Изобретение относится к способу проведения аэрофото-видеосъемки, а именно для топографической съемки местности, создания планов и карт, производства кино- и видеофильмов и репортажей, проектирования, геологоразведки, а также организации наблюдения и записи в режиме он-лайн за массовыми мероприятиями. Технический результат: беспилотный дистанционный режим управления аэростатом как на открытой местности, так и в больших закрытых помещениях (стадионах, спортивных залах и т.п. объектах) для осуществления аэрофото-видеосъемки. Автоматизированный комплекс 1 отличается тем, что летательный аппарат содержит аэростат 2 с гондолой 3 и систему управления полетом с наземным пультом управления летательным аппаратом. Гондола 3 аэростата 2 оснащена по меньшей мере двумя двигателями вертикальной тяги 16, 17 и двумя маршевыми двигателями 9, 10 горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги. Гондола 3 содержит систему управления плавучестью с баланетом 52 для изменения высоты подъема аэростата 2 и устройство телеметрии 23. Система аэрофото-видеосъемки 33 содержит устройство приема-передачи видеосигнала 34 и устройство управления 35 камерой 43 и смонтирована на подвесной платформе 36, стабилизированной посредством трех гироскопов 37.

 

(57) Реферат / Формула:
относится к способу проведения аэрофото-видеосъемки, а именно для топографической съемки местности, создания планов и карт, производства кино- и видеофильмов и репортажей, проектирования, геологоразведки, а также организации наблюдения и записи в режиме он-лайн за массовыми мероприятиями. Технический результат: беспилотный дистанционный режим управления аэростатом как на открытой местности, так и в больших закрытых помещениях (стадионах, спортивных залах и т.п. объектах) для осуществления аэрофото-видеосъемки. Автоматизированный комплекс 1 отличается тем, что летательный аппарат содержит аэростат 2 с гондолой 3 и систему управления полетом с наземным пультом управления летательным аппаратом. Гондола 3 аэростата 2 оснащена по меньшей мере двумя двигателями вертикальной тяги 16, 17 и двумя маршевыми двигателями 9, 10 горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги. Гондола 3 содержит систему управления плавучестью с баланетом 52 для изменения высоты подъема аэростата 2 и устройство телеметрии 23. Система аэрофото-видеосъемки 33 содержит устройство приема-передачи видеосигнала 34 и устройство управления 35 камерой 43 и смонтирована на подвесной платформе 36, стабилизированной посредством трех гироскопов 37.

 

---

МПК* G01C11/00, G01C11/02
Автоматизированный комплекс для видео наблюдения.
Область техники.
Изобретение относится к способу проведения аэрофото-видео съемки, а именно для топографической съемки местности, создания планов и карт, производства кино- и видео фильмов и репортажей, проектирования, геологоразведки, а также организации наблюдения и записи в режиме он - лайн за массовыми мероприятиями. Предшествующий уровень техники.
Известен способ проведения маршрутной аэросъемки [1]. Аэросъемку проводят с борта летательного аппарата - ракетоплана, запускаемого по маршруту съемки по баллистической траектории со стартовым углом наклона к горизонтали от 40 до 89°, который в верхней точке баллистической траектории увеличением аэродинамического качества переводят в планирующий полет по маршруту съемки, при снижении ЛА на 20-60% от достигнутой максимальной высоты подъема его разворачивают на обратный курс и возвращают в зону запуска.
Недостатком известного способа является неэффективность проведения локального аэромониторинга объектов.
Известен способ локального аэромониторинга геотехнических систем [2]. Способ включает съемку с выдерживанием трассы полета на высоте до 500 м с помощью курсовой камеры и навигационных данных, координатную привязку снимков с возможностью последующего их селективного вызова. При этом курсовую камеру и съемочную камеру - TV камеру высокого разрешения - устанавливают по продольной оси летательного аппарата, причем
съемочную камеру - с возможностью вращения в горизонтальной плоскости и направляют перпендикулярно линии съемочного галса, а курсовую камеру - с возможностью вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и направляют на опознавательный знак в конце линии съемочного галса, при этом в штатном режиме съемки камеры устанавливают так, что их оптические оси лежат в плоскости, проходящей через продольную ось летательного аппарата и линию съемочного галса, а при режиме ветрового воздействия съемочный галс выдерживают путем поворота камер на угол компенсации и в интерактивном режиме отслеживают по положению отображаемого на бортовых видеомониторах опознавательного знака и по навигационным данным, получение которых синхронизируют с проведением радиометрической и геометрической коррекции с последующим сжатием, сохранением и регистрацией покадровой видеоинформации в геоинформационной базе данных. Синхронизацию радиометрической и геометрической коррекции, сжатие и сохранение покадровой видеоинформации в геоинформационной базе данных с получением навигационных данных осуществляют по бортовому генератору времени. Бортовой генератор времени до начала аэромониторинга калибруют по атомным часам через Интернет. Геоинформационную базу данных организуют путем интеграции покадровой видеоинформации с коорди-натно-временной привязкой по линии съемочного галса. Покадровую съемку осуществляют с интервалом времени, требуемым для продольного перекрытия смежных кадров линии съемочного галса. Ввыдерживание съемочного галса в интерактивном режиме осуществляют путем отображения текущей видеоинформации от съемочной и курсовой камер на видеомониторах блоков управления полетом и аэровизуального наблюдения. Съемочный галс при режиме ветрового воздействия корректируют на основе информации геоинформационной базы данных.
К недостатку этого способа следует отнести сложность процесса съемки и управления полетом при локальной аэрофотосъемке объектов.
Наиболее близка к предлагаемому изобретению бортовая система локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы [3]. Система включает связанные с бортовым компьютером блок управления полетом по плану местности и по навигационным данным GPS-приемника, а также оптический блок на базе аэросъемочной и курсовой камер высокого разрешения. Оптический блок оснащен цифровыми камерами с возможностью вращения одной из камер в плоскости оптических осей камер и установлен на траверсе, выполненной в виде модульной конструкции, каждый модуль которой снабжен приводом вращения в ортогональной плоскости, причем оптический блок установлен на модуле с возможностью вращения в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью, а модуль с приводом вращения в горизонтальной плоскости установлен на опорно-поворотном в вертикальной плоскости кронштейне, снабженном механизмом стопорения в заданном положении, кроме того, система дополнительно содержит дистанционный командный прибор, связанный с траверсой и всеми блоками, а также синхронизатор таймеров камер оптического блока и GPS-приемника. Курсовая камера установлена в оптическом блоке с возможностью вращения в плоскости оптических осей камер. Курсовой камерой является TV-камера. Бортовая система снабжена гироскопическим нивелиром, который связан с командным прибором. Опорно-поворотный кронштейн установлен с возможностью контроля установки угла поворота, а соосно с опорно-поворотным кронштейном неподвижно установлена угломерная панель. В командном приборе установлено управляемое концевыми выключателями реле, изменяющее полярность привода. Упоры концевых выключателей регулируемые. В командном приборе установлен таймер, соединенный с приводом с изменяемой полярностью и тумблер для фотосъемки с одиночной экспозицией. Таймеры камер оптического блока и GPS-приемника откалиб-рованы по атомным часам сервера точного времени.
Недостатком известной бортовой системы является сложность ее выполнения, а так же невозможность ее использования в закрытых помещениях.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание автоматизированного комплекса для аэрофото-видео съемки с возможностью проведения съемки, как в открытом пространстве, так и в закрытых помещениях.
Техническим результатом изобретения является осуществление аэрофото-видео съемки в беспилотном режиме с дистанционным управлением аэростатом на открытой местности, а также в больших закрытых помещениях - стадионах, спортивных залах и т.п. объектах и повышение безопасности полетов.
Раскрытие изобретения.
Технический результат достигается тем, что в автоматизированном комплексе для видео наблюдения, содержащим летательный аппарат, системы управления полетом и аэрофото-видео съемкой с фотовидеокамерой/телекамерой, согласно изобретению, летательный аппарат содержит аэростат с гондолой, система управления полетом снабжена наземным пультом управления летательным аппаратом, при этом гондола оснащена, по меньшей мере, двумя двигателями вертикальной тяги и двумя маршевыми двигателями горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги и содержат систему управления плавучестью для изменения высоты подъема аэростата, а так же устройство аварийного спуска и устройство телеметрии; система аэрофото-видео съемки содержит устройство приема-передачи видеосигнала и устройство управления видео- фотокамерой/телекамерой и смонтирована на подвесной платформе, стабилизированной посредством трех гироскопов.
Подвесная платформа выполнена с возможностью независимого перемещения фото- видеокамеры/телекамеры по трем взаимно перпендикуляр
ным осям х, у, z с углом поворота по горизонтали на 360° и углом поворота по оси у на 60° оси z на 90°.
Устройство управления фото- видеокамерой/телекамерой выполнено в виде дистанционного радиоуправляемого пульта в виде 4-12 канального передатчика.
Двигатели вертикальной и горизонтальной тяги выполнены реверсивными, а маршевые двигатели горизонтальной тяги закреплены с возможностью поворота на оси крепления.
Летательный аппарат выполнен с возможностью движения по горизонтали вперед и назад, по вертикали - вниз и вверх, а так же выполнять разворот на месте и зависать над объектом съемки. Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлен общий вид комплекса видео наблюдения с аэростатом, оборудованным гондолой.
На фиг. 2 - схема подвеса к аэростату двигателей вертикальной и горизонтальной тяги
На фиг.З - принципиальная схема управления фото- видеокамерой/телекамерой.
На фиг. 4 - принципиальная схема приема- передачи видео сигнала.
На фиг. 5 - принципиальная схема управления гондолой.
На фиг. 6 - принципиальная схема телеметрического контроля полета аэростата.
На фиг. 7 - принципиальная схема управления полетом аэростата. Лучший вариант реализации изобретения.
Автоматизированный комплекс 1 содержит аэростат 2 с прикрепленной гондолой 3, систему управления 4 гондолой 3, включающую приемник команд 5, функционально связанный с передающим устройством 6 снабженный источниками питания 6 и 7 соответственно; приемник команд 5 функционально связан с сервисным механизмом 8 угла наклона маршевых двигателей горизонтальной тяги 9 и 10, датчиком ускорения 11, ультразвуковым датчи
ком препятствий 12, регуляторами оборотов вертикальной тяги 13, 14 двигателей вертикальной тяги 16, 17 с источником питания 15 для регуляторов оборотов 13, 14; устройство дополнительного подрулирования 18, связанное с регуляторами оборотов 19, 20 маршевых двигателей 9, 10 с источником питания 21 для регуляторов оборотов 19, 20. Маршевые двигатели 9, 10 смонтированы на платформе 22 с возможностью поворота на оси крепления и создания дополнительной вертикальной тяги и содержат устройство подрулирования 18 с регуляторами оборотов 19, 20 маршевых двигателей 9, 10 с возможностью изменения высоты подъема аэростата 2. Гондола 3 (фиг. 6) содержит устройство аварийного спуска (на чертеже не показано), систему управления плавучестью с баланетом 52 и устройство телеметрии 23, включающее приемник команд 24 с индикатором 25 и источником питания 26, передатчик 27, функционально связанный с приемником команд 24 и датчиками высоты 28, скорости 29, напряжения 30, температуры окружающей среды 31 и датчик GPS 32.
Система аэрофото-видео съемки 33 смонтирована на подвесной платформе 36 гондолы 3, и включает устройство приема-передачи видеосигнала 34, устройство управления 35 фото- видеокамерой/телекамерой 43 (далее камера 43), которая стабилизирована тремя гироскопами 37 и включает: приемник команд 48 функционально связанный с наземным дистанционным радиоуправляемым пультом 53 в виде 4-12 канального передатчика с собственным источником питания 54; источник питания 58 со стабилизатором 59 приемника команд 48, который связан с сервомеханизмами 49 (ZOOM), 50 (для включения тепловизора) и 51 (для включения камеры 43) и систему управления баланетом 52.
Устройство приема-передачи видеосигнала 34 содержит приемник сигнала 38, с источником питания 46 функционально связанный с передающим устройством 39 со своим источником питания 47. Приемник сигнала 38 связан с преобразователем видео сигнала 40, который соединен с монитором 41, последний связан с записывающим устройством 42. Передающее устрой
ство 39 функционально связано с камерой 43, содержащей свой источник питания 45, и цифровым устройством записи 44. Промышленная применимость.
Автоматизированный комплекс 1 автотранспортом или иным средством доставляют в район организации аэрофото-видио съемки. Далее оболочку аэростата 2, предварительно закрепленную посредством привязного троса для предотвращения неуправляемого взлета (на чертеже не показано), наполняют газом (гелием), к оболочке подвешивают гондолу 3 с маршевыми двигателями 9, 10 горизонтальной тяги и двигателями вертикальной тяги 16, 17. В гондоле 3 предварительно размещают систему управления 4 с приемником команд 5, передающим устройством 6 с источниками питания 6 и 7. На подвесной платформе 36 к гондоле 3 крепят систему аэрофото-видео- съемки 33 и приводят в рабочую готовность все системы и устройства автоматизированного комплекса 1. Затем посредством системы 4 управления гондолой 3 через передающее устройство 6 подают необходимые команды на приемник команд 5, осуществляют запуск двигателей вертикальной тяги 16, 17, маршевых двигателей 9, 10, освобождают гондолу 3 от привязного троса и, управляя посредством сервомеханизма 8, углом наклона маршевых двигателей 9, 10 и регуляторами оборотов 13, 14, 19, 20 двигателей вертикальной тяги 16, 17 и маршевых двигателей 9, 10 в беспилотном режиме направляют автоматизированный комплекс 1 непосредственно в район проведения видео наблюдения. Посредством систем (24, 27) устройства телеметрии 23 производят постоянный контроль высоты полета (датчик 28), скорости ветра (датчик 29), температуры воздуха (датчик 30), координат (датчик GPS 32) и с учетом показаний датчика ускорения 11 и ультразвукового датчика препятствий 12 обеспечивают оптимальное управление аэростатом 2 путем непрерывного контроля и коррекции работы двигателей вертикальной тяги 16, 17, маршевых двигателей 9, 10 гондолы 3. При этом аэростат 2 (фиг.7, позиции 1, 2, 3) ориентируют над объектом наблюдения осуществляя необходимые маневры: движение по горизонтали - вперед-назад, движение по вертикали - вверх
вниз, разворот на месте или зависание на заданной высоте. Указанные маневры осуществляют путем реверса двигателей вертикальной тяги 16, 17, маршевых двигателей 9, 10 и создания дополнительной вертикальной тяги за счет устройства дополнительного подруливания 18 маршевых двигателей 9, 10. Управления плавучестью для изменения высоты подъема аэростата или в случае аварийного спуска осуществляют дополнительно системой управления баланетом 52, что позволяет устанавливать разный объем газа в оболочке аэростата 2. После завершения ориентации комплекса 1 над объектом видео наблюдения с наземного дистанционного радиоуправляемого пульта 53 с программным управлением в приемник команд 48 подают управляющие сигналы на устройства управления 35 камерой 43. Камеру 43 после наведения на объект наблюдения стабилизируют гироскопами по осям X, У, Z и удерживают в заданном направлении сервомеханизмами 55, 56, 57. По оси X сервомеханизмом 55 обеспечивают поворот камеры 43 на 360°, а сервомеханизмами 56 и 57 соответственно по осям Y и Z на 60° и 90°, удерживая тем самым объект съемки в фокусе камеры 43 и осуществляя видео наблюдение в соответствии с поставленной задачей.
Автоматизированный комплекс 1 в предложенном исполнении работает в беспилотном режиме, и хорошо показал себя при проведении работ для различных целей:
• топографической съемки местности и создания планов и карт; в проектировании и строительстве для изучения природных и техногенных условий территории, эффективного планирования земельных участков, разработки предпроектной, градостроительной и рабочей документации в строительстве, создании государственных кадастров и информационных систем поселений;
• в сельском и лесном хозяйстве для разработки, планирования и мониторинга сельскохозяйственных и лесных угодий; в археологии и геологоразведке для проведения разведывательных работ;
• в производстве кинофильмов, видиоклипов, ТВ-программ и репортажей - для создания панорамных сцен, объемных сюжетов, передачи динамики спортивных соревнований и масштабных праздничных мероприятий; в производстве компьютерных игр как основа для создания ЗБ-моделей и анимации;
• в рекламной деятельности - для создания эффектной панорамной съемки пейзажей, фотографий зданий, других объектов и достопримечательностей в лучших ракурсах и последующего их размещения на календарях в буклетах, туристических каталогах, создание рекламных видеороликов и фильмов, мультимедиа-презентаций с использованием панорамных сюжетов;
• в сфере торговли недвижимостью - получение фотографий объектов (зданий, земельных участков и т.д.) для оперативной или удаленной работы с покупателями;
• в сфере обеспечения безопасности - для организации видео наблюдения массовых мероприятий и объектов охраны, видеоконтроля над авто- и железнодорожными трассами, мониторинга лесных массивов с целью обнаружения очагов пожаров.
Беспилотное пилотирование аэростата с автоматизированным комплексом видео наблюдения существенно облегчает выполнение полетов, т.к. исключает многочисленные согласования, связанные с получением разрешения на пилотирование таких воздушных судов и повышает безопасность полетов.
Источники информации:
1. "СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ МАРШРУТНОЙ АЭРОСЪЕМКИ", патент RU № 2213326 С1, (24) 20.03.2002; (45) 27.09.2003
2. "СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО АЭРОМОНИТОРИНГА ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И БОРТОВОЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ", патент RU № 2227271 С1, (24) 10.12.2002; (46) 20.04.2004
"БОРТОВАЯ СИСТЕМА ЛОКАЛЬНОГО АЭРОМОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СФЕРЫ", патент RU № 2213326 С1, (24) 09.06.2006; (45) 27.01.2008 (прототип).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Автоматизированный комплекс для видео наблюдения, содержащий летательный аппарат, системы управления полетом и аэрофото-видео съемкой с фото-видеокамерой/телекамерой, отличающийся тем, что летательный аппарат содержит аэростат с гондолой, система управления полетом снабжена наземным пультом управления летательным аппаратом, при этом гондола оснащена, по меньшей мере, двумя двигателями вертикальной тяги и двумя маршевыми двигателями горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги и содержат систему управления плавучестью для изменения высоты подъема аэростата, а так же устройство аварийного спуска и устройство телеметрии; система аэрофото-видео съемки содержит устройство приема-передачи видеосигнала и устройство управления видео- фотокамерой/телекамерой и смонтирована на подвесной платформе, стабилизированной посредством трех гироскопов.
2. Автоматизированный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что подвесная платформа выполнена с возможностью независимого перемещения фото- видеокамеры/телекамеры по трем взаимно перпендикулярным осям х, у, z с углом поворота по горизонтали на 360° и углом поворота по оси у на 60° оси гна90°.
3. Автоматизированный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что устройство управления фото- видеокамерой/телекамерой выполнено в виде дистанционного радиоуправляемого пульта в виде 4-12 канального передатчика.
4. Автоматизированный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что двигатели вертикальной и горизонтальной тяги выполнены реверсивными, а маршевые двигатели горизонтальной тяги закреплены с возможностью поворота на оси крепления
5. Автоматизированный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что летательный аппарат выполнен с возможностью движения по горизонтали вперед
и назад, по вертикали - вниз и вверх, а так же выполнять разворот на месте и зависать над объектом съемки.
Автоматизированный комплекс для видео наблюдения
Фиг. 1
Автоматизированный комплекс для видео наблюдения
Фиг. 2
Автоматизированный комплекс для видео наблюдения
380°
so"
•59
34-
S6-
Фиг. 3
Фиг. 4
Автоматизированный комплекс для видео наблюдения
Фиг. 5
5~6
Фиг. б
Автоматизированный комплекс для видео наблюдения
ЕВРАЗИЙСКОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО
ЕАПВ/ОП-2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 200900320
Дата подачи: 22 декабря 2008 (22.12.2008) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Автоматизированный комплекс для видеонаблюдения
Заявитель:
ДРОЗД Григорий Геннадьевич и др.
Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: G01С 11/02 (2006.01)
В64В1/00 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
G01C 11/00, 11/02, В64В 1/00, 1/02, 1/08, B64D 7/00, B60R 25/00
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
Y Y
JP 2253244 A (NIPPON ELECTRIC CO) 12.10.1990, реферат, фиг. 1
RU 2070136 С1 (ИШКОВ ЮРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ) 10.12.1996, стр. 3, кол. 2, строки 37-45; стр. 5, кол. 1, строки 37-56; кол. 2, строки 24-55; стр. 7, кол. 1, строки 1-26; фиг. 2, 3, 4
RU 2294514 С1 (ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ "ЦИКЛОН") 27.02.2007, реферат, стр. 5, строки 39-46; стр. 7, строки 34-39; фиг. 1
RU 2228274 С1 (ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "АЛЬТОНИКА") 10.05.2004
US 7036768 В2 (MUTSURO В UNDO) 02.05.2006
1,5
1,5
Доследующие документы указаны в продолжении графы В |.......| данные о патентах-аналогах указаны в приложении
* Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельностй
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях_
Дата действительного завершения патентного поиска:
08 октября 2009 (08.10.2009)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо :
Л.И.Попова
Телефон № (495) 240-58-