(57)【要約】      （修正有）【課題】垂直視カメラによって与えられる２つの連続した画像を解析することで、画像のこの見かけの変位を距離に変換し、さらに速度に変換する。」【解決手段】ビデオカメラは、ドローンが上方を飛行する地面の画像信号を伝送する。ジャイロメータセンサ１０２は、ドローンの姿勢を特徴付けるオイラー角（φ、θ、ψ）を測定し、瞬間的な回転を表すジャイロメータ信号を伝送する。回転補償手段１３６は、画像信号およびジャイロメータ信号を受信し、その後にドローンの水平速度を推定するために使用される、回転が補償されたリタイミングされた画像データを伝送する。カメラおよび慣性ユニットは、共通のクロック１６０によって動かされる。ジャイロメータ信号と画像信号の間の移相の値を決定し、この移相値を回転補償手段の入力に適用して、リタイミングされた画像データを計算する前に、画像信号をジャイロメータ信号に再同期させる回路がさらに設けられる。【選択図】図３
2016193720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドローン（１０）であって、
前記ドローンが上方を飛行する地面（Ｔ）の光景の方を向き、前記光景の一連の画像を撮像し、対応するデジタル画像信号（ＳｃａｍＶ）を出力として伝送するように適合された垂直視ビデオカメラ（１６）と、
絶対地球基準系（ＵＶＷ）に対する前記ドローンの姿勢を特徴付けるオイラー角（φ、θ、ψ）を測定し、前記ドローンの瞬間的な回転を表すジャイロメータ信号（Ｓｇｙｒｏ）を出力として伝送するように適合されたジャイロメータセンサ（１０２）を含む慣性ユニット（１５４）と、
ｉ）前記カメラから伝送された画像信号（ＳｃａｍＶ）、およびｉｉ）前記慣性ユニットから伝送されたジャイロメータ信号（Ｓｇｙｒｏ）を入力として受信し、１つの画像から次の画像までの間の前記ドローンの回転が補償されたリタイミングされた画像データを出力として伝送する回転補償手段（１３６）と、
前記カメラによって撮像された前記光景の１つの画像から次の画像までの間の変位に基づいて前記ドローンの水平速度を推定する手段（１３８）であって、前記リタイミングされた画像データを入力として受信する推定手段と
を備え、
前記カメラおよび前記慣性ユニットは、共通のクロック（１６０）によって動かされ、
前記ジャイロメータセンサの取得周波数が、前記カメラの画像信号の伝送の周波数の倍数であり、
前記慣性ユニットから伝送された前記ジャイロメータ信号（Ｓｇｙｒｏ）を前記カメラから伝送された前記画像信号（ＳｃａｍＶ）と比較し、
これらの信号の間の移相の値を決定し、
この移相値を前記回転補償手段（１３６）の入力に適用する
ように適合された回路（１７０）がさらに設けられ、
前記回転補償手段（１３６）が、前記リタイミングされた画像データを計算する前に、前記慣性ユニットから伝送された前記ジャイロメータ信号への、前記カメラから伝送された前記画像信号（ＳｃａｍＶ）の再同期の事前補正を実行するようにさらに適合されている、
ことを特徴とするドローン（１０）。
【請求項２】
前記慣性ユニットから伝送された前記ジャイロメータ信号を前記カメラから伝送された前記画像信号と比較し、これらの信号の間の移相の値を決定し、この移相値を前記回転補償手段の入力に適用するように適合された前記回路（１７０）は、ハードウェア技術回路である、
請求項１に記載のドローン。
【請求項３】
前記慣性ユニットから伝送された前記ジャイロメータ信号を、前記一連の画像のうちの２つの連続した画像に対応する画像信号の伝送の間に含まれる時間間隔にわたって積分するように適合された積分手段
をさらに備えた請求項１に記載のドローン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドローン、特にクアドリコプタなどの回転翼ドローンなどの電動式飛行デバイスの操縦に関する。
【背景技術】
【０００２】
フランスのパリに本社を置くＰａｒｒｏｔ社製のＡＲ．Ｄｒｏｎｅ２．０またはＢｅｂｏｐ  Ｄｒｏｎｅは、このようなクアドリコプタの代表例である。これらは、一連のセンサ（加速度計、３軸ジャイロメータ、高度計）、ドローンが向けられている方向の光景の画像を撮像する前方カメラ、および眼下の地面の画像を撮像する垂直視カメラを備える。これらは、それぞれのモータによって駆動される複数のロータを備え、これらのモータを差動的に制御して、ドローンを所定の姿勢および速度で操縦することができる。このようなドローンの様々な態様は、特に、ＥＰ２  ３６４  ７５７Ａ１、ＥＰ２  ４００  ４６０Ａ１、ＥＰ２  ６１３  ２１３Ａ１またはＥＰ２  ６４４  ２４０Ａ１、ＥＰ２  ６１３  ２１４Ａ１（Ｐａｒｒｏｔ社）に記載されている。
【０００３】
本発明は、より詳しくは、垂直視カメラによって撮像された一連の画像を解析する計算機による、垂直視カメラから提供される画像の使用に基本的に基づく、ドローンの水平速度の測定に関する。カメラの推定変位から、慣性センサ（加速度計）から独立して、２つの方向へのドローンの水平移動の測定値が得られる。
【０００４】
より詳しくは、カメラによって与えられる２つの連続した画像を解析することで、絶対地球基準系の一方または他方の水平次元の見かけの変位がピクセル数で得られる。高度が既知である（ドローンに搭載された超音波センサおよび気圧センサにより与えられる）場合には、これらの画像のこの見かけの変位を距離に変換し、２つの連続した画像を隔てる時間間隔が分かっていれば、さらに速度に変換することができる。
【０００５】
上述のＥＰ２  ４００  ４６０Ａ１には、いわゆる「オプティカルフロー」型のアルゴリズムに基づいて水平速度を測定するこのような技術が記載され、また、オプティカルフローアルゴリズムでは十分に信頼できる結果が得られないときに、動的な制御によって「ポイント検出器」または「関心点検出」型の別のアルゴリズムに切り替えることができることが記載されている。
【０００６】
オプティカルフロー方法には多数の利点があり、特に、コントラストおよび光景の内容に関する制約が非常に少ないということ、ならびに「複数解像度」型の手法により、高速および低速の両方を推定することができるということがある。一方で、この方法は、回転および姿勢の変化に非常に敏感であり、伝送される結果の品質を本質的に検証することができない、すなわち、このアルゴリズムは、十分な数の点が高い勾配を示す瞬間の結果を伝送するが、この結果は、それが意味をなさない場合でも伝送される。
【０００７】
事実上、伝送される結果は、特に低速の場合には、必ずしも信頼できるものとは限らず、またそれほど精度も高くない。現在では、ホバー飛行時の自動安定化を効率的かつ敏感に制御するためには、正確で、敏感で（均衡点付近における直線速度は非常に低速である可能性があるため）、かつ実時間で利用できる水平速度の測定値を有することが必要である。
【０００８】
ドローンの水平速度の測定値に影響を及ぼす可能性があるこれらの回転および姿勢変化は、慣性ユニットによって実時間で測定することができる。オプティカルフローアルゴリズムの実施は、それ自体既知の方法で、連続して使用される画像の間の回転を補償するステップをさらに含む。その目的のために、入る可能性のある誤差（画像平面と回転軸に直交する平面との間の交線に沿った成分を追加する回転）を、２つの連続する画像の間の回転による光学中心の変位を推定オプティカルフローに追加することによって補償する。換言すれば、カメラによって撮像された光景の２つの連続する画像の間に回転がある場合には、直前の画像と比較する前に、ドローンの信号プロセッサ内のソフトウェアによって実時間で実行される射影行列計算によって、その画像の新たなバージョンを生成する。この回転補償により、速度計算を、特にホバー飛行時に起こる回転に対してロバストにし、ドローンの変位の線型モデルを保持することができる。
【０００９】
この回転補償技術を実施する際の問題は、慣性ユニットがアルゴリズムに与える回転角（特にロール角およびピッチ角）の値の誤差が、画像の横方向移動と同じ結果を生じること、および回転補償アルゴリズムが一方の画像を他方の画像に対して完璧にリタイミングするときであっても、最小限の誤差でも、水平速度の成分の推定にバイアスを生じる可能性があることである。
【００１０】
こうした最小限の誤差は、特に、垂直カメラから伝送される画像信号と慣性ユニットから伝送されるジャイロメータ信号との間の同期の欠陥から生じる可能性がある。
【００１１】
回転補償プロセスにおけるいかなる誤差も回避することが望ましい場合には、したがって、画像ごとに、これら２つの信号の間の極めて正確な同期を保証することが重要である。
【００１２】
Ｍｙｕｎｇ  Ｈｗａｎｇｂｏによる「Ｒｏｂｕｓｔ  Ｍｏｎｏｃｕｌａｒ  Ｖｉｓｉｏｎ−ｂａｓｅｄ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ａ  Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  Ｆｉｘｅｄ−Ｗｉｎｇ  Ａｉｒｃｒａｆｔ」、カーネギーメロン大学ロボット研究所、２００９年９月１５日、４．２．３章、「Ｃａｍｅｒａ−ＩＭＵ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ」には、画像信号とジャイロメータ信号の間のずれを測定する単純な技術が記載されている。この技術は、この時間のずれが常に一定であるという仮定に基づくものである。この技術は、事前の較正ステップで、ドローンに正弦波状の動きを付与し、この正弦波状の動きのオプティカルフローの計算に基づいて動きを推定することにある。この動き推定結果を、次いで、ジャイロメータの測定結果と比較し、２つの正弦波形信号（画像信号およびジャイロメータ信号）をリタイミングすることにより、探索した位相を与える。この測定した位相は、較正ステップ後は一定であると考えられ、その後の飛行フェーズでは永続的かつ静的に適用される。
【００１３】
しかし、実際には、永続的に変化する可能性がある様々な要因、特に信号のソフトウェア処理における特定の待ち時間により、同期の誤差が生じ得る。この待ち時間は、一定でなく、特に所与の瞬間のプロセッサの作業負荷に応じて予測不能な形で変化するからである。
【００１４】
上述の単純な事前較正技術は、時間的なずれが常に一定であるという仮定に基づくものであり、これらの動的な現象を考慮することは全くできない。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、ドローン飛行中の任意の時点において、実時間で、垂直カメラから伝送される画像信号とドローンの慣性ユニットから伝送されるジャイロメータ信号との間の極めて正確な同期を保証することを可能にする解決策を提案することによって、上述の欠点を解消することを目的とする。また、これは、連続した画像の間の回転の補正に任意のバイアスが入ることを回避するために、ドローンの水平速度成分の推定の確度に関する上記で示した重要な結果を有する。
【００１６】
この目的のために、本発明は、
ドローンが上方を飛行する地面の光景の方を向き、この光景の一連の画像を撮像し、対応するデジタル画像信号を出力として伝送するように適合された垂直視ビデオカメラと、
絶対地球基準系に対するドローンの姿勢を特徴付けるオイラー角を測定し、ドローンの瞬間的な回転を表すジャイロメータ信号を出力として伝送するように適合されたジャイロメータセンサを含む慣性ユニットと、
ｉ）カメラから伝送された画像信号、およびｉｉ）慣性ユニットから伝送されたジャイロメータ信号を入力として受信し、１つの画像から次の画像までの間のドローンの回転が補償されたリタイミングされた画像データを出力として伝送する回転補償手段と、
カメラによって撮像された光景の１つの画像から次の画像までの間の変位に基づいてドローンの水平速度を推定する手段であって、上記のリタイミングされた画像データを入力として受信する推定手段と
を、上述のＥＰ２  ４００  ４６０Ａ１からそれ自体既知の方法で含むドローンを提案する。
【００１７】
本発明の特徴として、
カメラおよび慣性ユニットは、共通のクロックによって動かされ、
ジャイロメータセンサの取得周波数は、カメラの画像信号の伝送の周波数の倍数であり、
慣性ユニットから伝送されたジャイロメータ信号をカメラから伝送された画像信号と比較し、
これらの信号の間の移相の値を決定し、
この移相値を回転補償手段の入力に適用する
ように適合された回路がさらに設けられ、
回転補償手段は、上記のリタイミングされた画像データを計算する前に、慣性ユニットから伝送されたジャイロメータ信号への、カメラから伝送された画像信号の再同期の事前補正を実行するようにさらに適合されている。
【００１８】
非常に好ましくは、慣性ユニットから伝送されたジャイロメータ信号をカメラから伝送された画像信号と比較し、これらの各信号の間の移相の値を決定し、この移相値を回転補償手段の入力に適用するように適合された上記の回路は、ハードウェア技術回路である。
【００１９】
好ましくは、このドローンは、慣性ユニットから伝送されたジャイロメータ信号を、上記の一連の画像のうちの２つの連続した画像に対応する画像信号の伝送の間に含まれる時間間隔にわたって積分するように適合された積分手段をさらに含む。
【００２０】
次に、本発明の例示的な実施形態について、添付の図面を参照して説明する。全ての図面を通じて、同じ参照番号は、同じ要素、または機能的に同様の要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、遠隔制御デバイスによって操縦されるドローンを示す全体図である。
【図２】図２は、ドローンの制御、サーボ制御および操縦を行うための様々な部材を示すブロック図である。
【図３】図３は、ビデオカメラとジャイロメータの間の同期機構に関わる様々な要素を示すブロック図である。
【図４】図４は、カメラおよびジャイロメータから伝送される信号の間の時間関係を示す様々なクロノグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の例示的な実施形態について説明する。図１において、参照番号１０は、ドローンの全体を示し、このドローンは、例えばフランスのパリに本社を置くＰａｒｒｏｔ社製のＢｅｂｏｐ  Ｄｒｏｎｅなどのクアドリコプタである。このドローンは、一体型ナビゲーションおよび姿勢制御システムによって互いに独立して動かされるモータを有する４つの同一平面ロータ１２を含む。このドローンは、例えば３０ｆｐｓ（フレーム／秒）のビデオフローのリフレッシュ周波数を有する１９２０×１０８０ピクセルの解像度のＣＭＯＳセンサを備えた高精細度広角カメラなど、ドローンが向けられている方向の光景の画像を取得することを可能にする前方視カメラ１４を備える。このドローンは、上方を飛行される地面Ｔの連続的な画像を撮像するように適合され、特に地面に対するドローンの速度を評価するために使用される、下向きの垂直視カメラ１６も備える。このカメラは、例えば、６０ｆｐｓのビデオフローのリフレッシュ周波数および６４°の画角を有するＱＶＧＡ解像度（３２０×２４０ピクセル）のＣＭＯＳセンサを備えたカメラである。
【００２３】
このドローンは、ドローンの角速度および偏心角、すなわち固定地球基準系ＵＶＷの水平平面に対するドローンの傾きを記述するオイラー角（ピッチφ、ロールθおよびヨーψ）を特定の確度で測定することを可能にする慣性センサ（加速度計およびジャイロメータ）も備える。水平速度の前後方向成分および左右方向成分の２つの成分は、それぞれピッチ軸およびロール軸の２つの軸の方向の傾きと密接に関係していることが分かっている。
【００２４】
ドローン１０は、例えばｉＰｈｏｎｅ（登録商標）タイプなどのスマートフォンまたはｉＰａｄ（登録商標）タイプなどのタブレットなど、加速度計が一体化されたタッチスクリーン式マルチメディア電話またはタブレットなどの遠隔の遠隔制御デバイス１８によって操縦される。これは、ドローン１０の操縦と搭載された前方カメラ１４によって撮影された画像の視覚化とを制御するための移動アプリケーションＡＲ  Ｆｒｅｅ  Ｆｌｉｇｈｔ（登録商標）など特定のアプリケーションソフトウェアがロードされていることを除けば改変されていない、標準的なデバイスである。デバイス１８は、本体２０と、前方カメラ１４によって撮像された光景の画像を、単にユーザの指２４がスクリーンに表示されたシンボルに触れるだけで操縦コマンド（上昇／下降など）を起動できるようにする特定数のシンボルを重畳して表示するタッチスクリーン２２とを含む。デバイス１８は、ロール軸およびピッチ軸の方向の対応する傾きをデバイスに付与してドローンを前進または後退させることによってドローンの姿勢を制御することを可能にする傾きセンサも備える。ユーザのアクションは、それらをドローンへのコマンド信号に変換する特定のアプリケーションソフトウェアによって解釈される。
【００２５】
図２は、本発明の技術によるドローンの制御、サーボ制御および操縦ならびに画像の変位の補正のための様々な部材を示すブロック図である（なお、これらの機構は、相互接続された回路として示してあるが、これらの様々な機能の実装は、基本的にソフトウェアに基づくものであり、この図は単なる例示に過ぎない）。
【００２６】
一般に、操縦システムは、水平速度、角速度、ドローンの姿勢、および高度の変化を、自動的に、またはユーザの制御下で制御するための、いくつかのインターリーブされたループを含む。
【００２７】
最も中央のループは、角速度制御ループ１００であり、このループは、一方ではジャイロメータ１０２から供給される信号を使用し、他方では角速度セットポイント１０４からなる基準を使用する。この情報は、角速度補正のステージ１０６の入力に適用され、角速度補正のステージ１０６自体は、モータ１１０の制御のステージ１０８を動かして、様々なモータのレジームを別個に制御して、これらのモータによって駆動されるロータの全体としての動きによってドローンの角速度を補正するものである。
【００２８】
角速度制御ループ１００は、ジャイロメータ１０２および加速度計１１４から供給される指示に基づいて動作する姿勢制御ループ１１２とインターリーブされる。これらのセンサから入来するデータは、ドローンの実際の姿勢の推定を生成するステージ１１８に適用され、このドローンの実際の姿勢の推定は、姿勢補正のステージ１２０に適用される。このステージ１２０は、ドローンの実際の姿勢を、ユーザ１２４によって直接与えられるコマンドに基づいて、かつ／またはドローンの自動操縦によって水平速度補正回路１２６を介して内部で生成されるデータに基づいて、回路１２２によって生成される角度セットポイントと比較する。回路１２０に適用され、ドローンの実際の姿勢と比較され、場合によって補正されるセットポイントは、モータを適宜制御するために、回路１２０から回路１０４に伝送される。
【００２９】
水平速度制御ループ１３０は、垂直ビデオカメラ１６と、超音波遠隔測定センサ１３２と、高度計として働く気圧センサ１３４とを含む。回路１３６は、垂直カメラ１６によって生成された画像を、加速度計１１４および姿勢推定回路１１８の信号と組み合わせて処理することができるようにして、回路１３８がドローンのピッチ軸およびロール軸の２つの軸に沿った水平速度ＶｘおよびＶｙの推定を得ることを可能にするデータを生成する。推定した水平速度ＶｘおよびＶｙは、回路１４０によって与えられる垂直速度Ｖｚの推定と、センサ１３２および１３４の情報に基づいて回路１４２によって与えられる高度ｚの値の推定とによって補正される。
【００３０】
ドローンの垂直変位を制御するために、ユーザ１２４は、高度セットポイントを計算する回路１４４にコマンドを与え、この高度セットポイントは、回路１４２によって与えられる推定高度値を受信する高度補正回路１４８を介して、上昇速度セットポイントＶｚを計算する回路１４６に与えられる。このようにして計算された上昇速度Ｖｚは、回路１５０に与えられ、回路１５０は、この上昇速度Ｖｚを、回路１４０によって推定された対応する速度と比較し、その結果に応じて全てのモータで同時に回転速度を上げる、または下げることによってモータコマンドデータ（回路１０８）を修正して、上昇速度セットポイントと測定した上昇速度の間の差が最小になるようにする。
【００３１】
前方ビデオカメラ１４について述べると、この前方ビデオカメラ１４は、生ビデオデータ（ピクセルデータ）を、慣性ユニット１５４（ジャイロメータ１０２、加速度計１１４および姿勢推定回路１１８など）によって決定されたキャプチャゾーン内の有用なピクセルの選択を保証するウィンドウ生成回路１５２に伝送する。キャプチャゾーン内に記入されたビデオデータは、修正されたビデオデータを生成する幾何学的歪み補正回路１５６に与えられ、この修正されたビデオデータは、ユーザが保持している遠隔の遠隔制御デバイスへのビデオ画像の伝送を保証する発振回路１５８に伝送される。
【００３２】
次に、回路１３８によって推定される水平速度の計算のためのジャイロメータ信号と垂直カメラの画像信号の同期に関する様々な態様について、図３を参照して、さらに詳細に説明する。
【００３３】
ジャイロメータ１０２、前方カメラ（水平カメラ）１４および垂直視カメラ１６は、共通のクロック回路１６０によって動かされ、ジャイロメータならびにカメラ１４および１６のそれぞれの動作周波数は、このクロック１６０の周波数ＣＬＫの整数分の１である。
【００３４】
したがって、ジャイロメータ１０２および垂直視カメラ１６は、
Ｆｇｙｒｏ＝Ｋ．ＦｃａｍＶ
となるように構成される。ここで、
Ｆｇｙｒｏは、ジャイロメータの取得周波数であり、
ＦｃａｍＶは、カメラ１６による画像の取得周波数であり（通常はＦｃａｍＶ＝６０Ｈｚ）、
Ｋは、正の整数である。
【００３５】
Ｋが整数であり、ベースクロックがジャイロメータとカメラとで同じであることにより、ドリフトがなく、角度の測定が常に同じ瞬間に行われる状態で、常に信号ＳｃａｍＶの画像あたりＫ個のジャイロメータ信号Ｓｇｙｒｏのサンプルがあることが保証される。
【００３６】
水平カメラ１４は、上述のウィンドウ生成回路１５２および歪み補正回路１５６に信号ＳｃａｍＨを伝送して、ビデオ画像がユーザに対して出力される前に、ビデオ画像を安定させ、ビデオ画像の様々なアーチファクトを補正することを可能にする。この画像信号ＳｃａｍＨは、同期信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＨと関連付けられた画像コンテンツ信号を含む。
【００３７】
ジャイロメータ１０２は、上述のドローン姿勢推定回路１１８に伝送される信号Ｓｇｙｒｏを伝送し、このドローン姿勢推定回路１１８は、３つの軸方向のドローンの回転φ、θおよびψを推定し、これらを回路１５２、１５６および１３６に伝送する。ジャイロメータ信号Ｓｇｙｒｏは、同期信号Ｖｓｙｎｃ＿Ｇｙｒｏと関連付けられたコンテンツ信号（回転の測定値）を含む。
【００３８】
垂直カメラ１６は、上述の回路１３６に印加される信号ＳｃａｍＶを伝送し、この回路１３６は、いくつかあるビデオ処理動作の中で、特にドローンが上方を飛行する地面の２つの連続した画像の間の見かけの変位を比較することにより動作するオプティカルフローアルゴリズムを含む様々なアルゴリズムを適用することによって水平速度ＶｘおよびＶｙを計算する前に、画像ごとに回路１１８から伝送される回転推定に応じて、ある画像から次の画像への回転を補償することを保証する。この画像信号ＳｃａｍＶは、同期信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＶと関連付けられた画像コンテンツ信号を含む。
【００３９】
図４は、
水平カメラ１４の同期信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＨ、
ジャイロメータ１０２の同期信号Ｖｓｙｎｃ＿Ｇｙｒｏ、および
垂直カメラ１６の同期信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＶ
を対比して示す一連のクロノグラムを示す。
【００４０】
水平カメラから伝送されるフレームレートは、通常は３０Ｈｚであり、垂直カメラから伝送されるフレームレートは、６０Ｈｚである。
【００４１】
これらのクロノグラムから分かるように、水平カメラは、比較的低速で取得を行い、画像の取得は、信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＨの立ち上がり縁部で開始され、同じ信号の立ち下がり縁部で終了する。水平カメラの画像は、このようにジャイロメータの有意な数のサンプルに対応する（この簡略化した例では、信号Ｓｇｙｒｏのサンプルを６個示すが、現実には、通常は３０個のサンプルがある）。
【００４２】
垂直カメラについて述べると、取得は、信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＶの立ち上がり縁部と立ち下がり縁部との間ではるかに早く行われ、速度推定アルゴリズムは、２つの連続した画像の間におけるドローンの姿勢の差を、可能な限り正確に把握していなければならない。図示の例では、この取得は、ジャイロメータ信号の１つのサンプルにしか対応していない（現実には、通常は４つのサンプルに対応する）。
【００４３】
２つの連続した画像の間におけるドローンの姿勢の変化は、各ジャイロメータから伝送されるジャイロメータ信号Ｓｇｙｒｏの積分で計算すると有利である（図４のクロノグラムＩｎｔｅｇｅｒ＿Ｓｇｙｒｏ）。しかし、何よりも、ジャイロメータ信号Ｓｇｙｒｏと垂直カメラから伝送される画像信号ＳｃａｍＶとの間に、極めて正確な同期があることが不可欠である。
【００４４】
この点で、ジャイロメータセンサの信号Ｓｇｙｒｏおよびカメラ１６の信号ＳｃａｍＶは同じレート（１つの整数倍内）で伝送されるが、これは、これら２つの信号の位相が一致すること、すなわちこれらが現実に同期することについて保証するものではない。
【００４５】
さらに厳密には、共通のクロックは、ジャイロメータ信号Ｓｇｙｒｏがビデオ信号ＳｃａｍＶに対して「スライド」しないように作用する。つまり、新たな画像が利用可能であるときに、ジャイロメータが新たなデータを伝送する前に、常に同じ時間間隔が経過する。一方、ジャイロメータセンサはビデオカメラと同時に始動しているわけではないので、この時間間隔は、ドローンごとに、また操縦シーケンスごとに異なる。
【００４６】
実際に、ビデオ取得とジャイロメータ取得は、ソフトウェアによってトリガされ、したがって、これら２つの取得が同時に始動するかどうかは不確かであり、これら２つの始動を隔てる時間間隔が、ドローンごとに、また同じドローンでも操縦シーケンスごとに一定であるかどうかは不確かである。
【００４７】
完璧な同期を保証するために、本発明は、信号ＳｇｙｒｏとＳｃａｍＶの間の位相の測定にハードウェア構成要素１７０を使用することを提案することを特徴とする。この構成要素は、そのハードウェアである性質上、高い確度で、かつ非常に高速に、信号Ｖｓｙｎｃ＿ＣａｍＶとＶｓｙｎｃ＿Ｇｙｒｏ（図４）の間の時間のずれΔを測定することができる。クロックがドリフトしないように設定されているので、１回の測定で十分であることに留意されたい。
【００４８】
２つの上記の機構、すなわち共通のクロック１６０およびハードウェアの移相測定回路１７０は、画像開始の取得の瞬間と、ジャイロメータのサンプリング周期の終了時との間の移相の極めて正確な測定を実現し、これにより、ジャイロメータ信号とビデオ信号とを、実時間で、１クロックサイクル内の極めて高い確度で、時間的に関連付けることが可能になる。
【００４９】
システムクロック１６０は数メガヘルツで動作し、このことは、ビデオ信号とジャイロメータ信号の間のタイミングに数ナノ秒の誤差があることを意味するが、これは非常に小さく、これにより極めて正確かつ効率的な補正を行うことができる。
【００５０】
一方、この機構がない場合には、ジャイロメータの新たなデータそれぞれの伝送の瞬間および取得した新たな画像のそれぞれの伝送の瞬間をソフトウェアによって記録することが必要となる。このような方法は、システムの反応時間に敏感になるのではるかに正確になり、かつ不規則になり、また１００μｓ程度の確度しか実現できない。
【図１】
2016193720.tif 000003
【図２】
2016193720.tif 000004
【図３】
2016193720.tif 000005
【図４】
2016193720.tif 000006
【外国語明細書】
2016193720000001.pdf