RU2750007C1

RU2750007C1 - Method for convoying ground object by unmanned aerial vehicle

Info

Publication number: RU2750007C1
Application number: RU2020133671A
Authority: RU
Original assignee: Задорожный Артем Анатольевич
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-06-21

Abstract

FIELD: tracking systems.

SUBSTANCE: invention relates to a method for convoying a ground object moving along a certain route by an unmanned aerial vehicle (hereinafter – UAV). To convoy the ground object, an optical marker is placed on it, and a video camera is installed on board of the UAV. To control the flight of the UAV, control actions are created to track the optical marker by analyzing the video stream of the video camera aimed at the optical marker.

EFFECT: obtaining a method for convoying a ground object.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам управления беспилотным летательным аппаратом (далее - БПЛА) и может быть использовано для выполнения ими функции сопровождения наземных материальных объектов (функция «Follow Ме»).The invention relates to methods for controlling an unmanned aerial vehicle (hereinafter - UAV) and can be used to perform the function of tracking ground material objects (function "Follow Me").

Под материальным объектом понимается - любой существующий объект - человек, автомобиль, животное и т.д. Режим "Follow me"- это режим БПЛА в котором он постоянно следует за оператором на расстоянии - как будто машина находится «на невидимом поводке». Роль такого поводка может играть пульт, постоянно подающий сигнал для ориентации аппарата, смартфон с GPS-модулем, сообщающий квадрокоптеру о нахождении пользователя и т.п. В любом случае режим «Follow me» обеспечивает некоторые интересные возможности - например, автоматическую видеосъемку без необходимости постоянно вести квадрокоптер за собой с пульта (https://www.e-katalog.ru/list/943/pr-21538/). Выполнение данной функции является одним из способов управления БПЛА.A material object is understood as any existing object - a person, car, animal, etc. The "Follow me" mode is a UAV mode in which it constantly follows the operator at a distance - as if the machine is "on an invisible leash". The role of such a leash can be played by a remote control that constantly gives a signal to orient the device, a smartphone with a GPS module informing the quadrocopter about the location of the user, etc. In any case, the "Follow me" mode provides some interesting possibilities - for example, automatic video filming without the need to constantly guide the quadrocopter from the remote control (https://www.e-katalog.ru/list/943/pr-21538/). This function is one of the ways to control the UAV.

Также известен способ управления БПЛА, согласно которому, для обеспечения полета по заданному маршруту, требуется предварительное задание маршрута в бортовую систему навигации, причем это задание включает указание координат и высоты поворотных пунктов и осуществляется перед началом полета (Иванова И.А. и др. Способы организации управления беспилотными летательными аппаратами. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-organizatsii-upravleniva-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami/viewer; дата обращения: 30.09.2020). Как правило, БПЛА включает интегрированную навигационную систему, содержащую в том числе приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации, например, от систем ГЛОНАСС и GPS. По известному решению, изменение маршрутного задания вплоть до возвращения в точку старта осуществляется по команде с наземного пункта управления. При этом БПЛА может осуществлять автосопровождение выбранной цели.Also known is a method for controlling a UAV, according to which, to ensure a flight along a given route, a preliminary assignment of a route to the on-board navigation system is required, and this task includes an indication of the coordinates and heights of turning points and is carried out before the start of the flight (Ivanova I.A. et al. Methods organization of control of unmanned aerial vehicles.- URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-organizatsii-upravleniva-bespilotnymi-letatelnymi-apparatami/viewer; date of access: 09/30/2020). As a rule, the UAV includes an integrated navigation system, including a satellite navigation receiver that provides navigation information, for example, from GLONASS and GPS systems. According to the known solution, the change of the route assignment up to the return to the starting point is carried out on command from the ground control point. In this case, the UAV can carry out auto-tracking of the selected target.

К недостаткам известного решения относится сложность конструкции БПЛА, обусловленная наличием высокоточной аппаратуры, и неизбежно приводящей, с одной стороны, к уменьшению надежности БПЛА, как технической системы, и, с другой стороны, к удорожанию изделия в целом. Кроме того, к недостаткам относится необходимость задания исходного маршрута, даже, если заранее известно, что маршрут может или должен быть впоследствии изменен.The disadvantages of the known solution include the complexity of the UAV design, due to the presence of high-precision equipment, and inevitably leading, on the one hand, to a decrease in the reliability of the UAV as a technical system, and, on the other hand, to an increase in the cost of the product as a whole. In addition, the disadvantages include the need to specify the original route, even if it is known in advance that the route can or should be subsequently changed.

Известен способ управления беспилотным летательным аппаратом, при котором команды управления передают через основной спутниковый канал связи со стационарного или подвижного пункта управления, учитывают компенсацию задержки в канале передачи команд управления, определяют динамические характеристики воздействия, формируют двух- или трехмерное изображение воздушной обстановки на экране монитора рабочего места оператора пункта управления (пат. RU №2562890, опубл. 10.09.2015. Бюл. №25). БПЛА оснащен видеокамерой и системой спутниковой связи.A known method for controlling an unmanned aerial vehicle, in which control commands are transmitted through the main satellite communication channel from a stationary or mobile control point, take into account the compensation of the delay in the control command transmission channel, determine the dynamic characteristics of the impact, form a two- or three-dimensional image of the air situation on the screen of the worker's monitor. places of the operator of the control room (pat. RU No. 2562890, publ. 09/10/2015. Bull. No. 25). The UAV is equipped with a video camera and a satellite communication system.

К недостаткам известного решения относится необходимость наличия оборудования, обеспечивающего спутниковую связь, что с одной стороны, к уменьшению надежности БПЛА, как технической системы, и, с другой стороны, к удорожанию изделия в целом.The disadvantages of the known solution include the need for equipment that provides satellite communications, which, on the one hand, reduces the reliability of the UAV as a technical system, and, on the other hand, increases the cost of the product as a whole.

Известно запатентованное решение компании Xiaomi под названием 'Follow Me', с помощью которого дрон может лететь за объектом съемки, а сам контроль будет осуществляться при помощи всем известного Mi Band (фитнес-браслет). Также говориться, Mi Drone (самое вероятное название) будет достаточно компактным с удобным для переноски, https://4iam.net/news/xiaomi-patent-mi-drone/. Необходимо отметить, что этот контроль также будет осуществляться с помощью радиоканала как и в предыдущем указанном изобретении.There is a patented Xiaomi solution called 'Follow Me', with the help of which the drone can fly after the subject of shooting, and the control itself will be carried out using the well-known Mi Band (fitness bracelet). It is also said that Mi Drone (the most likely name) will be compact enough to be easy to carry, https://4iam.net/news/xiaomi-patent-mi-drone/. It should be noted that this control will also be carried out using a radio channel as in the previously mentioned invention.

Общим недостатком для приведенных решений - является невозможность работы в условиях плохой радиоэлектронной обстановки (намеренное «зашумления» радиоэфира с помощью блокираторов связи или неблагоприятная обстановка может быть вызвана условиями среды и т.д.).A common disadvantage for the above solutions is the impossibility of working in a bad radio-electronic environment (deliberate "noise" of the radio air with the help of communication blockers or an unfavorable situation can be caused by environmental conditions, etc.).

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение недостатков: создание системы управления БПЛА, а именно способа выполнения функции «сопровождения» наземного материального объекта беспилотным летательным аппаратом, не зависящей от радиоэлектронной обстановки местности над которым происходит полет.The technical problem to be solved by the proposed invention is to eliminate the disadvantages: the creation of a UAV control system, namely, a method for performing the function of "tracking" a ground material object with an unmanned aerial vehicle, independent of the radio-electronic situation of the terrain over which the flight is taking place.

Поставленная техническая задача решается за счет использования для выполнения функции по сопровождению БПЛА управляющего воздействия: управления маршрутом с использованием оптического маркера, размещенного на подвижном наземном материальном объекте (например, автомобиле или человеке).The technical problem posed is solved by using a control action to perform the function of tracking the UAV: route control using an optical marker placed on a mobile ground material object (for example, a car or a person).

Предлагаемый в качестве изобретения способ управления беспилотным летательным аппаратом поясняется чертежом (фиг. 1), где позициями обозначено: БПЛА - 1 с видеокамерой 11, наземный материальный объект 2, оптический маркер 21.The proposed inventive method for controlling an unmanned aerial vehicle is illustrated by a drawing (Fig. 1), where the positions indicate: UAV - 1 with a video camera 11, ground material object 2, optical marker 21.

Конструкция наземного материального объекта 2 не является предметом охраны по настоящей заявке. При сопровождении БПЛА человека, маркер может наноситься, например, на его шлем. При сопровождении автомобиля маркер может наноситься на крышу.The structure of the ground material object 2 is not subject to protection under this application. When a person is accompanied by a UAV, a marker can be applied, for example, to his helmet. When escorting the vehicle, the marker can be applied to the roof.

Для маркировки допускается использование штрихкода (qr-кода). Дело в том, что многие современные камеры способны идентифицировать объекты, оснащенные штрихкодами, в автоматическом режиме.It is allowed to use a barcode (QR code) for marking. The fact is that many modern cameras are able to identify objects equipped with barcodes in automatic mode.

Для увеличение дистанции контроля БПЛА перемещающегося материального объекта в плохо освещенной местности и/или в ночное время рекомендуется оптический маркер изготавливать с помощью люминесцентной краски.To increase the distance of UAV control of a moving material object in poorly lit areas and / or at night, it is recommended to make an optical marker using luminescent paint.

При этом может задаваться за ранее высота БПЛА при сопровождении объекта, также высота может меняться по определенному заданному алгоритму (например, в следствие ухудшения видимости), либо сам оператор может менять высоту любым возможным способом (в том числе и по радиоканалу).In this case, the height of the UAV can be set in advance when accompanying the object, the height can also change according to a certain predetermined algorithm (for example, due to deterioration of visibility), or the operator himself can change the height in any possible way (including via a radio channel).

Предлагаемый способ обеспечения функции сопровождения беспилотным летательным аппаратом осуществляется следующим образом.The proposed method for providing the support function for an unmanned aerial vehicle is carried out as follows.

Пусть БПЛА 1 сопровождает материальный объект от пункта «А» до пункта «Б». На наземном материальном объекте 2 любым известным способом наносят идентифицирующую маркировку, которая будет являться оптическим маркером 21 для БПЛА.Let the UAV 1 accompany the material object from point "A" to point "B". On the ground material object 2 by any known method, an identifying marking is applied, which will be an optical marker 21 for the UAV.

Предпочтительным является нанесение оптического маркера 21 на крышу материального объекта 2. Этот вариант показан на фиг. 1.It is preferable to apply the optical marker 21 to the roof of the material object 2. This embodiment is shown in FIG. one.

БПЛА взлетает в пункте «01» и набирает высоту, заданную изначально в устройство 12, являющееся частью конструкции БПЛА 1, или передаваемое на это устройство любым известным способом.The UAV takes off at point "01" and gains the altitude set initially in the device 12, which is part of the structure of the UAV 1, or transmitted to this device in any known way.

Наземный материальный объект 2 начинает движение из пункта «А» в пункт «Б». Видеокамера 11, расположенная на БПЛА 1, ведет постоянное отслеживание оптического маркера 21. На фиг. 1 конус 13 символизирует поле зрения видеокамеры 11. Вычисление необходимых поправок к курсу БПЛА 1 происходит вне зависимости от абсолютных навигационных координат наземного материального объекта 2, а лишь для устранения отклонения границ поля зрения видеокамеры 11 от оптического маркера 21.Ground material object 2 begins to move from point "A" to point "B". The video camera 11 located on the UAV 1 constantly monitors the optical marker 21. FIG. 1 cone 13 symbolizes the field of view of the video camera 11. The calculation of the necessary corrections to the heading of the UAV 1 occurs regardless of the absolute navigation coordinates of the ground material object 2, but only to eliminate the deviation of the boundaries of the field of view of the video camera 11 from the optical marker 21.

Наземный материальный объект 2 может двигаться по любой пересеченной местности, причем ограничением является только его проходимость. Возможность предлагаемого способа ограничиваются движением наземного материального объекта в тоннелях, но этот случай является достаточно редким.Ground material object 2 can move on any rough terrain, and the only limitation is its passability. The possibility of the proposed method is limited by the movement of a ground material object in the tunnels, but this case is quite rare.

При этом если наземный объект производит остановку, БПЛА «зависает» над ним в определенной точке пространства.Moreover, if a ground object makes a stop, the UAV "hovers" over it at a certain point in space.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышения надежности управления за счет независимости от качества радиосигналов, транслируемых по любому радиоканалу.The technical result of the proposed invention is to improve the reliability of control due to independence from the quality of radio signals broadcast over any radio channel.

Claims

1. A method of tracking a ground object by an unmanned aerial vehicle based on the analysis of a video stream with a video camera installed on board, characterized in that flight route control is performed using an optical marker placed on a ground material object moving along a certain route.

2. The method according to claim. 1, characterized in that the optical marker is applied to the roof of the ground material object.

3. The method according to claim 1, characterized in that the optical marker is made using luminescent paint.