Автоматизированный комплекс для видеонаблюдения

(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ДРОЗД ГРИГОРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ; КАРАХАНЯН ГАЙК СЕЙРАНОВИЧ (BY) Изобретение относится к способу проведения аэрофотовидеосъемки, а именно для топографической съемки местности, создания планов и карт, производства кино- и видеофильмов и репортажей, проектирования, геологоразведки, а также организации наблюдения и записи в режиме онлайн за массовыми мероприятиями. Технический результат: беспилотный дистанционный режим управления аэростатом как на открытой местности, так и в больших закрытых помещениях (стадионах, спортивных залах и т.п. объектах) для осуществления аэрофотовидеосъемки. Автоматизированный комплекс 1 отличается тем, что летательный аппарат содержит аэростат 2 с гондолой 3 и систему управления полетом с наземным пультом управления летательным аппаратом. Гондола 3 аэростата 2 оснащена по меньшей мере двумя двигателями вертикальной тяги 16, 17 и двумя маршевыми двигателями 9, 10 горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги. Гондола 3 содержат систему управления плавучестью с баланетом 52 для изменения высоты подъема аэростата 2 и устройство телеметрии 23. Система аэрофотовидеосъемки 33 содержит устройство приема-передачи видеосигнала 34 и устройство управления 35 камерой 43 и смонтирована на подвесной платформе 36, стабилизированной посредством трех гироскопов 37. 014620 Область техники Изобретение относится к способу проведения аэрофотовидеосъемки, а именно для топографической съемки местности, создания планов и карт, производства кино- и видеофильмов и репортажей, проектирования, геологоразведки, а также организации наблюдения и записи в режиме он-лайн за массовыми мероприятиями. Предшествующий уровень техники Известен способ проведения маршрутной аэросъемки [1]. Аэросъемку проводят с борта летательного аппарата - ракетоплана, запускаемого по маршруту съемки по баллистической траектории со стартовым углом наклона к горизонтали от 40 до 89, который в верхней точке баллистической траектории увеличением аэродинамического качества переводят в планирующий полет по маршруту съемки, при снижении ЛА на 20-60% от достигнутой максимальной высоты подъема его разворачивают на обратный курс и возвращают в зону запуска. Недостатком известного способа является неэффективность проведения локального аэромониторинга объектов. Известен способ локального аэромониторинга геотехнических систем [2]. Способ включает съемку с выдерживанием трассы полета на высоте до 500 м с помощью курсовой камеры и навигационных данных, координатную привязку снимков с возможностью последующего их селективного вызова. При этом курсовую камеру и съемочную камеру - TV камеру высокого разрешения - устанавливают по продольной оси летательного аппарата, причем съемочную камеру с возможностью вращения в горизонтальной плоскости и направляют перпендикулярно линии съемочного галса, а курсовую камеру - с возможностью вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и направляют на опознавательный знак в конце линии съемочного галса, при этом в штатном режиме съемки камеры устанавливают так, что их оптические оси лежат в плоскости, проходящей через продольную ось летательного аппарата и линию съемочного галса, а при режиме ветрового воздействия съемочный галс выдерживают путем поворота камер на угол компенсации и в интерактивном режиме отслеживают по положению отображаемого на бортовых видеомониторах опознавательного знака и по навигационным данным, получение которых синхронизируют с проведением радиометрической и геометрической коррекции с последующим сжатием, сохранением и регистрацией покадровой видеоинформации в геоинформационной базе данных. Синхронизацию радиометрической и геометрической коррекции, сжатие и сохранение покадровой видеоинформации в геоинформационной базе данных с получением навигационных данных осуществляют по бортовому генератору времени. Бортовой генератор времени до начала аэромониторинга калибруют по атомным часам через Интернет. Геоинформационную базу данных организуют путем интеграции покадровой видеоинформации с координатно-временной привязкой по линии съемочного галса. Покадровую съемку осуществляют с интервалом времени, требуемым для продольного перекрытия смежных кадров линии съемочного галса. Выдерживание съемочного галса в интерактивном режиме осуществляют путем отображения текущей видеоинформации от съемочной и курсовой камер на видеомониторах блоков управления полетом и аэровизуального наблюдения. Съемочный галс при режиме ветрового воздействия корректируют на основе информации геоинформационной базы данных. К недостатку этого способа следует отнести сложность процесса съемки и управления полетом при локальной аэрофотосъемке объектов. Наиболее близка к предлагаемому изобретению бортовая система локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы [3]. Система включает связанные с бортовым компьютером блок управления полетом по плану местности и по навигационным данным GPS-приемника, а также оптический блок на базе аэросъемочной и курсовой камер высокого разрешения. Оптический блок оснащен цифровыми камерами с возможностью вращения одной из камер в плоскости оптических осей камер и установлен на траверсе, выполненной в виде модульной конструкции, каждый модуль которой снабжен приводом вращения в ортогональной плоскости, причем оптический блок установлен на модуле с возможностью вращения в вертикальной плоскости с помощью привода с изменяемой полярностью, а модуль с приводом вращения в горизонтальной плоскости установлен на опорно-поворотном в вертикальной плоскости кронштейне, снабженном механизмом стопорения в заданном положении, кроме того,система дополнительно содержит дистанционный командный прибор, связанный с траверсой и всеми блоками, а также синхронизатор таймеров камер оптического блока и GPS-приемника. Курсовая камера установлена в оптическом блоке с возможностью вращения в плоскости оптических осей камер. Курсовой камерой является TV-камера. Бортовая система снабжена гироскопическим нивелиром, который связан с командным прибором. Опорно-поворотный кронштейн установлен с возможностью контроля установки угла поворота, а соосно с опорно-поворотным кронштейном неподвижно установлена угломерная панель. В командном приборе установлено управляемое концевыми выключателями реле, изменяющее полярность привода. Упоры концевых выключателей регулируемые. В командном приборе установлен таймер, соединенный с приводом с изменяемой полярностью и тумблер для фотосъемки с одиночной экспозицией. Таймеры камер оптического блока и GPS-приемника откалиброваны по атомным часам сервера точного времени. Недостатком известной бортовой системы является сложность ее выполнения, а также невозмож-1 014620 ность ее использования в закрытых помещениях. Целью изобретения является устранение указанных недостатков и создание автоматизированного комплекса для аэрофотовидеосъемки с возможностью проведения съемки как в открытом пространстве,так и в закрытых помещениях. Техническим результатом изобретения является осуществление аэрофотовидеосъемки в беспилотном режиме с дистанционным управлением аэростатом на открытой местности, а также в больших закрытых помещениях - стадионах, спортивных залах и т.п. объектах и повышение безопасности полетов. Раскрытие изобретения Технический результат достигается тем, что в автоматизированном комплексе для видеонаблюдения, содержащим летательный аппарат, системы управления полетом и аэрофотовидеосъемкой с фотовидеокамерой/телекамерой, согласно изобретению, летательный аппарат содержит аэростат с гондолой,система управления полетом снабжена наземным пультом управления летательным аппаратом, при этом гондола оснащена по меньшей мере двумя двигателями вертикальной тяги и двумя маршевыми двигателями горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги и содержат систему управления плавучестью для изменения высоты подъема аэростата, а также устройство аварийного спуска и устройство телеметрии; система аэрофотовидеосъемки содержит устройство приема-передачи видеосигнала и устройство управления видеофотокамерой/телекамерой и смонтирована на подвесной платформе, стабилизированной посредством трех гироскопов. Подвесная платформа выполнена с возможностью независимого перемещения фотовидеокамеры/телекамеры по трем взаимно перпендикулярным осям х, у, z с углом поворота по горизонтали на 360 и углом поворота по оси у на 60, оси z на 90. Устройство управления фотовидеокамерой/телекамерой выполнено в виде дистанционного радиоуправляемого пульта в виде 4-12-канального передатчика. Двигатели вертикальной и горизонтальной тяги выполнены реверсивными, а маршевые двигатели горизонтальной тяги закреплены с возможностью поворота на оси крепления. Летательный аппарат выполнен с возможностью движения по горизонтали вперед и назад, по вертикали - вниз и вверх, а также произведения разворота на месте и зависания над объектом съемки. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлен общий вид комплекса видеонаблюдения с аэростатом, оборудованным гондолой; на фиг. 2 - схема подвеса к аэростату двигателей вертикальной и горизонтальной тяги; на фиг. 3 - принципиальная схема управления фотовидеокамерой/телекамерой; на фиг. 4 - принципиальная схема приема-передачи видеосигнала; на фиг. 5 - принципиальная схема управления гондолой; на фиг. 6 - принципиальная схема телеметрического контроля полета аэростата; на фиг. 7 - принципиальная схема управления полетом аэростата. Лучший вариант реализации изобретения Автоматизированный комплекс 1 содержит аэростат 2 с прикрепленной гондолой 3, систему управления 4 гондолой 3, включающую приемник команд 5, функционально связанный с передающим устройством 6, снабженный источниками питания 6 и 7 соответственно; приемник команд 5 функционально связан с сервисным механизмом 8 угла наклона маршевых двигателей горизонтальной тяги 9 и 10, датчиком ускорения 11, ультразвуковым датчиком препятствий 12, регуляторами оборотов вертикальной тяги 13, 14 двигателей вертикальной тяги 16, 17 с источником питания 15 для регуляторов оборотов 13,14; устройство дополнительного подрулирования 18, связанное с регуляторами оборотов 19, 20 маршевых двигателей 9, 10 с источником питания 21 для регуляторов оборотов 19, 20. Маршевые двигатели 9,10 смонтированы на платформе 22 с возможностью поворота на оси крепления и создания дополнительной вертикальной тяги и содержат устройство подрулирования 18 с регуляторами оборотов 19, 20 маршевых двигателей 9, 10 с возможностью изменения высоты подъема аэростата 2. Гондола 3 (фиг. 6) содержит устройство аварийного спуска (на чертеже не показано), систему управления плавучестью с баланетом 52 и устройство телеметрии 23, включающее приемник команд 24 с индикатором 25 и источником питания 26, передатчик 27, функционально связанный с приемником команд 24 и датчиками высоты 28, скорости 29, напряжения 30, температуры окружающей среды 31 и датчиком GPS 32. Система аэрофотовидеосъемки 33 смонтирована на подвесной платформе 36 гондолы 3 и включает устройство приема-передачи видеосигнала 34, устройство управления 35 фотовидеокамерой/телекамерой 43 (далее камера 43), которая стабилизирована тремя гироскопами 37 и включает приемник команд 48,функционально связанный с наземным дистанционным радиоуправляемым пультом 53 в виде 4-12 канального передатчика с собственным источником питания 54; источник питания 58 со стабилизатором 59 приемника команд 48, который связан с сервомеханизмами 49 (ZOOM), 50 (для включения тепловизора) и 51 (для включения камеры 43) и систему управления баланетом 52. Устройство приема-передачи видеосигнала 34 содержит приемник сигнала 38 с источником питания 46, функционально связанный с передающим устройством 39 со своим источником питания 47. Приемник сигнала 38 связан с преобразователем видеосигнала 40, который соединен с монитором 41, по-2 014620 следний связан с записывающим устройством 42. Передающее устройство 39 функционально связано с камерой 43, содержащей свой источник питания 45, и цифровым устройством записи 44. Промышленная применимость Автоматизированный комплекс 1 автотранспортом или иным средством доставляют в район организации аэрофотовидиосъемки. Далее оболочку аэростата 2, предварительно закрепленную посредством привязного троса для предотвращения неуправляемого взлета (на чертеже не показано), наполняют газом(гелием), к оболочке подвешивают гондолу 3 с маршевыми двигателями 9, 10 горизонтальной тяги и двигателями вертикальной тяги 16, 17. В гондоле 3 предварительно размещают систему управления 4 с приемником команд 5, передающим устройством 6 с источниками питания 6 и 7. На подвесной платформе 36 к гондоле 3 крепят систему аэрофотовидеосъемки 33 и приводят в рабочую готовность все системы и устройства автоматизированного комплекса 1. Затем посредством системы 4 управления гондолой 3 через передающее устройство 6 подают необходимые команды на приемник команд 5, осуществляют запуск двигателей вертикальной тяги 16, 17, маршевых двигателей 9, 10, освобождают гондолу 3 от привязного троса и, управляя посредством сервомеханизма 8 углом наклона маршевых двигателей 9, 10 и регуляторами оборотов 13, 14, 19, 20 двигателей вертикальной тяги 16, 17 и маршевых двигателей 9, 10,в беспилотном режиме направляют автоматизированный комплекс 1 непосредственно в район проведения видеонаблюдения. Посредством систем (24, 27) устройства телеметрии 23 производят постоянный контроль высоты полета (датчик 28), скорости ветра (датчик 29), температуры воздуха (датчик 30), координат (датчик GPS 32) и с учетом показаний датчика ускорения 11 и ультразвукового датчика препятствий 12 обеспечивают оптимальное управление аэростатом 2 путем непрерывного контроля и коррекции работы двигателей вертикальной тяги 16, 17, маршевых двигателей 9, 10 гондолы 3. При этом аэростат 2(фиг. 7, поз. 1, 2, 3) ориентируют над объектом наблюдения, осуществляя необходимые маневры: движение по горизонтали - вперед-назад, движение по вертикали - вверх-вниз, разворот на месте или зависание на заданной высоте. Указанные маневры осуществляют путем реверса двигателей вертикальной тяги 16,17, маршевых двигателей 9, 10 и создания дополнительной вертикальной тяги за счет устройства дополнительного подруливания 18 маршевых двигателей 9, 10. Управления плавучестью для изменения высоты подъема аэростата или в случае аварийного спуска осуществляют дополнительно системой управления баланетом 52, что позволяет устанавливать разный объем газа в оболочке аэростата 2. После завершения ориентации комплекса 1 над объектом видеонаблюдения с наземного дистанционного радиоуправляемого пульта 53 с программным управлением в приемник команд 48 подают управляющие сигналы на устройства управления 35 камерой 43. Камеру 43 после наведения на объект наблюдения стабилизируют гироскопами по осям X, У, Z и удерживают в заданном направлении сервомеханизмами 55, 56,57. По оси X сервомеханизмом 55 обеспечивают поворот камеры 43 на 360, а сервомеханизмами 56 и 57 соответственно по осям Y и Z на 60 и 90, удерживая тем самым объект съемки в фокусе камеры 43 и осуществляя видеонаблюдение в соответствии с поставленной задачей. Автоматизированный комплекс 1 в предложенном исполнении работает в беспилотном режиме и хорошо показал себя при проведении работ для различных целей: топографической съемки местности и создания планов и карт; в проектировании и строительстве для изучения природных и техногенных условий территории, эффективного планирования земельных участков, разработки предпроектной, градостроительной и рабочей документации в строительстве, создании государственных кадастров и информационных систем поселений; в сельском и лесном хозяйстве для разработки, планирования и мониторинга сельскохозяйственных и лесных угодий; в археологии и геологоразведке для проведения разведывательных работ; в производстве кинофильмов, видиоклипов, ТВ-программ и репортажей - для создания панорамных сцен, объемных сюжетов, передачи динамики спортивных соревнований и масштабных праздничных мероприятий; в производстве компьютерных игр как основа для создания 3D-моделей и анимации; в рекламной деятельности - для создания эффектной панорамной съемки пейзажей, фотографий зданий, других объектов и достопримечательностей в лучших ракурсах и последующего их размещения на календарях, в буклетах, туристических каталогах, создание рекламных видеороликов и фильмов,мультимедиа-презентаций с использованием панорамных сюжетов; в сфере торговли недвижимостью - получение фотографий объектов (зданий, земельных участков и т.д.) для оперативной или удаленной работы с покупателями; в сфере обеспечения безопасности - для организации видеонаблюдения массовых мероприятий и объектов охраны, видеоконтроля над авто- и железнодорожными трассами, мониторинга лесных массивов с целью обнаружения очагов пожаров. Беспилотное пилотирование аэростата с автоматизированным комплексом видеонаблюдения существенно облегчает выполнение полетов, т.к. исключает многочисленные согласования, связанные с получением разрешения на пилотирование таких воздушных судов и повышает безопасность полетов. Источники информации 1. Способ проведения маршрутной аэросъемки, патент RU2213326 С 1, (24) 20.03.2002; (45) 27.09.2003. 2. Способ локального аэромониторинга геотехнических систем и бортовой комплекс для его осуще-3 014620 ствления, патент RU2227271 С 1, (24) 10.12.2002; (46) 20.04.2004. 3. Бортовая система локального аэромониторинга объектов природно-техногенной сферы, патентRU2213326 С 1, (24) 09.06.2006; (45) 27.01.2008 (прототип). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Автоматизированный комплекс для видеонаблюдения, содержащий летательный аппарат, системы управления полетом и аэрофотовидеосъемкой с фотовидеокамерой/телекамерой, отличающийся тем,что летательный аппарат содержит аэростат с гондолой, система управления полетом снабжена наземным пультом управления летательным аппаратом, при этом гондола оснащена по меньшей мере двумя двигателями вертикальной тяги и двумя маршевыми двигателями горизонтальной тяги, последние смонтированы с возможностью создания дополнительной вертикальной тяги и содержат систему управления плавучестью для изменения высоты подъема аэростата, а также устройство аварийного спуска и устройство телеметрии; система аэрофотовидеосъемки содержит устройство приема-передачи видеосигнала и устройство управления видеофотокамерой/телекамерой и смонтирована на подвесной платформе, стабилизированной посредством трех гироскопов. 2. Автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что подвесная платформа выполнена с возможностью независимого перемещения фотовидеокамеры/телекамеры по трем взаимно перпендикулярным осям х, у, z с углом поворота по горизонтали на 360 и углом поворота по оси у на 60, оси z на 90. 3. Автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что устройство управления фотовидеокамерой/телекамерой выполнено в виде дистанционного радиоуправляемого пульта в виде 4-12 канального передатчика. 4. Автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что двигатели вертикальной и горизонтальной тяги выполнены реверсивными, а маршевые двигатели горизонтальной тяги закреплены с возможностью поворота на оси крепления. 5. Автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что летательный аппарат выполнен с возможностью движения по горизонтали вперед и назад, по вертикали - вниз и вверх, а также может выполнять разворот на месте и зависать над объектом съемки.