安装在飞行器上的定向照明系统和相关的照明方法

摘要

本发明涉及安装在飞行器上的定向照明系统和相关的照明方法。一种装配在飞行器(2)上的定向照明系统(1)，该定向照明系统(1)首先包括安装在电机驱动支撑件(4)上的光源(3)，其次包括用于控制所述电机驱动支撑件的控制装置(6)。根据本发明，这种定向照明系统(1)包括用于选择要指向的指向目标的选择器构件(7)、用于获取飞行器(2)外部的环境的多个图像的相机(8)、用于识别所选择的指向目标的图像处理器装置(9)、用于计算指向目标的当前坐标的计算单元(10)、以及用于伺服控制电机驱动支撑件(4)的位置以占据由计算单元(10)确定的角取向(α、β)的控制装置(6)的伺服控制构件(11)。

权利要求

1.一种装配到飞行器(2)的定向照明系统(1)，所述定向照明系统(1)包括：至少一个光源(3)，该至少一个光源(3)安装在电机驱动支撑件(4)上，所述电机驱动支撑件(4)呈现出相对于所述飞行器(2)的机身(5)旋转运动的至少一个自由度；

控制装置(6)，该控制装置(6)用于控制所述电机驱动支撑件(4)以占据至少一个角取向(α、β)，所述至少一个角取向(α、β)与一个或多个光源(3)在关联于所述飞行器(2)的所述机身(5)的第一参照系(R1)中的指向方向(D1)相关；

其中，所述定向照明系统(1)包括：

选择器构件(7)，其用于选择要由所述指向方向(D1)指向的指向目标；

至少一个相机(8)，其用于在所述指向方向(D1)上获取所述飞行器(2)外部的环境的多个图像；

图像处理器装置(9)，其用于在所述多个图像中的至少一个图像中识别由所述选择器构件(7)选择的所述指向目标；

计算单元(10)，其用于计算由所述图像处理器装置(9)识别的所述指向目标的当前坐标，所述当前坐标是在所述第一参照系(R1)中根据由所述至少一个相机(8)获取的所述多个图像确定的，所述计算单元(10)用于使用所述指向目标的所述当前坐标来确定所述第一参照系(R1)中的所述至少一个角取向(α、β)；以及所述控制装置(6)的伺服控制构件(11)，该伺服控制构件(11)用于伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的位置，以至少占据由所述计算单元(10)确定的所述至少一个角取向(α、β)。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，当飞行器飞行员通过所述选择器构件(7)选择所述指向目标时，所述伺服控制构件(11)伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的所述位置，以占据由所述计算单元(10)确定的所述至少一个角取向(α、β)。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述定向照明系统(1)包括测量装置(12)，该测量装置(12)用于测量所述飞行器(2)相对于地面(S)的速度矢量的当前分量的值，所述当前分量在与所述地面(S)相关联的第二参照系(R2)中确定。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述伺服控制构件(11)伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的位置以占据预定角取向(α'、β')，所述预定角取向(α'、β')能够根据所述飞行器(2)相对于所述地面(S)的所述速度矢量的所述当前分量的值中的至少一个而变化，所述至少一个光源(3)的所述指向方向(D1)的范围为从相对于所述飞行器(2)的前进方向(D2)向下取向的最小角度(α1)到与平行于所述第一参照系(R1)的第三轴线(OZ1)的垂直方向(D3)相对应的最大向下取向角度(α2)。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述定向照明系统(1)包括手动控制构件(13)，该手动控制构件(13)用于控制所述伺服控制构件(11)以伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的位置，从而占据所述预定角取向(α'、β')。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述定向照明系统(1)包括手动校正构件(14)，该手动校正构件(14)用于手动校正所述电机驱动支撑件(4)的所述预定角取向(α'、β')。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个相机(8)布置在所述电机驱动支撑件(4)上。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述定向照明系统(1)包括围绕所述至少一个相机(8)的多个光源(3)，所述多个光源(3)关于所述指向方向(D1)围绕所述至少一个相机(8)同轴布置。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个光源(3)包括远程光发生器(15)以及用于将光从所述光发生器(15)传送到所述至少一个相机(8)附近的光纤束(16)。

10.一种用于飞行器(2)的定向照明方法(20)，所述定向照明方法(20)至少包括：点亮步骤(21)，将安装在电机驱动支撑件(4)上的至少一个光源(3)点亮，所述电机驱动支撑件(4)呈现出相对于所述飞行器(2)的机身(5)旋转运动的至少一个自由度；

控制步骤(22)，该控制步骤(22)用于控制所述电机驱动支撑件(4)以占据至少一个角取向(α、β)，所述至少一个角取向(α、β)与所述至少一个光源(3)在关联于所述飞行器(2)的所述机身(5)的第一参照系(R1)中的指向方向(D1)相关；

其中，所述定向照明方法(20)包括一系列步骤，所述步骤至少包括：选择步骤(23)，其用于选择要由所述指向方向(D1)指向的指向目标；

至少一个获取步骤(24)，其用于在所述指向方向(D1)上获取所述飞行器(2)外部的环境的多个图像；

图像处理步骤(25)，用于在所述多个图像中的至少一个图像中识别在所述选择步骤(23)中选择的所述指向目标；

计算步骤(26)，其用于计算在所述图像处理步骤(25)期间识别的所述指向目标的当前坐标，所述当前坐标是在所述第一参照系(R1)中根据在所述获取步骤(24)期间获取的所述多个图像确定的，所述计算步骤(26)用于使用所述指向目标的所述当前坐标来确定所述第一参照系(R1)中的所述至少一个角取向(α、β)；以及伺服控制步骤(27)，用于伺服控制执行所述控制步骤(22)的控制装置(6)，所述伺服控制步骤(27)用于伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的位置，以至少占据在所述计算步骤(26)期间确定的所述至少一个角取向(α、β)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述定向照明方法(20)包括测量步骤(28)，该测量步骤(28)用于测量所述飞行器(2)相对于地面(S)的速度矢量的当前分量的值，所述当前分量在与所述地面(S)相关联的第二参照系(R2)中确定。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述伺服控制步骤(27)伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的位置以至少在执行所述选择步骤(23)之前占据预定角取向(α'、β')，所述预定角取向(α'、β')能够根据在所述测量步骤(28)中测量的所述飞行器(2)相对于所述地面(S)的所述速度矢量的所述当前分量的值中的至少一个而变化，所述至少一个光源(3)的所述指向方向(D1)的范围为从相对于所述飞行器(2)的前进方向(D2)向下取向的最小角度(α1)到与平行于所述第一参照系(R1)的第三轴线(OZ1)的垂直方向(D3)相对应的最大向下取向角度(α2)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在执行所述选择步骤(23)之后，所述定向照明方法(20)包括手动控制步骤(29)，该手动控制步骤(29)用于控制所述伺服控制步骤(27)以伺服控制所述电机驱动支撑件(4)的位置，从而占据所述预定角取向(α'、β')。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述定向照明方法(20)包括手动校正步骤(30)，该手动校正步骤(30)用于手动校正所述电机驱动支撑件(4)的所述预定角取向(α'、β')。

说明书

安装在飞行器上的定向照明系统和相关的照明方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2019年1月31日提交的FR 19 00910的权益，其公开的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种用于从飞行器提供定向照明的系统和方法。特别地，这种飞行器可包括飞机、旋翼飞行器或优选地能够垂直起飞和/或着陆的任何类型的飞行器。

[0004] 此外，这种飞行器可有利地搭载一名或多名飞行员和/或乘客和/或货物。

[0005] 更具体地，本发明涉及照明系统的领域，该照明系统包括安装在电机驱动支撑件上的光源和至少一个控制装置，该电机驱动支撑件呈现相对于飞行器机身旋转运动的至少
一个自由度，该至少一个控制装置使得电机驱动支撑件能够被控制为占据至少一个角取
向，该一个或多个角取向与光源在关联于飞行器机身的第一参考系中的指向方向相关。

背景技术

[0006] 通常，并且如文献FR 3 037 042和US 3 721 499中所述，已知制造用于使照明自动跟踪用于旋翼飞行器的起飞或着陆的停机坪地点的装置。在这种情况下，这样的停机坪
地点可以由布置在地面上或其自身相对于地面静止的参照系中的着陆区域形成。

[0007] 此外，文献FR 3 037 042还公开了使用测量旋翼飞行器高度和航向的系统、双轴加速计和无线电高度计，以便了解旋翼飞行器的位置相对于在与地面相关联的参照系中的
坐标恒定的停机坪地点的变化。

[0008] 因此，这种跟踪装置要求飞行员首先使探照灯的位置初始化，以便指向停机坪地点，然后执行存储步骤，以便存储探照灯的初始位置。

[0009] 因此，这种装置不能使照明自动跟踪能够在与地面相关联的参照系中移动的停机坪地点。作为示例，能够移动的着陆和/或起飞地点可位于离岸平台上、船舶上、或更一般地
位于相对于地面移动的任何类型的车辆上。

[0010] 此外，如文献EP 3 231 714中所述，还已知为飞行器安装相机以获取飞行器外部的环境的多个图像。然后，图像处理器装置用于识别两个图像之间的扩展焦点，从而使得能
够识别接近的飞行器相对于着陆带的潜在偏差，并且相应地改变布置在飞行器上的照明系
统的光源指向的取向方向。

[0011] 然而，这种图像处理器装置用于确定飞行器相对于地面的速度矢量的当前分量的值，然后根据这些值来操纵光源。

[0012] 因此，如上所述，这种装置不能使照明自动跟踪能够在与地面相关联的参照系中移动的停机坪地点。

[0013] 此外，这种照明系统更特别适于使飞行器能够在着陆于很长的着陆带或跑道上而不是着陆在停机坪上的阶段期间提供照明。

[0014] 此外，如在文献FR 3 053 821和WO 2018/035835中具体描述的，还已知将诸如旋翼飞行器或无人机的飞行器与相机、图像处理器装置以及用于计算与旋翼飞行器相关联的
参照系中的至少一个着陆区域的当前坐标的计算单元配合。根据由相机获取的多个图像确
定这些当前坐标。

[0015] 最后，在文献FR 3 053 821中，控制单元用于生成控制设定点，用于自动地驾驶旋翼飞行器朝向期望的着陆区域飞行。

[0016] 然而，尽管这种装置使得能够自动驾驶旋翼飞行器以预定飞行路径朝向着陆区域飞行，但该装置不能用于控制指向着陆区域的光源的取向，并因此自动地跟踪该着陆区域。

发明内容

[0017] 因此，本发明的目的是提供一种能够不受上述限制影响的照明系统。具体地，本发明的目的是提供对指向的指向目标的照明和自动跟踪，该指向的指向目标可以是在与地面
相关联的参照系(例如离岸平台、船舶或更一般地相对于地面移动的任何车辆)中能够移
动。

[0018] 如上所述，本发明提供了一种安装在飞行器上的定向照明系统，该照明系统包括：

[0019] ·至少一个光源，该至少一个光源安装在电机驱动支撑件上，所述电机驱动支撑件呈现相对于所述飞行器的机身旋转运动的至少一个自由度；

[0020] ·控制装置，该控制装置用于控制所述电机驱动支撑件以占据至少一个角取向，该一个或多个取向与一个或多个光源在关联于所述飞行器机身的第一参照系中的指向方
向相关。

[0021] 根据本发明，这种定向照明系统的显著之处在于，其包括：

[0022] ·选择器构件，该选择器构件用于选择要由所述指向方向指向的指向目标；

[0023] ·至少一个相机，该至少一个相机用于在所述指向方向上获取所述飞行器外部的环境的多个图像；

[0024] ·图像处理器装置，该图像处理器装置用于在多个图像中的至少一个图像中识别由所述选择器构件选择的所述指向目标；

[0025] ·计算单元，该计算单元用于计算由所述图像处理器装置识别的所述指向目标的当前坐标，所述当前坐标是在第一参照系中根据由一个或多个相机获取的所述多个图像来
确定的，所述计算单元用于使用所述指向目标的所述当前坐标来确定所述第一参照系中的
一个或多个角取向；以及

[0026] ·所述控制装置的伺服控制构件，该伺服控制构件用于伺服控制所述电机驱动支撑件的位置，以占据由所述计算单元确定的所述角取向。

[0027] 换句话说，并且作为示例，用于选择指向目标的所述选择器构件可以包括监视器屏幕，该监视器屏幕显示所述飞行器朝向其飞行的一个或多个着陆区域的图像。然后，所述
飞行器的飞行员可以通过使用手指触摸与选择所述指向目标相关联的监视器屏幕的触敏
区域来选择所述指向目标。

[0028] 举例来说，这种监视器屏幕可以集成在飞行器驾驶舱的控制面板中，或者该监视器屏幕可以是便携式屏幕，例如触摸板，或者实际上当飞行器被远程控制并且因此没有飞
行员在飞行器上时，监视器屏幕可以离飞行器很远。

[0029] 此外，该一个或多个相机可以有利地布置在飞行器的机身下方，并且可以相对于机身是静止的或能够转向的。特别地，该一个或多个相机因此可以被选择为“摇摄‑倾斜‑变
焦”类型，即首先具有两个自由度旋转运动通过相对于飞行器的行进方向的方位角和仰角，
并且其次具有在指向目标的方向上放大的能力。

[0030] 然后，该一个或多个相机所需的图像被发送到图像处理器装置，该图像处理器装置用于在所述多个图像中的至少一个图像中识别经由所述选择器构件选择的所述指向目
标。作为示例，这种图像处理器装置可以包括计算机、计算装置、处理器、集成电路、可编程
系统或甚至逻辑电路。

[0031] 通过多个步骤执行所选指向目标的这种识别。最初，可以使用所谓的“梯度”方法来继续检测地平线。更准确地说，这种方法在于在图像上使用垂直“索贝尔(Sobel)”滤波
器。因此，这种方法用于放大对比度和检测水平线。此后，通过使用“霍夫(Hough)”变换找到
通过最大数量的点的直线就足够了。实际上，图像中的地平线确切来说不是直线，而是抛物
线的圆弧。

[0032] 然而，近似地检测地平线并不麻烦，因为检测地平线仅用于消除对应于天空的图像的顶部，而这对于检测指向目标是无用的。

[0033] 此外，处理器装置还考虑到飞行器绕滚转轴的倾斜角，利用辅助机载仪器随时给出飞机的姿态，从而可以确定旋转角度，以获得与飞行器的水平姿态相对应的突出图像。

[0034] 一旦确定了地平线并且消除了天空，处理器装置就执行所谓的“按区域”方法，如Arnaud Le Troter、Sébastien Mavromatis和Jean Sequeira在标题为“Soccer field 
detection in video images using color and spatial coherence(使用颜色和空间相
干性的视频图像中的足球场检测)—2004年10月，葡萄牙，波尔图，图像分析和识别国际会
议”的出版物中所述。

[0035] 然后，这种按区域方法使得可以通过颜色分布来搜索感兴趣的图像或区域中的主要颜色。该方法还使得可以搜索呈现颜色相干性的图像区域，然后其利用图像的像素上的
放大模型。这种模型已知用于识别构成图像的颜色像素，并且可以利用诸如已知为色调、饱
和度、亮度(HSL)的颜色表示空间。

[0036] 这种按区域的方法尤其能够检测图像中位于地平线以下的低部分中的海，以及图像的高部分中并且布置在地平线以上的天空。

[0037] 此后，将连接区域中的剩余像素分组在一起用于获得包括一个(或多个)所选指向目标的区域。仅存在于天空中的任何连接区域被去除，因为这些连接区域通常对应于云、烟
和飞行物体，并且不对应于待识别的潜在指向目标。

[0038] 相干区域是通过为每个像素分配一个“HSL”区域而形成的，否则每当像素的颜色不在任何主要HSL区域(或图像的主要颜色)中，就没有HSL区域。此后，处理器装置用于创建
全部属于相同HSL区域的像素连接区域。

[0039] 通过应用对应于闭包(closure)的数学形态学工具来执行将像素放大到区域的现象。选择用于闭包的结构化元素是尺寸比期望在图像中识别的一个或多个着陆目标的最小
尺寸小得多的圆。为结构化元素选择的大小是要检测的对象的大小的十分之一的量级。

[0040] 然后，获得的区域被识别为潜在的指向目标，并且获得的区域可以由显示装置独立地显示，然后由机组人员选择。

[0041] 因此，一旦识别出所选择的指向目标，则计算单元计算与飞行器机身相关联的第一参照系中的指向目标的当前坐标，并且确定第一参照系中的一个或多个角取向。

[0042] 与上述图像处理器装置一样，这种计算单元例如可以包括计算机、计算装置、处理器、集成电路、可编程系统，或者实际上是逻辑电路。

[0043] 此外，图像处理器装置和计算单元可以由彼此不同的元件形成，或者实际上可以彼此相同，例如构成单个计算机。

[0044] 然后，伺服控制构件可以随时改变电机驱动支撑件的位置，以便跟踪由计算单元确定的一个或多个角取向。而且，电机驱动支撑件可有利地具有两个自由度，以旋转运动通
过相对于飞行器的行进方向的仰角和方位角。在这种情况下，可以改变电机驱动支撑件的
位置以占据两个不同的角取向，并且计算单元随时确定仰角处的第一角取向和方位角处的
第二角取向。

[0045] 实际上，当飞行器飞行员通过选择器构件选择指向目标时，伺服控制构件可以伺服控制电机驱动支撑件的位置，以占据由计算单元确定的一个或多个角取向。

[0046] 因此，一旦飞行器飞行员选择了指向目标，控制装置的伺服控制构件就伺服控制电机驱动支撑件的位置，以至少占据由计算单元确定的一个或多个角取向。

[0047] 有利地，定向照明系统可包括测量装置，用于测量飞行器相对于地面的速度矢量的当前分量的值，当前分量在与地面相关联的第二参照系中确定。

[0048] 特别地，这种测量装置可以包括用于测量飞行器的高度和航向的构件、一个或多个加速度计以及一个或多个卫星地理定位模块，例如GPS模块。

[0049] 在本发明的有利实施方式中，伺服控制构件可伺服控制电机驱动支撑件的位置以占据预定角取向，该预定角取向能够根据飞行器相对于地面的速度矢量的当前分量的值中
的至少一个值而变化，一个或多个光源的指向方向的范围为从相对于飞行器的前进方向向
下(即朝向地面)取向的最小角度到与平行于第一参照系的第三轴线的垂直方向相对应的
最大向下取向角度。

[0050] 换句话说，伺服控制构件用于伺服控制电机驱动支撑件的位置，以占据预定角取向，该预定角取向的值可以根据飞行器相对于地面的速度矢量的当前分量的一个或多个值
而变化。在这种情况下，飞行器于是包括如上所述的测量装置，用于测量速度矢量的当前分
量的值。

[0051] 因此，在飞行器悬停飞行的阶段，对应于飞行器相对于地面的速度矢量的零值的当前分量，伺服控制构件可以伺服控制电机驱动支撑件的位置，使得一个或多个光源的指
向方向垂直于由飞行器的滚转轴和俯仰轴形成的平面向下取向。

[0052] 与之相比，在飞行器相对于地面的速度矢量呈现非零当前分量的飞行阶段，伺服控制构件用于伺服控制电机驱动支撑件的位置，使得一个或多个光源的指向方向相对于前
进方向以3°的角度指向下方，并且位于由飞机的滚转轴和俯仰轴形成的平面下方。

[0053] 有利地，定向照明系统可以包括手动控制构件，该手动控制构件用于控制伺服控制构件以伺服控制电机驱动支撑件的位置，从而占据预定角取向。

[0054] 换句话说，手动控制构件可用于从伺服控制电机驱动支撑件的位置的第一模式转变为伺服控制电机驱动支撑件的位置的第二模式。

[0055] 在第一种伺服控制模式下，对电机驱动支撑件进行伺服控制，以占据计算单元确定的一个或多个角取向。与之相比，在第二种伺服控制模式下，伺服控制构件用于伺服控制
电机驱动支撑件的位置以占据预定角取向，该预定角取向例如可以存储在飞行器机载的存
储单元中或外部存储单元中。

[0056] 在本发明的有利实施方式中，定向照明系统可包括手动校正器构件，用于手动校正电机驱动支撑件的预定角取向。

[0057] 举例而言，这种手动校正器构件可以是操纵杆，或者是如下的任何其它手动控制构件：能够沿两个旋转方向移动的同时呈现至少一个旋转自由度或者能够沿至少一个轴线
在两个方向上旋转运动。因此，这样的手动校正器构件适合对于电机驱动支撑件，在其具有
的一个或多个自由度的两个方向上，例如相对于飞行器驾驶舱的元件的方向，校正电机驱
动支撑件的预定角取向。

[0058] 有利的是，一个或多个相机可布置在电机驱动支撑件上。

[0059] 换句话说，该一个或多个相机能够与一个或多个光源一起移动。以这种方式，该一个或多个相机可以持续不断地跟踪一个或多个光源的指向方向。

[0060] 实际上，定向照明系统可以包括围绕该一个或多个相机的多个光源，所述多个光源关于指向方向围绕该一个或多个相机同轴地布置。

[0061] 因此，作为示例，照明系统可以包括具有多个光源的中央相机，这些光源可以规则地分布在中央相机周围。在这种情况下，由多个光源形成的组件的指向方向然后与中央相
机的光轴的取向一致。

[0062] 此外，多个光源可以由布置在飞机支撑件上的发光二极管(LED)形成，并且被直接馈送电力以产生光束。

[0063] 在本发明的有利实施方式中，多个光源可以包括远程光发生器以及用于将光从光发生器传送到一个或多个相机附近的光纤束。

[0064] 在这种情况下，光发生器可设置在飞行器的静止区域中，静止区域固定在飞行器机身上，而不设置在电机驱动支撑件上。因此，光纤束可用于在相机周围且非常接近相机地
传送光。

[0065] 这种实施方式是有利的，因为光纤呈现固有的柔性，并且适于自由变形，以便跟踪电机驱动支撑件的运动。此外，这种光纤用于传送大量光而不在相机附近产生热。

[0066] 本发明还提供了一种用于飞行器的定向照明方法，该定向照明方法至少包括：

[0067] ·点亮步骤，将安装在电机驱动支撑件上的至少一个光源点亮，所述电机驱动支撑件呈现相对于所述飞行器的机身旋转运动的至少一个自由度；

[0068] ·控制步骤，用于控制所述电机驱动支撑件以占据至少一个角取向，该一个或多个取向与一个或多个光源在关联于所述飞行器的机身的第一参照系中的指向方向相关。

[0069] 根据本发明，所述定向照明方法的显著之处在于其包括一系列步骤，所述步骤至少包括：

[0070] ·选择步骤，用于选择要由所述指向方向指向的指向目标；

[0071] ·获取步骤，用于在所述指向方向上获取所述飞行器外部的环境的多个图像；

[0072] ·图像处理步骤，用于在所述多个图像中的至少一个图像中识别在所述选择步骤中选择的所述指向目标；

[0073] ·计算步骤，其用于计算在所述图像处理步骤期间识别的所述指向目标的当前坐标，所述当前坐标是在所述第一参照系中根据在所述获取步骤期间获取的所述多个图像确
定的，所述计算步骤用于使用所述指向目标的所述当前坐标来确定所述第一参照系中的一
个或多个角取向；以及

[0074] ·伺服控制步骤，用于伺服控制执行所述控制步骤的控制装置，所述伺服控制步骤用于伺服控制所述电机驱动支撑件的所述位置，以至少占据在所述计算步骤期间确定的
一个或多个角取向。

[0075] 换句话说，并且作为示例，用于选择指向目标的所述选择步骤可以通过显示所述飞行器朝向其飞行的一个或多个着陆区域的图像的监视器屏幕来执行。作为示例，然后可
以由飞行器的飞行员使用手指触摸与选择指向目标相关联的监视器屏幕的触敏区域来执
行所述选择步骤。

[0076] 通过有利地布置在飞行器机身下方并且相对于机身静止或能够转向的一个或多个相机来执行所述获取步骤。如上所述，该一个或多个相机因此尤其可以是“摇摄‑倾斜‑变
焦”类型。

[0077] 然后，由该一个或多个相机获取的图像被发送到图像处理装置，以便执行所述图像处理步骤。具体地，图像处理器装置用于识别在所述选择步骤期间从多个图像中的至少
一个图像中选择的指向目标。作为示例，这种图像处理器装置可以包括计算机、计算装置、
处理器、集成电路、可编程系统或甚至逻辑电路。

[0078] 当在所述图像处理步骤期间识别出所选择的指向目标时，所述计算步骤然后用于计算与所述飞行器机身相关联的所述第一参照系中的所述指向目标的所述当前坐标，并且
确定所述第一参照系中的一个或多个角取向。

[0079] 与上述图像处理步骤类似，这样的计算步骤可以例如由计算机、计算装置、处理器、集成电路、可编程系统或者甚至逻辑电路来执行。

[0080] 如上所述，所述图像处理步骤和所述计算步骤可以由彼此不同的元件执行，或者由彼此相同的元件执行，在这种情况下，例如，这些元件形成单个计算机。

[0081] 所述伺服控制步骤可以改变所述电机驱动支撑件的位置，以便跟踪在前面的计算步骤中确定的一个或多个角取向。而且，电机驱动支撑件可有利地具有两个自由度，以旋转
运动通过相对于飞行器的行进方向的仰角和方位角。在这种情况下，可以改变电机驱动支
撑件的位置以占据两个不同的角取向，并且计算单元随时确定仰角处的第一角取向和方位
角处的第二角取向。

[0082] 有利地，所述定向照明方法可包括测量步骤，用于测量飞行器相对于地面的速度矢量的当前分量的值，当前分量在与地面相关联的第二参照系中确定。

[0083] 特别地，这样的测量步骤可以利用用于测量飞行器的高度和航向的构件、一个或多个加速度计以及一个或多个卫星地理定位模块，例如GPS模块。

[0084] 在本发明的有利实施方式中，所述伺服控制步骤可以至少在执行所述选择步骤之前伺服控制所述电机驱动支撑件的位置以占据预定角取向，该预定角取向能够根据如在所
述测量步骤中测量的所述飞行器相对于地面的所述速度矢量的所述当前分量的值中的至
少一个值而变化，一个或多个光源的所述指向方向范围从相对于所述飞行器的前进方向向
下取向的最小角度到与所述第一参照系的第三轴线平行的垂直方向相对应的最大向下取
向角度。

[0085] 换句话说，在飞行员选择所述指向目标的步骤之前，所述电机驱动支撑件的所述预定角取向可以根据飞行器相对于地面的速度矢量的当前分量的值中的至少一个值而自
动变化。在这种情况下，电机支撑件的位置占据预定角位置的这种伺服控制可对应于伺服
控制的初始模式。

[0086] 有利地，在执行所述选择步骤之后，所述定向照明方法可以包括手动控制步骤，该手动控制步骤用于控制所述伺服控制步骤，该伺服控制步骤用于伺服控制所述电机驱动支
撑件的位置以占据所述预定角取向。

[0087] 换句话说，作为示例，该手动控制步骤使得所述飞行器的飞行员能够从伺服控制所述电机驱动支撑件的位置的第一模式转变为伺服控制所述电机驱动支撑件的位置的第
二模式。而且，这种第二种伺服控制模式可以对应于在伺服控制所述电机驱动支撑件的位
置的第一模式之前执行的初始伺服控制模式。

[0088] 实际上，所述定向照明方法可包括手动校正步骤，用于手动校正所述电机驱动支撑件的所述预定角取向。

[0089] 因此，举例来说，这种手动校正步骤可通过致动操纵杆或如下的任何其它手动控制构件来执行，所述手动控制构件能够沿两个旋转方向移动的同时呈现至少一个自由度或
者能够沿至少一个轴线在两个方向上移动。然后，这样的手动校正步骤使得能够对于电机
驱动支撑件，在其具有的一个或多个自由度的两个方向上，例如相对于飞行器驾驶舱的元
件的方向，校正电机驱动支撑件的所述预定角取向。

附图说明

[0090] 本发明及其优点在以下通过例示并参考附图给出的实施方式的描述的上下文中更详细地显现，其中：

[0091] 图1是根据本发明的装配有定向照明系统的飞行器的侧视图；

[0092] 图2是根据本发明的装配有定向照明系统的飞行器的平视图；

[0093] 图3是根据本发明的定向照明系统的第一变型例的前视图；

[0094] 图4是根据本发明的定向照明系统的第二变型例的侧视图；以及

[0095] 图5是示出根据本发明的定向照明方法的步骤的流程图。

具体实施方式

[0096] 在多个附图中存在的元件在每个附图中都有相同的附图标记。

[0097] 如上所述，本发明涉及一种用于装配到飞行器的定向照明系统。

[0098] 如图1所示，这样的定向照明系统1可以安装在飞行器上并且用于照亮指向目标，特别是诸如着陆区域。

[0099] 因此，定向照明系统1具有安装在电机驱动支撑件4上的至少一个光源3。而且，这种电机驱动支撑件4呈现相对于飞行器2的机身5旋转运动的至少一个自由度，并且优选地
具有相对于机身5旋转运动的两个自由度。

[0100] 定向照明系统1还具有控制装置6，用于控制电机驱动支撑件4的运动以占据至少一个角取向，并且优选地占据两个角取向α、β、α'、β'。然后，这个或这些角取向α、β、α'、β'与
一个或多个光源3在关联于飞行器2的机身5的第一参照系R1中的指向方向D1相关。

[0101] 作为示例，这样的第一参照系R1可以包括第一轴线OX1，该第一轴线OX1与基本水平地布置的飞行器2的航向轴线对齐并且能够通过相对于飞行器2的前进方向D2偏移角进行
补偿。然后，参照系R1还具有同样水平布置的第二轴线OY1，第二轴线OY1垂直于第一轴线
OX1。最后，参照系R1具有垂直布置的第三轴线OZ1，因此第三轴线OZ1垂直于第一轴线OX1和
第二轴线OY1。

[0102] 此外，定向照明系统1包括选择器构件7，选择器构件7使得飞行器的飞行员能够选择一个或多个光源3要指向的并且因此指向方向D1要指向的指向目标。

[0103] 如图所示，定向照明系统1包括至少一个照相机8，该照相机同样安装在电机驱动支撑件4上并且用于在指向方向D1上获取飞行器2外部的环境的多个图像。

[0104] 然后，布置在飞行器2上的图像处理器装置9用于在由相机8获取的图像中的至少一个图像中识别由选择器构件7选择的指向目标。

[0105] 计算单元10，其同样可以布置在飞行器2上，然后用于计算由图像处理器装置9识别的指向目标的当前坐标。然后在第一参照系R1中根据由相机8获取的图像确定这样的当
前坐标。此后，计算单元10用于使用指向目标的当前坐标来确定第一参照系R1中的角取向
α。

[0106] 此外，定向照明系统1还包括控制装置6的伺服控制构件11，该伺服控制构件11用于伺服控制电机驱动支撑件4的位置以占据由计算单元10确定的角取向α。

[0107] 此外，如图所示，定向照明系统1包括测量装置12，测量装置12布置在飞行器2上以测量飞行器2相对于地面S的速度矢量的当前分量的值，这些当前分量在与地面S相关联的
第二参照系R2中确定。

[0108] 作为示例，这样的参照系R2可以包括基本上水平布置并且沿着第一方向指向的第一轴线OX2。然后，参照系R2还具有同样水平布置的第二轴线OY2，第二轴线OY2垂直于第一轴
线OX2。最后，参照系R2具有垂直布置的第三轴线OZ2，因此第三轴线OZ2垂直于第一轴线OX2
和第二轴线OY2。

[0109] 有利地，定向照明系统1还可以包括手动控制设备13，该手动控制设备13可以例如布置在飞行器2上或者远程地位于地面上。然后，这种手动控制构件13用于控制伺服控制构
件11，以伺服控制电机驱动支撑件4的位置，使其占据预定角取向α'。这样的预定角取向α'
则可能不同于由计算单元10在第一参照系R1中确定的角取向α。

[0110] 此外，这种预定角取向α'可以根据飞行器2相对于地面S的速度矢量的当前分量的值中的至少一个值而变化。在这种情况下，光源3的指向方向D1的范围可以从相对于飞行器
2的前进方向D2向下取向(即朝向地面)的最小角度α1，到向下取向并与平行于第一参照系
R1的第三轴线OZ1的垂直方向D3对应的最大角度α2。

[0111] 此外，如图所示，定向照明系统1还可包括手动校正构件14，手动校正构件14使得如果需要则可以手动校正电机驱动支撑件4的预定角度取向α'。

[0112] 如图2所示，伺服控制构件11用于伺服控制电机驱动支撑件4的位置，以占据由计算单元10确定的角取向β，或者甚至占据预定角取向β'。这样的预定角取向β'则可能不同于
由计算单元10在第一参照系R1中确定的角取向β。

[0113] 有利地，预定角取向α'、β'可以是飞行器2相对于地面S的速度矢量的当前分量的值的直接函数，并且因此与参照系R2相关。

[0114] 更精确地，预定角取向β'可以是飞行器2沿第一轴线OX2和第二轴线OY2的速度矢量的水平分量Vx和Vy的值的函数，而预定角取向α'可以是飞行器2沿第三轴线OZ2的速度矢量
的垂直分量Vz的值的函数。

[0115] 此外，当飞行器2的速度矢量的水平分量Vx和Vy为零时，并且当沿第三轴线OZ2的垂直分量Vz超过预定阈值Vzs时，预定角取向α'可以保持等于最大角α2。作为示例，这样的
预定阈值Vzs可以被选择为负的，例如位于‑0.5至‑2的范围内。

[0116] 换句话说，沿着第三轴线OZ2的垂直分量Vz的上限值为预定的负阈值，使得探照灯在悬停期间向下指向。因此，这样的预定阈值Vzs例如可以在‑0.5至‑2的范围内。

[0117] 此外，如图3所示，这种定向照明系统1可以包括围绕相机8的多个光源3，所述多个光源3布置在电机驱动支撑件4上。这些光源3于是有利地形成关于指向方向D1围绕相机8同
轴布置的整体式单元。

[0118] 如图4所示，多个光源3还可以包括远离电机驱动支撑件4定位的光发生器15。作为示例，这种光发生器15可以固定到飞行器2的机身5。多个光源3还包括光纤束16，因此用于
将来自光发生器15的光传送到布置在电机驱动支撑件4上的相机8周围。

[0119] 如图5所示，如上所述，本发明还涉及一种用于飞行器2的定向照明方法20。

[0120] 此外，这种定向照明方法20可以有利地包括测量步骤28，测量步骤28用于测量飞行器2相对于地面S的速度矢量的当前分量的值。然后在与地面S相关联的第二参照系R2中
确定这些当前分量。

[0121] 然后，定向照明方法20可以并行地包括对应于第一操作模式的一系列步骤23、24、25和26，或者对应于第二操作模式的步骤29。

[0122] 因此，在第一操作模式中，选择步骤23使得至少飞行器2的飞行员能够选择将由指向方向D1指向的指向目标，该指向方向D1对应于光源3在与飞行器2的机身5相关联的第一
参照系R1中的取向。

[0123] 此后，由至少一个相机8执行获取步骤24，并且获取步骤24用于在指向方向D1上获取飞行器2外部的环境的多个图像。

[0124] 定向照明方法20还包括图像处理步骤25，用于在多个图像中的至少一个中识别如在选择步骤23中选择的指向目标。最后，计算步骤26用于计算在图像处理步骤25期间识别
的指向目标的当前坐标。而且，这样的当前坐标是根据获取步骤24期间获取的多个图像在
第一参照系R1中确定的。

[0125] 此外，计算步骤26用于使用指向目标的当前坐标来确定电机驱动支撑件4在第一参照系R1中的至少一个角取向α、β，光源3被安装在电机驱动支撑件4上。而且，这种电机驱
动支撑件4呈现相对于飞行器2的机身5旋转运动的至少一个自由度。

[0126] 最后，在该第一操作模式中，定向照明方法20包括伺服控制步骤27和控制步骤22，伺服控制步骤27用于伺服控制执行点亮光源3的步骤21的控制装置6，控制步骤22使得能够
控制电机驱动支撑件4相对于指向方向D1占据至少一个角取向α、β、α'、β'。

[0127] 因此，在该第一操作模式中，这种伺服控制步骤27使得能够伺服控制电机控制的支撑件4的位置，以占据如在计算步骤26期间确定的角取向α、β。

[0128] 此外，定向照明方法20还可以包括第二操作模式，在该第二操作模式下，伺服控制步骤27用于伺服控制电机驱动支撑件4的位置以占据预定角取向α'、β'，该预定角取向α'、
β'可以有利地根据飞行器2相对于地面S的速度矢量的当前分量的值而变化。

[0129] 然后，该预定角取向α'、β'可以不同于对应于第一操作模式的、在计算步骤26中确定的角取向α、β。

[0130] 此外，为了采用第二操作模式，定向照明方法20可包括手动控制步骤29，用于配置伺服控制步骤27，以便伺服控制电机驱动支撑件4的位置，从而据预定角取向α'、β'。

[0131] 最后，这种定向照明方法20可以有利地包括手动校正步骤34，该手动校正步骤34手动校正电机驱动支撑件4的预定角取向α'、β'。

[0132] 当然，本发明在其实施方面可以经历许多变型。虽然描述了几个实施方式，但是应当容易理解，无法详尽识别所有可能的实施方式。当然可以设计为在不超出本发明范围的
情况下由等同装置替换描述的任何装置。