(57)【要約】      （修正有）【課題】長距離の、無人機とタブレットとの間のコマンド及びデータの双方向送信を実現する。【解決手段】遠隔制御コンソール２０は、短距離標準ネットワークである第１のＷｉ−Ｆｉローカルネットワークを形成するためにタブレット１８のＴＸ／ＲＸモジュール５０に接続するＴＸ／ＲＸモジュール４８を備える。コンソールは、最適化された長距離ネットワークである第２のＷｉ−Ｆｉローカルネットワークを形成するために無人機１０のＴＸ／ＲＸモジュール５８に接続する他の特定のＴＸ／ＲＸモジュール５４を備え、両方のネットワークは、非共用チャネルで動作する。双方向ルーティングモジュール７８は、無人機１０とタブレット１８との間の、コンソールのレバー及びボタン６４，６６との、或いは、コンソールに接続される周辺機器８０とのトランスペアレントなデータの交換を可能にするために、２つのＷｉ−Ｆｉネットワーク間の接続を確保する。【選択図】図４
2016094188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔制御機器（１６）と遠隔無人機（１０）との間のデータの双方向送信のためのユニットであって、前記データは、操縦コマンドと、飛行パラメータと、ビデオフローとを備え、このユニットは、
操縦回路と、搭載ビデオカメラ（１４）と、前記操縦回路及び前記搭載ビデオカメラに接続される長距離無線送受信モジュール（５８）とを備える無人機（１０）と、
視覚表示画面（２２）と、無人機操縦及び画像視覚化適用可能モジュール（７６’）を含むソフトウェアモジュール（７０’）と、短距離無線送受信モジュール（５０）とを備えるタブレットタイプの携帯型装置（１８）と、
前記タブレットを受ける支持体（２４）と、前記タブレットの前記短距離無線送受信モジュール（５０）に接続する短距離無線送受信モジュール（４８）と、前記無人機の前記長距離無線送受信モジュール（５８）に接続する長距離無線送受信モジュール（５４）と、レバー及びボタン（２８，３０）であって、これらのレバー及びボタンに及ぼされる動作に応じて飛行コマンドを発生させるように構成される、レバー及びボタン（２８，３０）とを備える遠隔制御コンソール（２０）と、を含み、
このユニットは、
前記コンソール（２０）が、前記データを交換するための双方向ルーティングモジュール（６２；７８）を含むソフトウェアモジュール（７０）を備え、このルーティングモジュールは、前記短距離無線送受信モジュール（４８）及び前記長距離無線送受信モジュール（５４）と前記レバー及びボタン（２８，３０）とに接続され、
前記コンソール（２０）の前記短距離無線送受信モジュール（４８）が、短距離タブレットローカルネットワーク（ＬＡＮ１）を形成するために前記タブレットの前記短距離無線送受信モジュール（５０）に接続しており、
前記コンソール（２０）の前記長距離無線送受信モジュール（５４）が、長距離無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）を形成するために前記無人機の前記長距離無線送受信モジュール（５８）に接続しており、
前記短距離タブレットローカルネットワーク（ＬＡＮ１）及び前記長距離無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）が、別個の無線ネットワークであり、非共用チャネルで動作し、
前記短距離タブレットローカルネットワーク（ＬＡＮ１）は非修正の標準的なプロトコルに従って動作するネットワークであるのに対し、前記長距離無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）は非標準的な専用のプロトコルに従って動作するネットワークであり、
前記データは、前記ルーティングモジュール（６２；７８）を介して前記無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）に接続する前記タブレットローカルネットワーク（ＬＡＮ１）を通じて前記無人機（１０）と前記タブレット（１８）との間で交換されるとともに、前記ルーティングモジュール（６２；７８）を介した前記無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）を通じて前記レバー及びボタン（２８，３０）と前記無人機（１０）との間で交換されることを特徴とする、ユニット。
【請求項２】
前記長距離無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）の前記非標準的な専用のプロトコルは、前記標準的なプロトコルによって定められる値よりも長いフレーム受信肯定応答のための待ち時間を与えるプロトコルである、請求項１に記載のユニット。
【請求項３】
前記コンソールソフトウェアモジュール（７０）が一連のソフトウェアレイヤーを備え、該ソフトウェアレイヤーは、
第１のオペレーティングシステムコア（７２）と、
第１のオペレーティングシステムオーバーレイヤー（７４）と、
前記ルーティングモジュール（７８）を含む第１の適用可能レイヤー（７６）とを含み、前記タブレットソフトウェアモジュール（７０’）も一連のソフトウェアレイヤーを備え、該ソフトウェアレイヤーは、
第２のオペレーティングシステムコア（７２’）と、
第２のオペレーティングシステムオーバーレイヤー（７４’）と、
前記コンソールソフトウェアモジュールの前記第１の適用可能レイヤー（７６）に類似するが能動的なルーティングモジュールを含まない第２の適用可能レイヤー（７６’）とを含む、請求項１に記載のユニット。
【請求項４】
前記タブレットソフトウェアモジュール（７０’）の前記第２の適用可能レイヤー（７６’）は、前記コンソールソフトウェアモジュールの前記第１のルーティングモジュール（７８）に類似する第２のルーティングモジュール（７８’）も含むが、このルーティングモジュールは非活動状態である、請求項３に記載のユニット。
【請求項５】
前記短距離タブレットローカルネットワーク（ＬＡＮ１）及び前記長距離無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）は両方ともＩＥＥＥ８０２．１１に従ったネットワークである、請求項１に記載のユニット。
【請求項６】
前記無人機の前記長距離無線送受信モジュール（５８）がアクセスポイントＡＰとして構成され、前記コンソールの前記長距離無線送受信モジュール（５４）が移動局ＳＴＡとして構成され、
前記コンソールの前記短距離無線送受信モジュール（４８）がアクセスポイントＡＰとして構成され、前記タブレットの前記短距離無線送受信モジュール（５０）が移動局ＳＴＡとして構成される、請求項１に記載のユニット。
【請求項７】
前記コンソールは、
前記短距離無線送受信モジュールに接続される短距離無指向性アンテナシステムと、
前記長距離無線送受信モジュールに接続される長距離指向性アンテナシステムと
を更に備える、請求項１に記載のユニット。
【請求項８】
前記コンソールは、無人機状態情報を表示するためのインジケータ（３２）を更に備え、そのような状態情報は、前記無人機（１０）から前記無人機ローカルネットワーク（ＬＡＮ２）を介して前記コンソールの前記ルーティングモジュール（６２）へ送信され、
前記ルーティングモジュール（６２）は、前記状態情報を、
これらのインジケータを用いた視覚化のために前記コンソールの前記インジケータ（３２）へ送信するとともに、
前記タブレットスクリーン（２２）上での視覚化のために前記タブレットローカルネットワーク（ＬＡＮ１）を介して前記タブレット（１８）へ送信するように構成されている、請求項１に記載のユニット。
【請求項９】
前記コンソールは、前記ルーティングモジュールを補助的な視覚化及び／又はデータ入力／出力機器（８０）に接続するための手段（６４，６６）を更に備える、請求項１に記載のユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データの交換、及び、一般に以下で「無人機」と称される電動装置の遠隔操縦に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの装置は、飛行無人機、特に、ヘリコプター、クアッドコプター等の回転翼無人機であってもよい。しかしながら、本発明は、飛行装置の操縦、及び、飛行装置とのデータ交換に限定されず、本発明は、遠隔操作者の制御下で地上を進む転動装置にも同様に適用され、無論、用語「無人機」は、その最も一般的な意味で理解されなければならない。
【０００３】
飛行無人機の典型的な例は、一連のセンサ（加速度計、ジャイロメータ、高度計）と、無人機が方向付けられる風景の画像を捉えるフロントビデオカメラと、上空から見た地上の画像を捉える垂直視野カメラとを備えるクアッドコプターである、フランスのパリにあるＰａｒｒｏｔ  ＳＡが提供しているＡＲ．Ｄｒｏｎｅ  ２．０又はＢｅｂｏｐ（登録商標）である。本発明が適用できる他のタイプの無人機は、加速度計及びジャイロメータセンサとフロントビデオカメラが設けられる遠隔制御式の転がって飛び跳ねる玩具である、同様にＰａｒｒｏｔ  ＳＡが提供しているＪｕｍｐｉｎｇ  Ｓｕｍｏである。
【０００４】
フロントビデオカメラは、無人機の「没入モード」操縦、すなわち、操作者があたかも自分自身で無人機に乗っているかのような同じ方法でカメラの画像を使用する操縦のために使用され得る。また、フロントビデオカメラは、無人機が方向付けられる風景の一連の画像を捉える役目も果たすこともでき、操作者は、カメラと同じように無人機を使用し、このカメラは、手で保持されるのではなく無人機によって支持される。収集された画像は、記録され、オンラインでウェブサイト上に置かれ、他のインターネットユーザへ送られ、ソーシャルネットワーク等で共有され得る。
【０００５】
国際公開第２０１０／０６１０９９号パンフレット、欧州特許出願公開第２３６４７５７号明細書、及び、欧州特許出願公開第２４５０８６２号明細書（Ｐａｒｒｏｔ）は、加速度計を組み込んだタッチスクリーンマルチメディア電話又はタブレット、例えばｉＰｈｏｎｅ型のスマートフォン又はｉＰａｄ（登録商標）型のタブレットを通じて無人機を操縦する原理について記載する。
【０００６】
以下、用語「タブレット」は、一般に、この装置を参照するために使用されるが、この用語はその狭い意味で理解されてはならず、つまり、全く正反対の意味でも、この用語は、機能的に同等の装置、特に少なくとも１つの視覚表示画面と、例えばスマートフォン、電話機能を持たないマルチメディアプレーヤー、ゲームコンソールなどの無線データ交換手段とを備える全ての携帯型装置も含む。
【０００７】
タブレットは、操縦コマンドの検出のため及び無人機と共に直接に構築されるＷｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ  ８０２．１１）又はブルートゥース無線ローカルネットワークタイプの無線リンクを介したデータの双方向の交換のために必要とされる様々な制御要素を組み込む。そのタッチスクリーンは、無人機のフロントカメラにより捉えられる画像を、このタッチスクリーン上にユーザの指を単に接触させるだけで飛行の制御とコマンドの起動とを可能にする特定数の記号と共に重ね合わせて表示する。
【０００８】
双方向無線リンクは、一定の間隔で系統的に送られる以下で単に「コマンド」と呼ばれる（タブレットから無人機への）操縦コマンドと、カメラからくる（無人機からタブレットへの）ビデオフローと、バッテリのレベル、飛行段階（離陸、自動安定化、地上着陸等）、高度、検出された欠陥などの無人機又は状態インジケータにより定められる必要に応じた（無人機からタブレットへの）飛行データとを含むデータフレームを送信するためにアップリンク（タブレットから無人機へのリンク）とダウンリンク（無人機からタブレットへのリンク）とを備える。
【０００９】
本発明は、より正確には、レンジの増大を伴う、無人機とタブレットとの間のこれらのコマンド及びデータの双方向送信に関する。
【００１０】
確かに、前述した欧州特許出願公開第２４５０８６２号明細書に記載される直接的なＷｉ−Ｆｉ無線リンクを介した遠隔制御は、最大でも約５０メートルの限られたレンジを有し、このレンジは、操作者の直視にとどまる無人機の操縦に対応する。
【００１１】
より大きなレンジが望まれる場合、第１の解決策はＷｉ−Ｆｉレンジエキスパンダー（リピーター）を使用することにあり、このＷｉ−Ｆｉレンジエキスパンダーは、リレーとして作用する送受信であり、タブレットと受信器との間で使用される無線チャネルで放射される電力を増大させることができるようにする電力増幅器を備える。したがって、レンジは、最大で２００メートルに増大され得る。
【００１２】
しかしながら、この技術は、無線リンクのバイナリーレート又はビットレート（そのようなビットレートはしばしば「帯域幅」と呼ばれる）の非常に高い変動性に起因する欠点を有する。このビットレートは、特に、無人機とタブレットとの間の距離に依存するとともに、電波の送信に多かれ少なかれ支障を来す傾向がある障害物の存在又は不存在に依存する。無人機がタブレットから離れるように移動すると、利用できるビットレートが急速に低下し、それにより、アップリンクフロー（コマンドの送信）とダウンリンクフロー（本質的にビデオフロー）との間で衝突が引き起こされる。
【００１３】
確かに、考慮されるべき重要なパラメータは、飛行コマンド及びデータの送信のために必要とされるよりも非常に高い、ダウンリンクのビデオビットレートにおける非常に高い必要性である。一般に、必要とされるビデオ帯域幅は、画像の圧縮後であっても、２．５〜３Ｍｂｉｔ／秒（Ｍｂｐｓ）程度であり、これは、飛行コマンド及びデータの送信のための数キロビット／秒（ｋｂｐｓ）と比べると、単純な数値ではない。言い換えると、ビデオは、一般に、利用できるビットレートの９５％を上回り割合を占める。
【００１４】
このように、ビットレート減少は、アップリンクによるコマンドに割り当てられるビットレートに影響を及ぼし、したがって、タブレットにより生成されるコマンドを含むフレームの散発的な損失のリスクを伴って、アップリンクの送信の質の低下をたどり、その結果、無人機の制御が非常に困難になる。
【００１５】
この欠点を改善するため、２つの異なるリンクを設けることができ、一方のリンクはビデオ用であり、他方のリンクは飛行コマンド及びデータのためのものである。この場合、タブレットへ向かう無人機のビデオ戻りは、Ｗｉ−Ｆｉリピーターによる中継を伴ってＷｉ−Ｆｉリンクにより動作され、一方、飛行コマンド及びデータは、無人機との飛行コマンド及びデータのみの交換に適合される無線リンクを介して、専用の遠隔制御装置（ジョイスティック、カーソル、ボタン等を備えるボックス）により交換され、このリンクは、ビデオフローの送信のＷｉ−Ｆｉリンクとは異なる。
【００１６】
この解決策（図２と関連して以下で更に詳しく明らかにされる）は、ビデオフローと飛行コマンド及びデータとの間の衝突のリスクを改善する。逆に、この解決策は３つの主な欠点を有する。すなわち、
−リピーターの使用は、無人機とタブレットとの間のチャネルのタイムシェアを伴い、それにより、それぞれの側（タブレット／リピーター及びリピーター／無人機）で、タブレットと無人機との間の直接的なＷｉ−Ｆｉリンクを用いて得られるものの５０％までビットレートが制限される。
−リピーターは対称型の機器であり、該リピーターが強力な信号を無人機へ送信する場合、リピーターは、飽和のリスクを伴って、タブレットへも強力な信号を送信する。これは、タブレットが無人機よりもリピーターの方にかなり近いからである。
−高いレンジが望ましい場合には、特に距離に起因する高い待ち時間を考慮に入れるべく、非標準的なＷｉ−Ｆｉプロトコルを使用する必要がある。プロトコルの修正は、タブレット／リピーター側及びリピーター／無人機側の両方で、全体のリンクに適用されなければならず、それにより、タブレットにより実施されなければならないＷｉ−Ｆｉがもはや標準的なＷｉ−Ｆｉでなくなる。
【００１７】
独国特許出願公開第１０２０１２０１２４６２号明細書は、遠隔制御コンソールと、コンソールに組み込まれるタブレットと、遠隔制御モデルとを備える構成について記載する。これらの３つの要素のそれぞれには、プロセッサと、特にブルートゥースタイプの無線通信モジュールを組み込む通信インタフェースとが設けられる。この構成は、コンソールとタブレット及びモデルとに（無線で或いはケーブルを介して）接続する信号変換器によって更に補完されてもよい。この変換器は、これらの３つの要素間の通信ハブとしての役目を果たす。したがって、モデルは、コンソール又はタブレットから普通に遠隔制御されてもよく、その場合、コンソールにより形成される主要な遠隔制御に対して補助的な或いは緊急の遠隔制御の役割を果たす。したがって、コンソール又はタブレットが故障した場合、ユーザは、モデルを正しい場所へ安全に戻すことができるようにする操作遠隔制御を依然として有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０６１０９９号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第２３６４７５７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２４５０８６２号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２０１２０１２４６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、
−（ロバスト性が高いプロトコル、簡単な無線変調などにより）無人機との長距離用に最適化されるＷｉ−Ｆｉリンクを確保するが、使用される無線チャネルのタイムシェアを伴わず、それにより、使用されるチャネルの見込まれるビットレートの全体の利益を享受できる、
−タブレット側の信号の飽和のリスクも、近傍に位置付けられる装置との干渉のリスクも伴うことなく、一般的には最大で２ｋｍの非常に長いレンジ内で無人機と通信できるように強力な信号を無人機へ向けて送信できる、
−及び、２つの先の目的を損なうことなく或いは制限することなく、非修正のＷｉ−Ｆｉプロトコルに従って動作されるタブレットとのリンクを介して任意のタイプのタブレットとの相互運用性を確保する、通信ネットワークの新規なアーキテクチャを提案することにより、前述した様々な欠点を改善することである。言い換えると、タブレットにより使用されるＷｉ−Ｆｉは、長距離用に最適化されない標準的なＷｉ−Ｆｉのままでなければならず、また、ビジュアル飛行の場合と同様に、短距離内で、飛行パラメータを表示するとともにタッチスクリーンに対する作用によってコマンドを送るべくタブレットを使用できる可能性を保ったままでなければならない。
【００２０】
なお、ここで及び以下において、数センチメートル又は数十センチメートルのセンチメートル範囲である「短距離（ｓｈｏｒｔ  ｒａｎｇｅ）」又は「短い距離（ｓｈｏｒｔ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）」に対し、「長距離（ｌｏｎｇ  ｒａｎｇｅ）」又は「長い距離（ｌｏｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）」とは、ヘクトメートル範囲、すなわち、数百メートルから数キロメートルまでの範囲を意味する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前述した目的に達するために、本発明は、遠隔制御機器と遠隔無人機との間のデータの双方向送信のためのユニットであって、前記データが、操縦コマンドと、飛行パラメータと、ビデオフローとを備えるユニットを提案する。
【００２２】
このユニットは、前述した独国特許出願公開第１０２０１２０１２４６２号明細書に開示されるそれ自体知られた態様で、
−操縦回路と、搭載ビデオカメラと、操縦回路及び搭載ビデオカメラに接続される長距離無線送受信モジュールとを備える無人機と、
−視覚表示画面と、無人機操縦及び画像視覚化適用可能モジュールを含むソフトウェアモジュールと、短距離無線送受信モジュールとを備えるタブレットタイプの携帯型装置と、
−タブレットを受ける支持体と、タブレットの短距離無線送受信モジュールに接続する短距離無線送受信モジュールと、無人機の長距離無線送受信モジュールに接続する長距離無線送受信モジュールと、レバー及びボタンであって、これらのレバー及びボタンに及ぼされる動作に応じて飛行コマンドを発生させるレバー及びボタンとを備える遠隔制御コンソールとを備え、
本発明の特徴として、
−コンソールは、前記データを交換するための双方向ルーティングモジュールを含むソフトウェアモジュールを備え、このルーティングモジュールは、短距離無線送受信モジュール及び長距離無線送受信モジュールと、レバー及びボタンとに接続され、
−コンソールの短距離無線送受信モジュールは、短距離タブレットローカルネットワークを形成するためにタブレットの短距離無線送受信モジュールに接続しており、
−コンソールの長距離無線送受信モジュールは、長距離無人機ローカルネットワークを形成するために無人機の長距離無線送受信モジュールに接続しており、
−短距離タブレットローカルネットワーク及び長距離無人機ローカルネットワークは、別個の無線ネットワークであり、非共用チャネルで動作し、
−短距離タブレットローカルネットワークは非修正の標準的なプロトコルに従って動作するネットワークであるのに対し、長距離無人機ローカルネットワークは非標準的な専用のプロトコルに従って動作するネットワークであり、
−前記データは、ルーティングモジュールを介して無人機ローカルネットワークに接続するタブレットローカルネットワークを通じて無人機とタブレットとの間で交換されるとともに、ルーティングモジュールを介して無人機ローカルネットワークを通じてレバー及びボタンと無人機との間で交換される。
【００２３】
長距離無人機ローカルネットワークの非標準的な専用のプロトコルは、特に、標準的なプロトコルによって定められる値よりも長いフレーム受信肯定応答のための待ち時間を与えるプロトコルであってもよい。
【００２４】
好ましい実施では、コンソールソフトウェアモジュールが一連のソフトウェアレイヤーを備え、該ソフトウェアレイヤーは、第１のオペレーティングシステムコアと、第１のオペレーティングシステムオーバーレイヤーと、前記ルーティングモジュールを含む第１の適用可能レイヤーとを含む。タブレットソフトウェアモジュールも一連のソフトウェアレイヤーを備え、該ソフトウェアレイヤーは、第２のオペレーティングシステムコアと、第２のオペレーティングシステムオーバーレイヤーと、コンソールソフトウェアモジュールの前記第１の適用可能レイヤーと同様であるが能動的なルーティングモジュールを含まない第２の適用可能レイヤーとを含む。
【００２５】
好適には、タブレットソフトウェアモジュールの第２の適用可能レイヤーは、コンソールソフトウェアモジュールの前記第１のルーティングモジュールに類似する第２のルーティングモジュールも含むが、このルーティングモジュールは非活動状態である。
【００２６】
様々な有利な従属的な特徴によれば、
−短距離タブレットローカルネットワーク及び長距離無人機ローカルネットワークは両方ともＩＥＥＥ８０２．１１に従ったネットワークである。
−無人機の長距離無線送受信モジュールがアクセスポイントＡＰとして構成され、コンソールの長距離無線送受信モジュールが移動局ＳＴＡとして構成され、また、コンソールの短距離無線送受信モジュールがアクセスポイントＡＰとして構成され、タブレットの短距離無線送受信モジュールが移動局ＳＴＡとして構成される。
−コンソールは、距離無線送受信モジュールに接続される短距離無指向性アンテナシステムと、長距離無線送受信モジュールに接続される長距離指向性アンテナシステムとを更に備える。
−コンソールは、無人機状態情報を表示するためのインジケータを更に備え、そのような状態情報は、無人機から無人機ローカルネットワークを介してコンソールのルーティングモジュールへ送信され、また、ルーティングモジュールは、状態情報を、コンソールのインジケータへこれらのインジケータを用いた視覚化のために送信するとともに、タブレットスクリーン上での視覚化のためにタブレットローカルネットワークを介してタブレットへ送信する。
−コンソールは、ルーティングモジュールを補助的な視覚化及び／又はデータ入力／出力機器に接続するための手段を更に備える。
【００２７】
ここで、添付図面を参照して、本発明のユニットの実施の一例について説明する。図面中、図の全体にわたって同じ参照符号が同一の或いは機能的に同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】無人機、タブレット、及び、遠隔制御コンソールを伴う、本発明の様々な要素を示す全体図である。
【図２】無人機の長距離遠隔制御のための最新技術に係るネットワークアーキテクチャを概略的に示す。
【図３】タブレットによる無人機の長距離遠隔制御のための本発明に係るネットワークアーキテクチャを概略的に示す。
【図４】本発明のアーキテクチャの実施のためにタブレット内、遠隔制御コンソール内、及び、無人機内に存在する様々な機能要素のブロック図としての表示である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１において、参照符号１０は、全体として、無人機、例えばフランスのパリにあるＰａｒｒｏｔ  ＳＡが提供しているＢｅｂｏｐモデルなどのクアッドコプター型の飛行無人機を示す。この無人機は４つの同一平面内ロータ１２を含み、これらのロータのモータは、組み込まれたナビゲーション及び姿勢制御システムによって独立に操縦される。また、無人機は、該無人機が方向付けられる風景の画像を得ることができるようにするフロントビューカメラ１４、例えば高精細広角カメラも含み、このカメラは、解像度が１９２０×１０８０ピクセル及びビデオフローリフレッシュレートが３０ｆｐｓ（フレーム／秒）のＣＭＯＳセンサを有する。
【００３０】
無人機は、タブレット１８と関連付けられる遠隔制御コンソール２０を備えるユニット１６によって操縦される。
【００３１】
タブレット１８は、無人機１０を操縦するとともに搭載カメラ１４により撮られる画像を視覚化するための適用可能ソフトウェアモジュールが搭載された、視覚表示画面２２を備える、例えばｉＰａｄタイプ（登録商標）又は同様のタイプの従来のタブレットである。また、タブレット１８には、例えばＷｉ−Ｆｉタイプのデータ交換無線インタフェースが設けられる。このタブレットは、適用可能ソフトウェアモジュールの搭載を除いて非修正の標準モデルのタブレットである。
【００３２】
タブレット１８のスクリーン２２は、無人機の搭載カメラ１４により捉えられた風景の画像を、様々なナビゲーションパラメータの制御を可能にする特定数の記号と共に重ね合わせて表示する。このスクリーンは、該スクリーンに表示される記号上に操作者の指を単に接触させるだけで操縦コマンドの起動（上／下移動、姿勢制御等）を可能にするタッチスクリーンである。これらの動作は、該動作をデータ交換Ｗｉ−Ｆｉインタフェースにより送られて無人機に対して意図されるコマンド信号へと変換する適用可能ソフトウェアによって解釈される。逆に、無人機からきてＷｉ−Ｆｉインタフェースによって受けられる飛行データは、適用可能ソフトウェアへ供給されて、該ソフトウェア内で処理され、場合によりタブレットのスクリーン２２に表示される。
【００３３】
しかしながら、タブレットのタッチスクリーンからのコマンドの生成は、ここでは、補助的にのみ使用され、コンソール２０の様々なボタンやレバーに対する作用によって異なるコマンドが複製されて補完される。
【００３４】
より正確には、コンソール２０は、操作者の前方でタブレット１８をコンソールに締結できるようにする支持体２４を含み、それにより、操作者は、スクリーン２２の表面の全体を見ることができる。コンソール２０の本体は両側がハンドル２６によって延在され、このハンドル２６には、操作者の指が届く範囲内に配置された「ジョイスティック」タイプのレバー２８やボタン３０のなどの様々な制御部材が設けられ、各制御部材は特定のコマンド（離陸／着陸、スタートポイントに戻る、カメラにより捉えられた風景の記録動作の起動など）と関連付けられる。また、コンソール２０には、様々な発光インジケータ３２（無人機バッテリのレベル、進捗状況の記録など）、及び、タブレットの視覚表示画面２２に代わる手段として使用できる、例えば一体型スクリーンを伴う仮想現実メガネのような付属品の差し込みを可能にする接続装置（図示せず）も設けられる。
【００３５】
コンソール２０には、ロングレンジ指向性の指向性Ｗｉ−Ｆｉアンテナ３４も設けられ、操作者は、自分が遠隔制御コンソール２０を手にするときにアンテナ３４を無人機の方へ向ける。
【００３６】
図２には、無人機１０の長距離遠隔制御を確保できるようにする従来のアーキテクチャが概略的に示される。
この技術は２つの異なる無線リンクの使用に基づき、一方の無線リンク３６は、飛行コマンド及びデータを無人機と交換するためのものであり、他方の無線リンク３８，３８’はビデオフローの送信のためのものである。
【００３７】
ビデオフロー送信Ｗｉ−Ｆｉリンクによって無人機１０とタブレット２０との間で長いレンジを確保するために、無人機１０及びタブレット２０を含むＷｉ−Ｆｉローカルネットワーク（ＬＡＮ）内にＷｉ−Ｆｉリピーター４０が配置される。無人機がＡＰ（アクセスポイント）モードにあり、タブレットがＳＴＡ（ステーション）モードにあり、また、Ｗｉ−Ｆｉローカルネットワークのこれらの２つの要素間にはＡＰ／ＳＴＡリピーターが介挿され、無人機１０及びタブレット２０は共通のチャネルによってデータを交換する。
【００３８】
飛行コマンド及びデータの交換は、遠隔制御装置４２を伴う別個のリンク３６、すなわち、中間リピーター４０を介した無人機１０とタブレット２０との間のＷｉ−Ｆｉローカルネットワークとは完全に独立して確立されるリンクによって行われる。
【００３９】
序文において簡単に説明したように、この従来のアーキテクチャは幾つかの欠点を有する。
−第１に、高レンジに達するために、簡単な変調を伴い、したがって低いビットレートを有する、ロバスト性が高い無線リンクを有する必要がある。リピーター４０がこのリンクに介挿されると、リピーターは、タブレット側及び無人機側で使用されるチャネルを時間的に共有し、その結果、ビットレートが５０％制限される。
−第２に、通信プロトコルは、特に、長距離に起因する情報送信時間の増大を考慮に入れるべくフレーム受信肯定応答（ＡＣＫタイムアウト）のための待ち時間を増大させることによって最適化されなければならない。そのため、重要なのはもはや標準的なＷｉ−Ｆｉプロトコルではなく、また、これらのパラメータの修正がリンクの２つの分岐３８（タブレット／リピーター），３８’（リピーター／無人機）にとって効果的であるため、タブレットが操作しなければならないＷｉ−Ｆｉがもはや標準的なＷｉ−Ｆｉではなく、したがって、標準的なＷｉ−Ｆｉを適合させなければならない。
−第３に、十分なレンジに達するために、強力な信号を無人機へ送信する必要があり、これはリピーター４０によって可能にされる。しかし、このリピーターは、その後、この強力なパワーの下で無人機１０及びタブレット２０と会話し、これにより、タブレットにより受信される信号の側で飽和の高いリスクがもたらされる。
【００４０】
本発明は、これらの様々な欠点を解決できるようにする、図３及び図４に概略的に示される独自のアーキテクチャを提案する。
本発明の基本的な原理は、一方が無人機専用のもので且つ他方がタブレット専用のものである２つの別個のＷｉ−Ｆｉリンク、したがって、２つの別個のＷｉ−Ｆｉローカルネットワークを設けることにある。
【００４１】
第１のネットワークＬＡＮ１は、コンソール２０に組み込まれる送受信モジュール４８とタブレットの標準的なＷｉ−Ｆｉ送受信モジュール５０（図４）との間に直接に形成される短距離タブレットローカルネットワークである。コンソールのモジュール４８はアクセスポイントＡＰとして動作し、また、タブレットのモジュール５０はステーションＳＴＡとして動作する。コンソール２０とこのコンソールに締結されるタブレット１８との間の非常に大きな近接性に起因して、これらのモジュール４８，５０間のＷｉ−Ｆｉリンク５２は非修正の標準的なリンクであり、また、モジュール４８の送信器は低出力送信器である。
【００４２】
第２のネットワークＬＡＮ２は、タブレットローカルネットワークＬＡＮ１のチャネルとは異なるチャネルで動作する無人機ローカルネットワークである。
【００４３】
このネットワークは、コンソール２０の送受信モジュール５４と無人機の送受信モジュール５８との間に形成される。無人機はアクセスポイントＡＰとして構成され、また、モジュール５４はステーションＳＴＡとして構成される。これらの２つのモジュール５４，５８間のＷｉ−Ｆｉリンク６０は、レンジを最大にしつつ、ビデオフローの送信のために最も高い想定し得るビットレートを維持するように最適化される長距離リンクである。
【００４４】
このＷｉ−Ｆｉリンク６０においては、例えば、デュアルバンド（２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ）でＭＩＭＯタイプのＩＥＥＥ８０２．１１ｎに従ったリンクを、コンソール側では２つの指向性デュアルバンドパッチアンテナから形成されるアンテナ３４と共に、メインローブの方向では２．４ＧＨｚで８ｄＢｉの利得を伴って且つ５ＧＨｚで１２ｄＢｉの利得を伴って使用することができ、Ｗｉ−Ｆｉ送受信５４は、５ＧＨｚで最大２１ｄＢｍ、２．４ＧＨｚで最大１６ｄＢｍを与えることができる。そのため、（ＭＩＭＯにおいて）生成される放射線は、５ＧＨｚで３６ｄＢｍを成し、２．４ＧＨｚで２７ｄＢｍを成し、これにより、許容される規制限度を保ちつつレンジを最大にすることができる。無人機１０に関して、リンクは、２つの無指向性デュアルバンドダイポールから成るアンテナ５６を使用し、無人機のＷｉ−Ｆｉモジュール５８は、２つの帯域のそれぞれにおいて最大で２１ｄＢｍを与えることができる。
【００４５】
アンテナの指向性が無人機からくる信号をより良く捉えることもできるようにし、すなわち、アンテナの利得が無人機によって送信される電力に加えられ、それにより、システムのリンクバランスが釣り合わされることが留意される。
【００４６】
また、無人機１０とコンソール２０との間の長距離ネットワークＬＡＮ２がコンソール側でかなりの送信電力を使用するが、この電力は無人機へ向けられた非常に指向性のあるアンテナに印加され、これにより、場合によりコンソール２０の近傍に存在する他のＷｉ−Ｆｉ装置へ送られる電力が制限されることも留意される。
【００４７】
本発明の特徴として、２つの別個のＷｉ−ＦｉネットワークＬＡＮ１，ＬＡＮ２は、コンソール２０に組み込まれるルーティング及び制御モジュール６２によって接続する。
【００４８】
また、ルーティング及び制御モジュール６２は、コンソールの入力／出力６４，６６ともインタフェース接続され、それにより、例えば、仮想現実メガネ８０（図４）又は任意の他の外部周辺機器の接続部を無人機及び／又はタブレットとインタフェース接続できる。
【００４９】
初期設定では、モジュール６２が２つのネットワークＬＡＮ１，ＬＡＮ２を初期化し、それにより、これらのネットワークは決して同じチャネルで動作せず、そのため、これらの２つのネットワークＬＡＮ１，ＬＡＮ２が互いに支障を来すことが回避される。このステージで選択されるＷｉ−Ｆｉチャネルは、好ましくは、輻輳が少ないとして検出されるチャネルであり、これにより、コンソールの環境内に存在する他のＷｉ−Ｆｉ装置との干渉のリスクが最小限に抑えられる。
【００５０】
長距離ネットワークＬＡＮ２を非標準的な態様で構成することができ、この場合、通信プロトコルは、コンソール２０と無人機１０との間の大きな距離（最大で２ｋｍ）に起因するかなりの伝搬時間を特に考慮に入れるべく変更される。重要なことは、特に、「ＡＣＫタイムアウト」値を増大させることである。確かに、信号の伝搬時間を考慮に入れて、標準規格によって与えられる「ＡＣＫタイムアウト」値が使用された場合には、約５００ｍのレンジを超えることが不可能となる。非標準的なパラメータ設定によって値を長くすると、まさしく、この制限をなくすことができ、実際にキロメートルよりもかなり高いレンジに達することができる。
【００５１】
２つのネットワークＬＡＮ１，ＬＡＮ２が別個のネットワークである限りにおいて、タブレットと無人機との間に相互運用の制約はなく、また、コンソールと無人機との間のリンクが特に簡単な無線変調によってせいぜい最適化され得るにすぎない。
【００５２】
一方、タブレット側では、短距離ネットワークＬＡＮ１のＷｉ−Ｆｉは、長距離用にそれを最適化する必要がない限り、標準的なＷｉ−Ｆｉのままであり続けてもよい。そのため、タブレットは、それ自体、入力／出力６４，６６の接続構成を介して有線リンクによりコンソールに接続される他の周辺機器のように使用されてもよい。
【００５３】
非修正の（したがって、長距離用に最適化されない）標準的なＷｉ−Ｆｉプロトコルに従ってタブレットと通信するということは、任意のタイプのタブレットとの相互運用性を保証する。また、短距離有視界飛行（せいぜい数百メートル）における無人機の直接的な操縦のために、コンソールを伴わないタブレットを使用することは依然として可能なままである。
【００５４】
一方、ネットワークＬＡＮ１，ＬＡＮ２が異なるチャネルで動作する別個のネットワークである限りにおいて、タブレット１８とコンソール２０との間の現在のデータビットレートがコンソール２０と無人機１０との間のデータビットレートに影響を及ぼさないことが留意される。これは、図２に関連して本明細書中で先に明らかにされたリピーターのようにリピーターを実装する技術とは異なり、チャネルのタイムシェアが必要とされないからである。
【００５５】
無人機１０とコンソール２０との間のデータの送信中に、最適化アルゴリズムがコンソールへ送られるビデオのビットレートの調整を無人機内で確保することが留意される。重要なことは、ビデオフローにおける飛行コマンド及びデータの送信に有利に作用することである。これは、飛行の恒久的な制御を確保するためにこれらのコマンド及びデータが必要とされるからである。そのようなアルゴリズムは、特に前述した欧州特許出願公開第２４５０８６２号明細書に記載されており、より詳しい内容についてはこの明細書を参照できる。
【００５６】
ここで、特に図４を参照して、本発明に係るアーキテクチャのソフトウェア態様について説明する。
【００５７】
コンソール２０は、例えばリナックスタイプのオペレーティングシステムコア７２と、例えばアンドロイドタイプのユーザインタフェースオーバーレイヤー７４と、特定の適用可能レイヤー７６とを有するソフトウェアモジュール７０を備える。適用可能レイヤー７６は、無人機操縦及び画像視覚化ソフトウェアＡＰＰと、好適には適用可能レイヤー７６内に含まれる本発明に固有のルーティングレイヤー７８とを備える。
【００５８】
ルーティングレイヤー７８は、
−ユーザインタフェースレイヤー７４を介して適用可能ソフトウェアＡＰＰに接続しており、
−タブレット１８及び無人機１０とのデータの交換のために２つのＷｉ−Ｆｉモジュール４８，５４にそれぞれ接続しており、
−入力／出力６４，６６に接続しており、これらの入力／出力は、コンソール２０に組み込まれるレバー及びボタン２８，３０と、同様にコンソール２０に組み込まれるインジケータ３２と、有線リンク及び適切なコネクタ又は適した無線リンク（例えばブルートゥースリンク）を介してコンソールに接続される外部周辺機器、例えば仮想現実メガネ８０とを備える。
【００５９】
したがって、このルーティングレイヤー７８は、タブレット、無人機、コンソールのコマンド、ボタン、及び、コンソールのインジケータの間の様々なデータの交換、並びに、無人機１０を操縦するため及び画像を視覚化するためのコンソール２０内に埋め込まれる適用可能ソフトウェアとの様々なデータの交換を確保する。
【００６０】
タブレット１８の側でも構成は同様であり、ソフトウェアモジュール７０’は、コンソールのモジュール７０のように、オペレーティングシステムコア７２’と、ユーザインタフェースレイヤー７４’と、好適にはコンソール２０に含まれる適用可能レイヤー７６と同じ適用可能レイヤー７６’とを含むが、ルーティングレイヤー７８’がここではタブレット内に何ら機能を有さないことから非活動状態にあるということは別である。
【００６１】
コンソール内では、逆に、ルーティングレイヤー７８が動作中であり、ルーティングレイヤーは操縦及び視覚化ソフトウェアＡＰＰによって無人機と見なされる。すなわち、このルーティングレイヤーを介したデータの交換は、アプリケーションＡＰＰにとって透過的であり、ルーティングレイヤーが遠隔制御コンソール２０に組み込まれるときに、あたかもルーティングレイヤーがコンソールとではなく従来の短距離設定に従って無人機との直接的なリンクで自発的に動作していたのと同じ方法でルーティングレイヤーが動作する。
【００６２】
ここで、今しがた説明された本発明の特定のアーキテクチャの２つの実装の例が与えられる。
【００６３】
第１の例は、無人機に搭載されたカメラのビデオフローの送信の例である。
【００６４】
無人機は、Ｗｉ−Ｆｉモジュール５８及びリンク６０を介して、コンソール２０の指向性アンテナ３４へビデオフローを送信する。ビデオフローは、専用の長距離Ｗｉ−Ｆｉモジュール５４によって受信され、そこからルーティングレイヤー７８へ転送される。ルーティングレイヤーは、その後、同時にこのビデオフローを標準的な短距離Ｗｉ−Ｆｉモジュール４８へ送り、場合により、出力６４を介して仮想現実メガネ８０へ送る。タブレット側では、ビデオフローは、送受信モジュール５０により受信されるとともに、タブレットのスクリーン上でのその視覚化を確保する適用可能レイヤー７６’へユーザインタフェースレイヤー７４’を介して送信される。
【００６５】
第２の例は、タブレットのスクリーン上に表示される記号を押圧することによって要求される、タブレットから送られるコマンド、例えば「着陸」コマンドの例である。
【００６６】
適用可能モジュール７６’により処理されるこのコマンドは、送受信モジュール５０，４８を介してルーティングレイヤー７８に至るまでコンソール２０へ送信される（この「着陸」コマンドもルーティングレイヤー７８に直接に接続する入力６６に対応するコンソールの専用のボタンを押すことによって起動され得ることが留意される）。コマンドは、その後、送受信モジュール５４，５８を介して無人機へ送られる。着陸コマンドは、適した動作を行う無人機内で処理される。無人機は、着陸されると、「地上に着陸された」肯定応答データ要素を送り、この肯定応答データ要素は、送受信モジュール５８によって送信されて、コンソール側で送受信モジュール５４により受信される。データ要素はルーティングレイヤー７８へ送られ、ルーティングレイヤー７８は、適用可能ソフトウェアＡＰＰ内で無人機状態を更新するとともに、タブレットに対応する信号を送受信モジュール４８，５０を介してタブレットの適用可能モジュール７６’に至るまで送る。また、適用可能モジュール１６’もそのアプリケーションソフトウェアＡＰＰ内で無人機状態を更新し、場合により、表示がタブレットスクリーン上で操作者に対して示されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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