用于驱鸟的系统的制作方法

本发明涉及一种用于从待被保护的区域中驱鸟、尤其是防止鸟类阻碍空中交通或消耗苗圃、田地或庄稼的驱赶方法以及装置。

背景技术：

防止鸟类与飞机之间的碰撞成为了机场的重要问题。为了克服这个问题，提出了多个方法：求救呼号、猛击、镜面反射以及激光束。鸟类控制人员可使用手动操作的激光手电筒以及使用在特定区域内自动移动激光束的系统来使用激光束。激光束的使用能够有效地降低鸟类和飞机之间碰撞的风险，但是却引入了一个新的风险：激光束照射到飞机的驾驶舱中或机场工作人员身上从而使飞行员和工作人员炫目的风险。为了在机场环境中使得激光束的使用更具有安全性，US20110144829提供了一种在机场周边操作的无人操纵的半自主移动机器人。机器人可编程为操作具有安全性控制系统的激光装置。当激光的照射角为参照角或大于参照角时，激光会自动停止。参照角可确定为防止用于驱鸟的激光的高度照射导致的干扰飞行员视线的角度。该系统取决于无人操纵的机器人的执行详细的地形识别。与基于驱赶系统的现有技术相关联的问题是控制和管理复杂和故障频发。例如，当发生通信故障时，该系统将停止运行。在US6681714中公开了另一种现有技术的系统。该系统提供了利用光束进行分区域扫描，以惊扰夜间归巢的动物。激光条带限定了横向角α以覆盖待被保护的区域。而且，激光条带可相对于其支撑表面以特定节距布置，以使得覆盖在特定的高度β处以汇聚的光覆盖目标区域。虽然已知采用扫描光束装置来覆盖特定分区，然而已经发现了驱赶效果还可加以改进。为了这个目的，提出了新的改进的扫描系统，其中可轻易地输入关注的区域，并且其中激光束的扫描行为能够显著地有助于驱赶动物。

技术实现要素：

根据本发申请的一个方面，提出了一种驱鸟系统，其包括用于生成激光束的激光装置；其包括扫描设备用于使所述激光束相对于法线轴以指定的横向角和垂直角速度旋转；电源，其用于为所述激光装置和扫描设备供电；以及控制单元，其用于控制所述激光装置和扫描设备；其中所述控制单元包括输入模块，其在示教模式下被编程为通过以指定的横向角和垂直角旋转激光束而控制所述扫描设备，其中所述输入模块还包括识别程序，以识别所述指定的横向角和垂直角作为路径点，因为所述连续的路径点限定了激光扫描区域；以及将所述路径点存储所述控制单元内，并且其中所述输入模块还包括用于限定最大垂直角的程序；并且其中所述控制单元被编程为当垂直角大于指定的最大垂直角时停用所述激光束。

因此，所述激光扫描区域可以被方便地限定并且被调节成其实际环境。

在本发明的某个方面，所述控制单元被编程为执行以下步骤：

接收限定了将要由所述激光束扫描的激光扫描区域的连续路径点；

限定约束在边界线之间的轨迹，所述边界线将所述激光扫描区域内的连续路径点连接起来，所述轨迹具有主方向；

在将要旋转的激光束的指定的垂直角和横向角内变换轨迹；以及

激活所述激光束，以沿着对于所述指定的垂直角和横向角的所述轨迹生成移动光斑。

与现有技术相比，该技术方案的一个优点在于驱赶的效果是显著的。而且，通过限定初步设计形式的轨迹，对于鸟类而言，所能察觉的威胁也大大提升了，这通过传统的光束扫描是无法完成的。

在一个实施例中，控制单元被编程为限定具有降低的角速度的轨迹，以增加垂直角或横向角，以便在地面上生成相对恒定速度的激光光斑。除了效果而言，在地面上导向光斑提升了安全性，这是因为不需要直接在地面上方定向光束。地面上的移动光斑能够有效地驱鸟，这是由于能察觉到的正在接近的危险的真实性和严重性。为了进一步提升对逼真的威胁的感知，控制单元可被编程为限定在地面上具有相对于主方向横向伸展的激光光斑的轨迹。伸展模拟了威胁的横向范围，其有效地提升了驱赶效果。所述控制单元可被编程为限定在地面上具有相同主方向的所述激光光斑的连续轨迹。通过在对于连续轨迹的相同方向上移动光斑，提供了对鸟类强加飞行方向(即，在相同的主方向上)的模拟。这可以有效地控制鸟类在特定方向上的移动。

附图说明

图1显示了根据本发明的一个实施例的驱鸟系统的布置方式的示意图。

图2显示了将被安装在框架上的扫描设备的细节图；

图3显示了激光装置的示例性实施例；

图4显示了远程输入模块的示意图；

图5显示了阐明输入模块和控制单元的功能的示意性流程图；

图6显示了用于多个区域的远程输入功能；

图7显示了被约束在激光扫描区域的边界线之间的限定的轨迹的示意性实施例；以及

图8显示了限定的轨迹的另一个示意性实施例。

具体实施方式

除非另有限定，当本发明所属的技术领域的技术人员阅读说明书和附图的内容时，本文所使用的所有术语(包括科技术语和科学术语)具有能够被本领域普通技术人员普遍理解的相同的含义。还应理解的是，例如那些在常用的字典中限定的术语应理解为具有与它们在相关领域的内容中的含义相一致的含义，并且不应被理解成理想化的或过度的形式含义，除非在本文中这么明确地限定了。在某些情况下，可省略对众所周知的装置和方法进行详细描述，从而不会对本发明的系统和方法的描述产生混淆。如本申请中所提及的术语“横向和垂直角速度”指代具有法线轴(即相对于被扫描的区域沿着重力方向直立的)的参照系。这些参照系可以以它们的普遍含义进行理解；即垂直角限定了相对于由被扫描的区域所限定的平面的仰角，其通常具有与重力方向相一致的法线方向，或者根据具体情况，倾斜区域的法线方向。垂直角还被看做是倾斜角；通过倾斜运动获得，例如通过相应的倾斜电机或倾斜镜面。类似地，横向角还被看做是通过横向运动获得的横向角(pan angle)，例如通过倾斜电机或倾斜镜面。

横向角相对于由被扫描的区域限定的平面内的正向限定了一个角度，并且通常具有+和-区域的范围，即相对于正向的左和右。由此这些参照系角速度的几何变换被理所当然地认为包括在内。还应理解的是，术语“包括”和/或“由……组成”指定了具有所阐明的特征，但是并不排除存在或附加一个或更多个其他特征。本文所提及的所有的出版物、专利申请、专利及其他参考文献的全部内容通过参照并入本文。为了避免相互抵触，包括定义的本发明的说明书将会对此加以控制。

术语激光扫描区域用于限定通常由边界线限定的区域，边界线将连续的路径点连接起来并且不具有限制性的数学含义。在某种意义上必须理解的是，连接线不需要是完整的线，并且区域也不需要精确地符合由路径点所提供的多边形。这里所要表明的仅仅是区域可由路径点来限定。

“扫描”的含义是激光束在区域内移动，具体地，通过在地面上或者在预定的投射表面上投射光斑。

在本申请的全文中，用于实施所公开的方法的任何功能具体地被阐明如下：接收功能；限定功能；转换功能；以及在硬件和/或软件中执行的、并且可通过其在系统中所执行的功能而做结构上的识别的激活功能；即功能在硬件和/或软件或通过网络传输的信息结构中进行物理执行。功能可由处理从系统资源中读取的输入数据的专用处理电路来执行。这些功能可由一个或更多个的处理器来执行，处理器配置成根据本发明的系统和方法来执行操作行为，例如向多个其他的模块组件提供控制信号。处理器可以是用于根据本发明的系统来执行的专用处理器，或者可以是通用处理器，其中许多功能中只有一个功能是根据本发明的系统的执行来操作的。处理器可利用程序部分、多个程序段来操作，或者可以是利用专用或多用集成电路的硬件装置。这还包括硬件和软件的组合，例如：向电机驱动器发送PWM信号以控制电机速度的微控制器。任何类型的处理器均可例如用作专用的或共享的。处理器可包括微控制器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、ASIC、或者任何其他处理器、或例如数字光学装置的控制器、或执行相同功能的模拟电路，并采用电子技术和架构。控制器或处理器还可包括存储器，其可以是控制器的一部分或可操作地与控制器连接。存储器可以是任何适合类型的存储数据的存储器。可存储和/或传输适合于与本发明的系统和方法一起使用的信息的任何已知或开发的介质可用作存储器。存储器还可存储能够通过控制器存取的用户参数和/或应用数据，以将其配置成根据本发明的系统和方法来执行操作行为。

下面将会参照所附附图而更为全面地描述本发明，其中附图中显示了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被理解为限制在本文所陈述的实施例的范围内。而是通过提供这些实施例使得本公开更加周密和完整，并且将会向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。示例性实施例的说明书旨在结合所附附图一起阅读，附图被认为是全部的书面说明书的一部分。在附图中，系统、组件、层以及区域的尺寸和相对尺寸可出于清晰的目的而放大。实施例是参照本发明可能存在的理想化和/或过渡构造的示意性图示来进行描述的。

图1显示了根据本发明的一个实施例的驱鸟系统100的布置方式的进一步的示意图。框架10被构造成相对于被扫描的区域固定。框架通常为固定结构，例如，布置在指定区域内的支撑体上，或者固定到建筑物上；为了该区域的精确扫描而提供。框架用于取决于特定尺寸，几分米或几米，而安装在地面上方的激光装置20。

激光装置50可由扫描设备20旋转或倾斜，从而使激光束相对于法线轴以指定的横向和垂直角速度旋转，进一步如图2所示。

为方便起见，提供了电源30以向激光装置50、扫描设备20以及控制单元40供电。在该实施例中，电源设置有电池单元和太阳能面板，但是理所当然地，电网供电、风力涡轮机或燃料发电机也可能是可行的。

此外，附接到框架上的控制单元40控制激光装置和扫描设备以及备选的电源。控制单元具有应急开关45以防发生危险。

图2显示了将被安装在框架上的激光扫描设备20的细节图。在实际的实施例中，光束方向控制可由包括横向和倾斜电机的扫描设备更加轻易地操作，所述横向和倾斜电机布置成以指定的横向角和垂直角来操作装置；横向和倾斜电机25由控制单元40控制。因此，控制单元40命令横向和倾斜电机25以预定角速度进行旋转，以提供横向和倾斜运动。激光装置50的角度控制可通过额外的传感器/硬件来完成或加强，以求更高的精确度。例如：电机/轴编码器(绝对式、多圈绝对式、二进制)或步进电机。

因此，可将激光装置50旋转，由此使激光束相对于法线轴以指定的横向和垂直角速度旋转。备选地，扫描设备可由横向和倾斜的镜面形成，其可用于选择性地提供横向和倾斜运动，使激光束以指定的横向和垂直角速度旋转。此外备选地，扫描设备可由用于手持应用的适合握把来形成。

机场的表面并不总是完全平整的，或者机场工作人员想要从结构体(控制塔)处使用激光装置50。在这两种情况下，相对于横向轴的最大角须是可变的并且是可控的，激光被限制在所述最大角处照射。可向单个的开关角度提供机械开关。该角度可由安装在倾斜位置的机械倾斜开关来操作。然而，如果装置在整个横向轴上转动，则所操作的开关角度也改变。例如：在横向面上方在法线位置中为+5度。当装置转动180度时，最大角为-5度。

扫描装置出于这个目的可设置有g传感器26，其检测加速度和倾斜角。g传感器可以是惯性测量单元的一部分，惯性测量单元包括加速计(g传感器)、陀螺仪、和/或磁力计的任何组合。

机场的鸟类控制工作人员还检测位于所构造的最大角上方的鸟类。例如树上的鸟。因此，为了能够临时停用，需要有安全设备。这可通过添加额外的“暂停”模式(可通过开关选定)来实现。但是为了不会使用户永久地禁用安全设备并且仍然有良好的用户体验，引入了额外的开关。当按下按钮时，在发射激光束时安全设备会被禁用。当释放该按钮时，安全设备再次开启，并且再次建立最大角。这样一来，用户会得知禁用了安全设备，而对用户体验并没有消极的影响。

图3显示了将通过扫描设备20安装在框架10上的激光装置50的示意图。其可以是具有例如取决于尺寸的适合强度的激光器，50mW的激光器或800mW的激光器。激光器51设置在壳体55内，壳体55具有用于维持操作温度的器件，通常是通过帕尔贴元件(Peltier elements)56进行加热或制冷，以使激光器保持在+10～+50摄氏度的温度范围内。提供了NTC传感器57用以测量温度并且在PCB52内提供反馈循环。PCB 52还可额外地设置由惯性测量单元(g传感器)。

在一个实施例中，最大垂直角由控制单元40内的受控电路来限定。取决于检测到的垂直角(倾斜度)，如果垂直角大于指定的最大垂直角，那么控制单元40和可能的PCB 52被编程为停用激光束。控制单元40可与PCB 52通信连接，以存储和/或监控检测角。可以使特定的最大角作为预定义的设置。例如，相对于横向轴的下列角度：“-30”、“-20”、“-10”、“-5”、“0”、“+5”、“+10”、“+20”、“+30”。

图4显示了远程输入模块400的示意图。该模块400用作输入装置，其包括显示器450和输入控制460，以示教模式将控制器40编程。在该示教模式下，激光装置50可上倾斜或下倾斜直到激光束在区域的希望端部(例如跑道的端部)处照射，并且有效地定位在相对于横向轴的所需最大角处。通过在固定存储器内存储最大角的数值，限定了最大角并且因此限定了可使用激光束驱鸟的区域。

图5显示了阐明无线连接或通过适合连接方式连接的输入模块400和控制单元40之间的相互作用的示意性流程图。为了手持应用，输入模块和控制单元可提供为单个装置。输入模块400在示教模式下被编程，通过使激光束以指定的横向角和垂直角(由输入模块输入)旋转，从而通过设备控制49来控制扫描设备20。输入模块还包括识别程序440，以识别所述指定的横向角和垂直角作为路径点，这是由于所述连续的路径点限定了激光扫描区域；并且识别程序440还用于在控制单元40中存储路径点。出于这个目的，可在输入模块400和控制单元40之间设置无线接口或有线接口4。

进一步地详细说明，控制单元40被编程为具有功能模块46，以接收和存储限定连续路径点，所述连续路径点限定了待由激光束扫描的激光扫描区域，如在随后的附图中显示的那样。功能模块47限定了被约束在边界线之间的轨迹，边界线将激光扫描区域内的连续路径点连接起来，以及功能模块48在待被旋转的激光束的指定的垂直角和横向角内变换轨迹。功能模块49激活激光器50以沿着对于所述指定的垂直角和横向角的轨迹生成移动光斑。出于这个目的，控制单元40包括带有相应的程序指令的非暂时性计算机可读存储介质(未示出)。此外，输入模块40还可包括用于存储和重演由输入模块输入的所述指定的横向角和垂直角的程序41。输入模块40还包括用于限定最大垂直角和/或最大横向(指定横向)角的程序42；并且其中控制单元40被编程为具有功能模块42，以在垂直角/或最大横向(指定横向)角大于最大指定垂直角和/或最大横向(指定横向)角时，停用激光。

图6显示了用于多个区域(例如在农田或机场周边)的远程输入功能。这些区域可由与多个驱鸟激光装置100、110、120通信的单个远程装置400控制，每个驱鸟激光装置均由指定的标识符进行识别。

图7显示了限定的轨迹的示意性实施例，所述限定的轨迹包括被约束在激光扫描区域I内的边界线(a、b、c、……)之间的由多条线X₁、……、X_n，激光扫描区域I连接了多边形区域内的连续的路径点(A、B、C、……)，轨迹具有主方向P。可相对于x向和y向尺寸来选定该方向。在一个实施例中，控制单元被编程为限定在地面上具有相同的主方向的激光光斑的连续轨迹。此外，控制单元可编程为限定在地面上5-15m的间隔内具有随机选择的横向间距的激光光标的连续轨迹。这引入了移动激光光斑的不规则且不稳定的移动，提升了驱赶效果。

下面方法可用于观察通过移动激光光斑，在轨迹线X₁、……、X_n中接近了哪些边界线(a、b、c、……)。

具有的主方向Q的轨迹线可由点p3＝(x；y)＝(x3；y3)和p4＝(x+0:01；y)＝(y4；x4)来限定。

如果交叉与线a重合的话，激光将穿过具有路径点A＝(x1；y1)和B＝(x2；y2)的边界线a、……。该点可计算如下：

其中，如果Px位于间隔[x1；x2]内并且Py位于间隔[y1；y2]内，则边界线a被穿过。

图8显示了限定的轨迹的另一个示意性实施例。在该实施例中，显示了将要被扫描的区域的细节，其被横坐标和纵坐标参数化。在该示例中，光束移动的主方向在横向(x)方向上。此外，或备选地，控制单元40被编程为限定具有降低的角速度的轨迹以增加垂直角或横向角，以便在地面上生成相对恒定速度的激光光斑。

根据该实施例，控制单元被编程为限定在地面上具有相对于主方向的横向伸展的激光光斑的轨迹。这些伸展可以呈正弦曲线，但是也可以是其他类型的伸展，例如块状的、锯齿状的或椭圆形的图，从而从主方向提供横向范围。在该示例中，地面上约1-5米的周期、同时在地面上约3-30米的有效振幅可为有效。

最后，上述讨论旨在仅对本发明的系统加以说明，而不应被理解为限制任何特定实施例或一组实施例的所附权利要求。因此，虽然已经参照特定示例性实施例对本发明的系统进行了特别详细的描述，然而还应该理解的是，能够被本领域的那些普通技术人员想到的许多修改和替换的实施例不脱离在所附权利要求中列出的本发明的系统和方法的范围。因此，说明书和附图应为理解为是一种说明的手段，而不旨在现在所附权利要求的的范围。

例如，由控制单元限定的激光光斑的轨迹可由光斑形状的圆形或椭圆形运动来形成。光斑形状还可受投射控制，这取决于指定的横向和垂直范围。例如，可为了更大的垂直和横向范围而修正光斑尺寸。例如，可为了光斑的远程投射而调节光斑强度。

然而在当前的应用中，激光光斑的投射是在如本文公开的路径点限定的激光扫描区域内的地面上实现的，投射方法还可在同属定义的区域内实现，其中，控制单元被编程为限定在地面上具有的相同主方向的激光光斑的连续轨迹；其中，控制单元被编程为限定在地面上具有的间隔内随机挑选的横向间距的激光光斑的连续轨迹；和/或其中控制单元被编程为限定具有降低的角速度以增大垂直或横向角的轨迹，以便在地面上生成相对恒定速度的激光光斑。在解释所附权利要求中，应当理解的是，词语“包括”相对于那些列举在所给出的权利要求中的，并不排除存在其他元件或动作；位于元件之前的词语“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元件；权利要求中任何的参照符号并不限制它们的范围；一些“手段”可由相同或不同的物品或所实施的结构或功能指代；所公开的装置或部分中的任何一个可与其他部分组合或分开，除非特别陈述的那些。事实上是在相互不同的权利要求中列举的某些手段，并不表示这些手段的组合无法用于获得优势并且被认为是由申请标的明确公开。