(57)【要約】  環境でのジンバル制御をユーザが訓練するシステム、装置、及び方法が提供される。システム及び方法は、仮想環境でジンバルを制御するシミュレーション環境を提供する。仮想環境は、現実の制御環境に密接に類似する。コントローラを使用して、シミュレーションコマンドを送信し、シミュレーションデータを受信して、視覚的に表示し得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジンバル制御をシミュレートする方法であって、
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからジンバル制御データ及び（２）車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するステップと、
ジンバル制御システムにおいて、前記ジンバル制御データ及び前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するステップと、
前記リモート制御システムに、前記車両に搭載された前記ジンバル制御システムから前記シミュレーションジンバル応答データを送信するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成される前記リモート制御システムからの前記ジンバル制御データ及び（２）前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した位置データは、前記車両に搭載される前記ジンバル制御システムにおいて受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記車両の前記シミュレーション姿勢は、前記車両に搭載される車両制御システムによって生成される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモードに従って特定され、前記ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうちの１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ジンバル応答データは、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成されるジンバルモード信号に基づいて特定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両に対する前記ジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
視覚的表示が、前記車両のシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信することを更に含み、前記表示装置は、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記表示装置は、前記リモート制御システムに統合される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記表示装置は、前記ジンバル制御システムと通信するハンドヘルド装置である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
ジンバルシミュレーションシステムであって、
車両に搭載されるジンバルと、
（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）前記車両に搭載される車両制御システムから生成される前記車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（ｉ）前記ジンバル制御データ及び（ｉｉ）前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するように構成される、前記車両に搭載されるジンバル制御システムと、
前記シミュレーションジンバル応答データを前記リモート制御システムに送信するように構成される通信ユニットと
を備える、ジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２４】
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからの前記ジンバル制御データ及び（２）前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した位置データは、車両に搭載される前記ジンバル制御システムにおいて受信される、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２５】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項２４に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２６】
前記車両の前記シミュレーション姿勢は、前記車両に搭載される前記車両制御システムによって生成される、請求項２４に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモードに従って特定され、前記ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうちの１つを含む、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項２７に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項２７に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３０】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項２７に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３１】
前記ジンバル応答データは、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成されるジンバルモード信号に基づいて特定される、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３２】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項３１に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３３】
前記リモート制御システムは、視覚的表示を備える表示装置に前記シミュレーションジンバル応答データを送信するように構成される、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３４】
前記表示装置はモバイル装置である、請求項３３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３５】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記表示装置と通信する、請求項３３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３６】
前記リモート制御システムは前記表示装置を備える、請求項３３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３７】
前記リモート制御システムは、実際の飛行動作で前記車両及び前記ジンバルの操作に使用されるものと同じリモート制御システムである、請求項３３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３８】
前記視覚的表示は、前記ＵＡＶのシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項３３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３９】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項３８に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４０】
表示装置を更に備え、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４１】
前記表示装置は、前記リモート制御システムに統合される、請求項４０に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４２】
前記表示装置は、前記ジンバル制御システムと通信するハンドヘルド装置である、請求項４０に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４３】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４５】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４６】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４７】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４８】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項２３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項４９】
ジンバル制御をシミュレートする方法であって、
車両からリモートのリモート制御システムにおいて、前記車両に搭載されるジンバル制御システムによって生成されるシミュレーションジンバル応答データを受信するステップであって、前記シミュレーションジンバル応答データは、（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成される前記リモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）前記車両に搭載される車両制御システムから生成される前記車両の姿勢を記述した位置データに基づいて生成される、受信するステップと、
前記リモート制御システムにおいて、前記シミュレーションジンバル応答データに基づいてシミュレーションジンバル表現を表示するステップと
を含む、方法。
【請求項５０】
前記シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に示される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモードに従って特定され、前記ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうちの１つを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記ジンバル応答データは、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成されるジンバルモード信号に基づいて特定される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５７】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記リモート制御システムは、視覚的表示を備える表示装置に前記シミュレーションジンバル応答データを送信するように構成される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５９】
前記表示装置はモバイル装置である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記表示装置と通信する、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記リモート制御システムは前記表示装置を備える、請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記リモート制御システムは、実際の飛行動作で前記車両及び前記ジンバルの操作に使用されるものと同じリモート制御システムである、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記視覚的表示は、前記ＵＡＶのシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
表示装置を更に備え、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項４９に記載の方法。
【請求項６６】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項６７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項４９に記載の方法。
【請求項６８】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項４９に記載の方法。
【請求項６９】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項４９に記載の方法。
【請求項７０】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項４９に記載の方法。
【請求項７１】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項４９に記載の方法。
【請求項７２】
ジンバルシミュレーションを実行するプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記車両からリモートのリモート制御システムにおいて受信されるシミュレーションジンバル応答データを処理するプログラム命令であって、前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両に搭載されるジンバル制御システムによって生成され、前記シミュレーションジンバル応答データは、（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成される前記リモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）前記車両に搭載される車両制御システムから生成される前記車両の姿勢を記述した位置データに基づいて生成される、処理するプログラム命令と、
前記リモート制御システムにおいて、前記シミュレーションジンバル応答データに基づいてシミュレーションジンバル表現を表示するプログラム命令と
を備える、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７３】
前記シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に示される、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７４】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７５】
前記シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモードに従って特定され、前記ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうちの１つを含む、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７６】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項７５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項７５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項７５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７９】
前記ジンバル応答データは、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成されるジンバルモード信号に基づいて特定される、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８０】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項７９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８１】
前記リモート制御システムは、視覚的表示を備える表示装置に前記シミュレーションジンバル応答データを送信するように構成される、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８２】
前記表示装置はモバイル装置である、請求項８１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８３】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記表示装置と通信する、請求項８１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８４】
前記リモート制御システムは前記表示装置を備える、請求項８１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８５】
前記リモート制御システムは、実際の飛行動作で前記車両及び前記ジンバルの操作に使用されるものと同じリモート制御システムである、請求項８１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８６】
前記視覚的表示は、前記ＵＡＶのシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項８１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８７】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項８６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８８】
表示装置を更に備え、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８９】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９０】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９１】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９２】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９３】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９４】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項７２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９５】
ジンバル制御をシミュレートする方法であって、
複数のジンバルモードからの選択を示すジンバルモード信号を受信するステップと、
（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）前記車両に搭載された車両制御システムから生成される前記車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するステップと、
前記ジンバル制御システムにおいて、（１）前記ジンバル制御データ、（２）前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データ、及び（３）前記ジンバルモード信号に基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するステップであって、前記シミュレーションジンバル応答データは、前記複数のジンバルモードのそれぞれの下で前記車両の環境に対して異なる組の軸を安定化させる、生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項９６】
前記複数のジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードを含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルモード信号が前記主観ビューモードの選択を示す場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルモード信号が前記追従モードの選択を示す場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びロール軸を安定化させる、請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルモード信号が前記フリージンバルモードの選択を示す場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項９６に記載の方法。
【請求項１００】
前記ジンバルモード信号は、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成される、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０１】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両に相対する前記ジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含む、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０３】
視覚的表示は、前記車両のシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０５】
前記シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信することを更に含み、前記表示装置は、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０６】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述する前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０８】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述する前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項９５に記載の方法。
【請求項１０９】
前記車両に搭載される前記車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述する前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項９５に記載の方法。
【請求項１１０】
車両に搭載されるジンバルであって、
複数のジンバルモードからの選択を示すジンバルモード信号を受信するように構成される受信器と、
ジンバル制御システムであって、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）前記車両に搭載された車両制御システムから生成される前記車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（１）前記ジンバル制御データ、（２）前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データ、及び（３）前記ジンバルモード信号に基づいて、シミュレーションジンバル応答データように構成され、前記シミュレーションジンバル応答データは、前記複数のジンバルモードのそれぞれの下で前記車両の環境に対して異なる組の軸を安定化させる、ジンバル制御システムと、
を備える、ジンバル。
【請求項１１１】
前記複数のジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードを含む、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１１２】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルモード信号が前記主観ビューモードの選択を示す場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項１１１に記載のジンバル。
【請求項１１３】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルモード信号が前記追従モードの選択を示す場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びロール軸を安定化させる、請求項１１１に記載のジンバル。
【請求項１１４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルモード信号が前記フリージンバルモードの選択を示す場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項１１１に記載のジンバル。
【請求項１１５】
前記ジンバルモード信号は、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成される、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１１６】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１１５に記載のジンバル。
【請求項１１７】
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからの前記ジンバル制御データ及び（２）前記車両のシミュレーション姿勢を記述した前記位置データは、車両に搭載されるジンバル制御システムにおいて受信され、車両に搭載されるジンバル制御システムにおいて受信される、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１１８】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１１７に記載のジンバル。
【請求項１１９】
前記車両の前記シミュレーション姿勢は、前記車両に搭載される車両制御システムによって生成される、請求項１１７に記載のジンバル。
【請求項１２０】
リモート制御システムは、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記シミュレーションジンバル応答データを、視覚的表示を備える表示装置に送信するように構成される、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１２１】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項１２０に記載のジンバル。
【請求項１２２】
前記表示装置はモバイル装置である、請求項１２０に記載のジンバル。
【請求項１２３】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記表示装置と通信する、請求項１２０に記載のジンバル。
【請求項１２４】
前記リモート制御システムは前記表示装置を備える、請求項１２０に記載のジンバル。
【請求項１２５】
前記リモート制御システムは、現実飛行動作で前記車両及び前記ジンバルの動作に使用されるものと同じリモート制御システムである、請求項１２０に記載のジンバル。
【請求項１２６】
前記視覚的表示は、前記ＵＡＶのシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１２７】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項１２６に記載のジンバル。
【請求項１２８】
前記ジンバル制御システムは、表示装置を更に備え、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１２９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１３０】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１３１】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１３２】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項１１０に記載のジンバル。
【請求項１３３】
車両に搭載されるジンバルの動作方法であって、
前記ジンバルをアクティブモードにすべきか、それともシミュレーションモードにすべきかを示すジンバルモード信号を受信するステップと、
リモート制御システムからジンバル制御データを受信するステップと、
前記ジンバル制御システムにおいて、前記リモート制御システムからの前記ジンバル制御データに基づいてジンバル応答データを生成するステップであって、前記ジンバル応答データは、（１）前記ジンバルが前記アクティブモードである場合、前記ジンバルの構成を調整するように構成される１つ又は複数のアクチュエータに通信され、（２）前記ジンバルが前記シミュレーションモードである場合、１つ又は複数のアクチュエータに通信されない、生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項１３４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両に対する前記ジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含む、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３５】
視覚的表示が、前記車両のシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３７】
前記シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信することを更に含み、前記表示装置は、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３９】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４０】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４１】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４２】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、１つ又は複数のモータを含む、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４３】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、軸の回りで前記ジンバルの１つ又は複数のフレーム構成要素を回転させる、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４４】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記ジンバルを並進移動させる、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４５】
前記ジンバルモード信号は、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成される、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４６】
前記ジンバルモード信号は、前記アクティブモードか、前記シミュレーションモードかの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１４５に記載の方法。
【請求項１４７】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１４８】
車両に搭載されるジンバルであって、
前記ジンバルがアクティブモードであるべきか、それともシミュレーションモードであるべきかを示すジンバルモード信号を受信するように構成される受信器と、
（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）前記リモート制御システムからの前記ジンバル制御データに基づいてジンバル応答データを受信するように構成される、ジンバル制御システムと、
（１）前記ジンバルが前記アクティブモードである場合には前記ジンバルの構成を調整し、又は（２）前記ジンバルが前記シミュレーションモードである場合には前記ジンバルの前記構成を調整しないように構成される、１つ又は複数のアクチュエータと、
を備える、ジンバル。
【請求項１４９】
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからの前記ジンバル制御データ及び（２）前記車両のシミュレーション姿勢を記述した前記位置データは、車両に搭載されるジンバル制御システムにおいて受信され、車両に搭載されるジンバル制御システムにおいて受信される、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１５０】
前記リモート制御システムは、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記シミュレーションジンバル応答データを、視覚的表示を備える表示装置に送信するように構成される、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１５１】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項１４９に記載のジンバル。
【請求項１５２】
前記表示装置はモバイル装置である、請求項１４９に記載のジンバル。
【請求項１５３】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記表示装置と通信する、請求項１４９に記載のジンバル。
【請求項１５４】
前記リモート制御システムは前記表示装置を備える、請求項１４９に記載のジンバル。
【請求項１５５】
前記リモート制御システムは、現実飛行動作で前記車両及び前記ジンバルの動作に使用されるものと同じリモート制御システムである、請求項１４９に記載のジンバル。
【請求項１５６】
前記視覚的表示は、前記車両のシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項１４９に記載のジンバル。
【請求項１５７】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項１５５に記載のジンバル。
【請求項１５８】
前記ジンバル制御システムは、表示装置を更に備え、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される向きで前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１５９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６０】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６１】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６２】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６３】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、１つ又は複数のモータを含む、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６４】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、軸の回りで前記ジンバルの１つ又は複数のフレーム構成要素を回転させる、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６５】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記ジンバルを並進移動させる、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６６】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６７】
前記ジンバルモード信号は、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成される、請求項１４７に記載のジンバル。
【請求項１６８】
前記ジンバルモード信号は、前記アクティブモードか、前記シミュレーションモードかの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１６５に記載のジンバル。
【請求項１６９】
ジンバル制御をシミュレートする方法であって、
（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するステップと、
ジンバル制御システムにおいて、前記ジンバル制御データ及び前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成し、表示装置に、前記シミュレーションジンバル応答データ及び前記車両の前記シミュレーション姿勢を送信するステップであって、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データ及び前記車両の前記シミュレーション姿勢に基づいて視覚図を生成する、生成し送信するステップと、
を含む、方法。
【請求項１７０】
前記表示装置はハンドヘルド装置である、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１７１】
前記表示装置は、前記ジンバル制御システムと通信するリモート制御システムに統合される、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１７２】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両の前記シミュレーション姿勢に相対する前記ジンバルのシミュレーション姿勢を特定することによって計算される、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１７３】
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからの前記ジンバル制御データ及び（２）前記車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データは、前記車両に搭載される前記ジンバル制御システムにおいて受信される、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１７４】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１７１に記載の方法。
【請求項１７５】
前記車両の前記シミュレーション姿勢は、前記車両に搭載される車両制御システムによって生成される、請求項１７１に記載の方法。
【請求項１７６】
前記シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモードに従って特定され、前記ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうちの１つを含む、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１７７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項１７４に記載の方法。
【請求項１７８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項１７４に記載の方法。
【請求項１７９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項１７４に記載の方法。
【請求項１８０】
前記ジンバル応答データは、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成されるジンバルモード信号に基づいて特定される、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１８１】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１７８に記載の方法。
【請求項１８２】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両に対する前記ジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含む、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１８３】
視覚的表示が、前記車両のシミュレーションジンバル状態情報を示す、請求項１８０に記載の方法。
【請求項１８４】
前記シミュレーションジンバル状態情報は、前記ジンバルに嵌め込まれたカメラによって捕捉されるシミュレーション視覚データを含む、請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８５】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１８６】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１８７】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１８８】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１８９】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１９０】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項１６７に記載の方法。
【請求項１９１】
車両に搭載されるジンバルと、
前記車両に搭載され、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）前記車両に搭載された車両制御システムから生成される前記車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（ｉ）前記ジンバル制御データ及び（ｉｉ）前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するように構成されるジンバル制御システムと、
表示装置に前記シミュレーションジンバル応答データ及び前記車両の前記シミュレーション姿勢を送信するように構成される通信ユニットであって、前記表示装置は、前記シミュレーションジンバル応答データ及び前記車両の前記シミュレーション姿勢に基づいて、視覚図を生成する、通信ユニットと、
を備える、ジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９２】
前記表示装置はハンドヘルド装置である、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９３】
前記表示装置は、前記ジンバル制御システムと通信するリモート制御システムに統合される、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記車両の前記シミュレーション姿勢に相対する前記ジンバルのシミュレーション姿勢を特定することによって計算される、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９５】
（１）前記ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからの前記ジンバル制御データ及び（２）前記車両のシミュレーション姿勢を記述した位置データは、前記車両に搭載される前記ジンバル制御システムにおいて受信される、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９６】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１９３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９７】
前記車両の前記シミュレーション姿勢は、前記車両に搭載される車両制御システムによって生成される、請求項１９３に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモードに従って特定され、前記ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうちの１つを含む、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項１９９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対して前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項１９６に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２００】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項１９６に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０１】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記環境に対して前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項１９６に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０２】
前記ジンバル応答データは、前記車両からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成されるジンバルモード信号に基づいて特定される、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０３】
前記ジンバルモード信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項２００に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０４】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０５】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０６】
前記車両は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０７】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、前記車両のシミュレーション向きに基づく、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０８】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２０９】
前記車両に搭載される車両制御システムからの前記車両の姿勢を記述した前記位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした前記車両の回転、（２）ヨー軸を中心とした前記車両の回転、又は（３）ロール軸を中心とした前記車両の回転のうちの少なくとも１つを含む前記車両の前記シミュレーション姿勢を記述した前記位置データに基づく、請求項１８９に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
飛行シミュレータは、長年にわたり航空分野で適用されており、パイロット又はユーザの訓練に有用である。一般に、飛行シミュレータは、実際のシーンによく似た仮想シーンを訓練者に提供し得る。この仮想シーン及びハンドヘルド装置等の補助装置を使用して、訓練者は、シミュレーション状況下で航空無人機の飛行制御を仮想的に経験することが可能であり得る。
【背景技術】
【０００２】
しかし、現在の飛行シミュレータは主に、パーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）で実行されるソフトウェアアプリケーションを通して基本的な航空機操作機能を提供し、無人航空機（「ＵＡＶ」）のジンバル等の支持機構の操作をユーザが練習できるようにする特徴を提供することができない。ジンバルは、カメラをＵＡＶに結合して、ＵＡＶが、例えば、航空測量、航空撮像、航空写真等を含む様々なタスクを実行できるようにする。このジンバルシミュレーションの欠如により、ユーザは、ジンバルを巧みに制御することを学習することを事前に訓練することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シミュレーション環境で無人航空機（ＵＡＶ）の飛行制御をユーザが訓練する方法を提供する必要性が存在する。本明細書では、ジンバル制御をシミュレートするシステム及び方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、一態様では、ジンバル制御をシミュレートする方法が提供される。本方法は、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからジンバル制御データ及び（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するステップと、ジンバル制御システムにおいて、ジンバル制御データ及び無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するステップと、リモート制御システムに、無人機に搭載されたジンバル制御システムからシミュレーションジンバル応答データを送信するステップとを含む。
【０００５】
別の態様では、ジンバルシミュレーションシステムが提供される。ジンバルシミュレーションシステムは、無人機に搭載されるジンバルと、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）無人機に搭載される無人機制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（ｉ）ジンバル制御データ及び（ｉｉ）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するように構成される、無人機に搭載されるジンバル制御システムと、シミュレーションジンバル応答データをリモート制御システムに送信するように構成される通信ユニットとを備える。
【０００６】
別の態様では、ジンバル制御をシミュレートする方法が提供される。本方法は、無人機からリモートのリモート制御システムにおいて、無人機に搭載されるジンバル制御システムによって生成されるシミュレーションジンバル応答データを受信するステップであって、シミュレーションジンバル応答データは、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機に搭載される無人機制御システムから生成される無人機の姿勢を記述した位置データに基づいて生成される、受信するステップと、リモート制御システムにおいて、シミュレーションジンバル応答データに基づいてシミュレーションジンバル表現を表示するステップとを含む。
【０００７】
別の態様では、ジンバルシミュレーションを実行するプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読媒体は、無人機からリモートのリモート制御システムにおいて受信されるシミュレーションジンバル応答データを処理するプログラム命令であって、上記シミュレーションジンバル応答データは、無人機に搭載されるジンバル制御システムによって生成され、シミュレーションジンバル応答データは、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機に搭載される無人機制御システムから生成される無人機の姿勢を記述した位置データに基づいて生成される、処理するプログラム命令と、リモート制御システムにおいて、シミュレーションジンバル応答データに基づいてシミュレーションジンバル表現を表示するプログラム命令とを備える。
【０００８】
別の態様では、ジンバル制御をシミュレートする方法が提供される。本方法は、複数のジンバルモードからの選択を示すジンバルモード信号を受信するステップと、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）無人機に搭載された無人機制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するステップと、ジンバル制御システムにおいて、（１）ジンバル制御データ、（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データ、及び（３）ジンバルモード信号に基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するステップであって、シミュレーションジンバル応答データは、複数のジンバルモードのそれぞれの下で無人機の環境に対して異なる組の軸を安定化させる、生成するステップとを含む。
【０００９】
別の態様では、無人機に搭載されるジンバルが提供される。ジンバルは、複数のジンバルモードからの選択を示すジンバルモード信号を受信するように構成される受信器と、ジンバル制御システムであって、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）無人機に搭載された無人機制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（１）ジンバル制御データ、（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データ、及び（３）ジンバルモード信号に基づいて、シミュレーションジンバル応答データように構成され、シミュレーションジンバル応答データは、複数のジンバルモードのそれぞれの下で無人機の環境に対して異なる組の軸を安定化させる、ジンバル制御システムとを備える。
【００１０】
別の態様では、無人機に搭載されるジンバルの動作方法が提供される。本方法は、ジンバルをアクティブモードにすべきか、それともシミュレーションモードにすべきかを示すジンバルモード信号を受信するステップと、リモート制御システムからジンバル制御データを受信するステップと、ジンバル制御システムにおいて、リモート制御システムからのジンバル制御データに基づいてジンバル応答データを生成するステップであって、ジンバル応答データは、（１）ジンバルがアクティブモードである場合、ジンバルの構成を調整するように構成される１つ又は複数のアクチュエータに通信され、（２）ジンバルがシミュレーションモードである場合、１つ又は複数のアクチュエータに通信されない、生成するステップとを含む。
【００１１】
別の態様では、無人機に搭載されるジンバルが提供される。ジンバルは、ジンバルがアクティブモードであるべきか、それともシミュレーションモードであるべきかを示すジンバルモード信号を受信するように構成される受信器と、ジンバル制御システムであって、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）リモート制御システムからのジンバル制御データに基づいてジンバル応答データするように構成される、ジンバル制御システムと、１つ又は複数のアクチュエータであって、（１）ジンバルがアクティブモードである場合、ジンバルの構成を調整し、又は（２）ジンバルがシミュレーションモードである場合、ジンバルの構成を調整しないように構成される、１つ又は複数のアクチュエータとを備える。
【００１２】
別の態様では、ジンバル制御をシミュレートする方法が提供される。本方法は、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するステップと、ジンバル制御システムにおいて、ジンバル制御データ及び無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成し、表示装置に、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢を送信するステップであって、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢に基づいて視覚図を生成する、生成し送信するステップとを含む。
【００１３】
別の態様では、ジンバルシミュレーションシステムが提供される。ジンバルシミュレーションシステムは、無人機に搭載されるジンバルと、無人機に搭載され、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）無人機に搭載された無人機制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（ｉ）ジンバル制御データ及び（ｉｉ）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するように構成されるジンバル制御システムと、表示装置にシミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢を送信するように構成される通信ユニットであって、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢に基づいて、視覚図を生成する、通信ユニットとを備える。
【００１４】
本発明の異なる態様が個々に、集合的に、又は互いに組み合わせて認めることができることが理解されるものとする。本明細書に記載される本発明の様々な態様は、以下に記載される任意の特定の用途又は任意の他のタイプの可動物体に適用し得る。無人航空機等の航空無人機の本明細書での任意の説明は、任意の無人機等の任意の可動物体に適用し得、使用し得る。さらに、航空移動（例えば、飛行）の文脈の中で本明細書に開示されるシステム、装置、及び方法は、地上若しくは水上での移動、水中移動、又は空間での移動等の他のタイプの移動の文脈の中でも適用し得る。
【００１５】
本発明の他の目的及び特徴は、本明細書、特許請求の範囲、及び添付図を検討することにより明らかになろう。
【００１６】
本明細書において言及される全ての公開物、特許、及び特許出願は、まるで個々の各公開物、特許、又は特許出願が特に個々に、参照により援用されるものとして示されるかのような程度まで、参照により本明細書に援用される。
【００１７】
本発明の新規の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載される。本発明の特徴及び利点のよりよい理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって得られよう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態によるシステムアーキテクチャ例を示す。
【図２】本発明の実施形態によるシミュレーション方法の例を示す。
【図３】本発明の実施形態による主観ビュー（「ＦＰＶ」）モード下のシミュレーション方法の例を示す。
【図４】本発明の実施形態による追従モード下のシミュレーション方法の例を示す。
【図５】本発明の実施形態によるフリージンバルモード下のシミュレーション方法の例を示す。
【図６】本発明の実施形態による、環境要因が考慮される場合のシミュレーション方法の例を示す。
【図７】本発明の実施形態によるシミュレーション方法の例を示す。
【図８】本発明の実施形態によるシミュレーション方法の例を示す。
【図９】本発明の実施形態による、車載ジンバルの概略図である。
【図１０】本発明の実施形態によるジンバルの動作方法の例を示す。
【図１１】本発明の実施形態によるジンバルの概略図である。
【図１２】本発明の実施形態によるシミュレーション方法の例を示す。
【図１３】本発明の実施形態によるジンバルシミュレーションシステムの概略図である。
【図１４】本発明の実施形態によるジンバルを有するＵＡＶを概略的に示す。
【図１５】本発明の実施形態による、支持機構及び搭載物を含む可動物体を示す。
【図１６】本発明の実施形態による、可動物体を制御するシステムのブロック図による概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のシステム、装置、及び方法は、仮想環境又はシミュレーション環境でのジンバルであり得る支持機構を操作し制御するのにユーザを訓練するメカニズムを提供する。ジンバルは、無人航空機（「ＵＡＶ」）等の無人機によって支持し得、搭載物を支持するのに使用し得る。搭載物は、撮像装置であることができ、撮像装置は航空写真に使用し得る。ジンバルシミュレーションは、無人機が現実環境で移動していない（例えば、ＵＡＶが現実環境で飛行していない）ときに実行し得る。ジンバルシミュレーションは、ジンバルが移動中又は非移動中に実行し得る。仮想環境でジンバルを操作することからユーザが得る技能及び経験は、現実環境でのジンバル操作に直接適用可能であり得る。本明細書に記載されるシステム、装置、及び方法は、ジンバルの実際の操作に使用し得る少なくとも幾つかの構成要素を利用するシミュレーションプラットフォームを更に提供する。ＵＡＶの説明は、任意の他のタイプの無人機又は任意の他のタイプの可動物体に適用し得る。
【００２０】
ジンバルの１つ又は複数の機能は、少なくとも部分的に、ユーザからの入力によって制御し得る。ユーザからの入力は、リモートコントローラを通してジンバルに提供し得る。リモートコントローラは、現実飛行環境でＵＡＶの飛行を制御するのに使用し得る。リモートコントローラは、現実飛行環境でのＵＡＶのジンバル及び／又はＵＡＶの搭載物の移動の制御に使用し得る。リモートコントローラを通してジンバルの１つ又は複数の機能を制御する入力を提供することは、未熟なユーザにとっては困難であり得る。幾つかの場合、リモートコントローラを通してジンバルの１つ又は複数の機能を制御する入力を提供することに不慣れなユーザは、リモートコントローラを使用して所望の結果を達成することに失敗し得る。リモートコントローラを使用してジンバルの良好な操作を達成することの失敗は、実際の飛行での無人機の移動に適応することの失敗に繋がるおそれがあり、所望の航空写真の達成を不可能にするおそれがある。したがって、ユーザが、コントローラシステムを使用して仮想環境での実際のジンバル制御を訓練し練習することができるシミュレーション訓練を提供することが有利であり得る。
【００２１】
幾つかの場合、仮想又はシミュレーション環境は、ジンバルを独立して動作させるか、又はジンバルが結合されるＵＡＶとの組合せで動作させ得る屋外環境、屋内環境、又は屋外・屋内混合環境であり得る。仮想環境でのジンバルの動作は、ジンバルの仮想動作であり得る。ジンバルの仮想動作は、１つ又は複数の軸を中心とした１つ又は複数のジンバル構成要素の実際の回転を含んでもよく、又は含まなくてもよい。幾つかの場合、ジンバルの仮想動作は、１つ又は複数の軸を中心とした１つ又は複数のジンバル構成要素の仮想回転のみを含み得る。ジンバルによって支持される搭載物の向きは、１つ、２つ、３つ、又は４つ以上の軸の回りで制御し得る。そのような制御は、現実環境又は仮想環境において実行し得る。
【００２２】
仮想環境又はシミュレーション環境は、リアルタイムで実際の空間に存在する現実環境の表現であり得、物理世界で有形であり得る。幾つかの場合、実際の環境に関して収集されたデータを使用して、仮想環境又はシミュレーション環境を構築し得る。例えば、１つ又は複数のセンサが、現実環境についてのデータを収集し得る。センサからのデータを使用して、仮想環境又はシミュレーション環境の構築を支援し得る。個人は、現実環境と物理的に対話し得る。さらに、仮想環境又はシミュレーション環境は、コンピュータソフトウェア構造でのシミュレーション環境と、ＵＡＶ等の無人機内の現実環境との混合物であり得る。仮想環境又はシミュレーション環境は、ユーザ、ソフトウェア開発者からの１つ又は複数の入力又はデータベースからの情報から作成し得る。仮想環境又はシミュレーション環境は、リアルタイムで現実の空間に存在する環境の表現又は現実の空間及びリアルタイムで存在しない架空環境の表現であり得る。仮想環境又はシミュレーション環境は、画定された境界、障害物、及び表面を含み得る。仮想環境又はシミュレーション環境は、ジンバルの操作をサポートする定義媒質を有し得、例えば、媒質は空気であり得る。媒質は、仮想環境において数学的に存在し得、定義し得る。幾つかの実施形態では、仮想環境は物理的な有形の世界には存在しない。
【００２３】
仮想環境又はシミュレーション環境で実際のジンバルを制御するように構成されるリモートコントローラは、現実環境で実際のジンバルを制御するのに使用されるコントローラと同じ又は同様であり得る。幾つかの場合、シミュレーションリモートコントローラは、現実環境でジンバルの制御に使用されるものと同じ実際のリモートコントローラであり得る。幾つかの場合、シミュレーションリモートコントローラは、現実環境でジンバルの制御に使用されるリモートコントローラの厳密な複製又はレプリカであり得る。同じリモートコントローラの任意の説明は、リモートコントローラの複製若しくはレプリカ又はタイプにも適用し得る。幾つかの場合、シミュレーションリモートコントローラは、現実環境でジンバルの制御に使用される実際のリモートコントローラと同一である１つ又は複数の特徴を有し得る。シミュレーションリモートコントローラは、現実環境でジンバルの制御に使用される実際のリモートコントローラとは異なる１つ又は複数の特徴を有してもよく、又は有さなくてもよい。同じコントローラをシミュレーション環境及び現実環境の両方での使用に提供することにより、ユーザにとってより現実的な訓練経験になり得る。ユーザは、遠隔制御での物理的インターフェースの移動又は操作に関連付けられた筋肉記憶を発達させ得る。ジンバルのシミュレーションモード及びアクティブモードの両方に同一のリモートコントローラを提供することは、ジンバルをＵＡＶに物理的に結合し得るアクティブモードでの使用に、シミュレーションモードで形成される筋肉記憶を利用し、ＵＡＶが空間内で離陸及び飛行する際に航空写真撮影のためにジンバルによって運ばれる撮像装置を移動させる利点を提供し得る。筋肉記憶は、ジンバルがアクティブモードであるとき、応答時間、精密性、及び正確性を上げ得る。ジンバルのシミュレーションモード及びアクティブモードの両方での使用に同じコントローラを提供することは、遠隔制御での制御の感度をユーザに慣れさせ得る。例えば、ユーザは、遠隔制御からの入力へのジンバルの応答時間をユーザに慣れさせ得る。別の例では、ユーザは、遠隔制御での物理的インターフェースの移動に対する応答の大きさに慣れ得る。さらに、ユーザは、シミュレーションモードでリモートコントローラのつまみ、ボタン、ジョイスティック、及び／又はダイアルのロケーションを記憶し得る。その結果、ジンバルがアクティブモードであるとき、これらの構成要素のロケーションを記憶することは、応答時間を改善し、したがって、ジンバルを制御するユーザの能力を上げ得る。
【００２４】
幾つかの場合、ＵＡＶ、ジンバル、及び／又は搭載物は、自律タスクを実行するように構成し得る。自律タスクは、ジンバルシミュレーション中及び／又はジンバルのアクティブ動作中に行われ得る。自律タスクは、例えば、ユーザが、ジンバルシミュレーション手順に入るようにＵＡＶ、ジンバル、及び／又は搭載物に指示することによって開始し得る。自律タスクがユーザによって開始された後、ＵＡＶ、ジンバル、及び／又は搭載物は、自律タスクが実行中である間、ユーザから追加の制御又は入力を要求しなくてよい。自律タスクは、ＵＡＶに所定のシーケンスをとらせ得る。所定のシーケンスは、ユーザ入力を必要としない一連の動作を含み得る。例えば、ＵＡＶは、所定の飛行シーケンスをとり得る。これは、自動離陸シーケンス、自動着陸シーケンス、又は環境（仮想若しくは現実）又は基準点（例えば、地上局、行き先地点）に相対して所定若しくは半所定の飛行路を含み得る。ＵＡＶの自律タスクの別の例は、ＵＡＶの環境についての情報を収集し得る１つ又は複数のセンサの動作を含み得る。別の例では、自律タスクは通信タスクを含み得る。自律タスクは、ジンバルの動作及び／又はＵＡＶの搭載物に関連し得る。例では、自律タスクは、ジンバルをシミュレーションモードにする命令及び／又はジンバルをシミュレーションモードを終了させる命令であり得る。自律タスクは、シミュレーションモードでＵＡＶの位置データ（現実又は仮想）をジンバルに送信することを含み得る。自律タスクは、１つ又は複数の安定化モードに従ってジンバルでの搭載物を安定化させることを含み得る。自律タスクは、搭載物を有する（現実又は仮想）ターゲットを追尾することを含み得る。自律タスクは、搭載物のオンオフ、異なる画像取得モード（例えば、ビデオか静止か、フィルタリング、カラー、及び照明）になること、ズーム、又は任意の他の機能等の搭載物の任意の機能を含み得る。
【００２５】
ジンバルシミュレーションは、無人機移動シミュレーションに結合してもよく、又はしなくてもよい。例えば、ジンバルがＵＡＶによって支持される場合、ジンバルシミュレーションは、ＵＡＶの飛行シミュレーションに結合し得る。ユーザは、シミュレーション中、ジンバル及び／又はＵＡＶの仮想制御を有し得る。幾つかの場合、ユーザは、ＵＡＶの仮想制御なしでジンバルの仮想制御を有し得る。例えば、ＵＡＶは、シミュレーション中、自律的に飛行し得、一方、ユーザは、ジンバルの単独制御を実施する。他の場合、ユーザは、ＵＡＶの飛行及びジンバルの動作の両方を制御して、ユーザが両方を操作する場合の状況をシミュレートし得る。
【００２６】
ＵＡＶの位置は、ジンバルの動作に影響し得る。例えば、搭載物の向きは、ジンバルの構成と、ＵＡＶの向きとによって影響を受け得る。同様に、空間での搭載物のロケーションも、ジンバルの構成と、空間でのＵＡＶのロケーション（例えば、空間座標）とによって影響を受け得る。ＵＡＶ位置についての情報（現実又は仮想）は、ジンバルシミュレーションの支援に使用し得る。
【００２７】
本明細書では、位置データは、それぞれｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、及びｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔとして表し得るピッチ軸を中心とした姿勢データ、ロール軸を中心とした姿勢データ、及びヨー軸を中心とした姿勢データ等のシミュレーションモードでのＵＡＶの姿勢の記述であるシミュレーション航空機姿勢データを含み得る。位置データは、緯度、経度、及び／又は高度等のシミュレーションモードでの空間内のＵＡＶのロケーションを含み得るシミュレーション航空機空間ロケーションデータを含み得る。シミュレーション航空機データは、任意のタイプの位置データを含み得る。幾つかの場合、シミュレーション航空機データは、飛行中のＵＡＶの現実データから、又は１つ若しくは複数の過去の飛行から導出し得る。シミュレーション航空機データは代替的には、現実位置データに基づかず、飛行シミュレーションデータの一部として構成し得る。シミュレーションデータは、航空機の仮想飛行を制御するユーザからの入力に依存してもよく、又は依存しなくてもよい。幾つかの場合、シミュレーションデータは、計算装置で実行中の位置データ生成器を通して計算装置によりランダムに生成し得る。幾つかの場合、シミュレーション航空機データは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）又はモバイル装置等の計算装置の記憶装置に、ユーザによって記憶された半静的位置データであり得、ＵＡＶの最近の現実位置データに従って定期的に更新し得る。幾つかの場合、シミュレーション航空機データは、シミュレーションで使用される任意のロケーションのメモリに直接記憶し得る。メモリは、ＵＡＶ搭載、ジンバル搭載、搭載物搭載、リモートコントローラ搭載、別個の装置（例えば、サーバ）搭載、又はクラウド計算基盤の一部であり得る。シミュレーション航空機データは、任意のタイプの航空機位置データ（例えば、姿勢データ、空間ロケーションデータ）を含み得る。
【００２８】
シミュレーション中、ユーザは、ジンバルの動作制御を実施し得る。ユーザは、ジンバルによる反応に直接対応する１つ又は複数の入力を提供することにより、ジンバルの仮想動作を直接制御し得る。例えば、ユーザは、１つ又は複数のジンバル構成要素がいかに回転し得るかを制御し得る。ユーザは、ピッチ軸、ヨー軸、及び／又はロー軸を中心とした搭載物の回転を直接制御し得る。ユーザ入力は、１つ又は複数の軸を中心とした搭載物の回転に直接対応し得る。ユーザは、対応する搭載物回転を生み出すために、ジンバル構成要素がどれくらい回転するか、回転速度、又は回転の加速度を制御し得る。
【００２９】
ユーザは、ジンバルを反応させ得る１つ又は複数の入力を提供することにより、ジンバルの仮想動作を間接的に制御し得る。例えば、入力は、ユーザによる更なる介入又は入力なしで、ジンバルに自律タスクを実行させ得る。一例では、入力は、ジンバルに物体を自動的に追跡させ得る。搭載物は、ＵＡＶ位置が変化し得る場合であっても、物体に的を合わせた状態を保ち得る。ジンバルは、ＵＡＶ位置変化を自動的に補償し得る。
【００３０】
幾つかの場合、ユーザは、自律タスクを実行するようにジンバルに命令することを実施し得る。自律タスクを実行する命令は、アクティブモードで使用されるインターフェースと同一のインターフェースを介して、シミュレーションモードでジンバルに提供し得る。インターフェースは、リモートコントローラであり得る。自律タスクは、ＵＡＶ又は外部計算装置若しくは記憶装置と通信リンクを確立して、シミュレーション航空機姿勢データを受信し得る。自律タスクは、ＵＡＶのシミュレーション航空機姿勢データを含む位置データと、ジンバルのジンバル制御データとを結合して、ジンバルのシミュレーションジンバル応答データを取得することに向けられたデータ融合を更に実行し得る。
【００３１】
ジンバルシミュレーションは、実際のジンバルデータを利用してもよく、又は利用しなくてもよい。リモートコントローラは、物理的なジンバルと通信し得る。物理的なジンバルについてのデータは、シミュレーションの支援に使用し得る。データは、本明細書において更に説明するように、ジンバル姿勢情報を含み得る。ジンバル姿勢情報は、ジンバルによって支持される搭載物の姿勢を含み得る。ジンバル姿勢情報は、１つ又は複数のジンバル構成要素の姿勢を含み得る。データは、ジンバルの１つ又は複数のアクチュエータに送信される信号についての情報を含み得る。データは、ジンバルの１つ又は複数のアクチュエータからのフィードバックについての情報を含み得る。幾つかの場合、実際のジンバルデータの代替又は追加として、仮想ジンバルデータを使用し得る。例えば、仮想ジンバル姿勢情報は、ジンバルの１つ又は複数のアクチュエータを制御するために、リモートコントローラからの信号に基づいて提供し得る。物理的なジンバルからの信号は、仮想ジンバル姿勢情報又は任意の他のタイプの仮想ジンバルデータの生成に使用してもよく、又は使用しなくてもよい。
【００３２】
ジンバルのジンバル制御データは、ジンバルが動作中に収集又はサンプリングされるジンバルの現実姿勢データを含み得る。例えば、ジンバルの現実姿勢データは、ジンバルがピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸のうちの１つ又は複数の回りで回転しているときにリアルタイム又は準リアルタイムで収集される。これは、飛行にＵＡＶの関与を必要とせずに行われ得る。したがって、ジンバルの現実姿勢データは、ジンバルを結合し得るＵＡＶに対するジンバルのピッチ姿勢データ、ロール姿勢データ、及びヨー姿勢データであり得る。例えば、ピッチ姿勢データ、ロール姿勢データ、及びヨー姿勢データはそれぞれ、ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌとして表され得る。
【００３３】
ジンバル制御データは、実際のジンバルデータ及び／又は仮想ジンバルデータを含み得る。ジンバル制御データは、ＵＡＶ位置データと結合し得る。ＵＡＶ位置データは、姿勢及び／又はロケーション等のＵＡＶ仮想位置データであり得る。データは、シミュレーション生成システムにおいて結合し得る。シミュレーション生成は、１つ又は複数のプロセッサを含み得る。シミュレーション生成システムは、ＵＡＶ搭載、ジンバル搭載、搭載物搭載、リモートコントローラ搭載、リモート装置搭載、クラウド計算基盤、又は任意の組合せにわたって分散し得る。
【００３４】
幾つかの場合、ジンバルのこれらの現実姿勢データは、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データを含む位置データとのデータ融合のために、リモートコントローラに送信し得る。
【００３５】
幾つかの場合、ジンバル制御データ及びＵＡＶの位置データは、時間領域で互いに同期し得、それにより、ジンバルの結果として生成されるシミュレーションジンバル応答データは、現実環境にはるかに近くなり、したがって、ユーザは、より良い訓練効果を得ることができる。ユーザコマンドはジンバルに送信し得、ジンバルは、物理的に応答してもよく、又は応答しなくてもよいが、ジンバル応答データを返送し得る。物理的なジンバルを利用することにより、ジンバル応答データは、応答のタイミング及び／又は内容においてより現実的であり得る。シミュレーションジンバル応答データは、ＵＡＶ本体座標枠に対するジンバルの相対位置を示すか、又は地表面慣性参照枠に対するジンバルの絶対位置を示すｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ表され得る。
【００３６】
ジンバル制御シミュレーションは、表示装置を使用して、ジンバルの仮想シミュレーション環境を示し得る。アプリケーションを表示装置で実行し得る。表示装置は、ジンバルの動作を制御し得るリモートコントローラの一部であり得る。表示装置は、リモートコントローラとは別個の装置であり得る。表示装置は、リモートコントローラと通信してもよく、又はしなくてもよい。表示装置は、任意選択的にリモートコントローラに脱着可能に搭載してもよく、又はリモートコントローラと共有基板を有してもよい。表示装置は、リモートコントローラとは物理的に別個であってもよく、又はリモートコントローラと無線で通信してもよく、若しくはしなくてもよい。表示装置及びリモートコントローラは、リモート制御システムの一部であってもよい。
【００３７】
アプリケーションは、ディスプレイに三次元仮想環境を表示させ得る。仮想環境は、ＵＡＶ及び／又はジンバルも示し得る第三者ビューから表示し得る。仮想環境は、ジンバルによって支持される撮像装置の視点から表示し得る。表示装置は、環境内のジンバルの移動を示し得る。これは、様々なジンバル構成要素が互いに及び／又は環境に相対していかに移動し得るかを示し得るジンバル外の視点から示し得る。さらに、アプリケーションは、ジンバルの結果として生成されるシミュレーション姿勢データに伴って動的に変更されるビデオ画像を示すこともできる。幾つかの場合、表示装置は、複数のビューを同時に示し得る。例えば、複数のビューは、ＵＡＶ及び／又はジンバル外部の視点からのビューと、撮像装置の視点からのビューとを含み得る。このようにして、ジンバルに対してユーザによって実行される操作は、視覚化し得、ユーザは、所望の画像又は写真をこのシミュレーション環境で取得し得るように、ジンバルの移動を直観的に調整することが可能であり得る。
【００３８】
上述したように、無人機に搭載される無人機制御システムを使用して、無人機の移動又は姿勢を制御し得る。無人機がＵＡＶである場合、無人機制御システムは、仮想環境又はシミュレーション環境内のＵＡＶの飛行を制御するために使用し得る飛行制御システムであり得る。無人機制御システムは、シミュレーション生成システムの一部であり得る。無人機制御システムは、１つ又は複数のプロセッサを含み得る。無人機制御システムは、ＵＡＶ搭載、表示装置搭載、搭載物搭載、リモートコントローラ搭載、別個の装置搭載、クラウド計算基盤の一部、又はこれらの任意の分散をし得る。無人機制御システムは、仮想センサ又は現実センサからのデータを使用して、ＵＡＶのシミュレーション飛行データ及びシミュレーション姿勢データを生成し得る。幾つかの場合、ＵＡＶは、飛行モード又はシミュレーションモード内で動作し得る。飛行モードの場合、ＵＡＶ飛行制御システムは、信号をＵＡＶの推進ユニットに送信して、ＵＡＶの飛行をもたらす。シミュレーションモードの場合、ＵＡＶ飛行制御システムは、信号を推進ユニットに送信せずに、信号を物理的モデルに送信し得る。物理的モードは仮想フィードバックを提供し得、仮想フィードバックは、ＵＡＶのシミュレーション飛行の定義に役立ち得る。ＵＡＶの現実飛行中及びＵＡＶのシミュレーション飛行中、同じ飛行制御システムを使用し得る。
【００３９】
さらに、上述したように、リモート制御システムを使用して、仮想環境又はシミュレーション環境内のジンバルの移動を制御し得る。リモート制御システムは、ジンバルの制御を達成するユーザ入力を受け入れるように構成されるリモートコントローラを含み得る。リモート制御システムは、ＵＡＶ及び／又はジンバルに搭載されるジンバル制御システムと通信するように構成し得る。リモート制御システムは、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データを受信し、ジンバルのシミュレーション姿勢データを視覚的表示のために表示装置に送信するように構成することもできる。シミュレーション生成システムは、リモート制御システムであってもよく、又はなくてもよい。シミュレーション生成システムは、リモート制御システムから１つ又は複数の別個の装置に存在し得る。
【００４０】
本明細書では、現実的なジンバルシミュレーションを提供するように構成されるシステム、方法、及び装置が提供される。現実的なジンバルシミュレーションは、ジンバルの現実の動作で使用される構成要素を含むジンバル制御のシミュレーションであり得る。現実的なジンバルシミュレーションシステムの可能な構成要素が図１に示される。現実的なジンバルシミュレーションシステムは、リモートコントローラ１０１と、表示装置１０２と、リモートコントローラと表示装置との間のコネクタ１０３と、ＵＡＶ等の無人機１０４と、無人機によって支持されるジンバル１０５と、ジンバルによって支持される画像取得装置１０６等の搭載物とを備え得る。
【００４１】
リモート制御システムは、ジンバル制御システムと通信し得る。リモート制御システムは、リモートコントローラ及び／又は表示装置を含み得る。示されるように、リモートコントローラ及び表示装置は別個の装置であり得る。リモートコントローラ及び表示装置は、コネクタを介して互いに接続し得る。コネクタは可撓性ケーブルであり得る。リモートコントローラ及び表示装置は、互いに直接接続し得る。リモートコントローラ及び表示装置は、互いに取り外し可能に直接接続してもよく、又は互いに永続的に接続してもよい。リモートコントローラ及び表示装置は、１つ又は複数の中間装置を介して互いに間接的に接続し得る。リモートコントローラ及び表示装置は、互いに取り外し可能に間接的に接続してもよく、又は互いに永続的に接続してもよい。リモートコントローラ及び表示装置は、互いに物理的に別個であり得る。リモートコントローラ及び表示装置は、互いに通信し得る。リモートコントローラ及び表示装置は、ハードワイヤード接続を介して、又は無線接続を介して通信し得る。幾つかの場合、直接無線通信を提供し得る。代替的には、１つ又は複数の中間装置（例えば、基地局、衛星、タワー）との通信又はネットワークを介した通信等の間接的無線通信を提供し得る。リモートコントローラ及び表示装置は、同じ装置であり得る。リモートコントローラは、ＵＡＶ及び／又はジンバルの動作に影響する入力を受け入れるとともに、シミュレーションに関する情報を表示し得る。リモート制御システムは、単一の装置又は複数の装置を包含し得る。
【００４２】
リモートコントローラを使用して、アクティブモード又はシミュレーションモードでのジンバルの動作を制御し得る。リモートコントローラは、現実飛行動作又はシミュレーションモードでＵＡＶを制御するのに使用されるものと同じリモートコントローラであり得る。幾つかの場合、リモートコントローラは、現実飛行動作でジンバル及び／又はＵＡＶの制御に使用されるリモートコントローラと同様又は同一のコピーであり得る。リモートコントローラは、任意の組合せの物理的ユーザインターフェースメカニズムを有し得る。物理的ユーザインターフェースメカニズムは、ユーザが触れるか、又は操作して、ジンバル及び／又はＵＡＶの少なくとも１つの機能を制御するリモートコントローラ上の構成要素であり得る。例では、物理的ユーザインターフェースメカニズムは、ボタン、ジョイスティック、レバー、ローラボール、タッチスクリーン、スイッチ、ダイアル、又はつまみであり得る。物理的インターフェースは、リモートコントローラの姿勢を測定し得る１つ又は複数の慣性センサを含み得る。幾つかの場合、物理的ユーザインターフェースは２つ以上のジョイスティックを備え得る。ジョイスティックは、垂直及び／又は水平に移動し得る。ジョイスティックは、垂直及び水平の両方で移動し得る。ジョイスティックを使用して、ピッチ、ロール、及びヨーを制御し得、したがって、物理的ユーザインターフェースメカニズムは、図１に示されるように、ロール軸、ヨー軸、及び／又はピッチ軸を中心としたジンバルの移動を制御することができるように構成し得る。物理的ユーザインターフェースメカニズムは、シミュレーション環境でジンバル及び／又はＵＡＶの動作にわたるユーザ制御を提供するように更に構成し得る。幾つかの実施形態では、１つ又は複数の制御をジンバル及びＵＡＶの制御に使用し得る。制御は、物理的制御又は仮想制御であり得る。例えば、物理的制御は、ジンバル及びＵＡＶの制御に使用し得る同じ組のジョイスティックであり得、仮想制御は、ジンバル及びＵＡＶを制御する仮想方向キーであり得る。他の実施形態では、異なる組のジョイスティックを使用して、ジンバル及びＵＡＶを制御し得る。同様に、同じ物理的ユーザインターフェースを使用して、ジンバル及びＵＡＶを制御し得る。代替的には、異なる物理的ユーザインターフェースを使用して、ジンバルＵＡＶを制御し得る。同じリモートコントローラを使用して、ジンバル及びＵＡＶを制御し得る。幾つかの実施形態では、ジンバルリモートコントローラ及びＵＡＶリモートコントローラは、別個の装置として提供し得る。ジンバルリモートコントローラ及びＵＡＶリモートコントローラは、互いに物理的に接続されてもよく、又はされなくてもよい。ジンバルリモートコントローラ及びＵＡＶリモートコントローラは、互いに通信してもよく、又はしなくてもよい。ジンバルリモートコントローラ及びＵＡＶリモートコントローラは、同じユーザによって同時に操作されるように構成し得る。代替的には、ジンバルリモートコントローラ及びＵＡＶリモートコントローラは、異なるユーザによって同時に操作されるように構成し得る。幾つかの場合では、ジンバルシミュレーションのために、ジンバルの制御のみが提供される。代替的には、ジンバル及びＵＡＶの両方の制御を提供し得る。
【００４３】
幾つかの場合、物理的ユーザインターフェースは、ＵＡＶの非飛行動作を制御するメカニズムを提供し得る。非飛行動作は、ＵＡＶに搭載されたセンサ又は搭載物の移動であり得る。非飛行動作は、搭載物を担持するように構成し得るＵＡＶのジンバルの動作を含むこともできる。非飛行動作の別の例は、ＵＡＶに搭載されたセンサによって前に収集されたシミュレーション姿勢データの集まり及び／又は報告であることができる。さらに、物理的ユーザインターフェースは、ＵＡＶの自律動作又はタスクを開始するメカニズムを提供し得る。例では、自律タスク又は動作は、ＵＡＶによるリモートコントローラ内のリモート制御システムへのシミュレーション姿勢データを含む位置データの送信であり得る。幾つかの実施形態では、ジンバル１０５の動作の制御は、ジンバルの１つ又は複数の構成要素の回転加速度、ジンバルの１つ又は複数の構成要素の回転速度、ジンバルの１つ又は複数の構成要素の姿勢、及び／又はジンバル又はジンバルのより多くの構成要素への電力の制御を含み得る。
【００４４】
幾つかの実施形態によれば、リモートコントローラは、有線接続又は無線接続を通して表示装置に接続し得る。上述したように、リモートコントローラ及び表示装置の任意の他の構成又は関係も提供し得る。
【００４５】
表示装置は、計算構成要素と、視覚的表示とを備える装置であり得る。計算構成要素は、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のメモリ記憶装置とを備え得る。プロセッサは、非一時的コンピュータ可読媒体に従って命令を実行するように構成し得る。メモリは、本明細書に記載される１つ又は複数のステップを実行するコード、論理、又は命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。表示装置は、ジンバル制御シミュレーションを実行するプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。表示装置は、スマートフォン等のモバイル装置であり売る。幾つかの場合、表示装置は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、又は仮想現実ヘッドセットであり得る。代替的には、表示装置は、計算構成要素及び視覚的表示の組合せであり得、視覚的表示は、タッチスクリーン、プロジェクタ、ＬＣＤ画面、プラズマ画面、ＬＥＤ若しくはＯＬＥＤ画面、テレビジョン、又はモニタであり得る。
【００４６】
表示装置は、ジンバル制御シミュレーション中、ジンバルのシミュレーション姿勢データの視覚的表現及び／又はテキスト表現を提供し得る。幾つかの場合、表示装置は、ジンバル制御シミュレーション中、オーディオフィードバックを更に提供し得る。表示装置は、タッチスクリーン、スイッチ、ボタン、キー、つまみ、マウス、ポインタ、トラックボール、ジョイスティック、タッチパッド、慣性センサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計）、マイクロホン、視覚的センサ、又は赤外線センサ等のユーザインタラクティブ構成要素を通して、ユーザ入力を受信するように構成し得る。ユーザインタラクティブ構成要素は、タッチ入力、位置入力、オーディオ入力、又は視覚的入力を受信し得る。
【００４７】
リモートコントローラは、表示装置と通信し得る。リモートコントローラと表示装置との間の通信は、有線又は無線接続を通して提供し得る。無線接続は、ＲＦ接続、ＩＲ接続、ＷｉＦｉネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、セルラネットワーク、又は任意の他の利用可能な無線ネットワークを通して、リモートコントローラと表示装置との間に提供し得る。追加又は代替として、永続的なワイヤ接続、同軸ケーブル接続、ファイアワイヤ接続、ＭＩＤＩ接続、ｅＳＴＡＴＡ接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、又はデータ伝送を可能にする任意の他の利用可能な有線接続を通して、有線接続をリモートコントローラと表示装置との間に提供し得る。幾つかの場合、有線接続は、ＵＳＢポートを介してＵＳＢケーブル１０３を通して接続し得る。幾つかの場合、表示装置は、リモートコントローラに統合され、リモートコントローラの一部になる。したがって、単にリモートコントローラを保持することにより、ジンバル制御のシミュレーションを監督することがユーザにとって容易である。
【００４８】
幾つかの実施形態では、リモートコントローラ及び／又は表示装置は、無人機制御システム又は飛行コントローラと有線接続又は無線接続を通して通信し得る。無人機制御システムは、ＵＡＶに搭載又は非搭載であり得る。幾つかの実施形態では、無人機制御システムは、リモートコントローラ又は表示装置に搭載し得る。無人機制御システムは、リモートコントローラ及び／又は表示装置からの入力に応答して、ＵＡＶのシミュレーション姿勢を記述する位置データを生成するように構成し得る。位置データは、ＵＡＶのシミュレーション空間ロケーションを含んでもよく、又は含まなくてもよい。無人機制御システムは、リモートコントローラ及び／又は表示装置を通してユーザから入力を受信し得る。無人機制御システムは、現実又は仮想センサデータを生成し、このデータを無人機制御システムに返信し得る１つ又は複数の構成要素のシステムに入力を通信し得る。現実又は仮想センサデータに基づいて、無人機制御システムは、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データ等の位置データを生成し、このシミュレーションデータをシミュレーション生成システムに送信し得る。
【００４９】
リモート制御システムは、ＵＡＶ及び／又はジンバルにリモートであり得る。リモート制御システムは、ジンバル制御システムにリモートであり得る。ＵＡＶ及び／又はジンバルのロケーションは、リモート制御システムのロケーションから独立し得る。幾つかの場合、ＵＡＶ及び／又はジンバルとリモート制御システムとの間の距離が制限され得る。代替的には、ＵＡＶ及び／又はジンバルとリモート制御システムとの間の距離に制限がないことがある。
【００５０】
リモートコントローラ及び／又は表示装置は、ジンバル制御システムとの有線接続又は無線接続を通して通信し得る。ジンバル制御システムは、ジンバル及び／又はＵＡＶに搭載されてもよく、又は搭載されなくてもよい。幾つかの実施形態では、ジンバル制御システムは、リモートコントローラ又は表示装置に搭載し得る。ジンバル制御システムは、リモートコントローラ及び／又は表示装置からの入力に応答して、搭載物又は１つ若しくは複数のジンバル構成要素のシミュレーション姿勢を記述した位置データを生成するように構成し得る。姿勢情報は、仮想環境又はＵＡＶに対するものであり得る。ジンバル制御システムは、リモートコントローラ及び／又は表示装置を通してユーザから入力を受信し得る。ジンバル制御システムは、現実又は仮想センサデータを生成し、このデータをジンバル制御システムに返送し得る１つ又は複数の構成要素のシステムに入力を通信し得る。現実又は仮想センサデータに基づいて、ジンバル制御システムは、ジンバルのシミュレーション姿勢データ等の位置データを生成し、このシミュレーションデータをシミュレーションシステムに送信し得る。ジンバルは、ユーザ入力に応答して移動中であってもよく、又は移動中でなくてもよい。
【００５１】
シミュレーション生成システムは、リモートコントローラを含み得る。シミュレーション生成システムは、本明細書の他の箇所で説明されるように、任意の他の装置であってもよく、又は複数の装置に分散し得る。シミュレーション生成システムにおいて、データは、シミュレーションジンバル応答データを生成するように結合し得る。シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルのシミュレーション姿勢データを含み得る。ジンバルのシミュレーション姿勢データは、環境に関し得る。シミュレーションＵＡＶ位置情報は、シミュレーションジンバル位置情報（例えば、ＵＡＶに対する）と結合されて、シミュレーションジンバル応答データを生成し得る。以下、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データを含む一データと、ジンバルの現実姿勢データを含むジンバル制御データとを取得する方法を説明する。
【００５２】
ＵＡＶは、第１又は第２の動作モードで動作し得る。第１の動作モードでは、ＵＡＶは、リモートコントローラ１０１から命令又は入力を受信することにより、現実環境で飛行し得る。したがって、第１の動作モードは飛行モード又はアクティブモードであり得る。
【００５３】
第２の動作モードはシミュレーションモードであり得る。第２の動作モードでは、ＵＡＶは、物理的に休止状態のままであり得、現実環境内で自己推進式でなくてもよい。ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニット１０７は、ＵＡＶがシミュレーションモードである間、動作しなくてもよく、これは、後述するジンバルのシミュレーションモードに一致し得る。シミュレーションモードでは、ＵＡＶに搭載される１つ又は複数の構成要素は、ジンバル制御シミュレーションに寄与し得る。
【００５４】
ＵＡＶが飛行モードで動作している場合、リモートコントローラは、入力を無人機制御システムに提供し得る。リモートコントローラによって提供される入力は、飛行制御データであり得る。飛行制御データは、飛行路を変更するか、又は飛行イベントを開始若しくは停止させる命令であり得る。例では、飛行制御データは、推進システムの開始命令、推進システムの停止命令、推進システムへの電力を増大させる命令、推進システムへの電力を低減させる命令、ＵＡＶの機首方位を変更する命令、ＵＡＶの高度を変更する命令、ＵＡＶ上のセンサをオンにする命令、ＵＡＶ上のセンサをオフにする命令、ＵＡＶに搭載されるセンサからのセンサデータを報告する命令、又はＵＡＶ上のオートパイロット機能を開始する命令であり得る。無人機制御システムは、１つ又は複数のプロセッサを使用して飛行制御データを受信し処理し得る。プロセッサは、飛行制御データを、飛行動作を変更、開始、若しくは停止する命令に個々に又は集合的に変換するように構成し得る。プロセッサは、飛行動作モード及びシミュレーション動作モードの両方で飛行制御データを同一に変換し得る。
【００５５】
ＵＡＶ１０４が飛行モードである場合、飛行制御データは、ＵＡＶの１つ又は複数の推進ユニットに通信し得る。無人機制御システム（例えば、ＵＡＶに搭載）は、ＵＡＶが飛行モードである場合、１つ又は複数の推進ユニットに通信される１つ又は複数の飛行信号を生成するように構成し得る。ＵＡＶが飛行モードである場合、１つ又は複数の推進ユニットは、飛行信号に応答して、ＵＡＶの飛行を作動させ許可するように構成し得る。１つ又は複数の推進ユニットは、ＵＡＶが、１つ又は複数の推進ユニットが飛行信号を受け取らないことがあるシミュレーションモードである場合、休止状態のままであり、ＵＡＶの飛行を許可しないように更に構成し得る。
【００５６】
任意選択的に、飛行モードにおいて、リモートコントローラは、ＵＡＶの搭載物を保持するジンバル等の支持機構の作動を制御するように構成し得る。ジンバルは、ＵＡＶに永続的に固定されてもよく、又はＵＡＶに取り外し可能に取り付けられてもよい。ジンバルは、互いに相対して移動可能であり得る１つ又は複数のジンバル構成要素を含み得る。ジンバル構成要素は、互いに相対して１つ又は複数の軸の回りで回転し得る。ジンバルは、互いに相対して１つ又は複数のジンバル構成要素の回転をもたらす１つ又は複数のアクチュエータを含み得る。アクチュエータはモータであり得る。アクチュエータは、時計回り方向及び／又は反時計回り方向の回転を許可し得る。アクチュエータは、アクチュエータの位置又は移動についてフィードバック信号を提供してもよく、又は提供しなくてもよい。幾つかの場合、１つ又は複数のジンバル構成要素は、追加のジンバル構成要素の重量を支持又は耐え得る。幾つかの場合、ジンバル構成要素は、ピッチ軸、ヨー軸、及び／又はロール軸を中心とした搭載物の回転を許し得る。ジンバル構成要素は、ピッチ軸を中心とした回転を許し得、別のジンバル構成要素は、ヨー軸を中心とした回転を許し得、別のジンバル構成要素は、ロール軸を中心とした回転を許し得る。
【００５７】
ジンバルは搭載物を支持し得る。搭載物は、ジンバルに永続的に固定されてもよく、又はジンバルに取り外し可能に取り付けられてもよい。搭載物は、ジンバル構成要素によって支持し得る。搭載物は、ジンバル構成要素に向けられ接続し得る。搭載物は、ジンバル構成要素に相対して固定位置に留まり得る。代替的には、搭載物は、ジンバル構成要素に相対して回転し得る。
【００５８】
搭載物は、外部センサ、例えば、画像取得装置を含むカメラユニットであり得る。画像取得装置は、ＵＡＶの移動から独立して移動可能であり得る。画像取得装置は、ジンバルを使用してＵＡＶに相対して移動可能であり得る。推進ユニットと同様に、ＵＡＶは飛行モードである場合、支持機構、搭載物、センサ、及び／又はＵＡＶの他の構成要素は、ＵＡＶ搭載の１つ又は複数の制御システムから、支持機構、搭載物、センサ、及び／又は他の構成要素に向けられた対応する動作を生じさせ得る様々な制御信号を受信し得る。ＵＡＶがシミュレーションモードである場合、ユーザは、ＵＡＶを実際に作動させて離陸させずに、ＵＡＶ搭載のカメラの方向の制御を実施し得る。ジンバルがシミュレーションモードである場合、ユーザは、ジンバルを実際に作動させて回転させずに、カメラの方向の制御を実施し得る。代替的には、シミュレーションモードでは、ジンバルはやはり回転し得る。
【００５９】
幾つかの実施形態では、ＵＡＶは、ＵＡＶは、ジンバル制御シミュレーションに参加し得る。ユーザがジンバル制御をシミュレーションしたい場合、ＵＡＶ及び／又はジンバルは、リモートコントローラからのユーザ命令によりオンにし得る。ジンバル制御システム又は無人機制御システムは、位置データを送信し得、位置データは、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データ及び／又はジンバルのシミュレーション姿勢データを含み得る位置データをシミュレーション生成システムに送信し得る。シミュレーション生成システムは、リモートコントローラ内にリモート制御システムを含み得る。シミュレーション生成システムでは、データ融合を実行して、シミュレーションジンバル応答データを生成することができる。代替又は追加として、シミュレーション生成システムは、ジンバル及び／又はＵＡＶに搭載されるジンバル制御システムを含み得、結果として生成されるシミュレーションジンバル応答データは、上述したように、有線接続又は無線接続を介してリモート制御システムに送信し得る。リモート制御システムは、リモートコントローラ及び／又は表示装置１０２を含み得る。シミュレーションジンバル応答は、表示装置に表示し得る。
【００６０】
幾つかの実施形態では、ＵＡＶは、ＵＡＶが第１又は第２のモードであることを示すモード信号を受信するように構成された受信器を備え得る。モード信号は、リモートコントローラ、表示装置、又は受信器と通信する別個の装置によって提供し得る。幾つかの場合、信号は、ＵＡＶ上のハードウェア構成要素を通して提供し得る。ハードウェア構成要素は、信号をＵＡＶに提供するようにユーザによって操作し得る。例えば、ハードウェア構成要素は、第１の位置と第２の位置との間で物理的変位して、第１又は第２のモードを示す信号を提供し得るスイッチ、ボタン、又はつまみであり得る。別の例では、飛行モードは、ＵＡＶのデフォルトモードであり得、ＵＡＶは、ＵＡＶがジンバル制御シミュレーションを促進するように動作するシミュレーションモードへの変更をモード信号が示す場合を除き、飛行モードで動作し得る。上述したように、ＵＡＶは、シミュレーション位置データをシミュレーション生成システム（例えば、リモート制御システム、ジンバル制御システム）に送信し得る。追加又は代替として、シミュレーション生成システムは、ＵＡＶ搭載であり得、ＵＡＶは、リモートコントローラから受信されるジンバル制御データに基づいて、それ自体でデータ融合を実行し得る。
【００６１】
ジンバルは、ジンバルが第１のモードであるか、それとも第２のモードであるかを示すモード信号を受信するように構成される別個の受信器を有してもよく、又は有さなくてもよい。モード信号は、リモートコントローラ、表示装置、又はジンバル受信器と通信する別個の装置によって提供し得る。幾つかの場合、信号は、ジンバル上のハードウェア構成要素を通して提供し得る。ハードウェア構成要素は、ユーザによって操作されて、信号をジンバルに提供し得る。例えば、ハードウェア構成要素は、第１の位置と第２の位置との間に物理的に配置されて、第１又は第２のモードを示す信号を提供し得るスイッチ、ボタン、又はつまみであり得る。別の例では、アクティブモードは、ジンバルのデフォルトモードであり得、ジンバルは、モード信号がシミュレーションモードへの変更を示す場合を除き、アクティブモードで動作し得る。幾つかの実施形態では、ＵＡＶは、モード選択をジンバルに自動的に通信し得る。ジンバルモードは、ＵＡＶモードに一致するように自動的に更新し得る。例えば、ＵＡＶが飛行モードである場合、ジンバルは、自動的にアクティブモードであり得る。ＵＡＶがシミュレーションモードである場合、ジンバルはシミュレーションモードであることもできる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、ＵＡＶ搭載の何れの構成要素も、ジンバル制御シミュレーションで使用し得る。例えば、シミュレーションモードでは、仮想ＵＡＶは、仮想環境又はシミュレーション環境で飛行し得、したがって、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データを含む位置データは、そのような環境で取得又は生成し得る。仮想ＵＡＶ及び仮想環境は、コンピュータ環境で確立される空間等の仮想空間又はシミュレーション空間内に数学的に存在し得る。仮想ＵＡＶは、現実環境での現実ＵＡＶと同じ機能を仮想環境で有し得る。換言すれば、現実ＵＡＶは、ジンバル制御のシミュレーションを実施する必要がない。ジンバル制御シミュレーションは、ＵＡＶのシミュレーション姿勢データを含む位置データが利用可能な限り、現実ＵＡＶなしで、多くの異なる柔軟な方法で実施し得る。ＵＡＶのシミュレーション姿勢データは、現実ＵＡＶからのものであってもよく、又はなくてもよい。ＵＡＶのシミュレーション姿勢データは、ＵＡＶの無人機制御システムによって生成されてもよく、又は生成されなくてもよい。ＵＡＶのシミュレーション姿勢データは、純粋に仮想ＵＡＶに基づいて１つ又は複数のプロセッサを用いて生成し得る。
【００６３】
幾つかの実施形態では、ジンバル１０５は、第１の動作モード又は第２の動作モードで動作し得る。第１の動作モードでは、ジンバルは、ＵＡＶ１０４によって支持し得、画像取得装置１０６を支持し得る。さらに、ジンバルはオンにされており、シミュレーション動作を実行するのではなく、航空写真撮影のために画像取得装置を運ぶ準備ができている。任意選択的には、画像取得装置は、ジンバルが第１の動作モードであるとき、電源オンし得る。画像取得装置は、第１の動作モードでストリーミングで取得画像を通信するように構成し得る。したがって、ここでは、ジンバルの第１の動作モードはアクティブモードであり得る。
【００６４】
第２の動作モードでは、ジンバル１０５は、ＵＡＶ１０４によって支持されてもよく、又はされなくてもよい。さらに、ジンバルは、画像取得装置を支持してもよく、又は支持しなくてもよい。ジンバルは、配置を調整し得、幾つかの実施形態では、画像取得装置が搭載される場合、画像取得装置を駆動して、ジンバルに配置された１つ又は複数のアクチュエータによって回転させ移動させ得、ここで、ジンバルの移動は、画像取得装置に実際の航空写真撮影を実行させるのではなく、単にジンバルの現実の姿勢データを含むジンバル制御データをもたらすことが意図される。換言すれば、ジンバルの第２の動作モードはシミュレーションモードであり、このモードでは、ジンバルの現実ジンバル姿勢データを含むジンバル制御データを収集して、シミュレーションジンバル応答データを生成し得る。これは、ジンバルが、ユーザ入力に応答して物理的にどれくらい移動することになるのかなど、現実的なフィードバックをユーザに提供し得る。シミュレーションＵＡＶ姿勢データは、シミュレーションジンバル応答データの生成に当たり、組み合わせて使用し得る。幾つかの実施形態では、ジンバルは配置を調整せず、画像取得装置は回転されない。ジンバルに搭載された現実のセンサからの情報は、仮想ジンバル姿勢データとして使用されてもよく、又はされなくてもよい。幾つかの場合、ジンバル制御システムとの通信を行い得る。ジンバル制御システムは、アクティブモードで移動する命令をジンバルアクチュエータに送信し得る。シミュレーションモードでは、ジンバル制御システムは実際には、アクチュエータを移動させる信号を送信せず、信号を生成し、シミュレーションジンバル姿勢データを生成し得る。
【００６５】
第２の動作モードでは、画像取得装置は電源がオンであってもよく、又はなくてもよい。幾つかの場合、画像取得装置は電源オフされる。第２の動作モードでは、画像取得装置は、画像取得装置によって取得された画像データを記録中若しくはストリーミング中であってもよく、又はなくてもよい。幾つかの場合、画像取得装置は、シミュレーションモードでは、画像データを記録中又はストリーミング中ではない。代わりに、仮想画像データを生成し、表示装置に表示し得る。仮想画像データは、仮想環境内の画像取得装置の仮想位置を反映し得る。仮想環境に対する画像取得装置の仮想位置は、シミュレーションジンバル応答データを反映し得る。
【００６６】
幾つかの実施形態では、ジンバルは受信器を含み得、受信器を通して、ユーザは、ジンバルのアクティブモードとシミュレーションモードとのモード切替を開始し得る。例では、ユーザは、シミュレーションモードでジンバルを使用することを選び得る。このために、ユーザは、モード切替信号又はモード選択信号を受信器に提供して、ジンバルがシミュレーションモードで動作すべきであることを示し得る。ユーザは、ジンバル上の物理的インターフェース（例えば、スイッチ、ボタン、レバー、又はつまみ）を介してモード切替信号を提供し得る。幾つかの場合、ユーザは、リモートコントローラ上の物理的なインターフェース機構を介してリモートコントローラを通してモード切替信号を提供し得る。幾つかの場合、ジンバル又はＵＡＶの制御に使用されるリモートコントローラとは異なり得る代替の装置又はリモート装置が、モード切替信号をジンバルに送信するために使用し得る。
【００６７】
追加又は代替として、表示装置を使用して、モード切替信号をジンバルに送信し得る。例えば、表示装置は、オンになると、ジンバルに配置された通信ユニットに自動的に接続し得る。ジンバルは、表示装置がジンバルと通信する場合は常に、デフォルトによって自動的にシミュレーションモードになり得る。幾つかの場合、ジンバルは、自動的にはシミュレーションモードにならず、ユーザは、例えば、表示装置上のタッチスクリーンを使用することにより、表示装置を通してジンバルに配置された受信器にモード切替信号を通信し得る。
【００６８】
ジンバルに配置された受信器が、モードをシミュレーションモードからアクティブモードに切り換えるモード切替信号を受信する場合、ジンバルは即座にシミュレーションモードを停止し、アクティブモードになり得、アクティブモードにおいて、ＵＡＶが飛行し、画像取得装置を介して航空写真撮影を実行する間、ジンバルはＵＡＶと共に動作するように準備される。
【００６９】
任意選択的に、シミュレーションモードにおいて、リモートコントローラは、ＵＡＶの搭載物（例えば、画像取得装置）を保持する支持機構（例えば、ジンバル）の作動を制御するように構成し得る。搭載物は、外部センサ、例えば、カメラユニットであり得る。搭載物は、ＵＡＶの移動から独立して移動可能であり得る。任意選択的に、シミュレーションモードにおいて、リモートコントローラは、支持機構（例えば、ジンバル）の作動を制御するように構成し得、支持機構はＵＡＶに物理的に搭載されてもよく、又はされなくてもよい。例えば、ユーザは、ＵＡＶ、ジンバル、リモートコントローラ、表示装置、又は他の装置に搭載し得るジンバル制御システムを使用して、ジンバル制御シミュレーションでＵＡＶ搭載カメラの方向制御を実施し得る。別の例では、ユーザは、ＵＡＶ又は他の無人機になくてもよく、ジンバルによって支持されるカメラの方向制御を実施し得る。したがって、ユーザは、他のＵＡＶ機能を心配せずに単独で、又はＵＡＶ機能をシミュレーションさせながら、ジンバル制御を実施することに集中し得る。
【００７０】
ジンバルシミュレーションシステムが提供可能である。ジンバルシミュレーションシステムは、無人機搭載のジンバルを備え得る。ジンバルシミュレーションシステムは、ジンバル、無人機、搭載物、又は本明細書に記載される任意の他の装置若しくは構成要素に搭載されるジンバル制御システムを更に備え得る。ジンバル制御システムは、ジンバル制御データをリモート制御システムから受信し、無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信するように構成し得る。無人機のシミュレーション位置は、無人機搭載の無人機制御システムから生成してもよく、又は物理的無人機を必要とせずに仮想的に生成してもよい。シミュレーション位置は、無人機のシミュレーション向きに少なくとも部分的に基づき得る。さらに、無人機に搭載された無人機制御システムから無人機の姿勢を記述した位置データは、シミュレーション天候データに少なくとも部分的に基づき得る。
【００７１】
幾つかの実施形態では、無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、（１）ピッチ軸を中心とした無人機の回転、（２）ヨー軸を中心とした無人機の回転、又は（３）ロール軸を中心とした無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づく。位置データは、無人機のシミュレーション空間ロケーションを含み得る。無人機のシミュレーション空間ロケーションは、無人機の（１）緯度、（２）経度、又は（３）高度のうちの少なくとも１つを含み得る。無人機のシミュレーション空間ロケーションは、推進ユニットへのシミュレーション出力に基づいて生成し得る。シミュレーション空間ロケーションは、シミュレーション天候データに更に基づきにおいて得る。
【００７２】
ジンバル制御システムは、（ｉ）ジンバル制御データ及び（ｉｉ）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成し得る。ジンバル制御データは、物理的なジンバル又は物理的なジンバルの制御に使用されるジンバル制御システムからのデータを組み込んでもよく、又は組み込まなくてもよい。ジンバルシミュレーションシステムは、シミュレーションジンバル応答データをリモート制御システムに送信するように構成される通信ユニットを更に備え得る。シミュレーションジンバル応答データは、ここでは、１つ又は複数のプロセッサによって生成し得る。シミュレーションジンバル応答データは、シミュレーション生成システムにおいて生成し得る。
【００７３】
幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモード信号に基づいて特定される。ジンバルモード信号は、無人機にリモートのリモート制御システムにおいて生成し得る。さらに、ジンバルモード信号は、複数のジンバルモードからのジンバルモード選択を示すユーザ入力に応答して生成される。シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルのシミュレーションジンバル状態情報を示す視覚的表示を含む表示装置によって取得し得る。シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルによって支持されるカメラによって取得されるシミュレーション視覚データを含む。リモート制御システムは、現実飛行動作において無人機及び／又はジンバルの動作に使用されるリモートコントローラを含み得る。リモートコントローラは、ジンバルの機首方向の制御に有用な１つ又は複数のジョイスティック制御装置を含み得る。
【００７４】
幾つかの実施形態では、ジンバルシミュレーションシステムは表示装置を更に備え得、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データを受信し、ジンバル応答データによって記述される向きで、ジンバルの視覚図を表示する。表示装置は、リモート制御システムの一部であり得る。表示装置は、リモートコントローラに統合してもよく、リモートコントローラに接続してもよく、又はリモートコントローラと通信してもよい。表示装置は、ジンバル制御システムと通信するハンドヘルド装置であり得る。表示装置は、ジンバル制御システムと直接通信してもよく、又はリモートコントローラを通してジンバル制御システムと通信してもよい。リモートコントローラは、ジンバル制御システムと直接通信してもよく、又は表示装置を通してジンバル制御システムと通信してもよい。リモートコントローラ及び／又は表示装置は、ジンバル制御システムと直接通信してもよく、又はＵＡＶ若しくは搭載物を通してジンバル制御システムと通信してもよい。
【００７５】
本発明の実施形態によれば、ジンバル制御シミュレーションは、ユーザが、ジンバル１０５の利用により慣れ、画像取得装置が現在、航空写真撮影に向けられている方向を制御できるようにする。
【００７６】
図２は、本発明の実施形態によるジンバル制御をシミュレートする方法を概略的に示すフローチャートである。任意のステップは任意選択的であり、且つ／又は異なる順序で実行し得る。任意のステップは、他のステップと交換し得る。
【００７７】
ジンバル制御をシミュレートする方法は、ジンバル制御データと、無人機位置データとを取得すること（２０１）を含み得る。シミュレーションジンバル応答が、ジンバル制御データ及び位置データに基づいて生成し得る（２０２）。シミュレーションジンバル応答は、リモート制御システムに送信し得る（２０３）。
【００７８】
ジンバル制御データ及び無人機位置データを取得し得る（２０１）。ジンバル制御データは、リモート制御システムから送信し得る。リモート制御システムは、ジンバル制御システムと通信するように構成し得る。ジンバル制御データは、リモート制御システムのリモートコントローラにおけるユーザの入力に基づいて生成し得る。ユーザの入力は、ジンバルの直接制御であってもよく、又はジンバルによる自動動作を開始し得るジンバルの間接的制御であってもよい。ジンバル制御データは、ユーザ入力に応答して、ジンバルからの測定値を含んでもよく、又は含まなくてもよい。ジンバル制御データは、ユーザ入力に応答して、無人機に対するシミュレーションジンバル姿勢を含んでもよく、又は含まなくてもよい。無人機位置データは、無人機のシミュレーション姿勢を記述し得る。無人機のシミュレーション姿勢は、無人機の無人機制御システムにより生成してもよく、又は無人機の任意の物理的な構成要素を用いて生成してもよい。代替的には、無人機のシミュレーション姿勢は、物理的な無人機又は無人機の無人機制御システムを必要とせずに、全体的に仮想で生成し得る。無人機位置データは、無人機のシミュレーション空間ロケーションを含んでもよく、又は含まなくてもよい。無人機のシミュレーション空間ロケーションは、無人機の無人機制御システムにより生成してもよく、又は無人機の任意の物理的構成要素を用いて生成してもよい。代替的には、シミュレーション空間ロケーションは、物理的無人機又は無人機の無人機制御システムを必要とせずに、全体的に仮想で生成し得る。
【００７９】
シミュレーションジンバル応答データは、ジンバル制御データ及び無人機位置データに基づいて生成される（２０２）。無人機位置データは、無人機のシミュレーション姿勢を記述し得る。無人機位置データは、無人機のシミュレーション空間ロケーションを記述してもよく、又はしなくてもよい。シミュレーションジンバル応答データは、ジンバル制御システムにおいて生成し得る。シミュレーションジンバル応答データは、シミュレーション生成システムにおいて生成し得、シミュレーション生成システムはジンバル制御システムを含んでもよく、又は含まなくてもよい。シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルの位置についての情報を含み得る。ジンバルの位置についての情報は、仮想環境に相対し得る。例えば、仮想環境に相対するジンバルの仮想位置は、ＵＡＶに相対するジンバルの仮想位置と、仮想環境に相対するＵＡＶの仮想位置とに基づいて生成し得る。仮想位置は、姿勢情報及び／又は空間位置情報を含み得る。他の実施形態では、ジンバル仮想位置は、仮想環境又はＵＡＶに相対し得、仮想環境に相対するジンバル及びＵＡＶの仮想位置をいかに制御するかについてのユーザ入力に基づいて生成し得る。ジンバルの仮想位置は、ジンバル制御システムの前に実行された計算を考慮に入れてもよく、又は入れなくてもよい。
【００８０】
シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムにおいて取得し得る（２０３）。シミュレーションジンバル応答データは、ジンバル制御システムから送信し得る。シミュレーションジンバル応答データは、シミュレーション生成システムから送信し得、シミュレーション生成システムはジンバル制御システムを含んでもよく、又は含まなくてもよい。シミュレーション生成システムは、リモート制御システムに既に存在してもよく、別個の伝送を必要としなくてもよい。幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル応答データは、無人機又は仮想環境に相対するジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含む。シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラ及び／又はリモート制御システムの表示装置において取得し得る。ジンバルの制御に使用し得るものと同じ装置は、視覚的表示を含むこともできる。
【００８１】
リモート制御システムは、ジンバルの現実姿勢データを含むジンバル制御データを省き得るように、ジンバルの作動、回転、及び移動を制御し得る。リモート制御システムは、ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数のジョイスティック制御装置を含み得る。さらに、幾つかの実施形態では、リモート制御システムは、有線接続又は無線接続を使用してジンバルと通信し得るコンピュータシステムを備え得る。物理的モデルによって収集されるジンバル制御データは、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のメモリ記憶ユニットとを備え得るコンピュータシステムで実行し得る。物理的モデルは、非一時的コンピュータ可読媒体に従って実行し得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、本明細書に記載される１つ又は複数のステップを実行するコード、論理、又は命令を備え得る。プロセッサは、個々に又は集合的に、非一時的コンピュータ可読媒体に従ってステップを実行し得る。リモート制御システムは視覚的表示を含み得る。視覚的表示は、コンピュータシステムと通信し得る。
【００８２】
幾つかの実施形態では、視覚的表示は、シミュレーションジンバル状態情報を示し得る。シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルの位置についての情報を含み得る。ジンバルの状態は、ジンバルがオンであるか、それともオフであるか、ジンバルの安定化モード、ジンバルの１つ又は複数の構成要素のポジショニング、ジンバルによって支持される搭載物のポジショニング、ジンバルの１つ若しくは複数の構成要素の移動特性（例えば、速度、加速度）、又はジンバルの空間位置を含み得る。視覚的表示は、無人機についての情報を示してもよく、又は示さなくてもよい。視覚的表示は、無人機の状態についての情報を示し得る。無人機の状態は、無人機がオンであるか、それともオフであるか、無人機のポジショニング、無人機の移動特性（例えば、速度、加速度）、無人機の消費電力、無人機のセンサによって収集されるデータ、無人機の動作パラメータについての情報、無人機の通信についての情報、又は無人機のナビゲーション情報を含み得る。視覚的表示は、無人機についての情報を示してもよく、又は示さなくてもよい。視覚的表示は、ジンバルによって支持されるカメラによって取得されるシミュレーション視覚データを含み得る。
【００８３】
シミュレーション視覚データは、ジンバルのシミュレーション位置情報に基づいて生成し得る。これは、仮想環境に相対するシミュレーション位置情報を含み得る。シミュレーション視覚データは、シミュレーション環境にも依存し得る。例えば、シミュレーション地理的特徴又は物体を表示し得る。ジンバルの仮想位置（例えば、向き、空間座標）は、カメラがどのアングルで視覚環境を見るか、ひいてはシミュレーション視覚データがいかに表示されるかを決め得る。
【００８４】
シミュレーション視覚データは、ジンバルの安定化モードに基づいて生成することもできる。ジンバル安定化モードは任意選択的に、複数の利用可能な安定化モードから選択し得る。選択されたジンバル安定化モードは、ジンバルが仮想的にいかに位置決めされるか（例えば、搭載物が安定化される回転軸を特定することにより／無人機の移動から独立して）に影響し得る。
【００８５】
幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモード（すなわち、ジンバル安定化モード）に従って特定し得、ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードの１つを含む。ジンバルが主観ビューモードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に対してジンバルのピッチ軸を安定化させる。ジンバルが追従モードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸を安定化させずに、環境に対してジンバルのピッチ軸及びロール軸を安定化させる。ジンバルがフリージンバルモードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、環境に対してジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる。
【００８６】
ここで、主観ビューモード、追従モード、及びフリージンバルモードを含むジンバルモードが、ジンバルが有し得る複数のモードの単なる例時であり、ジンバルモードがこれら３つの特定の形態に限定されるべきではないことに留意されたい。当業者は、本発明の教示に基づいて、ジンバルが他のモードでも動作可能であり、したがって、結果として生成されるシミュレーションジンバル応答データも、必要に応じてピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸のうちの１つ又は複数の安定化に使用し得ることを意図する。任意の代替のモードは、ピッチ軸、ヨー軸、若しくはロール軸の１つを安定化してもよく、ピッチ軸、ヨー軸、若しくはロール軸の任意の２つを安定化してもよく、又はピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸の３つ全てを安定化し得る。任意の軸の安定化の程度又は安定化の応答時間も様々であり得る。
【００８７】
シミュレーションジンバル応答データは、ジンバルモード信号に基づいて特定し得る。ジンバルモード信号は、リモート制御システムにおいて生成し得る。例えば、ジンバルモード信号は、ジンバルの動作を制御する（仮想又は現実）ユーザ入力を受け入れることもできるリモートコントローラにおいて生成し得る。ジンバルモード信号は、後述したように、主観モード、追従モード、及びフリージンバルモード等のジンバルが従うべきジンバルモードを示す。さらに、幾つかの実施形態では、ジンバルモード信号は、複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される。ユーザは、様々なモードの複数の選択肢を見ることが可能であり得、複数の選択肢から選択肢を選択することが可能であり得る。幾つかの場合、様々なジンバルモードの視覚的表現を画面に表示し得る。ユーザは、画面に触れて、所望のモードを選択するか、又は何らかの種類の追跡装置（例えば、マウス、ジョイスティック、トラックボール、タッチパッド、ボタン）を使用して、所望のモードを選択することが可能であり得る。
【００８８】
ユーザは、ジンバル及び／又は無人機がアクティブモードである間、ジンバル動作モードを選択することが可能であり得る。したがって、無人機が移動中（例えば、ＵＡＶが飛行中）の場合、ユーザは、移動中のジンバルの安定化に影響し得るジンバルモードを選択することが可能であり得る。ユーザは、無人機が移動する前にジンバルモードを選択し得る。ユーザは、無人機が移動中である間、ジンバルモードを選択する（例えば、ジンバルモードを先のジンバルモードから変更する）ことが可能であり得る。したがって、ユーザは、無人機及び／又はジンバルがアクティブモードである間、実行し得る航空写真撮影のタイプに影響し得る。
【００８９】
ユーザは、ジンバル及び／又は無人機がシミュレーションモードである間、ジンバル動作モードを選択可能であり得る。シミュレーションモードでは、ジンバルの動作モードは、ユーザによって選択し得、ユーザが、特定のジンバル安定化モードに的を絞った訓練を受けられるようにし得る。例えば、ユーザが、通常、追従モードで動作するジンバルのジンバル制御の実施を望む場合、ユーザは、シミュレーションに追従モードを選択し、追従モードでのジンバル制御を実施し得る。
【００９０】
視覚的表示は、仮想カメラによって取得される仮想画像を示し得る。これは、シミュレーションにおいてジンバルモードを実施中のユーザにフィードバックを提供し得る。選択されるジンバルモードに応じて、異なる視覚的効果を仮想カメラによって取得される仮想画像に提供し得る。例えば、主観ビューモードでは、画像は、無人機として移動し得る個人からのビューとよく似たように、安定化された水平を保持する安定化されたピッチを示し得るが、それでもなおピッチ及びロールに反応し得る。追従モードでは、画像は、ヨー軸を安定化させずに、ピッチ軸及びロール軸の回りで安定化された画像を示し得、これは、パンの視覚的効果を与え得る（例えば、閲覧者が閲覧者の頭部を左右に振った場合）。ジンバルがフリージンバルモードで動作する場合、画像は、ピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸の回りで安定化し得、画像が移動中であり得るが、影響を受けずに浮動するように移動中であり得る効果を生み出し得る。
【００９１】
カメラは、ＵＡＶ等の無人機によって担持し得るジンバルによって支持し得る。ＵＡＶの任意の記述は、任意のタイプの航空無人機に適用し得る。ＵＡＶは、ＵＡＶが空中を動き回れるようにし得る１つ又は複数の推進ユニットを有し得る。１つ又は複数の推進ユニットは、ＵＡＶが１つ又は複数、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上の自由度で動き回れるようにし得る。幾つかの場合、ＵＡＶは、１つ、２つ、３つ以上の回転軸の回りで回転可能であり得る。回転軸は、互いに直交し得る。回転軸は、ＵＡＶの飛行の過程全体を通して互いに直交した状態を保ち得る。回転軸は、ピッチ軸、ロール軸、及び／又はヨー軸を含み得る。ＵＡＶは、１つ又は複数の次元に沿って移動可能であり得る。例えば、ＵＡＶは、１つ又は複数のロータによって生成される揚力に起因して、上方に移動可能であり得る。幾つかの場合、ＵＡＶは、Ｚ軸（ＵＡＶの向きに相対して上であり得る）、Ｘ軸、及び／又はＹ軸（横方向であり得る）に沿って移動可能であり得る。ＵＡＶは、互いに直交し得る１つ、２つ、又は３つの軸に沿って移動可能であり得る。
【００９２】
上記姿勢属性又は特徴に鑑みて、無人機のシミュレーション姿勢を含み得る無人機位置データは、ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、及びｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔとして特徴付け得る。「ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ」という用語は、ピッチ軸に相対する航空機の向きの記述変数である。「ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ」という用語は、ロール軸に相対する航空機の向きの記述変数である。「ｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔ」という用語は、ヨー軸に相対する航空機の向きの記述変数である。したがって、航空機位置データ（シミュレーション航空機姿勢データを含み得る）は、ｓｔａｔｕｓ＿ａｉｒｃｒａｆｔ＿ｓｉｍ＝（ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔ）として表現し得る。上述したように、幾つかの実施形態では、これらの変数の値は、シミュレーションモードにおいてＵＡＶから取得し得る。例えば、これらの値は、ＵＡＶの無人機制御システム又は飛行制御システムによって供給し得る。幾つかの実施形態では、これらの変数の値は、これらの変数の値がシミュレーション目的で前に記憶されていた可能性があるリモート制御システム又はコンピュータシステムから取得し得る。これらの変数の値は、任意の航空機データを使用せずに、コンピュータシステムを用いて生成し得る。
【００９３】
同様に、ジンバルの姿勢データに関連するジンバル制御データは、ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌとして特徴付け得る。「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ」という用語は、航空機に相対するピッチ軸におけるジンバルの向きの記述変数である。「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ」という用語は、航空機に相対するロール軸におけるジンバルの向きの記述変数である。「ｙａｗ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ」という用語は、航空機に相対するヨー軸におけるジンバルの向きの記述変数である。
【００９４】
上述したように、本発明の実施形態によるジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、及び／又はフリージンバルモードを含み得る。各モードでは、ジンバルは、様々な軸の回りで安定化し得、ジンバルを安定した状態に保持できるようにする。これにより、画像取得装置は水平を保つことができ得る。
【００９５】
図３は、本発明の実施形態による、主観ビュー（「ＦＰＶ」）モード下のジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法を概略的に示すフローチャートである。
【００９６】
ＦＰＶモードでは、画像取得装置のレンズのヨー姿勢及びロール姿勢は、ＵＡＶの機首等の航空機機首と一致するものとして維持されるべきである。したがって、ＵＡＶが環境に相対してヨー軸又はロール軸の回りを回転する場合、画像取得装置は、それに対応して環境に相対して回転し得る。画像取得装置は、ＵＡＶと同量だけ、ヨー軸又はロール軸の回りを回転し得る。したがって、ジンバルは、ピッチ軸においてジンバルを安定化させるようにピッチ姿勢を補償するだけでよい。したがって、ＵＡＶが環境に相対してピッチ軸の回りを回転する場合であっても（現実又は仮想）、画像取得装置は、それに対応して環境に相対して回転しない。画像取得装置がピッチ軸の回りを回転する場合、回転は、安定化効果ではなく、ユーザに応答してのものである。したがって、環境に相対するピッチ軸の回りの画像取得装置の任意の回転は、環境に相対するピッチ軸の回りのＵＡＶの回転から独立し得る。ＦＰＶモード下でジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、以下のステップを含み得る。
【００９７】
ジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、無人機位置データを取得すること（３０１）を含み得る。ジンバル制御データも取得し得る（３０２）。ジンバルモードへのＦＰＶモードの選択を取得し得る（３０３）。ＦＰＶモードのシミュレーションジンバル応答データは、無人機位置データ、ジンバル制御データ、及びＦＰＶモードの選択に基づいて生成し得る（３０４）。シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る（３０５）。
【００９８】
無人機位置データを取得し得る（３０１）。無人機位置データは、無人機のシミュレーション姿勢を含み得る。上述したように、無人機はＵＡＶであり得、無人機位置データは、ＵＡＶ搭載の飛行制御システム、無人機搭載の無人機制御システム、又は任意の他のシステムから受信し得る。幾つかの実施形態では、方法がＵＡＶで実行される場合、無人機位置データは、リモート制御システム又は別個の外部装置（例えば、コンピュータ）から受信し得る。上述したように、無人機位置データは、変数ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、及びｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔとして表現し得る。
【００９９】
ジンバル制御データを取得し得る（３０２）。ジンバル制御データは、ジンバルの現実又は仮想姿勢を含み得る。ジンバル制御データは、任意選択的にジンバル制御システムで生成し得る。ジンバル制御データは、リアルタイム又は準リアルタイムでジンバルにおいて生成され、次に、異なる実施形態に基づいて、更なる動作のために、リモート制御システム、飛行制御システム、無人機制御システム、又は本明細書に記載される任意の他のシステムに送信し得る。上述したように、ジンバル制御データは、ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌとして表され得る。
【０１００】
ジンバルモードは、例えば、ユーザ命令を通して取得し得る（３０３）。ジンバルモード選択は、ＦＰＶモードの選択を含み得る。モード選択信号は、リモート制御システムから提供し得る。ユーザは、リモート制御システムにおいてＦＰＶモードの選択を行い得る。代替的には、１つ又は複数のプロセッサが、他のモードの中からＦＰＶモードを選択し得る。モード選択信号は、ユーザがジンバルをどのモードにしたいかを示し得る。このユーザ選択は、図１に示されるように、表示装置でクリックすることにより、又はジンバル上のモード選択ボタンをユーザが押すことにより行い得る。選択されたモードは、「ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ」として表され得る。
【０１０１】
シミュレーションジンバル応答データを生成し得る（３０４）。シミュレーションジンバル応答データは、データ融合アルゴリズムを使用して生成し得る。データ融合アルゴリズムを起動し得、無人機位置データ、ジンバル制御データ、及びジンバルモード選択をデータ融合アルゴリズムに入力として入力し得る。結果として生成されるシミュレーションジンバル応答データは、データ融合アルゴリズムの出力として、ジンバルのシミュレーション姿勢データを含み得、ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ、及びｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌとして表され得る。例示的なデータ融合アルゴリズムは、以下のように提供し得る。
【０１０２】
１）「ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ」であり得、その理由は、ジンバルのヨー姿勢が、ＦＰＶモードにおいて航空機機首のヨー姿勢に一致するものとして維持されるためである。換言すれば、ジンバルの現実ヨー姿勢及び航空機のシミュレーションヨー姿勢は同じであり得、
２）「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ」であり得、その理由は、ジンバルのロール姿勢が、ＦＰＶモードにおいて航空機機首のロール姿勢に一致するものとして維持されるためである。換言すれば、ジンバルの現実ロール姿勢及び航空機のシミュレーションロール姿勢は同じであり得、
３）「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）」であり得る。関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ここでは、ジンバルがＦＰＶモードである場合、ジンバルのピッチ方向を補償するための可変補償角度を表し得る。例えば、ＦＰＶモードが選択される場合、ＵＡＶのｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔが、ピッチ軸に相対して＋１０°であるとき、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値は、ＵＡＶのピッチ向きをオフセットするために、ピッチ軸に相対して−１０°である。このようにして、ジンバルのピッチ方向は、ＵＡＶを前後方向に加速させる場合、安定して維持される。
【０１０３】
上記データ融合アルゴリズムに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを取得し、リモート制御システムに送信し得る（３０５）。幾つかの場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムのリモートコントローラに送信し得、そして、リモートコントローラは、シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信して、視覚的に表示し得る。代替的には、シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に直接送信されてもよく、又は表示装置及びリモートコントローラは、同じ装置であってもよい。
【０１０４】
幾つかの実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムが、ＵＡＶ搭載の飛行制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、ＵＡＶから表示装置（任意選択的にリモートコントローラを介して）に送信し得る。別の実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムがリモート制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラから表示装置に直接送信し得る（例えば、有線接続又は無線接続を介して）。表示装置及びリモートコントローラが互いに統合される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラのディスプレイに自動的に表示し得る。他の実施形態では、データ融合アルゴリズムは、ジンバル制御システム（例えば、ジンバル又はＵＡＶに搭載される）で実行し得、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る。データ融合アルゴリズムは、任意の外部装置（例えば、サーバ、クラウド、他のＵＡＶ）で行い得、リモート制御システムに送信し得る。
【０１０５】
表示装置は、２Ｄ又は３Ｄレンダリングでシミュレーションデータを示し得る画面を備え得る。表示装置は、コンピュータ装置と通信する携帯電話（例えば、スマートフォン）、タブレット、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、仮想現実ヘッドセット、又はテレビジョン若しくはプロジェクタであり得る。幾つかの場合、表示装置は、タッチスクリーン、ＬＣＤ画面、又はプラズマ画面を備え得る。
【０１０６】
図４は、本発明の実施形態による、追従モード下のジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１０７】
追従モードでは、画像取得装置のレンズのヨー姿勢は、ＵＡＶの機首等の航空機機首に対して一定の角度を維持すべきである。したがって、ＵＡＶが環境に対してヨー軸の回りで回転する場合、画像取得装置はそれに対応して、航空機機首に対して一定の角度で環境に対して回転し得る。画像取得装置は、ＵＡＶとは異なる量でピッチ軸又はロール軸の回りを回転し得る。したがって、ジンバルは、ジンバルを安定化させるために、ピッチ姿勢及びロール姿勢を補償するだけでよいことがある。したがって、ＵＡＶが環境（現実又は仮想）に対してピッチ軸及びロール軸の回りを回転する場合であっても、画像取得装置は、それに対応して、環境に対して回転しない。画像取得装置がピッチ軸及びロール軸の回りを回転する場合、回転は、安定化効果ではなく、ユーザに応答してのものである。したがって、環境に相対するピッチ軸の回りの画像取得装置の任意の回転及びロール姿勢は、環境に相対するピッチ軸の回りのＵＡＶの回転及びロール姿勢から独立し得る。追従モード下でジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、以下のステップを含み得る。
【０１０８】
追従モード下でジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、無人機位置を取得すること（４０１）を含み得る。ジンバル制御データも取得し得る（４０２）。ジンバルモードへの追従モードの選択を取得し得る（４０３）。追従モードのシミュレーションジンバル応答データは、無人機位置データ、ジンバル制御データ、及び追従モードの選択に基づいて生成し得る（４０４）。シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る（４０５）。
【０１０９】
無人機位置データを取得し得る（４０１）。無人機位置データは、無人機のシミュレーション姿勢を含み得る。上述したように、無人機はＵＡＶであり得、無人機位置データは、ＵＡＶ搭載の飛行制御システム又は任意の他のシステムから受信し得る。幾つかの実施形態では、方法がＵＡＶで実行される場合、無人機位置データは、リモート制御システム又は別個の外部装置（例えば、コンピュータ）から受信し得る。上述したように、無人機位置データは、変数ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、及びｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔとして表現し得る。
【０１１０】
ジンバル制御データを取得し得る（４０２）。ジンバル制御データは、ジンバルの現実又は仮想姿勢を含み得る。ジンバル制御データは、任意選択的にジンバル制御システムで生成し得る。ジンバル制御データは、リアルタイム又は準リアルタイムでジンバルにおいて生成され、次に、異なる実施形態に基づいて、更なる動作のために、リモート制御システム、飛行制御システム、又は本明細書に記載される任意の他のシステムに送信し得る。上述したように、ジンバル制御データは、ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌとして表され得る。
【０１１１】
ジンバルモードは、例えば、ユーザ命令を通して取得し得る（４０３）。ジンバルモード選択は、追従モードの選択を含み得る。モード選択信号は、リモート制御システムから提供し得る。ユーザは、リモート制御システムにおいて追従モードの選択を行い得る。代替的には、１つ又は複数のプロセッサが、他のモードの中から追従モードを選択し得る。モード選択信号は、ユーザがジンバルをどのモードにしたいかを示し得る。このユーザ選択は、図１に示されるように、表示装置でクリックすることにより、又はジンバル上のモード選択ボタンをユーザが押すことにより行い得る。選択されたモードは、「ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ」として表され得る。
【０１１２】
シミュレーションジンバル応答データを生成し得る（４０４）。シミュレーションジンバル応答データは、データ融合アルゴリズムを使用して生成し得る。データ融合アルゴリズムを起動し得、無人機位置データ、ジンバル制御データ、及びジンバルモード選択をデータ融合アルゴリズムに入力として入力し得る。結果として生成されるシミュレーションジンバル応答データは、データ融合アルゴリズムの出力として、ジンバルのシミュレーション姿勢データを含み得、ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ、及びｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌとして表され得る。例示的なデータ融合アルゴリズムは、以下のように提供し得る。
【０１１３】
１）「ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ｌｏｃｋＡｉｒｃｒａｆｔ（ｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ，ｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔ＿ｍｏｄｅＣｌｉｃｋｅｄ）」であり得、その理由は、ジンバルと航空機機首との間に一定角度を維持すべきであるためであり、関数ｌｏｃｋＡｉｒｃｒａｆｔ（）を導入し得る。関数「ｌｏｃｋＡｉｒｃｒａｆｔ」の値は、ジンバルの追従モードをイネーブルするときの航空機とジンバルのヨー軸との間の角度を表す。この角度追加により、ジンバルのヨー姿勢とＵＡＶのヨー姿勢との差を追従モードで維持し得、
２）「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）」であり得る。ここで、関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ジンバルが追従モードであるときのジンバルのロール方向を補償する可変補償角度を表し得る。例えば、追従モードがイネーブルされるとき、ＵＡＶのｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔがロール軸に対して＋１０°である場合、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値はロール軸に対して−１０°である。このオフセット動作に基づいて、ジンバルのロール姿勢は、追従モードで航空機機首のロール姿勢に一致するものとして維持されるべきであり、
３）「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）」であり得る。関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ここでは、ジンバルが追従モードである場合、ジンバルのピッチ方向を補償するための可変補償角度を表し得る。例えば、追従モードがイネーブルされる場合、ＵＡＶのｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔが、ピッチ軸に相対して＋１０°であるとき、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値はピッチ軸に相対して−１０°である。このようにして、追従モードになることに起因する角度シフトを補償することができ、したがって、ジンバルはピッチ方向において安定した状態を維持し得る。
【０１１４】
上記データ融合アルゴリズムに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを取得し、リモート制御システムに送信し得る（４０５）。幾つかの場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムのリモートコントローラに送信し得、そして、リモートコントローラは、シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信して、視覚的に表示し得る。代替的には、シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に直接送信されてもよく、又は表示装置及びリモートコントローラは、同じ装置であってもよい。
【０１１５】
幾つかの実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムが、ＵＡＶ搭載の飛行制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、ＵＡＶから表示装置（任意選択的にリモートコントローラを介して）に送信し得る。別の実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムがリモート制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラから表示装置に直接送信し得る（例えば、有線接続又は無線接続を介して）。表示装置及びリモートコントローラが互いに統合される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラのディスプレイに自動的に表示し得る。他の実施形態では、データ融合アルゴリズムは、ジンバル制御システム（例えば、ジンバル又はＵＡＶに搭載される）で実行し得、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る。データ融合アルゴリズムは、任意の外部装置（例えば、サーバ、クラウド、他のＵＡＶ）で行い得、リモート制御システムに送信し得る。
【０１１６】
表示装置は、２Ｄ又は３Ｄレンダリングでシミュレーションデータを示し得る画面を備え得る。表示装置は、コンピュータ装置と通信する携帯電話（例えば、スマートフォン）、タブレット、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、仮想現実ヘッドセット、又はテレビジョン若しくはプロジェクタであり得る。幾つかの場合、表示装置は、タッチスクリーン、ＬＣＤ画面、又はプラズマ画面を備え得る。
【０１１７】
図５は、本発明の実施形態による、フリージンバルモード下のジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１１８】
フリージンバルモードでは、画像取得装置のレンズのヨー姿勢はロックされるべきである。例えば、フリージンバルモードが設定される場合、レンズが東南に向けられるとき、ジンバルは、ジンバルと航空機との間の交角がジンバルの限度を超えることを除き、ジンバルは、航空機の移動に関係なく、東南を向いた状態を保つ。したがって、ＵＡＶが、環境に相対してヨー軸、ロール軸、又はピッチ軸の回りを回転する場合、画像取得装置は、それに対応して、環境に相対して回転しない。画像取得装置は、ＵＡＶとは異なる量、ヨー軸、ロール軸、又はピッチ軸の回りを回転し得る。したがって、ジンバルがヨー姿勢、ロール姿勢、及びピッチ姿勢を補償して、安定した状態を保つ必要がある。したがって、ＵＡＶが、環境（現実又は仮想）に相対するピッチ軸、ヨー軸、又はロール軸の回りを回転する場合であっても、画像取得装置は、それに対応して環境に相対して回転しない。画像取得装置がピッチ軸、ロール軸、又はヨー軸の回りを回転する場合、回転は、安定化効果ではなく、ユーザに応答してのものである。したがって、環境に相対するピッチ軸、ロール軸、又はヨー軸の回りの画像取得装置の任意の回転は、環境に相対するピッチ軸、ロール軸、又はヨー軸の回りのＵＡＶの回転から独立し得る。フリージンバルモード下でジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、以下のステップを含み得る。
【０１１９】
ジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、無人機位置データを取得すること（５０１）を含み得る。ジンバル制御データも取得し得る（５０２）。ジンバルモードへのフリージンバルの選択を取得し得る（５０３）。フリージンバルモードのシミュレーションジンバル応答データは、無人機位置データ、ジンバル制御データ、及びフリージンバルモードの選択に基づいて生成し得る（５０４）。シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る（５０５）。
【０１２０】
無人機位置データを取得し得る（５０１）。無人機位置データは、無人機のシミュレーション姿勢を含み得る。上述したように、無人機はＵＡＶであり得、無人機位置データは、ＵＡＶ搭載の飛行制御システム又は任意の他のシステムから受信し得る。幾つかの実施形態では、方法がＵＡＶで実行される場合、無人機位置データは、リモート制御システム又は別個の外部装置（例えば、コンピュータ）から受信し得る。上述したように、位置データは、変数ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、及びｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔとして表現し得る。
【０１２１】
ジンバル制御データを取得し得る（５０２）。ジンバル制御データは、ジンバルの現実又は仮想姿勢を含み得る。ジンバル制御データは、任意選択的にジンバル制御システムで生成し得る。ジンバル制御データは、リアルタイム又は準リアルタイムでジンバルにおいて生成され、次に、異なる実施形態に基づいて、更なる動作のために、リモート制御システム、飛行制御システム、又は本明細書に記載される任意の他のシステムに送信し得る。上述したように、ジンバル制御データは、ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌとして表され得る。
【０１２２】
ジンバルモードは、例えば、ユーザ命令を通して取得し得る（５０３）。ジンバルモード選択は、フリージンバルモードの選択を含み得る。モード選択信号は、リモート制御システムから提供し得る。ユーザは、リモート制御システムにおいてフリージンバルモードの選択を行い得る。代替的には、１つ又は複数のプロセッサが、他のモードの中からフリージンバルモードを選択し得る。モード選択信号は、ユーザがジンバルをどのモードにしたいかを示し得る。このユーザ選択は、図１に示されるように、表示装置でクリックすることにより、又はジンバル上のモード選択ボタンをユーザが押すことにより行い得る。選択されたモードは、「ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ」として表され得る。
【０１２３】
シミュレーションジンバル応答データを生成し得る（５０４）。シミュレーションジンバル応答データは、データ融合アルゴリズムを使用して生成し得る。データ融合アルゴリズムを起動し得、無人機位置データ、ジンバル制御データ、及びジンバルモード選択をデータ融合アルゴリズムに入力として入力し得る。結果として生成されるシミュレーションジンバル応答データは、データ融合アルゴリズムの出力として、ジンバルのシミュレーション姿勢データを含み得、ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ、及びｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌとして表され得る。例示的なデータ融合アルゴリズムは、以下のように提供し得る。
【０１２４】
１）「ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＋Ａｄｄｍｅｎｔ（ｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ，ｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔ＿ｍｏｄｅＣｌｉｃｋｅｄ）」であり得、その理由は、ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌをフリージンバルモード中、一定に維持すべきであるためであり、関数Ａｄｄｍｅｎｔ（）を導入し得る。関数「Ａｄｄｍｅｎｔ」の値は、ジンバルのフリージンバルモードイネーブルのタイミングでの航空機とジンバルのヨー軸との間の角度を表す。この角度追加により、ジンバルのヨー姿勢とＵＡＶのヨー姿勢との差は、フリージンバルモードでは、変わらないまま維持し得、
２）「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）」であり得る。ここで、関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ジンバルがフリージンバルモードであるときのジンバルのロール方向を補償する可変補償角度を表し得る。例えば、フリージンバルモードがイネーブルされるとき、ＵＡＶのｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔがロール軸に対して＋１０°である場合、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値はロール軸に対して−１０°である。このようにして、ジンバルのロール姿勢は、フリージンバルモードにおいて変わらないまま維持されるべきであり、
３）「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）」であり得る。関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ここでは、ジンバルがフリージンバルモードである場合、ジンバルのピッチ方向を補償するための可変補償角度を表し得る。例えば、フリージンバルモードがイネーブルされる場合、ＵＡＶのｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔが、ピッチ軸に相対して＋１０°であるとき、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値はピッチ軸に相対して−１０°である。このようにして、フリージンバルモードになることに起因する角度シフトを補償することができ、したがって、ジンバルはピッチ方向において安定した状態を維持し得る。
【０１２５】
上記データ融合アルゴリズムに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを取得し、リモート制御システムに送信し得る（５０５）。幾つかの場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムのリモートコントローラに送信し得、そして、リモートコントローラは、シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信して、視覚的に表示し得る。代替的には、シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に直接送信されてもよく、又は表示装置及びリモートコントローラは、同じ装置であってもよい。
【０１２６】
幾つかの実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムが、ＵＡＶ搭載の飛行制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、ＵＡＶから表示装置（任意選択的にリモートコントローラを介して）に送信し得る。別の実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムがリモート制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラから表示装置に直接送信し得る（例えば、有線接続又は無線接続を介して）。表示装置及びリモートコントローラが互いに統合される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラのディスプレイに自動的に表示し得る。他の実施形態では、データ融合アルゴリズムは、ジンバル制御システム（例えば、ジンバル又はＵＡＶに搭載される）で実行し得、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る。データ融合アルゴリズムは、任意の外部装置（例えば、サーバ、クラウド、他のＵＡＶ）で行い得、リモート制御システムに送信し得る。
【０１２７】
表示装置は、２Ｄ又は３Ｄレンダリングでシミュレーションデータを示し得る画面を備え得る。表示装置は、コンピュータ装置と通信する携帯電話（例えば、スマートフォン）、タブレット、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、仮想現実ヘッドセット、又はテレビジョン若しくはプロジェクタであり得る。幾つかの場合、表示装置は、タッチスクリーン、ＬＣＤ画面、又はプラズマ画面を備え得る。
【０１２８】
本明細書に記載される任意のモードを使用して、ジンバル制御のシミュレーションをユーザに対して行い得る。他の場合、ユーザが実際にＵＡＶを飛行させ、且つ／又はジンバルを制御して、画像取得装置を使用して画像データを収集しているときなど、アクティブモード中、様々なモードを利用し得る。ユーザは、異なるタイプの航空写真を得る利用可能な異なるモードから選択し得る。
【０１２９】
図６は、本発明の実施形態により、環境要因が考慮される場合、ジンバルのシミュレーション姿勢を得る方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１３０】
幾つかの実施形態では、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した無人機位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく。例では、天候データは、風速、風向、降水（例えば、雨、雪、みぞれ、雹）、湿度、空気密度、及び／又は気温のうちの１つ又は複数に関するデータに関する。幾つかの実施形態では、ユーザは、表示装置に提供されるユーザインターフェースを通して天候状況を選択し得る。ユーザは、複数の利用可能な天候状況から天候状況を選択し得る。代替又は追加として、天候状況は、ジンバルに一定力又は可変力、例えば、逆風又は追風を適用する物理モデルに入力として提供し得る。例えば、ユーザは、風向及び／又は風速を入力し得る。天候状況は、任意選択的に、ユーザ入力を必要とせずに、ランダムに選択又は生成し得る。天候状況は、前に収集された現実の天候情報に基づいて生成し得る。天候状況は、１つ又は複数の環境センサによって特定される現在天候状況に基づいて生成し得る。代替的には、天候状況は、任意の現実世界データを必要とせずに、全体的に仮想で生成し得る。
【０１３１】
物理モデルは、物理シミュレーションデータを出力し得る。物理シミュレーションデータは、ジンバルに対して作用し得る１つ又は複数の物理パラメータであり得る。例では、物理モデルは、ジンバルに対して作用する１つ又は複数の力を出力し得る。シミュレーション物理力は、仮想ジンバルに対してシミュレーション効果を有し得る。これは、仮想ジンバルのポジショニング（例えば、ヨー軸、ピッチ軸、及び／又はロール軸を中心としたジンバルの向き、ジンバルの空間ロケーション）に影響し得、ポジショニングはシミュレーションジンバル応答データに影響し得る。
【０１３２】
図３〜図５に関して上述したように、ジンバルは、ＦＰＶモード、追従モード、及びフリージンバルモード等の複数のモードの１つであり得、したがって、異なるデータ融合アルゴリズムがこれらのモードに適用される。しかし、これらのアルゴリズムは、環境要因を考慮に入れない。したがって、代替又は追加の実施形態として、図６は、環境要因を考慮に入れる場合、シミュレーションジンバル応答データを取得する一般データ融合アルゴリズムを示す。
【０１３３】
関数及び動作６０１、６０２、及び６０３は、図３の３０１、３０２、及び３０３、図４の４０１、４０２、及び４０３、並びに図５の５０１、５０２、及び５０３に関して考察したものと同様である。シミュレーション天候情報は、本明細書に記載される任意のモードと組み合わせて使用し得る。
【０１３４】
環境要因を考慮に入れる場合、ジンバルのシミュレーション姿勢を取得する方法は、無人機位置データを取得すること（６０１）を含み得る。ジンバル制御データも取得し得る（６０２）。ジンバルモードを取得し得る（６０３）。天候状況を取得し得る（６０４）。ＦＰＶモードのシミュレーションジンバル応答データは、無人機位置データ、ジンバル制御データ、選択されたモード、及び天候状況に基づいて生成し得る（６０５）。シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る（６０６）。
【０１３５】
無人機位置データを取得し得る（６０１）。無人機位置データは、無人機のシミュレーション姿勢を含み得る。上述したように、無人機はＵＡＶであり得、位置データは、ＵＡＶ搭載の飛行制御システム又は任意の他のシステムから受信し得る。幾つかの実施形態では、方法がＵＡＶで実行される場合、無人機位置データは、リモート制御システム又は別個の外部装置（例えば、コンピュータ）から受信し得る。上述したように、無人機位置データは、変数ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ、及びｙａｗ＿ａｉｒｃｒａｆｔとして表現し得る。
【０１３６】
ジンバル制御データを取得し得る（６０２）。ジンバル制御データは、ジンバルの現実又は仮想姿勢を含み得る。ジンバル制御データは、任意選択的にジンバル制御システムで生成し得る。ジンバル制御データは、リアルタイム又は準リアルタイムでジンバルにおいて生成され、次に、異なる実施形態に基づいて、更なる動作のために、制御システム、飛行制御システム、又は本明細書に記載される任意の他のシステムに送信し得る。上述したように、ジンバル制御データは、ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌとして表され得る。
【０１３７】
ジンバルモードは、例えば、ユーザ命令を通して取得し得る（６０３）。ユーザは、リモート制御システムにおいてジンバルモードモードの選択を行い得る。代替的には、１つ又は複数のプロセッサが、他のモードからジンバルモードを選択し得る。ジンバルモード選択信号は、ユーザがジンバルをどのモードにしたいかを示し得る。このユーザ選択は、図１に示されるように、表示装置でクリックすることにより、又はジンバル上のモード選択ボタンをユーザが押すことにより行い得る。選択されたモードは、「ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ」として表され得る。
【０１３８】
環境要因又は状況を取得し得る（６０４）。例えば、環境要因は風速、風向、降雨（例えば、降雨の種類、降雨量）、湿度、空気密度、日照量、雲量、及び／又は気温であり得る。幾つかの場合、これらの各要因は、個々に且つ／又は独立して特定し得る。幾つかの場合、これらの要因の１つ又は複数は一緒にバンドリングされて、１つ又は複数の予め選択された天候モードを形成し得る。例えば、ユーザは、「冬」天候モードを選択し得、このモードでは、雪、中程度の風、低温、低日照があり得る。別の例では、ユーザは、変化するか、又は予測不能な方向から来ることがある高風速を有する「強風」モードを選択し得、日照を有し得、降雨がない。別の例では、ユーザは、「夜間飛行」モードを選択し得、このモードでは、空はクリアであり得、気温は低く、日照はない。したがって、ユーザが選択し得る様々な飛行状況選択肢をユーザに提示し得、各飛行状況選択肢は、予め選択された要因を有し得る。これらの要因は、物理モデルによってランダムに選んでもよく、又はユーザによって入力若しくは選択してもよい。幾つかの場合、環境の可変特性は、ＵＡＶ若しくは他のＵＡＶによって実行される前の現実飛行から導出されてもよく、又は１つ若しくは複数のセンサから現在の現実データであってもよい。
【０１３９】
ユーザは、表示装置に提供されるユーザインターフェースを通して天候状況を選択し得る。天候状況は、入力として提供して、シミュレーションジンバル応答データを生成し得る（６０５）。例では、天候状況は、ジンバルへの一定力又は可変力を生じさせ得る。例えば、逆風又は追風は、異なる方向からの力を提供し得る。力は、牽引力、揚力、重力、垂直抗力、接線力、又はジンバルに作用することが既知の任意の他の力のうちの任意の１つ又は組合せであり得る。風速は、ジンバルが経験し得る力の量に影響し得る。例えば、高い風速ほど、ジンバルに大きな程度の力を及ぼし得、シミュレーションジンバル応答データは、これを反映し得る。別の例では、降雨もジンバルに影響し得る。例えば、豪雨は、ジンバルに下向きの力を提供し得る。命令へのジンバルの応答は、異なる天候状況下で異なり得る。例えば、過度の暑さ又は寒さは、ジンバルが制御信号にいかに応答し得るかに影響し得る。例えば、ジンバルは、よりゆっくりと又はそれほど大きくない程度で応答し得る。
【０１４０】
次に、異なるジンバルモードにより、ｙａｗ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ、及びｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌの１つ又は複数は、天候状況を考慮に入れることにより、補償し得る（６０５）。
【０１４１】
例えば、ジンバルがフリージンバルモードである場合、「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ」は「ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）＋ｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＿ｗｅａｔｈｅｒ」であり得る。ここで、関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ジンバルが追従モードであるときのジンバルのロール方向を補償する可変補償角度を表し得、新しいエントリｒｏｌｌ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＿ｗｅａｔｈｅｒは、現在の天候によって生じるロール軸での角度差を示す。例えば、追従モードがイネーブルされ、天候が常風である場合、ＵＡＶのｒｏｌｌ＿ａｉｒｃｒａｆｔがロール軸に対して＋２０°であるとき、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値はロール軸に対して−２０°である。このようにして、ジンバルのロール姿勢は、追従モードにおいて航空機機首のロール姿勢に一致するものとして維持されるべきである。
【０１４２】
さらに、「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ」は、フリージンバルモードで、「ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍａｂａｌ＿ｒｅａｌ＋ａｄｄｍｅｎｔ（ｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔ，ｇｉｍｂａｌ＿ｍｏｄｅ）＋ｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＿ｗｅａｔｈｅｒ」であり得る。関数「ａｄｄｍｅｎｔ（）」は、ここでは、ジンバルが追従モードである場合、ジンバルのピッチ方向を補償するための可変補償角度を表し得、新しいエントリｐｉｔｃｈ＿ｇｉｍｂａｌ＿ｒｅａｌ＿ｗｅａｔｈｅｒは、現在の天候によって生じるピッチ軸での角度差を示す。例えば、追従モードがイネーブルされ、現在の天候が方向不定の風に設定される場合、ＵＡＶのｐｉｔｃｈ＿ａｉｒｃｒａｆｔがピッチ軸に対して＋２０°であるとき、ａｄｄｍｅｎｔ関数の値はピッチ軸に対して−２０°である。このようにして、追従モードになり、現在の天候に起因する角度シフトを補償することができ、したがって、ジンバルは、ピッチ方向において安定を維持することができる。
【０１４３】
上記データ融合アルゴリズムに基づいて、天候情報を考慮に入れたシミュレーションジンバル応答データを取得し、リモート制御システムに送信し得る（６０６）。幾つかの場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムのリモートコントローラに送信し得、そして、リモートコントローラは、シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信して、視覚的に表示し得る。代替的には、シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に直接送信されてもよく、又は表示装置及びリモートコントローラは、同じ装置であってもよい。
【０１４４】
幾つかの実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムが、ＵＡＶ搭載の飛行制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、ＵＡＶから表示装置（任意選択的にリモートコントローラを介して）に送信し得る。別の実施形態では、ここでのデータ融合アルゴリズムがリモート制御システムで実行される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラから表示装置に直接送信し得る（例えば、有線接続又は無線接続を介して）。表示装置及びリモートコントローラが互いに統合される場合、シミュレーションジンバル応答データは、リモートコントローラのディスプレイに自動的に表示し得る。他の実施形態では、データ融合アルゴリズムは、ジンバル制御システム（例えば、ジンバル又はＵＡＶに搭載される）で実行し得、シミュレーションジンバル応答データは、リモート制御システムに送信し得る。データ融合アルゴリズムは、任意の外部装置（例えば、サーバ、クラウド、他のＵＡＶ）で行い得、リモート制御システムに送信し得る。
【０１４５】
表示装置は、２Ｄ又は３Ｄレンダリングでシミュレーションデータを示し得る画面を備え得る。表示装置は、コンピュータ装置と通信する携帯電話（例えば、スマートフォン）、タブレット、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、仮想現実ヘッドセット、又はテレビジョン若しくはプロジェクタであり得る。幾つかの場合、表示装置は、タッチスクリーン、ＬＣＤ画面、又はプラズマ画面を備え得る。
【０１４６】
図３〜図６に関して上述したように、本発明の幾つかの実施形態によるモード選択及び天候状況選択が、例示のみを目的とすることを理解されたい。当業者は、本明細書の教示に基づいて、シミュレーション方法、システム、及び装置が、モード選択及び天候状況選択なしでも実施し得ることを理解し得る。例えば、提案されるようなシミュレーション方法は、ＦＰＶモード、追従モード、及びフリージンバルモードの１つ等のただ１つのモードに基づいて実施し得、モードは、ユーザによってプリセット又は選択し得る。したがって、ユーザは、特定のモード下で訓練し得、それにより、訓練の的をより絞り得る。同様に、現実の飛行環境が理想的であり、平穏である場合、天候状況選択は無視するか、又は省き得る。さらに、ここで、異なるジンバルモードに関連するデータ融合は、単にシミュレーションアルゴリズムの幾つかの例の例示にすぎず、本発明のシミュレーション方法は、ジンバルモードに関連なく適用し得る。
【０１４７】
図７は、本発明の実施形態によるジンバル制御をシミュレートする方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１４８】
無人機搭載のジンバル制御システムによって生成されるシミュレーションジンバル応答データは、無人機からリモートのリモート制御システムで受信し得（７０１）、シミュレーションジンバル応答データは、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機搭載の無人機制御システムから生成される無人機の姿勢を記述した位置データに基づいて生成される。シミュレーションジンバル表現は、表示装置上のシミュレーションジンバル応答データに基づいてリモート制御システムに表示し得る（７０２）。
【０１４９】
幾つかの実施形態では、無人機は無人航空機（「ＵＡＶ」）であり、シミュレーションジンバル応答データはジンバルモードに従って特定され、ジンバルモードは、図３〜図５に関して詳細に上述したように、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードを含む。
【０１５０】
ジンバルが主観ビューモードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に相対してジンバルのピッチ軸を安定化させる。換言すれば、ジンバルのピッチ姿勢は、図６に関して説明したように、天候データ等の環境を考慮に入れるデータ融合により補償される。
【０１５１】
ジンバルが追従モードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸を安定化させずに、環境に相対してジンバルのピッチ軸及びロール軸を安定化させる。換言すれば、ジンバルのピッチ姿勢及びロール姿勢は、図６に関して説明したように、天候データ等の環境を考慮に入れるデータ融合により補償される。
【０１５２】
ジンバルがフリージンバルモードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、環境に相対してジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる。換言すれば、ジンバルのピッチ姿勢及びロール姿勢は、図６に関して説明したように、天候データ等の環境を考慮に入れるデータ融合により補償される。
【０１５３】
ジンバル応答データは、無人機からリモートのリモート制御システムで生成されるジンバルモード信号に基づいて特定し得る。ジンバルモード信号は、主観ビューモード、追従モード、及びフリージンバルモード等の複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成し得る。ユーザは、複数のジンバルモードからジンバルモードを選択し得る。シミュレーションは、選択されたジンバルモードを反映し得る。視覚的カメラによって取得される仮想視覚的データは、選択されたジンバルモードを反映し得る。ユーザは、ユーザ入力を介してジンバルモードを変更し得る。そのジンバルモードへの変更は、シミュレーション飛行前及び／又はシミュレーション飛行中に行い得る。シミュレーションは、ジンバルモードへの更新を反映し得る。仮想カメラによって取得される仮想視覚データは、更新されたジンバルモードを反映するように更新し得る。
【０１５４】
リモートコントローラは、視覚的表示を備える表示装置にシミュレーションジンバル応答データを送信するように構成し得る。代替的には、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データを直接取得し得る。視覚的表示は、ＵＡＶのシミュレーションジンバル状態情報を示し得る。シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルに嵌め込まれたカメラによって取得されるシミュレーション視覚データを含み得る。表示装置はモバイル装置であり得、リモート制御システムは、無線接続を介して表示装置と通信し得る。幾つかの実施形態では、リモート制御システムは表示装置を備え得る。幾つかの場合、ジンバル及び／又はＵＡＶを制御するユーザ入力を受け入れ得るリモートコントローラは、表示装置を組み込み得る。例では、リモート制御システムは、現実飛行動作で無人機及びジンバルを動作させるのに使用されるものと同じリモート制御システムであり得る。
【０１５５】
リモート制御システムは表示装置を更に備え得、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データを受信し、ジンバル応答データによって記述される向きでジンバルの視覚図を表示する。リモート制御システムは、ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数のジョイスティック制御装置を含み得る。
【０１５６】
無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション向きに基づき得る。幾つかの実施形態では、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく。
【０１５７】
幾つかの実施形態では、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づき、位置データは、（１）ピッチ軸の回りの無人機の回転、（２）ヨー軸の回りの無人機の回転、又は（３）ロール軸の回りの無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む。
【０１５８】
図８は、本発明の実施形態によるジンバル制御をシミュレートする方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１５９】
図８に示されるように、複数のジンバルモードからの選択を示すジンバルモード信号が取得される（８０１）。次に、リモート制御システムからのジンバル制御データ及び無人機搭載の無人機制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した無人機位置データが取得される（８０２）。シミュレーションジンバル応答データが、ジンバル制御データ、無人機のシミュレーション姿勢を記述した無人機位置データ、及びジンバルモード信号に基づいて生成され（８０３）、シミュレーションジンバル応答データは、複数のジンバルモードのそれぞれの下で、異なる組の軸を無人機の環境に対して安定化させる。
【０１６０】
図２〜図６に関して上述したように、本発明の実施形態によるジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、及び／又はフリージンバルモードを含み得る。各モードで、ジンバルは、様々な軸の回りで安定化して、ジンバルを安定状態に保ち得る。これにより、画像取得装置は水平を維持することができ得る。
【０１６１】
幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル応答データは、無人機に相対するジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態情報を含み得る。視覚的表示を使用して、無人機のシミュレーションジンバル状態情報を示し得る。さらに、シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルに嵌め込まれたカメラによって取得されたシミュレーション視覚データを含み得る。
【０１６２】
無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した無人機位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション向きに基づき得る。幾つかの実施形態では、無人機に搭載される無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づく。無人機に搭載される無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述する無人機位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション姿勢を記述した無人機位置データに基づき得、無人機位置データは、（１）ピッチ軸の回りの無人機の回転、（２）ヨー軸の回りの無人機の回転、又は（３）ロール軸の回りの無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む。
【０１６３】
上述したように、ジンバル制御データ、無人機位置データ、ジンバルモード信号、及び任意選択的な天候データに基づいて、データ融合アルゴリズムは、ジンバル制御システム（例えば、ジンバル又はＵＡＶ搭載で実行し得る。データ融合アルゴリズムは、任意の外部装置（例えば、サーバ、クラウド、他のＵＡＶ）で実行し得、リモート制御システムに送信し得る。幾つかの実施形態では、方法は、シミュレーションジンバル応答データをリモート制御システムのリモートコントローラに送信することを更に含み得、そして、リモート制御システムは、シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信し得、表示装置は、ジンバル応答データによって記述される向きでジンバルの視覚図を表示する。代替的には、シミュレーションジンバル応答データは、表示装置に直接送信されてもよく、又は表示装置及びリモートコントローラは、同じ装置であってもよい。シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数の私のプロセッサによって生成し得る。
【０１６４】
図９は、本発明の実施形態による無人機搭載のジンバルの概略図である。
【０１６５】
図９に示されるように、無人機搭載のジンバル９００は、複数のジンバルモードからの選択を示すジンバルモード信号を受信するように構成される受信器９０１を含み得る。無人機搭載のジンバル９００は、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）無人機搭載の飛行制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（１）ジンバル制御データ、（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述する位置データ、及び（３）ジンバルモード信号に基づくシミュレーションジンバル応答データように構成されるジンバル制御システム９０２をさらに含み、シミュレーションジンバル応答データは、複数の各ジンバルモード下で、無人機の環境に相対して異なる組の軸を安定化させる。
【０１６６】
ジンバルは任意選択的に、互いに移動可能であり得る１つ又は複数のジンバル構成要素を備え得る。ジンバル構成要素は、アクチュエータを用いて互いに相対して移動し得る。各ジンバル構成要素は任意選択的に、ジンバル構成要素の移動を許し得る対応するアクチュエータを有し得る。幾つかの場合、１つ又は複数のジンバル構成要素は、ピッチ軸の回りの搭載物の回転を許し得、１つ又は複数のジンバル構成要素は、ヨー軸の回りの搭載物の回転を許し得、１つ又は複数のジンバル構成要素は、ロール軸の回りの搭載物の回転を許し得る。幾つかの場合、選択されるモードに応じて、ジンバル構成要素は、所望の安定化効果を提供するように構成個々に構成し得る。例えば、第１のジンバル構成要素は安定化し得、一方、第２及び第３のジンバル構成要素は安定かされない。別の場合、第１及び第２のジンバル構成要素を安定化し得、一方、第３のジンバル構成要素は安定化されない。別の例では、第１、第２、及び第３のジンバル構成要素は全て安定化し得る。搭載物は、ジンバル構成要素のうちの１つ又は複数によって支持し得る。搭載物は、単一のジンバル構成要素に直接接触し得る。代替的には、搭載物は、複数のジンバル構成要素に直接接触し得る。
【０１６７】
ジンバルモード信号が、主観ビューモードの選択を示す場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に相対するジンバルのピッチ軸を安定化させ得る。換言すれば、ジンバルのピッチ姿勢は、図６に関連して説明したように、天候データ等の環境を考慮に入れるデータ融合により補償される。
【０１６８】
ジンバルモード信号が追従モードの選択を示す場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸を安定化させずに、環境に相対するジンバルのピッチ軸及びロール軸を安定化させ得る。換言すれば、ジンバルのピッチ姿勢及びロール姿勢は、図６に関連して説明したように、天候データ等の環境を考慮に入れるデータ融合により補償される。
【０１６９】
ジンバルモード信号がフリージンバルモードの選択を示す場合、シミュレーションジンバル応答データは、環境に相対するジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させ得る。換言すれば、ジンバルのピッチ姿勢及びロール姿勢は、図６に関連して説明したように、天候データ等の環境を考慮に入れるデータ融合により補償される。
【０１７０】
幾つかの実施形態では、ジンバルモード信号は、無人機からリモートのリモート制御システムで生成し得る。幾つかの実施形態では、ジンバルモード信号は、複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成し得る。
【０１７１】
幾つかの実施形態では、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述する位置データは、無人機搭載のジンバル制御システムにおいて受信される。無人機は、無人航空機（「ＵＡＶ」）であり得る。シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルに嵌め込まれたカメラによって取得されるシミュレーション仮想データを含み得る。
【０１７２】
無人機のシミュレーション姿勢は、無人機搭載の無人機制御システムによって生成し得、リモート制御システムは、シミュレーションジンバル応答データを受信し、シミュレーションジンバル応答データを、ＵＡＶのシミュレーションジンバル状態情報を示す視覚的表示を備える表示装置に送信するように構成される。リモート制御システムは、現実飛行動作で無人機及びジンバルを動作させるのに使用されるものと同じ制御システムであり得、ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数のジョイスティック制御装置を含み得る。
【０１７３】
幾つかの実施形態では、表示装置はモバイル装置であり得、リモート制御システムは、無線接続を介して表示装置と通信し得る。幾つかの実施形態では、リモート制御システムは表示装置を備え得、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データを受信し、ジンバル応答データによって記述される向きでジンバルの視覚図を表示する。
【０１７４】
図１０は、本発明の実施形態による無人機搭載のジンバルを動作させる方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１７５】
図１０に示されるように、ジンバルがアクティブモードであるか、それともシミュレーションモードであるかを示すジンバルモード信号が取得される（１００１）。リモート制御システムからのジンバル制御データが取得される（１００２）。ジンバル応答データは、リモート制御システムからのジンバル制御データに基づいて、ジンバル制御システムにおいて生成され（１００３）、ジンバル応答データは、（１）ジンバルがアクティブモードである場合、ジンバルの配置を調整するように構成される１つ又は複数のアクチュエータに通信され、（２）ジンバルがシミュレーションモードである場合、１つ又は複数のアクチュエータに通信されない。
【０１７６】
シミュレーションジンバル応答データは、無人機に相対するジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含み得る。視覚的表示は、無人機のシミュレーションジンバル状態情報を示し得る。シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルに嵌め込まれたカメラによって取得されるシミュレーション視覚データを含み得る。
【０１７７】
幾つかの実施形態では、方法は、シミュレーションジンバル応答データを表示装置に送信することを更に含み得、表示装置は、ジンバル応答データによって記述される向きでジンバルの視覚図を表示する。シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成し得る。
【０１７８】
無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション向きに基づき得る。さらに、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づき得る。無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づき、位置データは、（１）ピッチ軸の回りの無人機の回転、（２）ヨー軸の回りの無人機の回転、又は（３）ロール軸の回りの無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む。
【０１７９】
幾つかの実施形態では、１つ又は複数のアクチュエータは１つ又は複数のモータを含む。１つ又は複数のアクチュエータは、軸の回りのジンバルの１つ又は複数のフレーム構成要素の回転を許し得る。１つ又は複数のアクチュエータは、ジンバルの並進移動を許し得る。幾つかの実施形態では、ジンバルモード信号は、無人機からリモートのリモート制御システムにおいて生成してもよく、又はアクティブモードとシミュレーションモードとの間の選択を示すユーザ入力に応答して生成し得る。
【０１８０】
図１１は、本発明の実施形態による無人機搭載のジンバルの概略図である。
【０１８１】
図１１に示されるように、無人機搭載のジンバル１１００は受信器１１０１を含み得、受信器１１０１は、ジンバルがアクティブモードであるか、それともシミュレーションモードであるかを示すジンバルモード信号を受信するように構成される。無人機搭載のジンバル１１００は、ジンバル制御システム１１０２を更に含み得、ジンバル制御システム１１０２は、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）リモート制御システムからジンバル制御データに基づいてジンバル応答データを受信するように構成される。無人機搭載のジンバル１１００は、１つ又は複数のアクチュエータ１１０３を更に含み得、アクチュエータ１１０３は、（１）ジンバルがアクティブモードである場合、ジンバルの配置を調整するか、又は（２）ジンバルがシミュレーションモードである場合、ジンバルの配置を調整しないように構成される。
【０１８２】
ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データは、無人機搭載の制御システムで受信される無人機搭載のジンバル制御システムで受信される。リモート制御システムは、シミュレーションジンバル応答データを受信し、シミュレーションジンバル応答データを、無人機のシミュレーションジンバル状態を示す視覚的表示を備える表示装置に送信するように構成し得る。リモート制御システムは、ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数のジョイスティック制御装置を含み得る。表示装置はモバイル装置であり得、リモート制御システムは、無線接続を介して表示装置と通信し得る。
【０１８３】
リモート制御システムは、シミュレーションジンバル応答データを受信し、ジンバル応答データによって記述される向きでジンバルの視覚図を表示する表示装置を備え得る。リモート制御システムは、現実飛行動作で無人機及びジンバルの動作に使用されるものと同じリモート制御システムであり得る。幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルに嵌め込まれたカメラによって取得されるシミュレーション視覚データを含む。
【０１８４】
幾つかの場合、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション向きに基づき得る。さらに、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づき得る。
【０１８５】
無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づき得、位置データは、（１）ピッチ軸の回りの無人機の回転、（２）ヨー軸の回りの無人機の回転、又は（３）ロール軸の回りの無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む。
【０１８６】
幾つかの実施形態では、１つ又は複数のアクチュエータは１つ又は複数のモータを含む。１つ又は複数のアクチュエータは、軸の回りのジンバルの１つ又は複数のフレーム構成要素の回転を許し得る。１つ又は複数のアクチュエータは、ジンバルの並進移動を許し得る。幾つかの実施形態では、ジンバルモード信号は、無人機からリモートのリモート制御システムにおいて生成し得る。ジンバルモード信号は、アクティブモードとシミュレーションモードとの間の選択を示すユーザ入力に応答して生成し得る。ここで、無人機は無人航空機（「ＵＡＶ」）であり得る。
【０１８７】
図１２は、本発明の実施形態によるシミュレーションジンバル制御の方法を概略的に示すフローチャートである。
【０１８８】
図１２に示されるように、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した無人機位置データが取得される（１２０１）。シミュレーションジンバル応答データは、ジンバル制御データ及び無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいてジンバル制御システムにおいて生成される（１２０２）。次に、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢は、リモート制御システムに送信され（１２０３）、そして、リモート制御システムは、無人機のシミュレーション姿勢を表示装置に送信し得、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢に基づいて視覚図を生成し得る。ここで、無人機は無人航空機（「ＵＡＶ」）であり得る。
【０１８９】
幾つかの場合、シミュレーションジンバル応答データは、無人機に相対するジンバルの姿勢を表すシミュレーションジンバル状態データを含み得る。視覚的表示は、無人機のシミュレーションジンバル状態情報を示し得る。シミュレーションジンバル状態情報は、ジンバルに嵌め込まれたカメラによって取得されるシミュレーション視覚データを含む。リモート制御システムは、ジンバルの機首方位の制御に有用な１つ又は複数のジョイスティック制御装置を含み得る。シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成し得る。
【０１９０】
幾つかの実施形態では、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション向きに基づき得る。幾つかの実施形態では、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、複数の天候状況を記述するシミュレーション天候データに基づき得る。無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づき、位置データは、（１）ピッチ軸の回りの無人機の回転、（２）ヨー軸の回りの無人機の回転、又は（３）ロール軸の回りの無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む。
【０１９１】
図１３は、本発明の実施形態によるジンバルシミュレーションシステムの概略図である。
【０１９２】
図１３に示されるように、ジンバルシミュレーションシステム１３００は、無人機搭載のジンバル１３０１を含み得る。ジンバルシミュレーションシステム１３００は、無人機搭載のジンバル制御システム１３０２を更に備え得、ジンバル制御システム１３０２は、（１）リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、（２）無人機搭載の無人機制御システムから生成される無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、（３）（ｉ）ジンバル制御データ及び（ｉｉ）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づいてシミュレーションジンバル応答データを生成するように構成される。ジンバルシミュレーションシステム１３００は、通信ユニット１３０３を更に含み得、通信ユニット１３０３は、表示装置に、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢を送信するように構成され、表示装置は、シミュレーションジンバル応答データ及び無人機のシミュレーション姿勢に基づいて視覚図を生成する。
【０１９３】
表示装置はハンドヘルド装置である。表示装置は、ジンバル制御システムと通信するリモート制御システムに統合し得る。幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル応答データは、無人機のシミュレーション姿勢に相対するジンバルのシミュレーション姿勢を特定することによって計算される。
【０１９４】
幾つかの実施形態では、（１）ジンバル制御システムと通信するように構成されるリモート制御システムからのジンバル制御データ及び（２）無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データは、無人機搭載のジンバル制御システムで受信される。無人機は無人航空機（「ＵＡＶ」）であり得る。無人機のシミュレーション姿勢は、無人機搭載の無人機制御システムによって生成し得る。
【０１９５】
幾つかの実施形態では、シミュレーションジンバル応答データは、複数のジンバルモードからのジンバルモードに従って特定し得、ジンバルモードは、主観ビューモード、追従モード、及びフリージンバルモードの１つを含み得る。ジンバルが主観ビューモードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、環境に相対するジンバルのピッチ軸を安定化させ得る。ジンバルが追従モードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、ヨー軸を安定化させずに、環境に相対するジンバルのピッチ軸及びロール軸を安定化させ得る。ジンバルがフリージンバルモードで動作する場合、シミュレーションジンバル応答データは、環境に相対するジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させ得る。ここで、環境は複数の天候状況に関するものであり得る。
【０１９６】
幾つかの場合、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション向きに基づき得る。幾つかの実施形態では、無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述した位置データは、少なくとも部分的に、シミュレーション天候データに基づき得る。無人機搭載の無人機制御システムからの無人機の姿勢を記述する位置データは、少なくとも部分的に、無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データに基づき得、位置データは、（１）ピッチ軸の回りの無人機の回転、（２）ヨー軸の回りの無人機の回転、又は（３）ロール軸の回りの無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む。
【０１９７】
シミュレーションは、ＵＡＶがシミュレーション飛行である間、ジンバルを制御する仮想経験をユーザに提供し得る。ユーザは、ジンバルのみの制御を練習し得、又はジンバル及びＵＡＶの制御を練習し得る。幾つかの場合、異なるユーザは、各部分の制御を練習し得る（例えば、第１のユーザはジンバルを制御し得、一方、第２のユーザはＵＡＶを制御し得る）。
【０１９８】
シミュレーションは、ジンバルによって支持された画像取得装置の視点をユーザに示し得る。ユーザは、画像取得装置によって取得される仮想視覚データをリアルタイムで見ることができる。選択されるジンバルモードに応じて、仮想画像取得装置は、画像取得装置により異なる視覚効果を提供し得る異なる回転軸の回りで安定化し得る。
【０１９９】
シミュレーションは、仮想環境でのジンバル動作も示し得る。シミュレーションは、仮想環境内のＵＡＶによって支持されるジンバルを示し得る。仮想環境でのジンバル及び／又はＵＡＶのロケーションを表示し得る。ジンバルのポジショニングを表示し得る。例えば、１つ又は複数のジンバル構成要素による回転の程度を表示し得る。仮想環境内の搭載物の向きを表示し得る。幾つかの場合、仮想測定値を表示し得る。例えば、１つ又は複数の軸の回りのＵＡＶの向きの程度を数値として表示し得る。同様に、仮想環境でのＵＡＶの空間ロケーションは、空間座標として表示し得る。同様にして、１つ又は複数の軸の回りのジンバルによって支持される搭載物の向きの程度を数値として表示し得る。仮想環境での搭載物の空間ロケーションは、空間座標として表示し得る。各ジンバル構成要素の回転の程度の測定値は、数値として表示されてもよく、又はされなくてもよい。
【０２００】
仮想環境を表示し得る。仮想環境は、１つ又は複数の地理的特徴を含み得る。これは、山、丘、湖、河、小川、谷、森、大きな岩、地形、海岸、又は任意の他の自然に生じる特徴等の自然に発生する特徴を含み得る。これは、建物、乗り物、橋、空港、滑走路、又は任意の他の人工特徴等の仮想の人工特徴を含むこともできる。人間又は動物等の移動する物体を表示し得る。画像取得装置からの仮想画像は、仮想環境内の画像取得装置の推定位置及び無機に対応し得る。
【０２０１】
図１４は、本発明の実施形態によるジンバルを有する無人航空機１４００を概略的に示す。
【０２０２】
ＵＡＶは、本明細書に記載されるように、可動物体の例であり得る。ＵＡＶ１４００は、明示的に示されるように、１４０２、１４０４、及び１４０６等の４つのロータを有する推進システムを含み得る。任意の数のロータを提供し得る（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又は７つ以上）。無人航空機のロータ、ロータ組立体、又は他の推進システムは、無人航空機がホバリング／位置維持、向き変更、及び／又はロケーション変更を行えるようにし得る。対向するロータのシャフト間の距離は、任意の適する長さであり得る。例えば、長さは、２ｍ以下又は５ｍ以下であり得る。幾つかの実施形態では、長さは、４０ｃｍ〜１ｍ、１０ｃｍ〜２ｍ、又は５ｃｍ〜５ｍの範囲内であり得る。本明細書では、ＵＡＶの任意の説明は、異なるタイプの可動物体等の可動物体にも当てはめることができ、逆も同様である。ＵＡＶは、本明細書に記載される支援離陸システム又は方法を使用し得る。
【０２０３】
幾つかの実施形態では、可動物体は、示されるように画像取得装置１４１０を支持し得るジンバル１４０８等の積載物を運ぶように構成し得る。積載物は、乗客、貨物、機器、器具等のうちの１つ又は複数を含み得る。積載物は筐体内に提供し得る。筐体は、可動物体の筐体とは別個であってもよく、又は可動物体の筐体の部分であってもよい。代替的には、積載物に筐体を提供してもよく、一方、可動物体は筐体を有さない。代替的には、積載物の部分又は積載物全体は、筐体なしで提供し得る。積載物は、可動物体に対してしっかりと固定し得る。任意選択的に、積載物は、可動物体に対して移動可能（例えば、可動物体に対して並進移動可能又は回転可能）であり得る。積載物は、本明細書の他の箇所に記載されるように、搭載物及び／又は支持機構を含み得る。
【０２０４】
幾つかの実施形態では、固定参照枠（例えば、周囲環境）に対する、及び／又は互いに対する可動物体、支持機構、及び搭載物の移動は、端末によって制御し得る。端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物とは別個のロケーションにある、図１に示されるリモートコントローラ１０１等のリモートコントローラ装置であり得る。端末は、支持プラットフォームに配置されてもよく、又は固定されてもよい。代替的には、端末は、ハンドヘルド又はウェアラブル装置であり得る。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロホン、又はそれらの適する組合せを含み得る。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、又はディスプレイ等のユーザインターフェースを含み得る。手動で入力されるコマンド、音声制御、ジェスチャ制御、又は位置制御（例えば、端末の移動、ロケーション、又は傾斜を介して）等の任意の適するユーザ入力を使用して、端末と対話し得る。
【０２０５】
端末を使用して、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の任意の適する状態を制御し得る。例えば、端末を使用して、固定参照枠及び／又は互いに対して可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の位置及び／又は向きを制御し得る。幾つかの実施形態では、端末を使用して、支持機構の作動組立体、搭載物のセンサ、又は搭載物のエミッタ等の可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の個々の要素を制御し得る。端末は、可動物体、支持機構、又は搭載物の１つ又は複数と通信するように構成された無線通信装置を含み得る。端末は、本明細書において他の箇所に記載されるようなリモートコントローラに対応し得る。端末は任意選択的に、表示装置であってもよく、又は表示装置を含み得る。端末は、リモート制御システムの部分であり得る。
【０２０６】
端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の情報の閲覧に適する表示ユニットを含み得る。例えば、端末は、位置、並進移動速度、並進移動加速度、向き、角速度、角加速度、又はそれらの任意の適する組合せに関して可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の情報を表示するように構成し得る。幾つかの実施形態では、端末は、機能搭載物によって提供されるデータ等の搭載物によって提供される情報（例えば、カメラ又は他の画像取得装置によって記録される画像）を表示し得る。
【０２０７】
任意選択的に、同じ端末が、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物又は可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の状態を制御するとともに、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物から情報を受信し、且つ／又は表示し得る。例えば、端末は、搭載物によって取得された画像データ又は搭載物の位置についての情報を表示しながら、環境に相対する搭載物のポジショニングを制御し得る。代替的には、異なる端末を異なる機能に使用し得る。例えば、第１の端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の移動又は状態を制御し得、一方、第２の端末は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物から情報を受信し、且つ／又は表示し得る。例えば、第１の端末を使用して、環境に対する搭載物のポジショニングを制御し得、一方、第２の端末は、搭載物によって取得された画像データを表示する。様々な通信モードが、両方とも可動物体を制御し、データを受信する可動物体と統合された端末との間、又は両方とも可動物体を制御し、データを受信する可動物体と複数の端末との間に利用可能である。例えば、少なくとも２つの異なる通信モードが、両方とも可動物体を制御し、可動物体からデータを受信する可動物体と端末との間に形成し得る。
【０２０８】
図１５は、本発明の実施形態による、支持機構１５０２と搭載物１５０４とを含む可動物体１５００を示す。可動物体１５００は航空機として示されるが、この図は限定を意図せず、本明細書において上述したように、任意の適するタイプの可動物体を使用し得る。航空機システムの文脈で本明細書に記載される任意の実施形態を任意の適する可動物体（例えば、ＵＡＶ）に適用し得ることを当業者は理解する。幾つかの場合、搭載物１５０４は、支持機構１５０２を必要とせずに、可動物体１５００に提供し得る。可動物体１５００は、推進機構１５０６、検知システム１５０８、及び通信システム１５１０を含み得る。
【０２０９】
推進機構１５０６は、上述したように、ロータ、プロペラ、ブレード、エンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、又はノズルの１つ又は複数を含み得る。可動物体は、１つ又は複数、２つ以上、３つ以上、又は４つ以上の推進機構を有し得る。推進機構は全て同じタイプであり得る。代替的には、１つ又は複数の推進機構は、異なるタイプの推進機構であり得る。推進機構１５０６は、本明細書の他の箇所に記載のように、支持要素（例えば、駆動シャフト）等の任意の適する手段を使用して、可動物体１５００に搭載し得る。推進機構１５０６は、上部、下部、前部、後部、側部、又はそれらの任意の適する組合せ等の可動物体１５００の任意の適する部分に搭載し得る。
【０２１０】
幾つかの実施形態では、推進機構１５０６は、可動物体１５００が、可動物体１５００の任意の水平移動を必要とせずに（例えば、滑走路を下って移動せずに）、表面から垂直に離陸するか、又は表面に垂直に着陸できるようにし得る。任意選択的に、推進機構１５０６は、可動物体１５００が特定の位置及び／又は向きで空中でホバリングできるようにするように動作可能であり得る。推進機構１５０６の１つ又は複数は、その他の推進機構から独立して制御し得る。代替的には、推進機構１５０６は、同時に制御されるように構成し得る。例えば、可動物体１５００は、揚力及び／又は推進力を可動物体に提供し得る複数の水平を向いたロータを有し得る。複数の水平を向いたロータを作動させて、垂直離陸機能、垂直直立機能、ホバリング機能を可動物体１５００に提供し得る。幾つかの実施形態では、水平を向いたロータの１つ又は複数は、時計回り方向にスピンし得、一方、水平を向いたロータの１つ又は複数は反時計回り方向にスピンし得る。例えば、時計回りロータの数は、反時計回りロータの数に等しいことができる。水平を向いたロータのそれぞれの回転率は、独立して変更して、各ロータによって生成される余力及び／又は推進力を制御し、それにより、可動物体１５００の空間配置、速度、及び／又は加速度を調整し得る（例えば、最高で３度の並進移動及び最高で３度の回転に関して）。
【０２１１】
検知システム１５０８は、可動物体１５００の空間配置、速度、及び／又は加速度を検知し得る（例えば、最高で３度の並進移動及び最高で３度の回転に関して）１つ又は複数のセンサを含み得る。１つ又は複数のセンサは、全地球測位システム（「ＧＰＳ」）センサ、移動センサ、慣性センサ、近接度センサ、又は画像センサを含み得る。検知システム１５０８によって提供される検知データを使用して、可動物体１５００の空間配置、速度、及び／又は向きを制御し得る（例えば、後述するように、適する処理ユニット及び／又は制御モジュールを使用して）。代替的には、検知システム１５０８を使用して、天候状況、潜在的な障害物への近接度、地理的特徴のロケーション、人造物のロケーション等の可動物体を取り巻く環境に関するデータを提供し得る。
【０２１２】
通信システム１５１０は、無線信号１５１６を介して通信システム１５１４を有する端末１５１２と通信できるようにする。通信システム１５１０、１５１４は、無線通信に適する任意の数の送信器、受信器、及び／又は送受信器を含み得る。通信は、データを一方向でのみ送信し得るように、単方向通信であり得る。例えば、単方向通信は、可動物体１５００のみがデータを端末１５１２に送信するか、又はこの逆を含み得る。データは、通信システム１５１０の１つ又は複数の送信器から通信システム１５１２の１つ又は複数の受信器に送信し得、又はその逆であり得る。代替的には、通信は、データを可動物体１５００と端末１５１２との間で両方向で送信し得るように、双方向通信であり得る。双方向通信は、通信システム１５１０の１つ又は複数の送信器から通信システム１５１４の１つ又は複数の受信器にデータを送信すること、又はその逆を含み得る。
【０２１３】
幾つかの実施形態では、端末１５１２は、可動物体１５００、支持機構１５０２、及び搭載物１５０４の１つ又は複数に制御データを提供し、可動物体１５００、支持機構１５０２、及び搭載物１５０４の１つ又は複数から情報（例えば、可動物体、支持機構、又は搭載物の位置及び／又は移動情報、搭載物カメラによって取得される画像データ等の搭載物によって検知されるデータ）を受信し得る。幾つかの場合、端末からの制御データは、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の相対位置、移動、作動、又は制御についての命令を含み得る。例えば、制御データは、可動物体のロケーション及び／又は向きを変更させるか（例えば、推進機構１５０６の制御を介して）、又は可動物体に関する搭載物を移動させる（例えば、支持機構１５０２の制御を介して）。端末からの制御データは、カメラ又は他の画像取得装置の動作の制御（例えば、静止画又は動画の撮影、ズームイン又はアウト、電源オンオフ、画像モードの切り換え、画像解像度の変更、フォーカスの変更、被写界深度の変更、露光時間の変更、視野角又は視野の変更）等の搭載物の制御を生じさせ得る。
【０２１４】
幾つかの場合、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物からの通信は、１つ又は複数のセンサ（例えば、検知システム１５０８又は搭載物１５０４の）からの情報を含み得る。通信は、１つ又は複数の異なるタイプのセンサ（例えば、ＧＰＳセンサ、移動センサ、慣性センサ、近接度センサ、又は画像センサ）からの検知情報を含み得る。そのような情報は、可動物体、支持機構、及び／又は搭載物の位置（例えば、ロケーション、向き）、移動、又は加速度に関連し得る。搭載物からのそのような情報は、搭載物によって取得されたデータ又は搭載物の検知状態を含み得る。端末１５１２によって提供され送信される制御データは、可動物体１５００、支持機構１５０２、又は搭載物１５０４の１つ又は複数の状態を制御するように構成し得る。代替的又は組み合わせて、支持機構１５０２及び搭載物１５０４もそれぞれ、端末１５１２と通信するように構成される通信モジュールを含み得、それにより、端末は、可動物体１５００、支持機構１５０２、及び搭載物１５０４のそれぞれと独立して通信し制御し得る。
【０２１５】
幾つかの実施形態では、可動物体１５００は、端末１５１２に加えて、又は端末１５１２の代わりに、別のリモート装置と通信するように構成し得る。端末１５１２は、別のリモート装置及び可動物体１５００と通信するように構成することもできる。例えば、可動物体１５００及び／又は端末１５１２は、別の可動物体又は別の可動物体の支持機構若しくは搭載物と通信し得る。所望の場合、リモート装置は第２の端末又は他の計算装置（例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、又は他のモバイル装置）であり得る。リモート装置は、可動物体１５００にデータを送信し、可動物体１５００からデータを受信し、データを端末１５１２に送信し、且つ／又はデータを端末１５１２から受信するように構成し得る。任意選択的に、リモート装置は、インターネット又は他の電気通信ネットワークに接続し得、それにより、可動物体１５００及び／又は端末１５１２から受信されるデータは、ウェブサイト又はサーバにアップロードし得る。
【０２１６】
幾つかの実施形態では、シミュレーションモードでは、可動物体１５００は、支持機構１５０２及び搭載物１５０４とは物理的に別個であり得る。支持機構１５０２及び搭載物１５０４は、端末１５１２によって制御されて、本明細書全体を通して考察されるように、ジンバル制御シミュレーションを実行し得る。幾つかの実施形態では、シミュレーションモードでは、可動物体１５００は、ジンバル制御シミュレーションに参加するように設定され得る。図面に関して上述したように、無人機制御システム及びジンバル制御システムは、可動物体１５００内で動作して、ジンバル制御データ及び可動物体の位置データのデータ融合を実行し得、それにより、ジンバルのシミュレーション姿勢データを取得し得る。
【０２１７】
図１６は、実施形態による可動物体又は支持機構を制御するシステム１６００のブロック図による概略図である。システム１６００は、本明細書に開示されるシステム、装置、及び方法の任意の適する実施形態と組み合わせて使用し得る。システム１６００は、検知モジュール１６０２、処理ユニット１６０４、非一時的コンピュータ可読媒体１６０６、制御モジュール１６０８、及び通信モジュール１６１０を含み得る。
【０２１８】
検知モジュール１６０２は、可動物体に関連する情報を異なる方法で収集する異なるタイプのセンサを利用し得る。異なるタイプのセンサは、異なるタイプの信号又は異なるソースからの信号を検知し得る。例えば、センサは、慣性センサ、ＧＰＳセンサ、近接度センサ（例えば、ライダー）、又はビジョン／画像センサ（例えば、カメラ）を含み得る。検知モジュール１６０２は、複数のプロセッサを有する処理ユニット１６０４に動作可能に結合し得る。幾つかの実施形態では、検知モジュール１６０２は、適する外部装置又はシステムに検知データを直接送信するように構成された送信モジュール１６１２（例えば、ＷｉＦｉ画像送信モジュール）に動作可能に結合し得る。例えば、送信モジュール１６１２を使用して、検知モジュール１６０２のカメラによって取得された画像をリモート端末に送信し得る。
【０２１９】
処理ユニット１６０４は、プログラマブルプロセッサ等の１つ又は複数のプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））を有し得る。処理ユニット１６０４は、非一時的コンピュータ可読媒体１６０６に動作可能に結合し得る。非一時的コンピュータ可読媒体１６０６は、処理ユニット１６０４によって実行可能であり、上述したような１つ又は複数のステップを実行する論理、コード、及び／又はプログラム命令を記憶し得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ又は複数のメモリユニット（例えば、ＳＤカード又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のリムーバブル媒体又は外部記憶装置）を含み得る。幾つかの実施形態では、検知モジュール１６０２からのデータは、非一時的コンピュータ可読媒体１６０６のメモリユニットに直接伝達され、記憶し得る。非一時的コンピュータ可読媒体１６０６のメモリユニットは、処理ユニット１６０４によって実行可能であり、本明細書に記載の方法の任意の適する実施形態を実行する論理、コード、及び／又はプログラム命令を記憶し得る。例えば、処理ユニット１６０４は、処理ユニット１６０４の１つ又は複数のプロセッサに、検知モジュール１６０２によって生成される検知データを分析させる命令を実行するように構成し得る。メモリユニットは、処理ユニット１６０４によって処理される検知モジュール１６０２からの検知データを記憶し得る。幾つかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体１６０６のメモリユニットを使用して、処理ユニット１６０４によって生成される処理結果を記憶し得る。
【０２２０】
幾つかの実施形態では、処理ユニット１６０４は、可動物体の状態を制御するように構成される制御モジュール１６０８に動作可能に結合し得る。例えば、制御モジュール１６０８は、可動物体の推進機構を制御して、自由度６に関して可動物体の空間配置、速度、及び／又は加速度を調整し得る。代替的には、又は組み合わせて、制御モジュール１６０８は、支持機構、搭載物、又は検知モジュールの１つ又は複数を制御し得る。
【０２２１】
処理ユニット１６０４は、１つ又は複数の外部装置（例えば、端末、表示装置、又は他のリモートコントローラ）からのデータを送信し、且つ／又は受信するように構成される通信モジュール１６１０に動作可能に結合し得る。優先通信又は無線通信等の任意の適する通信手段を使用し得る。例えば、通信モジュール１６１０は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、赤外線、電波、ＷｉＦｉ、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、クラウド通信等のうちの１つ又は複数を利用し得る。任意選択的に、タワー、衛星、又は移動局塔の中継局を使用し得る。無線通信は、近接度に依存してもよく、又は依存しなくてもよい。幾つかの実施形態では、視線が通信に必要であってもよく、又はなくてもよい。通信モジュール１６１０は、検知モジュール１６０２からの検知データ、処理ユニット１６０４によって生成される処理結果、所定の制御データ、端末又はリモートコントローラからのユーザコマンド等の１つ又は複数を送信し、且つ／又は受信し得る。
【０２２２】
システム１６００の構成要素は、任意の適する構成で配置し得る。例えば、システム１６００の構成要素の１つ又は複数は、可動物体、支持機構、搭載物、端末、検知システム、又は上記の１つ若しくは複数と通信する追加の外部装置に配置し得る。さらに、図１６は単一の処理ユニット１６０４及び単一の非一時的コンピュータ可読媒体１６０６を示すが、これは限定を意図せず、システム１６００が複数の処理ユニット及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体を含み得ることを当業者は理解する。幾つかの実施形態では、複数の処理ユニット及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体の１つ又は複数は、可動物体、支持機構、搭載物、端末、検知モジュール、上記の１つ又は複数と通信する追加の外部装置、又はそれらの適する組合せ等の異なるロケーションに配置し得、したがって、システム１６００によって実行される処理及び／又はメモリ機能の任意の適する態様は、上記ロケーションの１つ又は複数で行われ得る。
【０２２３】
本発明の好ましい実施形態を本明細書に示し説明したが、そのような実施形態が単なる例として提供されることが当業者には明らかであろう。ここで、本発明から逸脱せずに、多くの変形、変更、及び置換を当業者は思い付くであろう。本発明を実施するに当たり、本明細書に記載された本発明の実施形態への様々な代替を利用し得ることを理解されたい。以下の請求項が本発明の範囲を規定し、これらの請求項及びそれらの均等物の範囲内の方法及び構造がそれにより包含されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月3日(2016.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人機に搭載されるジンバルであって、
前記ジンバルがアクティブモード又はシミュレーションモードを示す第１の信号を受信する受信器と、
リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、前記ジンバル制御データ及び前記無人機の姿勢を記述した位置データに基づいて生成されたジンバル応答データを受信する、ジンバル制御システムと、
前記ジンバルが前記アクティブモードである場合には前記ジンバルの構成を調整し、又は前記ジンバルが前記シミュレーションモードである場合には前記ジンバルの前記構成を調整しない、１つ又は複数のアクチュエータと、
を備える、ジンバル。
【請求項２】
前記リモート制御システムは、前記ジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データを、第１の表示装置に送信する、請求項１記載のジンバル。
【請求項３】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの向きを制御する１つ又は複数の制御装置を含む、請求項２に記載のジンバル。
【請求項４】
前記第１の表示装置はモバイル装置である、請求項２又は請求項３に記載のジンバル。
【請求項５】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記第１の表示装置と通信する、請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項６】
前記リモート制御システムは前記第１の表示装置を更に備える、請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項７】
前記第１の表示装置は、前記無人機の姿勢を示す、請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項８】
前記無人機の姿勢は、前記ジンバルに設けられるカメラによって取得される、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項９】
前記ジンバル制御システムは、第２の表示装置を更に備え、前記第２の表示装置は、前記ジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される方向における前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項２乃至請求項８の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１０】
前記ジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１１】
前記位置データは、前記無人機の向きに基づく、請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１２】
前記位置データは、天候データに基づく、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１３】
前記位置データは、ピッチ軸を中心とした前記無人機の回転、ヨー軸を中心とした前記無人機の回転、及びロール軸を中心とした前記無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む、請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１４】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、１つ又は複数のモータを含む、請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記ジンバルの軸周りにおいて１つ又は複数のフレーム構成要素を回転させる、請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１６】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記ジンバルを並進移動させる、請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１７】
前記無人機は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１乃至請求項１６の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１８】
前記第１の信号は、前記リモート制御システムにおいて生成される、請求項１乃至請求項１７の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１９】
前記第１の信号は、前記アクティブモードか、前記シミュレーションモードかの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１乃至請求項１８の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項２０】
前記姿勢はシミュレーションによる姿勢である請求項１乃至請求項１９の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項２１】
無人機に搭載されるジンバルと、
前記無人機に搭載され、リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、前記無人機に搭載された無人機制御システムから生成される前記無人機のシミュレーション姿勢を記述した位置データを受信し、前記ジンバル制御データ及び前記位置データに基づいて、シミュレーションジンバル応答データを生成するジンバル制御システムと、
前記シミュレーションジンバル応答データ及び前記無人機の前記シミュレーション姿勢に基づいて、視覚図を生成する表示装置に前記シミュレーションジンバル応答データ及び前記無人機の前記シミュレーション姿勢を送信する通信ユニットと、
を備える、ジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２２】
前記表示装置はハンドヘルド装置である、請求項２１に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２３】
前記表示装置は、前記ジンバル制御システムと通信するリモート制御システムに統合される、請求項２１又は請求項２２に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記無人機の前記シミュレーション姿勢に相対する前記ジンバルのシミュレーション姿勢を特定することによって計算される、請求項２１乃至請求項２３の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２５】
前記無人機は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項２１乃至請求項２４の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２６】
前記無人機の前記シミュレーション姿勢は、前記無人機制御システムによって生成される、請求項２１乃至請求項２５の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２７】
前記シミュレーションジンバル応答データは、主観ビューモード、追従モード、又はフリージンバルモードのうち１つを含むジンバルモードに従って特定される請求項２１乃至請求項２６の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２８】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記主観ビューモードで動作する場合、ヨー軸及びロール軸を安定化させずに、前記ジンバルのピッチ軸を安定化させる、請求項２７に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項２９】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記追従モードで動作する場合、ヨー軸を安定化させずに、前記ジンバルのピッチ軸及びヨー軸を安定化させる、請求項２７に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３０】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記ジンバルが前記フリージンバルモードで動作する場合、前記ジンバルのピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を安定化させる、請求項２７に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３１】
前記シミュレーションジンバル応答データは、前記無人機からリモートの前記リモート制御システムにおいて生成される第１の信号に基づいて特定される、請求項２１乃至請求項３０の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３２】
前記第１の信号は、前記複数のジンバルモードからのジンバルモードの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項３１に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３３】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの向きを制御可能な１つ又は複数の制御装置を含む、請求項２１乃至請求項３２の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３４】
前記シミュレーションジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項２１乃至請求項３３の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３５】
前記位置データは、前記無人機のシミュレーション向きに基づく、請求項２１乃至請求項３４の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３６】
前記位置データは、天候データに基づく、請求項２１乃至請求項３５の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【請求項３７】
前記位置データは、ピッチ軸を中心とした前記無人機の回転、ヨー軸を中心とした前記無人機の回転、及びロール軸を中心とした前記無人機の回転のうちの少なくとも１つに基づく、請求項２１乃至請求項３６の何れか１項に記載のジンバルシミュレーションシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
リモートコントローラは、表示装置と通信し得る。リモートコントローラと表示装置との間の通信は、有線又は無線接続を通して提供し得る。無線接続は、ＲＦ接続、ＩＲ接続、ＷｉＦｉネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、セルラネットワーク、又は任意の他の利用可能な無線ネットワークを通して、リモートコントローラと表示装置との間に提供し得る。追加又は代替として、永続的なワイヤ接続、同軸ケーブル接続、ファイアワイヤ接続、ＭＩＤＩ接続、ｅＳＴＡＴＡ接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、又はデータ伝送を可能にする任意の他の利用可能な有線接続を通して、有線接続をリモートコントローラと表示装置との間に提供し得る。幾つかの場合、有線接続は、ＵＳＢポートを介してＵＳＢケーブルを通して接続し得る。幾つかの場合、表示装置は、リモートコントローラに統合され、リモートコントローラの一部になる。したがって、単にリモートコントローラを保持することにより、ジンバル制御のシミュレーションを監督することがユーザにとって容易である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１２】
通信システム１５１０は、無線信号１５１６を介して通信システム１５１４を有する端末１５１２と通信できるようにする。通信システム１５１０、１５１４は、無線通信に適する任意の数の送信器、受信器、及び／又は送受信器を含み得る。通信は、データを一方向でのみ送信し得るように、単方向通信であり得る。例えば、単方向通信は、可動物体１５００のみがデータを端末１５１２に送信するか、又はこの逆を含み得る。データは、通信システム１５１０の１つ又は複数の送信器から端末１５１２の１つ又は複数の受信器に送信し得、又はその逆であり得る。代替的には、通信は、データを可動物体１５００と端末１５１２との間で両方向で送信し得るように、双方向通信であり得る。双方向通信は、通信システム１５１０の１つ又は複数の送信器から通信システム１５１４の１つ又は複数の受信器にデータを送信すること、又はその逆を含み得る。
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月20日(2017.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人機に搭載されるジンバルであって、
前記ジンバルがアクティブモード又はシミュレーションモードを示す第１の信号を受信する受信器と、
リモート制御システムからジンバル制御データを受信し、前記ジンバル制御データ及び前記無人機の姿勢を記述した位置データに基づいて生成されたジンバル応答データを受信する、ジンバル制御システムと、
前記ジンバルが前記アクティブモードである場合には前記ジンバルの構成を調整し、又は前記ジンバルが前記シミュレーションモードである場合には前記ジンバルの前記構成を調整しない、１つ又は複数のアクチュエータと、
を備える、ジンバル。
【請求項２】
前記リモート制御システムは、前記ジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データを、第１の表示装置に送信する、請求項１に記載のジンバル。
【請求項３】
前記リモート制御システムは、前記ジンバルの向きを制御する１つ又は複数の制御装置を含む、請求項２に記載のジンバル。
【請求項４】
前記第１の表示装置はモバイル装置である、請求項２又は請求項３に記載のジンバル。
【請求項５】
前記リモート制御システムは、無線接続を介して前記第１の表示装置と通信する、請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項６】
前記リモート制御システムは前記第１の表示装置を更に備える、請求項２乃至請求項５の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項７】
前記第１の表示装置は、前記無人機の姿勢を示す、請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項８】
前記無人機の姿勢は、前記ジンバルに設けられるカメラによって取得される、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項９】
前記ジンバル制御システムは、第２の表示装置を更に備え、前記第２の表示装置は、前記ジンバル応答データを受信し、前記ジンバル応答データによって記述される方向における前記ジンバルの視覚図を表示する、請求項２乃至請求項８の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１０】
前記ジンバル応答データは、１つ又は複数のプロセッサによって生成される、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１１】
前記位置データは、前記無人機の向きに基づく、請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１２】
前記位置データは、天候データに基づく、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１３】
前記位置データは、ピッチ軸を中心とした前記無人機の回転、ヨー軸を中心とした前記無人機の回転、及びロール軸を中心とした前記無人機の回転のうちの少なくとも１つを含む、請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１４】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、１つ又は複数のモータを含む、請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記ジンバルの軸周りにおいて１つ又は複数のフレーム構成要素を回転させる、請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１６】
前記１つ又は複数のアクチュエータは、前記ジンバルを並進移動させる、請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１７】
前記無人機は無人航空機（ＵＡＶ）である、請求項１乃至請求項１６の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１８】
前記第１の信号は、前記リモート制御システムにおいて生成される、請求項１乃至請求項１７の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項１９】
前記第１の信号は、前記アクティブモードか、前記シミュレーションモードかの選択を示すユーザ入力に応答して生成される、請求項１乃至請求項１８の何れか１項に記載のジンバル。
【請求項２０】
前記姿勢はシミュレーションによる姿勢である請求項１乃至請求項１９の何れか１項に記載のジンバル。
【国際調査報告】
2017524958.tif 000019
2017524958.tif 000020