CN102650883A - 无人飞行载具控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种无人飞行载具控制系统及方法，该系统安装并运行于后端主机中，该后端主机通过网络与至少一台TOF摄影机建立通信连接。该系统包括飞行区域设定模块、飞行范围侦测模块及飞行方向控制模块。该系统及方法根据摄影机侦测的无人飞行载具的位置坐标信息与存放在后端主机的存储装置中的可飞行区域数据进行比较来判断无人飞行载具是否即将飞离可飞行区域，当无人飞行载具即将飞离可飞行区域时产生警示信号，并透过网络将该警示信号传送至无人飞行载具的远程控制器来操控无人飞行载具于可飞行区域内进行飞行作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行器控制系统及方法，特别是关于一种无人飞行载具控制系统及方法。
背景技术
传统的无人飞行载具(UAV)控制系统不具备飞行区域设定功能，因此在使用者进行无人飞行载具操控作业时，无法有效判别无人飞行载具是否即将飞出控制器的有效操控范围。如果使用者不慎让无人飞行载具飞离控制器的有效操控范围，将可能导致无人飞行载具失控或者坠毁等意外发生。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种无人飞行载具控制系统及方法，能够有效防止无人飞行载具飞离远程控制器的有效操控范围外，避免无人飞行载具闯入不当的飞行区域而造成失控或者坠毁等意外发生。
所述的无人飞行载具控制系统安装并运行于后端主机中，该后端主机通过网络与至少一台摄影机建立通信连接。所述的无人飞行载具控制系统包括：飞行区域设定模块，用于根据摄影机的影像侦测范围设定无人飞行载具的可飞行区域，并将可飞行区域数据存储在后端主机的存储装置中；飞行范围侦测模块，用于通过摄影机持续扫瞄侦测飞行场景空间的3D场景数据，透过网络接收摄影机侦测的3D场景数据，根据所述的3D场景数据动态分析无人飞行载具在飞行场景空间的位置坐标信息，及将所述的位置坐标信息与存放在存储装置中的可飞行区域数据进行比较来判断无人飞行载具是否即将飞离可飞行区域；飞行方向控制模块，用于当无人飞行载具即将飞离可飞行区域时产生警示信号，并透过网络将该警示信号传送至无人飞行载具的远程控制器来操控无人飞行载具于可飞行区域内进行飞行作业。
所述的无人飞行载具控制方法通过后端主机控制无人飞行载具的飞行作业，该后端主机通过网络与至少一台摄影机建立通信连接。该方法包括步骤：根据摄影机的影像侦测范围设定无人飞行载具的可飞行区域，并将可飞行区域数据存储在后端主机的存储装置中；通过摄影机持续扫瞄侦测飞行场景空间的3D场景数据，并透过网络接收摄影机侦测的3D场景数据；根据所述的3D场景数据动态分析无人飞行载具在飞行场景空间的位置坐标信息；将无人飞行载具的位置坐标信息与存放在存储装置中的可飞行区域数据进行比较来判断无人飞行载具是否即将飞离可飞行区域；当无人飞行载具即将飞离可飞行区域时产生警示信号，并透过网络将该警示信号传送至无人飞行载具的远程控制器来操控无人飞行载具于可飞行区域内进行飞行作业。
相较于现有技术，本发明所述的无人飞行载具控制系统及方法不仅能够有效防止无人飞行载具飞离远程控制器的有效操控范围外，也可以依据使用者针对无人飞行载具所设定的可飞行区域进行监控，避免无人飞行载具闯入不当的飞行区域而造成失控或者坠毁等意外发生。
附图说明
图1是本发明无人飞行载具控制系统较佳实施例的架构图。
图2是本发明无人飞行载具控制方法较佳实施例的流程图。
图3是规划无人飞行载具的一个可飞行区域的示意图。
图4是规划无人飞行载具的复数可飞行区域的示意图。
主要元件符号说明
无人飞行载具 1
TOF摄影机 2
后端主机 3
无人飞行载具控制系统 30
飞行区域设定模块 301
飞行范围侦测模块 302
飞行方向控制模块 303
中央处理器 31
存储装置 32
远程控制器 4
网络 5
具体实施方式
如图1所示，是本发明无人飞行载具控制系统30较佳实施例的架构图。在本实施例中，该无人飞行载具控制系统30安装并运行于后端主机3中，不仅能够有效防止无人飞行载具1飞离远程控制器4的有效操控范围外，也可以依据使用者针对无人飞行载具1所设定的可飞行区域进行监控，避免无人飞行载具1闯入不当的飞行区域而造成失控或者坠毁等意外发生。在本实施例中，所述的可飞行区域内至少安装有一TOF摄影机(Time of Flight Camera)2，该TOF摄影机2是一种时空摄影机装置，具有三维立体场景扫瞄功能，其除了可以取得场景X、Y坐标方向的影像画面外，还可以同时取得场景的Z坐标方向的距离信息。
所述的TOF摄影机2通过网络5与后端主机3建立通信连接。该TOF摄影机2用于针对无人飞行载具1位置进行实时扫瞄与分析，从而取得无人飞行载具1在飞行场景空间中的位置坐标数据，并将无人飞行载具1在飞行场景空间中的位置坐标数据实时回传至后端主机3。
所述的后端主机3还包括，但不仅限于，中央处理器31及存储装置32。在本实施例中，所述的无人飞行载具控制系统30包括飞行区域设定模块301、飞行范围侦测模块302及飞行方向控制模块303。本发明所称的模块是指一种能够被后端主机3的中央处理器31所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在后端主机3的存储装置32中。
所述的飞行区域设定模块301用于在无人飞行载具1的飞行场景空间内至少架设一台TOF摄影机2，并为每一台TOF摄影机2分配一个IP地址，例如192.168.20.28。该飞行区域设定模块301还用于根据TOF摄影机2的影像侦测范围设定无人飞行载具1的可飞行区域，并将可飞行区域数据存储在后端主机3的存储装置32中。在本实施例中，每一台TOF摄影机2具有各自的影像侦测范围，参考图3所示，例如TOF摄影机2的影像侦测范围为场景X、Y坐标方向的长为125米、宽125米，及场景Z坐标方向的景深为160+40＝200米。使用者根据该TOF摄影机2的影像侦测范围，可以通过飞行区域设定模块301规划并设定无人飞行载具1的可飞行区域，如图3所示的可飞行区域最大可为长160+40＝200米、宽125米、高125米，并将可飞行区域数据存储在后端主机3的存储装置32中。
所述的飞行范围侦测模块302用于根据TOF摄影机2的IP地址将TOF摄影机2与后端主机3建立通信连接，通过TOF摄影机2持续扫瞄侦测飞行场景空间的3D场景数据，并透过网络5接收TOF摄影机2侦测的3D场景数据。在本实施例中，当后端主机3透过飞行范围侦测模块302与TOF摄影机2建立通信连接后，通过TOF摄影机2针对无人飞行载具1在飞行场景空间内的位置进行实时扫瞄与分析，从而取得无人飞行载具1在飞行场景空间中的3D场景数据。该3D场景数据包括无人飞行载具1所处飞行场景空间的位置信息，包括场景X、Y坐标方向的影像画面及场景Z坐标方向的距离信息。
所述的飞行范围侦测模块302还用于根据TOF摄影机2传送的3D场景数据动态分析无人飞行载具1在飞行场景空间的位置坐标信息，以及将无人飞行载具1的位置坐标信息与存放在后端主机3的存储装置32中可飞行区域数据进行比较来判断无人飞行载具1是否即将飞离可飞行区域。
所述的飞行方向控制模块303用于当无人飞行载具1可能飞离可飞行区域时产生警示信号，并透过网络5将该警示信号传送至无人飞行载具1的远程控制器4中。当无人飞行载具1没有飞离可飞行区域时，无人飞行载具2继续在远程控制器4的有效操控范围下继续飞行作业。当远程控制器4接收到后端主机3发送的警示信号时，根据该警示信号提醒使用者修正无人飞行载具1的飞行方向，或者中止发出不当飞行方向的控制指令至无人飞行载具1使无人飞行载具1停止于可飞行区域内，如此可以避免无人飞行载具1失控或者坠毁等意外发生。
如图2所示，是本发明无人飞行载具控制方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法不仅能够有效防止无人飞行载具1飞离远程控制器4的有效操控范围外，也可以依据使用者针对无人飞行载具1所设定的可飞行区域进行监控，避免无人飞行载具1闯入不当的飞行区域而造成失控或者坠毁等意外发生。
步骤S201，使用者通过飞行区域设定模块301在无人飞行载具1的飞行场景空间内至少架设一台TOF摄影机2，并为每一台TOF摄影机2分配一个IP地址，例如192.168.20.28。
步骤S202，飞行区域设定模块301根据TOF摄影机2的影像侦测范围设定无人飞行载具1的可飞行区域，并将可飞行区域数据存储在后端主机3的存储装置32中。在本实施例中，每一台TOF摄影机2具有各自的影像侦测范围，例如参考图3所示，TOF摄影机2的影像侦测范围为场景X、Y坐标方向的长为125米、宽125米，以及场景Z坐标方向的景深为160+40＝200米。使用者根据该TOF摄影机2的影像侦测范围，可以通过飞行区域设定模块301规划并设定无人飞行载具1的可飞行区域，例如图3所示的可飞行区域最大可为长160+40＝200米、宽125米、高125米，并将可飞行区域数据存储在存储装置32中。
步骤S203，飞行范围侦测模块302根据TOF摄影机2的IP地址将TOF摄影机2与后端主机3建立通信连接。在本实施例中，使用者可以通过在后端主机3设置TOF摄影机2的IP地址，飞行范围侦测模块302根据该IP地址将TOF摄影机2与后端主机3建立通信连接。
步骤S204，飞行范围侦测模块302通过TOF摄影机2持续扫瞄侦测飞行场景空间的3D场景数据，并透过网络5接收TOF摄影机2侦测的3D场景数据。所述的3D场景数据包括无人飞行载具1所处飞行场景空间的位置信息，包括场景X、Y坐标方向的影像画面及场景Z坐标方向的距离信息。在本实施例中，当后端主机3透过飞行范围侦测模块302与TOF摄影机2建立通信连接后，通过TOF摄影机2针对无人飞行载具1在飞行场景空间内的位置进行实时扫瞄与分析，从而取得无人飞行载具1在飞行场景空间中的3D场景数据。
步骤S205，飞行范围侦测模块302根据TOF摄影机2传送的3D场景数据动态分析无人飞行载具1在飞行场景空间的位置坐标信息。步骤S206，飞行范围侦测模块302将无人飞行载具1的位置坐标信息与存放在后端主机3的存储装置32中的可飞行区域数据进行比较。
步骤S207，飞行范围侦测模块302根据比较结果判断无人飞行载具1是否即将飞离可飞行区域。若无人飞行载具1可能飞离可飞行区域，则执行步骤S208；若无人飞行载具1没有飞离可飞行区域，则返回步骤S204。
步骤S208，当无人飞行载具1可能飞离可飞行区域时，飞行方向控制模块303产生警示信号并透过网络5将该警示信号传送至无人飞行载具1的远程控制器4中。当无人飞行载具1没有飞离可飞行区域时，无人飞行载具1继续在远程控制器4的有效操控范围下继续飞行作业。
步骤S209，当远程控制器4接收到后端主机3发送的警示信号时，远程控制器4根据该警示信号提醒使用者修正无人飞行载具1的飞行方向，或者中止发出不当飞行方向的控制指令至无人飞行载具1使无人飞行载具1停止于可飞行区域内，如此可以避免无人飞行载具1失控或者坠毁等意外发生。
在本实施例中，本发明所述的无人飞行载具控制系统及方法不仅可以利用一台TOF摄影机2与后端主机3建立通信连接，也可以将飞行场景空间内多台TOF摄影机2同时连接至后端主机3。参考图4所示，使用者只需透过后端主机3为每一台TOF摄影机2分配不同的IP地址，并根据TOF摄影机2的影像侦测范围设定无人飞行载具1的可飞行区域，从而通过多台TOF摄影机2扫瞄各自飞行区域的3D场景数据来控制无人飞行载具1的飞行作业。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种无人飞行载具控制系统，安装并运行于后端主机中，该后端主机通过网络与至少一台摄影机建立通信连接，其特征在于，所述的无人飞行载具控制系统包括：
飞行区域设定模块，用于根据摄影机的影像侦测范围设定无人飞行载具的可飞行区域，并将可飞行区域数据存储在后端主机的存储装置中；
飞行范围侦测模块，用于通过摄影机持续扫瞄侦测飞行场景空间的3D场景数据，透过网络接收摄影机侦测的3D场景数据，根据摄影机所述的3D场景数据动态分析无人飞行载具在飞行场景空间的位置坐标信息，及将所述的位置坐标信息与存放在存储装置中的可飞行区域数据进行比较来判断无人飞行载具是否即将飞离可飞行区域；
飞行方向控制模块，用于当无人飞行载具即将飞离可飞行区域时产生警示信号，并透过网络将该警示信号传送至无人飞行载具的远程控制器来操控无人飞行载具于可飞行区域内进行飞行作业。
2.如权利要求1所述的无人飞行载具控制系统，其特征在于，当远程控制器接收到警示信号时，根据该警示信号提醒使用者修正无人飞行载具的飞行方向，或者中止发出不当飞行方向的控制指令至无人飞行载具使该无人飞行载具停止于可飞行区域内。
3.如权利要求1所述的无人飞行载具控制系统，其特征在于，所述的飞行区域设定模块还用于为安装在飞行场景空间内每一台摄影机分配一个IP地址，所述的后端主机根据摄影机的IP地址与该摄影机建立通信连接。
4.如权利要求1所述的无人飞行载具控制系统，其中，所述的摄影机是一种TOF摄影机，该TOF摄影机具有3D立体场景扫瞄功能。
5.如权利要求1所述的无人飞行载具控制系统，其特征在于，所述的3D场景数据包括无人飞行载具所处飞行场景空间的位置信息，包括场景X、Y坐标方向的影像画面及场景Z坐标方向的距离信息。
6.一种无人飞行载具控制方法，通过后端主机控制无人飞行载具的飞行作业，该后端主机通过网络与至少一台摄影机建立通信连接，其特征在于，该方法包括步骤：
根据摄影机的影像侦测范围设定无人飞行载具的可飞行区域，并将可飞行区域数据存储在后端主机的存储装置中；
通过摄影机持续扫瞄侦测飞行场景空间的3D场景数据，并透过网络接收该摄影机侦测的3D场景数据；
根据所述的3D场景数据动态分析无人飞行载具在飞行场景空间的位置坐标信息；
将无人飞行载具的位置坐标信息与存放在存储装置中的可飞行区域数据进行比较来判断无人飞行载具是否即将飞离可飞行区域；
当无人飞行载具即将飞离可飞行区域时产生警示信号，并透过网络将该警示信号传送至无人飞行载具的远程控制器来操控无人飞行载具于可飞行区域内进行飞行作业。
7.如权利要求6所述的无人飞行载具控制方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
当远程控制器接收到警示信号时，根据该警示信号提醒使用者修正无人飞行载具的飞行方向，或者中止发出不当飞行方向的控制指令至无人飞行载具使该无人飞行载具停止于可飞行区域内。
8.如权利要求6所述的无人飞行载具控制方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
为安装于所述的飞行场景空间内每一台摄影机分配一个IP地址；及
根据所述摄影机的IP地址将该摄影机与后端主机建立通信连接。
9.如权利要求6所述的无人飞行载具控制方法，其特征在于，所述的摄影机是一种TOF摄影机，该TOF摄影机具有3D立体场景扫瞄功能。
10.如权利要求6所述的无人飞行载具控制方法，其特征在于，所述的3D场景数据包括无人飞行载具所处飞行场景空间的位置信息，包括场景X、Y坐标方向的影像画面及场景Z坐标方向的距离信息。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120829 |