本發(fā)明涉及一種用于在空中(例如無(wú)人機(jī))、或在陸上(例如車(chē)輛)或在水上(例如船)移動(dòng)的自主運(yùn)載工具的動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)和自動(dòng)引導(dǎo)方法。

背景技術(shù)：

在例行監(jiān)視任務(wù)期間，例如，引入自主裝置可能是有用的，該自主裝置能夠通過(guò)使用位于其路徑上的參考點(diǎn)以適當(dāng)方式操縱自身。諸如無(wú)人機(jī)、機(jī)器人或車(chē)輛的裝置可以有利地配備有自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。這些裝置通常在重量和總體尺寸方面受到約束。所以車(chē)載設(shè)備必須滿(mǎn)足這些要求并且保持在體積和重量的可接受范圍內(nèi)。此外，運(yùn)動(dòng)中的裝置必須能夠快速跟蹤和識(shí)別障礙物或其前進(jìn)所需的參考點(diǎn)。事實(shí)上，由于設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，在分析資源方面太苛刻的設(shè)備不能適應(yīng)這些裝置的速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可由飛行時(shí)間照相機(jī)唯一地識(shí)別的設(shè)備信標(biāo)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)或設(shè)備，其輕便、快速、自主并適應(yīng)于運(yùn)動(dòng)中的任何裝置，無(wú)論是在空中、陸上還是在水上。例如，系統(tǒng)可以與移動(dòng)電話(huà)或任何其他移動(dòng)通信裝置(包括平板電腦、智能電話(huà)、諸如GPS的定位系統(tǒng)等)關(guān)聯(lián)或組合或整合。

根據(jù)本發(fā)明，該目的借助于主動(dòng)跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)或設(shè)備[圖1，(1)和(3)]實(shí)現(xiàn)，允許在空間中定位運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象[圖1，(4)]，并且允許以受控和自動(dòng)方式定向其路線(xiàn)。

具體地，作為其目的，本發(fā)明具有一種動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)，其包括基于飛行時(shí)間技術(shù)的三維照相機(jī)，所述三維照相機(jī)包括：對(duì)包括在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光發(fā)射敏感的接收器，光信號(hào)的第一發(fā)射器；微計(jì)算機(jī)，其對(duì)接和計(jì)算來(lái)自所述接收器的三維信息并且控制所述發(fā)射器，以及內(nèi)部或外部輔助計(jì)算機(jī)，其結(jié)合數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、對(duì)運(yùn)載工具的控制和外部對(duì)接以及局部或全局?jǐn)?shù)據(jù)通信服務(wù)。所述系統(tǒng)還包括對(duì)源自所述三維照相機(jī)的第一光發(fā)射器的光信號(hào)敏感的信標(biāo)，該信標(biāo)本身配備有光信號(hào)的第二發(fā)射器[圖2，(1b)]，該第二發(fā)射器的光信號(hào)的波長(zhǎng)與所述三維照相機(jī)的靈敏度兼容。所述信標(biāo)包括用于調(diào)制源自光信號(hào)的第一發(fā)射器的光信號(hào)的裝置。所述三維照相機(jī)配置成測(cè)量由所述信標(biāo)重新發(fā)射的信號(hào)的返回時(shí)間。所述調(diào)制配置成借助于所述三維照相機(jī)和至少兩個(gè)被測(cè)量幀而允許唯一識(shí)別所述信標(biāo)并且同時(shí)確定所述信標(biāo)在由所述三維照相機(jī)的視場(chǎng)覆蓋的三維體積中的位置。通過(guò)在所述三維照相機(jī)的連續(xù)幀中分析所述信標(biāo)的視距離在所述微計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)所述信標(biāo)的唯一識(shí)別。

更特別地，系統(tǒng)包括彼此通信的兩個(gè)或更多個(gè)實(shí)體。第一實(shí)體是包含光信號(hào)的發(fā)射器[圖1，(2c)]的三維照相機(jī)[圖1，(2)]，并且第二實(shí)體以固定的或移動(dòng)的信標(biāo)[圖1，(1)]的方式工作，信標(biāo)能夠識(shí)別由三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射的光信號(hào)，并且能夠以主動(dòng)方式朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]重新傳輸該光信號(hào)，使得三維照相機(jī)[圖1，(2)]可以測(cè)量將其與信標(biāo)分離的距離，并且可以將其精確地定位在它的視場(chǎng)中。從信標(biāo)[圖1，(1)]朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]的光信號(hào)的主動(dòng)接收、調(diào)制和重新發(fā)射允許三維照相機(jī)[圖1，(2)]從其視場(chǎng)中的所有其他測(cè)量點(diǎn)識(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]。所以信標(biāo)[圖1，(1)]返回比由三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射的信號(hào)的簡(jiǎn)單、被動(dòng)光反射更強(qiáng)的光信號(hào)是不可缺少的。三維照相機(jī)[圖1，(2)]優(yōu)選地固定在形成自動(dòng)引導(dǎo)的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)中的裝置[圖1，(4)]上，或者包含在其中。與照相機(jī)通信的信標(biāo)(圖1，(1))可以是單個(gè)的或者可以形成布置在運(yùn)動(dòng)中的裝置的路徑上的一組若干信標(biāo)[圖3，(1)]的一部分。信標(biāo)[圖3，(1)]可以事先固定和布置在預(yù)先建立的路徑上。它們也可以以隨機(jī)方式分散，或者它們可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)中的裝置所針對(duì)的特定應(yīng)用而處于運(yùn)動(dòng)中。

根據(jù)本發(fā)明，信標(biāo)[圖1，(1)]能夠在傳輸之前調(diào)制由三維照相機(jī)發(fā)射的信號(hào)[圖1，(2)]，允許三維照相機(jī)[圖1，(2)]精確地識(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]的性質(zhì)。在裝置的視場(chǎng)中有若干信標(biāo)[圖3，(1)]的情況下，每個(gè)信標(biāo)[圖3，(1)]以獨(dú)特且特征的方式調(diào)制光信號(hào)。三維照相機(jī)[圖3，(2)]然后能夠在三維空間中精確地識(shí)別和定位在其視場(chǎng)中的每個(gè)信標(biāo)[圖3，(1)]。

在優(yōu)選實(shí)施例中，以近紅外發(fā)射光信號(hào)。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，來(lái)自所述第一發(fā)射器的光信號(hào)是特征脈沖序列。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述信標(biāo)還包括從所述第一發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)的分析系統(tǒng)和允許存儲(chǔ)由所述第一發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)的特征的數(shù)據(jù)庫(kù)。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，由所述信標(biāo)重新發(fā)射的信號(hào)的調(diào)制包括在朝著所述三維照相機(jī)重新發(fā)射光信號(hào)之前的確定的延遲。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，由所述信標(biāo)重新發(fā)射的信號(hào)的調(diào)制包括：每當(dāng)新開(kāi)始所述三維照相機(jī)的幀采集時(shí)改變的若干連續(xù)延遲的預(yù)先建立的序列。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，由所述信標(biāo)重新發(fā)射的信號(hào)的調(diào)制包括波長(zhǎng)的變化。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述三維照相機(jī)還布置成連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，以允許識(shí)別由所述信標(biāo)重新發(fā)射的信號(hào)的調(diào)制。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述三維照相機(jī)另外包含能夠?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)指令傳送到一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)的通信裝置。

該引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的用途也是本發(fā)明的主題。用途的例子可以是需要特定和例行警戒的區(qū)域的監(jiān)視。例如由于使用一個(gè)或若干無(wú)人機(jī)，監(jiān)視可以是空中的。監(jiān)視也可以是陸地的。諸如鐵路線(xiàn)、道路網(wǎng)或城市區(qū)的區(qū)域可以有利地由配備有本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的自主設(shè)備(例如無(wú)人機(jī))監(jiān)視。封閉空間也可以配備有作為本發(fā)明主題的設(shè)備，例如醫(yī)院、工廠(chǎng)或生產(chǎn)區(qū)域，包括運(yùn)動(dòng)中的機(jī)器。在后一種應(yīng)用中，借助于三維照相機(jī)[圖1，(2)]檢測(cè)和分析配備有信標(biāo)的機(jī)器的運(yùn)動(dòng)[圖1，(1)]。另一種應(yīng)用是跟蹤貨物的庫(kù)存，其中待被跟蹤的元件配備有信標(biāo)[圖3，(1)]，所述信標(biāo)包含能夠特定于每個(gè)元件的信息，并且其中引導(dǎo)和跟蹤系統(tǒng)[圖3，(3)]允許跟蹤它們的運(yùn)動(dòng)、它們的位置、它們的儲(chǔ)存持續(xù)時(shí)間以及對(duì)于管理貨物的庫(kù)存必須遵守的任何其他信息。作為本發(fā)明主題的設(shè)備也可以用于城市測(cè)量，例如建筑物之間的距離、基礎(chǔ)設(shè)施的尺寸和占用空間的測(cè)量，或隨著建筑物的老化對(duì)它們的結(jié)構(gòu)完整性的監(jiān)視，其包括結(jié)構(gòu)的沉降、漂移、傾斜、變形的測(cè)量。另一使用的例子可以是給定運(yùn)載工具周?chē)倪\(yùn)動(dòng)中的運(yùn)載工具的偵察和定位。所以環(huán)境的不斷預(yù)警允許避免意外的碰撞。

在一個(gè)變型中，作為本發(fā)明主題的裝置也可以應(yīng)用于兩個(gè)或更多個(gè)運(yùn)載工具的自動(dòng)引導(dǎo)[圖4，(5a、b)]，使得它們彼此跟隨。在該情況下，安裝或整合在一個(gè)運(yùn)載工具[圖4，(5b)]的后部處的信標(biāo)[圖4，(1)]能夠與安裝或整合在另一運(yùn)載工具[圖4，(5b)]的前部處的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖4，(3)]通信，使得第二運(yùn)載工具能夠通過(guò)使用由本發(fā)明提供的距離和航向信息[圖4，(6)]跟隨并且與第一運(yùn)載工具保持跟隨距離。為了自動(dòng)制圖或參考目的，本發(fā)明也可以安裝在由人駕駛的運(yùn)載工具上。使用本發(fā)明的設(shè)備的另一例子是自動(dòng)檢測(cè)人的運(yùn)動(dòng)[圖5]?？梢允惯\(yùn)動(dòng)中的人配備以合適的方式定位在他身體上的不同位置處的一個(gè)或若干信標(biāo)(圖5，(1)]，并且測(cè)量朝著定位在運(yùn)動(dòng)中的人的外部的支撐件上的三維照相機(jī)[圖5，(2)]重新發(fā)射的這些信標(biāo)的信號(hào)[圖5，(1)]。該方法可以有利地用于創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)，用于體育運(yùn)動(dòng)的科學(xué)分析，用于修正或運(yùn)動(dòng)再教育的目的，或用于需要對(duì)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)和/或差異分析的任何其他活動(dòng)。

在另一方面，本發(fā)明提供一種用于標(biāo)記可能是公眾感興趣的對(duì)象的系統(tǒng)，由此對(duì)對(duì)象感興趣的人或機(jī)器配備有連接到計(jì)算裝置的三維照相機(jī)，系統(tǒng)還包括信標(biāo)，所述信標(biāo)布置成用在感興趣的環(huán)境中唯一的代碼來(lái)識(shí)別自身，由此使對(duì)對(duì)象感興趣的人或機(jī)器能夠識(shí)別對(duì)象并且接收關(guān)于對(duì)象的元信息。

事實(shí)上，本發(fā)明的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]包括用于三維照相機(jī)[圖1，(2)]的跟蹤裝置或方法[圖1，(2)]。

然而，這些應(yīng)用僅是非限制性例子，并且基于本發(fā)明的系統(tǒng)的任何應(yīng)用也是本發(fā)明的主題。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明也提供一種運(yùn)動(dòng)中的裝置的自動(dòng)引導(dǎo)方法，其包括以下步驟：

a)由基于飛行時(shí)間技術(shù)的三維照相機(jī)朝著信標(biāo)發(fā)射信號(hào)，所述三維照相機(jī)包括在引導(dǎo)和跟蹤系統(tǒng)中；

b)由所述信標(biāo)接收信號(hào)并且朝著所述三維照相機(jī)重新發(fā)射非調(diào)制信號(hào)或調(diào)制信號(hào)，以及

c)由所述三維照相機(jī)接收和分析由所述信標(biāo)重新發(fā)射的信號(hào)。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，朝著所述信標(biāo)發(fā)射的信號(hào)是脈沖光序列。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述信號(hào)的調(diào)制包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)定延遲的應(yīng)用。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述調(diào)制包含所述信標(biāo)的特征。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述調(diào)制包含用于啟用或禁用所述運(yùn)動(dòng)中的裝置的功能的信息。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還另外包括由所述引導(dǎo)和跟蹤系統(tǒng)發(fā)射用于所述信標(biāo)的指令。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將在參考附圖給出的下述說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)地描述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖示意性地示出：

圖1：配備有三維照相機(jī)[圖1，(2)]的運(yùn)動(dòng)中的示例性裝置[圖1，(4)]，所述三維照相機(jī)與用于幀序列分析并且用于提供數(shù)據(jù)庫(kù)或提供到數(shù)據(jù)庫(kù)的連接的微計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]相連接，與重新發(fā)射即時(shí)或延遲的相應(yīng)調(diào)制信號(hào)的信標(biāo)[圖1，(1)]通信；

圖2：信標(biāo)[圖1，(1)]的框圖表示，所述信標(biāo)包括適合于三維照相機(jī)[圖1，(2)]的光發(fā)射、將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的接收器[圖2，(1a)]，優(yōu)選地適合于三維照相機(jī)[圖1，(2)]的靈敏波長(zhǎng)范圍并且將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光信號(hào)的光發(fā)射器[圖2，(1b)]，將電子信號(hào)從接收器[圖2，(1a)]轉(zhuǎn)發(fā)到發(fā)射器[圖2，(1b)]而不進(jìn)行調(diào)制[圖2，(1c')]和進(jìn)行調(diào)制[圖2，(1c)]的裝置，以及能夠控制調(diào)制單元[圖2，(1c)或(1c')]并且能夠分析由接收器[圖2，(1a)]接收的信號(hào)的計(jì)算機(jī)[圖2，(1d)]。信標(biāo)[圖2，(1a、b、c、d)]可以包括內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)庫(kù)[圖2，(1e)]，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)關(guān)于信標(biāo)[圖2，(1a、b、c、d)]的標(biāo)識(shí)的信息或?qū)鬏數(shù)饺S照相機(jī)[圖1，(2)]或?qū)⑴c從三維照相機(jī)接收的信息進(jìn)行比較的任何其他感興趣的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)信息，信標(biāo)還可以包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部或外部傳感器或動(dòng)作器[圖2，(1f)]，其測(cè)量或動(dòng)作是感興趣的以傳送到跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]，或者可以根據(jù)由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]接收的命令來(lái)動(dòng)作；

圖3：跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖3，(3)和(1)]，其包括連接到用于幀序列分析和數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的計(jì)算機(jī)[圖3，(2d)]的三維照相機(jī)[圖3，(2)]，以及多個(gè)信標(biāo)[圖3，(1)]和在三維照相機(jī)[圖3，(2)]的視場(chǎng)中的被動(dòng)反射背景或環(huán)境；

圖4：跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖4，(3)和(1)]，其包括安裝在運(yùn)載工具[圖4，(5a)]上或整合在其中的、連接到用于幀序列分析和數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的計(jì)算機(jī)[圖4，(2d)]的三維照相機(jī)[圖4，(2a、b、c)]和安裝在至少一個(gè)或多個(gè)運(yùn)載工具[圖4，(5b)]的后部上或整合在其中的至少一個(gè)信標(biāo)[圖4，(1)]，其中跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖4，(3)]提供運(yùn)載工具在三維照相機(jī)[圖4，(2)]的視場(chǎng)中的距離和航向數(shù)據(jù)[圖4，(6)]，允許運(yùn)載工具的駕駛員支持或自動(dòng)公路列車(chē)式跟隨。

圖5：根據(jù)本發(fā)明的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)(圖5，(3))，用于通過(guò)將信標(biāo)[圖5，(1)]附連到運(yùn)動(dòng)中的感興趣部分并且使用跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖5，(3)]測(cè)量每個(gè)信標(biāo)[圖5，(1)]的航向和距離來(lái)跟蹤人的運(yùn)動(dòng)；以及

圖6：具有與信標(biāo)[圖6，(1)]通信的裝置的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]，通信包括三維照相機(jī)[圖6，(2)]的連續(xù)幀測(cè)量之間的時(shí)間的調(diào)制以能夠朝著信標(biāo)[圖6，(1)]傳輸編碼為該調(diào)制的信息。在另一實(shí)施例中，從跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]朝著信標(biāo)[圖6，(1)]的信息傳輸借助于連接到跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)[圖6，(2d)]的發(fā)射器或收發(fā)器[圖6，(2e)]實(shí)現(xiàn)，其可以在無(wú)線(xiàn)電頻譜或光譜中工作或使用合適的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的任何其他手段來(lái)工作。信標(biāo)上的接收器或收發(fā)器[圖6，(1g)]適合于跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)射器或收發(fā)器[圖6，(2e)]的發(fā)射，并且可以從跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]接收單向信息或與其雙向通信。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]基于配備有光信號(hào)的發(fā)射器[圖1，(2c)]的三維照相機(jī)[圖1，(2)]以及能夠識(shí)別三維照相機(jī)[圖1，(2)]的光信號(hào)并且朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射相同光信號(hào)或不同信號(hào)的至少一個(gè)信標(biāo)[圖1，(1)]。

由信標(biāo)[圖1，(1)]朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]重新發(fā)射的光信號(hào)適合于三維照相機(jī)[圖1，(2)]的特征，使得它們可以由三維照相機(jī)檢測(cè)、分析和識(shí)別。三維照相機(jī)[圖1，(2)]的光源可以發(fā)射人眼可見(jiàn)或不可見(jiàn)的光。在該情況下，大于780nm的波長(zhǎng)對(duì)于人眼是不可見(jiàn)的，并且表現(xiàn)出不被環(huán)境光源污染的優(yōu)點(diǎn)，并且此外不干擾人或在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作的任何其他成像系統(tǒng)。事實(shí)上，由三維照相機(jī)[圖1，(2)]的發(fā)射器[圖1，(2c)]發(fā)射的光有利地在紅外范圍內(nèi)，但是，為了將其與任何熱發(fā)射區(qū)別，發(fā)射器[圖1，(2c)]優(yōu)選地以近紅外范圍發(fā)射。所以，光優(yōu)選地在包括在750nm到1000nm之間，更有利地在800nm到900nm之間的光譜中發(fā)射。然而，三維照相機(jī)[圖1，(2)]在波長(zhǎng)的更寬范圍內(nèi)保持功能，能夠擴(kuò)展到例如高達(dá)2000nm或更大。可以以下述方式改進(jìn)三維照相機(jī)[圖1，(2)]而不失去其主要功能：使得其根據(jù)特有且可能重復(fù)的序列發(fā)射脈沖光，該序列用作代碼或用作識(shí)別密鑰。因此，信標(biāo)[圖1，(1)]配備有數(shù)據(jù)庫(kù)[圖2，(1e)]，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含由以這種方式改進(jìn)的三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射的識(shí)別密鑰或代碼。因此能夠識(shí)別三維照相機(jī)[圖1，(2)]。

光信號(hào)的發(fā)射器[圖1，(2c)]和接收器[圖1，(2b)]與控制和處理計(jì)算機(jī)[圖1，(2a)]一起是基于飛行時(shí)間原理的三維照相機(jī)的一體部分并且可作為商業(yè)產(chǎn)品獲得。

信標(biāo)[圖1，(1)]發(fā)射由三維照相機(jī)[圖1，(2)]可檢測(cè)的光作為回答。信標(biāo)[圖1，(1)]優(yōu)選地發(fā)射與由三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射的光相同的光譜。信標(biāo)[圖1，(1)]理想地根據(jù)與三維照相機(jī)[圖1，(2)]相同的波長(zhǎng)發(fā)射。由信標(biāo)[圖1，(1)]接收的光的脈沖序列一般保持在其朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]的返回上。重新發(fā)射的光的序列被修改，即調(diào)制。配備有用于計(jì)算發(fā)射的光和接收的光之間的延遲的裝置[圖1，(2a)]的三維照相機(jī)[圖1，(2)]能夠測(cè)量將其與信標(biāo)[圖1，(1)]分離的距離。典型地在環(huán)境條件下的空氣中，約1納秒的延遲對(duì)應(yīng)于大約三十厘米的路程。在該情況下，將三維照相機(jī)[圖1，(2)]與信標(biāo)[圖1，(1)]分離的距離在大約十五厘米處測(cè)量，即，光從其發(fā)射到其由三維照相機(jī)[圖1，(2)]接收的總路徑的一半。可以實(shí)現(xiàn)用于計(jì)算距離的各種裝置。在用于距離計(jì)算的特定模式中，三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)送光脈沖并且測(cè)量延遲，在所述延遲之后它接收由在其視場(chǎng)中的被動(dòng)反射對(duì)象重新發(fā)射的信號(hào)，包括一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)[圖1，(1)和圖3，(1)]的主動(dòng)反射信號(hào)。延遲與將三維照相機(jī)[圖1，(2)]與其視場(chǎng)中的對(duì)象分離的(并且因此與信標(biāo)[圖1，(1)]分離的)距離直接相關(guān)，并且直接相關(guān)，如上所述。在另一操作模式中，三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射具有幅度或相位調(diào)制的連續(xù)信號(hào)，并且測(cè)量在從其視場(chǎng)中的對(duì)象返回中(并且因此在從信標(biāo)[圖1，(1)]的返回中)接收的信號(hào)的調(diào)制的相位差。另一種距離測(cè)量模式包括由三維照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射特定數(shù)學(xué)類(lèi)型或代碼的一系列信號(hào)并且將它們與由其視場(chǎng)中的對(duì)象重新發(fā)射的(并且因此與由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射的)相應(yīng)的一系列信號(hào)時(shí)移自相關(guān)。在該一系列信號(hào)的自相關(guān)之前應(yīng)用了相應(yīng)時(shí)移的接收上的延遲與將信標(biāo)[圖1，(1)]與三維照相機(jī)[圖1，(2)]分離的距離直接成比例。

一般而言，在三維照相機(jī)[圖1，(2)]中，也相對(duì)于非活動(dòng)對(duì)象[圖3，(7)]確定距離，即不同于主動(dòng)地重新發(fā)射光信號(hào)的信標(biāo)[圖3，(1)]。特別地，在反射表面上被動(dòng)反射三維照相機(jī)[圖1，(2)]的信號(hào)就是該情況。然后可以使用上述用于確定距離的方法。

三維照相機(jī)[圖1，(2)]的像素足以識(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]，該信標(biāo)表示通過(guò)限制資源的消耗和信號(hào)的處理時(shí)間而僅需要非常少的計(jì)算資源和保留非常好的反應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)。在三維照相機(jī)[圖1，(2)]以及三維照相機(jī)[圖1，(2)]的視場(chǎng)和范圍內(nèi)的信標(biāo)[圖1，(1)]的連續(xù)測(cè)量幀中，對(duì)于由三維照相機(jī)[圖1，(2)]拍攝的每個(gè)新幀，信標(biāo)[圖1，(1)]的至少一個(gè)像素將以不同的距離出現(xiàn)。改變距離的序列可以包含信標(biāo)[圖1，(1)]的編碼的、唯一的標(biāo)識(shí)或由信標(biāo)[圖1，(1)]提供的其他數(shù)據(jù)，并且由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]提取和分析。

在一個(gè)變型中，三維照相機(jī)[圖1，(2)]可以配備有屏幕。若干信標(biāo)[圖3，(1)]可以同時(shí)被定位。在該情況下，它們均激活由三維照相機(jī)[圖1，(2)]拍攝的連續(xù)測(cè)量幀中的不同像素，并且在由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]提取和分析之后采取點(diǎn)集的形式。

根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的特定方面，三維照相機(jī)的發(fā)射裝置[圖1，(2c)]和信標(biāo)的發(fā)射裝置[圖2，(1b)]是在近紅外范圍中以上面指定的波長(zhǎng)發(fā)射的發(fā)光二極管或LED。替代地，也可以使用LASER或VCSEL類(lèi)型的二極管。根據(jù)具體需要，三維照相機(jī)[圖1，(2)]的發(fā)射裝置可以在包括近紅外和擴(kuò)展超過(guò)近紅外的波長(zhǎng)范圍(例如從750到2000nm的范圍)內(nèi)發(fā)射。根據(jù)具體需要，三維照相機(jī)[圖1，(2)]的發(fā)射裝置可以在包括或不包括近紅外的其他波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射。特別地，發(fā)射可以在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，并且不限于窄帶發(fā)射，而是還可以覆蓋部分或甚至全部可見(jiàn)光譜，甚至超出可見(jiàn)光譜，例如運(yùn)載工具頭燈，其被調(diào)制，并且除了用作三維照相機(jī)[圖1，(2)]的照明的主要目的之外，還用于提供由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]提供的被照明區(qū)域的三維表示，而不需要用于三維照相機(jī)[圖1，(2)]的獨(dú)立光源。

放置在三維照相機(jī)[圖1，(2)]上的由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射的信號(hào)的接收裝置理想地是CMOS或CCD類(lèi)型的光子傳感器，或任何類(lèi)型的光電二極管或光電晶體管。若干傳感器的組合也是可能的。可以類(lèi)似地使用所使用的波長(zhǎng)范圍中的其他有源傳感器。放置在信標(biāo)上的接收器[圖2，(1a)]優(yōu)選地是光電二極管、光電倍增管或雪崩二極管類(lèi)型。然而，能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的任何接收器都可以以類(lèi)似的方式用在作為本發(fā)明的主題的設(shè)備中。若干接收器也可以被整合在信標(biāo)中[圖2]中，從而能夠根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用以同時(shí)或交替的方式起作用。在該情況下使用的接收器[圖2，(1a)]可以對(duì)給定波長(zhǎng)范圍或特定波長(zhǎng)進(jìn)行選擇。

在特定實(shí)施例中，信標(biāo)[圖2]在沒(méi)有延遲或調(diào)制[圖1，沒(méi)有調(diào)制]的情況下重新發(fā)射由三維照相機(jī)[圖1，(2)]接收的光信號(hào)，或在調(diào)制[圖1，有調(diào)制]之后重新發(fā)射信號(hào)。調(diào)制和非調(diào)制信號(hào)以大于來(lái)自信標(biāo)[圖2]的外殼的表面的簡(jiǎn)單自然反射的強(qiáng)度被重新發(fā)射。調(diào)制信號(hào)的重新發(fā)射可以與非調(diào)制信號(hào)相伴隨或相繼。調(diào)制和非調(diào)制信號(hào)也可以形成給定序列的主體并且重復(fù)一次或若干次。在該情況下，序列的重復(fù)符合三維照相機(jī)[圖1，(2)]的測(cè)量幀速率，即三維照相機(jī)[圖1，(2)]每秒提供數(shù)據(jù)點(diǎn)的全新集合的頻率。

在優(yōu)選的操作模式中，三維照相機(jī)[圖1，(2)]的測(cè)量時(shí)間顯著快于被測(cè)量的運(yùn)動(dòng)，使得可以在三維照相機(jī)[圖1，(2)]的視場(chǎng)中的對(duì)象的被測(cè)量距離已顯著變化之前建立兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)測(cè)量或幀的序列。

因此，信標(biāo)[圖1，(1)]配備有用于在重新發(fā)射信號(hào)之前調(diào)制信號(hào)的裝置[圖2，(1c、d)]。為此，信標(biāo)[圖1，(1)]配備有接收器[圖2，(1a)]，該接收器適合于來(lái)自三維照相機(jī)[圖1，(2)]的發(fā)射的波長(zhǎng)和時(shí)間結(jié)構(gòu)，并且將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。然后借助于由嵌入式計(jì)算機(jī)[圖2，(1d)]控制的電子調(diào)制器[圖2，(1c)]調(diào)制該電子信號(hào)。該嵌入式計(jì)算機(jī)[圖2，(1d)]也可以用于分析電子信號(hào)以能夠?qū)τ扇S照相機(jī)[圖1，(2)]發(fā)射的序列做出適當(dāng)反應(yīng)，并且該嵌入式計(jì)算機(jī)可以訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)關(guān)于信標(biāo)[圖2]的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)[圖2，(1e)]或附連到信標(biāo)的外部傳感設(shè)備[圖2，(1e)]。在調(diào)制之后，電子信號(hào)被轉(zhuǎn)換回去并且借助于光發(fā)射器[圖2，(1b)]在接收三維照相機(jī)[圖1，(2)]的波長(zhǎng)范圍內(nèi)被發(fā)射。該發(fā)射可以符合但不限于由三維照相機(jī)[圖1，(2)]預(yù)期的光的敏感波長(zhǎng)和時(shí)間結(jié)構(gòu)。

信號(hào)的調(diào)制可以例如包括：在信號(hào)的重新發(fā)射之前應(yīng)用存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)[圖2，(1e)]中的約幾納秒的一系列預(yù)定延遲，該數(shù)據(jù)庫(kù)在信標(biāo)內(nèi)部或連接到信標(biāo)。可以由連接到三維照相機(jī)[圖1，(2)]的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]將重新發(fā)射延遲與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)[圖1，(1e)]中的值相比較，該數(shù)據(jù)庫(kù)整合在或連接到跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]。以該方式，跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]能夠識(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]。在優(yōu)選的操作模式中，三維照相機(jī)[圖1，(2)]執(zhí)行由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射的信號(hào)的至少兩個(gè)連續(xù)測(cè)量。沒(méi)有延遲的重新發(fā)射和有延遲的重新發(fā)射的組合允許三維照相機(jī)[圖1，(2)]測(cè)量將其與信標(biāo)[圖1，(1)]分離的變化視距離，同時(shí)使用跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]識(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]。數(shù)據(jù)庫(kù)(跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]連接到該數(shù)據(jù)庫(kù))例如可以是電子芯片的形式，但是可以使用用于在線(xiàn)或離線(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的其他裝置，這取決于裝置的用途。數(shù)據(jù)庫(kù)也可以結(jié)合在跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]中。

在特定實(shí)施例中，信標(biāo)[圖1，(1)]能夠在光信號(hào)的重新發(fā)射之前應(yīng)用可變延遲。延遲的變化可以是隨機(jī)的或者可以遵循由嵌入式計(jì)算機(jī)[圖2，(1d)]控制并存儲(chǔ)在內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)庫(kù)[圖2，(1e)]中的預(yù)先建立的方案。在預(yù)先建立的延遲變化的情況下，信標(biāo)[圖1，(1)]可以例如根據(jù)以下序列重新發(fā)射信號(hào)：

接收信號(hào)→在沒(méi)有延遲的情況下重新發(fā)射→以延遲1重新發(fā)射→以延遲2重新發(fā)射→以延遲3重新發(fā)射…

以上序列可以進(jìn)行一次或幾次。它也可以在循環(huán)中重復(fù)預(yù)定次數(shù)。它可以包括根據(jù)預(yù)先建立的順序排序的多個(gè)可變延遲，優(yōu)選2到50個(gè)不同延遲。該序列也可以包含重復(fù)一次或幾次的一個(gè)或多個(gè)延遲。

序列“延遲1→延遲2→延遲3→延遲n..”表示由于其數(shù)據(jù)庫(kù)而可由連接到三維照相機(jī)[圖1，(2)]的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]識(shí)別的代碼，其中n是所使用的延遲的數(shù)量。該預(yù)先建立的代碼允許信標(biāo)[圖1，(1)]將特定信息發(fā)送到跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]。由延遲序列傳輸?shù)男畔⒖梢詢(xún)H僅是與跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]通信的信標(biāo)[圖1，(1)]的特征。在該情況下，重新發(fā)射的信號(hào)用作信標(biāo)[圖1，(1)]的簽名或指紋，并且由于知道由信標(biāo)[圖1，(1)]施加的并存儲(chǔ)在作為跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的一部分的數(shù)據(jù)庫(kù)中的延遲，允許將視位置校正為實(shí)際位置。信息可以另外包含不同性質(zhì)的消息，例如命令，指令，危險(xiǎn)消息，或適合于裝置的使用的任何其他信息。由信標(biāo)[圖1，(1)]發(fā)射的補(bǔ)充信息項(xiàng)可以由信標(biāo)[圖1，(1)]執(zhí)行或由連接到信標(biāo)的傳感器[圖2，(1f)]進(jìn)行的獨(dú)立測(cè)量產(chǎn)生。它們也可以由合適的通信裝置[圖6，(2e)和(1g)]預(yù)先傳輸?shù)叫艠?biāo)[圖6，(1)]，所述通信裝置包括Wi-Fi系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電通信、紅外通信或任何其他信息傳輸裝置。

可以使用基于飛行時(shí)間原理的三維照相機(jī)[圖1，(2)]，例如可商購(gòu)的三維照相機(jī)。在本發(fā)明中使用的三維照相機(jī)[圖1，(2)]理想地能夠具有每秒至少幾十幀的幀速率，即使該概念可以應(yīng)用于特定應(yīng)用中的較慢幀速率。

在特定實(shí)施例中，在運(yùn)動(dòng)的裝置[圖1，(4)]中的機(jī)載跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]配備有與裝置[圖1，(4)]的命令通信的裝置。因此它可以根據(jù)由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射的信息作用于裝置[圖1，(4)]的軌跡。在預(yù)先建立的路徑上的區(qū)域監(jiān)視的情況下，由信標(biāo)[圖1，(1)]傳輸?shù)男畔⒖梢岳缬糜谑寡b置導(dǎo)向下一信標(biāo)[圖1，(1)]，或者替代地導(dǎo)向路徑的另一信標(biāo)[圖1，(1)或圖3，(1)]。在防碰撞系統(tǒng)的情況下，由信標(biāo)[圖1，(1)]傳輸?shù)男畔⒖梢岳缬糜诋?dāng)與被識(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]的距離達(dá)到一定限度時(shí)停止裝置[圖1，(4)]。顯然，可以傳輸旨在修改裝置[圖1，(4)]的軌跡的任何命令，以改變?yōu)楣庑盘?hào)的調(diào)制。旨在啟用或禁用裝置[圖1，(4)]的某些功能的命令也是可能的。例如，可能在接近特定信標(biāo)[圖1，(1)]時(shí)啟用或禁用監(jiān)視照相機(jī)。因此可以根據(jù)裝置[圖1，(4)]的特定應(yīng)用管理裝置[圖1，(4)]的任何其他功能。非窮舉地，其可以是通過(guò)照相機(jī)的監(jiān)視，或在耕作區(qū)域上方的處理，或制圖或拓?fù)湎到y(tǒng)的啟用，聲音記錄系統(tǒng)的啟用和/或停止，或用于分析空氣或環(huán)境的另一成分或性質(zhì)的系統(tǒng)。自主裝置[圖1，(4)]的功能可以專(zhuān)用于安全任務(wù)，例如監(jiān)視或勸阻(但當(dāng)關(guān)注執(zhí)行特定和/或常規(guī)測(cè)量時(shí)也可專(zhuān)用于科學(xué)任務(wù))，偵察或探測(cè)任務(wù)，聲音、熱或高光譜制圖任務(wù)，或跟隨并且拍攝行動(dòng)中的人(包括自拍)的無(wú)人機(jī)任務(wù)─—無(wú)人機(jī)可以停留在離人身上的信標(biāo)恒定距離處并且每當(dāng)被攝體處于場(chǎng)景中時(shí)可能也觸發(fā)拍攝照片的事實(shí)是一個(gè)有利的屬性。裝置也可以帶有由信標(biāo)[圖1，(1)和圖3，(1)]根據(jù)上述模式來(lái)控制的聲音或視覺(jué)或無(wú)線(xiàn)電警告系統(tǒng)或任何其他警告系統(tǒng)。

配備有根據(jù)本發(fā)明的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的自主裝置[圖1，(4)]可以在戶(hù)外或在封閉環(huán)境中使用，例如機(jī)庫(kù)、展覽館、隧道或另一定界環(huán)境。

在另一特定實(shí)施例中，由信標(biāo)[圖1，(1)]應(yīng)用的延遲序列是隨機(jī)的，使得傳輸?shù)男畔⒉荒鼙蝗S照相機(jī)[圖1，(2)]理解。信標(biāo)[圖1，(1)]然后用作干擾或偽裝系統(tǒng)，優(yōu)選地信標(biāo)[圖1，(1)]的發(fā)射器朝著三維照相機(jī)的接收器[圖1，(2b)]發(fā)射，其功率水平優(yōu)于三維照相機(jī)[圖1，(2)]的視場(chǎng)中的被動(dòng)反射對(duì)象發(fā)射的功率水平。

由信標(biāo)[圖1，(1)]進(jìn)行的光信號(hào)的調(diào)制可以是延遲或延遲序列的應(yīng)用，如上所述。替代地，調(diào)制可以包括相對(duì)于接收的信號(hào)改變重新發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)。以與延遲類(lèi)似的方式，由三維照相機(jī)[圖1，(2)]接收的波長(zhǎng)可以與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，并且可以允許能夠由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]理解的信息的通信。波長(zhǎng)的變化可以是單個(gè)的或序列的。也可以?xún)?yōu)選地根據(jù)預(yù)先建立的方案以單個(gè)方式或以序列方式應(yīng)用波長(zhǎng)中的若干變化。波長(zhǎng)的變化可以與延遲或延遲序列的應(yīng)用組合或不組合。當(dāng)若干信標(biāo)[圖3，(1)]有效時(shí)，每個(gè)信標(biāo)[圖3，(1)]可以獨(dú)立于其他信標(biāo)[圖3，(1)]應(yīng)用調(diào)制模式。所以跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]可以識(shí)別由一個(gè)信標(biāo)[圖3，(1)]執(zhí)行的波長(zhǎng)調(diào)制，以及由另一信標(biāo)[圖3，(1)]執(zhí)行的特定延遲的應(yīng)用而產(chǎn)生的調(diào)制。

根據(jù)優(yōu)選的操作模式，三維照相機(jī)[圖1，(2)]對(duì)其發(fā)射的信號(hào)保持不敏感，并且僅檢測(cè)由位于其視場(chǎng)中的信標(biāo)[圖1，(1)]或多個(gè)信標(biāo)[圖3，(1)]重新發(fā)射的信號(hào)，而不是在視場(chǎng)中僅以被動(dòng)方式反射而不改變波長(zhǎng)的其周?chē)h(huán)境的細(xì)節(jié)。所以信標(biāo)[圖1，(1)]需要在三維照相機(jī)[圖1，(2)]敏感的波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射。由此便于檢測(cè)、識(shí)別和定位信標(biāo)[圖3，(1)]，并且也便于接收由信標(biāo)[圖3，(1)]重新發(fā)射的任何附加信息。

在另一特定實(shí)施例中，作為本發(fā)明主題的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]允許三維照相機(jī)[圖1，(2)]將信息發(fā)送到特定信標(biāo)[圖3，(1)]。跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]連接到通信裝置[圖6，(2e)]，其可以與上述的發(fā)射裝置相同或不同，并且允許跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]將特定指令發(fā)送到信標(biāo)[圖6，(1)]。特別地，三維照相機(jī)[圖1，(2)]可以配備有在與近紅外不同的波長(zhǎng)中發(fā)射的光源[圖1，(2c)]。替代地，它可以連接到例如Wi-Fi類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)電頻率的發(fā)射裝置[圖6，(2e)]，或允許將指令發(fā)送到信標(biāo)[圖6，(1)]的任何其他通信裝置。在特定的操作模式中，跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)[圖6，(2d)]可以以特定方式改變?nèi)S照相機(jī)[圖6，(2)]的兩次測(cè)量之間的延遲。以該方式，由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]用在光信號(hào)的發(fā)射上的特征延遲或時(shí)間結(jié)構(gòu)包含或表示由信標(biāo)[圖6，(1)]識(shí)別的代碼。與跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]使用的特定延遲或時(shí)間結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼對(duì)應(yīng)于傳輸?shù)叫艠?biāo)[圖6，(1)]的指令。在該特定模式中，指令可以在信標(biāo)識(shí)別的同時(shí)由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]傳輸?shù)叫艠?biāo)[圖6，(1)]。信標(biāo)[圖6，(1)]配備有合適的接收裝置，無(wú)論這是光伏或光敏傳感器[圖6，(1a)]，無(wú)線(xiàn)電接收器[圖6，(1a)]或Wi-Fi接收器，或能夠接收或分析由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]發(fā)射的信號(hào)的任何其他接收器或檢測(cè)器。這使跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]能夠同時(shí)地定位三維照相機(jī)[圖6，(2)]的視場(chǎng)中的信標(biāo)[圖1，(1)]并向其發(fā)送指令或數(shù)據(jù)。由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]返回到信標(biāo)[圖6，(1)]的指令的例子可以是用于開(kāi)始或停止信標(biāo)[圖6，(1)]的指令。取決于使用，指令也可以用于修改由信標(biāo)[圖6，(1)]進(jìn)行的信號(hào)的調(diào)制。所以由信標(biāo)[圖6，(1)]發(fā)射的信號(hào)在其與跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]通信之后可能變得不同。信標(biāo)[圖6，(1)]實(shí)際上可以改變簽名，或改變用于跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]或在其隨后的通路期間用于跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖6，(3)]的指令，或者同時(shí)改變簽名和指令。

事實(shí)上，本發(fā)明是通過(guò)跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]跟蹤信標(biāo)[圖1，(1)]的系統(tǒng)或裝置或設(shè)備或方法，其包括三維照相機(jī)[圖1，(2)]和連續(xù)幀分析計(jì)算機(jī)[圖1，(2d)]，所述計(jì)算機(jī)從三維照相機(jī)[圖1，(2)]的數(shù)據(jù)流提取來(lái)自信標(biāo)[圖1，(1)]的編碼消息。它也是引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)中的自主裝置[圖1，(4)]的系統(tǒng)或裝置或設(shè)備或方法。更特別地，本發(fā)明也涉及一種跟蹤和/或引導(dǎo)方法，其包括以下步驟：

a)由基于飛行時(shí)間技術(shù)的三維照相機(jī)[圖1，(2)]朝著信標(biāo)[圖1，(1)]發(fā)射信號(hào)，三維照相機(jī)包括在引導(dǎo)和跟蹤系統(tǒng)中；

b)由信標(biāo)[圖1，(1)]接收信號(hào)并且朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]重新發(fā)射未調(diào)制信號(hào)[圖1，(1c')]或調(diào)制信號(hào)，以及

c)由三維照相機(jī)[圖1，(2)]接收和分析由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射的信號(hào)，

d)重復(fù)步驟a)至c)至少一次，

e)使用跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(3)]通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)照而對(duì)重新發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行分析，

f)執(zhí)行任何指令。

在信標(biāo)[圖1，(1)]對(duì)信號(hào)的調(diào)制應(yīng)用不同的延遲的情況下，步驟d)是必要的。

本發(fā)明也是用于在兩個(gè)或更多個(gè)地理上分離的實(shí)體之間通信的系統(tǒng)或裝置或設(shè)備。在優(yōu)選實(shí)施例中，實(shí)體中的至少一個(gè)處于運(yùn)動(dòng)中。在該通信系統(tǒng)或裝置或設(shè)備中，由實(shí)體發(fā)送或在實(shí)體之間交換的信息旨在直接或間接地自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)中的實(shí)體。更特別地，通信協(xié)議包含以下階段：

a)從三維照相機(jī)[圖1，(2)]朝著信標(biāo)[圖1，(1)]發(fā)射信號(hào)，

b)由信標(biāo)[圖1，(1)]接收信號(hào)并且朝著三維照相機(jī)[圖1，(2)]重新發(fā)射非調(diào)制信號(hào)或調(diào)制信號(hào)，

c)由三維照相機(jī)[圖1，(2)]接收由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射的信號(hào)，

d)重復(fù)步驟a)至c)至少一次，

e)使用跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的計(jì)算機(jī)[圖1，(3)]通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)照而對(duì)重新發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行分析，

f)執(zhí)行任何指令。

在信標(biāo)[圖1，(1)]對(duì)信號(hào)的調(diào)制應(yīng)用不同的延遲的情況下，步驟d)是必要的。

作為本發(fā)明的主題的通信裝置由如上所述的跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]和由如上所述的一個(gè)或多個(gè)信標(biāo)[圖1，(1)或圖3，(1)]組成。通信協(xié)議中的補(bǔ)充步驟可以是從跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]朝著信標(biāo)[圖1，(1)]傳輸指令?？梢栽谧R(shí)別信標(biāo)[圖1，(1)]之前或之后執(zhí)行從跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]朝著信標(biāo)[圖1，(1)]]傳輸指令。指令也可以在信標(biāo)[圖1，(1)]的識(shí)別的同時(shí)由跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]傳輸。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)方法，其中由三維照相機(jī)[圖1，(2)]朝著信標(biāo)[圖1，(1)]發(fā)射的信號(hào)是理想地由諸如紅外二極管(LED，VCSEL或LASER類(lèi)型)的裝置產(chǎn)生的脈沖紅外序列。在本發(fā)明的引導(dǎo)方法中，信號(hào)根據(jù)上述模態(tài)由信標(biāo)[圖1，(1)]重新發(fā)射。在該情況下，引導(dǎo)方法的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式包括信號(hào)的立即重新發(fā)射，其與在三維照相機(jī)[圖1，(2)]的下一測(cè)量幀中的預(yù)定延遲之后的重新發(fā)射結(jié)合。信號(hào)的重新發(fā)射有利地根據(jù)特征序列被執(zhí)行，所述特征序列能夠包括若干不同延遲并且用作信標(biāo)[圖1，(1)]的簽名或指紋，并且另外能夠包含專(zhuān)用于機(jī)載跟蹤和引導(dǎo)系統(tǒng)[圖1，(3)]的信息。如這里所述，該方法根據(jù)上述模態(tài)允許用于信標(biāo)[圖1，(1)]的指令的可能通信(作為回答)。

本發(fā)明包括配備有上述系統(tǒng)或根據(jù)這里描述的方法引導(dǎo)的裝置[圖1，(4)]。裝置[圖1，(4)]可以是在空中(例如無(wú)人機(jī))、或陸上(例如車(chē)輛)、或在水上(例如船)移動(dòng)的自主運(yùn)載工具。本發(fā)明也包括配備有這里描述的檢測(cè)和引導(dǎo)設(shè)備[圖1，(3)]的生產(chǎn)機(jī)器。本發(fā)明也包括用于由作為本發(fā)明的主題的裝置對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析的人[圖5]或動(dòng)物的設(shè)備的裝置。自主或自動(dòng)裝置意味著它不載有人類(lèi)駕駛員，并且其引導(dǎo)裝置是自動(dòng)的。另外，這里描述的系統(tǒng)可以用作人類(lèi)駕駛的補(bǔ)充，用于輔助或安全目的[圖4]。例如，當(dāng)該系統(tǒng)用作被載人運(yùn)載工具上的防碰撞系統(tǒng)時(shí)就是該情況。根據(jù)應(yīng)用，這樣的裝置可以是無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、機(jī)器或進(jìn)行移動(dòng)的任何其他機(jī)械裝置。本發(fā)明還可以用于標(biāo)記或標(biāo)示可能是公眾感興趣的靜態(tài)或移動(dòng)對(duì)象，例如藝術(shù)品，或在對(duì)對(duì)象識(shí)別感興趣以?xún)?yōu)化某些動(dòng)作或工作流的環(huán)境中，例如在倉(cāng)庫(kù)中標(biāo)記對(duì)象。對(duì)那些對(duì)象感興趣的人或機(jī)器需要配備有三維照相機(jī)[圖1，(2)]，該三維照相機(jī)連接到類(lèi)似于可以包括在例如智能電話(huà)或任何其他類(lèi)型的手持設(shè)備或者包括在機(jī)器或機(jī)器人本身中的計(jì)算裝置[圖1，(2d)]。信標(biāo)[圖1，(1)]在感興趣的環(huán)境或甚至世界范圍內(nèi)用唯一的代碼來(lái)識(shí)別自身。這使對(duì)對(duì)象感興趣的人或機(jī)器能夠識(shí)別該對(duì)象并且接收關(guān)于該對(duì)象的元信息。為此，三維照相機(jī)[圖1，(2)]可以但不一定連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接到并包含元信息。如果未連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，則關(guān)于對(duì)象的信息可以完全存儲(chǔ)在信標(biāo)上并由信標(biāo)[圖1，(1)]傳輸。該信息可以實(shí)時(shí)更新，例如，使用連接到信標(biāo)的傳感器[圖2，(1f)]的傳感器讀數(shù)來(lái)實(shí)時(shí)更新。