自由度に関する回転、又はこれらのあらゆる適当な組み合わせとすることができる。
ある実施形態において、可動物体、支持機構構造、及び搭載物の、固定された参照フレーム(例えば周囲環境)及び/また相互に関する移動は、端末によって制御することができる。端末は、RPDモジュールの一部であってもよい。端末は、可動物体、支持機構構造、及び搭載物の少なくとも1つから離れたロケーションにあるリモート制御デバイスとすることができる。端末は、支持台上に設置し、又は固定することができる。或いは、端末は、ハンドヘルド又はウェアラブルデバイスとすることができる。例えば、端末はスマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロフォン、又はこれらの適当な組み合わせを含むことができる。端末は、ユーザインタフェース、たとえはキーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、又はティスプレイを含むことができる。何れの適当なユーザ入力を使って端末と相互作用することもでき、例えば、手入力されるコマンド、音声制御、ジェスタャ制御、又は位置制御(例えば、端末の動き、ロケーション、又は傾きを通じたもの)がある。
端末は、可動物体、支持機構構造、微/又は搭載物の何れの適当な状態を制御するために使用することもできる。例えば、端末は、可動物体、支持機構構造、及び搭載物の少なくとも1つの、固定参照に関する位置及び方位の少なくとも1つを、相互から及び/又は相互に制御するために使用することができる。ある実施形態において、端末は、可動物体、支持機構構造、及び搭載物の少なくとも1つの個々の要素、例えば支持機構の作動アセンブリ、搭載物のセンサ、又は搭載物のエミッタを制御するために使用することができる。端末は、可動物体、支持機構、又は搭載物のうちの1つまた複数と通信するようになされた無線通信デバイスを含むことができる。
端末は、可動物体、支持機構構造、及び搭載物の少なくとも1つの情報を閲覧するための適当な表示ユニットを含むことができる。例えば、端末は、可動物体、支持機構構造、及び搭載物の少なくとも1つの位置、並進速度、並進加速度、方位、角速度、角加速度、又はこれらのあらゆる適当な組み合わせに関する情報を表示するように構成することができる。ある実施形態において、端末は、搭載物により提供された情報、例えば機能的搭載物により提供されたデータ(例えば、カメラ又はその他画像取得装置により記録された画像)を表示することができる。
ある実施形態において、タスクは、複数の可動物体を使って、限定空間内の異なる地点間で積載物を移動させることを更に含んでいてもよい。限定空間は、物理的地形と建物を含む構造物によって制約されてもよい。例えば、図28は、ある実施形態による、複数の支持機構デバイスを使用した、規則形状の限定空間内での積載物の制御された移動を示している。図29は、ある実施形態による、複数の支持機構デバイスを使用した、不規則形状の限定空間内での積載物の制御された移動を示している。積載物の移動は、支持機構デバイスと積載物との間の補正相対位置に基づいて勢御することができる。
図28及び29の実施形態において、支持機構デバイスと積載物との間の補正相対位置は、(1)支持機構デバイスと積載物の推定ロケーション、及び(2)補正量に基づいて判断されてもよい。補正量は、基地局の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションに基づいて求められてもよい。支持機構デバイス、積載物、及び基地局の推定ロケーションはGNSS信号から取得されてもよい。基地局の既知のロケーションは既知の地球空間座標セットを有する正確に測量されたロケーションであってもよい。補正量は、基地の推定ロケーションと基地局の既知のロケーションとの差であってもよい。支持機構デバイスと積載物との間の補正相対位置は、基地局の既知のロケーションを参照して判断されてもよい。
図28を参照すると、積載物2826は、複数の支持機構デバイス2802に取り付けられた支持機構により支持されてもよい。図29の例において、積載物2926は、複数の支持機構デバイス2902に取り付けた支持機構により支持されてもよい。支持機構はケーブル、安定化された支持台、ネット、又は積載物を支持できる何れの構造を含んでいてもよい。タスクは、支持機構デバイスを使って積載物を限定空間内で1つの地点から他の地点に、補正相対位置2808と2908に基づいて移動させることを含んでいてもよい。限定空間は、ネット、ワイヤ、柱、梁、又は、その中で支持機構デバイスを操作することができる空間を限定する何れの種類の包囲構造により取り囲まれてもよい。GPS信号と補正量信号は、限定空間内に位置付けられた支持機構デバイスに送信されてもよい。換言すれば、支持機構デバイスは、外部からGPS信号と補正量信号を受信することができてもよい。したがって、包囲構造(例えば、ネット、ワイヤ、その他)は、GPS信号と補正量信号を外部から限定空間内に通過させることができる。
図28の例において、RPDモジュールは、積載物2826の規則形状空間2828の中での移動を制御するように構成されてもよい。規則形状空間は対称、例えば立方体であってもよい。場合によっては、空間の幅は5m、6m、7m、8m、9m、又は10m未満からの範囲であってもよい。他の例において、空間の幅は10mより大きくてもよい。
図29の例において、RPDモジュールは、不規則形状空間2928の中での積載物2926の移動を制御するように構成されてもよい。不規則形状空間は、いかなる対称性もない無定形の形状であってよい。
前述のように、RPDモジュールは、複数の可動物体間の補正相対位置を判断して、複数の可動物体が共同であるタスクを実行できるようにすることができる。可動物体は、追跡デバイス及び標的物体の少なくとも1つを含んでいてもよい。ある実施形態において、タスクは、複数の可動物体を使用して、ある面積にわたるデータを収集することを含んでいてもよい。データは測量データ又は地形図データを含んでいてもよい。タスクは、精密農業を含んでいてもよい。精密農業は、ある面積にわたる作物育成の区画間及び区画内可変性を観察し、測定し、それに対応することを含んでいてもよい、タスクは、(例えば、図22、23、24、及び25に示されるように)複数の可動物体を使用して異なる機動飛行を行うことを含んでいてもよい。
ある実施形態において、ユーザは、RPDモジュールを使って遠隔的にUAVのポジショニングシステムの1つ又は複数の点を制御することができるかもしれない。例えば、ユーザは、ポジショニングシステムにおける可動物体の移動に影響を与えうるコマンドを送信することができてもよい。ユーザは、可動物体の推定ロケーションと補正ロケーションとの間の差を、例えばユーザデバイス上で見ることが可能であってもよい。
しだかって、ユーザは、本明細書に記載されている実施形態の1つ又は複数の及び様々な組み合わせの少なくとも1つを使用して、より正確度で可動物体の補正相対位置と補正ロケーションを判断することができる。
他の実施形態において、可動物体のポジショニングは、ユーザ入力を一切必要とせずに行われてもよい。例えば、各種の空間構成は、1つ又は複数のプロセッサによって自動的に選択されてもよい。例えば、RPDモジュールは、可動物体の最適なルートをそれらの補正相対位置と補正ロケーションに基づいて判断することができる。
図30は、本発明の実施形態による無人航空機(UAV)3000を示している。UAVは、本明細書において説明される可動物体の一例であってもよい。UAV 3000は、4つのロータ3032、3034、3036、及び3038を有する推進システムを含むことができる。幾つのロータが提供されてもよい(例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、又はそれ以上)。無人航空機のロータ又はその他の推進システムにより、無人航空機は、ホバリングし/位置を保持し、向きを変え、及び/又はロケーションを変えることができるようにしてもよい。反対のロータのシャフト間の距離は、何れの適当な長さ3040とすることもできる。例えば、長さ3040を2m以下又は5m以下とすることができる。ある実施形態において、長さ3040を40cm〜7m、70cm〜2m、又は5cm〜5mの範囲内とすることができる。本明細書中のUAVに関する説明は、可動物体、例えば異なる種類の可動物体に適用されてもよく、またその逆でもある。ある実施形態において、可動物体は、図26、27、28、及び29に関して前述したように、積載物を搬送するように構成することができる。
図31は、ある実施形態による、支持機構3102と搭載物3104を含む可動物体3100を示している。可動物体3100は、航空機として描かれているが、この図は限定しようとするものではなく、本明細書において前述したように、何れの適当な種類の可動物体も使用することができる。当業者であればわかるように、本明細書おいて記載された航空機システムに関する実施形態は全て、何れの適当な可動物体(例えば、UAV)にも適用することができる。
場合によっては、搭載物3104は移動可能物体3100上に提供されてもよく、支持機構3102は不要である。移動可能物体3100は、推進機構3106と、検知システム3108と、通信システム3110とを含んでいてもよい。推進機構3106は、本明細書中で前述したように、ロータ、プロペラ、ブレード、エンジン、モータ、車輪、アクスル、磁石、又はノズルのうちの1つ又は複数を含むことができる。移動可能物体は、1つ又は複数の、2つ又はそれ以上の、3つ又はそれ以上の、又は4つ又はそれ以上の推進機構を有していてもよい。推進機構は全てが同じ種類であってもよい。或いは、1つ又は複数の推進機構は異なる種類の推進機構とすることができる。ある実施形態において、推進機構3106は、移動可能物体3100が表面から縦方向に発進し、又は縦方向に表面に着地でき、移動可能物体3100の水平移動を一切必要としない(例えば、滑走路の走行を必要としない)ようにすることができる。任意選択により、推進機構3106は、移動可能物体3100が空中の特定の位置及び方位の少なくとも1つでホバリングできるように動作可能とすることができる。
例えば、移動可能物体3100は、移動可能物体に揚力及び推力の少なくとも1つを提供することができる、水平に方向付けられた複数のロータを有することができる。水平に向けられた複数のロータは、垂直発進、垂直着地、及びホバリング能力を移動可能物体3100に提供するように作動することができる。ある実施形態において、水平に向けられたロータのうちの1つ又は複数は時計回り方向に旋回してもよく、その一方で、水平に向けられたロータの1つ又は複数は反時計回り方向に旋回してもよい。例えば、時計回りのロータの数は、反時計回りのロータの数と等しくてもよい。水平に向けられたロータの各々の回転速度を個別に変化させて、各ロータにより生成される揚力及び推力の少なくとも1つを制御することにより、可動物体3100の空間配置、速度、及び加速度の少なくとも1つを(例えば、最大並進3自由度及び最大回転3自由度に関して)調整することができる。
検知システム3108は1つまた複数のセンサを含むことができ、これは、可動物体3100の(例えば、最大並進3自由度及び最大回転3自由度に関する)空間配置、速度、及び加速度の少なくとも1つを検知してもよい。1つ又は複数のセンサは、全地球測位システム(GPS)センサ、運動センサ、慣性センサ、近接性センサ、又は画像センサを含むことができる。検知システム3108により提供された検知データは、可動物体3100の空間配置、速度、及び方位の少なくとも1つを(例えば、後述のように、適当な処理ユニット及び制御モジュールの少なくとも1つを使って)制御するために使用することができる。或いは、検知システム3108は、可動物体を取り囲む環境に関するデータ、例えば、天候条件、潜在的障害物との近接性、地理的特徴のロケーション、人工構造物のロケーション及びその他等を提供するために使用することができる。
通信システム3110は、通信システム3114を有する端末3112との無線信号3116を介した通信を可能にする。ある実施形態において、端末は、本明細書の他の箇所で説明されているように、RPDモジュールを含んでいてもよい。通信システム3110、3114は、無線通信に適した何れの数の送信機、受信機、及びトランシーバの少なくとも1つを含んでいてもよい。通信は一方向通信であってもよく、それによってデータを一方向にのみ送信することができる。例えば、一方向通信には、移動可能物体3100による端末3112へのデータ送信だけ、又はその逆が関わっていてよい。データは、通信システム3110の1つ又は複数の送信機から通信システム3112の1つ又は複数の受信機に送信されてもよく、又はその逆でもよい。或いは、通信は、両方向通信であってもよく、それによってデータを移動可能物体3100と端末3112との間で両方向に送信することができる。両方向通信には、データを通信システム3110の1つ又は複数送信機から通信システム3114の1つ又は複数の受信機へと送信すること、及びその逆を含むことができる。
ある実施形態において、端末3112は、移動可能物体3100、支持機構3102、及び搭載物3104のうちの1つ又は複数に制御データを供給し、移動可能物体3100、支持機構3102、及び搭載物3104のうちの1つ又は複数から情報(例えば、移動可能物体、支持機構、又は搭載物の位置及び運動情報の少なくとも1つ、搭載物により検出されるデータ、例えば搭載物カメラにより取得される画像データ)を受信することができる。ある実施形態において、移動可能物体3100は、端末3112に加えて、又は端末3112の代わりに、他の遠隔デバイスと通信するように構成することができる。端末3112は、他の遠隔デバイスのほか、移動可能物体3100と通信するように構成されてもよい。例えば、移動可能物体3100及び端末3112の少なくとも1つは、他の移動可能物体、又は他の移動可能物体の支持機構若しくは搭載物と通信してもよい。希望に応じて、遠隔デバイスは、第二の端末又はその他のコンピューティングデバイス(例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、又はその他のモバイルデバイス)であってもよい。遠隔デバイスは、移動可能物体3100にデータを送信し、移動可能物体3100からデータを受信し、端末3112にデータを送信し、及び/又は端末3112からデータを受信するように構成することができる。任意選択により、遠隔デバイスは、インターネット又はその他の電気通信ネットワークに接続でき、それによって移動可能物体3100及び端末3112の少なくとも1つから受信したデータをウェブサイト又はサーバにアップロードすることができる。
本発明の好ましい実施形態を図に示し、本明細書の中で説明したが、当業者にとっては明らかであるように、かかる実施形態は例として提供されたに過ぎない。ここで、各種の変更、改変、及び置換が、本発明から逸脱することなく、当業者により着想されるであろう。理解するべき点として、本明細書において説明された本発明の実施形態の様々な代替案は本発明の実施において利用されてもよい。以下の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義しており、これらの特許請求の範囲に含まれる方法と構造及びそれらの均等物はそれにより包含されるものとする。