BR112019023614A2

BR112019023614A2 - Sistemas de monitoramento e método para uso em uma aeronave

Info

Publication number: BR112019023614A2
Application number: BR112019023614-7A
Authority: BR
Inventors: Dean Naiman Alexander; Stoschek Arne; Cocaud Cedric; Thomas Lovering Zachary
Original assignee: A^3 By Airbus, Llc
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2020-05-26
Also published as: CA3062578A1; AU2018266655A1; US11249494B2; CN111316129A; US20200166956A1; EP3635436A1; KR20200003911A; WO2018208784A1; RU2019135706A; EP3635436A4; JP2020520501A

Abstract

um sistema de monitoramento (5) para uma aeronave (10) possui sensores (20, 30) que são usados para detectar a presença de objetos (15) ao redor da aeronave (10) para evitar colisão, navegação ou outros propósitos. pelo menos um dos sensores (20) pode ser configurado para detectar objetos ao redor da aeronave (10) e fornecer dados indicativos dos objetos detectados (15). o sistema de monitoramento (5) pode usar informações do sensor (20) e informações sobre a aeronave (10) para determinar um envelope de escape (25) incluindo possíveis rotas que a aeronave (10) pode seguir para evitar colisão com o objeto (15). o sistema de monitoramento (5) pode selecionar um caminho de escape (25) com base no envelope de escape (25) e controlar a aeronave (10) para seguir o caminho de escape (25) para evitar colisão com um ou mais objetos.

Description

SISTEMAS DE MONITORAMENTO E MÉTODO PARA USO EM UMA AERONAVE

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica Prioridade ao Pedido Provisório dos EUA No. 62/503.311, intitulado Systems and Methods for Sensing and Avoiding External Objects for Aircraft e depositado em 8 de maio de 2017, que é incorporado aqui por referência.

ANTECEDENTES

[0002] Uma aeronave pode encontrar uma ampla variedade de riscos de colisão durante o voo, como detritos, outras aeronaves, equipamentos, edifícios, pássaros, terrenos e outros objetos. A colisão com qualquer objeto desse tipo pode causar danos significativos a uma aeronave e, em alguns casos, ferir seus ocupantes. Sensores podem ser usados para detectar objetos que apresentam um risco de colisão e avisar um piloto sobre os riscos de colisão detectados. Se uma aeronave for auto-pilotada, os dados do sensor indicativos de objetos ao redor da aeronave podem ser usados por um controlador para evitar colisão com os objetos detectados. Em outros exemplos, os objetos podem ser detectados e classificados para auxiliar na navegação ou controle da aeronave de outras maneiras.

[0003] Para garantir uma operação segura e eficiente de uma aeronave, é desejável que a aeronave detecte objetos no espaço ao redor da aeronave. No entanto, a detecção de objetos ao redor de uma aeronave e a determinação de um caminho adequado para a aeronave seguir, a fim de evitar colisões com os objetos, podem ser um desafio. Como um exemplo, para uma aeronave, é possível que haja um grande número de objetos nas proximidades, e esses

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2/48 objetos podem estar localizados em qualquer direção da aeronave e se mover em várias direções a várias velocidades. Além disso, qualquer falha em detectar e evitar com precisão um objeto pode ser catastrófica. Os sistemas capazes de executar as avaliações necessárias para detectar e evitar com segurança objetos externos à aeronave podem ser caros ou onerosos para projetar ou implementar.

[0004] Técnicas melhoradas para detectar e evitar de forma confiável objetos dentro de uma vizinhança de uma aeronave são geralmente desejadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0005] A divulgação pode ser melhor compreendida com referência aos desenhos a seguir. Os elementos dos desenhos não estão necessariamente em escala em relação um ao outro, ao invés disso, ênfase é posta para a ilustração clara dos princípios da divulgação.

[0006] A FIG. 1 representa uma vista em perspectiva tridimensional de uma aeronave que possui um sistema de monitoramento de aeronave de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0007] A FIG. 2 representa uma vista em perspectiva superior de uma aeronave, como é representado pela FIG. 1, de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0008] A FIG. 3 é um diagrama de blocos que ilustra vários componentes de um sistema de monitoramento de aeronave de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

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[0009] A FIG. 4 é um diagrama de blocos que ilustra um elemento de detecção e prevenção de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0010] A FIG. 5 é um diagrama de blocos que ilustra um elemento de processamento de missão de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0011] A FIG. 6 é uma vista em perspectiva superior de uma aeronave, como é representado pela FIG. 1, de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0012] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma aeronave, como é representado pela FIG. 1, de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0013] A FIG. 8 é um fluxograma que ilustra um método para detectar e evitar objetos externos de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0014] A FIG. 9 é um diagrama de blocos que ilustra um controlador de frota de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

[0015] A FIG. 10 é um diagrama de blocos que ilustra um elemento de detecção e prevenção de acordo com algumas concretizações da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] A presente divulgação refere-se de forma geral a sistemas e métodos para veículos para detectar e evitar objetos externos a aeronaves. Em algumas concretizações, uma aeronave

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4/48 inclui um sistema de monitoramento de aeronaves com sensores que são usados para detectar a presença de objetos ao redor da aeronave para evitar colisão, navegação ou outros propósitos. Pelo menos um dos sensores pode ser configurado para detectar objetos dentro do campo de visão do sensor e fornecer dados do sensor indicativos dos objetos detectados. A aeronave pode então ser controlada com base nos dados do sensor. Como exemplo, a velocidade ou a direção da aeronave pode ser controlada para evitar colisão com um objeto detectado, para navegar a aeronave para um local desejado em relação a um objeto detectado ou para controlar a aeronave para outros fins.

[0017] Quando o sistema de monitoramento da aeronave detecta um objeto que é uma ameaça de colisão, o sistema de monitoramento da aeronave pode gerar um envelope de escape para a aeronave. O envelope de escape pode ser baseado em várias informações e definir uma variedade de caminhos possíveis para a aeronave seguir. O sistema pode gerar o envelope de escape usando informações sobre o objeto detectado, a aeronave, a rota da aeronave ou outras informações. Usando dados do sensor, o sistema pode determinar a localização e a velocidade do objeto e classificar o tipo de objeto detectado. O sistema pode determinar a distância entre o objeto e a aeronave, bem como as capacidades de manobra do objeto com base no tipo de objeto identificado. O sistema também pode usar informações sobre a aeronave, como suas capacidades (por exemplo, manobrabilidade), orçamento de energia, ou status operacional, para criar o envelope de escape. O sistema também pode usar informações sobre a rota que a aeronave está percorrendo, como localizações conhecidas de objetos, restrições de espaço aéreo ou condições climáticas.

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[0018] Depois que o sistema gera o envelope de escape, ele pode identificar e validar um caminho de escape que está dentro do envelope. O caminho de escape pode representar uma rota que a aeronave pode seguir para evitar com segurança uma colisão com o objeto. O sistema pode selecionar um caminho de escape contabilizando várias informações, como margens de segurança de manobra ou efeitos no conforto do passageiro ou na integridade da carga. Por exemplo, o caminho de escape selecionado pode permitir que a aeronave evite colidir sem exigir manobras gue de outra forma causariam desconforto indevido ao passageiro. O sistema pode validar o caminho de escape, como com base em informações sobre as capacidades ou operações atuais da aeronave, e fornecer o caminho de escape para o controlador da aeronave seguir se o sistema determinar que o caminho é válido. Caso contrário, o sistema de monitoramento da aeronave poderá usar novas informações para atualizar o envelope de escape e selecionar um novo caminho de escape.

[0019] A FIG. 1 representa uma vista em perspectiva tridimensional de uma aeronave 10 tendo um sistema de monitoramento de aeronave 5 de acordo com algumas concretizações da presente divulgação. O sistema 5 está configurado para usar sensores 20, 30 para detectar um objeto 15 que está dentro de uma certa vizinhança da aeronave 10, tal como próximo a uma trajetória de voo da aeronave 10. O sistema 5 também está configurado para determinar informações sobre a aeronave 10 e sua rota. O sistema 5 pode determinar um caminho de escape seguro para a aeronave 10 seguir que evitará uma colisão com o objeto 15.

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[0020] Observe que o objeto 15 pode ser de vários tipos que a aeronave 10 pode encontrar durante o voo. Como um exemplo, o objeto 15 pode ser outra aeronave, como um drone, avião ou helicóptero. O objeto 15 também pode ser um pássaro, detritos ou terreno que estão próximos a um caminho da aeronave 10. Em algumas concretizações, o objeto 15 pode ser vários tipos de objetos que podem danificar a aeronave 10 se a aeronave 10 e o objeto 15 colidirem. A este respeito, o sistema de monitoramento de aeronave 5 está configurado para detectar qualquer objeto 15 que apresenta um risco de colisão e classificá-lo como descrito aqui .

[0021] O objeto 15 da FIG. 1 é representado como um único objeto que tem um tamanho e forma específicos, mas será entendido que o objeto 15 pode ter várias características. Além disso, embora um único objeto 15 seja representado pela FIG. 1, pode haver qualquer número de objetos 15 dentro de uma vizinhança da aeronave 10 em outras concretizações. O objeto 15 pode ser estacionário, como quando o objeto 15 é um edifício, mas em algumas concretizações, o objeto 15 pode ser capaz de se mover. Por exemplo, o objeto 15 pode ser outra aeronave em movimento ao longo de um caminho que pode representar um risco de colisão com a aeronave 10. O objeto 15 pode ser outros obstáculos (por exemplo, terrenos ou edifícios) que representam um risco para a operação segura da aeronave 10 em outras concretizações.

[0022] A aeronave 10 pode ser de vários tipos, mas na concretização da FIG. 1, a aeronave 10 é representada como uma aeronave vertical de decolagem e pouso (VTOL) autônoma 10. A aeronave 10 pode ser configurada para transportar vários tipos

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7/48 de cargas úteis (por exemplo, passageiros, carga, etc.). Embora as concretizações divulgadas neste documento geralmente digam respeito à funcionalidade atribuída ao sistema de monitoramento de aeronave 5 como implementado em uma aeronave, em outras concretizações, sistemas com funcionalidade semelhante podem ser utilizados com outros tipos de veículos 10, como automóveis ou embarcações. A aeronave 10 pode ser tripulada ou não tripulada e pode ser configurada para operar sob controle de várias fontes. Na concretização da FIG. 1, a aeronave 10 está configurada para voo autopilotado (por exemplo, autônomo). Como um exemplo, a aeronave 10 pode ser configurada para executar um voo autônomo seguindo uma rota predeterminada para o seu destino. O sistema de monitoramento de aeronave 5 está configurado para se comunicar com um controlador de voo (não mostrado na FIG. 1) na aeronave 10 para controlar a aeronave 10, como aqui descrito. Em outras concretizações, a aeronave 10 pode ser configurada para operar sob controle remoto, como por comunicação sem fio (por exemplo, rádio) com um piloto remoto. Vários outros tipos de técnicas e sistemas podem ser utilizados para controlar a operação da aeronave 10.

[0023] Na concretização da FIG. 1, a aeronave 10 tem um ou mais sensores 20 de um primeiro tipo (por exemplo, câmeras) para monitorar o espaço em torno da aeronave 10 e um ou mais sensores 30 de um segundo tipo (por exemplo, radar ou LIDAR) para fornecer detecção redundante do mesmo espaço ou detecção de espaços adicionais. Em algumas concretizações, os sensores 20, 30 podem detectar a presença de um objeto 15 dentro do campo de visão e fornecer dados do sensor indicativos de uma localização do objeto 15. Esses dados do sensor podem então ser processados para

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8/48 determinar se o objeto 15 apresenta uma ameaça de colisão com o veiculo 10. Além disso, qualquer um dos sensores 20, 30 pode compreender qualquer sensor óptico ou não óptico para detectar a presença de objetos, como uma câmera, um sensor eletro-óptico ou infravermelho (EO/IR), um sensor de detecção e alcance de luz (LIDAR), um sensor de detecção e alcance de rádio (radar) ou outro tipo de sensor. Técnicas exemplares para detectar objetos usando os sensores 20, 30 são descritas no Pedido PCT No. PCT/US2017/25592 e Pedido PCT No. PCT/US2017/25520, cada um dos quais é aqui incorporado por referência na sua totalidade.

[0024] A FIG. 1 mostra ainda um envelope de escape 25 gerado pelo sistema de monitoramento de aeronave 5 em resposta à detecção do objeto 15. O envelope de escape 25 define os limites de uma região através da qual os caminhos de escape podem ser selecionados. O envelope de escape pode se basear em vários fatores, como as condições operacionais atuais da aeronave (por exemplo, velocidade do ar, altitude, orientação (por exemplo, inclinação, rotação ou guinada), configurações do acelerador, energia da batería disponível, falhas conhecidas do sistema etc.), capacidades (por exemplo, manobrabilidade) da aeronave nas condições atuais de operação, clima, restrições no espaço aéreo, etc. Geralmente, o envelope de escape 25 define uma série de caminhos que a aeronave é capaz de percorrer sob suas condições operacionais atuais. O envelope de escape 25 geralmente se alarga em pontos mais afastados da aeronave 10, indicativos do fato de que a aeronave 10 é capaz de se afastar de seu caminho atual enquanto viaja. Na concretização mostrada na FIG. 1, o envelope de escape tem a forma de um funil, mas outras formas são possíveis em outras concretizações.

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[0025] Além disso, quando um objeto 15 é identificado nos dados detectados pelos sensores 20, 30, o sistema de monitoramento da aeronave 5 pode usar informações sobre a aeronave 10 para determinar um envelope de escape 25 que representa uma possível faixa de caminhos que a aeronave 10 pode seguir com segurança (por exemplo, dentro de uma margem de segurança predefinida ou não) . Com base no envelope de escape 25, o sistema 5 seleciona um caminho de escape dentro do envelope 25 para a aeronave 10 seguir a fim de evitar o objeto 15 detectado. A este respeito, a FIG. 2 representa um caminho de escape exemplar 35 identificado e validado pelo sistema 5. Na identificação do caminho de escape 35, o sistema 5 pode usar informações dos sensores 20, 30 sobre o objeto detectado 15, como sua localização, velocidade e classificação provável (por exemplo, que o objeto é um pássaro, aeronave, detritos, construção etc.). O caminho de escape 35 também pode ser definido como que a aeronave retornará para o rumo aproximado que a aeronave estava seguindo antes de serem realizadas manobras evasivas.

[0026] Observe que o caminho de escape 35, embora gerado com base nas informações indicadas pelo envelope de escape 25, pode ser validado pelo sistema 5 para garantir que seja seguro com base nos dados mais atuais disponíveis. Por exemplo, durante o tempo entre a detecção de um objeto 15 pelos sensores 20, 30, classificação do objeto 15, determinação do envelope de escape 25 e seleção de um caminho de escape proposto 25, condições nas quais o envelope de escape original 25 foi baseado, como status operacional de um sistema da aeronave 10 (por exemplo, baterias), podem ter sido alteradas. A este respeito, o sistema 5 pode

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10/48 executar uma verificação de validação para garantir que não ocorreram tais alterações que possam tornar o caminho de escape proposto 35 inseguro ou menos preferível a outro caminho potencialmente disponível para a aeronave 10 seguir. O sistema 5 pode atualizar o envelope de escape 25 com base em sua detecção de condições variáveis da aeronave 10 e determinar possíveis caminhos de escape 35 até que um caminho de escape 35 para a aeronave 10 seja validado.

[0027] Além disso, deve-se notar também que pode haver qualquer número de objetos 15 que representam uma ameaça de colisão para a aeronave 10 a qualquer momento. Alguns desses objetos 15 podem ser cooperativos, na medida em que se comunicam com a aeronave 10 para transmitir informações sobre o objeto 15, como rota, localização, rumo, velocidade, tamanho ou outras informações, e alguns dos objetos podem ser não cooperativos, na medida em que eles não comunicam informações que podem ser usadas pelo elemento de detecção e prevenção 207 ou outro dispositivo ou sistema para auxiliar na prevenção de colisão por aeronave 10. Para cada objeto detectado, o elemento de detecção e prevenção 207 pode determinar um envelope de ameaça e selecionar um caminho de escape 35 que evite todos os objetos 15 de acordo com as técnicas descritas neste documento.

[0028] A FIG. 3 é um diagrama de blocos que ilustra vários componentes de um sistema de monitoramento de aeronave 205, de acordo com algumas concretizações da presente divulgação. Como mostrado na FIG. 3, o sistema de monitoramento de aeronave 205 pode incluir um elemento de detecção e prevenção 207, elemento de processamento de missão 210, uma pluralidade de sensores 20,

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11/48 e um sistema de controle de aeronave 225. Embora uma funcionalidade especifica possa ser atribuída a vários componentes do sistema de monitoramento de aeronave 205, será entendido que essa funcionalidade pode ser realizada por um ou mais componentes do sistema 205 em algumas concretizações. Além disso, em algumas concretizações, os componentes do sistema 205 podem residir na aeronave 10 ou não, e podem se comunicar com outros componentes do sistema 205 através de várias técnicas, incluindo comunicação com fio (por exemplo, condutora), óptica ou sem fio (por exemplo, usando uma rede sem fio ou protocolo sem fio de curto alcance, como Bluetooth). Além disso, o sistema 205 pode compreender vários componentes não representados especificamente na FIG. 3 para alcançar a funcionalidade aqui descrita e geralmente executar operações de detecção de ameaças e controle de aeronave.

[0029] O elemento de detecção e prevenção 207 do sistema de monitoramento de aeronave 205 pode executar o processamento de dados do sensor e dados do envelope (por exemplo, dados do envelope de escape) recebidos do sistema de controle da aeronave 225 para determinar um caminho de escape 35. Em algumas concretizações, como mostrado por FIG. 3, o elemento de detecção e prevenção 207 pode ser acoplado a cada sensor 20, 30, processar os dados do sensor a partir dos sensores 20, 30 e fornecer sinais ao elemento de processamento de missão 210 do sistema de controle de aeronave 225. O elemento de detecção e prevenção 207 pode possuir vários tipos de dispositivos capazes de receber e processar dados de sensor dos sensores 20, 30 e dados de envelope do elemento de processamento de missão 210. O elemento de detecção e prevenção 207 pode ser implementado em hardware ou em

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12/48 uma combinação de hardware e software/firmware. Como um exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 pode compreender um ou mais circuitos integrados de aplicação especifica (ASICs), matrizes de portas programáveis em campo (FPGAs), microprocessadores programados com software ou firmware ou outros tipos de circuitos para executar a funcionalidade descrita. Uma configuração exemplar do elemento de detecção e prevenção 207 será descrita em mais detalhes abaixo com referência à FIG. 4.

[0030] Em algumas concretizações, o sistema de controle de aeronave 225 pode incluir elemento de processamento de missão 210, controlador de aeronave 220, sistema de propulsão 230, atuador 222 e sensor de aeronave 224. O elemento de processamento de missão 210 pode ser acoplado ao elemento de detecção e prevenção 207 e controlador de aeronave 220, e pode ser de vários tipos capazes de receber e processar dados a partir do elemento de detecção e prevenção 207 e o controlador de aeronave 220, e pode ser implementado em hardware ou em uma combinação de hardware e software. Como um exemplo, o elemento de processamento de missão 210 pode compreender um ou mais circuitos integrados de aplicação especifica (ASICs), matrizes de portas programáveis em campo (FPGAs), microprocessadores programados com software ou firmware ou outros tipos de circuitos para executar a funcionalidade descrita. Uma configuração exemplar do elemento de processamento de missão 210 será descrita em mais detalhes abaixo com referência à FIG. 5.

[0031] O controlador de aeronave 220 pode ser acoplado a cada um dos elementos de processamento de missão 210, atuador 222,

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13/48 sensor de aeronave 224 e sistema de propulsão 230 para controlar várias operações da aeronave 10. Em algumas concretizações, o controlador de aeronave 220 pode executar operações de controle adequadas da aeronave 10, fornecendo sinais ou controlando de outra forma uma pluralidade de atuadores 222 que podem ser respectivamente acoplados a uma ou mais superfícies de controle de voo 223, como um aileron, aba, elevador ou leme. Embora um único atuador 222 e a superfície de controle de voo 223 estejam representados na FIG. 3 por simplicidade de ilustração, vários números de atuadores 222 e superfícies de controle de voo 223 são possíveis para realizar operações de voo da aeronave 10.

[0032] Um ou mais sensores 224 da aeronave podem monitorar a operação e o desempenho de vários componentes da aeronave 10 e podem enviar feedback indicativo dessa operação e desempenho ao controlador 220. Embora um único sensor 224 esteja representado na FIG. 3 para simplificar a ilustração, em algumas concretizações vários números possíveis de sensores de aeronave 224 são possíveis. Como um exemplo, um sensor de aeronave 224 pode ser acoplado a um atuador 222 para monitorar a operação do atuador e relatá-la ao controlador de aeronave 220 para processamento. Um sensor 224 também pode ser acoplado para detectar a operação de componentes do sistema de propulsão 230 e fornecer os dados detectados ao controlador de aeronave 220. Em resposta às informações fornecidas pelo sensor de aeronave 224 sobre o desempenho dos sistemas da aeronave 10, o controlador de aeronave 220 pode controlar a aeronave 10 para executar operações de voo.

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[0033] Além disso, o sistema de propulsão 230 pode compreender vários componentes, como motores e hélices, para fornecer propulsão ou impulso à aeronave 10. Como será descrito em mais detalhes adiante, quando o elemento de detecção e prevenção 207 detectar um objeto 15 (FIGs. 1, 2), o elemento de processamento de missão 210 pode ser configurado para fornecer um sinal ao controlador de veículo 220 para controlar os recursos do sistema de controle de aeronave 225 (por exemplo, atuadores 222 e o sistema de propulsão 230) para alterar a velocidade (velocidade e/ou direção) da aeronave 10. Como exemplo, o controlador de aeronave 220 pode controlar a velocidade da aeronave 10 em um esforço para seguir um caminho de escape 35, evitando assim um objeto detectado 15. Alternativamente, o controlador de aeronave 220 pode navegar para um destino desejado ou outro local com base no objeto detectado 15.

[0034] A FIG. 4 representa um elemento de detecção e prevenção 207 de acordo com algumas concretizações da presente divulgação. Como mostrado na FIG. 4, o elemento de detecção e prevenção 207 pode incluir um ou mais processadores 310, memória 320, uma interface de dados 330 e uma interface local 340. O processador 310 pode ser configurado para executar instruções armazenadas na memória para executar várias funções, como processamento de dados do sensor a partir dos sensores 20, 30 (FIGs. 1, 2) e dados de envelope do elemento de processamento de missão 310 (FIG. 3) . O processador 310 pode incluir uma unidade central de processamento (CPU), um processador de sinal digital (DSP), uma unidade de processamento gráfico (GPU), um FPGA, outros tipos de hardware de processamento ou qualquer combinação dos mesmos. Além disso, o processador 310 pode incluir qualquer número de

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15/48 unidades de processamento para fornecer velocidades e redundância de processamento mais rápidas, como será descrito em mais detalhes abaixo. 0 processador 310 pode se comunicar e dirigir os outros elementos dentro do elemento de detecção e prevenção 207 através da interface local 340, que pode incluir pelo menos um barramento. Além disso, a interface de dados 330 (por exemplo, portas ou pinos) pode interagir com componentes do elemento de detecção e prevenção 207 com outros componentes do sistema 5, como os sensores 20, 30 e o elemento de processamento de missão 210.

[0035] Como mostrado na FIG. 4, o elemento de detecção e prevenção 207 pode compreender a lógica de detecção e prevenção 350, que pode ser implementada em hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos. Na FIG. 4, a lógica de detecção e prevenção 350 é implementada em software e armazenada na memória 320 para execução pelo processador 310. No entanto, outras configurações da lógica de detecção e prevenção 350 são possíveis em outras concretizações.

[0036] Observe que a lógica de detecção e prevenção 350, quando implementada em software, pode ser armazenada e transportada em qualquer meio legível por computador para uso por ou em conexão com um aparelho de execução de instruções que pode buscar e executar instruções. No contexto deste documento, um meio legível por computador pode ser qualquer meio que possa conter ou armazenar código para uso por ou em conexão com o aparelho de execução de instruções.

[0037] A lógica de detecção e prevenção 350 é configurada para receber dados detectados pelos sensores 20 e 30, classificar

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16/48 um objeto 15 com base nos dados e avaliar se existe um risco de colisão entre o objeto 15 e a aeronave 10. A lógica de detecção e prevenção 350 está configurada para identificar uma ameaça de colisão com base em várias informações, como a localização e a velocidade do objeto. Como um exemplo, a lógica de detecção e prevenção 350 pode estimar um caminho do objeto 15 com base em sua posição e velocidade detectadas e comparar o caminho atual da aeronave 10 com o caminho estimado do objeto 15 para determinar o quão próximo a aeronave provavelmente estará de encontrar o objeto 15. Se a distância entre os dois caminhos estiver abaixo de um limite, a lógica de detecção e prevenção 350 pode identificar o objeto 15 como uma ameaça de colisão. Observe que a determinação de se um objeto 15 é uma ameaça de colisão pode ser baseada em outros fatores, como tamanho, velocidade e capacidade de manobra do objeto. Por exemplo, um objeto grande, rápido e altamente manobrável 15 pode ser uma ameaça de colisão a uma distância maior da aeronave 10 em relação a um objeto 15 que é mais lento, menor ou menos manobrável.

[0038] Em algumas concretizações, a lógica de detecção e prevenção 350 é configurada para classificar o objeto 15, a fim de avaliar melhor seu possível desempenho de voo, como velocidade e manobrabilidade e risco de ameaça. A este respeito, o elemento de detecção e prevenção 207 pode armazenar dados de objeto 344 indicativos de vários tipos de objetos, como pássaros ou outras aeronaves, que podem ser encontrados pela aeronave 10 durante o voo. Para cada tipo de objeto, os dados do objeto 344 definem uma assinatura que pode ser comparada aos dados do sensor 343 para determinar quando um objeto detectado corresponde ao tipo de objeto. Como um exemplo, o objeto 344 pode indicar o tamanho

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17/48 e a forma esperados para um objeto que podem ser comparados ao tamanho e forma reais de um objeto para determinar se o objeto 15 corresponde ao tipo de objeto. É possível identificar não apenas categorias de objetos (por exemplo, pássaro, aeronave, avião, helicóptero etc.), mas também tipos específicos de objetos dentro de uma categoria. Como exemplo, é possível identificar um objeto como um tipo específico de avião (por exemplo, um Cessna 172). Em algumas concretizações, o elemento de detecção e prevenção 207 pode empregar um algoritmo de aprendizado de máquina para classificar tipos de objetos.

[0039] Para cada tipo de objeto, os dados do objeto 344 definem informações indicativas das capacidades de desempenho do objeto e do risco de ameaça. Como um exemplo, os dados do objeto 344 podem indicar uma faixa de velocidade e capacidade de manobra provável ou normal (ou outras características de desempenho de voo) para o tipo de objeto, e essas informações podem ser usadas para prever os movimentos do objeto quando a aeronave 10 se aproxima do objeto 15. A este respeito, a lógica de detecção e prevenção 350 pode determinar um envelope de ameaça, semelhante ao envelope de escape 25 descrito acima para a aeronave 10, definindo os limites de uma região pela qual o objeto provavelmente passará com base nas características de desempenho indicadas para o seu tipo de objeto. O caminho de escape 35 pode ser selecionado pela lógica de detecção e prevenção 350, de modo que não passe e/ou permaneça pelo menos a uma distância especificada do envelope de ameaça de um objeto detectado 15. Em outras concretizações, outras técnicas para selecionar um caminho são possíveis para evitar um objeto identificado com

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18/48 base nas características de desempenho de voo de sua classificação.

[0040] Em qualquer caso, uma vez que a lógica de detecção e prevenção 350 identifique e classifique o objeto 15, a lógica 350 pode determinar um valor, aqui referido como uma pontuação de risco, indicando um grau de risco associado ao objeto. A pontuação de risco pode ser baseada em vários fatores associados ao objeto, como tamanho e características de desempenho. Por exemplo, objetos capazes de maiores velocidades, manobrabilidade e tamanhos maiores podem ser associados a pontuações de risco mais altas, indicando que representam um risco maior para a aeronave 10. Essa pontuação de risco pode ser usada para determinar uma margem de segurança desejada para que o caminho de escape 35 seja selecionado. Como exemplo, para um objeto associado à maior pontuação de risco, a lógica de detecção e prevenção 350 pode exigir uma maior distância de separação entre o caminho de escape 35 e o caminho esperado ou o envelope de ameaça do objeto 15.

[0041] Como exemplo, suponha que a lógica de detecção e prevenção 350 baseada nos dados dos sensores 20, 30 detecte um objeto 15 em um determinado local dentro da vizinhança da rota da aeronave. Se o objeto é classificado como um pássaro (por exemplo, um ganso), a lógica de detecção e prevenção 350 pode avaliar uma pontuação de risco relativamente baixa para o objeto 15 e determinar um envelope de ameaça relativamente pequeno para o objeto 15 com base nas capacidades da classificação do objeto indicada pelos dados do objeto. Nesse caso, a lógica de detecção e prevenção 350 pode selecionar um caminho de escape 35 que

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19/48 resulta em um desvio relativamente pequeno da rota atual da aeronave, tornando a aeronave 10 relativamente próxima do objeto identificado 15 quando ela passa pelo objeto 15.

[0042] No entanto, suponha que o objeto 15 seja classificado como um objeto altamente manobrável, como um tipo de aeronave associado a características de alto desempenho pelos dados do objeto 344. Nesse caso, o envelope de ameaça determinado para o objeto 15 pela lógica de detecção e prevenção 350 provavelmente será muito maior do que o descrito acima para o pássaro devido às características de desempenho mais altas. Além disso, a lógica de detecção e prevenção 350 provavelmente avalia uma pontuação de risco mais alta, indicando que o objeto está associado a um perfil de risco maior em relação ao exemplo descrito acima para o pássaro. Nesse exemplo, a lógica de detecção e prevenção 350 pode selecionar um caminho de escape que resulta em um desvio maior da rota atual da aeronave em relação ao caminho de escape descrito acima para o pássaro. Além disso, uma vez que o objeto 15 está associado a uma maior pontuação de risco, o caminho de escape pode ser selecionado de modo que a distância entre a aeronave 10 e o envelope de ameaças seja maior, a fim de fornecer uma margem de segurança mais alta para evitar o objeto 15. Em ambos os exemplos, o caminho de escape real selecionado pode ser baseado em outros fatores, como a quantidade de energia restante ou qualquer um dos outros fatores aqui descritos.

[0043] Observe que, em algumas concretizações, a lógica de detecção e prevenção 350 pode ser configurada para usar informações de outras aeronaves 10 para detectar a presença ou localização dos objetos 15. Por exemplo, em algumas

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20/48 concretizações, a aeronave 10 pode ser uma unidade de uma frota de aeronave que pode ser configurada de maneira semelhante para detectar objetos nas proximidades da aeronave. Além disso, a aeronave pode ser configurada para comunicar uma com a outra, a fim de compartilhar informações sobre objetos detectados. Como um exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 pode ser acoplado a um transceptor 399, como mostrado na FIG. 3, para comunicação com outras aeronaves. Quando o elemento de detecção e prevenção 207 detecta um objeto 15, ele pode transmitir informações sobre o objeto 15, como tipo, localização, velocidade, características de desempenho ou outras informações, a outras aeronaves, de modo que os elementos de detecção e prevenção na outra aeronave possam monitorar e evitar o objeto 15 de acordo com as técnicas descritas aqui. Além disso, o elemento de detecção e prevenção 207 pode receber informações semelhantes sobre objetos 15 detectados por outras aeronaves e usar essas informações para monitorar e evitar tais objetos 15. Em algumas concretizações, a mediação entre veículos pode ocorrer através de vários tipos de protocolos, como ADS-Bbeacons.

[0044] Como descrito acima, o elemento de detecção e prevenção 207 é configurado para receber dados 345, aqui referidos como dados de envelope, indicativos do envelope de escape 25 do elemento de processamento de missão 210, e a lógica de detecção e prevenção 350 é configurada para usar o envelope de escape 25 para propor um caminho de escape 35 para o elemento de processamento de missão 210. Observe que a lógica de detecção e prevenção 350 pode identificar um caminho de escape a ser proposto com base em várias informações, incluindo a pontuação

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21/48 de risco para o objeto 15, localização e velocidade do objeto e características de desempenho do objeto, bem como outras informações relevantes para a seleção de um caminho de escape seguro 35 para a aeronave 10. Além disso, a lógica de detecção e prevenção 350 pode propor um caminho de escape que direcionará a aeronave 10 para sua rota anterior para o seu destino, uma vez que a lógica de detecção e prevenção 350 determina que o objeto 15 não é mais uma ameaça de colisão.

[0045] A lógica de detecção e prevenção 350 é configurada para processar dados do sensor 343 e dados de envelope 345 dinamicamente à medida que novos dados se tornam disponíveis. Como um exemplo, quando o elemento de detecção e prevenção 207 recebe novos dados dos sensores 20, 30 ou elemento de processamento de missão 210, a lógica de detecção e prevenção 350 processa os novos dados e atualiza quaisquer determinações feitas anteriormente, conforme desejado. A lógica de detecção e prevenção 350 pode, portanto, atualizar a localização, a velocidade, o envelope de ameaça de um objeto etc. quando recebe novas informações dos sensores 20, 30. Além disso, a lógica de detecção e prevenção 350 pode receber um envelope de escape atualizado 25 do elemento de processamento de missão 210 e pode usar as informações atualizadas para selecionar um novo caminho de escape para propor ao elemento de processamento de missão 210 dentro do envelope de escape. Assim, os dados do sensor 343 e os dados do envelope 345 são atualizados repetidamente à medida que as condições mudam.

[0046] A FIG. 5 representa um elemento de processamento de missão 210 de acordo com algumas concretizações da presente

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22/48 divulgação. Como mostrado na FIG. 5, o elemento de processamento de missão 210 pode incluir um ou mais processadores 410, memória 420, uma interface de dados 430 e uma interface local 440. O processador 410 pode ser configurado para executar instruções armazenadas na memória para executar várias funções, como processamento dos dados da aeronave 443 e dos dados da rota 445. O processador 410 pode incluir uma unidade central de processamento (CPU), um processador de sinal digital (DSP), uma unidade de processamento gráfico (GPU), uma FPGA, outros tipos de hardware de processamento ou qualquer combinação disso. Além disso, o processador 410 pode incluir qualquer número de unidades de processamento para fornecer velocidades e redundância de processamento mais rápidas. O processador 410 pode se comunicar e dirigir os outros elementos dentro do elemento de processamento de missão 210 através da interface local 440, que pode incluir pelo menos um barramento. Além disso, a interface de dados 430 (por exemplo, portas ou pinos) pode fazer a interface de componentes do elemento de processamento de missão 210 com outros componentes do sistema 5, como elemento de detecção e prevenção 207 e o controlador de aeronave 220.

[0047] Como mostrado na FIG. 5, o elemento de processamento de missão 210 pode compreender a lógica de missão 450, que pode ser implementada em hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos. Na FIG. 5, a lógica da missão 450 é implementada em software e armazenada na memória 420 para execução pelo processador 410. No entanto, outras configurações da lógica de missão 450 são possíveis em outras concretizações. Observe que a lógica da missão 450, quando implementada em software, pode ser armazenada e transportada em qualquer meio

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23/48 legível por computador para uso por ou em conexão com um aparelho de execução de instruções que pode buscar e executar instruções.

[0048] A lógica da missão 450 pode ser configurada para processar informações, como dados da aeronave 443, dados operacionais 444, dados da rota 445 e dados climáticos 446, para gerar um envelope de escape 25 e fornecê-lo ao elemento de detecção e prevenção 207, como descrito acima. Os dados da aeronave 443 incluem informações sobre as características de desempenho da aeronave 10, como suas várias velocidades (por exemplo, velocidade nunca excedente, velocidade operacional normal para várias configurações de voo, velocidade de estol, etc.), manobrabilidade, requisitos de energia, e outras informações úteis na determinação das capacidades e desempenho do voo da aeronave. Os dados da aeronave 443 também podem indicar várias informações sobre a aeronave 10, como peso de pelo menos um passageiro ou carga e se há passageiros a bordo da aeronave 10, que podem limitar ou afetar as características de desempenho de voo da aeronave 10. Numa concretização, o peso de um passageiro ou carga pode ser detectado automaticamente por um sensor 20 ou pode ser determinado de outra forma, como por exemplo, a entrada de um usuário. Observe que os dados da aeronave 443 podem indicar características diferentes para diferentes configurações de voo. Como um exemplo, as características de desempenho da aeronave 10 quando todos os componentes, como hélices ou motores, estão operando provavelmente são diferentes após uma falha de um ou mais componentes (por exemplo, hélices), e os dados da aeronave 443 podem indicar o desempenho da aeronave 10 quando estiver enfrentando certas falhas de componentes. Os dados da aeronave

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443 podem ser predefinidos com base nas especificações de fabricação ou no teste da aeronave 443 antes da operação.

[0049] Os dados operacionais 444 incluem informações sobre as condições operacionais atuais da aeronave 10, como rumo atual da aeronave, velocidade, altitude, configurações do acelerador, inclinação, rotação, guinada, nível de combustível ou energia da batería e outras informações operacionais. Essas informações podem ser recebidas pelo elemento de processamento de missão 210 de um ou mais sensores de aeronave para detectar as condições operacionais indicadas ou o controlador de aeronave 220. Os dados operacionais 444 também podem incluir informações sobre falhas de corrente detectadas pelo sistema 225, tal como uma falha elétrica (por exemplo, batería), falha na superfície de controle de voo 223 ou atuador 222, falha no sistema de propulsão 230 (por exemplo, hélice ou motor) ou falha de outro componente da aeronave 10.

[0050] Os dados da rota 445 incluem informações sobre a rota que a aeronave 10 está voando. Como um exemplo, os dados da rota 445 podem definir os pontos de referência a serem usados para navegar a aeronave 10 até o destino desejado, e os dados da rota 445 podem indicar vários obstáculos ou objetos (por exemplo, edifícios, pontes, torres, terreno, etc.) ao longo da rota que pode ser usada para evitar colisões ou navegação. Os dados da rota 445 também podem indicar as localizações do espaço aéreo restrito (por exemplo, espaço aéreo através do qual a aeronave 10 não tem permissão para voar). Os dados da rota 445 podem ser atualizados pela lógica da missão 450 com base em comunicações com sistemas remotos para controle de tráfego aéreo ou outros

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25/48 fins. Como um exemplo, a aeronave 10 pode ser atribuída a um bloco ou corredor de espaço aéreo no qual a aeronave 10 deve permanecer, limitando assim as rotas possíveis que a aeronave 10 pode seguir para evitar um objeto 15. Os dados da rota 445 podem ser predefinidos e, se desejado, atualizados pelo elemento de processamento de missão 210 à medida que são detectadas informações sobre a rota, como novos obstáculos estacionários ao longo da rota ou novas instruções de controle de tráfego aéreo.

[0051] Os dados meteorológicos 446 incluem informações sobre o clima nas proximidades da aeronave 20, como a várias milhas da aeronave 10. Os dados meteorológicos 446 podem indicar ventos, precipitações, raios, tempestades, gelo e outros fenômenos climáticos que podem afetar o desempenho de voo da aeronave 10. Os dados meteorológicos 446 podem ser gerados por um radar meteorológico a bordo (não mostrado) ou outro sensor climático, ou os dados meteorológicos 446 podem ser recebidos sem fio de um local remoto à medida que a aeronave 10 viaja. Como um exemplo, a aeronave 10 pode ter um receptor que está configurado para receber e processar dados meteorológicos do Serviço Nacional de Meteorologia ou de outra fonte de informações meteorológicas.

[0052] A lógica da missão 450 é configurada para gerar um envelope de escape 25 com base nas várias informações armazenadas na memória 420. A este respeito, a lógica da missão 450 é configurada para calcular o intervalo de caminhos que a aeronave 10 é capaz de seguir com base nas condições atuais de operação e nas características de desempenho do voo. A este respeito, existem pelo menos alguns caminhos que a aeronave 10 é incapaz de voar ou não deve voar devido a limitações de desempenho

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26/48 indicadas pelos dados da aeronave 443 para as condições operacionais atuais indicadas pelos dados operacionais 444.

[0053] Notavelmente, as limitações de desempenho da aeronave 10 podem ser afetadas por certas condições operacionais. Por exemplo, se a aeronave 10 é alimentada por batería, as limitações de desempenho podem mudar à medida que a energia disponível na batería diminui. Por exemplo, se a energia disponível cair abaixo de um limite, pode ser desejável limitar algumas manobras que, de outra forma, consumiríam energia considerável. Nesse caso, a lógica da missão 450 pode limitar o envelope de escape 25, a fim de eliminar pelo menos alguns caminhos que exigiríam energia excessiva nas condições operacionais atuais. Nesta concretização, o sistema de monitoramento 205 pode ter sensores para monitorar a energia disponível ou utilizada por uma batería e pode determinar um indicativo de uma quantidade de energia restante na batería com base em tais sensores. Se esse valor cair abaixo de um limite, a lógica da missão 450 pode limitar o envelope de escape para eliminar pelo menos alguns caminhos.

[0054] Além disso, como descrito acima, a falha de certos componentes (por exemplo, uma ou mais hélices) pode afetar as características de desempenho da aeronave, e a lógica da missão 450 pode limitar o envelope de escape 25 para eliminar pelo menos alguns caminhos que a aeronave 10 não é mais capaz de voar devido a falhas nos componentes. Além disso, pode ser desejável limitar o envelope de escape 25 com base em outros fatores.

[0055] Por exemplo, o envelope de escape 25 pode ser limitado para eliminar trajetos dentro do envelope 25 que indevidamente levariam a aeronave 10 a voar para o espaço aéreo restrito

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27/48 indicado pelos dados da rota 445 ou a voar muito perto de um obstáculo conhecido indicado pelos dados de rota 445. Além disso, o envelope de escape 25 pode ser limitado com base nos dados climáticos 446, a fim de eliminar trajetos dentro do envelope 25 que levariam a aeronave 10 a voar para um fenômeno climático indesejado, como gelo ou tempestade. Observe que o clima indicado pelos dados meteorológicos 446 também pode afetar as características de desempenho calculadas pela lógica da missão 450. Como exemplo, ventos fortes podem impedir que a aeronave 10 voe pelo menos em alguns caminhos que seriam possíveis na ausência de vento.

[0056] Outros fatores podem afetar de maneira semelhante os limites do envelope de escape 25. Como exemplo, o peso da carga pode afetar a rapidez com que a aeronave 10 pode subir ou girar e, assim, afetar a gama de caminhos pelos quais a aeronave pode ser capaz de voar. Além disso, quando um passageiro está a bordo da aeronave 10, como indicado pelos dados da aeronave 443, pode ser desejável limitar o envelope de escape 25 para eliminar pelo menos alguns caminhos (como caminhos que exigem uma alta taxa de curva) que podem causar algum desconforto ou ansiedade para o passageiro.

[0057] Como observado aqui, a lógica da missão 450 é configurada para atualizar dinamicamente o envelope de escape 25 e fornecer versões atualizadas para o elemento de detecção e prevenção 207. Em algumas concretizações, quando a lógica da missão 450 determina que a informação foi alterada em um grau que afetará uma validade do envelope de escape 25, a lógica 450 pode gerar um envelope atualizado 25 e fornecê-lo ao elemento

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207. A lógica 450 pode ser configurada para executar tais operações repetidamente quando tais alterações são detectadas ou conforme desejado.

[0058] Depois que a lógica da missão 450 fornece um envelope de escape 25 para o elemento de detecção e prevenção 207 e depois recebe um caminho de escape proposto 35 do elemento de detecção e prevenção 207, a lógica da missão 450 é configurada para validar o caminho de escape 35 e fornecer um caminho de escape validado para o controlador de veículo 220. A este respeito, a lógica de missão 450 é configurada para comparar informações nas quais o caminho de escape 35 se baseia (por exemplo, informações usadas para gerar o envelope de escape 25) com as informações mais atuais disponíveis (por exemplo, informações atualizadas nos dados da aeronave 443, dados operacionais 444, dados da rota 445 e dados meteorológicos 446) . A lógica 450 pode usar várias informações para validar o caminho de escape proposto 35, como localização e velocidade atualizadas do objeto 15, distância entre a aeronave no objeto 15 e as condições operacionais da aeronave 10. Como um exemplo, a lógica de missão 450 pode processar os dados da aeronave 443 e determinar que a aeronave 10 encontrou um problema (por exemplo, falha da batería ou mau funcionamento de outro componente, etc.) que afeta a energia disponível para executar as manobras necessárias para seguir o caminho proposto 35. Como alternativa, o caminho pode levar a aeronave 10 dentro de uma distância em relação à localização atual do objeto 15 que fica abaixo de uma distância limite desejada. Como observado acima, a lógica de missão 450 é configurada para gerar e fornecer dinamicamente envelopes de escape atualizados para o elemento de detecção e prevenção 207,

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29/48 e é configurada para validar dinamicamente cada caminho de escape proposto 35 recebido do elemento 207. A lógica de emissão 450 pode receber caminhos de fuga propostos e verificar dinamicamente a viabilidade das informações disponíveis para o elemento de processamento de missão 210.

[0059] A FIG. 6 é uma vista em perspectiva superior da aeronave 10, como é representado na FIG. 1 de acordo com algumas concretizações da presente divulgação. A aeronave na FIG. 6 tem sensores 20, 30 com alcances 625, 635 que se sobrepõem para detecção redundante de espaço ao redor do veículo 10. Como mostrado na FIG. 6, uma região sobreposta 660 permite a detecção redundante da área sobreposta, bem como a calibração do sensor quando um objeto 15 está dentro da parte sobreposta 660. Técnicas adicionais para executar a calibração do sensor são descritas mais detalhadamente no Pedido PCT No. PCT US/2017/2 5592, que é aqui incorporado por referência na sua totalidade. Em uma operação exemplar do sistema de monitoramento de aeronave 5, cada um dos sensores 20, 30 pode detectar o objeto 15 e fornecer dados que são indicativos da posição e velocidade do objeto para detectar e evitar o elemento 207, como descrito acima. O elemento de detecção e prevenção 207 (por exemplo, lógica 350) pode processar os dados de cada sensor 20, 30 e pode observar discrepâncias entre as informações indicadas pelos dados de cada sensor (por exemplo, com base nos dados do sensor 343 ou outros) . A lógica de detecção e prevenção 350 ainda pode resolver discrepâncias presentes nos dados dos sensores 20, 30 com base em várias informações, como dados de calibração para cada sensor 20, 30 que podem ser armazenados como dados do sensor 343 ou de outras formas. A este respeito, a lógica de detecção e prevenção

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350 pode ser configurada para garantir que as informações sobre objetos detectados por um sensor 20 da aeronave 10 sejam precisas para uso por recursos do sistema 5 na geração de um envelope de escape e na seleção e validação de um caminho de escape, como descrito acima.

[0060] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma aeronave 10, como é representado pela FIG. 1 de acordo com algumas concretizações da presente divulgação. A FIG. 7 fornece uma ilustração exemplar de uma operação do sistema 5 no contexto de operações de voo substancialmente verticais de uma aeronave VTOL 10 (por exemplo, durante o pouso ou decolagem). A aeronave 10 da FIG. 7 fez a transição de um modo de voo horizontal (por exemplo, modo de cruzeiro) para uma configuração de voo vertical (por exemplo, uma configuração de pouso ou decolagem). Em algumas concretizações, a aeronave 10 pode ser configurada para se mover em uma direção substancialmente vertical, tal como para uma distância predeterminada entre um local de pouso ou decolagem e altitude de voo horizontal segura.

[0061] Quando a aeronave 10 transita do seu modo de cruzeiro para o modo de decolagem e pouso, o sistema de monitoramento da aeronave 5 pode processar dados de sensores que são configurados e orientados na direção do movimento da aeronave 10. A este respeito, a aeronave 10 e o sistema de monitoramento de aeronave 5 são configurados para detectar dados dos sensores 20 que são configurados e orientados para detectar o espaço que está na direção do movimento da aeronave 10. Com base nos dados detectados, o sistema 5 gerou e forneceu um envelope de escape

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25, e vai propor e validar um caminho de escape 35 que permitirá que a aeronave 10 evite o objeto 15 durante o pouso.

[0062] Ao detectar e evitar objetos 15 em voo suspenso, a aeronave 10 pode usar as mesmas técnicas descritas acima, com um envelope de escape 25 que é orientado na direção do movimento (isto é, verticalmente). Assim, semelhante às técnicas descritas acima para o voo para frente, o elemento de detecção e prevenção 207 pode detectar um ou mais objetos 15 que representam um risco de colisão para a aeronave 10 em voo suspenso, classificar os objetos 15, determinar as características de desempenho dos objetos 15 e avaliar o risco de ameaça de cada objeto classificado 15. Usando as técnicas descritas neste documento, o elemento de detecção e prevenção 207 pode selecionar um caminho de escape 35 para evitar o objeto detectado 15 ou tomar outras decisões. Notavelmente, um ou mais dos objetos 15 podem estar no chão, como pessoas, animais ou veículos na zona de pouso ou nas proximidades. Como exemplo, em resposta a uma ameaça detectada, como um objeto 15 na zona de aterrissagem, o elemento de detecção e prevenção 207 pode decidir diminuir ou parar o movimento descendente, pairando assim sobre a zona de aterrissagem, enquanto monitora os objetos 15 para determinar quando o movimento contínuo para a zona de pouso é seguro. Alternativamente, o elemento de detecção e prevenção 207 pode selecionar uma nova zona de aterrissagem e um caminho de escape 25 que leva a aeronave 10 para a nova zona de aterrissagem. Outras decisões em resposta a objetos detectados 15 são possíveis em outros exemplos.

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[0063] Observe que, em algumas concretizações, o sistema de monitoramento de aeronave 5 (por exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento de missão 210) pode ser configurado para executar certas funcionalidades de segurança e precaução para diminuir o risco de colisão com objetos durante períodos de aumento de exposição ao risco apresentados à aeronave 10 na decolagem e no pouso. O sistema de monitoramento de aeronave 5 (por exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento de missão 210) podem executar uma verificação dos sensores ao realizar manobras de decolagem e pouso para confirmar que nenhum objeto 15 está dentro do caminho da aeronave 10. Por exemplo, antes de o controlador da aeronave 220 iniciar o sistema de propulsão 230, o sistema de monitoramento de aeronave 5 pode monitorar dados detectados por um ou mais sensores 20 orientados para detectar a área onde a aeronave viajará durante a decolagem (por exemplo, acima da aeronave 10) e, se um objeto 15 estiver presente dentro da área, evita que o controlador de aeronave 220 inicie o sistema de propulsão 230 (por exemplo, dando partida nas hélices, aumentando a potência do motor, ou de outra forma).

[0064] Além disso, antes da decolagem, o elemento de detecção e prevenção 207 pode verificar os dados do sensor 343 dos sensores 20, 30 para determinar que não há nenhum objeto no chão perto da aeronave 10 que possa ser atingido pela aeronave 10, como uma lâmina de hélice rotativa. Nesse sentido, é possível que uma pessoa ou animal vagueie pela área de decolagem e corra o risco de ser atingido pelas hélices da aeronave quando elas são ligadas. Se o elemento de detecção e prevenção 207 detectar a presença de um objeto perto da aeronave e, em particular, das

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33/48 hélices ou motores da aeronave, o elemento de detecção e prevenção 207 pode notificar o elemento de processamento da missão 210, que se comunica com o controlador de aeronave 220 para desativar a operação das hélices ou motores até que seja possível confirmar que o objeto não é mais uma ameaça de colisão.

[0065] Em algumas concretizações, o sistema de monitoramento de aeronaves 5 pode ser configurado para confirmar que nenhum objeto está presente durante as operações de pouso. Se o sistema de monitoramento da aeronave 5 determinar que um objeto 15 está dentro da área ou apresentar o risco de colisão para a aeronave 10 durante o pouso, o sistema 5 poderá executar qualquer uma das várias ações para impedir que a aeronave 10 colida com o objeto 15. Como por exemplo, se o sistema de monitoramento de aeronave 5 detectar que um objeto 15 está em movimento e deixar a área para que não mais apresente o risco de colisão à aeronave 10, o sistema 5 pode fazer com que o veículo espere pairando enquanto o objeto 15 continua a se afastar do caminho da aeronave 10. No entanto, se o objeto 15 estiver parado dentro de um caminho do veículo 10, o sistema de monitoramento de aeronaves 5 pode determinar um caminho de escape 35 com um envelope de escape 25 e fornecer um sinal para o controlador da aeronave 220 para controlar a aeronave 10 para seguir o caminho de escape, como descrito acima.

[0066] Em várias concretizações descritas acima, o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento de missão 210 são descritos como unidades separadas, cada uma tendo seu próprio processador ou conjunto de processadores para executar as funções atribuídas a esses elementos. No entanto, é

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34/48 desnecessário que o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento de missão 210 sejam separados em outras concretizações. Como exemplo, é possível que o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento da missão 210 sejam integrados ou compartilhem processadores ou outros recursos. Separar as funções do elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento da missão 210 em hardware diferente (por exemplo, processadores) pode ter certas vantagens.

[0067] Especificamente, o uso de diferentes processadores ou outro hardware para o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento da missão 210 ajuda a espalhar os encargos de processamento associados a esses elementos pelos recursos de hardware. Além disso, a separação dos elementos 207, 210 ajuda a isolar um elemento de uma falha de hardware que pode estar afetando o outro elemento. Além disso, o uso de processadores diferentes ou outro hardware para o elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento da missão 210 pode ajudar a reduzir os custos de projeto e fabricação, tornando o tipo de aeronave transparente ao elemento de detecção e prevenção 207.

[0068] A este respeito, a configuração do elemento de detecção e prevenção 207 pode ser tal que seja capaz de operar em muitos tipos diferentes de aeronaves, e o elemento de processamento da missão 210 pode ser configurado ou programado para o tipo específico de aeronave 10 em que reside. Assim, o design do sistema de controle da aeronave 225, bem como os dados da aeronave 443 e os dados operacionais 444 armazenados na memória

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420, podem ser adaptados ao tipo de aeronave 10 na qual o sistema 225 reside, enquanto o elemento de detecção e prevenção 207 não precisa ser configurado exclusivamente para o tipo de aeronave. Ou seja, o elemento de detecção e prevenção 207 recebe um envelope de escape 25 que é baseado no tipo de aeronave, incluindo as capacidades da aeronave, e é capaz de processar o envelope de escape 25 para selecionar um caminho de escape 35 dentro do envelope 25 sem nenhum conhecimento específico às capacidades ou configurações da aeronave que não sejam o envelope de escape 25 que é fornecido pelo elemento de processamento de missão 210. Assim, o elemento de detecção e prevenção 207 pode ser usado em qualquer uma das várias aeronaves sem ter que reprojetar o elemento de detecção e prevenção 207 para o tipo específico de aeronave em que é usado.

[0069] Um exemplo de uso e operação do sistema 5 para detectar e evitar objetos dentro de um caminho da aeronave 10 será descrito em mais detalhes abaixo com referência à FIG. 8. Para fins ilustrativos, será assumido que um objeto 15 está dentro do caminho da aeronave 10 e do campo de visão de pelo menos um sensor 20, 30.

[0070] Na etapa 802, o elemento de detecção e prevenção 207 pode receber dados de um ou mais sensores 20, 30, e a lógica de detecção e prevenção 350 pode detectar um objeto nos dados do sensor. Com base nas informações sobre o objeto 15 detectadas pelos sensores 20, 30 (por exemplo, localização, velocidade, massa, tamanho, etc.), o elemento de detecção e prevenção 207 pode classificar o objeto 15 ou, em outras palavras, identificar um tipo de objeto para o objeto detectado 15. Depois disso, o

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36/48 processamento pode continuar na etapa 804, onde o elemento de detecção e prevenção 207 pode notificar o elemento de processamento de missão 210 de que uma ameaça de colisão foi detectada.

[0071] Na etapa 806, o elemento de processamento de missão 210 pode determinar um envelope de escape 25 para a aeronave 10. O elemento de processamento de missão 210 pode gerar o envelope de escape 25 como descrito acima e fornecê-lo ao elemento de detecção e prevenção 207 para identificação de um caminho de escape proposto na etapa 808. Após o elemento de detecção e prevenção 207 ter recebido o envelope de escape do elemento de processamento de missão 210, o elemento de detecção e prevenção 207 pode processar o envelope de escape 25 e determinar um caminho de escape 35 para a aeronave 10. Por exemplo, o caminho de escape 35 dentro do envelope 25 pode identificar um caminho para a aeronave 10 que evita o risco de colisão com o objeto 15 e, em seguida, retornar a aeronave 10 para um ponto que está ao longo da rota original para o destino da aeronave. Após o elemento de detecção e prevenção 207 ter determinado um caminho de escape 35, o elemento de detecção e prevenção 207 pode fornecer o caminho de escape para o elemento de processamento de missão 210 na etapa 812.

[0072] Quando o elemento de processamento de missão 210 recebe o caminho de escape 35, o elemento de processamento da missão 210 pode validar o caminho de escape na etapa 814. O elemento de processamento da missão 210 pode executar a validação determinando se o caminho de escape proposto 35 está dentro de um envelope de escape atualizado 25 com base em alterações nas

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37/48 informações usadas para gerar o envelope de escape anterior 25. Caso contrário, o processamento retornará à etapa 808, onde o elemento de processamento de missão 210 fornece o envelope de escape atualizado 25 para o elemento de detecção e prevenção 207. Se o caminho proposto 35 estiver dentro do envelope de escape atualizado 25, o elemento de processamento da missão 210 é configurado para determinar se o caminho de escape proposto 35 é válido e o processamento pode continuar para a etapa 818, onde o elemento de processamento da missão 210 fornece informações indicativas do caminho de escape 35 para o controlador de aeronave 220 controlar a aeronave 10 para seguir o caminho de escape 35. Observe que o processo mostrado na FIG. 8 pode ser repetido conforme desejado. Por exemplo, à medida que a aeronave 10 estiver seguindo o caminho de escape 35, o ambiente e as condições operacionais da aeronave podem ser reavaliados e um novo caminho de escape 35 pode ser selecionado com base em condições variáveis, como movimentos da aeronave 10 e objetos 15.

[0073] Em algumas concretizações, operações de detecção e prevenção podem ser facilitadas através do uso de comunicação com um controlador 900 (FIG. 9), daqui em diante denominado controlador de frota que recebe e processa informações de várias aeronaves 10, coletivamente referidas aqui como uma frota 952. Esse controlador de frota 952 pode estar em qualquer local, como em uma instalação terrestre (por exemplo, uma torre de controle de tráfego aéreo) ou em outro local. O controlador de frota 900 pode ser vários tipos de dispositivos capazes de receber e processar informações da aeronave 10. O controlador de frota 900 pode ser implementado em hardware ou em uma combinação

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38/48 de hardware e software/firmware. Como um exemplo, o controlador de frota 900 pode compreender um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), matrizes de portas programáveis em campo (FPGAs), microprocessadores programados com software ou firmware ou outros tipos de circuitos para executar a funcionalidade descrita. Semelhante ao elemento de detecção e prevenção 207 e o elemento de processamento de missão 210 descrito acima, o controlador de frota 900 pode ter uma ou mais CPUs, DSPs, GPUs, FPGAs ou outros tipos de hardware de processamento. Como mostrado na FIG. 9, o controlador de frota 900 pode ser acoplado a pelo menos um transceptor 911 para permitir a comunicação com a aeronave 10 ou outros sistemas localizados remotamente a partir do controlador de frota 900. A este respeito, o controlador de frota 900 pode estar em comunicação sem fio com uma frota 952 da aeronave 10.

[0074] Qualquer aeronave 10 da frota 952 pode se comunicar com o controlador de frota 900 diretamente ou através de outros dispositivos (por exemplo, repetidores) que podem ser posicionados em vários locais nas proximidades da frota 952. Se desejado, os elementos de detecção e prevenção 207 de várias aeronaves 10 podem se comunicar entre si para trocar informações sobre objetos detectados 15, como descrito acima. Esses elementos de detecção e prevenção 207 também podem servir como funções de repetição, roteamento ou comutação para mensagens comunicadas pela aeronave 10, de modo que a frota 952 da aeronave 10 forme uma rede de malha sem fio. Essa rede de malha pode ser usada para comunicação entre a aeronave 10, bem como a comunicação entre o controlador de frota 900 e a aeronave 10.

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[0075] Como mostrado na FIG. 9, o controlador de frota 900 também tem memória para armazenar várias informações, como dados ambientais 920, dados de tráfego 921 e dados de objetos 922. Os dados ambientais 920 indicam várias informações sobre o ambiente em que a aeronave 10 da frota opera. Como um exemplo, os dados ambientais 920 podem armazenar informações indicando o terreno, incluindo obstáculos no solo, como edifícios, pontes, torres, etc., sobre os quais a aeronave 10 opera. Os dados ambientais 920 também podem indicar informações sobre o espaço aéreo através do qual a aeronave 10 voa, como áreas de espaço aéreo restrito. Os dados ambientais 920 também podem indicar áreas associadas a certos riscos de colisão, referidos aqui como áreas de alto risco. Como exemplo, os dados ambientais 920 podem identificar uma região associada a um alto volume de tráfego, como uma área ao redor de um aeroporto, como uma área de alto risco. Observe que essa designação pode ser temporal (por exemplo, limitada a determinados horários, como determinadas horas do dia ou dias da semana ou mês). Como exemplo, o tráfego em uma determinada área pode ser alto apenas durante determinadas horas do dia e, portanto, ser designado como uma área de alto risco apenas durante essas horas. Em outro exemplo, uma área onde fogos de artificio são disparados apenas em determinados momentos pode ser designada como uma área de alto risco por esses períodos. Os dados ambientais 920 podem correlacionar cada área de alto risco com informações indicando o tipo de risco (por exemplo, tráfego intenso ou fogos de artificio) associado à área de alto risco. Essas informações podem ser úteis para avaliar o grau de risco associado à área e se os caminhos através da área devem ser selecionados em determinadas circunstâncias.

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[0076] Se desejado, o controlador de frota 900 pode transmitir os dados ambientais 920 para a aeronave 10, que pode usar os dados 920 para detectar e evitar funções. Como exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 pode selecionar um caminho desejado com base nos dados do ambiente 920. Além disso, o elemento de detecção e prevenção 207 pode limitar, quando possível, a seleção dos caminhos de escape 35 que passam por áreas de alto risco. Além disso, os dados da rota 445 (FIG. 5) podem ser definidos ou atualizados pelo menos em parte com base nos dados ambientais 920. Como exemplo, um envelope de escape 25 pode ser definido para evitar espaço aéreo restrito ou áreas de alto risco identificadas pelos dados ambientais 920.

[0077] Os dados de tráfego 921 indicam informações sobre a aeronave 10 da frota 952, como a localização de cada aeronave 10, a velocidade de cada aeronave 10, a rota de cada aeronave 10, o percurso de cada aeronave 10, o tipo de aeronave de cada aeronave e/ou outras informações úteis para rastrear a aeronave 10 e evitar colisões. Essas informações podem ser comunicadas da aeronave cooperativa ao controlador de frota 900. As informações sobre uma aeronave 10 também podem ser comunicadas por outra aeronave 10. Como exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 de uma primeira aeronave 10 pode detectar a localização de uma segunda aeronave 10 e relatar esse local ao controlador de frota 952, que pode comparar locais em torno da segunda aeronave 10 de muitas aeronaves 10 para fornecer uma verificação de redundância para ajudar a garantir a integridade e precisão dos dados de tráfego 921.

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[0078] Os dados do objeto 922 indicam informações sobre os objetos 15, como outras aeronaves 10 (independentemente de outras aeronaves 10 serem cooperativas), aves e outros tipos de riscos de colisão. O elemento de detecção e prevenção 207 de cada aeronave 10 dentro da frota 952 pode transmitir ao controlador de frota 952 informações indicativas dos objetos 15 pelo elemento de detecção e prevenção 207, e o controlador de frota 952 pode então compilar essas informações nos dados do objeto 922 armazenadas no controlador de frota 952. As informações sobre o mesmo objeto 15 de várias aeronaves 10 podem ser comparadas para identificar e resolver discrepâncias, a fim de ajudar a garantir a integridade e a precisão dos dados do objeto 922. Além disso, o controlador de frota 900 pode ser configurado para transmitir os dados do objeto 922 para a aeronave 10 da frota 952, de modo que a aeronave 10 possa atualizar seus dados para que cada aeronave 10 tenha uma visão consistente e precisa dos objetos 15 dentro do ambiente monitorado pelo controlador de frota 900 e pela frota 952.

[0079] Em algumas concretizações, o controlador de frota 900 pode usar os dados do ambiente 920, os dados de tráfego 921 e os dados do objeto 922 para definir um mapa tridimensional (3D) 930 ou outro tipo de mapa indicativo da região através da qual a aeronave 10 voa. Esse mapa 930 pode indicar a localização do terreno e dos obstáculos no solo, bem como a localização da aeronave 10 e dos objetos 15 no espaço aéreo. O mapa 930 também pode incluir outras informações associadas à aeronave 10 e aos objetos 15, como suas velocidades, rotas e outras informações, na medida em que essas informações sejam conhecidas pelo controlador de frota 900. O controlador de frota 900 pode ser

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42/48 configurado para transmitir o mapa 3D 930 para cada aeronave 10, que pode então usar o mapa 930 para evitar colisões. Como um exemplo, o mapa 930 pode ser usado para selecionar rotas e caminhos de fuga. Além disso, os dados em uma aeronave 10 podem ser atualizados com base no mapa 930, conforme desejado.

[0080] Ao comunicar informações entre as aeronaves 10, é possível que uma aeronave 10 aprenda e se beneficie das experiências ou conhecimentos adquiridos por outra aeronave 10. Como exemplo, suponha que um novo obstáculo, como construção ou torre, seja montada, mas a aeronave 10 da frota não tem conhecimento da presença do obstáculo. Quando uma primeira aeronave 10 se aproxima do obstáculo, ela pode detectar a presença do obstáculo usando sensores 20, 30 e, se necessário, ajustar sua rota para evitá-lo. Se o elemento de detecção e prevenção 207 classificar o obstáculo como um obstáculo baseado no solo, ele poderá atualizar seus dados de rota 445 para incluir o obstáculo como parte do terreno definido por esses dados 445. Assim, decisões futuras sobre a seleção de rotas e a definição dos envelopes de escape 35 podem ser baseadas nos dados de rota atualizados 445, fatorando assim a presença do obstáculo em tais decisões.

[0081] Além disso, a primeira aeronave 10 pode transmitir informações indicativas do obstáculo recém-detectado ao controlador de frota 900, que pode atualizar os dados ambientais 920 e/ou mapa 930 para incluir o obstáculo. Assim, quando os dados atualizados do ambiente 920 ou o mapa 930 são distribuídos para a outra aeronave 10 da frota 952, essa outra aeronave 10 pode atualizar os dados da rota 445 para indicar a presença do

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43/48 obstáculo. Assim, cada aeronave 10 da frota 900 pode ser informada do obstáculo recém-detectado e tomar decisões de controle com base no obstáculo recém-detectado conforme apropriado, mesmo antes de tal aeronave detectá-lo com seus próprios sensores 20, 30. Como exemplo, o elemento de detecção e prevenção 207 pode selecionar um caminho que evita o obstáculo com base na presença do obstáculo mesmo antes de o obstáculo ser detectado com os sensores da aeronave 20, 30.

[0082] Em qualquer caso, as informações armazenadas no controlador de frota 900 definem um modelo de risco e um modelo de comportamento associado ao ambiente em que a aeronave 10 opera. O modelo de risco indica áreas associadas a níveis elevados de risco e também indica o tipo ou tipos de riscos associados a cada uma dessas áreas. O modelo de comportamento indica os locais da aeronave 10 e outros objetos 15 na região monitorada. Ambos os modelos são temporais, pois mudam com o tempo. Um determinado modelo pode estar em tempo real, indicando os tipos de riscos ou comportamentos observados atualmente, e o modelo também pode definir um histórico a partir do qual os padrões podem ser reconhecidos para que previsões e avaliações de risco possam ser feitas com precisão. Por exemplo, ao observar um volume maior de tráfego em uma determinada região, como perto de um aeroporto, durante um determinado período do dia, a região pode ser prevista como uma área de alto risco para o mesmo período do dia no futuro. Os modelos de comportamento e risco determinados pelo controlador de frota 900 podem ser compartilhados com a aeronave 10 para ajudá-los a fazer decisões de detecção e prevenção melhor informadas. Assim, com base nos modelos de risco e comportamento, uma aeronave 10 pode tomar

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44/48 melhores decisões de seleção de rota levando em consideração riscos e comportamentos previstos, a fim de evitar certas regiões que provavelmente estarão associadas a um maior risco no futuro, com base em padrões passados reconhecidos pelo controlador de frota 900 ou outro.

[0083] Como descrito acima, é possível para a aeronave 10 usar hardware de processamento em paralelo para executar funções redundantes para melhorar a segurança da aeronave. A FIG. 10 representa uma concretização exemplar de um elemento de detecção e prevenção 207, em que vários processadores 1001-1004 são usados para executar a funcionalidade aqui descrita para o elemento de detecção e prevenção 207. A FIG. 10 mostra um processador de segurança 1001 e três outros processadores 1002-1004, referidos a seguir como processadores gerais, mas o elemento de detecção e prevenção 207 pode empregar qualquer número de processadores de segurança 1001 e outros tipos de processadores 1002-1004 em outras concretizações.

[0084] O processador de segurança 1001 é projetado especificamente para operação segura, de modo que é menos provável que tenha erros ou falhe em relação aos processadores gerais 1002-1004. Em algumas concretizações, o processador de segurança 1001 pode ser projetado para atender a certos padrões de segurança do processador promulgados pela International Organization for Standardization (ISO) ou outra organização baseada em padrões. Para atender a esses padrões, o processador de segurança 1001 pode ser projetado para operar mais lentamente que as velocidades de processamento dos processadores gerais 1002-1004, que não são projetados para obter a mesma qualificação

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45/48 de segurança ou operar com as mesmas margens de segurança que ο processador de segurança 1001.

[0085] Na concretização mostrada na FIG. 10, cada processador geral 1002-1004 é configurado para fazer seleções de caminho de escape de acordo com as técnicas descritas aqui. Assim, quando um objeto 15 é detectado, cada processador 1002-1004 recebe o envelope de escape 25 do elemento de processamento de missão 210 e seleciona um caminho de escape 35 com base no envelope de escape 25 e outros fatores, como descrito acima. Se desejado, cada processador geral 1002-1004 pode usar o mesmo algoritmo para selecionar um caminho de escape 35, ou qualquer processador geral 1002-1004 pode usar um algoritmo diferente em relação aos outros processadores gerais. Em algumas concretizações, cada processador 1002-1004 usa aprendizado de máquina para aprender como selecionar rotas de escape 35 com base em um ou mais conjuntos de dados de treinamento. Tal método não determinístico para decisões de detecção e prevenção pode resultar em discrepâncias entre os caminhos que são selecionados pelos processadores gerais 1002-1004 para a mesma entrada. Discrepâncias também podem resultar da operação incorreta de qualquer um dos processadores gerais 1002-1004.

[0086] Cada processador geral 1002-1004 é configurado para relatar sua seleção de caminho de escape para o processador de segurança 1001, que então compara as seleções do caminho de escape e resolve quaisquer discrepâncias que possam existir entre as seleções. Por exemplo, se dois processadores gerais 1002-1003 escolhem o mesmo caminho de escape ou caminhos de escape semelhantes, enquanto o outro processador 1004 escolhe um

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46/48 caminho de escape significativamente diferente, o processador de segurança 1001 pode ser configurado para usar o caminho de escape ou um dos caminhos de escape selecionado pelo maior número de processadores 1002-1003. Após decidir o caminho de escape a ser usado, o processador de segurança 1001 relata o caminho de escape selecionado para o elemento de processamento de missão 210, que valida e usa o caminho de escape selecionado, como descrito acima.

[0087] Observe que outras decisões de detecção e prevenção pelos processadores gerais 1002-1004 podem ser relatadas e monitoradas de forma semelhante pelo processador de segurança 1001. Como exemplo, decisões sobre se um objeto 15 é detectado nos dados dos sensores 20, 30, classificações dos objetos 15, avaliações de risco e outras decisões do elemento de detecção e prevenção 207 descrito acima podem ser feitas a cada processador geral 1002-1004, e o processador de segurança 1001 pode comparar essas decisões e resolver discrepâncias entre eles de acordo com qualquer algoritmo desejado.

[0088] Além disso, com base nos dados recebidos dos processadores gerais 1002-1004, o processador de segurança 1001 é configurado para monitorar a operação dos processadores gerais 1002-1004 para determinar quando um processador geral falhou, de modo que a ação corretiva é desejável. A este respeito, o processador de segurança 1001 executa uma função de cão de guarda para o processador geral 1002-1004. Como um exemplo, se as decisões de um determinado processador geral 1002 diferirem em uma certa guantidade em relação às decisões dos outros processadores gerais 1003-1004 ao longo do tempo, o processador

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47/48 de segurança 1001 pode determinar que o processador geral 1002 falhou. Em outras concretizações, outras técnicas para detectar uma falha de um processador geral são possíveis. Quando se determina que um processador geral falhou, o processador de segurança 1001 pode ser configurado para executar uma ação corretiva, como desativar o processador com falha ou ignorar sua saída para futuras decisões de controle. Se o processador de segurança 1001 não conseguir resolver qual processador geral 1002-1004 está fornecendo dados válidos e que provavelmente falhou, o processador de segurança 1001 pode executar outros tipos de ações corretivas, como instruir o elemento de processamento de missão 210 para executar um pouso de emergência da aeronave 10 ou transição para voo suspenso, a fim de reduzir a probabilidade de a aeronave 10 atingir um objeto externo 15. Em outros exemplos, outros tipos de ação corretiva são possíveis.

[0089] O anterior é meramente ilustrativo dos princípios desta divulgação e várias modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo desta divulgação. As concretizações descritas acima são apresentadas para fins de ilustração e não de limitação. A presente divulgação também pode assumir muitas formas além daquelas aqui explicitamente descritas. Por conseguinte, enfatiza-se que esta divulgação não se limita aos métodos, sistemas e aparelhos explicitamente divulgados, mas se destina a incluir variações e modificações dos mesmos, que estão dentro do espírito das reivindicações a seguir.

[0090] Como outro exemplo, variações de aparelhos ou parâmetros de processo (por exemplo, dimensões, configurações,

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48/48 componentes, ordem das etapas do processo, etc.) podem ser feitas para otimizar ainda mais as estruturas, dispositivos e métodos fornecidos, como mostrado e descrito aqui. Em qualquer caso, as estruturas e dispositivos, bem como os métodos associados, aqui descritos têm muitas aplicações. Portanto, o assunto divulgado não deve se limitar a nenhuma concretização única aqui descrita, mas deve ser interpretado em amplitude e escopo de acordo com as reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de monitoramento (5) para uma aeronave (10) caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de sensores (20) para detectar um objeto (15) externo à aeronave;

um sistema de controle de aeronave (225) tendo pelo menos um processador configurado para determinar um envelope de escape (25) para a aeronave com base nas condições operacionais atuais da aeronave, o envelope de escape definindo possíveis caminhos que a aeronave pode seguir para evitar o objeto; e um elemento de detecção e prevenção (207) tendo pelo menos um processador configurado para receber os primeiros dados indicativos do envelope de escape do sistema de controle da aeronave e receber segundos dados indicativos de um objeto detectado pela pluralidade de sensores, pelo menos um processador do elemento de detecção e prevenção configurado para selecionar um caminho (35) para evitar o objeto com base no envelope de escape, em que o sistema de controle da aeronave está configurado para controlar uma direção da aeronave com base no caminho selecionado.
2. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um processador do elemento de detecção e prevenção é configurado para receber informações sobre o objeto de uma segunda aeronave e para

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2/10 selecionar o caminho para evitar o objeto com base nas informações da segunda aeronave.
3. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um processador do elemento de detecção e prevenção é configurado para classificar o objeto com base nos segundos dados, determinando desse modo um tipo de objeto para o objeto e em que pelo menos um processador do elemento de detecção e prevenção está configurado para selecionar o caminho para evitar o objeto com base no tipo de objeto determinado para o objeto.
4. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda memória (320) para armazenar terceiros dados indicativos das características de desempenho de voo para o tipo de objeto, em que o pelo menos um processador do elemento de detecção e prevenção é configurado para selecionar o caminho para evitar o objeto com base no terceiro dado.
5. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a memória (420) para armazenar terceiros dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave, em que o pelo menos um processador do sistema de controle da aeronave está configurado para determinar o envelope de escape com base nos terceiros dados.
6. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a memória (420) para armazenar terceiros dados indicativos de um peso de pelo

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3/10 menos um passageiro ou carga na aeronave, em que o pelo menos um processador do sistema de controle da aeronave está configurado para determinar o envelope de escape com base nos terceiros dados.
7. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador do sistema de controle de aeronave está configurado para determinar quando um componente da aeronave falhou e para determinar o envelope de escape com base em uma falha detectada do componente.
8. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador do sistema de controle da aeronave está configurado para determinar um valor indicativo de uma quantidade de energia restante para uma batería da aeronave e para determinar o envelope de escape com base no valor.
9. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a memória (420) para armazenar terceiros dados indicativos de uma rota para a aeronave, em que pelo menos um processador do sistema de controle da aeronave está configurado para determinar o envelope de escape com base nos terceiros dados.
10. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um processador do sistema de controle de aeronave é configurado para determinar o envelope de escape com base em dados climáticos indicativos do clima nas proximidades da aeronave.

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11. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador do sistema de controle da aeronave está configurado para determinar se um passageiro está na aeronave e para determinar o envelope de escape com base na determinação de um passageiro na aeronave.
12. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador do sistema de controle da aeronave está configurado para validar o caminho para evitar o objeto com base nas condições operacionais atualizadas da aeronave.
13. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador do elemento de detecção e prevenção inclui uma pluralidade de processadores, em que cada um da pluralidade de processadores é configurado para selecionar um caminho respectivo para evitar o objeto com base no envelope de escape, em que o elemento de detecção e prevenção tem um processador de segurança (1001) operando a uma velocidade de processamento menor que a velocidade de processamento para a pluralidade de processadores, e em que o processador de segurança está configurado para selecionar um caminho para evitar o objeto com base nos caminhos para evitar o objeto selecionado pela pluralidade de processadores.
14. Sistema de monitoramento (5) para uma aeronave (10) caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de sensores (20) para detectar um objeto (15) externo à aeronave e fornecer dados de sensor indicativos do objeto;

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5/10 memória (320, 420) para armazenar dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave;

pelo menos um processador (310, 410) configurado para selecionar um caminho (35) para evitar o objeto com base nos dados do sensor, os dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave e as condições operacionais atuais da aeronave; e um controlador de aeronave configurado para controlar uma direção da aeronave com base no caminho selecionado.
15. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um processador compreende um primeiro processador, em que o sistema de monitoramento compreende ainda um segundo processador configurado para determinar um envelope de escape (25) para a aeronave com base nas condições operacionais atuais da aeronave e nos dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave, em que o envelope de escape define possíveis caminhos que a aeronave pode seguir para evitar o objeto e em que o primeiro processador está configurado para selecionar o caminho para evitar o objeto com base no envelope de escape.
16. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador está configurado para receber informações sobre o objeto de uma segunda aeronave e selecionar o caminho para evitar o objeto com base nas informações da segunda aeronave.
17. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador está

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6/10 configurado para classificar o objeto com base nos dados do sensor, determinando desse modo um tipo de objeto para o objeto, e em que pelo menos um processador está configurado para selecionar o caminho para evitar o objeto com base no tipo de objeto determinado para o objeto.
18. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a memória está configurada para armazenar dados indicativos das características de desempenho de voo para o tipo de objeto, em que pelo menos um processador está configurado para selecionar o caminho para evitar o objeto com base nos dados indicativos das características de desempenho de voo para o tipo de objeto.
19. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a memória é configurada para armazenar dados indicativos de um peso de pelo menos um passageiro ou carga na aeronave e em que o pelo menos um processador está configurado para selecionar o caminho com base nos dados indicativos do peso de pelo menos um passageiro ou carga.
20. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador está configurado para determinar quando um componente da aeronave falhou e para selecionar o caminho com base em uma falha detectada do componente.
21. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador está configurado para determinar um valor indicativo de uma

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7/10 quantidade de energia restante para uma batería da aeronave e para selecionar o caminho com base no valor.
22. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a memória está configurada para armazenar dados indicativos de uma rota para a aeronave e em que pelo menos um processador está configurado para selecionar o caminho com base nos dados indicativos da rota.
23. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um processador está configurado para selecionar o caminho para evitar o objeto com base em dados climáticos indicativos de clima nas proximidades da aeronave.
24. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador está configurado para determinar se um passageiro está na aeronave e para selecionar o caminho para evitar o objeto com base na determinação de um passageiro na aeronave.
25. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um processador está configurado para validar o caminho para evitar o objeto com base nas condições operacionais atualizadas da aeronave.
26. Sistema de monitoramento, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos um processador inclui uma pluralidade de processadores, em que cada um da pluralidade de processadores é configurado para selecionar um caminho respectivo para evitar o objeto com base nos dados do sensor, os dados indicativos de características de desempenho do voo da

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8/10 aeronave e as condições operacionais atuais da aeronave, em que o sistema de monitoramento compreende ainda um processador de segurança (1001) operando a uma velocidade de processamento menor que a velocidade de processamento para a pluralidade de processadores e em que o processador de segurança está configurado para selecionar um caminho para evitar o objeto com base nos caminhos para evitar o objeto selecionado pela pluralidade de processadores.
27. Método para uso em uma aeronave (10) para detectar e evitar objetos caracterizado pelo fato de que compreende:

detectar um objeto (15) externo à aeronave com sensores (20) na aeronave;

armazenar na memória (320, 420) dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave;

detectar as condições operacionais atuais da aeronave com sensores na aeronave;

selecionar, com pelo menos um primeiro processador na aeronave, um caminho (35) para evitar o objeto com base na detecção do objeto, os dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave e a detecção das condições operacionais atuais; e controlar uma direção da aeronave com base no caminho selecionado.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a determinação, com pelo menos um segundo processador na aeronave, de um envelope de escape

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9/10 (25) para a aeronave com base na detecção das condições operacionais atuais da aeronave e nos dados indicativos das características de desempenho de voo da aeronave, em que o envelope de escape define possíveis caminhos que a aeronave pode seguir para evitar o objeto e em que a seleção é baseada no envelope de escape.
29. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o recebimento de informações sobre o objeto de uma segunda aeronave, em que a seleção é baseada nas informações da segunda aeronave.
30. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a classificação do objeto com base na detecção do objeto, em que a seleção é baseada na classificação.
31. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o armazenamento, na memória, de dados indicativos das características de desempenho do voo para o tipo de objeto, em que a seleção é baseada nos dados indicativos das características de desempenho do voo para o tipo de objeto.
32. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda armazenar na memória dados indicativos de um peso de pelo menos um passageiro ou carga na aeronave, em que a seleção é baseada nos dados indicativos do peso de pelo menos um passageiro ou carga.
33. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a determinação de quando um

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10/10 componente da aeronave falhou, em que a seleção é baseada na determinação de quando o componente da aeronave falhou.
34. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a determinação de um valor indicativo de uma quantidade de energia restante em uma batería da aeronave, em que a seleção é baseada no valor.
35. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o armazenamento, na memória, de dados indicativos de uma rota para a aeronave, em que a seleção é baseada nos dados indicativos da rota.
36. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a seleção é baseada em dados climáticos indicativos do clima nas proximidades da aeronave.
37. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar se um passageiro está na aeronave, em que a seleção é baseada na determinação de se o passageiro está na aeronave.
38. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a validação do caminho para evitar o objeto com base nas condições operacionais atualizadas da aeronave.