基于3D飞行时间照相机的动态跟踪系统和自动引导方法技术方案

一种动态跟踪系统(3)包括基于飞行时间技术的三维照相机(2)，所述三维照相机包括：对包括在特定波长范围内的光发射敏感的接收器，光信号的第一发射器(2c)；微计算机(2a)，其对接和计算来自所述接收器(2b)的三维信息并且控制所述发射器(2c)，以及内部或外部辅助计算机(2d)，其结合数据分析、数据库服务、对运载工具的控制和外部对接以及局部或全局数据通信服务。所述系统还包括对源自所述三维照相机(2)的第一光发射器(2c)的光信号敏感的信标(1)，该信标(1)本身配备有光信号的第二发射器[图2，(1b)]，该第二发射器的光信号的波长与所述三维照相机(2)的灵敏度兼容。所述信标(1)包括用于调制源自所述光信号的第一发射器(2c)的光信号的装置[图2，(1c、c'、d)]。所述三维照相机配置成测量由所述信标重新发射的信号的返回时间。所述调制配置成借助于所述三维照相机允许唯一识别所述信标(1)并且同时确定所述信标(1)在由所述三维照相机(2)的视场覆盖的三维体积中的位置。通过在所述三维照相机(2)的连续帧中分析所述信标的视距离，在所述微计算机中实现所述信标(1)的唯一识别。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于3D飞行时间照相机的动态跟踪系统和自动引导方法
本专利技术涉及一种用于在空中(例如无人机)、或在陆上(例如车辆)或在水上(例如船)移动的自主运载工具的动态跟踪系统和自动引导方法。
技术介绍
在例行监视任务期间，例如，引入自主装置可能是有用的，该自主装置能够通过使用位于其路径上的参考点以适当方式操纵自身。诸如无人机、机器人或车辆的装置可以有利地配备有自动跟踪系统。这些装置通常在重量和总体尺寸方面受到约束。所以车载设备必须满足这些要求并且保持在体积和重量的可接受范围内。此外，运动中的装置必须能够快速跟踪和识别障碍物或其前进所需的参考点。事实上，由于设备的响应时间太长，在分析资源方面太苛刻的设备不能适应这些装置的速度。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种可由飞行时间照相机唯一地识别的设备信标。本专利技术的另一个目的是提供一种跟踪和引导系统或设备，其轻便、快速、自主并适应于运动中的任何装置，无论是在空中、陆上还是在水上。例如，系统可以与移动电话或任何其他移动通信装置(包括平板电脑、智能电话、诸如GPS的定位系统等)关联或组合或整合。根据本专利技术，该目的借助于主动跟踪和引导系统或设备[图1，(1)和(3)]实现，允许在空间中定位运动中的对象[图1，(4)]，并且允许以受控和自动方式定向其路线。具体地，作为其目的，本专利技术具有一种动态跟踪系统，其包括基于飞行时间技术的三维照相机，所述三维照相机包括：对包括在特定波长范围内的光发射敏感的接收器，光信号的第一发射器；微计算机，其对接和计算来自所述接收器的三维信息并且控制所述发射器，以及内部或外部辅助计算机，其结合数据分析、数据库服务、对运载工具的控制和外部对接以及局部或全局数据通信服务。所述系统还包括对源自所述三维照相机的第一光发射器的光信号敏感的信标，该信标本身配备有光信号的第二发射器[图2，(1b)]，该第二发射器的光信号的波长与所述三维照相机的灵敏度兼容。所述信标包括用于调制源自光信号的第一发射器的光信号的装置。所述三维照相机配置成测量由所述信标重新发射的信号的返回时间。所述调制配置成借助于所述三维照相机和至少两个被测量帧而允许唯一识别所述信标并且同时确定所述信标在由所述三维照相机的视场覆盖的三维体积中的位置。通过在所述三维照相机的连续帧中分析所述信标的视距离在所述微计算机中实现所述信标的唯一识别。更特别地，系统包括彼此通信的两个或更多个实体。第一实体是包含光信号的发射器[图1，(2c)]的三维照相机[图1，(2)]，并且第二实体以固定的或移动的信标[图1，(1)]的方式工作，信标能够识别由三维照相机[图1，(2)]发射的光信号，并且能够以主动方式朝着三维照相机[图1，(2)]重新传输该光信号，使得三维照相机[图1，(2)]可以测量将其与信标分离的距离，并且可以将其精确地定位在它的视场中。从信标[图1，(1)]朝着三维照相机[图1，(2)]的光信号的主动接收、调制和重新发射允许三维照相机[图1，(2)]从其视场中的所有其他测量点识别信标[图1，(1)]。所以信标[图1，(1)]返回比由三维照相机[图1，(2)]发射的信号的简单、被动光反射更强的光信号是不可缺少的。三维照相机[图1，(2)]优选地固定在形成自动引导的对象的运动中的装置[图1，(4)]上，或者包含在其中。与照相机通信的信标(图1，(1))可以是单个的或者可以形成布置在运动中的装置的路径上的一组若干信标[图3，(1)]的一部分。信标[图3，(1)]可以事先固定和布置在预先建立的路径上。它们也可以以随机方式分散，或者它们可以根据运动中的装置所针对的特定应用而处于运动中。根据本专利技术，信标[图1，(1)]能够在传输之前调制由三维照相机发射的信号[图1，(2)]，允许三维照相机[图1，(2)]精确地识别信标[图1，(1)]的性质。在装置的视场中有若干信标[图3，(1)]的情况下，每个信标[图3，(1)]以独特且特征的方式调制光信号。三维照相机[图3，(2)]然后能够在三维空间中精确地识别和定位在其视场中的每个信标[图3，(1)]。在优选实施例中，以近红外发射光信号。在另一优选实施例中，来自所述第一发射器的光信号是特征脉冲序列。在另一优选实施例中，所述信标还包括从所述第一发射器发射的信号的分析系统和允许存储由所述第一发射器发射的信号的特征的数据库。在另一优选实施例中，由所述信标重新发射的信号的调制包括在朝着所述三维照相机重新发射光信号之前的确定的延迟。在另一优选实施例中，由所述信标重新发射的信号的调制包括：每当新开始所述三维照相机的帧采集时改变的若干连续延迟的预先建立的序列。在另一优选实施例中，由所述信标重新发射的信号的调制包括波长的变化。在另一优选实施例中，所述三维照相机还布置成连接到数据库，以允许识别由所述信标重新发射的信号的调制。在另一优选实施例中，所述三维照相机另外包含能够将一个或多个指令传送到一个或多个信标的通信装置。该引导系统[图1，(3)]的用途也是本专利技术的主题。用途的例子可以是需要特定和例行警戒的区域的监视。例如由于使用一个或若干无人机，监视可以是空中的。监视也可以是陆地的。诸如铁路线、道路网或城市区的区域可以有利地由配备有本专利技术的引导系统的自主设备(例如无人机)监视。封闭空间也可以配备有作为本专利技术主题的设备，例如医院、工厂或生产区域，包括运动中的机器。在后一种应用中，借助于三维照相机[图1，(2)]检测和分析配备有信标的机器的运动[图1，(1)]。另一种应用是跟踪货物的库存，其中待被跟踪的元件配备有信标[图3，(1)]，所述信标包含能够特定于每个元件的信息，并且其中引导和跟踪系统[图3，(3)]允许跟踪它们的运动、它们的位置、它们的储存持续时间以及对于管理货物的库存必须遵守的任何其他信息。作为本专利技术主题的设备也可以用于城市测量，例如建筑物之间的距离、基础设施的尺寸和占用空间的测量，或随着建筑物的老化对它们的结构完整性的监视，其包括结构的沉降、漂移、倾斜、变形的测量。另一使用的例子可以是给定运载工具周围的运动中的运载工具的侦察和定位。所以环境的不断预警允许避免意外的碰撞。在一个变型中，作为本专利技术主题的装置也可以应用于两个或更多个运载工具的自动引导[图4，(5a、b)]，使得它们彼此跟随。在该情况下，安装或整合在一个运载工具[图4，(5b)]的后部处的信标[图4，(1)]能够与安装或整合在另一运载工具[图4，(5b)]的前部处的跟踪和引导系统[图4，(3)]通信，使得第二运载工具能够通过使用由本专利技术提供的距离和航向信息[图4，(6)]跟随并且与第一运载工具保持跟随距离。为了自动制图或参考目的，本专利技术也可以安装在由人驾驶的运载工具上。使用本专利技术的设备的另一例子是自动检测人的运动[图5]。可以使运动中的人配备以合适的方式定位在他身体上的不同位置处的一个或若干信标(图5，(1)]，并且测量朝着定位在运动中的人的外部的支撑件上的三维照相机[图5，(2)]重新发射的这些信标的信号[图5，(1)]。该方法可以有利地用于创建动画，用于体育运动的科学分析，用于修正或运动再教育的目的，或用于需要对运动的检测和/或差异分析的任何其他活动。在另一方面，本专利技术提供一种用于标记可能是公众感兴趣的对象的系统，由此对对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态跟踪系统[图1，(3)]，包括：‑基于飞行时间技术的三维照相机[图1，(2)]，所述三维照相机包括：对包括在特定波长范围内的光发射敏感的接收器，光信号的第一发射器[图1，(2c)]；微计算机[图1，2a]，其对接和计算来自所述接收器[图1，(2b)]的三维信息并且控制所述发射器[图1，(2c)]，以及内部或外部辅助计算机[图1，(2d)]，其结合数据分析、数据库服务、对运载工具的控制和外部对接以及局部或全局数据通信服务；‑对源自所述三维照相机[图1，(2)]的第一光发射器[图1，(2c)]的光信号敏感的信标[图1，(1)]，该信标[图1，(1)]本身配备有光信号的第二发射器[图2，(1b)]，该第二发射器的光信号的波长与所述三维照相机[图1，(2)]的灵敏度兼容，由此所述信标[图1，(1)]包括用于调制源自所述光信号的第一发射器[图1，(2c)]的光信号的装置[图2，(1c、c'、d)]，所述三维照相机配置成测量由所述信标重新发射的信号的返回时间，其中所述调制配置成借助于所述三维照相机和至少两个被测量帧而允许唯一识别所述信标[图1，(1)]并且同时确定所述信标[图1，(1)]在由所述三维照相机[图1，(2)]的视场覆盖的三维体积中的位置；通过在所述三维照相机[图1，(2)]的连续帧中分析所述信标的视距离，在所述微计算机中实现所述信标[图1，(1)]的唯一识别。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 FR 14/013381.一种动态跟踪系统[图1，(3)]，包括：-基于飞行时间技术的三维照相机[图1，(2)]，所述三维照相机包括：对包括在特定波长范围内的光发射敏感的接收器，光信号的第一发射器[图1，(2c)]；微计算机[图1，2a]，其对接和计算来自所述接收器[图1，(2b)]的三维信息并且控制所述发射器[图1，(2c)]，以及内部或外部辅助计算机[图1，(2d)]，其结合数据分析、数据库服务、对运载工具的控制和外部对接以及局部或全局数据通信服务；-对源自所述三维照相机[图1，(2)]的第一光发射器[图1，(2c)]的光信号敏感的信标[图1，(1)]，该信标[图1，(1)]本身配备有光信号的第二发射器[图2，(1b)]，该第二发射器的光信号的波长与所述三维照相机[图1，(2)]的灵敏度兼容，由此所述信标[图1，(1)]包括用于调制源自所述光信号的第一发射器[图1，(2c)]的光信号的装置[图2，(1c、c'、d)]，所述三维照相机配置成测量由所述信标重新发射的信号的返回时间，其中所述调制配置成借助于所述三维照相机和至少两个被测量帧而允许唯一识别所述信标[图1，(1)]并且同时确定所述信标[图1，(1)]在由所述三维照相机[图1，(2)]的视场覆盖的三维体积中的位置；通过在所述三维照相机[图1，(2)]的连续帧中分析所述信标的视距离，在所述微计算机中实现所述信标[图1，(1)]的唯一识别。2.根据权利要求1所述的跟踪系统，其中，所述光信号以近红外发射。3.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，来自所述第一发射器的光信号是特征脉冲序列[图1，(2)]。4.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，所述信标[图1，(1)]还包括从所述第一发射器[图1，(2)]发射的信号的分析系统[图2，(1a、c、d)]和允许存储由所述第一发射器[图1，(2)]发射的信号的特征的数据库[图2，(1e)]。5.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，由所述信标[图1，(1)]重新发射的信号的调制包括在朝着所述三维照相机[图1，(2)]重新发射光信号之前的确定的延迟。6.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，由所述信标[图1，(1)]重新发射的信号的调制包括：每当新开始所述三维照相机[图1，(2)]的帧采集时改变的若干连续延迟的预先建立的序列。7.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，由所述信标[图1，(1)]重新发射的信号的调制包括波长的变化。8.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，所述三维照相机[图1，(2)]还布置成连接到数据库[图1，(2a)]，以允许识别由所述信标[图1，(1)]重新发射的信号的调制。9.根据前述权利要求中任一项所述的跟踪系统[图1，(3)]，其中，所述三维照相机[图1，(2)]还包含能够将一个或多个指令传送到一个或多个信标的通信装置[图2，图3]。10.一种运动中的装置[图1，(4)]的自动引导方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·科韦尔曼恩，M·鲁福，
申请(专利权)人：特雷比公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR