监测沿预定路径发生的禁止运动的监视系统和方法

专利名称：监测沿预定路径发生的禁止运动的监视系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种监视系统。具体的说，本发明涉及一种用于 监测沿预定路径发生的禁止运动的监视系统。
背景技术：
有多种通常被禁止的活动或运动，每种活动或运动可能沿路径在不 同位置处发生并且可能违反一项或多项法律。 一种类型的禁止运动可能 由车辆操作者及行人沿道路发生。如果不进行监测，某些活动会直接或 间接造成危害，从而导致经济损失和/或人身伤害。 '例如，众所周知包括不适当的改变车道、在错误一侧或没有足够 的距离而通行、跟随太近(追尾)、不遵守交通信号、突然改变速度、超 过限制速度行驶、从错误车道转向等的交通违章会导致碰撞，而在许多 情况下这种碰撞都是致命的。全世界的警察部门利用多种手段来抓获并处罚交通违章者。 一种方 法是为警员配备雷达枪，并且警员策略性沿着道路一侧就位，以监测并 抓获超速车辆。另外，如果警员发现出现任何其它类似的交通违章，他 会追赶违章者。然而，由于警员位于固定位置，他仅仅能够利用其固定的视野。如 果违章发生在其它地方，或警员不是很专心时，就不会被监测到。另外，为了监测交通违章，警员也可以通过小汽车或摩托车对道路 进行巡逻。现有技术的用于监测禁止运动的监视系统通常包括静止的和移动的 摄像机。US 5,225,863公开了一种安装在机动化托架上的远程操作的摄像机 系统，该托架悬挂在悬挂线缆上。托架由一系列滑轮驱动，由此沿悬挂 线缆驱动摄像机。US 6,339,448公开了一种用于巡逻较大区域的可视化无人监控系统。 监视摄像机安装在托架下。托架跨在两个间隔幵的平行轨道线缆上，并 由两个面对的推进器驱动，所述推进器均由电马达提供动力。线缆由在 该线缆之间延伸并安装到直立的竖直构件，如木制的电线杆上的上部结 构支撑在地面上方。在所有现有技术的监视系统中，不论固定摄像机还是移动摄像机都 仅仅能够监测沿固定平面距道路固定距离的活动。对于其中车辆可能追 尾的情况，由于摄像机相对于车辆的角度而难以对牌照进行监测。其它监视方法包括提供诸如US 5,035,382中公开的无人驾驶飞行器 (UAV)，该无人驾驶飞行器被远程控制，并包括由摄像机和数据传送装 置组成的仪表装置。与监视机有关的一些问题包括尤其是在着陆及起飞时出现的意外事 故。在监视过程中，这些飞机通常达到相对较高的速度。在着陆过程期 间，飞机在靠近着陆区域时必须降低其速度。当以降低的速度飞行时， 空中稳定性将会损失，因此，这些飞机对空气动力学的变化和干扰(如， 风速或风向的改变)极其敏感。由此，着陆区域能够以安全的环境接收 这些飞机以避免对航空器造成损坏是至关重要的。沿路径或道路发生并且需要监视和监测的禁止运动的其它示例包括 由行人实施的犯罪活动，如非法进入车辆和/或偷窃、扒窃、抢劫等等。 如果警员在犯罪活动的附近，他可能会对该活动有所警觉并追捕犯罪者。 然而，当犯罪者在警员不能看到的地方时，可能监测不到犯罪活动的进 行。其它禁止运动可能沿引申的预定通道发生，所述预定通道包括用于 船只或灌溉的河道或限定的水道。船只可能运输违法产品，并且/或者根 据特定河道或水道条例不允许它们航行。在河道延伸较长距离的情况下， 水上警卫可能没有能力使河道的整个长度都处于监视之下。其它禁止活动或运动可能沿输送汽油等物质的管路或管道网络发 生。这些活动可能包括刺破管路的破坏行为，或为了非法抽走一定量的
输送物质。在有些情况下，禁止运动发生的路径或道路是限制区域外的区域。 已公知的是即使是诸如墙或铁丝网围栏之类的物理屏障也常常不足以防 止入侵者进入限制区域。聪明的入侵者会找到绕过屏障进入所述区域的 路，而不被发现。 一种克服该问题的方法是提供有人驾驶或无人驾驶的 地面车辆巡行限制区域的边界，由此能够使巡逻者监测到任何可能的入 侵者并防止其进入所述区域。然而，这种类型的巡逻系统通常并不是完全有效的，这是因为入侵 者在试图进入所述区域之前只是在等待而直到其离开巡逻者的视野。另 外，地面车辆很难巡行某些地形，由此阻碍了其巡逻能力。如上所述，US 5,225,863公开了一种安装在机动化托架上的远程操 作的摄像机系统，该托架悬挂在悬挂线缆上。托架由一系列滑轮驱动， 由此沿悬挂线缆驱动摄像机。这种高架摄像机避免了与地面车辆巡逻有 关的困难。然而，入侵者会以对地面车辆相同的方式绕过摄像机，即通 过保持不被监测到直到其不在摄像机的视野中。如上所述，对于US 6,339，448的发明来说存在类似的缺点。与现有技术的监视系统，尤其是与位于限制区域内的监视系统有关 的其它问题是当摄像机静止并位于围栏高度之下时，外部未限制区域 被围栏自身部分地阻挡。而且，当摄像机沿围栏的周边行进时，在达到 一定速度时，并根据围栏幵口的尺寸，未限制区域的摄像机视野将基本 上完全被围栏阻挡。即使摄像机位于围栏上方而不会被围栏阻挡，通过 将摄像机安装在限制区域中，也会在所述区域外产生非期望的盲区，其 中潜在的入侵者可以隐藏起来而不被监测到。其它监视方法包括提供诸如在US 5,035,382中公开的无人驾驶飞 机，所述飞机被远程控制，并包括摄像机和数据传送装置。然而，远程 控制的无人驾驶飞机或UAV (无人驾驶飞行器) 一般包括额外昂贵且笨 重的控制系统，并且一般并不仅限于在预定区域的边界周围行进。另外， 由于UAV的可飞行时间受到限制，因此UAV必须花费宝贵的时间和燃 料往返于通常距需要监视的区域一定距离的着陆场。
与监视飞机有关的其它问题包括尤其是在着陆及起飞时出现的意外 事故，如上所述。发明内容因此本发明的目的是提供一种用于监测沿预定路径发生的禁止运动 的监视系统和方法。本发明的另一目的是提供一种用于监测沿道路发生的交通违章的监 视系统。本发明的另一目的是提供一种用于监测沿道路发生的犯罪活动的监 视系统。本发明的另一目的是提供一种能够从相对于禁止运动的多种角度监 测该活动的监视系统。本发明的另一目的是提供一种能够从未自地面升高的位置观察一区 域的监视系统。本发明的另一目的是提供一种用于监测限制区域外的潜在入侵者的 监视系统。本发明的另一目的是提供一种能够从自地面升高的位置观察一区域 的监视系统。本发明的另 一 目的是提供一种可由远程用户控制的监视系统。 本发明的另一 目的是提供一种需要最少的起飞及着陆过程的监视系统。本发明的另一 目的是提供一种包括安全着陆环境的监视系统。 本发明的另一 目的是提供一种能够使摄像机以少量时间到达期望区 域的监视系统。本发明的另一目的是提供一种能够使摄像机以延长的时间量位于期 望区域的监视系统。本发明的另一目的是提供一种能够向飞行对象物提供连续动力的监 视系统。本发明的其它目的和优点通过以下的说明将变得清楚。
本发明涉及一种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向上 发生的禁止运动的监视系统，所述系统包括a. 用于监测所述禁止运动的一个或多个摄像机，所述一个或多个摄像 机与控制站进行数据通信；b. —个或多个活动平台，每个活动平台都可沿着沿所述道路的期望 路径移动；C.机械连接器，其用于将至少一个所述摄像机连接至至少一个所述活 动平台，由此产生所述摄像机和所述活动平台之间的空间距离的投影；以及d.控制站，其用于接收和处理来自所述一个或多个摄像机的数据并将数据传送至所述一个或多个摄像机； 其中，所述投影的长度是可调的。优选的是，所述机械连接器可以从由以下构成的组中任选其一a. 刚性轴；b. 气动的柔性弓形件(b0W);C.至少两个枢转连接的刚性构件；以及d.可巻绕的柔性线缆。另外，所述摄像机优选安装在远程控制的第二平台上，其中所述第 二平台能够独立地进行运动，并通过所述线缆连接至所述活动平台。所述远程控制的第二平台可从由以下构成的组中任选其一a. 远程控制的直升机-，b. VTOL (垂直起落)航空器；c. 机动化的降落伞；d. 滑翔伞；e. 远程控制的飞船；以及f. 远程控制的飞机。任选的是，所述摄像机安装在产生气动力或通过气动力作用的第二 平台上，该第二平台可从由以下构成的组中任选其一-a.氦气球；b.风筝(kite);C.降落伞；以及 d.滑翔机。所述活动平台优选还包括起落机构，该起落机构用于使所述第二平台在其上着陆和从其起飞。所述起落机构优选包括至少一个起降台(pad) 和用于将该起降台连接至所述活动平台的可延伸臂。所述起落机构优选 还包括用于将所述第二平台引导至所述起落机构的系统，其中该引导系统包括a. 位于所述起落机构上的包括发送器和接收器的传感器；以及b. 位于所述第二平台上的包括接收器和发送器的传感器；其中，各所述发送器能够发送至少一个信号，而各所述接收器能够 接收至少一个信号，并且其中，所述引导系统对所述信号进行解析以产 生控制信号，从而在飞行过程期间和着陆过程期间弓I导所述第二平台。任选的是，所述起落机构还包括可延伸和可折叠的网，所述网用于 在着陆过程中接收和固定所述第二平台。任选的是，所述起落机构还包 括缓冲件，所述缓冲件用于在着陆过程中吸收所述第二平台的冲击。优选的是，所述第二平台通过从远程电能源供应并通过所述机械连 接器传送至所述第二平台的电提供动力。所述第二平台可由以下构成的 组中的任一个提供动力a. 电池；b. 太阳能；c. 燃料电池；以及d. 汽油。至少一个马达优选地连接至推进机构，用于使所述第二平台移动或 悬停。根据本发明，所述活动平台行进所沿的路径包括由以下构成的组中 的任意至少一个a. 线缆线路；以及b. 轨道。
根据本发明，所述活动平台通过由以下构成的组中的任一个驱动a. 汽油马达；b. 电马达，其中通过所述线缆线路或轨道将所述电传导至该马达。 任选的是，所述第二平台还包括附接于其上的具有公共服务公告的标识。所述活动平台可被所述第二平台沿所述路径牵引。本发明优选还包括传送系统，该传送系统包括至少一个传送平台， 所述传送平台用于将至少一个活动平台从所述路径的一部分传送至所述 路径的另一部分，由此使其中一个所述平台经过另一个所述平台。所述 传送平台优选包括a. 第一端固定部，其包括至少一个由端部轨道支撑的线缆，用于使至少一个活动平台行进至所述第一端固定部及从该第一端固定部行进；b. 第二端固定部，其包括至少一个由端部轨道支撑的线缆，用于使 至少一个活动平台行进至所述第二端固定部及从该第二端固定部行进；c. 滑动中央部，其包括至少一个由中央轨道支撑的线缆，其中所述中央轨道可以与所述端部轨道中的任一个对齐。优选的是，所述第二平台还包括用于放出和巻绕所述线缆的巻轴、 在连接至所述巻轴的端部处的弹簧机构、以及用于防止所述线缆被完全 放出的传感器。所述巻轴优选还包括用于监测所述活动平台和所述第二平台之间的 距离的传感器。本发明优选地包括用于将所述线缆与所述第二平台断开的机构。 任选的是，所述第二平台包括用于稳定所述平台的运动的稳定系统。 根据一些实施方式，所述第二平台包括可折叠或可縮回的翼。 本发明的所述控制站优选包括计算机，所述计算机包括输入设备和输出设备。所述控制站还可包括PDA (个人数字助理)。所述控制站优选控制所述活动平台、所述第二平台、以及所述摄像机的运动。优选的是，所述活动平台可通过轮构件系统沿所述线缆或轨道移动， 所述轮构件系统包括上竖直轮、下竖直轮以及水平轮。所述下竖直轮可
通过弹簧机构与所述上竖直轮分开。本发明可选地还包括在限制区域外的外部区域，其中，至少一个活 动平台位于所述限制区域中，而所述摄像机能够至少定位在所述外部区 域中，以观察所述外部区域的至少一部分。本发明还涉及一种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向 上发生的禁止运动的监视系统，所述系统包括a. 用于监测所述禁止运动的一个或多个摄像机，所述一个或多个摄像 机与控制站进行数据通信；b. —个或多个活动平台，每个活动平台都可沿着沿所述道路的期望 路径移动；C.机械连接器，其用于将至少一个所述摄像机连接至至少一个所述活 动平台，由此产生所述摄像机和所述活动平台之间的空间距离的投影； 以及d.控制站，其用于接收和处理来自所述一个或多个摄像机的数据并 将数据传送至所述一个或多个摄像机；其中，所述投影是固定的，并且其中，所述投影的长度大于等于所 述摄像机和所述禁止运动的位置之间的空间距离的投影与所述禁止运动 的位置和所述活动平台之间的空间距离的投影的总距离。本发明还涉及一种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向 上发生的禁止运动的方法，所述方法包括a.提供一种监视系统，该监视系统包括1. 用于监测所述禁止运动的一个或多个摄像机，所述一个或多个摄像机与控制站进行数据通信；2. —个或多个活动平台，每个活动平台都可沿着沿所述道路的期望 路径移动；3. 第二平台，至少一个所述摄像机连接至所述第二平台；4. 可巻绕的线缆，其用于将所述第二平台连接至其中一个所述活动 平台；以及5. 控制站，其用于接收和处理来自所述一个或多个摄像机的数据并
将数据传送至所述一个或多个摄像机，并用于控制所述活动平台、所述 第二平台以及所述摄像机的运动；b. 提供动力源，以将动力传送至所述活动平台和所述第二平台；c. 通过所述线缆将动力传送至所述第二平台；d. 任选地弓I导所述活动平台沿所述路径行进；e. 通过所述摄像机监测沿所述道路发生的禁止运动；以及f. 从所述摄像机将数据传送至所述控制站。


图1示意性地示出了本发明的应用包括本发明的第一实施方式的第 一实施例，其示出了具有沿着一侧的长度间隔开的光柱的双车道公路的 立体图，其中摄像机附接至刚性的轴构件；图2为示意性地示出了本发明第一实施例的第二实施方式的侧视 图，其中摄像机附接至弓形构件；图3为示意性地示出了本发明第一实施例的第三实施方式的侧视 图，其中摄像机附接至氦气球，而氦气球附接至可巻绕的柔性线缆；图4为示意性地示出了本发明第一实施例的第四实施方式的侧视 图，其中摄像机附接至至少两个可枢转的刚性轴构件；图5a为示意性地示出了本发明第一实施例的第五实施方式的侧视 图，其中摄像机附接至飞机，而飞机附接至可巻绕的柔性线缆；图5b示出了根据图5a的第三实施方式，其中所述摄像机附接至滑翔伞；图5c示出了表示图5a的飞机的飞行路径的虚拟半球，其示出了在 线缆线路上方的每个方向上飞机可能飞行的最大距离；图5d示出了本发明的断开机构，通过所述断开机构线缆可与飞机断开；图6示意性地示出了第五实施方式的起落机构； 图7a和7b示意性地示出了第五实施方式的两个额外的方面，其中 设置至少一个网来辅助飞机进行着陆； 图8a至8d示出了本发明的传送机构的优选方面，其中至少一个活 动平台可与另一个活动平台沿所述线缆交换位置；图9示意性地示出了位于限制区域的边界处的围栏的剖视图，该围 栏包括现有技术的监视系统；图10示意性地示出了本发明的应用的第二实施例的第一实施方式， 其中摄像机附接至刚性的轴构件；图11示意性地示出了本发明第二实施例的第二实施方式，其中摄像 机附接至弓形构件；图12示意性地示出了本发明第二实施例的第三实施方式，其中摄像 机附接至氦气球，而氦气球附接至可巻绕的柔性线缆；图13示意性地示出了本发明第二实施例的第四实施方式，其中摄像 机附接至至少两个可枢转的刚性轴构件；图14a示意性地示出了本发明第二实施例的第五实施方式，其中摄 像机附接至飞机，而飞机附接至可巻绕的柔性线缆；图14b示出了根据图14a的第三实施方式，其中所述摄像机附接至 滑翔伞；图15示出了本发明的传送机构的优选方面，其中至少一个活动平台 可与另一个活动平台沿所述线缆交换位置；图16示出了支撑柱的优选实施方式，所述支撑柱具有支撑所述线缆 的基部单元；图17示出了沿线缆行进的本发明第五实施方式的活动平台的优选 实施方式；图18示出了位于图17的活动平台下方的垂直轮构件的放大视图；图19示出了本发明的传送平台的优选实施方式；图20示出了本发明第二实施例的第六实施方式，其中活动平台是无 人地面车辆(UGV);以及图21示意性地示出了其中控制站包括用于控制摄像机以从期望角 度和焦距提供图像的移动设备的实施方式。 具体实施方式
本发明通过权利要求进行限定，权利要求的内容应理解为包括在说 明书的公开内容中，现参考附图以实施例的方式描述本发明。本发明涉及一种用于监测沿任意方向在沿预定路径的一个或多个位 置发生的禁止运动的监测系统。多种禁止运动或活动可在沿路径，如较 长的道路的不同位置发生。然而，由于财力和/或人力的限制，其中仅有 有限的执法者和摄像机沿这种区域设置，以监测这种活动。通过提供具 有至少一个能够沿道路长度行进的摄像机的监测系统，可以在沿所述区 域的所有位置处对禁止运动或活动进行监测。在此使用的术语"道路"包括术语"路径"并可与术语"路径"互换，并应 理解为包括任何限定的路径，这些限定的路径包括车辆、行人和/或动物 可行进或穿越的公路、街道或干道、或者通道，以及船只可航行的河道 或水道，以及具有输送预定物质通过的管道系统以及可能发生禁止运动 之处。在此使用的术语"禁止运动"包括交通违章、以及所有类型的违法活 动诸如包括抢劫、扒窃、非法进入车辆和/或偷窃的犯罪活动、以及违法 运输货物或运输违法货物。"禁止运动"还包括任何合法但在其它场所禁 止的运动，如动物在预定区域或路径以外的运动。另夕卜，术语"禁止运动" 还表示这样的活动，即尽管当前并不被禁止，然而潜在地会导致或引起 违法活动，如潜在入侵者的活动。对"禁止运动"的监测还表示对一个或 多个静止或运动中的对象物的状况进行监测，其中禁止运动会在将来发 生，例如，输送物质的管道系统或管道出现裂缝或泄露。在此使用的术语"限制区域"表示具有实际或虚拟的划分结构或分界 线如围栏、墙壁或未占领地的延伸的限定区域，所述划分结构或分界线 描绘限制区域的边界，并用于防止非期望的进入限制区域。在此使用的术语"边界"表示限制区域的周边。限制区域位于边界的 一侧，而外部区域位于边界的另一侧。在此使用的术语"外部区i或"表示限制区域以外的区域，在所述限制 区域中的活动通过监测系统的摄像机观察。
在此使用的术语"摄像机"表示任何图像采集设备，所述图像采集设 备能够接受从对象物反射的光线(静止的、视频)或电磁辐射(基于雷 达的)并产生所述对象物的可视图像。在此使用的术语"盲区"表示外部区域的其中的活动不能通过监视系 统的摄像机观察到的部分。术语"气动力"、"浮力"和"提升力"在此可互换使用，并描述将空运机 构保持在空中的力。尽管以下对本发明的系统的应用的说明在特别根据监测交通违章的 第一实施例中给出，然而应当理解的是加以必要的变更所述系统可用于 如上所述的所有类型的违法活动，并且是沿所有类型的道路。在此对摄像机位置的参考特别是涉及摄像机设备的物理位置，而非 镜头相对于地面进行取向的角度。然而，镜头角度可进行远程控制及重 新定位和/或因此进行重新取向，如在下文所描述的。本发明的应用的第一实施例在图1至图8d中示出。图1示出了双车 道公路10的示意性立体图，所述公路10具有沿公路10 —侧的长度间隔开的灯柱12a、 12b、 12c。根据本发明的优选实施方式，活动平台16沿 公路10的长度的线缆线路12行进，并具有通过机械连接件连接至活动 平台16的摄像机14。在第一实施例的第一实施方式中，该机械连接件采 用刚性轴22的形式。刚性轴22包括由单个构件制造的细长杆，该杆在 一个端部24处结合至摄像机14,而在另一个端部25处结合至活动平台 16。刚性轴22可以是直的或弯曲的，并定位成使一个端部24优选在公 路10上方架起。端部24、 25可分别固定地结合至摄像机14和活动平台 16，或者端部24、 25可以可旋转地结合至摄像机14和活动平台16，其 中轴22的旋转可通过马达(未示出)控制。活动平台16是触轮式运输设备，如US 5,225,863描述的，所述活动 平台16经由线缆线路12沿导轨的路径行进。通常，摄像机14包括IR (红外)、UV (紫外)和/或昼/夜性能中的 至少一种性能，并包括声音和运动传感器。线缆线路12可包括任意高架轨道系统(包括包含有至少两个线缆、 轨道或导轨的常规轨道或单轨道的轨道系统)，并且可以由如图所示的灯柱12a、 12b、 12c或者沿道路长度的任何现有支撑结构来支撑，如围栏、沿围栏长度设置的专用支撑柱、电线杆、树木等等，或其组合。可选的是，线缆线路12可沿基本沿着地面延伸或从地面稍微架起的线缆或导轨行进。支撑结构可以如图所示沿公路的任一侧设置，或对于双向公路来说沿车道之间的间隔物设置。另外，线缆线路12可以在活动平台16 — 侧的上方、下方或沿活动平台16的一侧延伸，或可选的是，线缆线路12 可延伸穿过活动平台16，如在US 5，225，863中那样。当沿河道或水道利 用线缆线路12时，支撑结构可从水道的河床向上延伸。另外或可选的是， 线缆线路12可以由沿所述水道长度延伸的任何浮体系统支撑。轴22的长度以及相对于活动平台16角度可以结合活动平台16离开 地面的高度和距公路10的距离，以及围栏(未示出)的高度来确定。本发明第一实施例的第二实施方式在图2中示出，图2是沿图1的 A-A剖取的示意性侧剖视图，并且第二实施方式包括上述第一实施方式 的所有元件，但作了必要变更而具有以下区别。在该实施方式中，机械 连接件设置为柔性的弓形件32的形式，其设置为使弓形件32的自由端 部35向着公路10设置。至少一个翼状凸起(未示出)从弓形件32的自 由端部35的每侧沿与活动平台16的行进方向平行的方向延伸。当活动 平台16沿线缆线路12行进时，翼状凸起穿过空气的运动对所述翼状凸 起产生气动力(提升)。由此，根据活动平台行进的速度，弓形件32相 应地升高或降低。另外或可选的是，翼状凸起自身附接至摄像机。优选 的是，弓形件32的下端部33可枢转地附接至活动平台16，由此允许弓 形件32基本垂直于活动平台16的行进方向而枢转。优选将弓形件32在 下端部33围绕枢转轴线的旋转限于预定的角度范围。本发明第一实施例的第三实施方式在图3中示意性地示出，并包括 如上所述第一实施方式的所有元件，但加以必要变更而具有以下区别。 在该实施方式中，监视系统的机械连接件设置为可巻绕的柔性线缆42的 形式。另外，摄像机14安装在产生气动升力或通过气动升力作用的第二 平台上，该第二平台例如为氦气球45、风筝(未示出)、降落伞(未示出)
或滑翔机(未示出)。第二平台通过线缆42连接至活动平台16。图3中的摄像机14的位置通过氦气球45的浮力(由箭头46表示) 和马达49的组合来控制，其中所述浮力产生使气球45向上的提升力， 而所述马达49连接至使气球45沿水平方向(由箭头48表示)移动或相 对地面10悬停的推进机构。其它诸如重力、风以及线缆的张力之类的力 也作用在气球上。可以设置一个以上的马达49以沿期望方向引导气球45， 尤其是抵消使气球45沿非期望方向移动的风力。可巻绕的柔性线缆42 可根据摄像机14的期望定位而通过巻轴41适当地放出或巻起。当摄像机14通过例如风筝连接至活动平台16时，气动力通过存在 的风以及在活动平台16沿线缆线路12行进时吹在风筝上并拉动风筝经 过空气的风产生的提升力而产生。对于本发明第一实施例的第二和第三实施方式来说，为了校正由于 风的吹动造成的摄像机不稳定而引起摄像机所接收的图像的失真，使用 具有快速图像采集能力的摄像机。通过使用可巻绕的柔性线缆42，用户能够将摄像机14设置在第一 和第二实施方式的摄像机14不能设置的位置处。本发明第一实施例的第四实施方式在图4中示意性地示出，并包括 如上所述第一实施方式的所有元件，但加以必要变更而具有以下区别。 在该实施方式中，监视系统的机械连接件包括具有两个构件52a、 52b的 刚性轴52，所述构件52a、 52b在一个端部可枢转地彼此结合，而在它们 的另一个端部则分别结合至摄像机14和活动平台16。可选的是，也可以 设置两个以上的轴构件。轴构件52a、 52b围绕相应的轴线可枢转地旋转， 如箭头51所示。至少一个马达(未示出)控制各轴构件52a、 52b和摄 像机14相对彼此的运动。本发明第一实施例的第五实施方式在图5a和图5b中示意性地示出， 并包括所有如上所述第三实施方式的所有元件，但加以必要变更而具有 以下区别。在该实施方式中，摄像机14由远程控制的第二平台，例如远 程控制的飞机65 (在此还被称为UAV (无人驾驶飞行器)、CUAV (线缆 UAV)或TCUAV (列车线缆UAV))支撑。飞机65能够沿所有期望方
向行进，但是其可行进的距离仍至少受可巻绕的柔性线缆42的长度限审iJ。如上所述，尽管传统的远程控制飞机的飞行路径通常并不以这种方式进 行限制，然而在本发明中为了保持相对靠近沿公路10的需要监视的区域进行飞行，受限的飞行路径是优选的。在下文中描述与通过线缆42将飞 机65结合至活动平台16相关的其它优点。这使飞机65，特别是摄像机 能够以少量时间重新定位在不同的期望位置。可选的是，也可以使用远 程控制的直升机(未示出)、机动化降落伞(未示出)、动力滑翔机(滑 翔伞)44 (参见图5b)、远程控制的飞船或飞艇类型的航空器(未示出) 或任何垂直起落(VTOL)的航空器。在第一实施例的第五实施方式中，飞机65能够使摄像机14相对于 沿道路IO移动的车辆以期望角度定位。这对于例如车辆追尾或被追尾时 车辆的牌照被阻挡或不易监测的情况是非常必要的。根据优选实施方式，通过可巻绕的线缆42从外部源将电能传送至飞 机65，所述电能用于使飞机65飞行以及向摄像机和其它机载设备供电。 其它的控制信号和数据通过可巻绕的线缆42在远程控制中心和飞机65 (以及摄像机14)之间进行传送。与利用汽油发动机的较为不利但可选 的方案相反，这使得空中时间实际上不受限制。应进一步强调的是，通过线缆42将飞机65结合至活动平台16的布 置与常规及直观的使用UAV的方法(其典型地利用了飞行器不受限定路 径限制而飞行的能力)相反。如在此描述的，与本发明的布置有关的许 多优点直到现在仍未被发掘出，因此本发明相比于所有己知的现有技术 的UAV系统具有创造性。例如，如本文以下所述，本发明的飞机并不需 要在主系统失效情况下需要的昂贵的备用飞行系统。另外，由于航线限 于预定路径，因此并不需要复杂的飞行控制系统。根据第一实施例的第五实施方式的另一方面，诸如在需要备用或替 换能源时，任何其它供电装置，如太阳能、电池、或燃料电池可以是优 选的。根据第一实施例的第五实施方式的一个方面(图5a)，线缆42的 下部(即，线缆42附接至巻轴41并部分地延伸至飞机65的部分)能够 经过所述下部导电，而线缆42的上部并不导电。在此方面，诸如太阳能、
电池、或燃料电池之类的动力装置在飞机65最初飞行期间向飞机65提 供动力。如果需要备用或替换动力源，或者如果动力源需要重新充电，则线缆42的上部可巻入飞机65，从而飞机65可连接至线缆42的下部以 从所述下部接收电能。适当的插头部从线缆42的下部延伸，以被插入位 于飞机65下侧的适当的插座部。可选的是，插头部位于飞机65的下侧， 而适当的插座部位于线缆42的下部。根据一个方面，如马达(未示出)之类的内部动力源沿线缆线路12 驱动活动平台16。可选的是，由电缆构成的线缆线路12提供动力以沿着 线缆线路12驱动活动平台16。如根据现有技术的航空系统可知，飞机65任选地包括自动起落机 构、失速预防以及简单的控制系统。飞机65优选包括具有动态参数设置的稳定系统，该稳定系统根据天 气情况调节稳定参数、飞机65的强度、重量变化等等。在WO 2006/035429 中描述了一个这样的稳定系统，通过参考将其完整结合于此。优选的是，巻轴41包括至少一个传感器，该传感器用于防止可巻绕 的线缆42在其拉紧之前被完全放出。需要考虑到诸如风速和风向、飞机 65的强度、飞机65与活动平台16的距离、以及线缆42的长度之类的因 素。当飞机65在飞行中时，拉紧的线缆42会妨碍飞机65正常飞行。因 此优选的是保持放出的线缆42的长度大于飞机65和活动平台之间的距 离，从而使线缆42—直松弛。另外或可选的是，使弹簧位于线缆42的 固定至巻轴41的端部，以防止线缆42在被完全放出时变紧。图5c示意性地示出了一虚拟半球，该虚拟半球表示当飞机(位于由 箭头64表示的坐标轴原点处)通过线缆(未示出)附接至活动平台(未 示出)时飞机的飞行路径限制。当静止时，飞机64可飞行的最大距离由 圆顶66表示。应理解的是，在限制飞机64飞行路径的线缆12下存在类 似的圆顶，但为了清楚仅示出和描述上圆顶66和飞行路径。飞机64可 沿由x、 y、以及z轴形成的平面的所有方向行进。另外，当飞机64沿边 界圆顶66行进时，沿着线缆12存在飞机64的边界圆顶66的运动。参考图5d，对于在摄像机(图中未示出)视野外发生禁止活动的情 况，或者为了使飞机65到达在飞机65被线缆42限制时不能到达的目的 地，从而可以以更理想的角度或在更近的范围内观察具体图像，飞机65 包括使线缆42与其断开的机构。优选的是，线缆42的远端通过舱室(compartment) 80连接至飞机65，该舱室80包括可释放的降落伞85。 线缆42结合至位于舱室80下表面处的环82。舱室80通过至少一个可释 放的销(未示出)结合至飞机(图中未示出)，该可释放的销可从舱室侧 壁81上的孔88释放。在需要时，该销可以通过第一弹簧机构(未示出) 释放，从而允许位于飞机和舱室80之间的第二弹簧机构(未示出)展开 而强制线缆42落至地面。为了防止线缆42接触地面，舱室80包括小型 降落伞85。当销被释放时，小型降落伞85同时从其舱室中释放以允许线 缆缓缓地落至地面。巻轴41优选在线缆42的自由端到达地面时巻绕线 缆42。在一些应用中，将飞机65与线缆42断开对于拦截或射击敌人发 射的空中对象物是必要的。应理解的是，当飞机与线缆42断开时，电能 不再经过线缆42传送至飞机。在断开过程中，电连接件、或插头(未示 出)被从位于舱室80的侧壁83处的插座86拔出。本发明还可用于通过靠近地面飞行而识别及跟踪地面上的足迹或其 它印记。也可以利用本发明进行利用地理信息系统(GIS)的地形制图和 /或扫描、以及矿产挖掘。GIS还可提供有关飞机65附近可能限制其飞行 路径的周围对象物(如树木或杆)的信息。根据优选实施方式，图6示出了包括起降台68的起落机构，该起降 台68通过伸縮臂70连接至活动平台16，该伸縮臂70又围绕轮子72的 轴线枢转。飞机起飞之后，臂70伸出，而着陆之后，臂70縮回。臂70 可以位于沿活动平台16的任何方便的位置，并且可以以包括如图所示的 伸縮的任意方式折叠或压縮。如上所述，着陆过程中的低速飞行产生的稳定性损失会导致摔机着 陆(crash landing)。在本发明中，因为飞机65在活动平台上着陆，相对 于地面的空气速度不会变为零，因此飞机65在着陆过程中保持稳定，由 此降低了摔机着陆的几率。可选的是，飞机65可以在在活动平台16静 止时着陆。
相比于传统的UAV，本发明所具有的另一优点在于，鉴于一些UAV 在极端天气情况下不能飞行，因而在该时间期间作为监视工具基本是无用的，而飞机65可在处于起降台68上的着陆位置的同时围绕期望路径 进行巡逻，由此即使在非理想的天气情况下也可以至少部分地执行其任 务。着陆引导件76将起降台68结合至线缆42，以在着陆过程中沿期望 路径进一步辅助引导飞机65。着陆引导件76可选地连接至臂70或引导 平台16本身。另外或可选的是，可通过可控机构进一步使线缆42稳定， 该可控机构包括通过枢转构件78可旋转地结合的基座77和引导件79。另外或可选的是，提供用于引导飞机65在起降台68上着陆的系统， 该系统包括至少一个结合至起落机构的传感器(未示出)，该传感器优选 为将信号发送至位于飞机65下侧的接收/发送传感器或从该接收/发送传 感器接收信号的发送器/接收器。该系统对感测到的信号进行解析，并利 用这些信号生成控制信号，以例如通过表示线缆42放出的长度和飞机65 与起降台68的距离而使飞机飞行(或将其拉动)至安全的着陆点。发送 器还可以在飞机65范围之内的对象物(诸如其它监视飞机)之间发送数 据。根据优选实施方式，飞机65包括利用GPS和自动驾驶仪的自动飞 行控制系统，该自动飞行控制系统用于在飞行期间相对于监视系统中存 在的其它活动平台16进行引导及定位以识别采集到的图像的位置等。用 于验证飞行路径的开放空间的全球控制系统是可行的但不是必需的。另 外或可选的是，将传感器(未示出)定位在沿着活动平台16的路径的多 个位置处，如线缆12的支撑柱处，以提供表示各传感器的精确地理坐标 的信号。由此，当活动平台16位于特定的传感器处或其附近时，就可获 知该活动平台的地理坐标。任选的是，飞机65包括用于监测周围对象物的诸如雷达之类的可视 仪器(visual instrument)。根据优选实施方式，飞机65包括紧急着陆机构，其中，在诸如缺乏 来自能源的动力或与GPS信号失去通信的情况下，活动平台停止沿线缆12行进，并且飞机65被立即强制着陆。另外或可选的是，如上所述，提供备用动力源以允许飞机65继续飞行或当飞机进行紧急着陆时避免飞机 65坠毁。为了使飞机65需要进行的运动次数最小，特别是在着陆过程中，活 动平台16优选在最靠近飞机65的位置处沿线缆12定位，从而不会使线 缆42被拉紧，如上所述。根据第一实施例的第五实施方式的一个方面，将具有公共服务公告 的标识(未示出)附接至飞机65。根据另一方面，将一个或多个额外的摄像机(未示出)直接附于活 动平台16。根据第一实施例的第五实施方式的另一方面，在图7a中示出了连接 至伸縮臂92的可展开的网90，该伸縮臂92从活动平台16开始延伸。网 卯适于在监视飞机返回起降台(未示出)着陆时接收该监视飞机。分别 通过伸出和縮回伸縮臂92，可以将网90展开以用于着陆，或折叠以允许 飞机65起飞。另外或可选的是，伸縮臂92可被枢转地折叠，或采用任 何其它形式以在需要时将网90展开和折叠。优选的是，臂92包括用于 吸收飞机65的机翼的冲击的缓冲件94，由此提供安全的着陆环境，并防 止在着陆过程中可能对飞机65的机翼造成的损伤。缓冲件94包括任何 衬垫或海绵状材料。另外或可选的是，活动平台16的上表面17包括一 个或多个缓冲件(未示出)，以用于提供安全的着陆环境。图7b示出了第一实施例的第五实施方式的可选方面，其中起降台 68包括两个向巻轴41延伸的表面69。两个网91中的每个网都在其一端 铰接地附接至每个表面69，并在其另一个端部附接至弧形构件84。缓冲 件94位于起降台68的纵向边缘，以用于在着陆过程中吸收飞机65的机 翼的冲击。当线缆42进一步拉动飞机65 (在图中未示出)时，机翼将接 触网91。如果需要，网91可以围绕其铰链向内旋转，由此使弧形构件 84折叠从而将机翼固定至起降台68上。任选的是，飞机65的机翼在着陆之后可以是可折叠或可縮回的，以 避免在不用时对机翼造成潜在损伤。
根据本发明的优选实施方式，多于一个的活动平台16沿线缆线路 12行进，其中各活动平台16可以包括如上所述的任一实施方式。由于所有的活动平台16类似线上的珠子一样沿相同的线缆线路12行进，因此 对于一个活动平台16来说切换至不同位置或沿线缆线路12经过彼此的 唯一途径是将活动平台16从线缆线路12移除，然后再放回沿线缆线路 12的不同位置处。图8a示出了两个活动平台16a和16b，远程控制的飞机65a和65b 通过线缆42分别连接至各平台16a、 16b。当活动平台16a与活动平台 16b需要沿线缆12交换位置时，将使用本发明的传送系统100，如下文 所述。应注意的是，尽管图8a-8c示出的线缆线路12、 12b-12d在每个线路 仅包括一根线缆，所附的说明因而涉及仅具有一根线缆的实施方式，但 这仅仅为了示例的目的。如上所述，本发明的线缆线路可以包括任意数 量的线缆，因此加以必要的变更就可以根据本文描述的原理进行操作。如图8a所示，活动平台16a、 16b沿线缆线路12分别行进至传送平 台110a和110b。图8b以放大视图详细地示出了图8a的传送平台110a， 该传送平台110a包括固定端部104和106、以及滑动中央部108。各部 分104、 106、 108包括至少一根线缆以及用于支撑所述线缆的轨道，如 下文所述。活动平台16a沿线缆12行进至线缆112a'，该线缆112a'由端部轨道 112a支撑(如图8c最佳地示出)。图8c还示出了活动平台16a的行进装 置的一个实施方式，其中由马达(未示出)提供动力的轮120旋转，由 此沿线缆12 (在图中未示出)驱动活动平台16a。参考图8b，中央轨道 112b与端部轨道112a对齐，由此允许活动平台16a继续沿线缆112，行进 直到到达止动件106b。线缆线路12c和12d与线缆112c'和112d'连续， 线缆112c，和112d'分别由端部轨道112c和112d支撑。滑动中央部108 可沿凹槽114横向地移动，以根据线缆线路12c或12d中的哪一个支撑 另一个活动平台16b而将中央轨道112b与端部轨道112c或112d对齐， 如下文所述。换言之，例如，如果线缆线路12c正支撑活动平台16b，则 中央轨道112b将与线缆线路12d对齐。因而，活动平台16a继续沿线缆 112c'或112d'行进至线缆线路12c或12d。同时或分别地，活动平台16b通过沿线缆线路12c或12d行进而行 进至传送平台110a的固定端部106上，线缆线路12c或12d分别与线缆 112c，或112d，连续。活动平台16b继续行进，直到其到达止动件106c或 106d。当活动平台16a不位于传送平台110a上时，滑动中央部108可以 移动从而将中央轨道112b与端部轨道112c或112d对齐，由此允许活动 平台16b沿线缆112b'继续行进，直到到达止动件106c，或106d，。滑动中 央部随后可以移动以将中央轨道112b与端部轨道112a对齐，由此允许活 动平台16b继续行进至线缆12。尽管未在图中示出，但传送平台llOb基本为传送平台110a的镜像， 并进行与上述相同的操作，用于将活动平台16b从线缆线路12相应地传 送至端部轨道112c或112d，并用于将活动平台16a从其中一个端部轨道 112c或112d传送至线缆线路12。在一可选布置中，可仅提供一个传送平台110a或llOb，以允许活动 平台沿同一线缆线路在不同的方向上行进。在这种情况下，活动平台16a 和16b分别行进至固定端部104和106。当活动平台16b位于线缆12d或 线缆112d'上时，活动平台16a根据上述操作行进至线缆线路12c。图8d 示出了线缆线路12p，尽管未在图中示出，但该线缆线路12p优选远离线 缆线路12d从传送平台110a延伸，并在支撑柱(未示出)处终止。在活 动平台16b被传送至线缆12或至少传送至固定端部104的同时，活动平 台16a暂时停留在线缆线路12p上。之后，活动平台16a根据上述操作 向回行进而至固定端部106，并连续行进至滑动中央部108，而后行进至 端部轨道12d。根据监视下的公路10的性质和长度以及活动平台的数量、类型及速 度，可以沿着公路10彼此间隔预定距离地设置多个传送系统100。另外，应注意的是，当飞机处于活动平台上的着陆位置或空中时， 可能发生如上所述的过程。当着陆时，传送平台110a的宽度足够宽以容 纳飞机65a和飞机65b。
对于所有实施方式，控制站(在图中未示出)设置为接收和处理来 自摄像机14的数据并将数据传送至摄像机14。具体地说，该控制站能够 控制摄像机14的运动，包括镜头相对于地面定位的角度以及其它可动部 件的位置。该控制站还控制本发明的其它可动部件的运动和操作，这些可动部件包括活动平台16、飞机65、马达49、刚性轴构件52a、 52b等 等。控制站可以遥程定位或位于线缆线路12的附近。另外，控制系统可 以是移动的或静止的。另外，所有实施方式的机械连接器都提供了用于 在摄像机14和控制站之间传送控制信号、动力和数据的传送装置。控制站通常至少包括具有输入设备的计算机，该输入设备用于输入 需要传送至上述可动部件的数据和/或指令。可以通过导线/线缆或无线的 方式传送信息。控制站优选还包括诸如显示监视器之类的输出设备，以 示出关于可动部件的相关数据。显示监视器优选至少可视地示出飞机65 相对于本发明的监视系统的其它部件以及周围环境的位置。图21示意性地示出了其中控制站包括控制摄像机以从期望角度和 焦距提供图像的移动设备的实施方式。在该实施例中，控制站可以包括 手持个人数字助理(PDA)，该个人数字助理包括用于控制本发明的移动 部件的所有必要特征，如控制摄像机的焦距以及摄像机相对于禁止运动 的角度。由于监测禁止运动的路径或道路是预定的，因此控制站优选地显示 路径的地形或所关心的对象物210的详细三维图像，其中所述对象物210 是具有窗户的建筑物。这样，在摄像机到达具体位置或场景(在该实施 例中为窗户211)之前，可以例如通过PDA212以三维方式预览该位置。 希望获得期望视图的人通过利用图形表示(如相对于建筑物210的图像 214的虚拟三维锥形213)而限定期望的观察焦距和角度。锥形213的基 部215的尺寸可以通过图形控制从而限定期望的焦距。锥形213的顶点 指向窗户211的图像。锥形213围绕其顶点的期望三维取向同样可以通 过图形控制，从而限定期望的观察角度。虚拟锥形213随后被传送并被 转化为放大的虚拟锥形216，所述虚拟锥形216对应于飞机65的到达路 径的实际三维取向。由此，人们可以利用PDA212的图形能力，完全地
预先确定摄像机14的期望三维到达路径。使用诸如GPS之类的卫星系统，将期望观察的具体坐标或可选的具 体对象物211输入至控制站的输入设备，并且可以使用自动导航系统和自动稳定系统(VTOL)将飞机自动指向所述坐标或对象物。因此，附接 至飞机65的摄像机14可进行取向以观察期望的对象物211，而不必再从控制站发出指令。当第五实施方式的飞机65准备在活动平台16上着陆时，为了协助 位于控制站的用户引导飞机65在活动平台16上安全地着陆，控制站的 显示监视器优选地显示将使用的优选飞行路径。该飞行路径可通过在飞 机65出现在监视器上时显示飞机65任一侧的通向活动平台16的优选虚 拟边界而表示，从而防止在着陆过程中偏离优选路径。根据在此描述的本发明的所有实施方式，对于第一实施例和如下文 描述的第二实施例，应理解的是，机械连接器产生了摄像机和活动平台 之间的空间距离的投影。在(两个实施例的)第一实施方式中，移动连 接器及投影被固定并且通常大于监视道路的宽度。由此，投影的长度大 于等于摄像机和禁止运动的位置之间的空间距离的投影与禁止运动的位 置和活动平台之间的空间距离的投影的总距离。在所有其它实施方式中， 投影的长度可根据需要通过移动机械连接器和/或第二平台改变摄像机的 位置而进行调节。本发明的应用的第二实施例在图9至图15中示出，其中本发明可用 作监测潜在入侵者的监视系统。当入侵者试图进入限制区域时，入侵者 通常隐藏在限制区域外的盲区中，以不被监视系统监测到。通过将摄像 机定位在限制区域外，入侵者可用来进行隐藏的盲区的范围减小。加以必要变更，下文描述的第二实施例的实施方式和各种部件包括 本文上述第一实施例的实施方式的所有特征和优点。图9示出了现有技术的监视系统的示意性侧剖视图，其中在包围区 域1 (在此也被称为"限制区域")的围栏11外的区域2 (在此也被称为"外 部区域")被保持在监视下。监视系统包括活动平台16和安装在活动平 台16上的摄像机14。这种监视系统可以用于相对较小的区域，如用于监
视监狱的周边，或用于更大的范围，如用于对相邻国家之间的边界进行 巡逻。潜在的入侵者19可能隐藏在诸如树木之类的对象物18后，或者潜在的入侵者21可以站立在由阴影线标出的盲区4中，其中任一位置都不 在摄像机14的可视范围内，由此不被监测到。图IO示出了本发明第二实施例的第一实施方式，该第一实施方式包 括图1的现有技术的监视系统和第一实施例的第一实施方式的监视系统 的所有特征，然而，在本发明中，摄像机14位于外部区域2上方。摄像 机14通过机械连接件连接至活动平台16，在该实施方式中，该机械连接 件采用刚性轴22的形式。刚性轴22包括由但单个构件制成的细长杆， 该单个构件在一个端部24处刚性地固定至摄像机14，而在另一个端部 25处刚性地固定至活动平台16。刚性轴22可以是直的或弯曲的，并优 选定位成使其一个端部24优选在外部区域2上方架起。因此，摄像机14 可以对包围围栏11的外部区域2的较宽区域进行无阻碍的观察。轴22的长度及相对于活动平台16的角度可以结合活动平台16离开 地面的高度和与围栏11的距离以及围栏的高度来确定。对于其中系统用 于巡逻领土边界的应用来说，摄像机14只能位于根据国际法而容许的区 域中。图11示意地示出了本发明第二实施例的第二实施方式，该第二实施 方式包括如上所述的第二实施例的第一实施方式的所有元件，但加以必 要变更而具有以下区别。在该实施方式中，机械连接件以柔性弓形件32 的形式设置，该柔性弓形件32设置为使弓形件32的自由端部35设置在 围栏ll上方，位于外部区域2中。图12示意地示出了本发明第二实施例的第三实施方式，该第三实施 方式包括如上所述的第二实施例的第一实施方式的所有元件，但加以必 要变更而具有以下区别。在该实施方式中，监视系统的机械连接件以可 巻绕的柔性线缆42的形式设置。可选的是，摄像机14安装在产生气动 提升力或通过气动提升力而作用的第二平台上，例如氦气球45、风筝(未 示出)、降落伞(未示出)或滑翔机(未示出)。第二平台通过线缆42连
接至活动平台16。通过使用可巻绕的柔性线缆42，用户能够将摄像机14定位在第一 和第二实施方式的摄像机14不能定位的位置处。这允许对第一和第二实 施方式的摄像机14不能观察的运动进行观察，而这又使得外部区域2中 的盲区的范围最小。图13示意地示出了本发明第二实施例的第四实施方式，该实施方式 包括如上所述的第二实施例的第一实施方式的所有元件，但加以必要变 更而具有以下区别。在该实施方式中，监视系统的机械连接件包括具有 两个构件的刚性轴52，这两个构件在一个端部处彼此可枢转地结合，而 在它们的另一个端部处分别可枢转地结合至摄像机14和活动平台16。可 选的是，也可以设置两个以上的构件。这些构件围绕相应的轴线可枢转 地旋转，如箭头51所示。至少一个马达(未示出)控制各轴52和摄像 机相对彼此的运动。图14a和图14b示意地示出了本发明第二实施例的第五实施方式， 该实施方式包括如上所述的第二实施例的第三实施方式以及第一实施例 的第五实施方式的所有元件，但加以必要变更而具有以下区别。在该实 施方式中，摄像机14由远程控制的第二平台，例如远程控制的飞机65 (在此还被称为UAV (无人驾驶飞行器)、CUAV (线缆UAV)或TCUAV (列车线缆UAV))支撑。飞机65能够沿所有期望方向行进，但是其可 行进的距离仍至少受可巻绕的柔性线缆42的长度限制。如上所述，尽管 远程控制飞机的飞行路径通常并不以这种方式进行限制，然而在本发明 中为了保持相对靠近沿限制区域1的边界的需要监视的区域进行飞行， 受限的飞行路径是优选的。这使飞机65，特别是摄像机能够以少量时间 重新定位在不同的期望位置。可选的是，也可以使用远程控制的直升机 (未示出)、机动化降落伞(未示出)、动力滑翔机(滑翔伞)44 (参见 图13b)、或远程控制的飞船或飞艇类型的航空器(未示出)或任何垂直 起落(VTOL)的航空器。应注意的是，VTOL航空器由于其空中悬停的能力，而有利于与本 发明一起使用，特别是在着陆过程中。
图15示出了本发明的传送系统100，所述传送系统100在用于第二实施例时位于限制区域1中。活动平台i6a沿线缆线路12行进至线缆线 路12a，所述线缆线路12a仅仅是线缆线路12的延续，但位于距围栏11 的预定距离处，并且一般并不平行于线缆线路12。类似地，活动平台16b 行进至线缆线路12b。线缆线路12a和12b由支撑件102支撑，并分别延 续至传送平台110a和llOb。根据第一实施例的第五实施方式加以必要变 更来进行沿线缆线路12将活动平台16a和16b交换位置的方法。根据限制区域的性质和处于监视下的边界的长度以及活动平台的数 量、类型及速度，可以沿着边界彼此间隔预定距离地设置多个传送系统 100。本文如上关于第一实施例所述的控制站(未在图中示出)可以远程 定位或位于围栏ll附近。参考图16至图19,其示出了本发明的第一实施例和第二实施例二 者的第五实施方式的优选部件。如图16所示，并可应用于本发明的所有 实施方式，支撑柱13包括位于其上端部处的基部单元15，该基部单元 15用于支撑穿过预定路径延伸的线缆12。图17示出了跨在线缆线路12上的活动平台116。活动平台116包括 起降台168，该起降台168具有纵向缓冲件194,用于吸收着陆过程中飞 机(在图中未示出)的冲击。着陆引导件176将起降台i68结合至从巻 轴141延伸的线缆(图中未示出)，以在着陆过程中沿期望路径协助引导 飞机。弧形构件iS4接收飞机机翼并可围绕铰链185旋转以将机翼固定 在适当的位置，在该实施方式中，摄像机113位于活动平台116的前部。参考图17，但最佳地如图18所示，活动平台116通过彼此垂直并通 过连接构件117结合至活动平台116下部的轮构件系统122沿线缆12行 进。当线缆线路12包括两根线缆时，如本实施方式中所示，围绕各线缆 设置至少一组轮构件122，但是优选围绕各线缆设置至少两组轮构件122。 图18以放大视图示出了一组垂直轮构件122的放大视图。轮构件H2包 括一对竖直上轮124a、 一对竖直下轮124b、以及一对水平轮126，其中 竖直和水平的取向是相对于活动平台116在其上方行进的地面而言的。
竖直轮124a和124b分别通过其中一个刚性结合元件125结合至水平轮 126。竖直上轮124a和竖直下轮124b沿线缆从上方和下方滚动。水平轮 126基本垂直于竖直轮124a、 124b，并优选地包括小于竖直轮124a、 124b 的直径，而不接触线缆12。如图17所示，线缆12的横截面直径dl的尺寸通常小于基部单元 15的供线缆线路12经过的部分15a的直径d2。图18a以后视立体图示 出了从线缆移除的轮构件122。弹簧机构130a、 130b进一步将各上竖直 轮124a和各下竖直轮124b结合至水平轮126。上轮124a和下轮124b基 本以180度沿线缆行进。当上轮124a和下轮124b到达部分15a时，各 弹簧机构130a、 130b压縮。水平轮126围绕上铰链132和下铰链134旋 转，由此向部分15a移动直到接触所述部分15a。为了使轮构件122沿基 部单元15的部分15a行进，下竖直轮124b由此与上竖直轮124b分开(图 17)。当经过基部单元15之后，弹簧机构130a、 130b展开，从而使水平 轮126、竖直轮124a、 124b被拉至一起以夹紧线缆12。可选的是，线缆 12的横截面直径可以小于部分15a的直径。可以对弹簧机构进行远程控 制，或者弹簧机构也可以对自身进行调节。可选的是，伸縮构件可以相 应地展开和压縮，从而允许轮构件122沿线缆12和基部单元15行进。 虽然示出了四个弹簧构件130a、 130b，然而应理解的是仅需要一个弹簧 构件就可将任一下竖直轮124b从上竖直轮124b分幵。图19示出了传送平台1U0a的优选实施方式，该实施方式包括如图 8b所示和如上所述的传送平台110a的所有特征，但加以必要变更而具有 以下区别。传送平台1110a包括第一固定端部1104，固定的基部单元U15a 位于该固定端部1104上，并用于从线缆线路12接收活动平台(图中未 示出)。活动平台延续至滑动中央部，在该实施方式中，所述滑动中央部 包括滑动基部单元U15b。基部单元1115a-1115d包括位于其端部的止动 件(未示出)、这些止动件类似于图8d示出的止动件。为了使活动平台 16停止行进及允许活动平台16行进，这些止动件(未示出)优选能够相 应地升高和降低。滑动基部单元1115b移动以与固定基部单元1115c或 1115d对齐，所述基部单元1115c或1115d均位于固定端部1106上。基
部单元1115a-1115d包括与如上所述及如图16所示的基部单元15基本相 同的元件。图20示出了本发明第二实施例的第六实施方式，该实施方式 包括第二实施例的第五实施方式的所有特征，但加以必要变更而具有以 下区别。该实施方式的活动平台1116包括沿着缆线线路12在地面上行 进的无人地面车辆(UGV)。如上所述，UGV1116为活动平台16提供动 力，并且飞机65优选经过线缆42接收电能，如上所述。优选但非必要的是，所有用于本发明的马达都是电马达，这是由于 电马达与机械马达相比其相关的耗损较低。如上所述，在本发明相对于现有技术的静止监视系统的许多优点中， 本发明提供了替代破坏或损坏的物件(诸如摄像机、活动平台以及第二 平台)的能力，而不需要实际替换对象物。在现有技术的静止监视系统 中，为了使系统恢复至其最佳的效率，系统沿监视路径的破坏或损坏的 对象物必须被实际去除和替换。然而，根据本发明，活动平台可以沿路 径移动以允许可选的活动平台位于破坏的对象物的区域处。虽然在以上说明中仅仅对本发明的几个特定实施方式进行了详细的 描述，然而本领域的技术人员应理解的是本发明并不仅限于此，并且在 不脱离所公开的发明的范围和精神或不超出权利要求的范围的情况下， 可以进行其它形式及细节上的改变，如增加能够在UAV完成其任务之后 捕获该UAV的设备。
权利要求
1.一种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向上发生的禁止运动的监视系统，所述系统包括a.用于监测所述禁止运动的一个或多个摄像机，所述一个或多个摄像机与控制站进行数据通信；b.一个或多个活动平台，每个活动平台都可沿着沿所述道路的期望路径移动；c.机械连接器，其用于将至少一个所述摄像机连接至至少一个所述活动平台，由此产生所述摄像机和所述活动平台之间的空间距离的投影；以及d.控制站，其用于接收和处理来自所述一个或多个摄像机的数据并将数据传送至所述一个或多个摄像机；其中，所述投影的长度是可调的。
2. 根据权利要求l所述的监视系统，其中，所述机械连接器从由以 下构成的组中任选其一a. 刚性轴；b. 气动的柔性弓形件； C.至少两个枢转连接的刚性构件；以及 d.可巻绕的柔性线缆。
3. 根据权利要求2所述的监视系统，其中，所述摄像机安装在远程控制的第二平台上，其中所述第二平台能够独立地进行运动，并通过所 述线缆连接至所述活动平台。
4. 根据权利要求3所述的监视系统，其中，所述远程控制的第二平台从由以下构成的组中任选其一a. 远程控制的直升机；b. 垂直起落航空器；c. 机动化的降落伞；d. 滑翔伞；e. 远程控制的飞船；以及f. 远程控制的飞机。
5. 根据权利要求2所述的监视系统，其中，所述摄像机安装在产生气动力或通过气动力作用的第二平台上。
6. 根据权利要求5所述的监视系统，其中，产生气动力或通过气动 力作用的所述第二平台从由以下构成的组中任选其一.-a. 氦气球；b. 风筝；c. 降落伞；以及d. 滑翔机。
7. 根据权利要求3至6中任一所述的监视系统，其中，所述活动平台还包括起落机构，该起落机构用于使所述第二平台在其上着陆及从其 起飞。
8. 根据权利要求7所述的监视系统，其中，所述起落机构包括至少 一个起降台和可延伸臂，所述可延伸臂用于将所述起降台连接至所述活 动平台。
9. 根据权利要求8所述的监视系统，其中，所述起落机构还包括用于将所述第二平台引导至所述起落机构的系统，其中所述引导系统包括a. 位于所述起落机构上的包括发送器和接收器的传感器；以及b. 位于所述第二平台上的包括接收器和发送器的传感器；其中，各所述发送器能够发送至少一个信号，而各所述接收器能够 接收至少一个信号，并且其中，所述引导系统对所述信号进行解析以产 生控制信号，从而在飞行过程期间和着陆过程期间弓(导所述第二平台。
10. 根据权利要求7所述的监视系统，其中，所述起落机构还包括可延伸和可折叠的网，所述网用于在着陆过程中接收所述第二平台。
11. 根据权利要求7所述的监视系统，其中，所述起落机构还包括可延伸和可折叠的网，所述网用于在所述第二平台着陆之后固定所述第二 平台。
12. 根据权利要求7所述的监视系统，其中，所述起落机构还包括 缓冲件，该缓冲件用于在所述第二平台着陆过程中吸收该第二平台的冲 击。
13. 根据权利要求4所述的监视系统，其中，所述第二平台通过从 远程电能源供应并通过所述机械连接器传送至所述第二平台的电提供动 力。
14. 根据权利要求4所述的监视系统，其中，所述第二平台由以下构成的组中的任一个提供动力a. 电池；b. 太阳能； C.燃料电池；以及 d.汽油。
15. 根据权利要求6所述的监视系统，其中，所述第二平台还包括 至少一个连接至推进机构的马达，以使所述第二平台移动或悬停。
16. 根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述活动平台行进所 沿的路径包括以下构成的组中的任意至少一个a. 线缆线路；以及b. 轨道。
17. 根据权利要求16所述的监视系统，其中，所述活动平台通过由 以下构成的组中的任一个驱动a. 汽油马达；b. 电马达，其中通过所述线缆线路或轨道将所述电传导至该马达。
18. 根据权利要求7所述的监视系统，其中，所述第二平台还包括附接于其上的具有公共服务公告的标识。
19. 根据权利要求7所述的监视系统，其中，所述活动平台被所述 第二平台沿所述路径牵引。
20. 根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述系统还包括传送 系统，该传送系统包括至少一个传送平台，所述传送平台用于将至少一 个活动平台从所述路径的一部分传送至所述路径的另一部分，由此使其 中 一个所述平台经过另 一个所述平台。
21. 根据权利要求20所述的监视系统，其中，所述传送平台包括a. 第一端固定部，其包括至少一个由端部轨道支撑的线缆，用于使至少一个活动平台行进至所述第一端固定部及从该第一端固定部行进；b. 第二端固定部，其包括至少一个由端部轨道支撑的线缆，用于使 至少一个活动平台行进至所述第二端固定部和从该第二端固定部行进；c. 滑动中央部，其包括至少一个由中央轨道支撑的线缆，其中所述中央轨道可以与任一个所述端部轨道对齐。
22. 根据权利要求4所述的监视系统，其中，所述第二平台还包括 用于放出和巻绕所述线缆的巻轴。
23. 根据权利要求22所述的监视系统，其中，所述线缆包括位于连 接至所述巻轴的端部处的弹簧机构。
24. 根据权利要求22所述的监视系统，其中，所述巻轴包括用于防 止所述线缆被完全放出的传感器。
25. 根据权利要求22所述的监视系统，其中，所述巻轴包括用于监 测所述活动平台和所述第二平台之间的距离的传感器。
26. 根据权利要求4所述的监视系统，该监视系统还包括用于将所 述线缆与所述第二平台断开的机构。
27. 根据权利要求4所述的监视系统，其中，所述第二平台包括用 于稳定所述平台的运动的稳定系统。
28. 根据权利要求4所述的监视系统，其中，所述第二平台包括可 折叠或可縮回的翼。
29. 根据权利要求1所述的监视系统，其中，所述控制站包括计算 机，所述计算机包括输入设备和输出设备。
30. 根据权利要求29所述的监视系统，其中，所述控制站包括个人 数字助理。
31. 根据权利要求29所述的监视系统，其中，所述控制站控制所述 活动平台、所述第二平台、以及所述摄像机的运动。
32. 根据权利要求16所述的监视系统，其中，所述活动平台通过轮 构件系统可沿所述线缆或轨道移动，所述轮构件系统包括上竖直轮、下 竖直轮、以及水平轮。
33. 根据权利要求32所述的监视系统，其中，所述下竖直轮通过弹 簧机构与所述上竖直轮分开。
34. 根据权利要求1所述的监视系统，所述监视系统还包括在限制区域外的外部区域，其中，至少一个活动平台位于所述限制区域中，而 所述摄像机能够至少定位在所述外部区域中，以观察所述外部区域的至 少一部分。
35. —种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向上发生的 禁止运动的监视系统，所述系统包括-.a. 用于监测所述禁止运动的一个或多个摄像机，所述一个或多个摄像 机与控制站进行数据通信；b. —个或多个活动平台，每个活动平台都可沿着沿所述道路的期望 路径移动；c. 机械连接器，其用于将至少一个所述摄像机连接至至少一个所述活 动平台，由此产生所述摄像机和所述活动平台之间的空间距离的投影； 以及d. 控制站，其用于接收和处理来自所述一个或多个摄像机的数据并 将数据传送至所述一个或多个摄像机；其中，所述投影是固定的，并且其中，所述投影的长度大于等于所 述摄像机和所述禁止运动的位置之间的空间距离的投影与所述禁止运动 的位置和所述活动平台之间的空间距离的投影的总距离。
36. —种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向上发生的 禁止运动的方法，所述方法包括a.提供一种监视系统，其包括1. 用于监测所述禁止运动的一个或多个摄像机，所述一个或多个 摄像机与控制站进行数据通信；2. —个或多个活动平台，每个活动平台都可沿着沿所述道路的期望路径移动；3. 第二平台，至少一个所述摄像机连接至所述第二平台；4. 可巻绕的线缆，其用于将所述第二平台连接至其中一个所述活 动平台；以及5. 控制站，其用于接收和处理来自所述一个或多个摄像机的数据 并将数据传送至所述一个或多个摄像机，并用于控制所述活动平台、所述第二平台、以及所述摄像机的运动；b. 提供动力源，以将动力传送至所述活动平台和所述第二平台；c. 通过所述线缆将动力传送至所述第二平台；d. 任选地弓I导所述活动平台沿所述路径行进；e. 通过所述摄像机监测沿所述道路发生的禁止运动；以及f. 从所述摄像机将数据传送至所述控制站。
37. 根据权利要求36所述的方法，其中，所述第二平台能够独立地 进行运动。
38. 根据权利要求37所述的方法，其中，所述远程控制的第二平台 从以下构成的组中任选其一 a. 远程控制的直升机；b. 垂直起落航空器；c. 机动化的降落伞；d. 滑翔伞；e. 远程控制的飞船；以及f. 远程控制的飞机。
全文摘要
本发明提供监测沿预定路径发生的禁止运动的监视系统和方法。本发明涉及一种用于监测沿道路的一个或多个位置处在任意方向上发生的禁止运动的监视系统。所述系统包括摄像机，其与控制站进行数据通信，并用于监测所述禁止运动；活动平台，其可沿着沿所述道路的期望路径移动；机械连接器，其用于将所述摄像机连接至所述活动平台，由此产生所述摄像机和所述活动平台之间的空间距离的可调投影；以及控制站，其用于接收和处理来自所述摄像机的数据并将数据传送至所述摄像机。
文档编号G08B13/196GK101213579SQ200680024041
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者奥弗尔·鲁宾 申请人:普兰纳姆威申有限公司