三維索道攝像平臺及應用該平臺的三維索道攝像系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種三維索道攝像平臺及應用該平臺的三維索道攝像系統。所述攝像平臺（10）包括：第一陀螺（141），第二陀螺（142）和第三陀螺（143），其中，第一陀螺（141）和第二陀螺（142）徑向相互垂直，第三陀螺（143）水平安裝在與第一陀螺（141）和第二陀螺（142）所在平面相垂直的軸上。根據本實用新型實施例的攝像平臺、攝像系統，利用慣性原理和慣性原件（陀螺），建立一個慣性姿態基準，可以克服攝像平臺在運動中造成的擾動和攝像機轉動引起的章動干擾。
【專利說明】三維索道攝像平臺及應用該平臺的三維索道攝像系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于搭載攝像設備的平臺，具體而言，涉及一種三維索道攝像平臺，以及應用了該平臺的三維索道攝像系統。
【背景技術】
[0002]與固定攝像機位的拍攝方式相比，利用搖臂搭載攝像設備，或者采用航拍等方式，可以擴展拍攝的角度和范圍。但是搖臂攝像方式仍然在拍攝范圍和角度上受到很大的限制，而航拍方式也會產生畫面不穩定、噪音大以及對拍攝高度和天氣環境存在較高要求等諸多問題。
[0003]目前，二維索道拍攝系統已經被廣泛使用于例如滑雪、田徑等體育賽事的直播錄影以及電影影片的拍攝之中。二維索道拍攝系統利用兩條平行的吊索形成搭載攝像設備的索道，使該設備可以在吊索的延伸方向上改變拍攝位置，從而可以在精確控制拍攝的同時，得到噪音小且畫面穩定的效果。不過，在二維索道拍攝系統中，拍攝設備的位置和拍攝角度仍然受到索道延伸方向的限制。
[0004]已經有人嘗試設計用三條或者更多的吊索吊起攝像平臺，從而實現攝像平臺的三維索道控制。例如，在中國實用新型專利申請“云臺牽引機”(申請號200910129079.7)中，公開了一種攝像機云臺的卷揚機牽引機構，將三臺或四臺卷揚機安裝在錄制現場四周不低于5米的鋁合金支架上或場館的設備層，分別將各臺卷揚機用鋼絲繩與鋼絲繩接環連接，攝像機云臺在云臺機構和攝像設備的重力作用下通過鋼絲繩與卷揚機牽制，形成多方向牽引懸掛裝置。
[0005]然而，在實踐應用中，諸如大型體育賽事、演出活動和電影、電視劇拍攝，需要在攝像設備懸掛運動的同時實現拍攝角度的調整和穩定的拍攝，而僅僅憑借云臺機構和攝像設備的重力作用無法克服平臺在運動中的擺動和晃動。
實用新型內容
[0006]為了克服上述缺陷之一，根據本實用新型的一方面，提供了一種攝像平臺，其包括:第一陀螺，第二陀螺和第三陀螺，其中，第一陀螺和第二陀螺徑向相互垂直，第三陀螺水平安裝在與第一陀螺和第二陀螺所在平面相垂直的軸上。
[0007]根據本實用新型實施例的攝像平臺，可選地，第三陀螺水平安裝在攝像平臺控制搭載于其上的攝像設備進行旋轉操作的旋轉軸上。
[0008]根據本實用新型實施例的攝像平臺，可選地，第一陀螺，第二陀螺和第三陀螺中的至少一個是光纖陀螺。
[0009]根據本實用新型的另一方面，提供了一種三維索道攝像平臺，其包括:主體機構，懸掛機構，驅動機構和控制機構，其中，主體機構包括:平衡框架，橫梁，旋轉框架和載荷框架，其中，橫梁連接主體機構和懸掛機構；載荷框架搭載攝像設備，并通過旋轉來改變該攝像設備的俯仰角度；旋轉框架通過旋轉來改變攝像設備的水平角度；驅動機構包括:俯仰力矩電機，俯仰角傳感器，X軸旋轉力矩電機，Y軸旋轉力矩電機和Z軸旋轉力矩電機,其中，在水平橫梁的至少一端與平衡框架之間連接有X軸旋轉力矩電機；Y軸旋轉力矩電機與X軸旋轉力矩電機正交設置；ζ軸旋轉力矩電機連接設置于平衡框架和旋轉框架之間；俯仰力矩電機與俯仰角傳感器安裝在旋轉框架上，電機軸與角傳感器軸固定于載荷框架；控制機構包括:x軸陀螺，Y軸陀螺，Z軸陀螺和控制電路，其中，X軸陀螺相對于X軸旋轉力矩電機的軸平行設置，Y軸陀螺相對于Y軸旋轉力矩電機的軸平行設置，Z軸陀螺水平安裝在Z軸旋轉力矩電機的軸線上。
[0010]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，懸掛機構包括:吊架，吊架系留環，卡圈，橫梁吊耳，吊架傾轉軸和傾轉銷軸，其中，吊架傾轉軸的方向對應于Y軸旋轉力矩電機的軸的方向；傾轉銷軸的方向對應于X軸旋轉力矩電機的軸的方向；吊架，卡圈，橫梁吊耳，吊架傾轉軸和傾轉銷軸組成了十字萬向節結構；通過將橫梁吊耳固定在橫梁的中間來將懸掛機構固定于主體機構。
[0011]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，在吊架上方等分安裝了多個鉸接的吊架系留環，多根吊索對應連接到每個吊架系留環上。
[0012]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，吊索在系留環的槽內纏繞一定的圈數，該圈數取決于吊索的直徑和系留環的槽寬。
[0013]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，X軸旋轉力矩電機的電機軸與傾轉銷軸在同一軸線上，Y軸旋轉力矩電機的電機軸作用于吊架傾轉軸，帶動該吊架傾轉軸轉動。
[0014]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，控制電路根據陀螺感應到的角速率變化來驅動該陀螺對應的旋轉力矩電機從而抵消擾動。
[0015]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，攝像平臺還包括通信模塊，傳輸指令信號和拍攝的圖像數據。
[0016]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，攝像平臺對稱設置有兩個X軸旋轉力矩電機和兩個Y軸旋轉力矩電機。
[0017]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，與懸掛機構連接的吊索包括在外層的耐磨護套和在內層的由高強度纖維制成的承力結構，在該承力結構的中空部分設置有通信光纖。
[0018]根據本實用新型實施例的三維索道攝像平臺，可選地，在通信光纖相對于承力結構及護套的出口處，設置有滑套結構。
[0019]根據本實用新型的又一方面，提供了一種三維索道攝像系統，其包括前述的攝像
T D O
[0020]根據本實用新型的再一方面，提供了一種三維索道攝像系統，其包括前述的攝像平臺，卷揚機，攝像控制臺，飛行控制臺以及連接在攝像平臺和卷揚機之間的吊索，其中，卷揚機基于飛行控制臺的控制來收放吊索；攝像控制臺用于控制攝像平臺和該攝像平臺搭載的攝像設備以實現攝像操作。
[0021]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，可選地，該攝像系統還包括與卷揚機對應設置的塔架及安裝在塔架頂端的滑輪組，其中，利用塔架支撐滑輪組，用卷揚機通過滑輪組來收放吊索，從而實現對攝像平臺的牽引。
[0022]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，可選地，攝像系統通過確定滑輪組的空間位置坐標來計算攝像平臺的初始空間位置坐標并且確定卷揚控制參數。
[0023]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，可選地，攝像控制臺和/或飛行控制臺包括至少一個三維操縱桿和/或至少一塊觸摸屏。
[0024]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，可選地，在攝像控制臺和卷揚機之間采用無線或者有線的方式進行通信，其中，攝像控制臺通過多于一條通信線路與多于一臺卷揚機通信。
[0025]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，可選地，攝像系統包括卷揚控制線路，該卷揚控制線路將飛行控制臺和多臺卷揚機連成雙向環型網絡。
[0026]根據本實用新型的其它方面，提供了一種實現三維索道攝像平臺的慣性穩定的方法，其包括:在攝像平臺發生偏轉擾動的相互垂直的第一軸和第二軸上設置第一陀螺和第二陀螺，并且在與第一軸和第二軸所在平面相垂直的第三軸上水平安裝第三陀螺；根據第一陀螺、第二陀螺和第三陀螺中的一個或多個檢測到的攝像平臺在三個軸向上的偏轉來驅動對應的旋轉力矩電機，以抵消偏轉擾動。
[0027]根據本實用新型實施例的慣性穩定方法，可選地，在第一陀螺、第二陀螺和第三陀螺中的一個檢測到攝像平臺沿該陀螺對應的軸偏轉后，驅動與該陀螺或軸對應的旋轉力矩電機反向旋轉，直到該陀螺的輸出為零。
[0028]根據本實用新型實施例的攝像平臺、攝像系統，利用慣性原理和慣性原件(陀螺)，建立一個慣性姿態基準，可以克服攝像平臺在運動中造成的擾動和攝像機轉動引起的章動干擾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實用新型的一些實施例，而非對本實用新型的限制。
[0030]圖1是根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統的示意圖；
[0031]圖2示意性地示出了圖1所示系統實現布置后的一個例子；
[0032]圖3是圖1所示系統中的卷揚機的結構及外形示意圖；
[0033]圖4是圖1所示系統中的飛行控制臺的外形示意圖；
[0034]圖5是圖1所示系統中的攝像控制臺的外形示意圖；
[0035]圖6是圖1所示系統中的攝像平臺的正面示意圖；
[0036]圖7a是圖6所示攝像平臺的一個角度的立體視圖，圖7b是圖6所示攝像平臺的另一個角度的立體視圖；
[0037]圖8是圖6所示攝像平臺的懸掛機構的放大的立體示意圖；
[0038]圖9是圖6所示攝像平臺的頂面剖視圖；
[0039]圖10示出了 Sagnac效應的原理；
[0040]圖11示出了根據本實用新型實施例的攝像平臺所采用的干涉式光纖陀螺的原理圖；
[0041]圖12示出了根據本實用新型實施例的攝像平臺的單軸陀螺穩定結構的控制回路原理框圖；
[0042]圖13示出了根據本實用新型實施例的攝像平臺的Z軸陀螺穩定結構的控制回路原理框圖；
[0043]圖14是圖1所示系統中的吊索的一種示例性結構的示意圖。
[0044]附圖標記:
[0045]10攝像平臺
[0046]20卷揚機
[0047]30攝像控制臺
[0048]40飛行控制臺
[0049]51 吊索
[0050]511 護套
[0051]512承力結構
[0052]513 光纖
[0053]514滑套結構
[0054]52通信線路
[0055]53卷揚控制線路
[0056]60滑輪組
[0057]70 塔架
[0058]11主體機構
[0059]111平衡框架
[0060]112 橫梁
[0061]113旋轉框架
[0062]114搭載框架
[0063]12懸掛機構
[0064]121 吊架
[0065]122吊架系留環
[0066]123 卡圈
[0067]124橫梁吊耳
[0068]125吊架傾轉軸
[0069]126傾轉銷軸
[0070]13驅動機構
[0071]131 Z軸旋轉力矩電機
[0072]132俯仰力矩電機
[0073]133俯仰角傳感器
[0074]134 X軸旋轉力矩電機
[0075]135 Y軸旋轉力矩電機
[0076]14控制機構
[0077]141 X 軸陀螺
[0078]142 Y 軸陀螺
[0079]143 Z 軸陀螺
[0080]144控制電路
[0081]145通信模塊
[0082]15 電池
【具體實施方式】
[0083]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例的附圖，對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0084]除非另作定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本實用新型所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本實用新型專利申請說明書以及權利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。同樣，“一個”或者“一”等類似詞語也不表示數量限制，而是表示存在至少一個。
[0085]圖1示意性地示出了根據本實用新型一個實施例的三維索道攝像系統。如圖1所示，所述三維索道攝像系統包括:攝像平臺10，四臺卷揚機20，攝像控制臺30，飛行控制臺40以及連接在攝像平臺10和卷揚機20之間的吊索51,連接在卷揚機20和攝像控制臺30之間的通信線路52，連接在卷揚機20和飛行控制臺40之間的卷揚控制線路53。
[0086]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，可以劃分為卷揚牽引子系統、通信和數據傳輸子系統，以及攝像搭載和控制子系統。
[0087]其中，卷揚牽引子系統包括:卷揚機20，吊索51和飛行控制臺40。由多臺卷揚機20通過吊索51將攝像平臺10懸掛在空中，操作員通過操作飛行控制臺40來驅動卷揚機20，從而控制攝像平臺10的移動。
[0088]卷揚機20的數量可以是三臺、四臺或者更多。通常對于體育場地或演出場館而言，四臺或者更多臺的卷揚機布置與三臺卷揚機的布置方案相比，可以獲得更大的覆蓋范圍。另外，四臺卷揚機的方案與更多臺卷揚機的方案相比，吊索配合施力的計算更簡單，硬件成本也較低。因而，圖1所示的實施例優選地采用了四臺卷揚機20對四條吊索51進行牽引從而實現對攝像平臺10的運動控制。
[0089]圖2示意性地示出了圖1所示系統實現布置后的一個例子。圖2的例子是將三維索道攝像系統布置于體育場的應用環境。如圖2所示，在體育場的四個角附近分別布置了一個卷揚機20和一個塔架70，并在每個塔架的頂端安裝了一個滑輪組60，利用塔架70支撐滑輪組60，用卷揚機20通過滑輪組60來收放吊索51，從而實現對攝像平臺10的牽引。根據圖2所示的方案，在體育場的四個角的垂直高度上設置牽引點，可以使得攝影平臺的移動范圍基本上覆蓋整個體育場，從而實現全方位的拍攝。可選地，滑輪組60是可擺動左右的定滑輪。
[0090]考慮到系統的可移動性能，可選地，圖2所示的塔架可以是自行式液壓升降塔架。在圖2中，四個塔架分別被設置在體育場的四個角落。各個塔架70的底座連線所圍成的形狀可以是與體育場形狀相匹配的矩形，也可以是梯形、平行四邊形，還可以是非平面的空間四邊形形狀。也就是說，各個塔架70的底座連線構成的基準面可以是平面也可以不是平面。可選地，懸掛吊點距離基準面可以等高。或者，各個塔架70的升起高度或者在各個塔架70上的滑輪組60的安裝高度也可以有差異，也就是說，各個滑輪組60到達所述基準面的距離或者相對于地面的垂直高度可以是不同的。
[0091]根據本實用新型的實施例，在實施三維索道攝像系統的設置安裝后，確定各個滑輪組60的空間位置坐標(更精確地，確定各個滑輪組60的牽引點(或懸掛點，二者有微小差異)的空間位置坐標)，然后計算攝像平臺10的初始空間位置坐標并且確定卷揚控制參數，從而通過四臺卷揚機20和相應的吊索51來實現對攝影平臺10的懸動和懸停控制。
[0092]由于卷揚控制的運算主要基于各個滑輪組60的空間位置坐標，并且不要求多個滑輪組60設置在同一水平面上，因此，在例如體育場館和演出場館的室內場地，可以將滑輪組60安裝在場館頂棚內側，例如安裝在支撐架或者燈光架上，能保證吊索51對攝像平臺10的無障礙牽引即可。這種方式可以省去塔架70的安裝調試，也可以適用于更多的場地應用。
[0093]在圖2示出的一部分卷揚牽引子系統中，還包括了滑輪組60和塔架70。這種設計往往取決于卷揚機20與攝像平臺10的空間相對位置關系。例如，在拍攝遠距離空中走鋼絲或水上競技時，卷揚機20可以設置在高于攝像平臺10的位置，這時就可以不再使用塔架70，也可以不使用獨立的滑輪組60。在不使用獨立的滑輪組60的應用中，可以用卷揚機20的牽引點的空間位置取代滑輪組60的牽引點的空間位置來建立坐標系和計算初始參數。
[0094]圖3示意性地示出了卷揚機的結構及外形。卷揚系統的作用是通過卷筒不同方向、不同速度的轉動和制動，控制懸掛吊索的收放和鎖止，從而牽引攝像平臺10在空中的三維懸動飛行和懸停。卷揚系統由機械結構和驅動電控系統兩部分組成。其中，機械結構包括:卷揚機座(含箱體)、卷筒、排線器、機械傳動裝置、制動器五部分組成。
[0095]圖4是飛行控制臺的外形示意圖。如圖4所示，飛行控制臺40包括兩個操縱搖桿41和42。操縱桿41的功用包括:向前推，攝像平臺10前進；向后拉，攝像平臺10后退；向左壓操縱桿41，攝像平臺10向左平動；向右壓操縱桿41，則攝像平臺10向右平動。操縱桿42的功用包括:向前推，攝像平臺10下降，向后拉，攝像平臺10上升。對二維操縱桿41的操作也可以是45度操作，即控制左前、右前、左后和右后四個方向上的移動。
[0096]圖4所示的飛行控制臺40具有兩個搖桿41和42，一般需要使用兩只手進行操作。可選地，可以采用三維搖桿(通常具有集成于搖桿主體的按鈕或者旋鈕)，這樣用一只手即可實現對于攝像平臺10的飛行控制操作。可選地，飛行控制臺40還包括一個或者多個顯示屏43，在其上顯示攝像平臺10的空間位置，顯示方式可以是通過計算得到的數字模擬圖像，也可以是攝像平臺10搭載的攝像設備所拍攝到的影像，還可以是用其它攝像設備追蹤拍攝到的含有攝像平臺10的畫面。
[0097]圖5示意性地示出了攝像控制臺的外形。攝像控制臺30包括有操縱桿31，用于操縱攝像機鏡頭聚焦/變焦、用于圖像鎖定等的旋鈕、按鈕和開關32。在操作時，前推操縱桿31，攝像機向下傾轉，后拉操縱桿31，攝像機向上傾轉；左壓操縱桿31，攝像機向左旋轉，右壓操縱桿31，攝像機向右旋轉。可選地，可以將所述用于聚焦/變焦/圖像鎖定等的旋鈕、按鈕和開關32全部或者一部分集成于操縱桿31，可以增加單手操作的適用情形，也可以簡化控制臺。
[0098]可選地，攝像控制臺30還包括一個或者多個顯示屏33，在其上顯示攝像平臺10搭載的攝像設備所拍攝到的影像。顯示屏33可以用來監控拍攝效果，也可以輔助拍攝操作。例如，使得攝像控制臺30工作于自動模式(相對于操作操縱桿31的手動模式)，然后利用諸如鼠標或者搖桿的控制組件在屏幕上選定或者縮放目標圖像，系統自動控制攝像平臺10及其搭載的攝像設備進行相應的操作；還可以將顯示屏33制作成觸摸屏，通過觸摸方式在顯示屏33上進行控制操作。這種自動模式，可以根據需要快速調整攝像范圍及對象，并可以再結合自動光圈調整及圖像識別技術，使得攝像更具有實時性。
[0099]在圖1所示的攝像系統中，飛行控制臺40和攝像控制臺30是兩臺相互獨立的設備。可選地，可以通過一個控制臺來實現飛行控制臺40和攝像控制臺30的功能。如前所述，可以通過兩個操縱桿來分別實現飛行控制和攝像控制，這樣一個操作員即可以實現對于攝像平臺10和攝像設備的操作；此外，也可以利用觸摸屏、鼠標等輔助手段來進行飛行控制和攝像控制；再者，可以通過編程來實現對攝像平臺10和攝像設備的自動操作和/或預定操作。
[0100]如圖1所示，飛行控制臺40對于攝像平臺10的運動的控制可以是通過卷揚機20和吊索51來實現的。在圖2所示的方案中，進一步通過塔架70和滑輪組60。具體而言，飛行控制臺40通過與各臺卷揚機20的通信來對其進行控制，從而最終實現對于攝像平臺10的懸動/懸停控制。飛行控制臺40與卷揚機20之間的通信可以通過無線或者有線的方式來實現。無線方式可以省去布線，更簡單便捷。但是，對于一些電磁干擾比較嚴重的工作環境，有線方式更加安全、穩定，諸如對應地連接在飛行控制臺40和卷揚機20之間的卷揚控制線路53。
[0101]此外，對于前述卷揚系統，可以設置吊索調節功能。在卷揚系統搭建時，可對每臺卷揚機20設置吊索收放按鈕，人工辨別和調試吊索的松緊程度。
[0102]卷揚系統也可以具有自動控制模式，通過螺旋上升與下降、直線、任意弧度、圓的算法，提供多種預設軌跡的存儲與調用，從而執行預設飛行軌跡，諸如長方形、正多邊形、圓軌跡；并可以進一步修改參數，如:飛行速度、高度、半徑、弧度等。自動模式向手動模式的轉換，采取操縱桿優先的做法，即當系統執行預設功能后，如操縱桿有動作，則自動控制模式自動解除，飛行控制交給操縱桿來執行。
[0103]前述卷揚系統還可以具有適應的安全措施。例如，吊索拉力檢測:實時對四根吊索逐一進行拉力檢測，當檢測到拉力超過安全范圍或某一根吊索拉力為零時則立刻制動懸停；電機狀態實時監控:實時監控電機的工作狀態，當電機發生故障時，在給電機斷電的同時，對卷筒制動；制動信號輸出:飛行中為保證控制精度，須對卷揚絞盤卷筒進行制動，以保持四根吊索的張力基本一致，當操縱桿回中時，則在停止電機轉動的同時，對四個卷揚機同時發出制動信號(脈沖)對卷筒進行制動以保持吊索的張力。這種同時制動的方式優選地用于空間位正方體或長方體，對于不等邊的四方體可采用人工干預判斷繩纜的松緊程度。還可設置緊急制動功能:在飛行控制臺40和四個卷揚機20的醒目位置，安裝(紅色的)緊急制動按鈕，在飛行中，任何一個按鈕被觸動，系統都會立刻制動。
[0104]在圖1中，通過通信線路52來實現攝像控制臺30和卷揚機20之間的通信。該通信線路52承載復合數據，所謂復合數據是指，既承載操縱指令信號也承載數據信號。其中，操縱指令信號用來控制攝像平臺10以及安裝于攝像平臺10的攝像設備，例如，使攝像機對準被拍攝對象的方位控制(左右旋轉、上下俯仰)和對攝像機工作狀態的操控(聚焦/變焦、光圈等)；數據信號包括由所述攝像設備所采集的圖像影像數據。通信線路52可以是無線線路，也可以是有線線路。如果采用有線線路，則可以用光纖連接到卷揚機20，再通過吊索51內部的光纖連接到攝像平臺10。可選地，采用波分復用的方式，用一根光纖既下傳視頻圖像，又上傳控制信號。如果采用無線線路，則通過無線方式與卷揚機20通信，再通過吊索51內部的光纖與攝像平臺10通信。無論在攝像控制臺30和卷揚機20之間采用無線或者有線的方式進行通信，只需要建立一條攝像控制臺30——卷揚機20——攝像平臺10的通信通路即可。在圖1中，攝像控制臺30通過兩條通信線路52與兩臺卷揚機20通信，相應地，該兩臺卷揚機20與攝像平臺10之間的各自的吊索51中含有光纖，這種設計可以備份通信通路，增加數據穩定性。
[0105]卷揚控制線路53設置于飛行控制臺40和多臺卷揚機20之間，其網絡拓撲結構可以是如通信線路53的星型結構，即一臺飛行控制臺40分別與各臺卷揚機20通信。這種結構的優點是可以在同一個時鐘周期對各臺卷揚機20進行指令操作。但是，如果其中一臺卷揚機20發生通信故障，那么整個卷揚系統便無法工作了。可選地，采用如圖1所示的卷揚控制線路53的網絡拓撲結構，即環型拓撲結構，飛行控制臺40和各臺卷揚機20均作為網絡上的節點，且與一般的環型網絡不同，該網絡可以實現雙向網絡。這樣，當兩個相鄰節點之間的網絡發生通信故障時，系統可在極短的時間內，自動改變為雙向通信模式，仍可保證通信暢通。卷揚控制線路53還可以包括動力電源線，從而實現飛行控制臺40向卷揚機20的供電。類似地，卷揚控制線路53也可以通過無線方式來實現。
[0106]根據本實用新型的實施例，可以考慮采用Beckhoff公司的實時以太網技術EtherCAT(用于控制與自動化技術的以太網)，其具有性能優異、拓撲結構靈活和組態簡單等特點。EtherCAT突破了傳統現場總線系統的限制，可在30 μ s內處理1000個分布式I/0，網絡規模幾乎無限，可實現最佳縱向集成。通過EtherCAT，高成本的以太網星型拓撲結構可以用簡單的總線型或樹型結構代替(EtherCAT通過非常經濟有效的標準以太網卡(NIC)進行管理)，且無需昂貴的專用組件。因系統主站(例如，飛行控制臺40或攝像控制臺30)與從站(例如卷揚機20或其驅動器)間的環形回路全部是用內部集成了 EtherCAT技術的EtherCAT端子模塊與光纖搭建的，與一般的總線端子模塊不同(現場總線協議數據在總線耦合器中被轉換到內部的、獨立于現場總線的端子模塊總線)，每個EtherCAT端子模塊都使用完整的EtherCAT協議。除帶有E_bus接口的EtherCAT端子模塊之外，也可通過EtherCAT總線耦合器BKl 120來連接帶有K_bus接口的成熟的標準總線端子模塊。這樣的結構，當系統的從站間任意一點發生斷路故障時，系統都可在I個時鐘周期內將單向通信變為雙向通信，而確保網絡暢通。
[0107]可選地，用一個通信網絡實現前述的通信線路52和卷揚控制線路53，即用一個主通信模塊接入網絡，并且該主通信模塊與飛行控制臺40和攝像控制臺30通信。可選地，如前所述，飛行控制臺40和攝像控制臺30集成在一起，則所述主通信模塊嵌入該集成的控制器。這樣的統一的網絡可以采用前述的星型拓撲結構或者環型拓撲結構。
[0108]利用上述的網絡結構，可以使得根據本實用新型的三維索道攝像系統具有以下優點中的一種或幾種:質量可靠、穩定性高；采樣時間快；性價比高；支持以太網、光纖網等多種通信方式；電子接口模塊化，體積小，易于安裝固定；采用無螺釘電氣連接，便于布線，免維護。
[0109]圖6是圖1所不系統中的攝像平臺的正面不意圖。圖7a是圖6所不攝像平臺的一個角度的立體視圖，圖7b是圖6所示攝像平臺的另一個角度的立體視圖。其中，圖7a示出了圖6所示攝像平臺10的X、Y、Z垂直參照系。
[0110]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統中的攝像平臺10主要包括:主體機構11,懸掛機構12，驅動機構13，控制機構14和電池15，如圖6所示。其中，主體機構11可以起到物理支撐的作用，懸掛機構12實現吊索51對于攝像平臺10的懸掛和懸動，在其上設置吊索51對攝像平臺10的著力點；驅動機構13實現框架結構和搭載設備的旋轉調節以及主動運動補償；控制機構14用于實現攝像平臺10在攝像過程中的自穩定調節、攝像控制和數據傳輸，電池15負責向攝像平臺10供電。可選地，在通過吊索51供電的方案中，攝像平臺10也可以不具有電池15。
[0111]主體機構11包括:平衡框架111，橫梁112，旋轉框架113和載荷框架114。其中，平衡框架111是攝像平臺10的主體框架；橫梁112將主體機構11與懸掛機構12連接起來；旋轉框架113通過旋轉來改變攝像設備的水平角度(即相對于X軸Y軸平面)；載荷框架114用于搭載所述攝像設備，并通過旋轉來改變攝像設備的俯仰角度(即相對于Z軸)。旋轉框架113和載荷框架114相互協作，能夠控制攝像機繞Z軸和俯仰軸轉動，結合三維懸動飛行，實現全方位無死角的動態連續拍攝。
[0112]具體而言，控制機構14和電池15設置在平衡框架111的上方；懸掛機構12設置在平衡框架111的中部位置，與橫梁112相連接；旋轉框架113設置在平衡框架111的下方，并與載荷框架114連接；載荷框架114用于搭載攝像設備，并可做俯仰運動，例如在-110°?+45°的范圍內俯仰運動；所搭載的設備可以是標清攝像機、高清攝像機等攝像設備，也可以是膠片攝影設備。可以通過設置橫梁112的位置來改變上下重量分布。這種上下配重的方式可以輔助平衡攝像平臺10在Z軸方向上的擾動。
[0113]圖8的放大視圖進一步示出了懸掛機構12的結構。懸掛機構12包括:吊架121，吊架系留環122，卡圈123，橫梁吊耳124，吊架傾轉軸125，和傾轉銷軸126。其中，吊架傾轉軸125的方向對應于Y軸方向，傾轉銷軸126的方向對應于X軸方向，吊架121，卡圈123，橫梁吊耳124，吊架傾轉軸125和傾轉銷軸126組成了十字萬向節結構。Y軸旋轉力矩電機135施力于吊架傾轉軸125。橫梁112的中間設有鉸接吊掛點，通過將橫梁吊耳124固定在鉸接吊掛點來將懸掛機構12固定于橫梁112。通過十字萬向節結構和橫梁吊耳124的固定，使得攝像平臺10的主體機構11連同驅動機構13、控制機構14和電池15能夠相對于懸掛機構12在X軸和Y軸方向上旋動。
[0114]在吊架121上方，等分安裝了四個鉸接的吊架系留環122。三維索道攝像系統的四根吊索51對應連接到吊架系留環上。連接的方式可以是結扣連接。可選地，將吊索51在系留環122內繞幾圈后，把多余的繩索端頭用壓板、螺釘壓在系留環122的側壁上。這樣做與單純結扣相比的好處在于，利用系留環122外表面與吊索51間的摩擦力，有效減小了繩索端頭的受力，考慮到攝像平臺10和所搭載攝像設備共幾百斤的自重，增強了連接安全性。吊索51在系留環122的槽內纏繞的圈數一般與吊索51的直徑和系留環122的槽寬相適應，例如，為四圈。另外，可選地，吊架系留環122的數目可以不與吊索51的數目相同，以適應更多吊索牽引的工作情形。另外，吊架系留環122是可以根據需要安裝拆卸的。
[0115]懸掛機構12為各條吊索51提供了著力點，并通過與橫梁的萬向連接，將主體機構11等懸吊于多條吊索51的合力點。這樣，在攝像平臺10的運動過程中，攝像平臺10處于懸吊狀態，可以在一定范圍內自由擺動，這就使得攝像平臺10的自穩定成為可能。也就是說，通過攝像平臺10自身的機構來反饋平衡攝像平臺10在運動中的擾動或擺動，從而能夠保持穩定，實現在運動中的清晰拍攝。
[0116]驅動機構13包括:Z軸旋轉力矩電機131，俯仰力矩電機132，俯仰角傳感器133，X軸旋轉力矩電機134和Y軸旋轉力矩電機135。其中，X軸旋轉力矩電機134，Y軸旋轉力矩電機135和Z軸旋轉力矩電機131用于攝像平臺10的自穩定。俯仰力矩電機132和俯仰角傳感器133用于控制所搭載的攝像機的俯仰操作。具體而言，在水平橫梁112的至少一端與所述平衡框架111之間連接有X軸旋轉力矩電機134 ;￥軸旋轉力矩電機135與X軸旋轉力矩電機134正交設置；Z軸旋轉力矩電機131連接設置于平衡框架111和旋轉框架113之間；載荷框架114的兩側分別由俯仰力矩電機132和俯仰角傳感器133與旋轉框架113軸連接，也就是說，俯仰力矩電機132與俯仰角傳感器133安裝在旋轉框架113上，電機軸與角傳感器軸固定于載荷框架114。如圖8所示，X軸旋轉力矩電機134的電機軸與傾轉銷軸126在同一軸線上，即兩條軸線重合；￥軸旋轉力矩電機135的電機軸作用于吊架傾轉軸125，帶動吊架傾轉軸125轉動，兩條軸線也重合。這種軸線重合的方式，可以實現電機旋轉力矩的線性補償；也可以采用X軸旋轉力矩電機134的電機軸與傾轉銷軸126不在同一軸線上和/或Y軸旋轉力矩電機135的電機軸與吊架傾轉軸125不在同一軸線上的方案，這樣對于電機旋轉力矩而言，補償量非線性，所需電機力矩更大。
[0117]圖9是圖6所示攝像平臺沿剖面A-A的剖視圖，主要示出了攝像平臺10的控制機構14。如圖9所示，控制機構14包括:X軸陀螺141，Y軸陀螺142，Z軸陀螺143，控制電路144和通信模塊145。其中，X軸陀螺141，Y軸陀螺142和Z軸陀螺143分別是用于檢測攝像平臺10三個軸向偏轉的傳感器，為攝像平臺10的自穩定控制提供依據。在空間位置上，X軸陀螺141和Y軸陀螺142均在X-Y平面上，且徑向相互垂直(或者分別平行與X軸、Y軸)，Z軸陀螺143則是水平安裝在Z軸軸線上的。
[0118]控制電路144也用于攝像平臺10的自穩定控制，并根據指令控制攝像平臺10的操作以及所搭載的攝像設備的操作，并可以對拍攝所得數據進行處理，以用于傳輸。通信模塊145用于傳輸指令和拍攝數據等。通信模塊145可以是無線通信模塊，例如，無線收、發射信機；如果采用光纖通信，通信模塊145也可以是光端機。
[0119]主體機構11，驅動機構13和控制機構14協同完成攝像平臺10的攝像控制和自穩定控制。
[0120]為了實現多自由度全方位無死角連續拍攝，如前所述，根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統，利用吊索51牽引攝像平臺10在三維空間懸動飛行和懸停，這會給攝像平臺10帶來擾動。擾動包括:(1)吊索牽引攝像平臺在快速啟動、加速、減速、急停等狀態交變時產生的慣性擾動，以及攝像平臺在空間不同位置時因四根吊索拉力不同導致的姿態變化，合稱之為牽引力擾動；(2)由于攝像平臺采用吊索懸掛牽引，所以牽引吊架與平臺主體(基座)為柔性連接，當為實現多方位拍攝而通過旋轉框架113帶動攝像機左右轉動或者通過搭載框架114帶動攝像機俯仰運動時，也會對攝像平臺10引入因反作用力而產生的擾動，稱之為基座擾動，這類似于物理學上的章動；(3)由于三維索道攝像平臺多是在室外應用，所以會受到風的影響。這種因風造成的擾動，稱之為風阻擾動。
[0121]根據本實用新型實施例的攝像平臺10，首先通過平衡框架111來隔離牽引力擾動。平衡框架111是一個雙軸陀螺穩定框架，通過對X、Y兩個正交軸的主動閉環控制，隔離了牽引力擾動，從而使整個攝像平臺10在慣性空間里始終保持垂直狀態。具體而言，水平橫梁112至少一端與平衡框架111之間連接有X軸旋轉力矩電機134，在攝像平臺10的運動中，當平衡框架111發生X方向擾動時，X軸陀螺141感應到角速率的變化，經控制電路144，驅動X軸旋轉力矩電機134反向旋轉，直到X軸陀螺141的輸出為零，主動抵消了擾動，達到X方向的慣性穩定；同理，當平衡框架111發生Y方向擾動時，Y軸陀螺142感應到角速率的變化，經控制電路144，驅動Y軸旋轉力矩電機135反向旋轉，直到Y軸陀螺142的輸出為零，主動抵消擾動，達到Y方向的穩定。如圖7b所示，電機的扭矩沿電機減速器軸向該軸的兩端傳遞。對比圖7a，X軸旋轉力矩電機的扭矩沿X軸傳遞，Y軸旋轉力矩電機的扭矩沿Y軸傳遞。可以設置一個X軸旋轉力矩電機和一個Y軸旋轉力矩電機，也可以對稱設置兩個X軸旋轉力矩電機和兩個Y軸旋轉力矩電機，這種對稱設置可以實現輔助平衡的效果。
[0122]X軸陀螺141和Y軸陀螺142可以是光纖陀螺。光纖陀螺是一種基于Sagnac效應的光學陀螺，所謂Sagnac效應，是指同一光路中兩個相向傳播的光的光程差與其旋轉速度的解析關系，其原理見圖10。
[0123]圖10中所示光路是由N匝光纖構成的，由光源發出的光進入光路，經A點的分路器BS分成逆時針傳輸和順時針傳輸兩路，它們以相同的速度傳播，經過同樣的距離2 π Na重新在BS匯合。如果系統是靜止的，則兩路光經歷了完全相同的光程，因此它們的相位也相同。然而，如果該圓形光路以角速度Ω沿順時針旋轉的話，兩路光到達匯合點的時間是不相同的(此時A點已經移到A'的位置)，存在一個時間差。
[0124]圖11示出了根據本實用新型實施例的攝像平臺所采用的干涉式光纖陀螺的原理圖。從圖中可見，來自光源的光束通過分束器成了兩束光，這兩束光分別從光纖線圈的兩端耦合進入光纖傳感線圈并反向傳輸。從光纖線圈兩端出來的光，通過合束器后又重新復合，并產生干涉。如果光纖線圈處在靜止狀態，從光纖線圈兩端出來的兩束光的相位差為零。如果光纖線圈以角速度ω旋轉，這兩束光會由于Sagnac效應而產生相位差。
[0125]與傳統機電陀螺相比，光纖陀螺具有以下優點:①零件少，無運動部件，結構牢固穩定，具有較強的耐沖擊和抗加速度的能力；②無機械傳動部件，不存在摩擦阻力和磨損問題，因而具有較長的使用壽命；③光纖線圈較長，增長了激光束的檢測光路，使檢測靈敏度和分辨率提高了好幾個數量級；④相干光的傳播時間極短，原理上可認為是上電即啟動(瞬間啟動)可直接輸出數字信號，且信號穩定可靠，能直接與計算機接口連接；⑥具有較寬的動態范圍；⑦結構簡單、體積小、質量輕、價格低。
[0126]根據本實用新型實施例的攝像平臺10，采用兩個在水平面內正交安裝的光纖陀螺141和142作為角度傳感元件，采用兩個在水平面內正交安裝的加速度計(集成于控制電路144)作為位置傳感元件，二者共同構成了攝像平臺10的空間基準；采用兩個在水平面內正交安裝的力矩電機134和135作為主動執行器件；當牽引力擾動使平衡框架姿態與垂直狀態產生偏差，DSP控制器通過采集位置傳感器和速度傳感器(光纖陀螺)的偏差信號利用位置閉環和速度閉環控制產生對電機的驅動信號，信號經驅動放大送給力矩電機134和135，使電機輸出反向力矩，從而使攝像平臺10始終保持豎直狀態。由于豎直狀態下兩正交回路之間相互耦合較小，故兩個伺服控制回路可以分別設計為單軸陀螺穩定結構，圖12給出了該伺服控制回路的原理框圖。
[0127]一般說來，平衡框架111在X、Y向的陀螺穩定下，無論怎樣運動，均應始終保持豎直狀態，此時所搭載攝像機拍攝的畫面即是穩定清晰的。操縱攝像機做俯仰運動時引起的擾動，也是由Χ、γ軸的陀螺穩定系統主動抵消的。同時，俯仰角傳感器133和俯仰力矩電機132組成了獨立的閉環系統，用于驅動攝像機的俯仰運動。
[0128]如前所述，由于整個攝像平臺10是依靠萬向吊架和四根吊索柔性連接的，當操縱攝像機俯仰或左右旋轉時，會引起平衡框架111繞Z軸旋轉運動，也就是前述的基座擾動，這類似于物理學上的章動。這時，須引入第三個維度的調節，即Z軸的角穩定調節。為此，根據本實用新型實施例的攝像平臺10，設置了 Z軸陀螺和相應的控制電路。例如，當操縱攝像機左右轉動時，平衡框架111會因章動而產生順、逆時針的擾動。Z軸陀螺143感應到角速率的變化，經控制電路144，驅動Z軸旋轉力矩電機131反向旋轉，主動抵消擾動，達到Z方向的穩定。
[0129]Z軸旋轉力矩電機131的驅動包括兩方面:一方面是旋轉所述旋轉框架113的信號所指示的控制量，另一方面是控制電路144根據Z軸陀螺143的感應量計算的平衡信號所指示的調節量。具體而言，例如，當希望左轉攝像機跟蹤目標時，產生了第一個量——控制量(左轉)；但由于Z軸陀螺143感知了產生章動(平衡框架111反方向旋轉(右轉))的趨勢，控制電路144產生了一個糾正章動的量——調節量(左轉)；因而，如果要實現預期轉動角度，則須是控制量(預期的轉角)+調節量(糾正章動產生的)。
[0130]類似前述的單軸陀螺穩定平臺的伺服控制回路理，Z軸陀螺143作為速度傳感器件，結合Z軸旋轉力矩電機131，在DSP上構建了單軸陀螺伺服穩定結構，實現基座擾動隔離平衡。攝像平臺10由于懸掛和自重的原因，在Z軸方向上基本不會發生擾動(前述的擾動是圍繞Z軸旋轉)，因此與Z軸陀螺對應的控制回路相當于圖12的控制回路原理框圖去除位置環，具體如圖13所示。可選地，Z軸陀螺也是光纖陀螺。
[0131]由此，通過雙軸陀螺穩定結構(X軸、Y軸)和Z軸閉環伺服控制分別消除了牽引力擾動和基座擾動，保證了搭載在其上面的攝像機輸出穩定可靠的高質畫面。
[0132]由于拍攝現場的電磁環境復雜，為了高清視頻信號無損遠程傳輸，優選地，使用光纖進行傳輸。進一步，為了不與吊索互相干擾、互相影響，考慮采用符合強度要求的內含通信光纖的綜合吊索。
[0133]圖14示意性地示出了圖1所示系統中的吊索的一種示例性結構。該吊索51包括在外層的耐磨護套511和在內層的由高強度纖維制成的承力結構512。承力結構512的中空部分設置有一根通信光纖513，在通信光纖513與承力結構512及護套511的出口處，裝有一滑套結構514。吊索51的兩端部分51a和51b不含光纖，用做與卷揚機20的絞盤滾筒和攝像平臺10的吊架系留環122分別連接。
[0134]采用這樣的結構設計，可保證吊索51在受到拉力時，只有護套511內的高強度纖維的扭絞結構(承力結構512)受力，光纖513基本不承受軸向拉力。而因纖維彈性模量引起的蠕變，則由滑套結構514緩解。
[0135]吊索51中的通信光纖513的兩端連接到光端機。系統采用波分復用制，下行信道傳輸攝像機所拍攝的視頻信號，上行信道傳輸對旋轉框架113和搭載框架114進行旋轉以及對攝像機的推、拉、搖、移、光圈、變/聚焦的操作信號。
[0136]根據本實用新型實施例的三維索道攝像系統(也稱為“萬向鷹眼三維索道攝像系統”)，通過控制四臺卷揚系統的四根吊索協調收放，牽引攝像平臺在水平方向(X/Y軸)和垂直方向(Z軸)的三維空間里懸動和懸停(飛行)；并且利用慣性原理和慣性原件(陀螺)，建立一個慣性姿態基準；利用水平基準測量攝像機縱搖角和橫搖角，利用方位基準測量方位的變化量；綜合計算這些數據并通過伺服系統隔離吊索在運動中造成的擾動和攝像機轉動引起的章動干擾，滿足高清攝像機在大范圍空間內，不同位置不同視角無干擾的穩定取景需要，為影視拍攝、體育賽事及大型晚會現場轉播等場合提供大場景、360°、無干擾的移動拍攝條件。
[0137]以上所述僅是本實用新型的示范性實施方式，而非用于限制本實用新型的保護范圍，本實用新型的保護范圍由所附的權利要求確定。
【權利要求】
1.一種攝像平臺(10)，其特征在于，包括:第一陀螺(141)，第二陀螺(142)和第三陀螺(143)，其中，第一陀螺(141)和第二陀螺(142)徑向相互垂直，第三陀螺(143)水平安裝在與第一陀螺(141)和第二陀螺(142)所在平面相垂直的軸上。
2.根據權利要求1所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述第三陀螺(143)水平安裝在所述攝像平臺(10)控制搭載于其上的攝像設備進行旋轉操作的旋轉軸上。
3.根據權利要求1所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述第一陀螺(141)，第二陀螺(142)和第三陀螺(143)中的至少一個是光纖陀螺。
4.一種三維索道攝像平臺(10)，其特征在于，包括:主體機構(11)，懸掛機構(12)，驅動機構(13)和控制機構(14)，其中， 所述主體機構(11)包括:平衡框架(111)，橫梁(112)，旋轉框架(113)和載荷框架(114)，其中，所述橫梁(112)連接所述主體機構(11)和所述懸掛機構(12);所述載荷框架(114)搭載攝像設備，并通過旋轉來改變該攝像設備的俯仰角度；所述旋轉框架(113)通過旋轉來改變所述攝像設備的水平角度； 所述驅動機構(13)包括:俯仰力矩電機(132)，俯仰角傳感器(133)，X軸旋轉力矩電機(134)，Y軸旋轉力矩電機(135)和Z軸旋轉力矩電機(131)，其中，在所述水平橫梁(112)的至少一端與所述平衡框架(111)之間連接有所述X軸旋轉力矩電機(134);所述Y軸旋轉力矩電機(135)與所述X軸旋轉力矩電機(134)正交設置；所述Z軸旋轉力矩電機(131)連接設置于所述平衡框架(111)和所述旋轉框架(113)之間；所述俯仰力矩電機(132)與所述俯仰角傳感器(133)安裝在所述旋轉框架(113)上，電機軸與角傳感器軸固定于所述載荷框架(114)； 所述控制機構(14)包括:Χ軸陀螺(141)，Υ軸陀螺(142)，Ζ軸陀螺(143)和控制電路(144)，其中，所述X軸陀螺(141)相對于所述X軸旋轉力矩電機(134)的軸平行設置，所述Y軸陀螺(142)相對于所述Y軸旋轉力矩電機(135)的軸平行設置，所述Z軸陀螺(143)水平安裝在所述Z軸旋轉力矩電機(131)的軸線上。
5.根據權利要求4所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述懸掛機構(12)包括:吊架(121)，吊架系留環(122)，卡圈(123)，橫梁吊耳(124)，吊架傾轉軸(125)和傾轉銷軸(126)，其中，所述吊架傾轉軸(125)的方向對應于所述Y軸旋轉力矩電機(135)的軸的方向；所述傾轉銷軸(126)的方向對應于所述X軸旋轉力矩電機(134)的軸的方向；所述吊架(121)，卡圈(123)，所述橫梁吊耳(124)，所述吊架傾轉軸(125)和所述傾轉銷軸(126)組成了十字萬向節結構；通過將所述橫梁吊耳(124)固定在所述橫梁(112)的中間來將所述懸掛機構(12)固定于所述主體機構(11)。
6.根據權利要求5所述的攝像平臺(10)，其特征在于，在所述吊架(121)上方等分安裝了多個鉸接的吊架系留環(122)，多根吊索(51)對應連接到每個所述吊架系留環(122)上。
7.根據權利要求6所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述吊索(51)在所述系留環(122)的槽內纏繞一定的圈數，該圈數取決于所述吊索(51)的直徑和所述系留環(122)的槽寬。
8.根據權利要求5所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述X軸旋轉力矩電機(134)的電機軸與所述傾轉銷軸(126)在同一軸線上，所述Y軸旋轉力矩電機(135)的電機軸作用于所述吊架傾轉軸(125)，帶動該吊架傾轉軸(125)轉動。
9.根據權利要求4所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述控制電路(144)根據所述陀螺感應到的角速率變化來驅動該陀螺對應的旋轉力矩電機從而抵消擾動。
10.根據權利要求4所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述攝像平臺(10)還包括通信模塊(145)，傳輸指令信號和拍攝的圖像數據。
11.根據權利要求4所述的攝像平臺(10)，其特征在于，所述攝像平臺(10)對稱設置有兩個X軸旋轉力矩電機(134)和兩個Y軸旋轉力矩電機(135)。
12.根據權利要求4所述的攝像平臺(10)，其特征在于，與所述懸掛機構(12)連接的吊索(51)包括在外層的耐磨護套(511)和在內層的由高強度纖維制成的承力結構(512)，在該承力結構(512)的中空部分設置有通信光纖(513)。
13.根據權利要求12所述的攝像平臺(10)，其特征在于，在所述通信光纖(513)相對于所述承力結構(512)及所述護套(511)的出口處，設置有滑套結構(514)。
14.一種三維索道攝像系統，其特征在于，包括根據權利要求1-13中任何一項所述的攝像平臺(10)。
15.一種三維索道攝像系統，其特征在于，包括:根據權利要求1-13中任何一項所述的攝像平臺(10)，卷揚機(20)，攝像控制臺(30)，飛行控制臺(40)以及連接在所述攝像平臺(10)和所述卷揚機(20)之間的吊索(51)，其中， 所述卷揚機(20)基于所述飛行控制臺(40)的控制來收放所述吊索(51)； 所述攝像控制臺(30)用于控制所述攝像平臺(10)和該攝像平臺(10)搭載的攝像設備以實現攝像操作。
16.根據權利要求15所述的攝像系統，其特征在于，該攝像系統還包括與所述卷揚機(20)對應設置的塔架(70)及安裝在塔架(70)頂端的滑輪組(60)，其中，利用所述塔架(70)支撐所述滑輪組(60)，用所述卷揚機(20)通過所述滑輪組￠0)來收放所述吊索(51)，從而實現對所述攝像平臺(10)的牽引。
17.根據權利要求16所述的攝像系統，其特征在于，所述攝像系統通過確定所述滑輪組(60)的空間位置坐標來計算所述攝像平臺(10)的初始空間位置坐標并且確定卷揚控制參數。
18.根據權利要求15所述的攝像系統，其特征在于，所述攝像控制臺(30)和/或所述飛行控制臺(40)包括至少一個三維操縱桿和/或至少一塊觸摸屏。
19.根據權利要求15所述的攝像系統，其特征在于，在所述攝像控制臺(30)和所述卷揚機(20)之間采用無線或者有線的方式進行通信，其中，所述攝像控制臺(30)通過多于一條通信線路(52)與多于一臺卷揚機(20)通信。
20.根據權利要求15所述的攝像系統，其特征在于，所述攝像系統包括卷揚控制線路(53)，該卷揚控制線路(53)將所述飛行控制臺(40)和多臺卷揚機(20)連成雙向環型網絡。
【文檔編號】H04N13/00GK204013924SQ201420162529
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】張旭 申請人:北京中視節點文化發展有限公司