一种用于通过具有最小化干扰移动的机载摄像机来曝光的领航旋转翼无人机的方法与流程

本发明涉及诸如四轴直升机之类的旋转翼无人机。这些无人机具有由各自的电机驱动的多个旋翼，姿态这些旋翼可以按照不同方式被控制以按照姿态-方式和速度-方式领航无人机。

背景技术：
这样的无人机的一个典型例子是来自法国巴黎派诺特股份有限公司(PARROTSA)的AR.DRONE遥控飞行器，其是四轴直升机，该四轴直升机装备有一系列传感器(加速计，三维陀螺仪，高度计)、获取无人机所朝向的场景的图像的前置摄像机和获取飞过的地形的图像的垂直视域的摄像机。这种无人机由用户依靠分离的遥控设备来领航，该遥控设备-以下称为“装置”-通过无线电链路连接到无人机。WO2010/061099A2与EP2364757A1(PARROTSA)描述了这样一种无人机以及它通过电话或带触摸屏和集成加速计的便携式多媒体设备来领航的原理，该便携式多媒体设备例如IPHONE式的移动电话，或IPODTOUCH或IPAD(美国苹果公司的注册商标)之类的便携装置或多媒体平板。这些装置包含各种各样必须的控制元件，用于检测领航命令和与无人机通过WIFI(IEEE802.11)无线链路或蓝牙(注册商标)局域网类型的双向数据交换。此外，它们还设置有触摸屏来显示无人机前置摄像头获取的图像，叠加一定数量的符号使得通过用户在触摸屏上简单的手指触摸来激活命令成为可能。更具体地，无人机借助装置的倾斜角探测器发送的信号被用户领航，这些倾斜角将被无人机重复：例如，要无人机向前移动，用户根据俯仰轴倾斜他或她的装置，而要无人机向右或向左移动，他或她相对于它的翻滚轴倾斜同样的装置。这样，如果无人机通过向下倾斜或“俯冲”(倾度按照俯仰角)这样的方式被控制，它将会随着倾斜角以增加的速度向前移动；相反地，如果它通过反方向“拉升”这样的方式被控制，它的速度将逐渐慢下来，然后通过开始向后移动被反向。类似地，对于依照翻滚轴的倾斜命令，无人机将向右或向左倾斜，驱使向右或向左的线性水平直线运动位移。用户还有显示在触摸屏上的其他命令，特别是“爬升/下降”(油门控制)和“向右枢转/向左枢转”(关于偏航轴的无人机的枢转)。无人机还有定点通过命令：当用户解除他的遥控装置的所有命令时，无人机完全自动地固定不动且稳定在一个固定点。无人机的摄像机不仅仅被用来以“身临其境的模式”领航(也就是说用户以同样的方式使用机载摄像机的图像，好像他自己在无人机上一样)，而且用来获取无人机所朝向的场景的图像序列。因此用户可以以摄像机或摄影机同样的方式使用无人机的摄像机，摄像机由无人机运载，而不是被手持。但是，在它的飞行过程中，无人机会受许多干扰运动的影响，这将导致摄像机获取的图像不必要的震动和跳跃。特别地，摄像机指向无人机的主方向(对应与翻滚轴的方向)时，任何关于俯仰轴(与摄像机的轴线成直角)的运动将产生图像的垂直震动，该震动降低获取的图像的清晰度和质量。现在，如之前所解释的，无人机的位移，不管它们是由用户控制还是自动领航仪的伺服控制，主要由关于俯仰轴的运动(向前/向后位移)和关于翻滚轴的运动(向左/向右位移)引起，这就是四轴直升机类的无人机的操作原理所固有的。许多图像稳定技术当然是已知的，但是这些技术不幸地不适用于这里描述的特殊情况：-由于无人机是一个不与承载物相联系的飞行中的物体，带有臂和平衡锤的机械稳定系统不能被使用，该系统在万向节(摄像机稳定器技术)的水平面移动摄像机的重心。-也不能通过通常用于照相技术的透镜或在焦平面的传感器的光学元件的实时位移来稳定，这是为了重量和体积而考虑给出摄像机集成小型元件的选择。-最后，使用或不使用飞行期间收集的陀螺仪的数据，视频图像的后处理需要相对多的计算资源，与无人机装载的微型计算机的容量不相符，且引入了禁止实时有效控制无人机的、不可忽略的等待时间。

技术实现要素：
本发明的问题是寻找另一种稳定技术，使可能生成视频图像序列，其具有尽可能小的反映在图像中的不希望的运动。本发明的基本思想在于配合无人机的电机的控制，使得摄像机的偏离运动最小化。为此，使用者选取特殊的曝光模式(跟踪的，全景的，等等)，该模式自动为无人机定义一预先选定的相应轨迹，按照选择的曝光模式对无人机的伺服控制进行适当修正，使其适于按这样的方式最小化偏移震动。无人机于是切换到稳定的自动领航模式，该自动领航模式在空中控制它的移动。摄像机的曝光于是可以被激活，自动领航仪的控制适应于稳定化的摄像机的系统参数。更具体地，本发明的主题是一种通过遥控装置领航旋转翼无人机的方法，该无人机具有由各自的电机驱动的多个旋翼，电机可以通过不同方式被控制从而来以姿态方式和速度方式领航无人机。无人机包括机载摄像机，该摄像机适于获取从无人机看去的目标的图像序列，且适于发送该序列到装置。这个方法特征在于包括以下步骤：-通过用户选择预定的曝光模式，该模式通过描述要发送给无人机的轨迹的参数集来定义，这些参数属于组，该组包括：在固定点或在位移的曝光模式；平移的或旋转的位移类型；位移的速度；位移的方向或轴；位移的方向；位移的持续时间；曝光高度；-从所述参数集产生设定点值，且将这些设定点值应用到控制无人机的电机的处理子系统；-一旦无人机稳定在符合所述参数的轨迹上，摄像机的曝光激活。第一可能曝光模式是固定点模式。在该情况下，参数集适合于描述在旋转和平移中零位移速度下的轨迹。第二可能曝光模式是向前或向侧面追踪模式。在该情况下，参数集适合于描述有恒定速度的沿着水平方向的位移的平移轨迹，对于向前追踪这个水平方向平行于摄像机的轴，且对于侧面追踪与摄像机的轴垂直，对于向前追踪该轨迹指向前方或后方，且对于侧面追踪指向左或右。特别地，根据用于向前追踪的无人机的俯仰角或根据用于向侧面追踪的无人机的翻滚角，产生角设定点形式的设定点值，这些角度设定点施加到：-在过渡阶段期间：施加到配置在水平速度伺服控制闭合回路中的处理子系统，适于使无人机达到所述参数化的位移速度，接着-一旦位移速度达到：则施加到配置在水平速度控制开环中的处理子系统，使所述伺服控制闭合回路失活。有利地，设定点的产生包括附加设定点的产生，该附加设定点表示补偿在无人机的位移方向的风的分量的水平速度。当水平速度伺服控制误差低于预定阈值时，这些附加设定点能够被固定在常数值。第三可能曝光模式为全景模式。在这种情况下，参数集适于描述在一个方向或另一个方向上的旋转轨迹，该旋转轨迹关于垂直于摄像机曝光轴的垂直轴。在第一实现方式中，适于简单的视频全景效应，垂直轴是无人机的偏航轴，且设定点值包括零俯仰和翻滚角设定点。特别地，产生的设定点值包括特别地用于产生关于所述垂直轴的连续旋转的恒定偏航设定点，且该恒定偏航设定点被施加到配置在角度伺服控制闭合回路的处理子系统，俯仰和翻滚角度设定点施加到使水平速度伺服控制闭合回路停用的处理子系统。在第二实现方式中，适于产生由组合连续固定图像产生的全景图，垂直轴是穿过摄像机的输入孔的垂直轴，且设定点值包括俯仰和翻滚角度设定点，该俯仰和翻滚角设定点特别地用于产生沿着在水平面延伸且以摄像机的输入孔为中心的圆形轨迹。特别地，产生的设定点值包括偏航设定点，该偏航设定点特别地用于在每次曝光后增加的朝向基准定义的角度偏置固定点之间产生关于所述垂直轴的逐步旋转，且施加到配置在角度伺服控制闭合回路中的处理子系统。第四可能曝光模式是悬臂平面模式。在这种情况下，参数集适于描述恒定速度的、在一个方向或其他方向、沿着与水平面形成一个角的方向的平移轨迹。设定点值能够显著地施加到：-在过渡阶段期间：施加到配置在速度伺服控制闭合回路中的处理子系统，适于使无人机达到位移的速度且跟随通过根据无人机的俯仰和翻滚角的角度设定点的产生的所述位移方向，接着-一旦位移的速度和位移的方向已经达到：则施加到配置在速度控制开环中的处理子系统，使所述伺服控制闭合回路停用。在所有的曝光模式中，该方法能够有利地同样包括通过用户应用轨迹校正命令，该命令叠加到到由所述参数集产生的所述设定点值。附图说明现在接着参考附图描述本发明设备的示例性实施例，在全部附图中相同的数字标记表示相同或功能类似的元件。图1为示出无人机和相关联的能远程领航无人机的遥控装置的总图。图2为表示待传输到无人机的以在向前追踪模式中产生曝光的移动的示意图。图3为表示待传输到无人机的以在向侧面追踪模式中产生曝光的移动的示意图。图4为表示待传输到无人机的以在全景模式中产生曝光的移动的示意图。图5为表示待传输到无人机的以在悬臂平面(boomplane)模式中产生曝光的移动的示意图。图6示出在设备的屏幕上呈现给用户的用于在追踪模式中曝光的命令的例子。图7为在设备的屏幕上呈现给用户的用于在全景模式中曝光的命令的例子。图8为在设备的屏幕上呈现给用户的用于在悬臂平面模式中曝光的命令的例子。图9为在常规伺服控制领航配置中的无人机的不同控制、伺服控制以及协助领航元件的框图。图10为相应于图9的图，该图被改进以用于在追踪模式下的自动领航配置。图11为相应于图9的图，该图被改进以用于在全景模式下的自动领航配置。图12为相应于图9的图，该图被改进以用与在悬臂平面模式下的自动领航配置。具体实施例现在接着说明本发明示例性的实施例。在附图1中，标记10整体地表示无人机，该无人机为在以上所述的WO2010/061099A2和EP2364757A1中、以及在WO2009/109711A2(描述了基于由高度计和前景摄像机提供的信息的示例性自动稳定系统)和FR2915569A1(显著地描述了具有由无人机使用的陀螺仪和加速计的控制系统)中显著地示例描述的例如来自法国巴黎派诺特股份有限公司(PARROTSA)的AR.DRONE的无人机模型的四轴直升机。无人机10包括四个共面的旋翼12，其电机独立地被集成的导航和姿态控制系统领航。它装备有第一前景摄像机14(例如带CMOS传感器的广角摄像机)，使得其可以获取无人机所朝向的场景的图像。无人机也包括指向下方的第二垂直视图摄像机(未示出)，适用于获取飞过的地形的连续图像，且特别用来计算无人机相对于地面的速度。惯性传感器(加速计和陀螺仪)使得有可能以一定的准确度测量无人机的角速度和姿态(也就是说描述无人机的倾斜角的欧拉角)。通常，术语“倾斜”将理解为无人机相对于固定陆地参考坐标系的水平面的倾斜，可以理解，水平速度的两个纵向和横向分量密切联系到沿着两个相应的俯仰和翻滚轴的倾斜。安排在无人机下的超声测距仪此外提供相对于地面的高度测量。至于无人机的线性平移速度，凭借预测由摄像机获取的从一幅图像到下一幅的场景的位移且将作为测量高度的函数的比例因子应用到该预测位移的软件，通过组合分析由无人机的垂直视角摄像机提供的图形与加速度数据来计算该线性平移速度。无人机10被遥控装置16领航，遥控装置16包括触摸屏18，触摸屏18显示前置摄像机14获取的图像，叠加一定数目的符号使得通过用户的手指20简单地接触触摸屏18就可以激活领航命令。装置16具有无线链路装置来与无人机进行无人机10到装置16的双向数据交换，特别是传送摄像机14获取的图像，和从装置16到无人机10的领航命令的发送。这个链路可以是例如WIFI(IEEE802.11)或蓝牙(注册商标)局域网类型。装置16同样包括倾斜角传感器，使其可以通过发送给装置根据俯仰和翻滚轴的相应倾斜角来控制无人机的姿态(参考之前提到的WO2010/061099A2提供系统这方面的更多细节)。如在前序中指出的，遥控装置16有利地包括电话或带触摸屏和集成加速计的便携多媒体设备，例如IPHONE类型的移动电话、iPodTouch类型的便携装置或iPad类型的多媒体平板，这些装置包括所必须的各种各样的控制部件，用于显示和检测领航命令，用于查看由前置摄像机获取的图像，和用于通过Wi-Fi或蓝牙链路与无人机进行双向数据交换。无人机10的领航包括通过以下方式来移动无人机10：a)关于俯仰轴22旋转，使其向前或向后移动；和/或b)关于翻滚轴24旋转，使其向右或向左移动；和/或c)关于偏航轴26旋转，使无人机的主轴且因此前置摄像机14的指向方向向左或向右枢转；和/或d)通过改变油门速度来向下28或向上30移动，从而相应地降低或提高无人机的高度。当由用户根据已知的领航模式从遥控装置16施加这些领航命令时，用于关于俯仰轴22和翻滚轴24枢转的命令a)和b)通过装置16分别关于其纵向轴32和其横向轴34的倾斜获得：例如要使无人机向前移动，通过使其关于轴32倾斜足以使装置向前倾斜，要使无人机向右移动，通过使其关于轴34向右倾斜足以使装置倾斜，等等。对于命令c)和d)，它们由用户的手指20(一般为右手指)与触摸屏18的相应特定区域的接触施加的行为引起。无人机同样具有自动且独立的在平稳飞行中用于稳定的系统，该系统尤其在用户从装置的触摸屏移开手指，或自动地在起飞阶段末尾，或甚至在装置和无人机之间的无线链接中断的情况下被激活。无人机然后切换到上升状态，在该状态中，它固定不动且保持在这个固定位置，不需用户的任何干涉。现在接着解释如何产生用于无人机电机的领航设定点，使得前置摄像机14有可能在可能干扰所获取图像的干扰移动最小的情况下通过前置摄像机14来进行曝光。将描述三个典型的曝光模式的例子，也就是：-跟踪，更具体地参考附图2、3、6和10(“固定平面”模式可以被认为是追踪模式的零位移速度的特例)；-全景，更具体地参考附图4、7和11；-悬臂平面，更具体地参考附图5、8和12；附图2和3示意性地说明发送给无人机来产生追踪模式下的曝光的运动，该追踪模式分别为向前追踪和向侧面追踪。追踪的特点在于平行于地面的、恒定水平速度的摄像机运动。当这个速度是零时，追踪减化为在固定平面模式下的曝光：这足以让用户选择这个“固定平面”模式和并可能选择固定平面的持续时间、摄像机的高度和方向。自动领航然后估计风(见下文)、计算和风对抗的平均角度且，当触发曝光时，自动领航施加该角度到无人机的设定点。对于向前追踪，目标是给出向接近或远离所获取场景的目标(例如人)移动的效果，水平位移根据摄像机的主轴Δ完成，也就是说在这种情况下沿着翻滚轴24。这种情况在附图2图示，在向前追踪的情况下，通过箭头36的移动表示(对于向后追踪，位移将沿着相同路线但是在相反方向发生，来产生远离位于摄像机视野内的人的效果)。在向侧面追踪的情况下，运动适于沿着垂直于摄像机轴Δ的水平轴，也就是说，沿着无人机的俯仰轴22的情况。例如，这个包括跟随步行或奔跑的人，以侧视图将该人保持在图像帧内。这种情况在附图3图示，在向右侧面追踪的情况下，通过箭头36的动作表示(对于左侧面追踪，位移将沿着相同路线但是在相反方向发生)。第二可能曝光模式，全景模式，在附图4图示。这种曝光模式特征在于摄像机关于垂直轴的运动，在这种情况下为无人机的偏航轴26(或者，作为变型，穿过摄像机的输入孔所以相对无人机的偏航轴偏离中心的垂直轴)。这个运动以恒定旋转速度在一个方向或另一个方向完成，示意性地用箭头40表示，该运动与受控领航阶段的通常用来移动无人机的领航速度相比有相对低的速度。应注意的是这个旋转必须与无人机的平面一起执行，也就是说摄像机的轴Δ(相应于无人机的翻滚轴24)必须扫描平行于地面的水平面，也就是说，和无人机一起在恒定的高度。具体来说，允许用户在无人机的当前高度开始全景曝光的可能性，否则给出在开始全景曝光前无人机必须达到的设定点高度。提供给用户的第三可能曝光模式是所谓的“悬臂平面”模式。这个模式包括在悬臂末端附接有摄像机且该摄像机被给予根据空间的三个轴从目标离开的运动的错觉。在图5示出的相应的运动42通过矢量44的三个坐标X、Y、Z定义，该矢量定义出离开的方向，且使用该离开的(恒定)速度。附图6-8给出了在遥控设备16的显示屏18上呈现给用户的以用参数表示对用户可用的不同曝光模式的命令的示例。这些命令可是按钮、光标或相似的类型的触摸命令，它们本身是公知的。附图6图示了用参数表示追踪模式的屏幕。按钮46使得可以选择追踪模式：向前、向后、向右侧面、向左侧面，且光标48使得可以定义这个追踪的恒定速度(这个速度可以为零，则追踪于是减变为固定平面模式下的曝光)。按钮50和52分别使得在追踪模式下可以触发和停止曝光，且窗口54和56指示在执行期间从曝光开始飞行的距离和经过的时间。附图7图示了用参数表示全景模式的屏幕。按钮58使得可以定义旋转的方向为顺时针方向或逆时针方向，且光标60、62、64使得可以分别定义运行全景曝光的设定点高度、曝光的旋转的数目或旋转分数和旋转的角速度。如前所述，按钮50和52用来触发和停止曝光，而窗口54和56分别显示无人机的当前高度和从曝光开始经过的时间。附图8是用参数表示悬臂平面模式的屏幕的示例。后者包括三个光标66、68和70定义矢量的坐标X、Y、Z，该矢量定义离开的方向，或者要到达的目标点的坐标。另一光标72定义离开的速度。如前所述，按钮50和52用来触发和停止曝光，而窗口54和56分别显示无人机的当前高度和从曝光开始经过的时间。各种各样的其他命令可以被增加到刚刚被描述的那些命令，例如预先设定曝光的持续时间和因而受控位移的持续时间的命令。无人机速度和高度的控制现在接着解释如何通过本发明的系统来执行这些轨迹。附图9是在常规领航配置中的无人机的不同控制、伺服控制元件的功能框图。附图10至12图示了根据本发明对常规框图作的修正以在稳定模式执行曝光，分别为追踪、全景曝光和悬臂平面模式。值得注意的是：尽管这些框图以互连电路的形式出现，然而不同功能的实施例本质上是软件，这种表示法仅仅是为了说明。通常，如图9所述，除了自动或根据用户命令作用控制高度变化之外，领航系统包括许多嵌套回路以用于无人机的水平速度控制、角速度控制和姿态控制。最主要的循环回路是控制角速度的回路100，一方面使用由陀螺仪102提供的信号，另一方面使用角速度设定点104组成的基准，这些不同的信息项目被运用为角速度修正级106的输入，该级106领航级108以控制电机110以便通过由这些电机驱动的旋翼的组合行为来分别地控制不同电机的速度来修正无人机的角速度。角速度控制回路100被嵌套在姿态控制回路112中，姿态控制回路112基于给出陆地地磁参考坐标系中无人机绝对方向的陀螺仪102、加速计114和磁力计116提供的信息而工作。从这些不同传感器获得的数据运用到PI(比例积分)型姿态估计级118。该级118产生无人机的实时姿态的估计，该估计结果被运用到姿态修正电路120，姿态修正电路120将实际姿态与电路122产生的角度设定点作比较，该角度设定点是电路122从用户124直接施加的命令和/或由无人机的自动领航经由水平速度校正电路126产生的数据而产生的。可能校正过的设定点被施加到电路120且与无人机的实际姿态作比较，通过电路120发送到电路104来适当地控制电机。总而言之，根据设定点(由用户施加的和/或在其内部产生的)和角度测量(由姿态估计电路118给出的)之间的误差，姿态控制回路112利用电路120的PI修正器计算角速度设定点。角速度控制回路100然后计算前述角速度设定点和陀螺仪102实际测量的角速度之间的差。回路使用这个信息来计算不同的旋转速度设定点(和因此的升力设定点)，该旋转速度设定点被发送到电机110来产生用户请求的和/或无人机的自动领航排定的操作。计算角度设定点的电路122同样接收来自风估计电路128的修正，风估计电路128的角色将在以下执行稳定曝光的情况下描述。水平速度控制回路130同样包括垂直摄像机132和用作高度计的测距传感器134。电路136操作通过垂直摄像机132产生的图像的处理，与来自加速计114的和来自姿态估计电路118的信号结合，来产生数据使得可以借助电路138获得依照无人机的两个俯仰和翻滚轴的水平速度的估计。估计的水平速度通过由电路40给出的垂直速度的估计和高度值的估计来校正，该高度值的估计由来自测距传感器134的信息通过电路142给出。关于无人机的垂直位移，用户124施加命令到电路用于计算姿态设定点144，这些设定点被施加到电路以经过高度校正电路148用于计算拉升速度设定点Vz146，该高度校正电路148接收由电路142提供的估计姿态值。计算的拉升速度Vz施加到电路150，电路150将这个设定点速度与通过电路140估计的对应速度作比较，且因此修改电机(电路108)的控制数据，以同时提高或降低所有电机的旋转速度，来最小化设定点拉升速度和测量的拉升速度之间的差。现在接着解释无人机的控制设定点如何通过这些电路产生。在联系到无人机主体的参考坐标系中考虑无人机的速度数据，也就是附图1所示的参考坐标系{u，v，w}。使用下列表示法：-u代表在无人机的主轴线(沿着翻滚轴24)的水平平移速度分量；-v代表在沿着俯仰轴22的横向线的水平平移速度分量；以及-w代表垂直平移速度，所有都在联系到无人机的参考坐标系中，且因此它的倾斜角相对于参考陆地参考坐标系独立。无人机的四个螺旋桨i的每一个(i＝1...4)施加与电机的旋转速度ωi的平方成比例的扭矩Γi和拉升推力Fi：运用基本的动力学关系，通过投影到无人机的移动参考坐标系中，给出下列等式：(等式1-3)p，q和r为在三个轴上的角速度，g为重力加速度，和θ为无人机关于地平线的倾斜定义的两个角(欧拉角)，Cx和Cy为在两个水平轴的前进的阻抗系数(反映为无人机承受的摩擦力)，a为将推进和拉升速度联系到旋转速度ω的系数，且m为无人机的重量。同样地，运用动力学力矩原理到系统，通过仍然投影到移动参考坐标系，导出以下三个等式：(等式4-6)Ix、Iy和Iz为表示无人机在三个轴的惯性系数的参数，且1为电机与其重心相距的距离。在这些等式中，左边部分的首项相当于系统的动力学力矩，第二项表示科里奥利力(Coriolisforces)的动力学力矩的成分，且右边元素相当于由每个电机的螺旋桨产生的拉升力Fi和扭矩Γi施加的力矩。最后，论证出下列等式，其包括三个欧拉角θ和ψ：(等式7-9)因此系统的性能整体地通过九个等式和九个未知数来描述。在平衡点的附近，无人机水平地漂浮(零速度和倾斜度)，以下适用：等式1-9变为：p＝q＝r＝0，ω1＝ω3，ω2＝ω4，ω1＝ω2且因此，在平衡点附近：假定wi＝ωi-ω0，i＝1...4，且将先前的关于平衡点的等式线性化到一阶，获得线性化等式的以下系统：(等式10-18)追踪模式的曝光附图10图示了为了在稳定的追踪模式下执行曝光(或在零速度设定点下的稳定固定平面模式)，对附图9的框图的修正。用户将追踪速度设定点施加到电路152，通过电路154转换为角度设定点，电路154同样接收通过电路138估计的水平速度值。这些设定点包括正或负的高速度值，以及方向(根据u或根据v)和沿着所选择的线路的位移方向。由电路154计算的角度设定点直接施加为电路122的输入，这些设定点可能与用户施加的命令在156叠加，这是由于允许用户在其执行期间对追踪的轨迹作修正。实际上，由于无人机以闭合环路模式领航，它被锁定在角度-方式，但是关于轨迹，它可以强烈偏离，例如如果风是变化的。因此令人想要的，贯穿曝光阶段用闭环模式控制，以便用户可以通过以下方式监管飞行：-或者通过放弃轨迹且重新开始手动领航，-或者通过附加轻微的修正叠加到闭合环路的设定点上。这些轻微的修正可能使图像震动，但是对于也是曝光操作者的用户重要的是可以在任意时间选择他喜欢的以下项：固定图像和偏离的轨迹，或者图像的移动和更可靠的轨迹(这特别在追踪中非常有用)。值得注意，在开环模式中轨迹设定点作为输入直接施加给电路122，图9的水平速度校正电路126被停用，从而使得在速度伺服控制的影响下不产生围绕设定点位置的震荡。为了在图像中不具有太大移动，这使得最小化角度方式的移动(通常固有在四轴直升机的速度伺服控制中)成为可能。换句话说，为了稳定图像，通过消除关于俯仰和/或翻滚轴的轻微振动(否则这会强烈干扰摄像机获取的图像)，追踪轨迹期间的水平位移速度的轻微变化将被接受。更具体地，在已经选择所要的线路和追踪运动的方向后，设定点速度Vxref＝恒量不然VyYref＝恒量由用户恢复。为了例证沿着无人机主轴的平面的运动，也就是说，沿着摄像机的轴线Δ(相当于向前追踪)，将运用以下：对于θ＜30°的角θ，可以使用下列近似关系：在过渡操作期间，Vxhorz将向它的最终值收敛。这个过渡时期的持续时间实际上达到1到2秒，该值远低于追踪模式的曝光的通常持续时间。为了迅速到达几乎稳定的操作，在这个过渡操作期间，将以闭合环路模式操作无人机(因此不寻求最小化角度方式的移动)，且实际曝光将只在设定点速度已经达到时才开始。在持久操作(对应附图10的结构，最小化角度移动)中，等式变为：0＝-g(θ)-Cx*Vxhorz这意味着，在持久操作中，在恒定速度下，俯仰角θ应当为恒量。发送到角控制回路的角度基准因此为速度基准，经上述关系变换，且在开环回路模式下如此做来消除对所获取图像的质量不利的震荡运动。由于在闭合环路模式伺服控制中没有这个，补偿外界干扰(以恒定的风建模)或更具体地将风的速度矢量投影到轨迹的位移轴上是有利的。这个修正通过电路128施加。通过在运动路线的恒定风建模的外部干扰可以表达为：由于Vground(地)＝Vair(空)-Vwind(风)，由此得出在风中Vxhrzwind＝０(假设在曝光期间风是恒定的)，因此：当在持久操作中通过适用以下角度基准减弱该分量的影响：和有利地，为了限制联系到控制的角度方式的移动，一旦速度误差低于预定阈值，补偿项就在曝光期间固定为恒定值。另一种可能是选择增益K来使相应的附加项仅非常缓慢地关于无人机的动力学改变，例如超过10秒左右。全景模式下的曝光图11说明了图9中方案的改进，用于执行全景模式下的曝光。由用户定义的参数包括用于全景曝光过程的角速度设定点，由电路158直接施加到角速度控制环路的电路104，且包括施加到高度设定点电路160的可能高度设定点(由无人机达到的高度，从那起触发全景曝光)。又一次地，以和在追踪模式中解释的一样的方式，有可能允许用户在曝光期间叠加施加到电路12的水平位移命令和/或在162叠加在由电路160传输的设定点上的高度校正指令。电路160直接将参数化的设定点施加到电路144用于计算高度设定点。又一次地，用于校正水平速度的电路126(在图9中可以看到)被停用，以便最小化关于俯仰和翻滚轴的振荡移动。为了执行全景曝光，无人机简单地通过以下设定点运行：也就是说，断开速度伺服控制，翻滚和俯仰设定点为0，关于偏航轴的旋转设定点为在恒定角速度下的旋转设定点。如在上述情况中，可能提供由恒定的风建模的外界干扰的永久校正。根据本发明的另一方面，全景模式可用来产生连续的固定曝光，接着这些固定曝光被连接在一起以给出围绕无人机的360度全景景象。在这种情况下，无人机的移动不再是关于垂直轴的持续旋转移动，而是通过由在每次曝光之后增加的朝向基准定义的角度偏置固定点之间的连续步骤的移动。明显地选择旋转俯仰来保证在连续固定视图之间的充分重叠。这种类型的曝光的特定限制是关于穿过摄像机的输入孔的垂直轴(而不是无人机的偏航轴)的旋转，以在两个轴之间的差较为显著(约为15cm量级)的情况下，避免不允许连续图像的令人满意的连接的几何变形。接着必须通过水平线性位移来完成关于垂直轴的旋转移动。由电路164从由电路158产生的偏航角速度设定点以及从由电路118给出的姿态估计值来计算必要的设定点。结果传输到水平线性速度校正电路166，其同样接收由电路138给出的水平速度估计值并且产生必要的设定点，通过168施加到用于计算俯仰和翻滚角度设定点的电路122。更具体地，有利地产生命令，该命令使无人机在水平面跟随以摄像机的输入孔为中心的圆形轨迹，也就是说传输给无人机沿着无人机的轴v的速度，该轴为关于轨迹相切的轴。发送到速度伺服控制环路的正切环形的前进速度的设定点(表示为Vyref)直接从由用户给出的关于垂直轴的旋转角速度的设定点得出。为了关于固定中心的均匀旋转轨迹，应用如下：V是切向速度(无人机的轴v上的横向速度)无人机的角速度，以及R环形的半径，也就是说在偏航轴(穿过无人机惯性中心的垂直轴)和穿过摄像机的孔的垂直轴之间的偏移。通过以下表达式给出角速度：由以下来给出发送的命令：因此，用户选择关于前置摄像机的轴的旋转速度，从该速度来得出沿着无人机的轴v前进的设定点速度。接着无人机在用户期望的旋转速度下勾画了以摄像机的输入孔为中心的环形。悬臂模式的曝光图12说明了图9中方案的改进，用于执行悬臂模式下的曝光。由用户将定义轨迹路线的位置设定点X，Y，Z施加到电路170，接着施加到位置校正电路172，该校正电路将设定点位置与测量的实时位置比较，实时位置由位置估计电路174产生。如果由用户直接施加的命令很容易在曝光期间实现预编程轨迹的改进，则从电路172获得的设定点可能在176中叠加到直接由用户施加的命令中。又一次地，应注意到，图9的水平速度校正电路126被停用，操作在开环模式中的控制以最小化无人机关于翻滚和俯仰轴振荡移动。产生的命令为角度命令，该命令根据基准和当前位置之间的位置差来计算，从而速度沿着轨迹稳定：控制原理与追踪模式的原理相同，同一时间在两个水平方向上同时位移，在垂直方向也一样：-对于水平移动，由用户参数化的恒定速度设定点转变为角度命令，并在可能时伴随着为了最小化摄像机的移动而补偿外部干扰(恒定风)；-对于垂直移动，爬升或下降速度定义成独立于水平速度，由用户选择最大速度值，从而来尽快达到由用户参数化的点(X，Y，Z)。当当前位置接近于期望位置时，控制将被停用且在悬臂平面模式中的曝光能完全自动地以恒定速度在预定的线路中开始。