[发明专利]一种用于通过具有最小化干扰移动的机载摄像机来曝光的领航旋转翼无人机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及诸如四轴直升机之类的旋转翼无人机。 

这些无人机具有由各自的电机驱动的多个旋翼，姿态这些旋翼可以按照不同方式被控制以按照姿态-方式和速度-方式领航无人机。 

背景技术

这样的无人机的一个典型例子是来自法国巴黎派诺特股份有限公司(PARROT SA)的AR.DRONE遥控飞行器，其是四轴直升机，该四轴直升机装备有一系列传感器(加速计，三维陀螺仪，高度计)、获取无人机所朝向的场景的图像的前置摄像机和获取飞过的地形的图像的垂直视域的摄像机。 

这种无人机由用户依靠分离的遥控设备来领航，该遥控设备-以下称为“装置”-通过无线电链路连接到无人机。WO2010/061099A2与EP2364757A1(PARROT SA)描述了这样一种无人机以及它通过电话或带触摸屏和集成加速计的便携式多媒体设备来领航的原理，该便携式多媒体设备例如IPHONE式的移动电话，或IPOD TOUCH或IPAD(美国苹果公司的注册商标)之类的便携装置或多媒体平板。这些装置包含各种各样必须的控制元件，用于检测领航命令和与无人机通过WIFI(IEEE802.11)无线链路或蓝牙(注册商标)局域网类型的双向数据交换。此外，它们还设置有触摸屏来显示无人机前置摄像头获取的图像，叠加一定数量的符号使得通过用户在触摸屏上简单的手指触摸来激活命令成为可能。 

更具体地，无人机借助装置的倾斜角探测器发送的信号被用户领航，这些倾斜角将被无人机重复：例如，要无人机向前移动，用户根据俯仰轴倾斜他或她的装置，而要无人机向右或向左移动，他或她相对于它的翻滚轴倾斜同样的装置。这样，如果无人机通过向下倾斜或“俯冲”(倾度按照俯仰角)这样的方式被控制，它将会随着倾斜角以增加的速度向前移动；相反地，如果它通过反 方向“拉升”这样的方式被控制，它的速度将逐渐慢下来，然后通过开始向后移动被反向。类似地，对于依照翻滚轴的倾斜命令，无人机将向右或向左倾斜，驱使向右或向左的线性水平直线运动位移。 

用户还有显示在触摸屏上的其他命令，特别是“爬升/下降”(油门控制)和“向右枢转/向左枢转”(关于偏航轴的无人机的枢转)。 

无人机还有定点通过命令：当用户解除他的遥控装置的所有命令时，无人机完全自动地固定不动且稳定在一个固定点。 

无人机的摄像机不仅仅被用来以“身临其境的模式”领航(也就是说用户以同样的方式使用机载摄像机的图像，好像他自己在无人机上一样)，而且用来获取无人机所朝向的场景的图像序列。因此用户可以以摄像机或摄影机同样的方式使用无人机的摄像机，摄像机由无人机运载，而不是被手持。 

但是，在它的飞行过程中，无人机会受许多干扰运动的影响，这将导致摄像机获取的图像不必要的震动和跳跃。 

特别地，摄像机指向无人机的主方向(对应与翻滚轴的方向)时，任何关于俯仰轴(与摄像机的轴线成直角)的运动将产生图像的垂直震动，该震动降低获取的图像的清晰度和质量。现在，如之前所解释的，无人机的位移，不管它们是由用户控制还是自动领航仪的伺服控制，主要由关于俯仰轴的运动(向前/向后位移)和关于翻滚轴的运动(向左/向右位移)引起，这就是四轴直升机类的无人机的操作原理所固有的。 

许多图像稳定技术当然是已知的，但是这些技术不幸地不适用于这里描述的特殊情况： 

-由于无人机是一个不与承载物相联系的飞行中的物体，带有臂和平衡锤的机械稳定系统不能被使用，该系统在万向节(摄像机稳定器技术)的水平面移动摄像机的重心。 

-也不能通过通常用于照相技术的透镜或在焦平面的传感器的光学元件的实时位移来稳定，这是为了重量和体积而考虑给出摄像机集成小型元件的选择。 

-最后，使用或不使用飞行期间收集的陀螺仪的数据，视频图像的后处理需要相对多的计算资源，与无人机装载的微型计算机的容量不相符，且引入了禁止实时有效控制无人机的、不可忽略的等待时间。 

发明内容

本发明的问题是寻找另一种稳定技术，使可能生成视频图像序列，其具有尽可能小的反映在图像中的不希望的运动。