Un método para dirigir espacialmente un aparato de obtención de imágenes (312) sobre un enlace de comunicación que exhibe un retardo tierra-espacio y un retardo espacio-tierra,

por transmisión periódica de un comando de control para dirigir el aparato de obtención de imágenes, que se caracteriza porque en el mismo el aparato de obtención de imágenes transmite periódicamente al usuario una imagen, y porque en el mismo la imagen transmitida es presentada al usuario y contiene un punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, comprendiendo el método: permitir al usuario rastrear un objetivo identificado por el usuario (420) en una imagen presentada actualmente de las imágenes transmitidas periódicamente;

estimar una localización del objetivo identificado por el usuario basada en un rastreo por el usuario, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio, en donde el retardo tierra-espacio es el tiempo requerido para que un comando de control transmitido actualmente por el usuario llegue al aparato de obtención de imágenes; estimar una localización del punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio;

calcular una distancia entre la localización estimada del objetivo identificado por el usuario y la localización estimada del punto de señalamiento en dicho momento futuro; y

calcular un comando de control que dirigirá el punto de señalamiento sobre el objetivo identificado por el usuario, basándose en la distancia calculada y todos los comandos de control previos que han sido transmitidos al aparato de obtención de imágenes pero no han afectado todavía a la imagen presentada actualmente, en donde al menos uno de los pasos de: presentación, estimación, y cálculo es realizado por al menos una computadora.

Control de un aparato de obtención de imágenes sobre un enlace de comunicación retardada.

Antecedentes

1. Campo técnico

La presente invención se refiere al campo del control a distancia, y más particularmente al control a distancia sobre un enlace de comunicación retardada por una pantalla de visualización.

2. Exposición de la técnica afín

Antes de exponer los antecedentes de la técnica afín, puede ser útil exponer definiciones de ciertos términos que se utilizarán más adelante en esta memoria.

El término "avión pilotado a distancia" (RPA) o "vehículo aéreo no tripulado" (UAV/RPA) como se utiliza en esta solicitud de patente, hace referencia a un avión que vuela sin un piloto humano. Un UAV/RPA puede controlarse a distancia o volar autónomamente basándose en planes de vuelo preprogramados o sistemas de automatización dinámicos más complejos. Los UAVs/RPAs se utilizan actualmente en numerosas funciones militares, con inclusión del reconocimiento. Se utilizan también los mismos en un número pequeño pero creciente de aplicaciones civiles tales como la lucha contra el fuego cuando un observador humano correría riesgos, observación policial de disturbios civiles y escenas de crimen, y soporte de reconocimiento en desastres naturales.

El término "carga útil" como se utiliza en esta memoria en la presente solicitud, es la carga transportada por un UAV/RPA con exclusión de la necesaria para su operación. La carga útil puede comprender, entre otras cosas, un aparato de obtención de imágenes que proporciona al usuario del UAV/RPA una pantalla de visualización dinámica (v.g. una secuencia de vídeo) . La pantalla de visualización puede comprender un punto predefinido que corresponde al punto de señalamiento general de la carga útil. El punto de señalamiento puede estar indicado de una manera gráfica particular (v.g., una cruz) a fin de que el usuario esté informado de la dirección de señalamiento actual de la carga útil.

El término "transpondedor" como se utiliza en esta memoria en la presente solicitud, hace referencia a una unidad de retransmisión de comunicaciones, usualmente en la forma de un satélite de comunicación que permite la comunicación a larga distancia entre el usuario y el UAV/RPA controlado a distancia.

El documento EP 0 148 704 describe un sistema de vigilancia que utiliza aviones sin piloto, equipados con una cámara de TV, que comunica con una estación terrestre provista de un monitor para observar la imagen de TV.

FIG. 1 es un diagrama esquemático de alto nivel que muestra un enlace de comunicación entre un usuario y un vehículo aéreo no tripulado controlado a distancia (UAV/RPA) . Un usuario (no representado) está en asociación operativa con una estación de control 10 que se encuentra en comunicación directa con un transpondedor tal como un satélite de comunicaciones 20. El satélite de comunicaciones 20 está en comunicación directa con el UAV/RPA 30 que lleva una carga útil tal como un aparato de obtención de imágenes 35. Entre el aparato de obtención de imágenes 35 y un objetivo potencial 40 existe una línea de visión directa. Durante la operación, el aparato de obtención de imágenes 35 captura repetidamente imágenes que pueden contener un objetivo potencial 40. Estas imágenes son transmitidas al satélite de comunicaciones 20 que, a su vez, las transmite a la estación de control 10 proporcionando con ello al usuario una pantalla de visualización dinámica (v.g. secuencia de vídeo) asociada con la dirección de señalamiento del aparato de obtención de imágenes 35.

El control a distancia de un UAV/RPA por un transpondedor, como se ha expuesto arriba da usualmente como resultado un retardo sustancial en el enlace de comunicación. El retardo está constituido por dos partes. La primera parte es un retardo tierra-espacio que es el retardo desde el momento en que un comando de control se da (y es transmitido) por el usuario hasta que el comando de control llega a la carga útil. La segunda parte es un retardo espacio-tierra que es un retardo desde el momento en que una imagen particular de la secuencia de vídeo es capturada hasta el momento en que la imagen particular llega al usuario.

Por consiguiente, el control de una carga útil en un UAV/RPA sobre un enlace de comunicación retardada puede plantear conflictos sustanciales para los usuarios de UAV/RPA. Muchas operaciones de UAV/RPA requieren que la carga útil esté apuntada directamente a objetivos identificados por el usuario observados en la pantalla de visualización.

Sumario breve En las realizaciones de la presente invención, se proporciona un método a fin de permitir a un usuario controlar una dirección de señalamiento de un aparato de obtención de imágenes sobre un enlace de comunicación retardada. El método comprende: permitir al usuario el rastreo de un objetivo identificado por el usuario en una imagen presentada actualmente de imágenes transmitidas periódicamente por el aparato de obtención de imágenes; calcular una distancia entre la localización estimada del objetivo identificado por el usuario teniendo en cuenta el rastreo automático del usuario y la localización estimada del punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes en dicho momento futuro, en donde la estimación se refiere a un momento futuro en el cual un comando de control transmitido actualmente por el usuario llega al aparato de obtención de imágenes; y calcular un comando de control requerido para dirigir el punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes sobre el objetivo identificado por el usuario, basándose en dicha distancia calculada y basándose adicionalmente en todos los comandos de control previos que habían sido ya transmitidos por el usuario pero no han afectado todavía a la imagen presentada actualmente debido al retardo en el enlace de comunicación.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método implementado por computadora a fin de permitir que un usuario controle una dirección de señalamiento de un aparato de obtención de imágenes sobre un enlace de comunicación que exhibe un retardo tierra-espacio y un retardo espacio-tierra, por transmisión periódica de un comando de control para dirigir el aparato de obtención de imágenes, en donde el aparato de obtención de imágenes permite periódicamente al usuario una imagen, y en donde la imagen transmitida es presentada al usuario y contiene un punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, comprendiendo el método: permitir al usuario rastrear un objetivo identificado por el usuario en una imagen presentada actualmente de las imágenes transmitidas periódicamente; estimar una localización del objetivo identificado por el usuario con vistas al rastreo automático por el usuario, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio en donde el retardo tierraespacio es el tiempo requerido para que un comando de control transmitido actualmente por el usuario llegue al aparato de obtención de imágenes; estimar una localización del punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, en un momento futuro relacionado con el retardo tierra-espacio; calcular una distancia entre la localización estimada del objetivo identificado por el usuario y la localización estimada del punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes en dicho momento futuro; y calcular un comando de control requerido para dirigir espacialmente el punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes sobre el objetivo identificado por el usuario, basándose en dicha distancia calculada y teniendo en cuenta todos los comandos de control previos que habían sido ya transmitidos por el usuario pero no han afectado todavía a la imagen presentada actualmente.

Estos, adicionales, y/u otros aspectos y/o ventajas de la presente invención se exponen la descripción detallada que sigue; pueden deducirse de la descripción detallada; y/o pueden aprenderse por la práctica de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos Para una mejor comprensión de la invención y para demostrar el modo en que la misma puede llevarse a la práctica, se hará referencia a continuación, simplemente a modo de ejemplo, a los dibujos que se adjuntan en los cuales los números iguales designan elementos o secciones correspondientes en todos los casos.

En los dibujos adjuntos:

FIG. 1 es un diagrama esquemático de alto nivel de un vehículo aéreo controlado a distancia (UAV/RPA) controlado por un satélite de acuerdo con la técnica... [Seguir leyendo]

1. Un método para dirigir espacialmente un aparato de obtención de imágenes (312) sobre un enlace de comunicación que exhibe un retardo tierra-espacio y un retardo espacio-tierra, por transmisión periódica de un comando de control para dirigir el aparato de obtención de imágenes, que se caracteriza porque en el mismo el aparato de obtención de imágenes transmite periódicamente al usuario una imagen, y porque en el mismo la imagen transmitida es presentada al usuario y contiene un punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, comprendiendo el método:

permitir al usuario rastrear un objetivo identificado por el usuario (420) en una imagen presentada actualmente de las imágenes transmitidas periódicamente;

estimar una localización del objetivo identificado por el usuario basada en un rastreo por el usuario, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio, en donde el retardo tierra-espacio es el tiempo requerido para que un comando de control transmitido actualmente por el usuario llegue al aparato de obtención de imágenes;

estimar una localización del punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio;

calcular una distancia entre la localización estimada del objetivo identificado por el usuario y la localización estimada del punto de señalamiento en dicho momento futuro; y calcular un comando de control que dirigirá el punto de señalamiento sobre el objetivo identificado por el usuario, basándose en la distancia calculada y todos los comandos de control previos que han sido transmitidos al aparato de obtención de imágenes pero no han afectado todavía a la imagen presentada actualmente, en donde al menos uno de los pasos de: presentación, estimación, y cálculo es realizado por al menos una computadora.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque el mismo comprende adicionalmente transmitir el comando de control calculado al aparato de obtención de imágenes, después del cálculo del comando de control.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque en el mismo cada imagen comprende un sistema de pixeles, y en donde las distancias se calculan por cálculo de diferencias en las localizaciones de píxeles correspondientes de imágenes sucesivas.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque en el mismo las diferencias se calculan en términos angulares.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque en el mismo el punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes está localizado en el centro de una imagen de una pantalla de visualización.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque en el mismo la habilitación se implementa por recepción de una indicación inicial relativa a la posición del objetivo identificado por el usuario, y en el cual el rastreo se implementa automáticamente utilizando técnicas de visualización mecánicas.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque en el mismo la habilitación se implementa por recepción de una indicación inicial relativa a la posición del objetivo identificado por el usuario, y en el cual el rastreo se implementa automáticamente utilizando un medio de rastreo externo.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque en el mismo la habilitación se implementa por presentación de un cursor de comando en una pantalla de visualización, y en el cual el usuario puede mover el cursor de comando hacia el objetivo identificado por el usuario.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, que se caracteriza porque en el mismo, inicialmente, el cursor de comando está localizado en el punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes.

10. Un sistema para dirigir espacialmente un aparato de obtención de imágenes (312) sobre un enlace de comunicación que exhibe un retardo tierra-espacio y un retardo espacio-tierra, por transmisión periódica de un comando de control para dirigir el aparato de obtención de imágenes, que se caracteriza porque en el mismo el aparato de obtención de imágenes transmite periódicamente al usuario una imagen, y en donde la imagen transmitida se presenta al usuario y contiene un punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, comprendiendo el sistema:

una interfaz de usuario configurada para permitir al usuario rastrear un objetivo identificado por el usuario (420) sobre una imagen presentada actualmente de las imágenes transmitidas periódicamente; y un procesador configurado para: estimar una localización del objetivo identificado por el usuario basada en un rastreo por el usuario en la interfaz de usuario, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio, en el cual el retardo tierra-espacio es un tiempo requerido para que un comando de control transmitido actualmente por el usuario llegue al aparato de obtención de imágenes;

estimar una localización de un punto de señalamiento del aparato de obtención de imágenes, en un momento futuro correspondiente al retardo tierra-espacio;

calcular una distancia entre la localización estimada del objetivo identificado por el usuario y localización estimada del punto de señalamiento en el momento futuro; y calcular un comando de control que dirigirá el punto de señalamiento en el objetivo identificado por el usuario, basado en la distancia calculada y todos los comandos previos de control que han sido transmitidos al aparato de obtención de imágenes pero no han afectado todavía a la imagen presentada actualmente.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 10, que se caracteriza porque el mismo comprende adicionalmente un modo de transmisión configurado para transmitir el comando de control calculado al aparato de obtención de imágenes, después del cálculo del comando de control.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 10, que se caracteriza porque en el mismo cada imagen presentada a la interfaz de usuario comprende un sistema de píxeles, y en el cual las distancias se calculan por cálculo de las diferencias en localizaciones de píxeles correspondientes de imágenes sucesivas.

Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para comodidad del lector únicamente. No forma parte del documento de la patente europea. Aun cuando se tuvo gran cuidado al reunir las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes (EPO) declina toda responsabilidad a este respecto.

10 Los documentos de patente citados en la descripción

• EP 0148704 A [0006]

(Técnica Anterior)