監測沿預定路徑發生的禁止運動的監視系統和方法

專利名稱：監測沿預定路徑發生的禁止運動的監視系統和方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種監視系統。具體的說，本發明涉及一種用于 監測沿預定路徑發生的禁止運動的監視系統。
背景技術：
有多種通常被禁止的活動或運動，每種活動或運動可能沿路徑在不 同位置處發生并且可能違反一項或多項法律。 一種類型的禁止運動可能 由車輛操作者及行人沿道路發生。如果不進行監測，某些活動會直接或 間接造成危害，從而導致經濟損失和/或人身傷害。 '例如，眾所周知包括不適當的改變車道、在錯誤一側或沒有足夠 的距離而通行、跟隨太近(追尾)、不遵守交通信號、突然改變速度、超 過限制速度行駛、從錯誤車道轉向等的交通違章會導致碰撞，而在許多 情況下這種碰撞都是致命的。全世界的警察部門利用多種手段來抓獲并處罰交通違章者。 一種方 法是為警員配備雷達槍，并且警員策略性沿著道路一側就位，以監測并 抓獲超速車輛。另外，如果警員發現出現任何其它類似的交通違章，他 會追趕違章者。然而，由于警員位于固定位置，他僅僅能夠利用其固定的視野。如 果違章發生在其它地方，或警員不是很專心時，就不會被監測到。另外，為了監測交通違章，警員也可以通過小汽車或摩托車對道路 進行巡邏。現有技術的用于監測禁止運動的監視系統通常包括靜止的和移動的 攝像機。US 5,225,863公開了一種安裝在機動化托架上的遠程操作的攝像機 系統，該托架懸掛在懸掛線纜上。托架由一系列滑輪驅動，由此沿懸掛 線纜驅動攝像機。US 6,339,448公開了一種用于巡邏較大區域的可視化無人監控系統。 監視攝像機安裝在托架下。托架跨在兩個間隔幵的平行軌道線纜上，并 由兩個面對的推進器驅動，所述推進器均由電馬達提供動力。線纜由在 該線纜之間延伸并安裝到直立的豎直構件，如木制的電線桿上的上部結 構支撐在地面上方。在所有現有技術的監視系統中，不論固定攝像機還是移動攝像機都 僅僅能夠監測沿固定平面距道路固定距離的活動。對于其中車輛可能追 尾的情況，由于攝像機相對于車輛的角度而難以對牌照進行監測。其它監視方法包括提供諸如US 5,035,382中公開的無人駕駛飛行器 (UAV)，該無人駕駛飛行器被遠程控制，并包括由攝像機和數據傳送裝 置組成的儀表裝置。與監視機有關的一些問題包括尤其是在著陸及起飛時出現的意外事 故。在監視過程中，這些飛機通常達到相對較高的速度。在著陸過程期 間，飛機在靠近著陸區域時必須降低其速度。當以降低的速度飛行時， 空中穩定性將會損失，因此，這些飛機對空氣動力學的變化和干擾(如， 風速或風向的改變)極其敏感。由此，著陸區域能夠以安全的環境接收 這些飛機以避免對航空器造成損壞是至關重要的。沿路徑或道路發生并且需要監視和監測的禁止運動的其它示例包括 由行人實施的犯罪活動，如非法進入車輛和/或偷竊、扒竊、搶劫等等。 如果警員在犯罪活動的附近，他可能會對該活動有所警覺并追捕犯罪者。 然而，當犯罪者在警員不能看到的地方時，可能監測不到犯罪活動的進 行。其它禁止運動可能沿引申的預定通道發生，所述預定通道包括用于 船只或灌溉的河道或限定的水道。船只可能運輸違法產品，并且/或者根 據特定河道或水道條例不允許它們航行。在河道延伸較長距離的情況下， 水上警衛可能沒有能力使河道的整個長度都處于監視之下。其它禁止活動或運動可能沿輸送汽油等物質的管路或管道網絡發 生。這些活動可能包括刺破管路的破壞行為，或為了非法抽走一定量的
輸送物質。在有些情況下，禁止運動發生的路徑或道路是限制區域外的區域。 已公知的是即使是諸如墻或鐵絲網圍欄之類的物理屏障也常常不足以防 止入侵者進入限制區域。聰明的入侵者會找到繞過屏障進入所述區域的 路，而不被發現。 一種克服該問題的方法是提供有人駕駛或無人駕駛的 地面車輛巡行限制區域的邊界，由此能夠使巡邏者監測到任何可能的入 侵者并防止其進入所述區域。然而，這種類型的巡邏系統通常并不是完全有效的，這是因為入侵 者在試圖進入所述區域之前只是在等待而直到其離開巡邏者的視野。另 外，地面車輛很難巡行某些地形，由此阻礙了其巡邏能力。如上所述，US 5,225,863公開了一種安裝在機動化托架上的遠程操 作的攝像機系統，該托架懸掛在懸掛線纜上。托架由一系列滑輪驅動， 由此沿懸掛線纜驅動攝像機。這種高架攝像機避免了與地面車輛巡邏有 關的困難。然而，入侵者會以對地面車輛相同的方式繞過攝像機，即通 過保持不被監測到直到其不在攝像機的視野中。如上所述，對于US 6,339，448的發明來說存在類似的缺點。與現有技術的監視系統，尤其是與位于限制區域內的監視系統有關 的其它問題是當攝像機靜止并位于圍欄高度之下時，外部未限制區域 被圍欄自身部分地阻擋。而且，當攝像機沿圍欄的周邊行進時，在達到 一定速度時，并根據圍欄幵口的尺寸，未限制區域的攝像機視野將基本 上完全被圍欄阻擋。即使攝像機位于圍欄上方而不會被圍欄阻擋，通過 將攝像機安裝在限制區域中，也會在所述區域外產生非期望的盲區，其 中潛在的入侵者可以隱藏起來而不被監測到。其它監視方法包括提供諸如在US 5,035,382中公開的無人駕駛飛 機，所述飛機被遠程控制，并包括攝像機和數據傳送裝置。然而，遠程 控制的無人駕駛飛機或UAV (無人駕駛飛行器) 一般包括額外昂貴且笨 重的控制系統，并且一般并不僅限于在預定區域的邊界周圍行進。另外， 由于UAV的可飛行時間受到限制，因此UAV必須花費寶貴的時間和燃 料往返于通常距需要監視的區域一定距離的著陸場。
與監視飛機有關的其它問題包括尤其是在著陸及起飛時出現的意外 事故，如上所述。發明內容因此本發明的目的是提供一種用于監測沿預定路徑發生的禁止運動 的監視系統和方法。本發明的另一目的是提供一種用于監測沿道路發生的交通違章的監 視系統。本發明的另一目的是提供一種用于監測沿道路發生的犯罪活動的監 視系統。本發明的另一目的是提供一種能夠從相對于禁止運動的多種角度監 測該活動的監視系統。本發明的另一目的是提供一種能夠從未自地面升高的位置觀察一區 域的監視系統。本發明的另一目的是提供一種用于監測限制區域外的潛在入侵者的 監視系統。本發明的另一目的是提供一種能夠從自地面升高的位置觀察一區域 的監視系統。本發明的另 一 目的是提供一種可由遠程用戶控制的監視系統。 本發明的另一 目的是提供一種需要最少的起飛及著陸過程的監視系統。本發明的另一 目的是提供一種包括安全著陸環境的監視系統。 本發明的另一 目的是提供一種能夠使攝像機以少量時間到達期望區 域的監視系統。本發明的另一目的是提供一種能夠使攝像機以延長的時間量位于期 望區域的監視系統。本發明的另一目的是提供一種能夠向飛行對象物提供連續動力的監 視系統。本發明的其它目的和優點通過以下的說明將變得清楚。
本發明涉及一種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向上 發生的禁止運動的監視系統，所述系統包括a. 用于監測所述禁止運動的一個或多個攝像機，所述一個或多個攝像 機與控制站進行數據通信；b. —個或多個活動平臺，每個活動平臺都可沿著沿所述道路的期望 路徑移動；C.機械連接器，其用于將至少一個所述攝像機連接至至少一個所述活 動平臺，由此產生所述攝像機和所述活動平臺之間的空間距離的投影；以及d.控制站，其用于接收和處理來自所述一個或多個攝像機的數據并將數據傳送至所述一個或多個攝像機； 其中，所述投影的長度是可調的。優選的是，所述機械連接器可以從由以下構成的組中任選其一a. 剛性軸；b. 氣動的柔性弓形件(b0W);C.至少兩個樞轉連接的剛性構件；以及d.可巻繞的柔性線纜。另外，所述攝像機優選安裝在遠程控制的第二平臺上，其中所述第 二平臺能夠獨立地進行運動，并通過所述線纜連接至所述活動平臺。所述遠程控制的第二平臺可從由以下構成的組中任選其一a. 遠程控制的直升機-，b. VTOL (垂直起落)航空器；c. 機動化的降落傘；d. 滑翔傘；e. 遠程控制的飛船；以及f. 遠程控制的飛機。任選的是，所述攝像機安裝在產生氣動力或通過氣動力作用的第二 平臺上，該第二平臺可從由以下構成的組中任選其一-a.氦氣球；b.風箏(kite);C.降落傘；以及 d.滑翔機。所述活動平臺優選還包括起落機構，該起落機構用于使所述第二平臺在其上著陸和從其起飛。所述起落機構優選包括至少一個起降臺(pad) 和用于將該起降臺連接至所述活動平臺的可延伸臂。所述起落機構優選 還包括用于將所述第二平臺引導至所述起落機構的系統，其中該引導系統包括a. 位于所述起落機構上的包括發送器和接收器的傳感器；以及b. 位于所述第二平臺上的包括接收器和發送器的傳感器；其中，各所述發送器能夠發送至少一個信號，而各所述接收器能夠 接收至少一個信號，并且其中，所述引導系統對所述信號進行解析以產 生控制信號，從而在飛行過程期間和著陸過程期間弓I導所述第二平臺。任選的是，所述起落機構還包括可延伸和可折疊的網，所述網用于 在著陸過程中接收和固定所述第二平臺。任選的是，所述起落機構還包 括緩沖件，所述緩沖件用于在著陸過程中吸收所述第二平臺的沖擊。優選的是，所述第二平臺通過從遠程電能源供應并通過所述機械連 接器傳送至所述第二平臺的電提供動力。所述第二平臺可由以下構成的 組中的任一個提供動力a. 電池；b. 太陽能；c. 燃料電池；以及d. 汽油。至少一個馬達優選地連接至推進機構，用于使所述第二平臺移動或 懸停。根據本發明，所述活動平臺行進所沿的路徑包括由以下構成的組中 的任意至少一個a. 線纜線路；以及b. 軌道。
根據本發明，所述活動平臺通過由以下構成的組中的任一個驅動a. 汽油馬達；b. 電馬達，其中通過所述線纜線路或軌道將所述電傳導至該馬達。 任選的是，所述第二平臺還包括附接于其上的具有公共服務公告的標識。所述活動平臺可被所述第二平臺沿所述路徑牽引。本發明優選還包括傳送系統，該傳送系統包括至少一個傳送平臺， 所述傳送平臺用于將至少一個活動平臺從所述路徑的一部分傳送至所述 路徑的另一部分，由此使其中一個所述平臺經過另一個所述平臺。所述 傳送平臺優選包括a. 第一端固定部，其包括至少一個由端部軌道支撐的線纜，用于使至少一個活動平臺行進至所述第一端固定部及從該第一端固定部行進；b. 第二端固定部，其包括至少一個由端部軌道支撐的線纜，用于使 至少一個活動平臺行進至所述第二端固定部及從該第二端固定部行進；c. 滑動中央部，其包括至少一個由中央軌道支撐的線纜，其中所述中央軌道可以與所述端部軌道中的任一個對齊。優選的是，所述第二平臺還包括用于放出和巻繞所述線纜的巻軸、 在連接至所述巻軸的端部處的彈簧機構、以及用于防止所述線纜被完全 放出的傳感器。所述巻軸優選還包括用于監測所述活動平臺和所述第二平臺之間的 距離的傳感器。本發明優選地包括用于將所述線纜與所述第二平臺斷開的機構。 任選的是，所述第二平臺包括用于穩定所述平臺的運動的穩定系統。 根據一些實施方式，所述第二平臺包括可折疊或可縮回的翼。 本發明的所述控制站優選包括計算機，所述計算機包括輸入設備和輸出設備。所述控制站還可包括PDA (個人數字助理)。所述控制站優選控制所述活動平臺、所述第二平臺、以及所述攝像機的運動。優選的是，所述活動平臺可通過輪構件系統沿所述線纜或軌道移動， 所述輪構件系統包括上豎直輪、下豎直輪以及水平輪。所述下豎直輪可
通過彈簧機構與所述上豎直輪分開。本發明可選地還包括在限制區域外的外部區域，其中，至少一個活 動平臺位于所述限制區域中，而所述攝像機能夠至少定位在所述外部區 域中，以觀察所述外部區域的至少一部分。本發明還涉及一種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向 上發生的禁止運動的監視系統，所述系統包括a. 用于監測所述禁止運動的一個或多個攝像機，所述一個或多個攝像 機與控制站進行數據通信；b. —個或多個活動平臺，每個活動平臺都可沿著沿所述道路的期望 路徑移動；C.機械連接器，其用于將至少一個所述攝像機連接至至少一個所述活 動平臺，由此產生所述攝像機和所述活動平臺之間的空間距離的投影； 以及d.控制站，其用于接收和處理來自所述一個或多個攝像機的數據并 將數據傳送至所述一個或多個攝像機；其中，所述投影是固定的，并且其中，所述投影的長度大于等于所 述攝像機和所述禁止運動的位置之間的空間距離的投影與所述禁止運動 的位置和所述活動平臺之間的空間距離的投影的總距離。本發明還涉及一種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向 上發生的禁止運動的方法，所述方法包括a.提供一種監視系統，該監視系統包括1. 用于監測所述禁止運動的一個或多個攝像機，所述一個或多個攝像機與控制站進行數據通信；2. —個或多個活動平臺，每個活動平臺都可沿著沿所述道路的期望 路徑移動；3. 第二平臺，至少一個所述攝像機連接至所述第二平臺；4. 可巻繞的線纜，其用于將所述第二平臺連接至其中一個所述活動 平臺；以及5. 控制站，其用于接收和處理來自所述一個或多個攝像機的數據并
將數據傳送至所述一個或多個攝像機，并用于控制所述活動平臺、所述 第二平臺以及所述攝像機的運動；b. 提供動力源，以將動力傳送至所述活動平臺和所述第二平臺；c. 通過所述線纜將動力傳送至所述第二平臺；d. 任選地弓I導所述活動平臺沿所述路徑行進；e. 通過所述攝像機監測沿所述道路發生的禁止運動；以及f. 從所述攝像機將數據傳送至所述控制站。


圖1示意性地示出了本發明的應用包括本發明的第一實施方式的第 一實施例，其示出了具有沿著一側的長度間隔開的光柱的雙車道公路的 立體圖，其中攝像機附接至剛性的軸構件；圖2為示意性地示出了本發明第一實施例的第二實施方式的側視 圖，其中攝像機附接至弓形構件；圖3為示意性地示出了本發明第一實施例的第三實施方式的側視 圖，其中攝像機附接至氦氣球，而氦氣球附接至可巻繞的柔性線纜；圖4為示意性地示出了本發明第一實施例的第四實施方式的側視 圖，其中攝像機附接至至少兩個可樞轉的剛性軸構件；圖5a為示意性地示出了本發明第一實施例的第五實施方式的側視 圖，其中攝像機附接至飛機，而飛機附接至可巻繞的柔性線纜；圖5b示出了根據圖5a的第三實施方式，其中所述攝像機附接至滑翔傘；圖5c示出了表示圖5a的飛機的飛行路徑的虛擬半球，其示出了在 線纜線路上方的每個方向上飛機可能飛行的最大距離；圖5d示出了本發明的斷開機構，通過所述斷開機構線纜可與飛機斷開；圖6示意性地示出了第五實施方式的起落機構； 圖7a和7b示意性地示出了第五實施方式的兩個額外的方面，其中 設置至少一個網來輔助飛機進行著陸； 圖8a至8d示出了本發明的傳送機構的優選方面，其中至少一個活 動平臺可與另一個活動平臺沿所述線纜交換位置；圖9示意性地示出了位于限制區域的邊界處的圍欄的剖視圖，該圍 欄包括現有技術的監視系統；圖10示意性地示出了本發明的應用的第二實施例的第一實施方式， 其中攝像機附接至剛性的軸構件；圖11示意性地示出了本發明第二實施例的第二實施方式，其中攝像 機附接至弓形構件；圖12示意性地示出了本發明第二實施例的第三實施方式，其中攝像 機附接至氦氣球，而氦氣球附接至可巻繞的柔性線纜；圖13示意性地示出了本發明第二實施例的第四實施方式，其中攝像 機附接至至少兩個可樞轉的剛性軸構件；圖14a示意性地示出了本發明第二實施例的第五實施方式，其中攝 像機附接至飛機，而飛機附接至可巻繞的柔性線纜；圖14b示出了根據圖14a的第三實施方式，其中所述攝像機附接至 滑翔傘；圖15示出了本發明的傳送機構的優選方面，其中至少一個活動平臺 可與另一個活動平臺沿所述線纜交換位置；圖16示出了支撐柱的優選實施方式，所述支撐柱具有支撐所述線纜 的基部單元；圖17示出了沿線纜行進的本發明第五實施方式的活動平臺的優選 實施方式；圖18示出了位于圖17的活動平臺下方的垂直輪構件的放大視圖；圖19示出了本發明的傳送平臺的優選實施方式；圖20示出了本發明第二實施例的第六實施方式，其中活動平臺是無 人地面車輛(UGV);以及圖21示意性地示出了其中控制站包括用于控制攝像機以從期望角 度和焦距提供圖像的移動設備的實施方式。 具體實施方式
本發明通過權利要求進行限定，權利要求的內容應理解為包括在說 明書的公開內容中，現參考附圖以實施例的方式描述本發明。本發明涉及一種用于監測沿任意方向在沿預定路徑的一個或多個位 置發生的禁止運動的監測系統。多種禁止運動或活動可在沿路徑，如較 長的道路的不同位置發生。然而，由于財力和/或人力的限制，其中僅有 有限的執法者和攝像機沿這種區域設置，以監測這種活動。通過提供具 有至少一個能夠沿道路長度行進的攝像機的監測系統，可以在沿所述區 域的所有位置處對禁止運動或活動進行監測。在此使用的術語"道路"包括術語"路徑"并可與術語"路徑"互換，并應 理解為包括任何限定的路徑，這些限定的路徑包括車輛、行人和/或動物 可行進或穿越的公路、街道或干道、或者通道，以及船只可航行的河道 或水道，以及具有輸送預定物質通過的管道系統以及可能發生禁止運動 之處。在此使用的術語"禁止運動"包括交通違章、以及所有類型的違法活 動諸如包括搶劫、扒竊、非法進入車輛和/或偷竊的犯罪活動、以及違法 運輸貨物或運輸違法貨物。"禁止運動"還包括任何合法但在其它場所禁 止的運動，如動物在預定區域或路徑以外的運動。另夕卜，術語"禁止運動" 還表示這樣的活動，即盡管當前并不被禁止，然而潛在地會導致或引起 違法活動，如潛在入侵者的活動。對"禁止運動"的監測還表示對一個或 多個靜止或運動中的對象物的狀況進行監測，其中禁止運動會在將來發 生，例如，輸送物質的管道系統或管道出現裂縫或泄露。在此使用的術語"限制區域"表示具有實際或虛擬的劃分結構或分界 線如圍欄、墻壁或未占領地的延伸的限定區域，所述劃分結構或分界線 描繪限制區域的邊界，并用于防止非期望的進入限制區域。在此使用的術語"邊界"表示限制區域的周邊。限制區域位于邊界的 一側，而外部區域位于邊界的另一側。在此使用的術語"外部區i或"表示限制區域以外的區域，在所述限制 區域中的活動通過監測系統的攝像機觀察。
在此使用的術語"攝像機"表示任何圖像采集設備，所述圖像采集設 備能夠接受從對象物反射的光線(靜止的、視頻)或電磁輻射(基于雷 達的)并產生所述對象物的可視圖像。在此使用的術語"盲區"表示外部區域的其中的活動不能通過監視系 統的攝像機觀察到的部分。術語"氣動力"、"浮力"和"提升力"在此可互換使用，并描述將空運機 構保持在空中的力。盡管以下對本發明的系統的應用的說明在特別根據監測交通違章的 第一實施例中給出，然而應當理解的是加以必要的變更所述系統可用于 如上所述的所有類型的違法活動，并且是沿所有類型的道路。在此對攝像機位置的參考特別是涉及攝像機設備的物理位置，而非 鏡頭相對于地面進行取向的角度。然而，鏡頭角度可進行遠程控制及重 新定位和/或因此進行重新取向，如在下文所描述的。本發明的應用的第一實施例在圖1至圖8d中示出。圖1示出了雙車 道公路10的示意性立體圖，所述公路10具有沿公路10 —側的長度間隔開的燈柱12a、 12b、 12c。根據本發明的優選實施方式，活動平臺16沿 公路10的長度的線纜線路12行進，并具有通過機械連接件連接至活動 平臺16的攝像機14。在第一實施例的第一實施方式中，該機械連接件采 用剛性軸22的形式。剛性軸22包括由單個構件制造的細長桿，該桿在 一個端部24處結合至攝像機14,而在另一個端部25處結合至活動平臺 16。剛性軸22可以是直的或彎曲的，并定位成使一個端部24優選在公 路10上方架起。端部24、 25可分別固定地結合至攝像機14和活動平臺 16，或者端部24、 25可以可旋轉地結合至攝像機14和活動平臺16，其 中軸22的旋轉可通過馬達(未示出)控制。活動平臺16是觸輪式運輸設備，如US 5,225,863描述的，所述活動 平臺16經由線纜線路12沿導軌的路徑行進。通常，攝像機14包括IR (紅外)、UV (紫外)和/或晝/夜性能中的 至少一種性能，并包括聲音和運動傳感器。線纜線路12可包括任意高架軌道系統(包括包含有至少兩個線纜、 軌道或導軌的常規軌道或單軌道的軌道系統)，并且可以由如圖所示的燈柱12a、 12b、 12c或者沿道路長度的任何現有支撐結構來支撐，如圍欄、沿圍欄長度設置的專用支撐柱、電線桿、樹木等等，或其組合。可選的是，線纜線路12可沿基本沿著地面延伸或從地面稍微架起的線纜或導軌行進。支撐結構可以如圖所示沿公路的任一側設置，或對于雙向公路來說沿車道之間的間隔物設置。另外，線纜線路12可以在活動平臺16 — 側的上方、下方或沿活動平臺16的一側延伸，或可選的是，線纜線路12 可延伸穿過活動平臺16，如在US 5，225，863中那樣。當沿河道或水道利 用線纜線路12時，支撐結構可從水道的河床向上延伸。另外或可選的是， 線纜線路12可以由沿所述水道長度延伸的任何浮體系統支撐。軸22的長度以及相對于活動平臺16角度可以結合活動平臺16離開 地面的高度和距公路10的距離，以及圍欄(未示出)的高度來確定。本發明第一實施例的第二實施方式在圖2中示出，圖2是沿圖1的 A-A剖取的示意性側剖視圖，并且第二實施方式包括上述第一實施方式 的所有元件，但作了必要變更而具有以下區別。在該實施方式中，機械 連接件設置為柔性的弓形件32的形式，其設置為使弓形件32的自由端 部35向著公路10設置。至少一個翼狀凸起(未示出)從弓形件32的自 由端部35的每側沿與活動平臺16的行進方向平行的方向延伸。當活動 平臺16沿線纜線路12行進時，翼狀凸起穿過空氣的運動對所述翼狀凸 起產生氣動力(提升)。由此，根據活動平臺行進的速度，弓形件32相 應地升高或降低。另外或可選的是，翼狀凸起自身附接至攝像機。優選 的是，弓形件32的下端部33可樞轉地附接至活動平臺16，由此允許弓 形件32基本垂直于活動平臺16的行進方向而樞轉。優選將弓形件32在 下端部33圍繞樞轉軸線的旋轉限于預定的角度范圍。本發明第一實施例的第三實施方式在圖3中示意性地示出，并包括 如上所述第一實施方式的所有元件，但加以必要變更而具有以下區別。 在該實施方式中，監視系統的機械連接件設置為可巻繞的柔性線纜42的 形式。另外，攝像機14安裝在產生氣動升力或通過氣動升力作用的第二 平臺上，該第二平臺例如為氦氣球45、風箏(未示出)、降落傘(未示出)
或滑翔機(未示出)。第二平臺通過線纜42連接至活動平臺16。圖3中的攝像機14的位置通過氦氣球45的浮力(由箭頭46表示) 和馬達49的組合來控制，其中所述浮力產生使氣球45向上的提升力， 而所述馬達49連接至使氣球45沿水平方向(由箭頭48表示)移動或相 對地面10懸停的推進機構。其它諸如重力、風以及線纜的張力之類的力 也作用在氣球上。可以設置一個以上的馬達49以沿期望方向引導氣球45， 尤其是抵消使氣球45沿非期望方向移動的風力。可巻繞的柔性線纜42 可根據攝像機14的期望定位而通過巻軸41適當地放出或巻起。當攝像機14通過例如風箏連接至活動平臺16時，氣動力通過存在 的風以及在活動平臺16沿線纜線路12行進時吹在風箏上并拉動風箏經 過空氣的風產生的提升力而產生。對于本發明第一實施例的第二和第三實施方式來說，為了校正由于 風的吹動造成的攝像機不穩定而引起攝像機所接收的圖像的失真，使用 具有快速圖像采集能力的攝像機。通過使用可巻繞的柔性線纜42，用戶能夠將攝像機14設置在第一 和第二實施方式的攝像機14不能設置的位置處。本發明第一實施例的第四實施方式在圖4中示意性地示出，并包括 如上所述第一實施方式的所有元件，但加以必要變更而具有以下區別。 在該實施方式中，監視系統的機械連接件包括具有兩個構件52a、 52b的 剛性軸52，所述構件52a、 52b在一個端部可樞轉地彼此結合，而在它們 的另一個端部則分別結合至攝像機14和活動平臺16。可選的是，也可以 設置兩個以上的軸構件。軸構件52a、 52b圍繞相應的軸線可樞轉地旋轉， 如箭頭51所示。至少一個馬達(未示出)控制各軸構件52a、 52b和攝 像機14相對彼此的運動。本發明第一實施例的第五實施方式在圖5a和圖5b中示意性地示出， 并包括所有如上所述第三實施方式的所有元件，但加以必要變更而具有 以下區別。在該實施方式中，攝像機14由遠程控制的第二平臺，例如遠 程控制的飛機65 (在此還被稱為UAV (無人駕駛飛行器)、CUAV (線纜 UAV)或TCUAV (列車線纜UAV))支撐。飛機65能夠沿所有期望方
向行進，但是其可行進的距離仍至少受可巻繞的柔性線纜42的長度限審iJ。如上所述，盡管傳統的遠程控制飛機的飛行路徑通常并不以這種方式進 行限制，然而在本發明中為了保持相對靠近沿公路10的需要監視的區域進行飛行，受限的飛行路徑是優選的。在下文中描述與通過線纜42將飛 機65結合至活動平臺16相關的其它優點。這使飛機65，特別是攝像機 能夠以少量時間重新定位在不同的期望位置。可選的是，也可以使用遠 程控制的直升機(未示出)、機動化降落傘(未示出)、動力滑翔機(滑 翔傘)44 (參見圖5b)、遠程控制的飛船或飛艇類型的航空器(未示出) 或任何垂直起落(VTOL)的航空器。在第一實施例的第五實施方式中，飛機65能夠使攝像機14相對于 沿道路IO移動的車輛以期望角度定位。這對于例如車輛追尾或被追尾時 車輛的牌照被阻擋或不易監測的情況是非常必要的。根據優選實施方式，通過可巻繞的線纜42從外部源將電能傳送至飛 機65，所述電能用于使飛機65飛行以及向攝像機和其它機載設備供電。 其它的控制信號和數據通過可巻繞的線纜42在遠程控制中心和飛機65 (以及攝像機14)之間進行傳送。與利用汽油發動機的較為不利但可選 的方案相反，這使得空中時間實際上不受限制。應進一步強調的是，通過線纜42將飛機65結合至活動平臺16的布 置與常規及直觀的使用UAV的方法(其典型地利用了飛行器不受限定路 徑限制而飛行的能力)相反。如在此描述的，與本發明的布置有關的許 多優點直到現在仍未被發掘出，因此本發明相比于所有己知的現有技術 的UAV系統具有創造性。例如，如本文以下所述，本發明的飛機并不需 要在主系統失效情況下需要的昂貴的備用飛行系統。另外，由于航線限 于預定路徑，因此并不需要復雜的飛行控制系統。根據第一實施例的第五實施方式的另一方面，諸如在需要備用或替 換能源時，任何其它供電裝置，如太陽能、電池、或燃料電池可以是優 選的。根據第一實施例的第五實施方式的一個方面(圖5a)，線纜42的 下部(即，線纜42附接至巻軸41并部分地延伸至飛機65的部分)能夠 經過所述下部導電，而線纜42的上部并不導電。在此方面，諸如太陽能、
電池、或燃料電池之類的動力裝置在飛機65最初飛行期間向飛機65提 供動力。如果需要備用或替換動力源，或者如果動力源需要重新充電，則線纜42的上部可巻入飛機65，從而飛機65可連接至線纜42的下部以 從所述下部接收電能。適當的插頭部從線纜42的下部延伸，以被插入位 于飛機65下側的適當的插座部。可選的是，插頭部位于飛機65的下側， 而適當的插座部位于線纜42的下部。根據一個方面，如馬達(未示出)之類的內部動力源沿線纜線路12 驅動活動平臺16。可選的是，由電纜構成的線纜線路12提供動力以沿著 線纜線路12驅動活動平臺16。如根據現有技術的航空系統可知，飛機65任選地包括自動起落機 構、失速預防以及簡單的控制系統。飛機65優選包括具有動態參數設置的穩定系統，該穩定系統根據天 氣情況調節穩定參數、飛機65的強度、重量變化等等。在WO 2006/035429 中描述了一個這樣的穩定系統，通過參考將其完整結合于此。優選的是，巻軸41包括至少一個傳感器，該傳感器用于防止可巻繞 的線纜42在其拉緊之前被完全放出。需要考慮到諸如風速和風向、飛機 65的強度、飛機65與活動平臺16的距離、以及線纜42的長度之類的因 素。當飛機65在飛行中時，拉緊的線纜42會妨礙飛機65正常飛行。因 此優選的是保持放出的線纜42的長度大于飛機65和活動平臺之間的距 離，從而使線纜42—直松弛。另外或可選的是，使彈簧位于線纜42的 固定至巻軸41的端部，以防止線纜42在被完全放出時變緊。圖5c示意性地示出了一虛擬半球，該虛擬半球表示當飛機(位于由 箭頭64表示的坐標軸原點處)通過線纜(未示出)附接至活動平臺(未 示出)時飛機的飛行路徑限制。當靜止時，飛機64可飛行的最大距離由 圓頂66表示。應理解的是，在限制飛機64飛行路徑的線纜12下存在類 似的圓頂，但為了清楚僅示出和描述上圓頂66和飛行路徑。飛機64可 沿由x、 y、以及z軸形成的平面的所有方向行進。另外，當飛機64沿邊 界圓頂66行進時，沿著線纜12存在飛機64的邊界圓頂66的運動。參考圖5d，對于在攝像機(圖中未示出)視野外發生禁止活動的情 況，或者為了使飛機65到達在飛機65被線纜42限制時不能到達的目的 地，從而可以以更理想的角度或在更近的范圍內觀察具體圖像，飛機65 包括使線纜42與其斷開的機構。優選的是，線纜42的遠端通過艙室(compartment) 80連接至飛機65，該艙室80包括可釋放的降落傘85。 線纜42結合至位于艙室80下表面處的環82。艙室80通過至少一個可釋 放的銷(未示出)結合至飛機(圖中未示出)，該可釋放的銷可從艙室側 壁81上的孔88釋放。在需要時，該銷可以通過第一彈簧機構(未示出) 釋放，從而允許位于飛機和艙室80之間的第二彈簧機構(未示出)展開 而強制線纜42落至地面。為了防止線纜42接觸地面，艙室80包括小型 降落傘85。當銷被釋放時，小型降落傘85同時從其艙室中釋放以允許線 纜緩緩地落至地面。巻軸41優選在線纜42的自由端到達地面時巻繞線 纜42。在一些應用中，將飛機65與線纜42斷開對于攔截或射擊敵人發 射的空中對象物是必要的。應理解的是，當飛機與線纜42斷開時，電能 不再經過線纜42傳送至飛機。在斷開過程中，電連接件、或插頭(未示 出)被從位于艙室80的側壁83處的插座86拔出。本發明還可用于通過靠近地面飛行而識別及跟蹤地面上的足跡或其 它印記。也可以利用本發明進行利用地理信息系統(GIS)的地形制圖和 /或掃描、以及礦產挖掘。GIS還可提供有關飛機65附近可能限制其飛行 路徑的周圍對象物(如樹木或桿)的信息。根據優選實施方式，圖6示出了包括起降臺68的起落機構，該起降 臺68通過伸縮臂70連接至活動平臺16，該伸縮臂70又圍繞輪子72的 軸線樞轉。飛機起飛之后，臂70伸出，而著陸之后，臂70縮回。臂70 可以位于沿活動平臺16的任何方便的位置，并且可以以包括如圖所示的 伸縮的任意方式折疊或壓縮。如上所述，著陸過程中的低速飛行產生的穩定性損失會導致摔機著 陸(crash landing)。在本發明中，因為飛機65在活動平臺上著陸，相對 于地面的空氣速度不會變為零，因此飛機65在著陸過程中保持穩定，由 此降低了摔機著陸的幾率。可選的是，飛機65可以在在活動平臺16靜 止時著陸。
相比于傳統的UAV，本發明所具有的另一優點在于，鑒于一些UAV 在極端天氣情況下不能飛行，因而在該時間期間作為監視工具基本是無用的，而飛機65可在處于起降臺68上的著陸位置的同時圍繞期望路徑 進行巡邏，由此即使在非理想的天氣情況下也可以至少部分地執行其任 務。著陸引導件76將起降臺68結合至線纜42，以在著陸過程中沿期望 路徑進一步輔助引導飛機65。著陸引導件76可選地連接至臂70或引導 平臺16本身。另外或可選的是，可通過可控機構進一步使線纜42穩定， 該可控機構包括通過樞轉構件78可旋轉地結合的基座77和引導件79。另外或可選的是，提供用于引導飛機65在起降臺68上著陸的系統， 該系統包括至少一個結合至起落機構的傳感器(未示出)，該傳感器優選 為將信號發送至位于飛機65下側的接收/發送傳感器或從該接收/發送傳 感器接收信號的發送器/接收器。該系統對感測到的信號進行解析，并利 用這些信號生成控制信號，以例如通過表示線纜42放出的長度和飛機65 與起降臺68的距離而使飛機飛行(或將其拉動)至安全的著陸點。發送 器還可以在飛機65范圍之內的對象物(諸如其它監視飛機)之間發送數 據。根據優選實施方式，飛機65包括利用GPS和自動駕駛儀的自動飛 行控制系統，該自動飛行控制系統用于在飛行期間相對于監視系統中存 在的其它活動平臺16進行引導及定位以識別采集到的圖像的位置等。用 于驗證飛行路徑的開放空間的全球控制系統是可行的但不是必需的。另 外或可選的是，將傳感器(未示出)定位在沿著活動平臺16的路徑的多 個位置處，如線纜12的支撐柱處，以提供表示各傳感器的精確地理坐標 的信號。由此，當活動平臺16位于特定的傳感器處或其附近時，就可獲 知該活動平臺的地理坐標。任選的是，飛機65包括用于監測周圍對象物的諸如雷達之類的可視 儀器(visual instrument)。根據優選實施方式，飛機65包括緊急著陸機構，其中，在諸如缺乏 來自能源的動力或與GPS信號失去通信的情況下，活動平臺停止沿線纜12行進，并且飛機65被立即強制著陸。另外或可選的是，如上所述，提供備用動力源以允許飛機65繼續飛行或當飛機進行緊急著陸時避免飛機 65墜毀。為了使飛機65需要進行的運動次數最小，特別是在著陸過程中，活 動平臺16優選在最靠近飛機65的位置處沿線纜12定位，從而不會使線 纜42被拉緊，如上所述。根據第一實施例的第五實施方式的一個方面，將具有公共服務公告 的標識(未示出)附接至飛機65。根據另一方面，將一個或多個額外的攝像機(未示出)直接附于活 動平臺16。根據第一實施例的第五實施方式的另一方面，在圖7a中示出了連接 至伸縮臂92的可展開的網90，該伸縮臂92從活動平臺16開始延伸。網 卯適于在監視飛機返回起降臺(未示出)著陸時接收該監視飛機。分別 通過伸出和縮回伸縮臂92，可以將網90展開以用于著陸，或折疊以允許 飛機65起飛。另外或可選的是，伸縮臂92可被樞轉地折疊，或采用任 何其它形式以在需要時將網90展開和折疊。優選的是，臂92包括用于 吸收飛機65的機翼的沖擊的緩沖件94，由此提供安全的著陸環境，并防 止在著陸過程中可能對飛機65的機翼造成的損傷。緩沖件94包括任何 襯墊或海綿狀材料。另外或可選的是，活動平臺16的上表面17包括一 個或多個緩沖件(未示出)，以用于提供安全的著陸環境。圖7b示出了第一實施例的第五實施方式的可選方面，其中起降臺 68包括兩個向巻軸41延伸的表面69。兩個網91中的每個網都在其一端 鉸接地附接至每個表面69，并在其另一個端部附接至弧形構件84。緩沖 件94位于起降臺68的縱向邊緣，以用于在著陸過程中吸收飛機65的機 翼的沖擊。當線纜42進一步拉動飛機65 (在圖中未示出)時，機翼將接 觸網91。如果需要，網91可以圍繞其鉸鏈向內旋轉，由此使弧形構件 84折疊從而將機翼固定至起降臺68上。任選的是，飛機65的機翼在著陸之后可以是可折疊或可縮回的，以 避免在不用時對機翼造成潛在損傷。
根據本發明的優選實施方式，多于一個的活動平臺16沿線纜線路 12行進，其中各活動平臺16可以包括如上所述的任一實施方式。由于所有的活動平臺16類似線上的珠子一樣沿相同的線纜線路12行進，因此 對于一個活動平臺16來說切換至不同位置或沿線纜線路12經過彼此的 唯一途徑是將活動平臺16從線纜線路12移除，然后再放回沿線纜線路 12的不同位置處。圖8a示出了兩個活動平臺16a和16b，遠程控制的飛機65a和65b 通過線纜42分別連接至各平臺16a、 16b。當活動平臺16a與活動平臺 16b需要沿線纜12交換位置時，將使用本發明的傳送系統100，如下文 所述。應注意的是，盡管圖8a-8c示出的線纜線路12、 12b-12d在每個線路 僅包括一根線纜，所附的說明因而涉及僅具有一根線纜的實施方式，但 這僅僅為了示例的目的。如上所述，本發明的線纜線路可以包括任意數 量的線纜，因此加以必要的變更就可以根據本文描述的原理進行操作。如圖8a所示，活動平臺16a、 16b沿線纜線路12分別行進至傳送平 臺110a和110b。圖8b以放大視圖詳細地示出了圖8a的傳送平臺110a， 該傳送平臺110a包括固定端部104和106、以及滑動中央部108。各部 分104、 106、 108包括至少一根線纜以及用于支撐所述線纜的軌道，如 下文所述。活動平臺16a沿線纜12行進至線纜112a'，該線纜112a'由端部軌道 112a支撐(如圖8c最佳地示出)。圖8c還示出了活動平臺16a的行進裝 置的一個實施方式，其中由馬達(未示出)提供動力的輪120旋轉，由 此沿線纜12 (在圖中未示出)驅動活動平臺16a。參考圖8b，中央軌道 112b與端部軌道112a對齊，由此允許活動平臺16a繼續沿線纜112，行進 直到到達止動件106b。線纜線路12c和12d與線纜112c'和112d'連續， 線纜112c，和112d'分別由端部軌道112c和112d支撐。滑動中央部108 可沿凹槽114橫向地移動，以根據線纜線路12c或12d中的哪一個支撐 另一個活動平臺16b而將中央軌道112b與端部軌道112c或112d對齊， 如下文所述。換言之，例如，如果線纜線路12c正支撐活動平臺16b，則 中央軌道112b將與線纜線路12d對齊。因而，活動平臺16a繼續沿線纜 112c'或112d'行進至線纜線路12c或12d。同時或分別地，活動平臺16b通過沿線纜線路12c或12d行進而行 進至傳送平臺110a的固定端部106上，線纜線路12c或12d分別與線纜 112c，或112d，連續。活動平臺16b繼續行進，直到其到達止動件106c或 106d。當活動平臺16a不位于傳送平臺110a上時，滑動中央部108可以 移動從而將中央軌道112b與端部軌道112c或112d對齊，由此允許活動 平臺16b沿線纜112b'繼續行進，直到到達止動件106c，或106d，。滑動中 央部隨后可以移動以將中央軌道112b與端部軌道112a對齊，由此允許活 動平臺16b繼續行進至線纜12。盡管未在圖中示出，但傳送平臺llOb基本為傳送平臺110a的鏡像， 并進行與上述相同的操作，用于將活動平臺16b從線纜線路12相應地傳 送至端部軌道112c或112d，并用于將活動平臺16a從其中一個端部軌道 112c或112d傳送至線纜線路12。在一可選布置中，可僅提供一個傳送平臺110a或llOb，以允許活動 平臺沿同一線纜線路在不同的方向上行進。在這種情況下，活動平臺16a 和16b分別行進至固定端部104和106。當活動平臺16b位于線纜12d或 線纜112d'上時，活動平臺16a根據上述操作行進至線纜線路12c。圖8d 示出了線纜線路12p，盡管未在圖中示出，但該線纜線路12p優選遠離線 纜線路12d從傳送平臺110a延伸，并在支撐柱(未示出)處終止。在活 動平臺16b被傳送至線纜12或至少傳送至固定端部104的同時，活動平 臺16a暫時停留在線纜線路12p上。之后，活動平臺16a根據上述操作 向回行進而至固定端部106，并連續行進至滑動中央部108，而后行進至 端部軌道12d。根據監視下的公路10的性質和長度以及活動平臺的數量、類型及速 度，可以沿著公路10彼此間隔預定距離地設置多個傳送系統100。另外，應注意的是，當飛機處于活動平臺上的著陸位置或空中時， 可能發生如上所述的過程。當著陸時，傳送平臺110a的寬度足夠寬以容 納飛機65a和飛機65b。
對于所有實施方式，控制站(在圖中未示出)設置為接收和處理來 自攝像機14的數據并將數據傳送至攝像機14。具體地說，該控制站能夠 控制攝像機14的運動，包括鏡頭相對于地面定位的角度以及其它可動部 件的位置。該控制站還控制本發明的其它可動部件的運動和操作，這些可動部件包括活動平臺16、飛機65、馬達49、剛性軸構件52a、 52b等 等。控制站可以遙程定位或位于線纜線路12的附近。另外，控制系統可 以是移動的或靜止的。另外，所有實施方式的機械連接器都提供了用于 在攝像機14和控制站之間傳送控制信號、動力和數據的傳送裝置。控制站通常至少包括具有輸入設備的計算機，該輸入設備用于輸入 需要傳送至上述可動部件的數據和/或指令。可以通過導線/線纜或無線的 方式傳送信息。控制站優選還包括諸如顯示監視器之類的輸出設備，以 示出關于可動部件的相關數據。顯示監視器優選至少可視地示出飛機65 相對于本發明的監視系統的其它部件以及周圍環境的位置。圖21示意性地示出了其中控制站包括控制攝像機以從期望角度和 焦距提供圖像的移動設備的實施方式。在該實施例中，控制站可以包括 手持個人數字助理(PDA)，該個人數字助理包括用于控制本發明的移動 部件的所有必要特征，如控制攝像機的焦距以及攝像機相對于禁止運動 的角度。由于監測禁止運動的路徑或道路是預定的，因此控制站優選地顯示 路徑的地形或所關心的對象物210的詳細三維圖像，其中所述對象物210 是具有窗戶的建筑物。這樣，在攝像機到達具體位置或場景(在該實施 例中為窗戶211)之前，可以例如通過PDA212以三維方式預覽該位置。 希望獲得期望視圖的人通過利用圖形表示(如相對于建筑物210的圖像 214的虛擬三維錐形213)而限定期望的觀察焦距和角度。錐形213的基 部215的尺寸可以通過圖形控制從而限定期望的焦距。錐形213的頂點 指向窗戶211的圖像。錐形213圍繞其頂點的期望三維取向同樣可以通 過圖形控制，從而限定期望的觀察角度。虛擬錐形213隨后被傳送并被 轉化為放大的虛擬錐形216，所述虛擬錐形216對應于飛機65的到達路 徑的實際三維取向。由此，人們可以利用PDA212的圖形能力，完全地
預先確定攝像機14的期望三維到達路徑。使用諸如GPS之類的衛星系統，將期望觀察的具體坐標或可選的具 體對象物211輸入至控制站的輸入設備，并且可以使用自動導航系統和自動穩定系統(VTOL)將飛機自動指向所述坐標或對象物。因此，附接 至飛機65的攝像機14可進行取向以觀察期望的對象物211，而不必再從控制站發出指令。當第五實施方式的飛機65準備在活動平臺16上著陸時，為了協助 位于控制站的用戶引導飛機65在活動平臺16上安全地著陸，控制站的 顯示監視器優選地顯示將使用的優選飛行路徑。該飛行路徑可通過在飛 機65出現在監視器上時顯示飛機65任一側的通向活動平臺16的優選虛 擬邊界而表示，從而防止在著陸過程中偏離優選路徑。根據在此描述的本發明的所有實施方式，對于第一實施例和如下文 描述的第二實施例，應理解的是，機械連接器產生了攝像機和活動平臺 之間的空間距離的投影。在(兩個實施例的)第一實施方式中，移動連 接器及投影被固定并且通常大于監視道路的寬度。由此，投影的長度大 于等于攝像機和禁止運動的位置之間的空間距離的投影與禁止運動的位 置和活動平臺之間的空間距離的投影的總距離。在所有其它實施方式中， 投影的長度可根據需要通過移動機械連接器和/或第二平臺改變攝像機的 位置而進行調節。本發明的應用的第二實施例在圖9至圖15中示出，其中本發明可用 作監測潛在入侵者的監視系統。當入侵者試圖進入限制區域時，入侵者 通常隱藏在限制區域外的盲區中，以不被監視系統監測到。通過將攝像 機定位在限制區域外，入侵者可用來進行隱藏的盲區的范圍減小。加以必要變更，下文描述的第二實施例的實施方式和各種部件包括 本文上述第一實施例的實施方式的所有特征和優點。圖9示出了現有技術的監視系統的示意性側剖視圖，其中在包圍區 域1 (在此也被稱為"限制區域")的圍欄11外的區域2 (在此也被稱為"外 部區域")被保持在監視下。監視系統包括活動平臺16和安裝在活動平 臺16上的攝像機14。這種監視系統可以用于相對較小的區域，如用于監
視監獄的周邊，或用于更大的范圍，如用于對相鄰國家之間的邊界進行 巡邏。潛在的入侵者19可能隱藏在諸如樹木之類的對象物18后，或者潛在的入侵者21可以站立在由陰影線標出的盲區4中，其中任一位置都不 在攝像機14的可視范圍內，由此不被監測到。圖IO示出了本發明第二實施例的第一實施方式，該第一實施方式包 括圖1的現有技術的監視系統和第一實施例的第一實施方式的監視系統 的所有特征，然而，在本發明中，攝像機14位于外部區域2上方。攝像 機14通過機械連接件連接至活動平臺16，在該實施方式中，該機械連接 件采用剛性軸22的形式。剛性軸22包括由但單個構件制成的細長桿， 該單個構件在一個端部24處剛性地固定至攝像機14，而在另一個端部 25處剛性地固定至活動平臺16。剛性軸22可以是直的或彎曲的，并優 選定位成使其一個端部24優選在外部區域2上方架起。因此，攝像機14 可以對包圍圍欄11的外部區域2的較寬區域進行無阻礙的觀察。軸22的長度及相對于活動平臺16的角度可以結合活動平臺16離開 地面的高度和與圍欄11的距離以及圍欄的高度來確定。對于其中系統用 于巡邏領土邊界的應用來說，攝像機14只能位于根據國際法而容許的區 域中。圖11示意地示出了本發明第二實施例的第二實施方式，該第二實施 方式包括如上所述的第二實施例的第一實施方式的所有元件，但加以必 要變更而具有以下區別。在該實施方式中，機械連接件以柔性弓形件32 的形式設置，該柔性弓形件32設置為使弓形件32的自由端部35設置在 圍欄ll上方，位于外部區域2中。圖12示意地示出了本發明第二實施例的第三實施方式，該第三實施 方式包括如上所述的第二實施例的第一實施方式的所有元件，但加以必 要變更而具有以下區別。在該實施方式中，監視系統的機械連接件以可 巻繞的柔性線纜42的形式設置。可選的是，攝像機14安裝在產生氣動 提升力或通過氣動提升力而作用的第二平臺上，例如氦氣球45、風箏(未 示出)、降落傘(未示出)或滑翔機(未示出)。第二平臺通過線纜42連
接至活動平臺16。通過使用可巻繞的柔性線纜42，用戶能夠將攝像機14定位在第一 和第二實施方式的攝像機14不能定位的位置處。這允許對第一和第二實 施方式的攝像機14不能觀察的運動進行觀察，而這又使得外部區域2中 的盲區的范圍最小。圖13示意地示出了本發明第二實施例的第四實施方式，該實施方式 包括如上所述的第二實施例的第一實施方式的所有元件，但加以必要變 更而具有以下區別。在該實施方式中，監視系統的機械連接件包括具有 兩個構件的剛性軸52，這兩個構件在一個端部處彼此可樞轉地結合，而 在它們的另一個端部處分別可樞轉地結合至攝像機14和活動平臺16。可 選的是，也可以設置兩個以上的構件。這些構件圍繞相應的軸線可樞轉 地旋轉，如箭頭51所示。至少一個馬達(未示出)控制各軸52和攝像 機相對彼此的運動。圖14a和圖14b示意地示出了本發明第二實施例的第五實施方式， 該實施方式包括如上所述的第二實施例的第三實施方式以及第一實施例 的第五實施方式的所有元件，但加以必要變更而具有以下區別。在該實 施方式中，攝像機14由遠程控制的第二平臺，例如遠程控制的飛機65 (在此還被稱為UAV (無人駕駛飛行器)、CUAV (線纜UAV)或TCUAV (列車線纜UAV))支撐。飛機65能夠沿所有期望方向行進，但是其可 行進的距離仍至少受可巻繞的柔性線纜42的長度限制。如上所述，盡管 遠程控制飛機的飛行路徑通常并不以這種方式進行限制，然而在本發明 中為了保持相對靠近沿限制區域1的邊界的需要監視的區域進行飛行， 受限的飛行路徑是優選的。這使飛機65，特別是攝像機能夠以少量時間 重新定位在不同的期望位置。可選的是，也可以使用遠程控制的直升機 (未示出)、機動化降落傘(未示出)、動力滑翔機(滑翔傘)44 (參見 圖13b)、或遠程控制的飛船或飛艇類型的航空器(未示出)或任何垂直 起落(VTOL)的航空器。應注意的是，VTOL航空器由于其空中懸停的能力，而有利于與本 發明一起使用，特別是在著陸過程中。
圖15示出了本發明的傳送系統100，所述傳送系統100在用于第二實施例時位于限制區域1中。活動平臺i6a沿線纜線路12行進至線纜線 路12a，所述線纜線路12a僅僅是線纜線路12的延續，但位于距圍欄11 的預定距離處，并且一般并不平行于線纜線路12。類似地，活動平臺16b 行進至線纜線路12b。線纜線路12a和12b由支撐件102支撐，并分別延 續至傳送平臺110a和llOb。根據第一實施例的第五實施方式加以必要變 更來進行沿線纜線路12將活動平臺16a和16b交換位置的方法。根據限制區域的性質和處于監視下的邊界的長度以及活動平臺的數 量、類型及速度，可以沿著邊界彼此間隔預定距離地設置多個傳送系統 100。本文如上關于第一實施例所述的控制站(未在圖中示出)可以遠程 定位或位于圍欄ll附近。參考圖16至圖19,其示出了本發明的第一實施例和第二實施例二 者的第五實施方式的優選部件。如圖16所示，并可應用于本發明的所有 實施方式，支撐柱13包括位于其上端部處的基部單元15，該基部單元 15用于支撐穿過預定路徑延伸的線纜12。圖17示出了跨在線纜線路12上的活動平臺116。活動平臺116包括 起降臺168，該起降臺168具有縱向緩沖件194,用于吸收著陸過程中飛 機(在圖中未示出)的沖擊。著陸引導件176將起降臺i68結合至從巻 軸141延伸的線纜(圖中未示出)，以在著陸過程中沿期望路徑協助引導 飛機。弧形構件iS4接收飛機機翼并可圍繞鉸鏈185旋轉以將機翼固定 在適當的位置，在該實施方式中，攝像機113位于活動平臺116的前部。參考圖17，但最佳地如圖18所示，活動平臺116通過彼此垂直并通 過連接構件117結合至活動平臺116下部的輪構件系統122沿線纜12行 進。當線纜線路12包括兩根線纜時，如本實施方式中所示，圍繞各線纜 設置至少一組輪構件122，但是優選圍繞各線纜設置至少兩組輪構件122。 圖18以放大視圖示出了一組垂直輪構件122的放大視圖。輪構件H2包 括一對豎直上輪124a、 一對豎直下輪124b、以及一對水平輪126，其中 豎直和水平的取向是相對于活動平臺116在其上方行進的地面而言的。
豎直輪124a和124b分別通過其中一個剛性結合元件125結合至水平輪 126。豎直上輪124a和豎直下輪124b沿線纜從上方和下方滾動。水平輪 126基本垂直于豎直輪124a、 124b，并優選地包括小于豎直輪124a、 124b 的直徑，而不接觸線纜12。如圖17所示，線纜12的橫截面直徑dl的尺寸通常小于基部單元 15的供線纜線路12經過的部分15a的直徑d2。圖18a以后視立體圖示 出了從線纜移除的輪構件122。彈簧機構130a、 130b進一步將各上豎直 輪124a和各下豎直輪124b結合至水平輪126。上輪124a和下輪124b基 本以180度沿線纜行進。當上輪124a和下輪124b到達部分15a時，各 彈簧機構130a、 130b壓縮。水平輪126圍繞上鉸鏈132和下鉸鏈134旋 轉，由此向部分15a移動直到接觸所述部分15a。為了使輪構件122沿基 部單元15的部分15a行進，下豎直輪124b由此與上豎直輪124b分開(圖 17)。當經過基部單元15之后，彈簧機構130a、 130b展開，從而使水平 輪126、豎直輪124a、 124b被拉至一起以夾緊線纜12。可選的是，線纜 12的橫截面直徑可以小于部分15a的直徑。可以對彈簧機構進行遠程控 制，或者彈簧機構也可以對自身進行調節。可選的是，伸縮構件可以相 應地展開和壓縮，從而允許輪構件122沿線纜12和基部單元15行進。 雖然示出了四個彈簧構件130a、 130b，然而應理解的是僅需要一個彈簧 構件就可將任一下豎直輪124b從上豎直輪124b分幵。圖19示出了傳送平臺1U0a的優選實施方式，該實施方式包括如圖 8b所示和如上所述的傳送平臺110a的所有特征，但加以必要變更而具有 以下區別。傳送平臺1110a包括第一固定端部1104，固定的基部單元U15a 位于該固定端部1104上，并用于從線纜線路12接收活動平臺(圖中未 示出)。活動平臺延續至滑動中央部，在該實施方式中，所述滑動中央部 包括滑動基部單元U15b。基部單元1115a-1115d包括位于其端部的止動 件(未示出)、這些止動件類似于圖8d示出的止動件。為了使活動平臺 16停止行進及允許活動平臺16行進，這些止動件(未示出)優選能夠相 應地升高和降低。滑動基部單元1115b移動以與固定基部單元1115c或 1115d對齊，所述基部單元1115c或1115d均位于固定端部1106上。基
部單元1115a-1115d包括與如上所述及如圖16所示的基部單元15基本相 同的元件。圖20示出了本發明第二實施例的第六實施方式，該實施方式 包括第二實施例的第五實施方式的所有特征，但加以必要變更而具有以 下區別。該實施方式的活動平臺1116包括沿著纜線線路12在地面上行 進的無人地面車輛(UGV)。如上所述，UGV1116為活動平臺16提供動 力，并且飛機65優選經過線纜42接收電能，如上所述。優選但非必要的是，所有用于本發明的馬達都是電馬達，這是由于 電馬達與機械馬達相比其相關的耗損較低。如上所述，在本發明相對于現有技術的靜止監視系統的許多優點中， 本發明提供了替代破壞或損壞的物件(諸如攝像機、活動平臺以及第二 平臺)的能力，而不需要實際替換對象物。在現有技術的靜止監視系統 中，為了使系統恢復至其最佳的效率，系統沿監視路徑的破壞或損壞的 對象物必須被實際去除和替換。然而，根據本發明，活動平臺可以沿路 徑移動以允許可選的活動平臺位于破壞的對象物的區域處。雖然在以上說明中僅僅對本發明的幾個特定實施方式進行了詳細的 描述，然而本領域的技術人員應理解的是本發明并不僅限于此，并且在 不脫離所公開的發明的范圍和精神或不超出權利要求的范圍的情況下， 可以進行其它形式及細節上的改變，如增加能夠在UAV完成其任務之后 捕獲該UAV的設備。
權利要求
1.一種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向上發生的禁止運動的監視系統，所述系統包括a.用于監測所述禁止運動的一個或多個攝像機，所述一個或多個攝像機與控制站進行數據通信；b.一個或多個活動平臺，每個活動平臺都可沿著沿所述道路的期望路徑移動；c.機械連接器，其用于將至少一個所述攝像機連接至至少一個所述活動平臺，由此產生所述攝像機和所述活動平臺之間的空間距離的投影；以及d.控制站，其用于接收和處理來自所述一個或多個攝像機的數據并將數據傳送至所述一個或多個攝像機；其中，所述投影的長度是可調的。
2. 根據權利要求l所述的監視系統，其中，所述機械連接器從由以 下構成的組中任選其一a. 剛性軸；b. 氣動的柔性弓形件； C.至少兩個樞轉連接的剛性構件；以及 d.可巻繞的柔性線纜。
3. 根據權利要求2所述的監視系統，其中，所述攝像機安裝在遠程控制的第二平臺上，其中所述第二平臺能夠獨立地進行運動，并通過所 述線纜連接至所述活動平臺。
4. 根據權利要求3所述的監視系統，其中，所述遠程控制的第二平臺從由以下構成的組中任選其一a. 遠程控制的直升機；b. 垂直起落航空器；c. 機動化的降落傘；d. 滑翔傘；e. 遠程控制的飛船；以及f. 遠程控制的飛機。
5. 根據權利要求2所述的監視系統，其中，所述攝像機安裝在產生氣動力或通過氣動力作用的第二平臺上。
6. 根據權利要求5所述的監視系統，其中，產生氣動力或通過氣動 力作用的所述第二平臺從由以下構成的組中任選其一.-a. 氦氣球；b. 風箏；c. 降落傘；以及d. 滑翔機。
7. 根據權利要求3至6中任一所述的監視系統，其中，所述活動平臺還包括起落機構，該起落機構用于使所述第二平臺在其上著陸及從其 起飛。
8. 根據權利要求7所述的監視系統，其中，所述起落機構包括至少 一個起降臺和可延伸臂，所述可延伸臂用于將所述起降臺連接至所述活 動平臺。
9. 根據權利要求8所述的監視系統，其中，所述起落機構還包括用于將所述第二平臺引導至所述起落機構的系統，其中所述引導系統包括a. 位于所述起落機構上的包括發送器和接收器的傳感器；以及b. 位于所述第二平臺上的包括接收器和發送器的傳感器；其中，各所述發送器能夠發送至少一個信號，而各所述接收器能夠 接收至少一個信號，并且其中，所述引導系統對所述信號進行解析以產 生控制信號，從而在飛行過程期間和著陸過程期間弓(導所述第二平臺。
10. 根據權利要求7所述的監視系統，其中，所述起落機構還包括可延伸和可折疊的網，所述網用于在著陸過程中接收所述第二平臺。
11. 根據權利要求7所述的監視系統，其中，所述起落機構還包括可延伸和可折疊的網，所述網用于在所述第二平臺著陸之后固定所述第二 平臺。
12. 根據權利要求7所述的監視系統，其中，所述起落機構還包括 緩沖件，該緩沖件用于在所述第二平臺著陸過程中吸收該第二平臺的沖 擊。
13. 根據權利要求4所述的監視系統，其中，所述第二平臺通過從 遠程電能源供應并通過所述機械連接器傳送至所述第二平臺的電提供動 力。
14. 根據權利要求4所述的監視系統，其中，所述第二平臺由以下構成的組中的任一個提供動力a. 電池；b. 太陽能； C.燃料電池；以及 d.汽油。
15. 根據權利要求6所述的監視系統，其中，所述第二平臺還包括 至少一個連接至推進機構的馬達，以使所述第二平臺移動或懸停。
16. 根據權利要求1所述的監視系統，其中，所述活動平臺行進所 沿的路徑包括以下構成的組中的任意至少一個a. 線纜線路；以及b. 軌道。
17. 根據權利要求16所述的監視系統，其中，所述活動平臺通過由 以下構成的組中的任一個驅動a. 汽油馬達；b. 電馬達，其中通過所述線纜線路或軌道將所述電傳導至該馬達。
18. 根據權利要求7所述的監視系統，其中，所述第二平臺還包括附接于其上的具有公共服務公告的標識。
19. 根據權利要求7所述的監視系統，其中，所述活動平臺被所述 第二平臺沿所述路徑牽引。
20. 根據權利要求1所述的監視系統，其中，所述系統還包括傳送 系統，該傳送系統包括至少一個傳送平臺，所述傳送平臺用于將至少一 個活動平臺從所述路徑的一部分傳送至所述路徑的另一部分，由此使其 中 一個所述平臺經過另 一個所述平臺。
21. 根據權利要求20所述的監視系統，其中，所述傳送平臺包括a. 第一端固定部，其包括至少一個由端部軌道支撐的線纜，用于使至少一個活動平臺行進至所述第一端固定部及從該第一端固定部行進；b. 第二端固定部，其包括至少一個由端部軌道支撐的線纜，用于使 至少一個活動平臺行進至所述第二端固定部和從該第二端固定部行進；c. 滑動中央部，其包括至少一個由中央軌道支撐的線纜，其中所述中央軌道可以與任一個所述端部軌道對齊。
22. 根據權利要求4所述的監視系統，其中，所述第二平臺還包括 用于放出和巻繞所述線纜的巻軸。
23. 根據權利要求22所述的監視系統，其中，所述線纜包括位于連 接至所述巻軸的端部處的彈簧機構。
24. 根據權利要求22所述的監視系統，其中，所述巻軸包括用于防 止所述線纜被完全放出的傳感器。
25. 根據權利要求22所述的監視系統，其中，所述巻軸包括用于監 測所述活動平臺和所述第二平臺之間的距離的傳感器。
26. 根據權利要求4所述的監視系統，該監視系統還包括用于將所 述線纜與所述第二平臺斷開的機構。
27. 根據權利要求4所述的監視系統，其中，所述第二平臺包括用 于穩定所述平臺的運動的穩定系統。
28. 根據權利要求4所述的監視系統，其中，所述第二平臺包括可 折疊或可縮回的翼。
29. 根據權利要求1所述的監視系統，其中，所述控制站包括計算 機，所述計算機包括輸入設備和輸出設備。
30. 根據權利要求29所述的監視系統，其中，所述控制站包括個人 數字助理。
31. 根據權利要求29所述的監視系統，其中，所述控制站控制所述 活動平臺、所述第二平臺、以及所述攝像機的運動。
32. 根據權利要求16所述的監視系統，其中，所述活動平臺通過輪 構件系統可沿所述線纜或軌道移動，所述輪構件系統包括上豎直輪、下 豎直輪、以及水平輪。
33. 根據權利要求32所述的監視系統，其中，所述下豎直輪通過彈 簧機構與所述上豎直輪分開。
34. 根據權利要求1所述的監視系統，所述監視系統還包括在限制區域外的外部區域，其中，至少一個活動平臺位于所述限制區域中，而 所述攝像機能夠至少定位在所述外部區域中，以觀察所述外部區域的至 少一部分。
35. —種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向上發生的 禁止運動的監視系統，所述系統包括-.a. 用于監測所述禁止運動的一個或多個攝像機，所述一個或多個攝像 機與控制站進行數據通信；b. —個或多個活動平臺，每個活動平臺都可沿著沿所述道路的期望 路徑移動；c. 機械連接器，其用于將至少一個所述攝像機連接至至少一個所述活 動平臺，由此產生所述攝像機和所述活動平臺之間的空間距離的投影； 以及d. 控制站，其用于接收和處理來自所述一個或多個攝像機的數據并 將數據傳送至所述一個或多個攝像機；其中，所述投影是固定的，并且其中，所述投影的長度大于等于所 述攝像機和所述禁止運動的位置之間的空間距離的投影與所述禁止運動 的位置和所述活動平臺之間的空間距離的投影的總距離。
36. —種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向上發生的 禁止運動的方法，所述方法包括a.提供一種監視系統，其包括1. 用于監測所述禁止運動的一個或多個攝像機，所述一個或多個 攝像機與控制站進行數據通信；2. —個或多個活動平臺，每個活動平臺都可沿著沿所述道路的期望路徑移動；3. 第二平臺，至少一個所述攝像機連接至所述第二平臺；4. 可巻繞的線纜，其用于將所述第二平臺連接至其中一個所述活 動平臺；以及5. 控制站，其用于接收和處理來自所述一個或多個攝像機的數據 并將數據傳送至所述一個或多個攝像機，并用于控制所述活動平臺、所述第二平臺、以及所述攝像機的運動；b. 提供動力源，以將動力傳送至所述活動平臺和所述第二平臺；c. 通過所述線纜將動力傳送至所述第二平臺；d. 任選地弓I導所述活動平臺沿所述路徑行進；e. 通過所述攝像機監測沿所述道路發生的禁止運動；以及f. 從所述攝像機將數據傳送至所述控制站。
37. 根據權利要求36所述的方法，其中，所述第二平臺能夠獨立地 進行運動。
38. 根據權利要求37所述的方法，其中，所述遠程控制的第二平臺 從以下構成的組中任選其一 a. 遠程控制的直升機；b. 垂直起落航空器；c. 機動化的降落傘；d. 滑翔傘；e. 遠程控制的飛船；以及f. 遠程控制的飛機。
全文摘要
本發明提供監測沿預定路徑發生的禁止運動的監視系統和方法。本發明涉及一種用于監測沿道路的一個或多個位置處在任意方向上發生的禁止運動的監視系統。所述系統包括攝像機，其與控制站進行數據通信，并用于監測所述禁止運動；活動平臺，其可沿著沿所述道路的期望路徑移動；機械連接器，其用于將所述攝像機連接至所述活動平臺，由此產生所述攝像機和所述活動平臺之間的空間距離的可調投影；以及控制站，其用于接收和處理來自所述攝像機的數據并將數據傳送至所述攝像機。
文檔編號G08B13/196GK101213579SQ200680024041
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者奧弗爾·魯賓 申請人:普蘭納姆威申有限公司