TWI484855B - 結合無人飛行載具的互動式區域性資訊播放系統 - Google Patents

Description

結合無人飛行載具的互動式區域性資訊播放系統

本發明係關於一種無人飛行載具的應用技術，更進一步來說，本發明係關於一種區域性資訊播放系統。

廣告是利用電視、廣播、影片、幻燈片、報紙、雜誌、傳單、海報、招牌、牌坊、電話傳真、電子視訊、電子語音、電腦或其他方法，可使不特定多數人知悉其宣傳內容之傳播，為了達到有效宣傳產品及吸引大眾目光。日常生活中所說的「廣告」往往特指商業廣告，即用於推廣貨品、服務、或理念的付費公告。以目前的廣告來說，大部分是透過電視的方式播送。然而，電視所播送的廣告，大多屬於全國性廣告、國際性廣告或者是政令宣導廣告。

雖然科技進步，但是對於一般大眾來說，廣告或促銷的資訊依舊是使用傳統的廣告看板、傳單或廣告牆等等方式，讓商家單方面的向消費者推銷。而區 域性的資訊則還是靠著口耳相傳、廣告看板、網頁資訊或里長廣播得知，鮮少有機會透過電視知道區域性的資訊。又，一般大眾在假日常常會出去旅遊踏青，一般使用者會在旅遊前，先在網路上進行檢索，查詢景點、地方餐廳優惠與規劃旅遊路徑。然，上述網路上所記載的旅遊資訊與優惠，常常是過時的資訊，當使用者到達該景點後，常會發現優惠過時、餐廳倒閉等困窘情況。

因此，需要一種針對區域性質的廣告播送系統，讓一般民眾、遊客可以到達當地後，直接被吸引目光，並且直接的接收到當地的最新訊息。

本發明的一目的在於提供一種區域性資訊播放系統，藉此，利用無人航空載具搭載顯示裝置進行廣告播送以及地方宣傳。

有鑒於此，本發明提供一種區域性資訊播放系統，用以在一區域範圍內，進行資訊播送，此區域性資訊播放系統包括一播送裝置、一無人飛行載具、多個無線基地台以及一伺服器。其中，無人飛行載具包括多個馬達、一主控電路、一飛行資訊電路、一無線傳輸電路以及一播送介面電路。主控電路電性連接並控制馬達。飛行資訊電路耦接主控電路，用以量測無人飛行載具的飛行資訊，並提供飛行資訊給主控電路。無線傳輸電路電性連接主控電路。播送介面電路電性連接主控電路與播送裝置，且播送裝置配 置於無人飛行載具的機身外部。多個無線基地台配置在區域範圍內，每一個無線基地台與無人飛行載具的無線傳輸電路使用自我組態(self-organization)協定，使無線基地台與該無人飛行載具的該無線傳輸電路分別作為多個網路節點，該些網路節點之間自動組織出一個無線網路。伺服器透過自我組態協定連結多個無線基地台與無人飛行載具。

其中，使用者透過伺服器，對無人飛行載具進行控制，伺服器透過無線網路將一控制碼與一播送資料，傳送給無人飛行載具。無人飛行載具透過無線傳輸電路接收播送資料後，控制播送介面電路，將播送資料傳送到播送裝置以進行資訊播送。無人飛行載具透過無線傳輸電路，將飛行資訊傳送到附近的無線基地台，以回傳給伺服器。

本發明之精神是在於無人航空載具搭載顯示裝置，播放出能夠吸引目光的廣告，並提供一種完全不同於傳統的資訊廣播方式。另外，本發明搭配短距離無線傳播技術，使得無人航空載具能夠播放出即時的區域資訊，提供更具機動性的廣告與傳播資訊的方式。並且，由於無人航空載具的飛行路徑與播放資訊能夠直接由地面的伺服器控制，使得無人航空載具具有廣泛的廣播區域以及多元的廣告效果。由於本發明由無人航空載具搭載播送裝置具有吸引目光的廣告效果，因此本發明可以應用於一般集會和商業活動之現場導引與資訊傳播，如大型演唱 會、集會造勢活動、百貨公司宣傳、熱門景點人潮導引與指示…等等。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

101‧‧‧伺服器

102‧‧‧基地台

103、104、105‧‧‧無人航空載具

201‧‧‧馬達伺服器

202、305、506‧‧‧馬達

301‧‧‧LED顯示裝置

302‧‧‧主控電路

303‧‧‧電源模組暨重置電路

304‧‧‧無線傳輸電路

306‧‧‧飛行資訊電路

307‧‧‧地面監控系統

50‧‧‧飛行器部分

51‧‧‧地面站部分

520‧‧‧顯示裝置

MCU‧‧‧主控電路

501‧‧‧慣性量測單元

502‧‧‧衛星定位單元

503‧‧‧速度量測電路

504‧‧‧無線傳輸單元

505‧‧‧馬達驅動單元

507‧‧‧馬達驅動電路

508‧‧‧電子陀螺儀

509‧‧‧雙軸感測器

510‧‧‧高度計

511、512‧‧‧Zigbee模組

第1圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統應用情境展示圖。

第2圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統所使用的無人航空載具示意圖。

第3圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統的系統介面方塊圖。

第4圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統的無線傳輸控制示意圖。

第5圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統的系統詳細電路方塊圖。

第1圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統應用情境展示圖。請參考第1圖，此區域性資訊播放系統係採用搭載播送裝置的無人航空載具(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)103、104、105配無線合基地台102、伺服器101進行控制。操控人員可透過電 腦伺服器101下達指令，來完成對無人航空載具103、104、105之飛行動態控制。在本實施例中，播送裝置例如包括一顯示裝置、喇叭與麥克風。其中，搭載於無人航空載具103的顯示裝置的例如是兩塊LED面板背面相黏形式的顯示面板，因此，播送的資訊能在前方與後方看到。無人航空載具104搭載的是圓柱型LED面板，播送的資訊將繞著圓柱體表面顯示，從四面八方皆能看到。無人航空載具105為四塊LED面板組成一長方體，同樣也能從不同的角度看到播送的資訊。

由於上述無人航空載具有自由度與靈活度高的優點，能輕鬆穿梭於大街小巷，居住於高樓層的民眾也能輕易瞥見『引人注目』的廣告。藉由使用無人航空載具傳播資訊的方式，能夠輕易地吸引周圍人群目光，充分詮釋廣告與宣傳的效益(例如：廣告附近的美食資訊或宣傳優惠活動等等)，並且快速地傳播地區性的重要資訊(例如：災難警報或天氣警報等等)。另外，由於本發明由無人航空載具搭載播送裝置具有吸引目光的廣告效果，因此本發明可以應用於一般集會和商業活動之現場導引與資訊傳播，如大型演唱會、集會造勢活動、百貨公司宣傳、熱門景點人潮導引與指示…等等。

上述無人航空載具103、104、105的機身外，除了搭載顯示裝置以外，還搭載了麥克風以及喇叭。其中，喇叭可以直接播放聲音資訊，使無人航空載具周圍的人群使無人航空載具周圍的人群直接聽到要廣播 的資訊，又可以吸引周遭人群的目光，直接注意到無人航空載具103、104、105的顯示裝置上的資訊。麥克風用以接收無人航空載具周圍的聲音。麥克風所接收到的聲音資訊可以直接傳給地面的伺服器101，使得伺服器101的操作人員和無人航空載具周圍的人進行雙向溝通，並直接瞭解當地的狀況。舉例來說，無人航空載具周圍的人需要餐廳資訊時，可以直接講出需要餐廳資訊，而伺服器101的操作人員則控制播送裝置播送相關的餐廳資訊。又或者，當山難發生時，受困者也可透過雙向溝通裝置直接與伺服器101的操作人員呼救或告知所需的物資等等。

雖然上述實施例包含了三個無人航空載具，但，本發明的區域性資訊播放系統仍可以僅包含一個無人航空載具或多個無人航空載具，故本發明不限制無人航空載具的數量。另外，在上述第1圖的實施例中，播送裝置包括了顯示裝置、喇叭與麥克風，然而，本發明的無人航空載具也可以僅單獨搭載顯示裝置或喇叭與麥克風，故本發明不限制播送裝置的態樣。為了方便說明本發明，以下實施例的播送裝置僅以一LED顯示裝置作為舉例。

第2圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統所使用的無人航空載具103、104、105的示意圖。請參考第2圖，在此實施例中，無人航空載具係採用四旋翼直升機。旋翼直升機是一種由一個或多個水平旋轉的旋翼提供向上升力和推力而進行飛行的航空器，其升 力產生原理與機翼相似，只不過直升機升力是來自於繞固定軸旋轉的旋翼，控制旋翼的傾斜角度，以達到控制直升機飛行的姿態。而四旋翼無人航空載具則是由四個獨立馬達驅動螺旋槳的飛行器，藉由調整四個馬達的轉速來改變螺旋槳的速度，控制六個自由度的飛行姿態，以實現穩定地盤旋以及精確地飛行。

由於旋翼直升機飛行速度慢且相對穩定，肉眼觀看時，較容易清楚並穩定的看到顯示面板上的資訊。並且，旋翼直升機具備有垂直起降以及支援自主飛行等優點。因此，在本發明較佳實施例的無人航空載具例如採用四旋翼直昇機。然所屬技術領域具有通常知識者應當能理解，直昇機或其他形式的飛行機也可以作為設計上的考量，因此本發明不以此為限。

第3圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統的系統介面方塊圖。請參考第3圖，此區域性資訊播放系統的系統包括LED顯示裝置301、主控電路302、電源模組暨重置電路303、無線傳輸電路304、馬達305、飛行資訊電路306以及地面監控系統307。由於四旋翼直升機的動力是由四個馬達所構成，因此，主控電路302利用了四組脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)電路去調整以及控制馬達的轉速。電源模組暨重置電路303用以提供四旋翼直升機電力並且進行啟動重置(power on reset)或其他重置等功能。飛行資訊電路306則包括電子陀螺儀、衛星定位系統電路、傾斜儀、高度計等用來判 斷四旋翼直升機的高度、速度、角速度、位置的電路。在此例中，飛行資訊電路306係採用飛利普的I2C匯流排與主控電路302進行資訊交換。無線傳輸電路304則是透過通用非同步收發傳輸器介面(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)進行資訊交換，並透過此介面與地面監控系統307進行溝通。

第4圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統的無線傳輸控制示意圖。請參考第4圖，此實施例係採用ZigBee介面模組。在此例中，ZigBee基地台為分別並平均、隨機的配置在區域範圍內，其中，上述ZigBee無線基地台可以視為無線節點，並使用自我組態(self-organization)協定，無線節點之間自動組織出一個無線感測網路，以規劃出資料傳輸的最佳路徑，進而使得每個無線節點有效的轉送資料封包。而本實施例的無人航空載具在無線感測網路中也可被視為一網路節點，用以轉發資料封包。伺服器101(也就是地面監控站)輸出的控制碼以及播放資訊透過此無線感測網路傳送給無人飛行載具。而無人飛行載具也將偵測出的飛行資訊透過無線感測網路提供給地面監控站。

採用ZigBee無線基地台的原因在於，ZigBee協定是一種低速短距離傳輸的無線網路協定，主要的應用場合是針對家庭電器控制上。在未來，家庭電器的無線控制將會越來越普及。很可能每個家庭都會使用Zigbee無線傳輸。因此，此廣告系統亦可以借用一般家庭 內部的Zigbee基地台，進行資料傳輸或飛機位置定位以及飛行控制等等。上述的無線網路中也可包括一中繼站，用以增強無線網路中傳輸信號的強度，以增加信號的傳輸距離。另外，無線網路中還可包括一橋接器，讓由ZigBee節點所組成的無線感測網路可以透過此橋接器與其他型態的網路連接，使資料傳輸的距離更遠，又可使地面監控站可以在世界的任一位置遠端遙控無人航空載具。

從另一個角度來看，Zigbee具有低耗電、低成本、支援大量網路節點、支援多種網路拓撲、低複雜度、快速、可靠、安全。相對於他種無線基地台，Zigbee無線基地台在設置上也是一個較佳的選擇。然本發明並不限定於Zigbee，其他短距離傳輸技術或無線網路技術(例如WIFI、3G網路等等)也可以適用於本發明。

本發明實施例透過此短距離傳輸技術來傳輸控制資訊與顯示資訊，使得搭載顯示裝置的無人飛行載具能夠播放區域性的廣告資訊(例如限時特賣或美食資訊)以及一般的區域性的即時資訊(例如路況資訊或災難資訊等等)。而地面監控站也可以隨時透過短距離傳輸來改變飛行路徑以及播放資訊。此種廣告以及資訊傳播的方式，完全不同於一般市面上死板的廣告牆或者是行動的廣告車，更具有廣泛的廣播區域以及多元的廣告效果。另外，當區域內有災難或意外事故發生時，無人飛行載具的播放資訊還可以即時預告可能受波及的區域以及播放即時的逃生路線等等，以改變傳統的救災資訊，使得區域性 的廣播更具有機動性。

第5圖繪示為本發明一實施例的區域性資訊播放系統的系統詳細電路方塊圖。請參考第5圖，此區域性資訊播放系統架構包含了兩個部份，飛行器部分60以及地面站部分61。飛行器部分60包含了顯示裝置620、主控電路MCU、慣性量測單元601、衛星定位單元602、速度量測電路603、無線傳輸單元604以及馬達驅動單元605。馬達驅動單元605包括4個馬達606以及馬達驅動電路607。馬達驅動電路607分別接收主控電路MCU所輸出的四個脈波寬度調變訊號PWM，並根據脈波寬度調變訊號PWM輸出足以驅動馬達的驅動訊號。由於主控電路MCU所輸出的脈波寬度調變訊號PWM的驅動力並不足以驅動馬達606，因此需要額外的馬達驅動電路607以進行馬達606的驅動。

慣性量測單元601包括電子陀螺儀608、雙軸感測器609以及高度計610。電子陀螺儀608係為角慣性感測器，用於感測圍繞某個軸發生的旋轉與角加速度，以量測旋翼的角加速度。雙軸感測器609係用以判斷無人飛行載具60的傾斜角度。由於電子陀螺儀608、雙軸感測器609的輸出都是類比輸出，因此需要先經過類比數位轉換ADC，將輸出的資料轉為數位資料，才進入I2C匯流排傳送給主控電路MCU。高度計610則是輸出高度的數位資料，直接由I2C匯流排傳送給主控電路MCU。

衛星定位單元602係用以進行衛星定 位，來確定無人飛行載具60的位置，並透過通用非同步收發傳輸介面UART回傳給主控電路MCU。無線傳輸單元604在此例中則是使用上述的Zigbee模組611作為傳輸介面。Zigbee模組611亦透過通用非同步收發傳輸介面UART與主控電路MCU電性連接。主控電路MCU可以透過Zigbee模組611回傳飛行資訊以及目前位置給地面站61。地面站61也可以透過本身的Zigbee模組612控制無人飛行載具60的飛行路徑。地面站61可以透過軟體的設定，使無人飛行載具60切換手動或自動的操作模式。在手動操作模式，使用者必須在地面站61直接的控制無人飛行載具60的飛行路徑，也可設定無人飛行載具60所要顯示的資訊。在自動操作模式，地面站61則使用使用者預先設定的飛行路徑以及播送資料，控制無人飛行載具60的飛行路徑以及在此路徑上所需播送的資訊。顯示裝置620則是透過序列週邊介面匯流排SPI與主控電路MCU電性連接。當主控電路MCU透過Zigbee模組611收到顯示資料時，透過序列週邊介面匯流排SPI傳送給顯示裝置620以顯示資料。

綜上所述，本發明之精神是在於無人航空載具搭載播送裝置，播放出能夠吸引目光的廣告，並提供一種完全不同於傳統的資訊廣播方式。另外，本發明搭配短距離無線傳播技術，使得無人航空載具能夠播放出即時的區域資訊，提供更具機動性的廣告與傳播資訊的方式。並且，由於無人航空載具的飛行路徑與播放資訊能夠 直接由地面的伺服器控制，使得無人航空載具具有廣泛的廣播區域以及多元的廣告效果。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101‧‧‧伺服器

102‧‧‧基地台

103、104、105‧‧‧無人航空載具

Claims (9)

1. 一種區域性資訊播放系統，用以在一區域範圍內，進行資訊播送，此區域性資訊播放系統包括：一無人飛行載具，包括：多個馬達；一主控電路，電性連接並控制該些馬達；一飛行資訊電路，耦接該主控電路，用以量測該無人飛行載具的飛行資訊，並提供飛行資訊給主控電路；一無線傳輸電路，電性連接該主控電路；以及一播送介面電路，電性連接該主控電路；一播送裝置，電性連接至該播送介面電路，並配置於該無人飛行載具的機身外部；多個無線基地台，配置在該區域範圍內，其中，每一該些無線基地台與該無人飛行載具的該無線傳輸電路使用自我組態(self-organization)協定，使該些無線基地台與該無人飛行載具的該無線傳輸電路分別作為多個網路節點，該些網路節點之間自動組織出一個無線網路；以及一伺服器，透過該自我組態協定連結該些無線基地台與該無人飛行載具；其中，使用者透過該伺服器，對該無人飛行載具進行控制，該伺服器透過該無線網路將一控制碼與一播送資料，傳送給該無人飛行載具；該無人飛行載具透過該無線傳輸電路，接收該播送資料後，控制該播送介面電路，將該播送資料傳送到該播送 裝置以進行資訊播送；該無人飛行載具透過該無線傳輸電路，將飛行資訊傳送到附近的無線基地台，以回傳給該伺服器，其中，該飛行資訊電路包括：一慣性量測單元，包括：一陀螺儀，電性連接該主控電路，用以偵測角加速度；一高度計，電性連接該主控電路，用以偵測高度；以及一雙軸感測器，電性連接該主控電路，用以監控該無人飛行載具的傾斜角度；以及一衛星定位電路，電性連接該主控電路，用以進行衛星定位，偵測該無人飛行載具的位置資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，其中，該播送裝置為一顯示裝置，用以顯示該播送資料。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，其中，該播送裝置包括一喇叭與一麥克風，該喇叭用以播放該播送資料，該麥克風用以接收該無人飛行載具外的一聲音資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放 系統，其中，該無人飛行載具係四旋翼直升機。
5. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，其中，該顯示裝置係發光二極體陣列，且該播送介面電路係序列週邊介面(SPI)匯流排。
6. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，其中，該些無線基地台係為Zigbee基地台。
7. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，其中，該飛行資訊電路還包括：一速度量測電路，電性連接該主控電路，用以量測該無人飛行載具的速度。
8. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，其中，該無人飛行載具包括一手動操作模式與一自動操作模式，其中，當於該手動操作模式，使用者透過該伺服器，直接控制該無人飛行載具，當於該自動操作模式，該主控電路利用使用者預先設定的飛行路徑以及播送資料，控制該無人飛行載具。
9. 如申請專利範圍第1項所記載之區域性資訊播放系統，更包括一第二無人飛行載具，該伺服器透過該無線 網路控制該第二無人飛行載具，該第二無人飛行載具透過該無線網路傳輸飛行資訊給其他伺服器。