(57)【要約】  第１の観点を有する可動物体を制御する方法が開示される。この方法は、第２の観点から入力信号を受信するステップと、第２の観点からの入力信号を第１の観点に転換するステップとを含み得る。この方法は、転換された信号に基づいて可動物体の動きを引き起こすステップをさらに含み得る。
2019511044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の観点を有する可動物体を制御する方法であって、
第２の観点から入力信号を受信するステップと、
前記入力信号を前記第２の観点から前記第１の観点に転換するステップと、
前記転換された信号に基づいて前記可動物体の動きを引き起こすステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の観点と前記第２の観点との差を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記入力信号が、前記第２の観点から前記可動物体の所望の動きを示す請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記入力信号を前記第２の観点から前記第１の観点に転換するステップが、前記第２の観点での前記可動物体の所望の動きを、前記第１の観点からの前記可動物体の対応する動きに変換するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の観点が、前記可動物体に関する第１の座標系に対応する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の観点が、第２の座標系に対応する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の座標系と前記第２の座標系との差を決定するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記入力信号が、前記第２の座標系での前記可動物体の所望の動きを示す請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の座標系の少なくとも第１の軸の方向を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向を示す第１の信号を受信するステップと、
前記第１の信号に基づいて、前記第１の座標系の前記第１の軸の方向を決定するステップと
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の座標系の少なくとも第１の軸の方向を決定するステップをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の座標系の前記第１の軸の方向を示す第２の信号を受信するステップと、
前記第２の信号に基づいて、前記第２の座標系の前記第１の軸の方向を決定するステップと
をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の信号が、前記入力信号を生成するように構成された入力デバイスから受信される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向を前記第２の座標系の前記第１の軸の方向と位置合わせすることをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記入力信号を一定期間にわたって追跡して、追跡された入力を生成するステップと、
前記追跡された入力に基づいて、前記第１の座標系の現在の方向を決定するステップと
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向と前記第２の座標系の前記第１の軸の方向との差が角度差である請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記入力信号が、ターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示し、
前記方法が、ユーザ入力に基づいて前記ターゲットの次の知覚を決定するステップをさらに含む
請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ターゲットの前記次の知覚に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ターゲットを追跡する間に前記ターゲットの前記次の知覚が決定される請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
フィードバックプロセスを使用して前記ターゲットの前記次の知覚を再決定するステップと、
前記ターゲットの再決定された次の知覚に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するステップと
をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
第１の観点を有する可動物体を制御するためのシステムであって、
１つまたは複数のプロセッサを有する制御装置を備え、前記制御装置が、
第２の観点から入力信号を受信し、
前記入力信号を前記第２の観点から前記第１の観点に転換し、
前記転換された信号に基づいて前記可動物体の動きを引き起こす
ように構成されるシステム。
【請求項２４】
前記制御装置が、前記第１の観点と前記第２の観点との差を決定するように構成される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記入力信号が、前記第２の観点から前記可動物体の所望の動きを示す請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記制御装置が、前記第２の観点での前記可動物体の所望の動きを、前記第１の観点からの前記可動物体の対応する動きに変換することによって、前記入力信号を前記第２の観点から前記第１の観点に転換するように構成される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第１の観点が、前記可動物体に関する第１の座標系に対応する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２の観点が、第２の座標系に対応する請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記制御装置が、前記第１の座標系と前記第２の座標系との差を決定するように構成される請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記入力信号が、前記第２の座標系での前記可動物体の所望の動きを示す請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記制御装置が、前記第１の座標系の少なくとも第１の軸の方向を決定するように構成される請求項２３に記載のシステム。
【請求項３２】
前記制御装置が、
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向を示す第１の信号を受信し、
前記第１の信号に基づいて前記第１の座標系の第１の軸の方向を決定する
ように構成される請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第１の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記制御装置が、前記第２の座標系の少なくとも第１の軸の方向を決定するように構成される請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記制御装置が、
前記第２の座標系の前記第１の軸の方向を示す第２の信号を受信し、
前記第２の信号に基づいて前記第２の座標系の前記第１の軸の方向を決定する
ように構成される請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記第２の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記第２の信号が、前記入力信号を生成するように構成された入力デバイスから受信される請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記制御装置が、前記第１の座標系の前記第１の軸の方向を前記第２の座標系の前記第１の軸の方向と位置合わせするように構成される請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記制御装置が、
前記入力信号を一定期間にわたって追跡して、追跡された入力を生成し、
前記追跡された入力に基づいて、前記第１の座標系の現在の方向を決定する
ように構成される請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向と前記第２の座標系の前記第１の軸の方向との差が角度差である請求項２３に記載のシステム。
【請求項４１】
前記入力信号が、ターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示し、
前記制御装置が、前記ユーザ入力に基づいて前記ターゲットの次の知覚を決定する
ように構成される請求項２３に記載のシステム。
【請求項４２】
前記制御装置が、前記ターゲットの前記次の知覚に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するように構成される請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記制御装置が、前記ターゲットを追跡する間に前記ターゲットの前記次の知覚を決定するように構成される請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記制御装置が、
フィードバックプロセスを使用して前記ターゲットの前記次の知覚を再決定し、
前記ターゲットの再決定された次の知覚に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成する
ように構成される請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
第１の観点を有する無人航空機（ＵＡＶ）システムであって、
１つまたは複数の推進デバイスと、
前記１つまたは複数の推進デバイスと通信し、ターゲット物体を追跡するように前記ＵＡＶを制御するように構成された制御装置とを備え、前記制御装置が、１つまたは複数のプロセッサを備え、
第２の観点から入力信号を受信し、
前記入力信号を前記第２の観点から前記第１の観点に転換し、
１つまたは複数の信号を生成して、前記１つまたは複数の推進デバイスを制御して、前記転換された信号に基づいて前記ＵＡＶの動きを引き起こす
ように構成される無人航空機（ＵＡＶ）システム。
【請求項４６】
実行されるときに、第１の観点を有する可動物体を制御する方法をコンピュータに実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
第２の観点から入力信号を受信するステップと、
前記入力信号を前記第２の観点から前記第１の観点に転換するステップと、
前記転換された信号に基づいて前記可動物体の動きを引き起こすステップと
を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項４７】
第１の座標系を有する可動物体を制御するための方法であって、
前記第１の座標系と第２の座標系との差を決定するステップと、
前記第２の座標系での前記可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信するステップと、
前記ユーザ入力、および前記第１の座標系と第２の座標系との差に基づいて、前記第１の座標系で制御信号を生成するステップとを含み、前記制御信号が、前記第２の座標系での前記所望の動きに対応する前記第１の座標系での動きを前記可動物体に行わせるように構成される方法。
【請求項４８】
前記第１の座標系の少なくとも第１の軸の方向を示す第１の信号を受信するステップと、
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向に基づいて前記第１の座標系の方向を決定するステップと
をさらに含む請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向に基づいて、前記第１の座標系の第２の軸の方向を決定するステップをさらに含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記ユーザ入力が、前記第１の座標系の前記第１の軸および第２の軸の１つまたは複数に沿った前記可動物体の所望の動き、ならびに第３の軸の周りでの回転を示す請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
前記第２の座標系の少なくとも第１の軸の方向を示す第２の信号を受信するステップと、
前記第２の座標系の方向を、前記第２の座標系の前記第１の軸の方向と等しく設定するステップと
をさらに含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
前記第２の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向に基づいて、前記第１の座標系の第２の軸の方向を決定するステップをさらに含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記ユーザ入力が、前記第２の座標系の第１の軸および第２の軸の１つまたは複数に沿った前記可動物体の所望の動き、ならびに第３の軸の周りでの回転を示す請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
前記第２の座標系が、前記ユーザ入力を受信するように構成された制御デバイスに関連付けられる請求項４７に記載の方法。
【請求項５７】
前記第２の座標系が測位システムに関連付けられる請求項４７に記載の方法。
【請求項５８】
前記測位システムから受信された情報に基づいて前記第１の座標系の第１の軸の方向を決定することをさらに含み、前記第１の座標系の前記第１の軸の方向が、前記可動物体の方向を示す請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記第１の座標系の初期方向を前記第２の座標系の初期方向に位置合わせすることをさらに含む請求項４７に記載の方法。
【請求項６０】
一定期間にわたってユーザ入力を追跡して、追跡されたユーザ入力を生成するステップと、
前記追跡されたユーザ入力に基づいて前記第１の座標系の現在の方向を決定するステップと
をさらに含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
第１の座標系を有する可動物体を制御するためのシステムであって、
１つまたは複数のプロセッサを有する制御装置を備え、前記制御装置が、
前記第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定し、
前記第２の座標系での前記可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信し、
前記ユーザ入力、および前記第１の座標系と第２の座標系との差に基づいて、前記第１の座標系で制御信号を生成するように構成され、前記制御信号が、前記第２の座標系での前記所望の動きに対応する前記第１の座標系での動きを前記可動物体に行わせるように構成されるシステム。
【請求項６２】
前記制御装置が、
前記第１の座標系の少なくとも第１の軸の方向を示す第１の信号を受信し、
前記第１の座標系の前記第１の軸の方向に基づいて前記第１の座標系の方向を決定する
ように構成される請求項４７に記載のシステム。
【請求項６３】
前記第１の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項４８に記載のシステム。
【請求項６４】
前記制御装置が、前記第１の座標系の第１の軸の方向に基づいて前記第１の座標系の第２の軸の方向を決定するように構成される請求項４８に記載のシステム。
【請求項６５】
前記ユーザ入力が、前記第１の座標系の前記第１の軸および第２の軸の１つまたは複数に沿った前記可動物体の所望の動き、ならびに第３の軸の周りでの回転を示す請求項４８に記載のシステム。
【請求項６６】
前記制御装置が、
前記第２の座標系の少なくとも第１の軸の方向を示す第２の信号を受信し、
前記第２の座標系の方向を、前記第２の座標系の前記第１の軸の方向と等しく設定するように構成される請求項４８に記載のシステム。
【請求項６７】
前記第２の信号が、コンパス読取値、測位システム信号、または慣性測定信号の少なくとも１つを示す請求項５１に記載のシステム。
【請求項６８】
前記制御装置が、前記第１の座標系の第１の軸の方向に基づいて前記第１の座標系の第２の軸の方向を決定するように構成される請求項５２に記載のシステム。
【請求項６９】
前記ユーザ入力が、前記第２の座標系の第１の軸および第２の軸の１つまたは複数に沿った前記可動物体の所望の動き、ならびに第３の軸の周りでの回転を示す請求項５０に記載のシステム。
【請求項７０】
前記第２の座標系が、前記ユーザ入力を受信するように構成された制御デバイスに関連付けられる請求項４７に記載のシステム。
【請求項７１】
前記第２の座標系が測位システムに関連付けられる請求項４７に記載のシステム。
【請求項７２】
前記制御装置が、前記測位システムから受信された情報に基づいて前記第１の座標系の第１の軸の方向を決定するように構成され、前記第１の座標系の前記第１の軸の方向が、前記可動物体の方向を示す請求項５７に記載の方法。
【請求項７３】
前記制御装置が、前記第１の座標系の初期方向を前記第２の座標系の初期方向に位置合わせするように構成される請求項４７に記載のシステム。
【請求項７４】
前記制御装置が、
一定期間にわたってユーザ入力を追跡して、追跡されたユーザ入力を生成し、
前記追跡されたユーザ入力に基づいて前記第１の座標系の現在の方向を決定する
ように構成される請求項５９に記載のシステム。
【請求項７５】
第１の観点を有する無人航空機（ＵＡＶ）システムであって、
１つまたは複数の推進デバイスと、
前記１つまたは複数の推進デバイスと通信し、ターゲット物体を追跡するように前記ＵＡＶを制御するように構成された制御装置とを備え、前記制御装置が、１つまたは複数のプロセッサを備え、
前記第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定し、
前記第２の座標系での前記可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信し、
前記ユーザ入力、および前記第１の座標系と第２の座標系との差に基づいて、前記第１の座標系で制御信号を生成するように構成され、前記制御信号が、前記１つまたは複数の推進デバイスを制御し、前記第２の座標系での前記所望の動きに対応する前記第１の座標系での動きを前記可動物体に行わせるように構成される
無人航空機（ＵＡＶ）システム。
【請求項７６】
実行されるときに、第１の座標系を有する可動物体を制御するための方法をコンピュータに実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
前記第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定するステップと、
前記第２の座標系での前記可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信するステップと、
前記ユーザ入力、および前記第１の座標系と第２の座標系との差に基づいて、前記第１の座標系で制御信号を生成するステップとを含み、前記制御信号が、前記第２の座標系での前記所望の動きに対応する前記第１の座標系での動きを前記可動物体に行わせるように構成される
非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項７７】
可動物体を制御するための方法であって、
ターゲットを追跡しながら前記ターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信するステップと、
前記ユーザ入力に基づいて前記ターゲットの次の知覚を決定するステップと、
前記ターゲットの前記次の知覚に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するステップと
を含む方法。
【請求項７８】
前記１つまたは複数の制御信号がフィードバック制御を使用して生成される請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記フィードバック制御がＰＩＤ制御を含む請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記ターゲットの前記次の知覚が、前記可動物体と前記ターゲットとの相対変位に対応する請求項７７に記載の方法。
【請求項８１】
前記可動物体と前記ターゲットとの前記相対変位が、水平変位または径方向変位の少なくとも１つを含む請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記ユーザ入力が、前記可動物体のピッチ設定またはロール設定の少なくとも１つに対応する請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
前記相対変位が、垂直変位、高さ、または軸方向変位を含む請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】
前記ユーザ入力が、前記可動物体のスロットル設定に対応する請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記可動物体と前記ターゲットとの前記相対変位が角度変位である請求項８０に記載の方法。
【請求項８６】
前記ユーザ入力がヨー設定に対応する請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記可動物体を動かすための制御速度を決定するステップをさらに含む請求項７７に記載の方法。
【請求項８８】
前記制御速度が、前記可動物体の径方向速度である請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記制御速度が、前記可動物体の接線方向速度である請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記制御速度が、前記可動物体の角速度である請求項８７に記載の方法。
【請求項９１】
前記制御速度が、垂直速度または軸方向速度である請求項８７に記載の方法。
【請求項９２】
前記制御速度に基づいて前記ターゲットの前記次の知覚を再決定するステップをさらに含む請求項８７に記載の方法。
【請求項９３】
前記ターゲットの前記次の位置を決定することが、感知デバイスから入力を受信することを含む請求項７７に記載の方法。
【請求項９４】
前記感知デバイスが光学デバイスである請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
前記ターゲットの周りでの前記可動物体の回転半径を決定することをさらに含む請求項７７に記載の方法。
【請求項９６】
前記回転半径が、移動の弧長、および前記可動物体の角度変位に基づいて決定される請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記弧長が、前記可動物体の接線方向速度の積分に基づいて決定される請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記弧長が、測位システムまたは慣性測定ユニットの少なくとも１つから受信した入力に基づいて決定される請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
前記角度変位が、前記可動物体によって検出された情報に基づいて決定される請求項９６に記載の方法。
【請求項１００】
前記可動物体によって検出された前記情報が感知デバイスによって生成される請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記感知デバイスが光学デバイスである請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記回転半径が、前記可動物体の接線方向速度および前記可動物体の角速度に基づいて決定される請求項９５に記載の方法。
【請求項１０３】
前記回転半径を決定するステップが、
ターゲットの高さを測定するステップと、
前記ターゲットの高さに基づいて前記可動物体と前記ターゲットとの間の距離を決定するステップを含み、前記回転半径が、前記可動物体と前記ターゲットとの間での水平線に等しい請求項９５に記載の方法。
【請求項１０４】
前記ターゲットの追跡を持続させるために前記可動物体の最大許容接線方向速度を決定するステップをさらに含む請求項７７に記載の方法。
【請求項１０５】
前記可動物体の前記最大許容接線方向速度が、前記可動物体の回転半径に基づいて決定される請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記可動物体の前記最大許容接線方向速度が、前記可動物体の最大傾斜角に基づいて決定される請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０７】
前記可動物体の最大傾斜角が、前記可動物体の構造に関係する所定の角度である請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
最大所望接線方向速度と最小所望接線方向速度との間での所望の接線方向速度の選択を示すユーザ入力を受信するステップと、
前記最大所望接線方向速度を、前記可動物体の前記最大許容接線方向速度以下の限界値に設定するステップと
をさらに含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０９】
前記所望接線方向速度の選択を示す前記ユーザ入力を受信するステップが、レバー、スティック、ボタン、ダイアル、ノブ、タッチスクリーン、または電子デバイスの１つまたは複数から信号を受信するステップを含む請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記所望接線方向速度の選択を示す前記ユーザ入力を受信するステップが、アプリと協働して信号を受信するステップを含む請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１１】
最大所望接線方向速度と最小所望接線方向速度との間での所望の接線方向速度の選択を示すユーザ入力を受信するステップと、
前記最大所望接線方向速度を、前記可動物体の前記最大許容接線方向速度を超える限界値に設定して、前記可動物体がより大きな回転半径で前記ターゲットを追跡することを可能にするステップと
をさらに含む請求項１０４に記載の方法。
【請求項１１２】
前記限界値が、前記ターゲットの追跡を終了するために前記ユーザが前記回転半径を増加させることを可能にするように構成される請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記感知デバイスから入力を受信するステップが、前記感知デバイスまたは前記感知デバイスを保持するための支持機構の知覚に関する知覚情報を受信することを含むステップと、
前記感知デバイスまたは前記感知デバイスを保持するための前記支持機構の観点からの前記知覚情報を、前記可動物体の観点に変換するステップと
をさらに含む請求項１００記載の方法。
【請求項１１４】
前記１つまたは複数の制御信号が、前記可動物体の前記観点から生成される請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
可動物体を制御するためのシステムであって、
１つまたは複数のプロセッサを有する制御装置を備え、前記制御装置が、
ターゲットを追跡しながら前記ターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信し、
前記ユーザ入力に基づいて前記ターゲットの次の知覚を決定し、
前記ターゲットの前記次の知覚に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成する
ように構成されるシステム。
【請求項１１６】
前記１つまたは複数の制御信号が、フィードバック制御を使用して生成される請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１１７】
前記フィードバック制御がＰＩＤ制御を含む請求項１１６に記載のシステム。
【請求項１１８】
前記ターゲットの前記次の知覚が、前記可動物体と前記ターゲットとの相対変位に対応する請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１１９】
前記可動物体と前記ターゲットとの前記相対変位が、水平変位または径方向変位の少なくとも１つを含む請求項１１８に記載のシステム。
【請求項１２０】
前記ユーザ入力が、前記可動物体のピッチ設定またはロール設定の少なくとも１つに対応する請求項１１９に記載のシステム。
【請求項１２１】
前記相対変位が、垂直変位、高さ、または軸方向変位を含む請求項１１８に記載のシステム。
【請求項１２２】
前記ユーザ入力が、前記可動物体のスロットル設定に対応する請求項１２１に記載のシステム。
【請求項１２３】
前記可動物体と前記ターゲットとの前記相対変位が角度変位である請求項１１８に記載のシステム。
【請求項１２４】
前記ユーザ入力がヨー設定に対応する請求項１２３に記載のシステム。
【請求項１２５】
前記制御装置が、前記可動物体を動かすための制御速度を決定するように構成される請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１２６】
前記制御速度が、前記可動物体の径方向速度である請求項１２５に記載のシステム。
【請求項１２７】
前記制御速度が、前記可動物体の接線方向速度である請求項１２５に記載のシステム。
【請求項１２８】
前記制御速度が、前記可動物体の角速度である請求項１２５に記載のシステム。
【請求項１２９】
前記制御速度が、垂直速度または軸方向速度である請求項１２５に記載のシステム。
【請求項１３０】
前記制御装置が、前記制御速度に基づいて前記ターゲットの前記次の知覚を再決定するように構成される請求項１２５に記載のシステム。
【請求項１３１】
前記制御装置が、感知デバイスから受信された入力に基づいて前記ターゲットの前記次の位置を決定するように構成される請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１３２】
前記感知デバイスが光学デバイスである請求項１３１に記載のシステム。
【請求項１３３】
前記制御装置が、前記ターゲットの周りでの前記可動物体の回転半径を決定するように構成される請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１３４】
前記制御装置が、移動の弧長および前記可動物体の角度変位に基づいて前記回転半径を決定するように構成される請求項１３３に記載のシステム。
【請求項１３５】
前記制御装置が、前記可動物体の接線方向速度の積分に基づいて前記弧長を決定するように構成される請求項１３４に記載のシステム。
【請求項１３６】
前記制御装置が、測位システムまたは慣性測定ユニットの少なくとも１つから受信された入力に基づいて前記弧長を決定するように構成される請求項１３４に記載のシステム。
【請求項１３７】
前記制御装置が、前記可動物体によって検出された情報に基づいて前記角度変位を決定するように構成される請求項１３４に記載のシステム。
【請求項１３８】
前記制御装置が、感知デバイスから前記可動物体によって検出された前記情報を受信するように構成される請求項１３７に記載のシステム。
【請求項１３９】
前記感知デバイスが光学デバイスである請求項１３８に記載のシステム。
【請求項１４０】
前記制御装置が、前記可動物体の接線方向速度および前記可動物体の角速度に基づいて前記回転半径を決定するように構成される請求項１３３に記載のシステム。
【請求項１４１】
前記制御装置が、
ターゲットの高さを測定し、
前記ターゲットの高さに基づいて前記可動物体と前記ターゲットとの間の距離を決定することによって前記回転半径を決定するように構成され、前記回転半径が、前記可動物体と前記ターゲットとの間での水平線に等しい
請求項１３３に記載のシステム。
【請求項１４２】
前記制御装置が、前記ターゲットの追跡を持続するために前記可動物体の最大許容接線方向速度を決定するように構成される請求項１１５に記載のシステム。
【請求項１４３】
前記制御装置が、前記可動物体の回転半径に基づいて前記可動物体の前記最大許容接線方向速度を決定するように構成される請求項１４２に記載のシステム。
【請求項１４４】
前記制御装置が、前記可動物体の最大傾斜角に基づいて前記可動物体の前記最大許容接線方向速度を決定するように構成される請求項１４２に記載のシステム。
【請求項１４５】
前記可動物体の最大傾斜角が、前記可動物体の構造に関係する所定の角度である請求項１４４に記載のシステム。
【請求項１４６】
前記制御装置が、
最大所望接線方向速度と最小所望接線方向速度との間での所望の接線方向速度の選択を示すユーザ入力を受信し、
前記最大所望接線方向速度を、前記可動物体の前記最大許容接線方向速度以下の限界値に設定する
ように構成される請求項１４２に記載のシステム。
【請求項１４７】
前記制御装置が、レバー、スティック、ボタン、ダイアル、ノブ、タッチスクリーン、または電子デバイスの１つまたは複数から信号を受信することによって、前記所望の接線方向速度の選択を示す前記ユーザ入力を受信するように構成される請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１４８】
前記制御装置が、アプリと協働して信号を受信することによって、前記所望の接線方向速度の選択を示す前記ユーザ入力を受信するように構成される請求項１４６に記載のシステム。
【請求項１４９】
前記制御装置が、
最大所望接線方向速度と最小所望接線方向速度との間での所望の接線方向速度の選択を示すユーザ入力を受信し、
前記最大所望接線方向速度を、前記可動物体の前記最大許容接線方向速度を超える限界値に設定して、前記可動物体がより大きな回転半径で前記ターゲットを追跡することを可能にする
ように構成される請求項１４２に記載のシステム。
【請求項１５０】
前記限界値が、前記ターゲットの追跡を終了するために前記ユーザが前記回転半径を増加させることを可能にするように構成される請求項１４９に記載のシステム。
【請求項１５１】
前記制御装置が、
前記感知デバイスまたは前記感知デバイスを保持するための支持機構の知覚に関する知覚情報を受信することによって前記感知デバイスから前記入力を受信し、
前記感知デバイスまたは前記感知デバイスを保持するための前記支持機構の観点からの前記知覚情報を、前記可動物体の観点に変換する
ように構成される請求項１３８に記載のシステム。
【請求項１５２】
前記制御装置が、前記可動物体の前記観点から前記１つまたは複数の制御信号を生成するように構成される請求項１５１に記載のシステム。
【請求項１５３】
第１の観点を有する無人航空機（ＵＡＶ）システムであって、
１つまたは複数の推進デバイスと、
前記１つまたは複数の推進デバイスと通信し、ターゲット物体を追跡するように前記ＵＡＶを制御するように構成された制御装置とを備え、前記制御装置が、１つまたは複数のプロセッサを備え、
ターゲットを追跡しながら前記ターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信し、
前記ユーザ入力に基づいて前記ターゲットの次の知覚を決定し、
１つまたは複数の信号を生成して、前記１つまたは複数の推進デバイスを制御して、前記ターゲットの前記次の知覚に基づいて前記可動物体を動かす
ように構成される無人航空機（ＵＡＶ）システム。
【請求項１５４】
実行されるときに、可動物体を制御するための方法をコンピュータに実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
ターゲットを追跡しながら前記ターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信するステップと、
前記ユーザ入力に基づいて前記ターゲットの次の知覚を決定するステップと、
前記ターゲットの前記次の認識に基づいて前記可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するステップと
を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許文書の開示の一部は、著作権保護の対象となる資料が含まれている。著作権者は、特許商標庁の特許ファイルまたは記録に表示されているときに特許書類または特許開示を何人かが複製することに対しては異議を唱えないが、それ以外には全ての著作権を留保する。
【０００２】
本開示は、一般に、デバイスの動き制御に関し、より詳細には、飛行デバイスの動き制御のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
無人航空機（ＵＡＶ、時として「ドローン」と呼ばれる）は、ユーザが遠隔操作することができる、および／または自動飛行用にプログラムすることができる様々なサイズおよび構成のパイロット不要の航空機を含む。ＵＡＶは、多くの目的で使用することができ、多様な個人的、商業的、および戦術的用途で使用されることが多い。多くの用途で、ＵＡＶは、様々なタスクを実施するために二次デバイスを装備することもできる。例えば、カメラやビデオカメラなどの撮像機器を装備されたＵＡＶは、通常は捕捉するのが難しい、非実用的である、または単に不可能な画像またはビデオ映像を捕捉することができる。撮像デバイスを装備されたＵＡＶは、とりわけ監視業界、国防、プロフェッショナルビデオ業界で特に使用されており、趣味としておよびレクリエーション目的でも人気がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画質は、ＵＡＶの飛行制御の複数の態様によって影響を及ぼされる可能性があり、ＵＡＶの動きを制御するのと同時に、ＵＡＶに取り付けられた撮像機器を操作するのは難しいことがある。例えば、ＵＡＶに取り付けられた撮像機器を効果的に操作しながら、被写体またはターゲットからのＵＡＶの距離、ＵＡＶの多軸空間向き、およびＵＡＶの飛行安定性（これらはそれぞれ画質に影響を及ぼす可能性がある）も正確に制御することは難しいことがある。ＵＡＶと取り付けられた撮像機器との同時制御は、ターゲットが動いているとき、またはユーザの空間的基準フレームがＵＡＶ制御システムの空間的基準フレームと異なる複雑な飛行操作を行っているときには、より一層難しいことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本開示は、第１の観点を有する可動物体を制御する方法に関する。この方法は、第２の観点から入力信号を受信するステップと、入力信号を第２の観点から第１の観点に転換するステップと、転換された信号に基づいて可動物体の動きを引き起こすステップとを含み得る。
【０００６】
別の態様では、本開示は、第１の観点を有する可動物体を制御するためのシステムに関する。このシステムは、１つまたは複数のプロセッサを有する制御装置を含み得る。制御装置は、第２の観点から入力信号を受信し、入力信号を第２の観点から第１の観点に転換し、転換された信号に基づいて可動物体の動きを引き起こすように構成されてもよい。
【０００７】
さらに別の態様では、本開示は、第１の観点を有する無人航空機（ＵＡＶ）システムに関する。このＵＡＶシステムは、１つまたは複数の推進デバイスと、１つまたは複数の推進デバイスと通信する制御装置とを含み得る。制御装置は、ターゲット物体を追跡するようにＵＡＶを制御するように構成されることがあり、制御装置は、１つまたは複数のプロセッサを備え、プロセッサは、第２の観点から入力信号を受信し、入力信号を第２の観点から第１の観点に転換し、１つまたは複数の信号を生成して１つまたは複数の推進デバイスを制御し、転換された信号に基づいてＵＡＶの移動を引き起こすように構成される。
【０００８】
さらに別の態様では、本開示は、実行されるときに、第１の観点を有する可動物体を制御する方法をコンピュータに実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、方法が、第２の観点から入力信号を受信するステップと、入力信号を第２の観点から第１の観点に転換するステップと、転換された信号に基づいて可動物体の動きを引き起こすステップとを含む非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
【０００９】
さらに別の態様では、本開示は、第１の座標系を有する可動物体を制御するための方法に関する。この方法は、第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定するステップと、第２の座標系での可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信するステップと、ユーザ入力、および第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットに基づいて、第１の座標系で制御信号を生成するステップとを含むことがあり、制御信号が、制御信号に従った第１の座標系での動きを可動物体に行わせるように構成され、第１の座標系での動きが第２の座標系での所望の動きに対応する。
【００１０】
さらに別の態様では、本開示は、第１の座標系を有する可動物体を制御するためのシステムに関する。このシステムは、１つまたは複数のプロセッサを有する制御装置を含むことがあり、制御装置が、第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定し、第２の座標系での可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信し、ユーザ入力、および第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットに基づいて、第１の座標系で制御信号を生成するように構成され、制御信号が、制御信号に従った第１の座標系での動きを可動物体に行わせるように構成され、第１の座標系での動きが第２の座標系での所望の動きに対応する。
【００１１】
さらに別の態様では、本開示は、第１の観点を有する無人航空機（ＵＡＶ）システムに関する。このＵＡＶシステムは、１つまたは複数の推進デバイスと、１つまたは複数の推進デバイスと通信する制御装置とを含み得る。制御装置は、ターゲット物体を追跡するようにＵＡＶを制御するように構成されることがあり、制御装置は、１つまたは複数のプロセッサを備え、第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定し、第２の座標系での可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信し、ユーザ入力、および第１の座標系と第２の座標系との差に基づいて、第１の座標系で制御信号を生成するように構成され、制御信号が、第２の座標系での所望の動きに対応する第１の座標系での動きを可動物体に行わせるように構成される。
【００１２】
さらに別の態様では、本開示は、実行されるときに、第１の座標系を有する可動物体を制御するための方法をコンピュータに実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、方法が、第１の座標系と第２の座標系との間のオフセットを決定するステップと、第２の座標系での可動物体の所望の動きを示すユーザ入力を受信するステップと、ユーザ入力、および第１の座標系と第２の座標系との差に基づいて、第１の座標系で制御信号を生成するステップとを含み、制御信号が、制御信号に従った第１の座標系での動きを可動物体に行わせるように構成され、第１の座標系での動きが第２の座標系での所望の動きに対応する非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
【００１３】
さらに別の態様では、本開示は、可動物体を制御するための方法に関する。この方法は、ターゲットを追跡しながらターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信するステップと、ユーザ入力に基づいてターゲットの次の知覚を決定するステップと、ターゲットの次の知覚に基づいて可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するステップとを含み得る。
【００１４】
さらに別の態様では、本開示は、可動物体を制御するためのシステムに関する。このシステムは、１つまたは複数のプロセッサを有する制御装置を含むことがあり、制御装置が、ターゲットを追跡しながらターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信し、ユーザ入力に基づいてターゲットの次の知覚を決定し、ターゲットの次の知覚に基づいて可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するように構成される。
【００１５】
さらに別の態様では、本開示は、第１の観点を有する無人航空機（ＵＡＶ）システムに関する。このＵＡＶシステムは、１つまたは複数の推進デバイスと、１つまたは複数の推進デバイスと通信し、ターゲット物体を追跡するようにＵＡＶを制御するように構成された制御装置とを含むことがあり、制御装置が、１つまたは複数のプロセッサを備え、ターゲットを追跡しながらターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信し、ユーザ入力に基づいてターゲットの次の知覚を決定し、１つまたは複数の信号を生成して、１つまたは複数の推進デバイスを制御して、ターゲットの次の知覚に基づいて可動物体を動かすように構成される。
【００１６】
さらに別の態様では、本開示は、実行されるときに、可動物体を制御するための方法をコンピュータに実施させる命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、方法が、ターゲットを追跡しながらターゲットの知覚を調整するためのコマンドを示すユーザ入力を受信するステップと、ユーザ入力に基づいてターゲットの次の知覚を決定するステップと、ターゲットの次の認識に基づいて可動物体を動かすために１つまたは複数の制御信号を生成するステップとを含む方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示による支持機構、搭載物、および制御端末を有する可動物体を示す図である。
【図２Ａ−２Ｂ】本開示による実施形態で使用されることがある制御端末を示す図である。
【図３】本開示の実施形態と共に使用されることがある制御装置を示す図である。
【図４Ａ−４Ｂ】本開示による実施形態と共に使用されることがある座標系を示す図である。
【図５】図５Ａ−５Ｃは、本開示の実施形態による搭載物を有する可動物体を示す図である。
【図６】図６Ａ−６Ｃは、本開示の実施形態による支持機構および搭載物を有する可動物体を示す図である。
【図７】本開示による可動物体の動作を示す図である。
【図８】本開示の実施形態と共に使用されることがある座標系を示す図である。
【図９】図９Ａ−９Ｂは、本開示の実施形態による可動物体、制御端末、および座標系を示す図である。
【図１０】本開示による可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【図１１】本開示による可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【図１２】本開示による可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【図１３】本開示によるターゲットを追跡しながら可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【図１４】図１４Ａ−１４Ｂは、本開示によるターゲットを追跡しながら可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【図１５】図１５Ａ−１５Ｂは、本開示によるターゲットを追跡しながら可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【図１６−２２】本開示によるターゲットを追跡しながら可動物体を制御するためのシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明では添付図面を参照する。図面および以下の説明では、可能な限り、同一または同様の部分を表すために同一の参照番号が使用される。本明細書ではいくつかの例示的実施形態を述べるが、修正形態、適応形態、および他の実装形態も可能である。例えば、図面に示されている構成要素に置換、追加、または修正を施すことができる。本明細書で述べる例示的な方法は、開示する方法のステップに対して置換、並べ替え、除去、または追加を行うことによって修正することができる。したがって、以下の詳細な説明は、開示する実施形態および実施例に限定されない。そうではなく、適切な範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００１９】
無人航空機（ＵＡＶ）は、多くの産業および多くの状況で、特定の作業を直接行う人員の任務を軽減するための有用なツールと認識されている。例えば、ＵＡＶは、貨物の引渡し、監視の実施、プロフェッショナルおよびレクリエーション環境での様々なタイプの撮像および感知データ（例えば、写真、ビデオ、超音波、赤外線など）の収集を行うために使用されており、人間ができることの幅を広げて向上させている。
【００２０】
ＵＡＶは、人員が搭乗せずに操作が行われる「無人型」でよいが、オフボード人員によって完全にまたは一部操作されることが多く、この人員が、飛行の複数の態様および／または他の関連のタスク（例えば、貨物の管理や撮像機器の操作など）の制御を担当することができる。多くの状況で、ＵＡＶに積載された撮像機器の操作などの関連タスクは、飛行制御と同時に行われなければならず、これは問題となり得る。
【００２１】
例えば、プロフェッショナルな写真撮影、映画撮影、およびビデオ撮影では、通常であれば人員が捕捉するのは難しすぎる、非実用的すぎる、または不可能である静止画および／または動画を、ＵＡＶを使用して捕捉することができる。しかし、これらの状況におけるＵＡＶの利便性があっても、高品質の結果を得るためにＵＡＶ操作者が注意深く撮像機器を制御することは依然として必要である。さらに、ＵＡＶにある撮像機器の使用には熟練したＵＡＶ飛行パラメータの制御が必要である。なぜなら、飛行パラメータ（例えば、ロール、ピッチ、ヨー、高度、スロットル、ターゲットに対する相対位置または速度など）が実質的に変動もしくは変化を受けるとき、またはその他の理由で十分に制御されないときなどには、一貫性のないまたは不安定な飛行により画像品質が低下し得るからである。
【００２２】
多くのタイプのＵＡＶに関して、複数の飛行パラメータを、操作者が入力デバイス（例えばリモートコントローラ）を介して個別に制御することができる。複雑な飛行操縦中および／または画像データの収集中、非常に熟練したＵＡＶ操作者でさえ、各飛行パラメータに対する十分なレベルの制御を維持しつつ高品質の画像結果を得ることを試みることは難しいことがある。各飛行パラメータの高度な制御を必要とするこれらの状況および他の状況において、ＵＡＶ操作者は全体的な飛行制御の複雑さの低減を望むことがある。本明細書では、操作者が比較的容易にかつより高い精度で可動物体を制御することを可能にする、ＵＡＶなどの可動物体を制御するための方法、システム、およびデバイスの例示的実施形態を開示する。特に、本明細書で述べる実施形態は、ＵＡＶの観点からの飛行パラメータではなくユーザの観点からユーザがＵＡＶを操作することを可能にする。例えば、ＵＡＶのピッチ角を制御するのとは対照的に、ユーザは、リモートコントローラを操作して、ＵＡＶを上昇させるためのコマンドを送信すればよい。本開示による方法およびシステムは、そのような直観的なコマンドを、ＵＡＶの飛行挙動を調整するために直接使用することができる飛行制御信号または飛行パラメータに変換する。
【００２３】
図１に、環境内を移動または走行するように構成され得る例示的な可動物体１０を示す。可動物体１０は、適切な媒体（例えば、表面、空気、水、レール、宇宙空間、地下など）の上または中を走行するように構成された任意の適切な物体、デバイス、メカニズム、システム、または機械でよい。例えば、可動物体１０は無人航空機（ＵＡＶ）でよい。本明細書における例示の目的で、本明細書では可動物体１０をＵＡＶとして図示して述べるが、本開示によるいくつかの実施形態では、追加または代替として、他のタイプの可動物体（例えば、ホイール付きの物体、海上物体、移動物体、他の空中物体など）が使用されてもよい。本明細書で使用するとき、ＵＡＶという用語は、（例えば電子制御システムを介して）自動的に、および／またはオフボード人員によって手動で操作および／または制御されるように構成された空中デバイスを表すことがある。
【００２４】
可動物体１０は、１つまたは複数の推進デバイス１２を含むことがあり、搭載物１４を搬送するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、図１に示されるように、搭載物１４は、支持機構１６によって可動物体１０に接続される、または取り付けられることがある。支持機構１６は、搭載物１４と可動物体１０との間での１つまたは複数の相対移動度を実現することがある。他の実施形態では、搭載物１４は、支持機構１６なしで可動物体１０に直接取り付けられてもよい。また、可動物体１０は、他の構成要素と通信する検知システム１８、通信システム２０、および制御装置２２を含むこともある。
【００２５】
可動物体１０は、可動物体１０を推進および操舵するために様々な位置（例えば可動物体１０の上、横、前、後ろ、および／または下）に位置決めされた１つまたは複数（例えば、１、２、３、３、４、５、１０、１５、２０個）の推進デバイス１２を含み得る。推進デバイス１２は、制御された飛行を持続するための力を生成するように動作可能なデバイスまたはシステムでよい。推進デバイス１２は、動力源を共有することがあり、または動力源をそれぞれ個別に含むことがあり、または動力源に動作可能に接続されることがある。動力源は、例えばモータ（例えば電気モータ、油圧モータ、空気圧モータなど）、エンジン（例えば内燃機関、タービンエンジンなど）、バッテリバンクなど、またはそれらの組合せである。また、各推進デバイス１２は、１つまたは複数の回転構成要素２４を含むこともあり、回転構成要素２４は、動力源に駆動可能に接続され、制御された飛行を持続するための力の発生に関与するように構成される。例えば、回転構成要素２４は、ロータ、プロペラ、ブレード、ノズルなどを含むことがあり、これらは、動力源から動力を伝達するように構成されたシャフト、軸、ホイール、油圧システム、空気圧システム、もしくは他の構成要素もしくはシステムにおいて、またはそれらによって駆動されることがある。推進デバイス１２および／または回転構成要素２４は、互いに対しておよび／または可動物体１０に対して調整可能（例えば傾斜可能）でよい。代替として、推進デバイス１２および回転構成要素２４は、互いに対しておよび／または可動物体１０に対して固定された向きを有することがある。いくつかの実施形態では、各推進デバイス１２は同じタイプでよい。他の実施形態では、推進デバイス１２は複数の異なるタイプでよい。いくつかの実施形態では、全ての推進デバイス１２が一斉に（例えば、全て同じ速度および／または角度で）制御されることがある。他の実施形態では、１つまたは複数の推進デバイスが、例えば速度および／または角度に関して独立して制御されることもある。
【００２６】
推進デバイス１２は、可動物体１０を１つまたは複数の垂直方向および水平方向に推進するように、ならびに可動物体１０を１つまたは複数の軸の周りで回転させるように構成されてもよい。すなわち、推進デバイス１２は、可動物体１０の並進運動および回転運動を生成して維持するための揚力および／または推力を提供するように構成されてもよい。例えば、推進デバイス１２は、可動物体１０が所望の高度を実現して維持できるようにし、全方向への移動のための推力を提供し、可動物体１０の操舵を可能にするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、推進デバイス１２は、可動物体１０が垂直離陸および着陸（すなわち、水平推力なしの離陸および着陸）を行うことを可能にすることがある。他の実施形態では、可動物体１０は、飛行を実現して持続するために、一定の最小水平推力を必要とすることがある。推進デバイス１２は、図２、図３Ａ〜３Ｃ、および図４Ａ〜４Ｂに関連して以下に述べるように、複数の軸に沿ったおよび／または複数の軸の周りでの可動物体１０の動きを可能にするように構成されてもよい。
【００２７】
搭載物１４は、１つまたは複数の感知デバイス１９を含み得る。感知デバイス１９は、ターゲット（例えば物体、風景、写真またはビデオ撮影の被写体など）の画像またはビデオの調査、追跡、および捕捉など、データまたは情報を収集または生成するためのデバイスを含み得る。感知デバイス１９は、画像を生成するために使用することができるデータを収集するように構成された撮像デバイスを含み得る。例えば、撮像デバイスは、写真カメラ、ビデオカメラ、赤外線撮像デバイス、紫外線撮像デバイス、Ｘ線デバイス、超音波撮像デバイス、レーダデバイスなどを含み得る。追加または代替として、感知デバイス１９は、マイクロフォンまたは超音波検出器など、音声データを捕捉するためのデバイスを含むこともある。追加または代替として、感知デバイス１９は、視覚信号、音声信号、および／または電磁信号を捕捉するための他の適切なセンサを含むこともある。
【００２８】
支持機構１６は、搭載物１４を保持するように、および／または可動物体１０に対して搭載物１４を調整（例えば回転）できるように構成された１つまたは複数のデバイスを含み得る。例えば、支持機構１６はジンバルでよい。支持機構１６は、以下に述べるように、搭載物１４を１つまたは複数の軸の周りで回転させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、支持機構１６は、搭載物１４の観点をより大きく制御できるようにするために、各軸の周りで３６０°の回転を可能にするように構成されてもよい。他の実施形態では、支持機構１６は、搭載物１４の回転範囲を、搭載物１４の軸の１つまたは複数の周りで３６０°未満（例えば、≦２７０°、≦２１０°、≦１８０°、≦１２０°、≦９０°、≦４５°、≦３０°、≦１５°など）に制限することがある。
【００２９】
支持機構１６は、フレームアセンブリ２６と、１つまたは複数のアクチュエータ部材２８と、１つまたは複数の支持機構センサ３０とを含み得る。フレームアセンブリ２６は、搭載物１４を可動物体１０に結合し、いくつかの実施形態では、可動物体１０に対して搭載物１４が動くことを可能にするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、フレームアセンブリ２６は、互いに対して可動な１つまたは複数のサブフレームまたは構成要素を含み得る。作動部材２８は、可動物体１０に対する搭載物１４の並進運動および／または回転運動を可能にするために、フレームアセンブリの構成要素を互いに対して駆動させるように構成されてもよい。他の実施形態では、アクチュエータ部材２８は、搭載物１４に直接作用して、フレームアセンブリ２６および可動物体１０に対する搭載物１４の運動を生じさせるように構成されてもよい。アクチュエータ部材２８は、適切なアクチュエータおよび／または力伝達構成要素でよく、またはそれらを含んでいてもよい。例えば、アクチュエータ部材２８は、電気モータを含むことがあり、電気モータは、軸、シャフト、レール、ベルト、チェーン、ギア、および／または他の構成要素と協働して、フレームアセンブリ２６および／または搭載物１４の構成要素に直線運動または回転運動を行わせるように構成される。
【００３０】
支持機構センサ３０は、支持機構１６および／または搭載物１４の状態情報を測定、検知、検出、または決定するように構成されたデバイスを含み得る。状態情報は、位置情報（例えば相対位置、向き、姿勢、直線変位、角度変位など）、速度情報（例えば直線速度、角速度など）、加速度情報（例えば直線加速度、角加速度など）、および／または可動物体１０に対する支持機構１６または搭載物１４の動き制御に関する他の情報を含み得る。支持機構センサ３０は、ポテンショメータ、光センサ、ビジョンセンサ、磁気センサ、運動または回転センサ（例えばジャイロスコープ、加速度計、慣性センサなど）など、１つまたは複数のタイプの適切なセンサを含み得る。支持機構センサ３０は、フレームアセンブリ２６の構成要素もしくはアクチュエータ部材２８など支持機構１６の様々な構成要素、もしくは可動物体１０に関連付けられるか、またはそれらに取り付けられることがある。支持機構センサ３０は、有線または無線接続（例えばＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)、Ｗｉ−Ｆｉ、ラジオ、携帯電話など）を介してデータおよび情報を制御装置２２と通信するように構成されてもよい。支持機構センサ３０によって生成され、制御装置２２に通信されるデータおよび情報は、可動物体１０および／またはターゲットの状態情報の決定など、さらなる処理のために制御装置２２によって使用されることがある。
【００３１】
支持機構１６は、１つまたは複数の減衰要素を介して可動物体１０に結合されることがあり、減衰要素は、可動物体１０から搭載物１４への望ましくない衝撃または他の力伝達を低減または除去するように構成される。減衰要素は、能動的、受動的、またはハイブリッド（すなわち能動的な特性と受動的な特性とを備える）でよい。減衰要素は、固体、液体、および気体を含む任意の適切な材料または材料の組合せから形成されることがある。ゴム、ばね、ゲル、発泡材、および／または他の材料など圧縮可能または変形可能な材料が、減衰要素として使用されることがある。減衰要素は、搭載物１４を可動物体１０から隔離する、および／または可動物体１０から搭載物１４への力の伝播を消散させる働きをすることがある。また、減衰要素は、ピストン、ばね、油圧デバイス、空気圧デバイス、ダッシュポット、ショックアブソーバ、および／または他のデバイス、またはそれらの組合せなど、減衰効果を提供するように構成されたメカニズムまたはデバイスを含むこともある。
【００３２】
検知システム１８は、可動デバイス１０の１つまたは複数の構成要素または他のシステムに関連する１つまたは複数のセンサを含み得る。例えば、検知システムは、可動物体１０および／またはターゲットに関する位置情報、速度情報、および加速度情報を決定するためのセンサを含み得る。いくつかの実施形態では、検知システムは、支持機構センサ３０を含むこともある。検知システム１８の構成要素は、可動物体１０、その構成要素、またはそのターゲットに関する追加情報を決定するために使用される（例えば制御装置２２または別のデバイスによって処理される）ことがあるデータおよび情報を生成するように構成されてもよい。検知システム１８は、可動物体１０の動きの１つまたは複数の態様を検知するための１つまたは複数のセンサを含み得る。例えば、検知システム１８は、上で論じた搭載物１４に関連する感知デバイス、および／または追加の感知デバイス、例えば、測位システム（例えばＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、Ｂｅｉｄｏｕ、ＧＡＧＡＮなど）用の測位センサ、運動センサ、慣性センサ（例えばＩＭＵセンサ）、近接センサ、イメージセンサなどを含み得る。検知システム１８はまた、天候情報（例えば温度、気圧、湿度など）、照明条件、空気成分、もしくは近くの障害物（例えば物体、構造物、人物、他の車両など）など、周囲環境に関係するデータもしくは情報を提供するためにセンサを含むこともあり、またはそのようなデータもしくは情報を提供するように構成されることもある。
【００３３】
通信システム２０は、制御装置２２とオフボードエンティティとの間でデータ、情報、コマンド、および／または他のタイプの信号の通信を可能にするように構成されてもよい。通信システム２０は、１方向または２方向通信を行うように構成された受信機、送信機、または送受信機など、信号を送信および／または受信するように構成された１つまたは複数の構成要素を含み得る。通信システム２０の構成要素は、データ、情報、もしくはコマンドを示す信号、および／または他の信号を送信するのに有用な１つまたは複数の通信ネットワーク（ラジオ、携帯電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＲＦＩＤ、および／または他のタイプの通信ネットワークなど）を介してオフボードエンティティと通信するように構成されてもよい。例えば、通信システム２０は、飛行中に可動物体１０を制御するための入力を提供するためのデバイス、例えば制御端末（「端末」）３２との通信を可能にするように構成されてもよい。
【００３４】
端末３２は、ユーザからの入力（すなわちユーザ入力）などの入力を受信し、入力を示す信号を制御装置２２に通信するように構成されてもよい。端末３２は、入力を受信して、１つまたは複数のタイプの情報を示す対応する信号を生成するように構成されることがあり、そのような情報は、例えば、（例えば推進デバイス１２を介して）可動デバイス１０、搭載物１４、および／または支持機構１６を動かすまたは操縦するための制御データ（例えば信号）などである。また、端末３２は、動作データ、例えば位置データ、速度データ、加速度データ、感知データ、ならびに可動物体１０、その構成要素、および／またはその周囲環境に関係する他のデータおよび情報など、可動物体１０からのデータおよび情報を受信するように構成されることもある。端末３２は、飛行パラメータを制御するように構成された物理的スティックを備えたリモートコントローラ、同じ目的のための仮想制御機能を備えたタッチスクリーンデバイス（例えばスマートフォンもしくはタブレット）、スマートフォンもしくはテーブル上のアプリケーション、またはそれらの組合せでよい。
【００３５】
図２Ａおよび２Ｂに示される例では、端末３２は、端末３２と可動物体１０など他のエンティティとの間での情報の通信を容易にする通信デバイス３４を含み得る。通信デバイス３４は、信号を送信または受信するように構成されたアンテナまたは他のデバイスを含み得る。また、端末３２は、可動物体１０に通信するためにユーザからの入力を受信するように構成された１つまたは複数の入力デバイス３６を含むこともある。図２Ａは、可動物体１０またはその構成要素の所望の動きを示すユーザ入力を受信するように構成された複数の入力デバイス３６を有する端末３２の一例示的実施形態を示す。しかし、端末の他の可能な実施形態またはレイアウトも可能であり得て、本開示の範囲内にあることを理解されたい。
【００３６】
端末３２は、入力デバイスを含むことがあり、入力デバイスは、例えば、入力レバー３８および４０、ボタン４２、トリガ４４、および／またはユーザから１つもしくは複数の入力を受信するための他のタイプの入力デバイスである。端末３２の各入力デバイスは、制御装置２２に通信可能であり、処理のための入力として制御装置２２によって使用可能な入力信号を生成するように構成されてもよい。飛行制御入力に加えて、端末３２は、手動制御設定、自動制御設定、制御支援設定など他の情報のユーザ入力を受信するために使用されることもあり、これらのユーザ入力は、例えばボタン４２および／またはトリガ４４を介して受信されることがある。端末３２は、ボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、トリガ、タッチパッド、タッチスクリーン、ソフトキー、マウス、キーボード、および／または他のタイプの入力デバイスなど、他のまたは追加の入力デバイスを含むことがあることを理解されたい。
【００３７】
図２Ｂに示されるように、端末３２はまた、ユーザへのおよび／またはユーザからの情報を表示および／または受信するように構成されたディスプレイデバイス４６を含むこともある。例えば、端末３２は、可動物体１０から信号を受信するように構成されることがあり、この信号は、可動物体１０の動きに関する情報もしくはデータ、および／または（例えば搭載物１４と共に）可動物体１０を使用して捕捉されたデータ（例えば撮像データ）を示すことがある。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス４６は、多機能画面４８上に情報を表示し、多機能画面４８を介してユーザ入力を受信するように構成された多機能ディスプレイデバイスでよい。例えば、一実施形態では、ディスプレイデバイス４６は、多機能画面４８を介して１つまたは複数のユーザ入力を受信するように構成されてもよい。別の実施形態では、多機能画面４８は、ユーザ入力を受信するための唯一の入力デバイスであり得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、端末３２は、１つまたは複数のユーザ入力を受信するための対話式グラフィカルインタフェースでよく、またはそれを含んでいてもよい。すなわち、端末３２は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）でよく、および／またはユーザ入力を受信するための入力デバイス３６の１つまたは複数のグラフィカルバージョンを含んでいてもよい。端末３２および／または入力デバイス３６のグラフィカルバージョンは、ディスプレイデバイス（例えばディスプレイデバイス４６）または多機能画面（例えば多機能画面４８）に表示可能であり、対話式グラフィカルフィーチャ（例えばグラフィカルボタン、テキストボックス、ドロップダウンメニュー、対話式画像など）のグラフィカルフィーチャを含む。例えば、一実施形態では、端末３２は、入力レバー３８および４０、ボタン４２、ならびにトリガ４４のグラフィカル表現を含むことがあり、これらのグラフィカル表現は、多機能画面４８に表示され、多機能画面４８を介してユーザ入力を受信するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、端末３２は、入力デバイス３６のグラフィカルバージョンなど、グラフィカル入力デバイスを介して全てのユーザ入力を受信するように構成されてもよい。端末３２は、任意の適切な電子デバイス（例えば携帯電話やタブレットなど）のディスプレイデバイスまたは多機能画面に対話式インターフェースを提供するために、コンピュータアプリケーション（例えば「アプリ」）と協働して入力デバイス３６のグラフィカルバージョンを生成するように構成されてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス４６は、端末３２の一体構成要素でよい。すなわち、ディスプレイデバイス４６は、端末３２に取り付けられる、または固定されることがある。他の実施形態では、ディスプレイデバイスは、端末３２に接続可能（および端末３２から切断可能）でよい。すなわち、端末３２は、（例えば接続ポートまたは無線通信リンクを介して）ディスプレイデバイス４６に電子的に接続可能であり、および／または他の方法で、取付デバイス５０によって、例えばクランプ留め、クリップ留め、掛け留め、フック留め、接着、または他のタイプの取付デバイスによって端末３２に接続可能である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、端末３２は、可動物体１０の動きおよび／または他の動作態様を制御するように構成可能な電子デバイスと通信するように構成されてもよい。例えば、ディスプレイデバイス４６は、携帯電話、タブレット、パーソナルデジタルアシスタント、ラップトップコンピュータ、または他のデバイスなど、電子デバイスのディスプレイ構成要素でよい。このようにすると、ユーザは、他の電子デバイスの機能を可動物体１０の制御の態様に組み込むことができることがあり、これは、より柔軟で適応性のある制御方式を使用できるようにする。例えば、端末３２は、メモリおよび少なくとも１つのプロセッサを有する電子デバイスと通信するように構成されることがあり、このとき、これらの制御デバイスを使用して、電子デバイスに関連する入力デバイス（例えば多機能ディスプレイ、ボタン、記憶されたアプリ、ウェブベースのアプリケーションなど）を介してユーザ入力を提供することができる。また、端末３２と電子デバイスとの間の通信は、ソフトウェア更新パッケージおよび／または他の情報を受信し、次いで（例えば通信システム２０を介して）制御装置２２に通信できるように構成されることもある。
【００４１】
望みであれば、端末３２を介して受信された入力を可動デバイス１０の所望のまたは実際の動きに関係付ける他の制御規則が使用されることもあることに留意されたい。
【００４２】
図３に示されるように、制御装置２２は、１つまたは複数の構成要素、例えばメモリ５２および少なくとも１つのプロセッサ５４を含み得る。メモリ５２は、非一時的なコンピュータ可読媒体でよく、またはそれを含んでいてよく、さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の１つまたは複数のメモリユニットを含むことができる。メモリ５２の非一時的なコンピュータ可読媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、マイクロドライブ、および光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリデバイス、磁気または光カード、ナノシステム（分子メモリＩＣを含む）、または命令および／またはデータを記憶するのに適した任意のタイプの媒体もしくはデバイスを含めた任意のタイプのディスクでよく、またはそれを含んでいてよい。メモリユニットは、非一時的なコンピュータ可読媒体の永久的部分および／またはリムーバブル部分（例えば、ＳＤカードやＲＡＭなどのリムーバブルメディアまたは外部ストレージ）を含み得る。
【００４３】
検知システム１８からの情報およびデータは、メモリ５２の非一時的なコンピュータ可読媒体に通信されて記憶されることがある。また、メモリ５２に関連付けられた非一時的なコンピュータ可読媒体は、本明細書で述べる方法の任意の適切な実施形態を実施するためにプロセッサ５４によって実行可能な論理、コード、および／またはプログラム命令を記憶するように構成されることもある。例えば、メモリ５２に関連付けられた非一時的なコンピュータ可読媒体は、プロセッサ５４によって実行されるときに、１つまたは複数のステップを含む方法をプロセッサに実施させるコンピュータ可読命令を記憶するように構成されてもよい。非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されている命令に基づいてプロセッサによって実施される方法は、メモリ５２の非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されているデータまたは情報の入力、端末３２から受信された入力、検知システム１８から受信された入力（例えば、検知システムから直接受信されるか、またはメモリから検索される）、および／または通信システム２０を介して受信された他の入力などの入力を処理することを含み得る。非一時的なコンピュータ可読媒体は、処理ユニットによって処理すべき検知モジュールからの検知データを記憶するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体を使用して、処理ユニットによって生成された処理結果を記憶することができる。
【００４４】
プロセッサ５４は、１つまたは複数のプロセッサを含むことがあり、プログラム可能なプロセッサ（例えば中央処理装置（ＣＰＵ））を具現化することがある。プロセッサ５４は、メモリ５２または別のメモリデバイスに動作可能に結合されることがあり、このメモリは、１つまたは複数の方法ステップを実施するためにプロセッサ５４によって実行可能なプログラムまたは命令を記憶するように構成される。本明細書で述べる方法ステップは、メモリ５２に記憶され、プロセッサ５４によって実施されるように構成されることがあり、プロセッサ５４によって方法ステップが実施されることに留意されたい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、プロセッサ５４は、転換モジュール５６および追跡制御モジュール５８など１つまたは複数の制御モジュールを含むことがあり、および／または代替としてそのような１つまたは複数の制御モジュールに動作可能に結合されることがある。これについては、以下でより詳細に説明する。転換モジュール５６は、入力、コマンド、および他の信号などの情報を、ある観点（例えばユーザの観点または可動物体１０の観点など）から別の観点（例えば、上記観点とは別の、ユーザの観点、可動物体１０の観点、または他の観点）に転換する方法を制御するように構成されてもよい。追跡制御モジュール５８は、６自由度（例えば、その座標軸に沿った３つの並進方向と、その座標軸の周りでの３つの回転方向）に関して可動物体１０の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために可動物体１０の推進デバイス１２を制御する助けとなるように構成されてもよい。転換モジュール５６および追跡制御モデル５８は、図６に示されるようにプロセッサ５４で実行するためのソフトウェアとして実現されても、プロセッサ５４とは別個のハードウェアまたはソフトウェア構成要素（図示せず）として実現されてもよい。
【００４６】
プロセッサ５４は、通信システム２０に動作可能に結合して、１つまたは複数の外部デバイス（例えば端末３２、ディスプレイデバイス４６、または他のリモートコントローラ）からデータを送信および／または受信するように構成することができる。有線通信または無線通信など任意の適切な通信手段を使用して、制御装置２２との間でデータおよび情報を転送することができる。例えば、通信システム２０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、Ｗｉ−Ｆｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などの１つまたは複数を利用することができる。任意選択で、タワー、衛星、または移動局などの中継局を使用することができる。無線通信は、近接依存性でも近接独立性でもよい。いくつかの実施形態では、通信のために視線が必要とされることも、必要とされないこともある。通信システム２０は、検知システム１８からの検知データ、プロセッサ５４によって生成された処理結果、所定の制御データ、端末３２またはリモートコントローラからのユーザコマンドなどの１つまたは複数を送信および／または受信することができる。
【００４７】
制御装置２２の構成要素は、任意の適切な構成で配置することができる。例えば、制御装置２２の構成要素の１つまたは複数は、可動物体１０、支持機構１６、搭載物１４、端末３２、検知システム１８、または上記の１つもしくは複数と通信する追加の外部デバイスに位置させることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサまたはメモリデバイスは、可動物体１０、支持機構１６、搭載物１４、端末３２、検知システム１８、上記の１つまたは複数と通信する追加の外部デバイス、またはそれらの適切な組合せなど、様々な位置に配置することができ、それにより、システムによって実施される処理および／またはメモリ機能の任意の適切な態様が前述の位置の１つまたは複数で行われ得る。
【００４８】
可動物体１０の飛行挙動は、定義された座標系で理解されて制御されることがある。例えば、図４Ａは、可動物体１０の観点からの動きを記述するために可動物体１０に対して定義された局所座標系を示す。局所座標系は、Ｘ軸（例えば第１の水平軸）、Ｙ軸（例えば第２の水平軸）、およびＺ軸（例えば垂直軸）など、３つの軸を含み得る。可動物体１０の動きは、ロール、ピッチ、ヨー、水平並進（例えば左、右、前、後ろなど）、垂直並進（例えば高さまたは高度）、水平速度、垂直速度、回転速度（例えば角度方向、径方向、接線方向、軸方向など）、および加速度（例えば水平、垂直、回転など）を含み得る。局所座標系の各軸は、１つまたは複数の特定の位置または運動パラメータと関連付けられることがあり、パラメータは、可動物体１０の効果的な制御を容易にするために飛行中に変更または調整されることがある。
【００４９】
例えば、図４Ａの例示的な局所座標系では、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各軸は、それぞれの軸に沿った、またはそれぞれの軸の方向での並進運動および直線変位、ならびにそれぞれの軸周りでの回転運動および角度変位に関連付けられることがある。図４Ａの例では、Ｘ軸はピッチ軸と呼ばれることもあり、ピッチ軸の周りで可動物体１０がピッチ回転運動（例えば、可動物体１０の前部または後部の一方を上方に傾け、他方を下方に傾けようとする動き）を受けることがあり、さらに、ピッチ軸に沿って可動物体１０が横方向（例えば左または右）並進運動を受けることがある。Ｙ軸はロール軸と呼ばれることがあり、ロール軸の周りで可動物体１０がロール回転運動（すなわち、可動物体１０の左側または右側の一方を上に傾け、他方を下に傾けようとする動き）を受けることがあり、さらに、ロール軸に沿って可動物体１０が前後並進運動を受けることがある。Ｚ軸はヨー軸と呼ばれることがあり、ヨー軸の周りで可動物体１０がヨー回転運動（すなわち、Ｘ軸およびＹ軸によって定義される平面上での回転運動またはその平面に平行な回転運動）を受けることがあり、さらに、ヨー軸に沿って可動物体１０が上下（すなわち垂直または高さ方向）の並進運動を受けることがある。より多数もしくはより少数の軸、または異なる軸の規則が使用されることもあることを当業者は理解されよう。また、方向および平面に関する記述（例えば、横、前後、上下、水平、垂直など）は、単に例示および明瞭化のために使用されているにすぎず、限定するものではないことにも留意されたい。
【００５０】
従来、可動物体１０の飛行の制御には、特定の軸に沿った速度、ピッチの量および方向、ヨーの量および方向など、可動物体１０の局所座標系における飛行パラメータの制御が必要である。端末３２は、ユーザが局所座標系に関する飛行パラメータを制御するための制御メカニズムを含み得る。
【００５１】
例えば、図２Ａおよび２Ｂを参照すると、端末３２の第１の入力レバー３８は、可動物体１０の動きを制御する１つまたは複数の態様を示す１つまたは複数のユーザ入力を受信するように構成されてもよい。可動物体１０の動きを制御する態様は、飛行制御態様および搭載物制御態様を含み得る。飛行制御態様は、可動物体によって実現可能な飛行の１つまたは複数の態様の制御を含み得る。例えば、飛行制御態様は、可動デバイス１０の所望の並進運動、所望の回転運動、所望の速度、および所望の加速度を含み得る。所望の並進運動は、ユーザの観点、可動物体１０の観点、基準観点、または異なる観点に対する所望の垂直運動または水平運動を含み得る。所望の回転運動は、ある観点（例えばユーザの観点、可動物体１０、基準観点など）に関連付けられる座標系の１つまたは複数の軸の周りでの可動物体１０の所望の回転運動を含み得る。すなわち、ある観点に関連付けられる座標系の軸の周りでの回転に加えて、所望の回転運動は、静止または可動の物体またはターゲットに関連付けられる基準点の周りでの運動を表すこともある。
【００５２】
一実施形態では、第１の入力レバー３８は、可動物体１０の１つまたは複数の所望の並進運動または回転運動に対応する１つまたは複数の入力を受信するように構成されてもよい。例えば、第１の入力レバー３８は、複数の方向に変位されるように構成された制御スティックなどの多軸制御デバイスでよく、各方向は、所望の運動を示すコマンドのタイプおよび符号（例えば、正、負、前、後ろなど）に対応する。中立位置からの第１の入力レバー３８の変位量が、対応する所望の動きの度合いまたは大きさを示すことがある。例えば、一実施形態では、第１の入力レバー３８は、ユーザの観点から前方向、後方向、左方向、および右方向に可動（例えば傾動可能）でよい。前方向および後方向への変位は、可動デバイス１０の動きを知覚、記述、または定義するための座標系の第１の軸に沿った所望の動きに対応することがある。例えば、前方向への変位は、前方向への所望の直線運動を示すことがあり、後方向の変位は、後方向（すなわち逆方向）への所望の直線運動を示すことがある。追加または代替として、前方向への第１の入力レバー３８の変位は、可動デバイス１０のピッチ軸の周りでの可動デバイス１０の所望の回転運動に対応することがある。例えば、前方向への変位は、第１の回転方向への所望の回転運動を示すことがあり、後方向への変位は、第２の（すなわち逆の）回転方向への所望の回転運動を示すことがあり、これらの回転運動はどちらも可動物体１０のピッチ軸の周りである。前方向または後方向への第１の入力レバー３８の変位の量または度合いは、第１の軸に沿った所望の直線速度もしくは加速度、および／または第１の軸の周りでの所望の回転速度もしくは加速度を示すこともある。他の制御規則が使用されてもよく、また、より多数のまたは異なる数の入力デバイスに制御機能が分割されてもよいことを当業者は理解されよう。
【００５３】
左右（すなわち横）方向への第１の入力レバー３８の変位は、可動デバイス１０の動きを知覚、記述、または定義するための座標系の第２の軸に沿った所望の動きに対応することがある。例えば、右（すなわち第１の側）方向への変位は、右（すなわち第１の側）方向への所望の直線運動を示すことがあり、左方向への変位は、左（すなわち逆側または第２の側）方向への所望の直線運動を示すことがある。追加または代替として、左右方向への第１の入力レバー３８の変位は、そのロール軸の周りでの可動デバイス１０の所望の回転運動に対応することもある。例えば、右方向への変位は、第１の回転方向への所望の回転運動を示すことがあり、左方向への変位は、第２の（すなわち逆の）回転方向への所望の回転運動を示すことがあり、これらの回転運動はどちらも可動物体１０のロール軸の周りである。前方向または後方向への第１の入力レバー３８の変位の量または度合いは、第２の軸に沿った所望の直線速度もしくは加速度、および／または第２の軸の周りでの所望の回転速度もしくは加速度を示すことがある。
【００５４】
端末３２の第２の入力レバー４０は、可動物体１０の動きを制御する１つまたは複数の態様を示す１つまたは複数のユーザ入力を受信するように構成されてもよい。一実施形態では、第２の入力レバー４０は、可動物体１０の１つまたは複数の所望の並進運動または回転運動に対応する１つまたは複数の入力を受信するように構成されてもよい。例えば、第２の入力レバー４０は、複数の方向に変位されるように構成された制御スティックなどの多軸制御デバイスでよく、各方向は、所望の運動を示すコマンドのタイプおよび符号（例えば、正、負、前、後ろなど）に対応する。中立位置からの第２の入力レバー４０の変位量が、対応する所望の動きの度合いまたは大きさを示すことがある。例えば、一実施形態では、第２の入力レバー４０は、ユーザの観点から前方向、後方向、左方向、および右方向に可動（例えば傾動可能）でよい。前方向および後方向への変位は、可動デバイス１０の動きを知覚、記述、または定義するための座標系の第３の軸に沿った所望の動きに対応することもある。例えば、前方向への変位は、上方向への所望の直線運動を示すことがあり、後方向の変位は、下方向（すなわち逆方向）への所望の直線運動を示すことがある。追加または代替として、前方向または後方向への第２の入力レバー４０の変位は、推進デバイス１２の所望の動力出力レベルに対応することもある。例えば、前方向または後方向への第２の入力レバー４０の変位は、所望のスロットル増加および低減にそれぞれ対応することがある。すなわち、前方向への変位は、所望のスロットル増加と所望の対応する高さまたは高度の増加との両方を示すことがあり、後方向への変位は、所望のスロットル減少と対応する高さまたは高度の低減とを示すことがある。前方向または後方向への第２の入力レバー４０の変位の量または度合いは、第３の軸に沿った所望の直線速度または加速度を示すこともある。
【００５５】
左右（すなわち横）方向への第２の入力レバー４０の変位は、可動デバイス１０の動きを知覚、記述、または定義するための座標系の第３の軸の周りでの所望の回転運動に対応することがある。例えば、第２の入力レバー４０の右方向への変位は、第３の軸の周りでの第１の回転方向への所望の回転運動を示すことがあり、左方向への変位は、第２の（すなわち逆の）回転方向への所望の回転運動を示すことがあり、これらの回転運動はどちらも可動物体１０のヨー軸の周りである。右方向または左方向への第２の入力レバー４０の変位の量または度合いは、第３の軸の周りでの所望の回転速度または加速度を示すこともある。
【００５６】
上述したように、特に、複雑な飛行操縦中、および／またはカメラなどの取り付けられた機器の動作をユーザが制御しなければならないときには、可動物体１０の動きの様々な態様をユーザが制御するのに経験および技術が必要とされる。これは、ピッチ、ヨー、ロールなどの飛行パラメータを考えることが直観に反することであり得るという理由によるだけではなく、しばしばユーザと可動物体１０の観点が互いに独立しており異なっているという理由にもよる。例えば、ユーザは、可動物体１０の局所座標系のＸ軸と合っていない方向で可動物体１０を見ているとき、効果的な制御を実現するために、頭の中で可動物体１０の観点に合うように調整したり、または自分の身体および頭部を物理的に移動または回転させて可動物体１０の観点に合わせたりするのに多大な労力を払わなければならないことが多い。
【００５７】
本開示の実施形態によれば、ユーザ制御は、ユーザの観点から提供され、受信され、解釈され、その後、図４Ａに示される可動物体１０の局所座標系など可動物体１０の観点からの飛行制御信号に変換されることがある。このようにして、ユーザは、自分の観点でコマンド（しばしば、左旋回、右旋回、上昇、ターゲットへの接近、より速い動きなどの直観的なコマンド）を発することができ、これらのコマンドが、次いで、ピッチ、ヨー、ロール、スロットルなど、可動物体１０によって理解されるコマンドに転換されることがある。端末３２は、そのようなコマンドに対応するユーザ入力を受信するように構成されてもよい。端末３２は、ユーザの観点でのユーザ入力を可動物体１０の観点での信号に変換または転換し、可動物体１０に送信することがある。代替として、端末３２は、ユーザの観点でのユーザ入力を可動物体１０に送信することがあり、可動物体１０は、ユーザ入力を可動物体１０の観点での信号に変換または転換してから、それらの信号を飛行パラメータに適用する。
【００５８】
いくつかの実施形態では、端末３２および制御装置２２は、図２Ａ〜Ｂおよび図４に関連して上で論じたように、端末３２を介して受信されたユーザ入力が可動物体１０の観点での可動物体１０の動きに直接対応する第１のモードと、端末３２を介して受信されたユーザ入力がユーザの観点での可動物体１０の動きに対応する第２のモードとを切り替えるように構成されてもよい。例えば、端末３２は、第１または第２のモードに入るというユーザ選択を示すユーザ入力を受信するように構成されたボタン、スイッチ、ノブ、タッチスクリーンアイコン、または何らかの他のタイプの入力または入力デバイスを含み得る。レバー操作のパターンは、モード間の切替えまたはモードの選択を行うために予め定義されることもある。代替として、制御装置２２は、通電されると、または飛行コマンドを示す初期ユーザ入力を受信すると、デフォルトモード（例えば、第１モードまたは第２モードのいずれか）を取ることがある。第１のモードにあるとき、制御装置２２は、ユーザの観点での飛行パラメータ（例えばロール、ピッチ、ヨー、スロットルなど）を示すユーザ入力を受信し、転換することなく、可動物体１０の観点での対応する飛行パラメータを示す可動物体１０へのコマンドを生成するように構成されてもよい。すなわち、第１のモードでは、ユーザ入力は、可動物体１０の観点での可動物体１０の飛行パラメータに対する調整を示すことがある。第２のモードにあるとき、制御装置２２は、ユーザの観点で可動物体１０の所望の動きを生じさせるための飛行パラメータ（例えばロール、ピッチ、ヨー、スロットルなど）を示すユーザ入力を受信し、転換されたコマンドを可動物体１０に生成するように構成されてもよい。これらの転換されたコマンドは、可動物体１０の観点での飛行パラメータを示し、これらの飛行パラメータが、ユーザの観点からの可動物体１０の所望の動きに対応する可動物体１０の動きを引き起こす。すなわち、第２のモードでは、ユーザ入力は、ユーザの観点での可動物体１０の飛行パラメータに対する調整を示すことがある。
【００５９】
本明細書で使用するとき、「観点」という用語は、可動物体１０および他の物体の位置および動きが決定、観察、測定もしくは定量化、制御、または命令されることがある規則を表すことがある。例えば、可動物体１０の観点は、図４Ａに示される例示的な局所座標系でよく、またはそれを含んでいてもよい。局所座標系は、可動物体１０の動きおよび運動コマンドを可動物体１０の観点から（すなわち局所座標系に関して）知覚または定義できるようにすることがある。例えば、局所座標系は、可動物体１０上の固定点（例えば可動物体１０の中心点）から所定の方向（例えば、Ｘ軸およびＹ軸が、回転構成要素２４間の中点に向かい、Ｚ軸が、Ｘ軸およびＹ軸に垂直である）で定義または確立されることがあり、可動物体１０の動きおよび動きに関するコマンドが、固定点および局所座標系に関して知覚、理解、特徴付け、または定義されることを可能にする。このようにして、可動物体１０の動きおよび動きに関するコマンドは、基準座標系（例えばグローバル座標系、ユニバーサル座標系、測位システム座標系など）など他の座標系から独立して定義可能および理解可能であり得る。これは、他の観点または座標系に関する可動物体１０の動きを直接検出するための手段が全ての状況では利用可能でないことがあるからである。
【００６０】
他の物体または特徴部の動きおよび位置は、局所座標系に関して可動物体１０の観点から表されることもある。例えば、人物、風景の特徴部、車両、建物など他の物体の相対位置（例えば距離、向きなど）および相対運動（例えば速度、加速度、回転など）が、局所座標系に関する可動物体１０の観点から表されることがある。このようにすると、局所座標系を使用して、他の物体に対する可動物体１０の相対位置、相対速度、および／または相対加速度の所望の変化を実現するように可動物体１０に命令するための制御信号を生成することができる。
【００６１】
可動物体１０を動かすためのコマンドは、ユーザなど任意の適切な提供源から受け取ることができ、その提供源は、それ自体または他の物体に対する可動物体１０の位置および動きの独自の観点を有することがある。代替として、可動物体１０を動かすためのコマンドは、ユーザまたは別のコマンド提供源に関連付けられた基準観点から受信されることもある。
【００６２】
例えば、図４Ｂを参照すると、可動物体１０の動き制御に関連する他の観点は、操作者またはユーザの観点、搭載物１４の観点、および／または他の観点を含み得る。例えば、図４Ｂに示されるように、ユーザの観点は、ユーザ座標系でよく、またはそれを含んでいてもよい。ユーザ座標系は、３軸座標系（例えば、Ｘ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸）でよく、局所座標系と同様であるが、ユーザの視点から定義されていることがあり、これは、可動物体１０の位置および動き（ならびに位置および動きを変えるためのコマンド）を、ユーザの観点に関して知覚、理解、特徴付け、または定義できるようにすることがある。このようにして、可動物体１０の動きおよび動きに関するコマンドは、他の座標系および観点とは独立して定義可能および理解可能であり得る。ユーザの視点および観点、ならびにユーザ座標系は、操作者ステーション（例えば制御端末、ユーザ入力を受信するための入力デバイス、操作者の座席、操作者によって使用されるリモートコントローラなど）またはユーザでの固定点など、ユーザの態様に関して定義または確立されることがある。
【００６３】
他の観点は、基準座標系に関連付けられた基準観点を含み得る。基準観点は、可動物体１０の動きの制御に関与する人員、機器、または他の物体に関連付けられることがある。例えば、基準観点は、管理または制御施設の観点、制御プロセスを実施するために使用されるサーバもしくはコンピュータの観点、または測位システムまたは測位デバイス（例えばＧＰＳデバイス）など動き制御プロセスで使用される感知デバイスの観点でよい。他の基準観点も可能であり得て、上述した観点に限定されないことを理解されたい。
【００６４】
やはり図４Ｂに示されているように、他の観点は、搭載物１４、支持機構１６、またはそこに取り付けられたセンサデバイス１９の観点を含むことがあり、これらは、本開示の簡潔性および便宜性のために、搭載物観点と呼ぶことがある。搭載物観点は、搭載物座標系に関連付けられることがある。搭載物座標系は、３軸（例えば、Ｘｖｉｓ、Ｙｖｉｓ、Ｚｖｉｓ）を有することがあり、局所座標系と同様であるが、搭載物１４、支持機構１６、またはそこに取り付けられた感知デバイス１９の視点から定義されていることがあり、これは、可動物体１０の位置および動き（ならびに位置および動きを変えるためのコマンド）を、搭載物の観点に関して知覚、理解、特徴付け、または定義できるようにすることがある。
【００６５】
搭載物観点は、搭載物１４またはその構成要素（例えば支持機構１６もしくは感知デバイス１９）が可動物体１０に対して移動するときには常に、可動物体１０の観点とは異なる（すなわちオフセットされている）ことがある。図５Ａ〜５Ｃを参照すると、搭載物１４が可動物体１０に直接固定されているとき（すなわち、支持機構１６がないか、支持機構１６が固定向きである）、搭載物１４の観点（例えば３軸Ｘｖｉｓ、Ｙｖｉｓ、およびＺｖｉｓで定義された搭載物観点座標系での観点）は、可動物体１０の観点と同じであり得る。代替として、搭載物１４は、搭載物１４の観点と可動物体１０の観点との間の既知のまたは決定可能な（例えば測定可能または計算可能な）固定オフセットが存在し得るように可動物体１０に直接取り付けられることがあり、これにより、可動物体１０の動きおよび動きに関するコマンドと、搭載物１４から知覚される動きとの単純な関係性が実現され得る。例えば、図５Ａに示されているように、搭載物１４は、可動物体１０が飛行中に傾けられたとき、可動物体１０と共に第１の軸の周りで回転することがある。同様に、図５Ｂに示されているように、搭載物１４は、可動物体１０が飛行中に回転されるとき、可動物体１０と共に第２の軸の周りで回転することがある。さらに、図５Ｃに示されているように、搭載物１４は、物体１０が飛行中に傾けられたときに、可動物体１０と共に回転することがある。本明細書で使用するとき、（例えば第１の座標系を有する）第１の観点と（例えば第２の座標系を有する）第２の観点との相違の文脈でのオフセットは、第１の観点の少なくとも１つの態様（例えば少なくとも第１の座標系の第１の軸）と第２の観点の少なくとも１つの態様（例えば少なくとも第２の座標系の第１の軸）との角度差（すなわち角度または角度変位）を表すことがある。
【００６６】
調整可能な支持機構１６によって搭載物１４が可動物体１０に取り付けられる、または接続されるとき、搭載物１４の観点は可動物体１０の観点に対して変化することがある。例えば、図６Ａ〜６Ｃを参照すると、支持機構１６は、搭載物１４が搭載物座標系での１つまたは複数の軸（例えばＸｖｉｓ、Ｙｖｉｓ、および／またはＺｖｉｓ軸）の周りで回転できるようにすることがある。例えば、図６Ａに示されているように、搭載物１４は、可動物体１０の向きに関係なく、Ｘｖｉｓなど第１の軸の周りで独立して回転することがある。同様に、図６Ｂに示されているように、搭載物１４は、可動物体１０の向きに関係なく、Ｚｖｉｓなど第２の軸の周りで独立して回転することがある。図６Ｃに示されているように、搭載物１４は、可動物体１０の向きに関係なく、Ｙｖｉｓなど第３の軸の周りで独立して回転することがある。この構成では、搭載物１４の軸の１つまたは複数の周りでの搭載物１４の動き、および／または可動物体１０の軸の周りでの可動物体１０の動きと組み合わせた搭載物１４の動きにより、ユーザが搭載物１４の観点を高精度で調整することが可能になることがある。搭載物１４の観点を正確に制御することができる能力は、プロフェッショナルな写真またはビデオ撮影などにおいて撮像データを捕捉するために、可動物体１０が光学機器（例えば、写真カメラ、ビデオカメラ、センサなど）を支持するように構成されているときには特に重要であり得る。
【００６７】
図７を参照すると、ユーザは、可動物体１０の動きを制御して観察することが可能であり得る第１の位置に位置することがある。可動物体１０は、ターゲットの周りを旋回しながら、ターゲットを追跡して、ターゲットのビデオまたは写真を捕捉していることがある。大半の時間、可動物体１０の観点（すなわち可動物体１０の局所座標系）は、ユーザの観点（すなわちユーザ座標系）からオフセットされている。例えば、前方並進運動を指示するためにユーザによって入力されたコマンドは、可動物体１０の観点での可動物体１０の前方並進運動を引き起こし、それにより可動物体１０がターゲットに近付くが、そのような動きは、ユーザの観点では必ずしも前方並進運動として現れない。すなわち、ユーザの観点と可動物体１０の観点とにオフセットがある場合、実際に可動物体１０の観点で特定の方向への動きを引き起こすようにユーザによって生成される方向コマンドは、ユーザによって知覚されるとき、直観に反して、ユーザが期待していたのとは異なる方向への動きを引き起こすものになる。
【００６８】
図８および９Ａ〜９Ｂは、座標系間のオフセットによって引き起こされるユーザの期待と知覚との不一致を示す助けとなる。図８は３つの座標系を示し、各座標系が他の座標系からのオフセットを有する。全ての軸が位置合わせされると、１つの座標系からの知覚が他の座標系からの知覚と同じになり、これは、第１の座標系で生成されたコマンドが、他の座標系でも、第１の座標系から知覚されるのと同じ可動物体１０の動きを生成できるようにすることができる。しかし、座標系が互いにオフセットされているとき、（例えばユーザ座標系の正のＸ方向への）第１の座標系の軸に沿った動きを引き起こすためのコマンドは、別の座標系に対する異なる方向（例えば局所座標系での正のＸ方向）への動きを発生することがある。高速ペース中および／または複雑な飛行操縦中、ユーザの観点からの動きの知覚を、可動物体の観点からの最終的な動きと一致させることは困難であり得る。
【００６９】
図９Ａに示されるように、ユーザ座標系と可動物体１０の局所座標系とが位置合わせされるとき、可動物体１０の座標系での最終的な動きがユーザ座標系での所望の動きと一致する。しかし、ユーザ座標系と可動物体１０の局所座標系がオフセットされているとき、ユーザのコマンドは、ユーザが自分の観点で望むものとは異なる方向に可動物体１０を移動させることがある。所望の動きと知覚される最終的な動きとの差は、ユーザの観点と可動物体１０の観点との間のオフセットの度合いと共に変化する。
【００７０】
本開示の実施形態によれば、特にユーザの観点が可動物体の観点からオフセットされている状況において、飛行中の可動物体１０の所望の動きをユーザが実現する助けとなるように、制御装置２２は、ユーザ入力をユーザの観点から可動物体１０の観点に転換するように構成されてもよい。例えば、図９Ｂを参照すると、可動物体１０がヨー軸に沿って動くまたはヨー軸の周りで回転するための信号など、端末３２からの信号８０は、ユーザの観点からのもの、すなわちユーザ座標系でのＺ’軸に沿った信号と仮定される。制御装置２２は、信号８０を可動物体１０の観点に転換し、局所座標系のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に沿って３つの成分８０−Ｘ、８０−Ｙ、および８０−Ｚをそれぞれ生成する。次いで、それら３つの成分は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に沿った対応する動きを命令するため、またはそのような動きを引き起こすために使用されることがある。
【００７１】
端末３２でのユーザ入力をユーザの観点からのものであると仮定し、ユーザ入力を可動物体１０の観点に転換することによって、本開示の実施形態による制御装置２２およびシステムは、ユーザが２つの観点の間の任意のオフセットを無視し、自分の観点からの可動物体１０の所望の動きを示すだけでよくなるようにする。例えば、ユーザは、可動物体１０を自分の観点から上方および前方へ（すなわち上へ、かつ離れるように）動かすことを望む場合、端末３２でのピッチスティックを単に傾ければよい。従来、端末３２でのこのユーザ入力は、可動物体１０の観点でピッチ方向に動かすためのコマンドとして可動物体１０によって受信される。制御装置２２による転換によって、動きが実際に、可動物体１０の観点でのヨー、ロール、またはピッチ方向のいくつかまたは全てにおける動きを含むことがあるときに、可動物体１０は、可動物体１０がユーザの観点を取っているかのようにユーザの観点から上方および前方に動く。
【００７２】
制御装置２２は、例えば、ユーザ入力の行列表現（すなわちユーザ座標系に関する）を構成し、その行列を、ユーザの観点と可動物体１０の観点との間のオフセットに基づいてユーザ入力のコマンド行列表現（すなわち局所座標系に関する）に変換することによって、行列変換によって２つの観点間の転換を行うことがある。
【００７３】
ユーザの観点と可動物体の観点との差またはオフセットは、いくつかのやり方で決定されることがある。一例では、図１０に示されるように、制御装置２２は、基準方向に対する各軸それぞれの方向を示す１つまたは複数の入力に基づいて、ユーザ座標系の少なくとも１つの軸の方向および局所座標系の少なくとも１つの軸の方向を決定するように構成されてもよい。例えば、制御装置２２は、可動物体の局所座標系の第１の軸の方向を示す第１の方向信号を受信するように構成されてもよい。制御装置２２は、コンパス、測位デバイス、または慣性測定ユニットなど第１の方向指示器から第１の方向信号を受信することがある。
【００７４】
図１０に示されるように、第１の方向指示器６０は、可動物体１０上または内部に、制御装置２２と通信するように位置決めされることがある。方向指示器６０は、基準方向（例えばコンパス方位または他の基準方向）を示す信号を生成し、その基準方向を制御装置２２に通信するように構成されてもよい。制御装置２２は、基準方向が局所座標系の第１の軸の方向であると決定し、さらなる処理のためにその方向をメモリに記憶するように構成されてもよい。
【００７５】
制御装置２２は、ユーザ座標系の第１の軸の方向を示す第２の方向信号を受信するようにさらに構成されてもよい。制御装置２２は、コンパス、測位デバイス、または慣性測定ユニットなど第２の方向指示器から第２の方向信号を受信することがある。図１０にも示されているように、第２の方向指示器６２は、ユーザが位置して可動物体の動きを制御することが可能になり得る任意の位置に位置決めされることがある。例えば、第２の方向指示器６２は、端末３２上または内部に、（例えば通信システム２０を介して）制御装置２２と電子通信するように位置されることがある。第２の方向指示器６２は、第２の基準方向（例えばコンパス方位または他の基準方向）を示す信号を生成し、第２の基準方向を制御装置２２に通信するように構成されてもよい。制御装置２２は、基準方向がユーザ座標系の第１の軸の方向であると決定し、さらなる処理のためにその方向をメモリに記憶するように構成されてもよい。
【００７６】
制御装置２２は、第１の方向指示器６０によって示された第１の基準方位と、第２の方向指示器６２によって指示された第２の基準方位との数学的比較を行って、可動物体１０の局所座標系とユーザ座標系との間のオフセットを決定するように構成されてもよい。このようにして、制御装置は、ユーザの観点で（すなわちユーザ座標系に関して）生成されたコマンドと、そのコマンドに基づくユーザの観点での可動物体１０の最終的な動きとの間の方向的（例えば角度）オフセットを決定することが可能であり得る。次いで、観点変換を使用して、ユーザの観点で生成されたコマンドにこのオフセットを適用して、可動物体１０の観点での対応するコマンドを得ることができる。
【００７７】
同様のメカニズムが可動物体１０および端末３２に含まれることがあり、それぞれの座標系の２つの他の軸を識別し、それぞれ対応する軸どうしの差またはオフセットを制御装置２２が決定できるようにする。
【００７８】
３次元オフセットが決定されると、制御装置２２は、そのようなオフセットを表すために以下のような変換行列を生成することがある。
【数１】
2019511044.tif 000003
【００７９】
次いで、制御装置２２は、端末３２でのユーザ入力ｒを行列変換によって変換して、可動物体１０の観点での信号ｓを生成する。
Ｓ＝Ｔ・ｒ      ［２］
ここで、ｒとＴは共に３次元信号である。
【００８０】
上述した転換または変換は、ユーザが端末３２で入力する信号またはコマンドの性質、すなわちユーザが可動物体１０に並進運動を行わせたいか、それとも回転運動を行わせたいかを考慮に入れることもできる。
【００８１】
図１１は、可動物体１０の観点とユーザの観点との間のオフセットを決定するための別の例示的実施形態を示す。図１１に示される例では、制御装置２２は、測位システム６４からの入力に基づいて、可動物体１０の観点とユーザの観点との間のオフセットを決定するように構成されてもよい。制御装置２２は、（例えば通信システム２０を介して）測位システム６４と通信し、基準座標系に関する可動物体１０およびユーザ観点の基準点（例えば端末３２）の位置を追跡するように構成されてもよい。すなわち、ユーザの観点の基準点と可動物体１０とはそれぞれ、測位デバイス６６を含むことがあり、測位デバイス６６は、測位システム６４によって使用可能な測位信号を受信および／または生成して、可動物体１０およびユーザ観点の基準点（例えば端末３２）の位置および／または動きを決定するように構成される。
【００８２】
測位システム６４は、可動物体１０およびユーザ観点の基準点（例えば端末３２）の位置を制御装置２２に通信するように構成されてもよい。この情報を使用して、制御装置２２は、向き決定プロセスを実施することがあり、ここで、可動物体１０の飛行パラメータ（例えばロール、ピッチ、およびヨーに関するコマンド信号）がテストされて、可動物体１０が、方向的に基準座標系に関して、可動物体１０の観点で（すなわち局所座標系で）受信されたコマンドにどのように応答するかを決定する。向き決定シーケンスの結果により、制御装置２２は、基準座標系に対する局所座標系の少なくとも１つの軸の方向を決定することが可能になることがある。ユーザ座標系の第１の軸の方向は仮定されることがあり、または始めに測位システム６４の追跡構成要素と位置合わせされることがあり、ユーザ座標系の第１の軸の方向を制御装置２２が理解できるようにする。ここで、制御装置２２は、上述したのと同様に、局所座標系とユーザ座標系との差（例えば角度差）を決定することが可能になることがある。
【００８３】
２つの座標系の間のオフセットを決定するために可動物体１０の局所座標系およびユーザ座標系の少なくとも１つの軸の方向を決定する別の例示的な方法は、まず２つの座標系を位置合わせし、それらの座標軸のその後の動きを単一の座標系で追跡することを含む。例えば、飛行操作の開始時に、ユーザは、自分の観点を、可動物体１０の局所座標系の少なくとも１つの軸の既知の方向と位置合わせすることがある。例えば、ユーザは、飛行の開始前に可動物体１０の前、後ろ、または近くに立って、可動物体の既知の軸方向に自分の向きを合わせることがある。次いで、ユーザは、位置合わせ較正を示す入力（例えばボタン４２）を提供するか、または単に可動物体１０を操作し始めることがある。この時点で、制御装置２２は、慣性測定ユニットなどの方向指示器に基づいて、飛行中の局所座標系の各方向での可動物体の動きを追跡し始めることがある。方向指示器からの信号を使用して、制御装置は、飛行開始時の初期位置に対する局所座標系の少なくとも１つの軸の角度変位を決定できることがある。この差は、局所座標系の少なくとも１つの軸の現在の方向を示すことがある。このようにして、制御装置は、ユーザ座標系が飛行開始時または較正時に依然として初期方向と位置合わせされていると仮定して、初期方向と現在の方向との差が局所座標系とユーザ座標系との間のオフセットであると判断するように構成されてもよい。
【００８４】
追加または代替として、本開示の実施形態は、必ずしも多軸ユーザ座標系に関してユーザ入力を提供するのではなく、可動物体１０が向いている方向に関係なく、ユーザの観点から例えば可動物体１０が左または右に旋回するための自然コマンドを提供することができる。制御装置２２は、ユーザの要求に対応する飛行挙動の変化をもたらすために、そのようなユーザコマンドを、可動物体１０の観点、例えばその局所座標系への信号に転換するように構成されてもよい。例えば、より高い高度を望むユーザ入力は、可動物体１０のヘッドが上に旋回するためのピッチコマンドに転換されることがある。しばしば、ターゲット追跡の場合など、ユーザ入力は、ピッチ、ヨー、速度変化など直線運動および／または回転運動の何らかの組合せに転換される。
【００８５】
ターゲット追跡は、監視および映画撮影またはビデオ撮影など、動いているターゲットを可動物体１０に積載されたカメラが撮影する多くの状況で有用であり、可動物体１０は、ターゲットに追従し、時としてターゲットの周りを動いて、カメラに異なる視野角を与えることができなければならない。特に、プロフェッショナルな映画撮影およびビデオ撮影では、ターゲット追跡は、ユーザが可動物体１０の飛行の制御にだけ関わればよく、可動物体１０が自動的にターゲットに追従して、撮影のためにターゲットが視野内に位置することを保証するという利点を提供し、より正確な飛行制御、したがってより高品質の撮像結果（例えば写真やビデオ）を提供する。
【００８６】
制御装置２２は、飛行中にターゲットを識別および／または追跡するために、検知システム１８からの入力を利用するように構成されてもよい。飛行中にターゲットを追跡することは、ターゲットおよび／または可動物体１０が動いている間でさえ、ターゲットを識別し、可動物体の視野内にターゲットを維持することを含み得る。可動物体１０の追跡ビュー内でターゲットを維持するには、可動物体１０が、（可動物体１０または搭載物１４の観点で）ターゲットを見失わないようにその飛行パラメータを自動的に調整し、それと同時に、これらの追跡運動を、（ユーザの観点または別の基準観点から）ユーザによって命令された可動物体１０の所望の動きと一致させることを必要とする。
【００８７】
例えば、図１２を参照すると、ターゲット追跡中、ユーザは、可動物体１０を位置決めしてターゲットの所望の知覚を実現し、その後、飛行追跡を使用してその知覚を維持することがある。可動物体１０を所望の知覚に合うように位置決めするために、ユーザは、まず可動物体１０の飛行をターゲットに対して望ましい位置に制御し、次いでターゲットの追跡の開始を可動物体１０に命令することがある。次いで、可動物体１０は、その飛行パラメータを自動的に調整して、ターゲットを視野内に維持する。ターゲット追跡を実現および維持するための飛行パラメータは、ターゲットに対する可動物体の相対位置（例えば直線位置や角度位置など）、速度（例えば直線速度や角速度など）、および加速度（例えば直線加速度や角加速度など）を含み得る。いくつかの実施形態では、所望の飛行パラメータがユーザ指定されることがある。例えば、制御装置２２は、端末３２を介してユーザから１つまたは複数の入力信号を受信するように構成されることがあり、これらの信号は、飛行追跡中にターゲットに対して維持する可動物体１０の相対高さおよび距離を示すことがある。他の実施形態では、上述したように、ユーザは、単に、ターゲットの所望の知覚を可動物体１０に与えるように可動物体を位置決めし、ターゲットをその知覚から追跡する旨の要望を示す入力を提供することがある。
【００８８】
ターゲット追跡に関するユーザから制御装置２２によって受信された入力は、ユーザの観点から受信されることがあり、次いで、上で論じた例示的なプロセスに従って可動物体１０の観点に転換されて、制御信号が生成されることがあり、これらの制御信号により、可動物体１０は、ユーザによって望まれる所望の運動特性（例えば速度や加速度など）で所望の位置からターゲットを追跡する。可動物体１０がターゲットを追跡している間、ユーザは、可動物体１０とターゲットとの相対距離、相対速度、または相対加速度など１つまたは複数の追跡パラメータを変更し、端末３２を介してコマンドを生成して、ユーザの観点からそのような変更をもたらすことを望むことがある。そのようなコマンドは、ユーザによって望まれる可動物体１０または搭載物１４（例えば支持機構１６や感知デバイス１９など）の観点の変化に対応することがある。制御装置２２は、ユーザの観点から、可動物体１０または搭載物１４の観点の所望の変化を示すコマンドを受信し、上で論じた例示的なプロセスに従ってコマンドを可動物体１０の観点に転換して、制御信号を生成するように構成されることがあり、これらの制御信号により、可動物体１０は、ユーザによって望まれる観点からターゲットを追跡する。
【００８９】
いくつかの実施形態では、制御装置２２は、可動デバイスの現在の知覚で追跡を開始する旨の指示として、端末３２のボタン４２などの入力デバイスから入力信号を受信するように構成されてもよい。他の実施形態では、ターゲット追跡は、電源投入、ある動作時間の経過、追跡可能なターゲットの存在の標示、または任意の他の適切な入力など、他の因子に基づいて制御装置２２によって自動的に開始されることがある。
【００９０】
ターゲット追跡中、制御装置２２は、ターゲットを追跡するために、すなわち可動物体によるターゲットの知覚を維持するために、飛行パラメータ（例えばロール、ピッチ、ヨー、スロットルなど）に必要な調整を行うように構成されてもよい。ターゲットの知覚は、可動物体とターゲットとの間の１つまたは複数の所定の相対パラメータに対応する１つまたは複数の知覚パラメータによるターゲットの特徴付けを表すことがある。所定の相対パラメータは、例えば、可動物体１０と基準点または基準物体（ターゲット、地面、または他の物体など）との間の相対位置パラメータおよび相対回転パラメータを含み得る。相対位置パラメータおよび相対回転パラメータは、可動物体１０とターゲットとの間の相対距離（例えば直線距離、径方向距離、角度距離、垂直距離、水平距離など）と、可動物体１０とターゲットとの間の相対速度（例えば直線速度、軸方向速度、径方向速度、接線方向速度、および角速度など）とを含み得る。
【００９１】
知覚を特徴付けるための知覚パラメータは、ターゲットを知覚するためにどのような方法が使用されるかに応じて異なることがある。例えば、図１３に示されているように、制御装置２２は、測位システム６４から知覚パラメータを示す信号を受信するように構成されてもよい。制御装置２２は、測位システムから、ターゲットおよび可動物体１０の位置を示す信号を常に受信するように構成されてもよい。制御装置２２は、可動物体１０の知覚される位置とターゲットの知覚される位置とを常に比較して、例えば、可動物体１０とターゲットとの間の相対距離、可動物体間の相対速度、および／または他の相対パラメータを常に決定するように構成されてもよい。
【００９２】
他の実施形態では、ターゲットの知覚を特徴付けるための知覚パラメータは、コンピュータビジョンシステムを使用して決定されることがある。例えば、図１４Ａに示されているように、可動物体は、支持機構１６によって支持された撮像デバイス６８を含み得る。撮像デバイス６８は、ターゲットを識別および追跡するためにターゲットの光学データを生成するように構成されてもよい。例えば、撮像デバイス１８は、カメラまたはビデオカメラなどの光学デバイスでよい。撮像デバイス６８は、ターゲットの高さまたは幅など、ターゲットの１つまたは複数の特徴を示す撮像データを生成するように構成されてもよい。制御装置２２は、画像解析器７０を含むことがあり、または画像解析器７０と通信することがあり、画像解析器７０は、撮像データの反復を解析して、ターゲットの特徴を識別し、この特徴を、可動物体１０とターゲットとの間の相対パラメータを決定するために使用することができる。例えば、画像解析器７０は、ターゲットの周りにバウンディングボックス７２を確立し、バウンディングボックス７２の態様がどのように変化するかを監視するように構成されてもよい。例えば、図１４Ａに示されているように、バウンディングボックス７２は、第１の撮像反復において画像ウィンドウ７４の中心付近で始まることがある。図１４Ｂに示されている第２の撮像反復で、画像解析器７０は、画像ウィンドウ７４内のバウンディングボックス７２の位置が水平方向に量ΔＰｘおよび垂直方向に量ΔＰｙだけ動いたと判断することがある。この情報に基づいて、画像解析器７０は、可動物体１０とターゲットとの間の水平距離が変化したと判断し、その方向を決定するように構成されてもよい。さらに、画像解析器７０は、バウンディングボックス７２の高さＨおよび幅Ｗの変化を観察して、可動物体１０とターゲットとの間の相対高さが変化したかどうかを判断するように構成されることもある。
【００９３】
図１５Ａに示されているように、画像解析器７０は、バウンディングボックス７２の幅Ｗおよび高さＨの変化を検出し、可動物体１０とターゲットとの間の相対距離の変化を決定するように構成されることもある。例えば、図１５Ｂに示されているように、可動物体１０がターゲットに近付くにつれて、バウンディングボックス７２のサイズは、幅Ｗおよび高さＨが増加することがある。また、画像解析器７０は、バウンディングボックス７２の特徴の変化率を決定して、可動物体１０とターゲットとの間の相対速度を決定するように構成されることもある。
【００９４】
図１５Ａおよび１５Ｂは、可動物体１０の観点からのターゲットの例示的な知覚を示す。すなわち、画像ウィンドウ７４内の特定の位置にあり、特定の寸法（例えば幅Ｗおよび高さＨ）を有するバウンディングボックス７２は、可動物体１０の観点からのターゲットの現在の知覚を示すことがある。また、ターゲットの現在の観点は、ターゲットに対する可動物体の相対直線速度、相対径方向速度、相対接線方向速度、および相対角速度を含むこともあり、これらの相対速度は、時間に対するバウンディングボックスパラメータの変化によって決定される。可動物体１０の観点からのターゲットの知覚が変化しないとき、画像解析器７０は、可動物体１０とターゲットとの間の全ての相対パラメータが一定であり、したがって現時点で可動物体１０が所望の追跡パラメータでターゲットを追跡していると判断するように構成されてもよい。
【００９５】
可動物体１０の観点からのターゲットの現在の知覚を維持するために、制御装置２２は、知覚の変化が検出されたときに、飛行パラメータ（例えばロール、ピッチ、ヨー、スロットルなど）を調整するための１つまたは複数の制御信号を自動的に生成するように構成されてもよい。一例では、制御装置２２は、所望の飛行パラメータが実現されるように制御信号を生成して直接適用するように構成されてもよい。この例では、制御装置２２は、単に、所望の観点を可動物体１０に好適に実現させるコマンドを生成することがある。この方法は、「ブルートフォース（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）」法と呼ばれることがある。この状況では、可動物体１０とターゲットとの間のより長い追跡距離を示すユーザ入力は、例えば、ある期間にわたって可動物体がターゲットから離れるように飛行するための飛行制御信号に転換され、次いで、所望の距離が実現されると、以前の飛行パターンに回復されることがある。
【００９６】
別の例では、図１６に示されているように、制御装置２２は、飛行パラメータのフィードバック制御を使用して、可動物体１０の観点からのターゲットの現在の知覚を維持するとともに、飛行パラメータ調整中により滑らかな動きおよび継続的な追跡を可能にするように構成されてもよい。例えば、画像解析器７０は、撮像デバイス６８から撮像データを受信し、可動物体１０とターゲットとの間の現在の相対距離Ｄ１を決定することがある。制御装置２２は、現在の相対距離Ｄ１を初期相対距離Ｄ０と比較することができる。初期相対距離Ｄ０は、所望の相対距離または前回の反復からの相対距離でよい。フィードバック制御装置７６は、初期相対距離Ｄ０と現在の相対距離Ｄ１との間に差があるかどうかを決定するように構成されてもよい。これら２つの相対距離が同じであるとき、可動物体１０は正しい距離で追従しており、飛行パラメータの変更は必要ない。差がある場合、フィードバック制御装置７６は、相対距離の方向での可動物体１０に関する制御速度ＶＣｙを決定して、現在の相対距離を初期相対距離に合致するように調整するように構成されてもよい。
【００９７】
フィードバック制御装置７６は、任意の適切なフィードバックプロセスを使用してフィードバック制御を実施するように構成されてもよい。例えば、フィードバック制御装置は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）、比例積分制御（ＰＩ）、または比例積分微分制御（ＰＩＤ）を実施するように構成されてもよい。追加または代替として、フィードバック制御装置７６は、１つまたは複数の数学的フィルタを適用して、フィードバック制御プロセスを実施または強化するように構成されることもある。他のまたは追加のフィードバック制御およびフィルタリングプロセスが使用されることもあることを理解されたい。
【００９８】
作動システム７８は、フィードバック制御装置７６によって決定された制御速度を実現するための１つまたは複数のアクチュエータへの運動制御信号を生成するように構成されてもよい。作動システム７８によって生成された制御信号は、ピッチなどの飛行パラメータを制御して、可動物体をターゲットに近付けたり遠ざけたりさせて初期相対距離を実現することがある。このプロセスは、初期または所望の距離が実現されるまで何度も繰り返されることがある。
【００９９】
図１６に示して上述したプロセスは、相対距離Ｄ０に加えて、相対高さ、相対径方向距離、相対軸方向距離、相対角度変位、相対直線速度、相対径方向速度、相対接線方向速度、相対垂直速度など他の追跡制御パラメータに関して行われることもあることに留意されたい。追跡制御パラメータの１つにおいて初期値と現在値との間または所望の値と現在値との間に差が検出されるときは常に、図１６に示されているフィードバックプロセスは、初期パラメータと現在パラメータとの差を減少するために可動物体１０に関する適切な飛行パラメータ（正しい方向への、または正しい軸の周りでの並進速度および／または回転速度など）を決定し、対応する運動制御信号を可動物体１０に提供して、飛行パラメータの任意の必要な調整を実現する。例えば、可動物体１０の任意の運動軸に沿った（すなわち並進での）または運動軸の周りでの（すなわち回転での）所定の制御速度を実現するために、ロール、ピッチ、ヨー、およびスロットルに対する調整が行われることがある。
【０１００】
写真またはビデオの撮影中、ユーザが撮影の知覚を変えることを望むので、またはターゲットおよび可動物体１０が動くので、ユーザは、可動物体１０および可動物体１０に積載されたカメラまたは他の撮像機器との位置関係、ならびに場合によってはターゲットとの位置関係も変えることがある。したがって、ユーザは、第１の知覚から次の知覚への制御された移行を行い、可動物体が次の知覚に至った後、その知覚の制御された維持を行って、高品質の撮像結果を生成し続けることを望むことがある。
【０１０１】
一例として、ユーザは、ターゲットの知覚に近付く、すなわち可動物体１０とターゲットとの間の距離を短くすることによって、知覚を変えることを望むことがある。それを行うために、ユーザは、単に、端末３２の第１の入力レバー３８または第２の入力レバー４０などの入力デバイスを作動させて、コマンド信号を生成することがある。制御装置２２は、このユーザ入力を受信し、ユーザ入力に対応する１つまたは複数の飛行パラメータを調整して所望の距離変化を実現することによって応答することがある。しかし、図１６に示されているフィードバック制御プロセスは、初期または所望の距離Ｄ０（または可動物体１０の視野内でのターゲットの所望の知覚）を維持するように設計される。単に可動物体１０の飛行速度を変えることによって距離を調整しようとするいかなる試みも、フィードバック制御プロセスの作用によって打ち消される。
【０１０２】
本開示の実施形態によれば、制御装置２２は、追跡パラメータ（例えば以下の距離）を変えるためのユーザのコマンドに基づいて、可動物体１０の観点からのターゲットの次の知覚または将来の知覚を決定するように構成されることがあり、それにより、初期または所望の追跡距離Ｄ０を調整して、フィードバック制御プロセスがユーザと協働して可動物体１０を制御することを可能にする。例えば、図１７に示されているように、制御装置２２は、図１６に関連して上述した方法と同様のフィードバック制御法を実施して、初期位置推定器８０を使用して可動物体の観点からのターゲットの次の知覚または将来の知覚を決定するように構成されてもよい。初期位置推定器８０は、画像解析器７０からのデータおよびユーザからの入力を受信して、可動物体１０の観点からのターゲットの将来の知覚がこの情報に基づくと判断するように構成されてもよい。図１７に示されている例では、このプロセスにより、修正された初期または所望の距離Ｄ０が得られ、その後、フィードバック制御プロセスは、可動物体１０とターゲットとの間でその修正された距離Ｄ０を維持することを試みる。
【０１０３】
図１８および１９を参照すると、ユーザ入力は、端末３２の第１の入力レバー３８または第２の入力レバー４０などの入力デバイスによって生成される信号でよい。生成された信号は、バウンディングボックス７２のサイズ（例えば幅Ｗおよび高さＨ）の変化、および飛行パラメータ（例えばロール、ピッチ、ヨー、スロットルなど）の対応する最終的な変化など、ターゲットの知覚の変化に相関されることがある。このようにして、初期位置推定器８０（図１７）は、ターゲットの次の知覚を決定するように構成されることがあり、この知覚は、可動物体とターゲットとの間の１つまたは複数の相対パラメータ（例えば相対直線距離、相対角度変位、相対高さ、相対直線速度、相対角速度、相対径方向速度、相対垂直速度など）の次の差または所望の差に対応する。
【０１０４】
図１７を参照すると、次いで、初期位置推定器８０によって決定された次の相対パラメータが、（例えばターゲットの現在の知覚に基づいて）対応する現在の相対パラメータと比較されることがあり、その差がフィードバック制御で使用されることがある。このようにして、現在の知覚と次の知覚との差は、次の相対パラメータと現在の相対パラメータとの差を生み出すことがあり、この相対パラメータの差を使用して、可動物体１０を動かすための制御速度ＶＣｙを生成して、画像解析器７０の画像ウィンドウ７４（図１８および１９参照）内でターゲット（すなわちバウンディングボックス７２）を維持することができる。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、決定された制御速度ＶＣｙは、初期位置推定器８０にフィードバックされることがあり、フィードバック制御プロセスの次の反復中、初期位置推定器８０は、制御速度に基づいてターゲットの次の知覚を決定し直して、ターゲットの次の知覚をより正確に決定するように構成されてもよい。例えば、フィードバック制御装置７６は、ユーザの入力コマンドに基づいて可動物体１０とターゲットとの間の相対パラメータを変更できるようにするために制御速度を決定すると同時に、ユーザの入力命令が画像ウィンドウ内のバウンディングボックスを動かす（図１８および１９参照）のを防止して、追跡プロセスが停止されないようにすることがある。したがって、決定される制御速度は、可動物体１０がユーザの入力に応答するより現実的な速度であり得る。したがって、ターゲットの次の知覚のより正確な推定は、制御速度ではなくユーザ入力のみが可動物体の応答を指示する場合ほど、次の知覚が現在の知覚と実際には異ならないものとなることがある。
【０１０６】
いくつかの状況では、撮像デバイス６８などの感知デバイスから受信された知覚情報を感知デバイスの観点から可動物体１０の観点に転換することによって、知覚および知覚推定の精度をさらに高めることができる。例えば、ターゲットの周りを旋回しているとき、弧状の経路で追跡しているとき、またはいくぶん急な操縦（例えば高速旋回、急なバンク旋回、低半径旋回など）を行いながらターゲットを追跡しているときなど何らかの操縦中、ターゲットを追跡するために支持機構１６が搭載物１４（すなわち撮像デバイス６８）を迅速に調整することができる機能により、撮像デバイスの観点からのターゲットの知覚が可動物体１０の観点からのターゲットの知覚とはわずかに異なる状況が生じることがある。そのような場合には、初期位置推定器８０によって決定された次の知覚はわずかに不正確であり得て、それにより、フィードバック制御装置７６による、ターゲット追跡中に可動物体１０を制御するための制御速度の決定がわずかに不正確になることがある。撮像デバイス６８または支持機構１６と可動物体１０との観点の任意のオフセットを考慮に入れるために、制御装置は、撮像デバイス６８または支持機構１６の観点から知覚情報を受信し、撮像デバイス６８または支持機構１６の観点から可動物体１０の観点に知覚情報を変換するように構成されてもよい。このようにして、次の観点と、飛行パラメータを制御するためのコマンドとは、可動物体１０の真の観点をより正確に反映することができる。観点変換を実施するために、可動物体１０の制御装置は、撮像デバイス６８または支持機構１６に関連付けられる座標系に関する感知入力の行列表現を構築し、その行列を、撮像デバイス６８または支持機構の観点と可動物体１０の観点との間のオフセットに基づいて、可動物体の局所座標系に関する感知入力の行列表現に変換するように構成されてもよい。上述したような観点オフセットを決定するための技法が使用されることがある。
【０１０７】
時として、可動物体１０がターゲットの周りを例えば円状に移動して、様々な視野角をカメラに提供する。図２０は、径方向速度成分ＶＲＡＤ、接線方向速度成分ＶＴＡＮ、および角速度ωを有して、半径ｒを有する円上で可動物体１０がターゲットの周りを動く状況を示す。半径ｒを維持または調整するために、図１６および１７に関連して上述した追跡制御プロセスが採用されることがある。ユーザは、撮像結果の効果を変えるために可動物体１０を速くまたは遅く動かすことを望むことがある。可動物体１０を径方向外側に引っ張る円運動に関連付けられる遠心力は、例えばピッチ制御によって可動物体１０の内方向への飛行によって打ち消されることがある。しかし、多くの場合、支持機構またはジンバル１６が傾くことができる限界により、可動物体１０のピッチ量または傾斜角は物理的限界を有する。接線方向速度ＶＴＡＮが閾値ＶＴｍａｘを超える場合、可動物体１０のピッチは遠心力を打ち消すことができず、これにより、最終的には、可動物体１０が円軌道から放り出されて、ターゲットの追跡をできなくなる可能性がある。
【０１０８】
ユーザが最大許容接線方向速度ＶＴｍａｘを超えないようにするために、可動物体１０の制御装置は、ターゲット追跡を持続するための最大許容接線方向速度を決定し、ターゲットを円形パターンで追跡する間に可動物体１０の接線方向速度をユーザが増加させる権能を制限するように構成されてもよい。例えば、制御装置２２は、まず、ターゲットの周りでの可動物体１０の回転の半径ｒを決定するように構成されてもよい。半径ｒを決定するための１つの方法は、移動の弧長Ｌを弧長に沿った角度変位θで除算することを含み得る。すなわち、
【数２】
2019511044.tif 000004
である。移動の弧長Ｌは、いくつかの方法で決定することができる。例えば、制御装置２２は、可動物体１０の接線方向速度を時間にわたって積分して弧長Ｌを計算するように構成されてもよい。上述したように、可動物体１０の接線方向速度は、撮像デバイス６８の観点からのターゲットのサイズ、形状、および位置の知覚された変化など、撮像デバイス６８によって収集された画像データを解析することによって決定することができる。他の実施形態では、ある期間にわたって可動物体１０が移動した弧長Ｌを決定するために、ＧＰＳシステムまたは慣性測定ユニット（ＩＭＵ）などの感知デバイスからのデータが収集されて解析されることがある。弧長Ｌにわたる可動物体１０の角度変位θは、上で論じたように、撮像デバイス６８（すなわち光学感知デバイス）の観点からのターゲットのサイズ、形状、および位置の知覚された変化など、撮像デバイス６８によって収集された画像データ、または赤外線撮像デバイス、紫外線撮像デバイス、Ｘ線デバイス、超音波撮像デバイス、もしくはレーダデバイスなどからの画像データを解析することによって決定されることがある。
【０１０９】
半径ｒを決定するための他の方法は、接線方向速度ＶＴＡＮを可動物体１０の角速度ωで除算するものでよい。すなわち、
【数３】
2019511044.tif 000005
である。上で論じたように、可動物体１０の接線方向速度と角速度はどちらも、可動物体の観点からのターゲットの複数の知覚を比較することによって決定されることがあり、それら複数の知覚は、撮像デバイス６８、または赤外線撮像デバイス、超音波撮像デバイス、Ｘ線デバイス、超音波撮像デバイス、もしくはレーダデバイスなど他のデバイスによって収集されたデータを用いて生成される。比較中に決定されたターゲット（すなわちバウンディングボックス７２）のサイズ、形状、および位置の変化は、接線方向速度および角速度の値に対応することがあり、これらの値が可動物体１０の回転半径を決定するために使用されることがある。
【０１１０】
図２１を参照して、半径ｒを決定する別の方法を述べる。図２１に示されるように、支持機構１６を有する可動物体１０は、カメラ８２などの撮像デバイスを支持することがある。カメラ８２は、ターゲットの画像を、画像座標８６を有する像面８４上に捕捉することができる。上述したのと同様の技法を使用して、バウンディングボックス７２を生成して、幾何形状を解析し、連続的かつ安定した結果を提供することもできる。
【０１１１】
図２１に示されるように、３次元空間内の物点からの光線を像面上に投影して像点を形成することができると仮定する開口撮像モデルに基づいて、ターゲットの画像が表現されることがある。光軸８８は、ミラー中心９０と画像中心の両方を通過することができる。ミラー中心と画像中心との距離は、焦点距離９２と等しいかまたは実質的に同様でよい。単に例示の目的で、像面８４は、ミラー中心９０とターゲットとの間の光軸８８上のミラー位置に移動させることができる。
【０１１２】
本発明の様々な実施形態によれば、システムは、ターゲット距離とターゲット高さとの両方を推定することを含む初期化ステップを行うことができる。ここで、システムは、幾何学的関係に基づいてミラー中心９０とターゲットとの間の地面上での投影相対距離９４を決定することができる。次いで、システムはターゲット高さを決定することができる。
【０１１３】
初期化段階で（すなわち、ｔ＝０のとき）、システムは、ターゲットが位置するのと同一の面（または水平線）から可動物体１０（すなわちカメラ８２）の高度が測定されると仮定することができる。限定はしないが、面が水平線でないとき、システムは、ターゲット距離およびターゲット高さを測定するために、実際に測定される可動物体１０の高度の代わりに、高度差を考慮に入れた実効高度を使用することができる。
【０１１４】
図２１に示される例では、ターゲットは、ワールド座標での上側ターゲットポイント（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）と下側ターゲットポイント（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）を有することがあり、これらは、ターゲット画像９６内でそれぞれ上側画像点（ｕｔ，ｖｔ）および下側画像点（ｕｂ，ｖｂ）として像面８４上に投影される。上側の線は、ミラー中心９０、上側画像点、および上側ターゲットポイントを通過し、ワールド座標の軸Ｚから傾斜角９８を有することができる。また、下側の線は、ミラー中心９０、下側画像点、および下側ターゲットポイントを通過し、軸Ｚから傾斜角１００を有することができる。
【０１１５】
したがって、ターゲット上側方向ベクトル
【数４】
2019511044.tif 000006
および下側方向ベクトル
【数５】
2019511044.tif 000007
は、以下のように表すことができる。
【数６】
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ここで、Ｋは、カメラの内部行列を表し、Ｒは、カメラの回転を表す。
【０１１６】
次いで、システムは、測定されたまたは実効のカメラ高度１０２と、画像座標８６内のバウンディングボックス１０４の位置とに基づいて、ターゲット距離を推定することができる。例えば、距離１０６は、ｄ＝−ｈｃ／ｚｂ＊Ｐｂとして計算することができ、ターゲット高さ１０８は、ｈｏ＝ｈｃ＋ｚｔｄ／Ｐｔとして計算することができる。ここで、Ｐｂは、地面での
【数７】
2019511044.tif 000009
の投影長であり、Ｐｔは地面での
【数８】
2019511044.tif 000010
の投影長であり、これらは、以下のように定義される。
【数９】
2019511044.tif 000011
【０１１７】
初期化ステップ後、システムは、ターゲット高度が変化したとき（例えば、ターゲットが地面から離れるとき）および可動物体１０（例えばＵＡＶ）の高度が未知のときでさえ、ターゲットからの距離１０６を推定することができる。追跡中に物体が上昇または下降することがあり、ＵＡＶが草地の上を飛行しているときまたは上昇しているとき（例えば地面の５メートル上）などにはＵＡＶの高度が信頼できないものであり得るので、これは有益である。
【０１１８】
図２１に示されるように、初期化後、ターゲット１０と可動物体１０との間の地面上での投影相対距離１０６は、ｈｃ／ｄｈとして計算することができ、ここで、ｄｈは、カメラからのターゲットの推定高さを単位距離で表し、これは、以下の式を使用して計算することができる。
【数１０】
2019511044.tif 000012
【０１１９】
したがって、この方法は効率的であり得て、初期化されると、制約が非常に少なくなることがある。なぜなら、システムは、初期化後のターゲットの高さに基づいて物体からの距離１０６を推定することができるからである。
【０１２０】
回転半径ｒを求めた後、最大接線方向速度ＶＴｍａｘが、最大求心加速度
【数１１】
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との関係によって決定されることがある。他の飛行パラメータに関係なく、可動物体１０は、もはや飛行を持続することができずに失速する特定の最大傾斜角に達することがあるので、可動物体１０の最大求心加速度は、その構造的設計によって本来的に決定されていることがある。すなわち、可動物体１０がその求心加速度を増加させるように傾けられるとき、制御された飛行をもはや持続できない傾斜角に可動物体１０が達したときに最大加速度に達する。この最大角度は、経験的に決定されることがあり、または可動物体１０の製造業者によって提供されることもある。したがって、ａｍａｘに関する既知の値を仮定して、最大接線方向速度ＶＴｍａｘを決定することができる。
【０１２１】
可動物体１０がターゲットの周りを旋回しているとき、可動物体１０の制御装置は、（例えば端末３２の１つまたは複数の入力レバー３８、４０を介して）最大所望接線方向速度と最小所望接線方向速度との間の所望の接線方向速度の選択を示すユーザ入力を受信するように構成されてもよい。可動物体１０の制御装置は、レバー、スティック、ボタン、ダイアル、ノブ、タッチスクリーン、または電子デバイスの１つまたは複数を介してユーザ入力を受信するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、電子デバイスは、メモリと、少なくとも１つのプロセッサとを含むことがあり、プロセッサは、所望の接線方向速度を選択するためのユーザからの入力を受信するための「アプリ」または１つもしくは複数のグラフィカルユーザインターフェースを提供するためのプログラムを実行するように構成される。
【０１２２】
本明細書で使用するとき、「の間」という用語は、ある範囲の値を参照して使用するとき、端点の値を包含するものでよい。すなわち、ユーザは、例えば、ターゲットの周りを旋回している間に可動物体の接線方向速度を増減させることができるロール設定を示す入力を提供することがある。ユーザが入力デバイスを動かして、ロール設定を最大変位まで調整するとき、最大ロール設定に関する信号が生成されることがある。しかし、可動物体に最大のロールを加えると、飛行中に失速する可能性があり、したがって、制御装置２２は、ユーザの入力を制限し、可動物体が現在の回転半径に関して決定された最大接線方向速度未満であることを保証するロール設定のみを許可するように構成されてもよい。すなわち、可動物体１０の制御装置は、最大所望接線方向速度を設定することがあり、この速度は、可動物体１０の最大許容接線方向速度以下の限界値に選択することが可能である。このようにして、ユーザが過度のロールを加えて可動物体１０を失速させるのを防止することができる。いくつかの実施形態では、選択することが可能な最大所望接線方向速度は、例えば、最大接線方向速度未満の値または最大接線方向速度のパーセント値（例えば９５％、９０％、８５％など）までさらに制限されることがある。このようにすると、可動物体が最大ロール値に達して、制御された飛行を維持することが突然できなくなり得る可能性を低くすることができる。
【０１２３】
可動デバイスがターゲットの周りを旋回して追跡しているときなど、いくつかの状況では、図２２に示されるように、ユーザは、可動物体の回転半径ｒを増加し、またはターゲットから徐々に離れるように旋回させて、追跡操作を終了させることを望むことがある。ユーザがそのような操縦を行うことを可能にするために、可動物体１０のユーザ制御装置は、可動物体の最大許容接線方向速度を超える限界値として選択することができる最大所望接線方向速度を設定するように構成されてもよい。例えば、選択することができる最大所望接線方向速度は、接線方向速度を増加させて、可動物体１０に作用する求心力を克服することによって、可動物体１０の回転半径をユーザが徐々に増加できるようにする値またはパーセンテージ値に設定されることがある。このようにして、制御装置は、可動物体１０がより大きな回転半径でターゲットを追跡することを可能にするか、またはターゲットから徐々に離れるように旋回して追跡操作を終了するように構成されてもよい。
【０１２４】
開示した方法およびシステムに対して様々な修正および変形を施すことができることが当業者には明らかであろう。他の実施形態は、本明細書の考察、および開示した方法およびシステムの実践から当業者には明らかになろう。本明細書および実施例は、単に例示とみなされ、真の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示されることが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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