CN106716283A - 自动飞行器中基于地面效应的表面感测 - Google Patents

自动飞行器中基于地面效应的表面感测 Download PDF

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Abstract

本公开描述了一种用于操作自动飞行器的系统和方法，其中可利用地面效应的影响来感测地面或其他表面。在各种实现方式中，可监测所述自动飞行器的运行参数以确定地面效应何时影响所述参数，所述参数对应地指示到表面(例如，所述地面)的接近度。在各种实现方式中，基于所述地面效应的感测技术可用于作为主要传感器系统的备用系统来确定到所述地面的接近度，以用于确定着陆位置是否平坦等。

Description

自动飞行器中基于地面效应的表面感测
背景技术
自动飞行器在使用中不断增加。例如，自动飞行器通常用于监视。尽管自动飞行器有许多有益的用途，但它们也有许多缺点。例如，如果自动飞行器与地面或其他表面相撞，自动飞行器可能遭到或造成损坏。为了避免此类碰撞，可利用各种类型的传感器。然而，由于各种因素，某些类型的传感器可能故障或者否则变得不起作用或不精确。例如，一些传感器可能受到各种大气或天气状况(诸如雨、雪、雾等)的抑制。
附图简述
参考附图来描述具体实施方式。在图中，参考数字中最左侧的数字标识所述参考数字首次出现的图。在不同的图中使用的相同参考数字指示类似或相同的部件或特征。
图1描绘了根据实现方式的自动飞行器的俯视图的框图。
图2描绘了根据实现方式的自动飞行器的侧视图的框图。
图3描绘了根据实现方式的自动飞行器环境的图。
图4描绘了根据实现方式的自动飞行器飞行路径过程的流程图。
图5描绘了根据一些实现方式的飞行过程期间的地面效应响应的流程图。
图6描绘了根据一些实现方式的自动飞行器着陆过程的流程图。
图7描绘了根据一些实现方式的着陆过程期间的地面效应响应的流程图。
图8是示出根据实现方式的自动飞行器控制系统的各种部件的框图。
图9是可与各种实现方式一起使用的服务器系统的说明性实现方式的框图。
虽然在本文中通过举例来描述了多种实现方式，但是本领域的技术人员将认识到，所述实现方式不限于所描述的实例或附图。应当理解，附图和随后的具体实施方式并不旨在将实现方式限制为所公开的具体形式，而正相反，其旨在涵盖落入由所附权利要求书限定的精神和范围内的所有修改、等效物以及替代方案。本文中使用的标题都仅用于组织目的，并且并不旨在用于限制本说明书或权利要求书的范围。如贯穿本申请所用，词语“可”是在许可的意义上(即，意指具有可能性)、而非强制的意义上(即，意指必须)使用。类似地，词语“包括(include/including/includes)”意味着包括但不限于。
具体实施方式
本公开描述自动飞行器(“AAV”)和系统，在所述自动飞行器和系统中，可利用地面效应的影响来感测地面或其他表面。当AAV足够接近表面(例如，地面)以使得由AAV的螺旋桨中的一个或多个所生成的气流导向表面(即，所述表面足够近以阻碍气流并因此增加所生成的有效推力)时，地面效应得以产生。来自螺旋桨的气流的各个方面有时可称为由螺旋桨生成的“尾流”或“滑流”。由于地面效应，(例如，由于当气流推压表面时，气流的速度降低)可能需要较少的功率以用于使螺旋桨旋转以使得AAV在距表面的给定距离处盘旋。例如，当AAV靠近地面盘旋时，与在远离地面的较高的高度处盘旋所需的功率量相比，将盘旋维持在给定高度处所需的功率量可能有所降低。当利用自动驾驶仪或有效推力反馈系统来使AAV起飞并且遭遇地面效应时，供应给螺旋桨马达的功率可自动降低以便将AAV维持在给定的高度和/或有效推力处。如下文将更详细地描述的，受地面效应影响的这些类型的变化可用作用于感测地面或其他表面的系统和方法的一部分。
在各种实现方式中，可监测AAV的参数以确定地面效应何时影响参数。例如，被监测的参数可包括供应至螺旋桨马达的一个或多个的电压、电流或功率，螺旋桨马达或相关联的螺旋桨的速度，螺旋桨的有效推力，螺旋桨的气流的速度等。如上所述，所有这些类型的参数都可受到地面效应的影响。基于被监测参数的水平，可就地面效应是否影响参数进行测定，所述参数可指示AAV与表面的对应的接近度。
在各种实现方式中，可基于方程式和/或试验数据对AAV与表面的接近度进行测定。例如，基于地面效应如何影响来自螺旋桨的气流的知识，当AAV靠近表面飞行时，可利用各种方程式来计算指定的参数水平。可替代地，试验数据可记录并用来指示给定参数水平与AAV距表面的距离之间的对应关系。在任一种情况下，当对参数进行监测时，还可利用参数的百分比变化来确定AAV是否已接近表面移动。
在各种实现方式中，AAV还可包括一个或多个附加的传感器系统，所述传感器系统被用来确定距表面的距离。例如，在一种实现方式中，上述地面效应技术可作为主要传感器系统的备用系统来实现。在各种实现方式中，主要传感器系统可基于诸如成像、声纳、雷达、激光雷达、红外线、激光等技术来操作。在主要传感器系统故障或者受到某些状况抑制的情况下，利用地面效应技术的备用系统可帮助确保AAV的持续安全运行。例如，各种类型的传感器系统可受到雨、雪、雾、反射、明亮的阳光等的抑制。如果地面效应技术指示接近主要传感器系统无法识别的表面，这可能指示主要传感器系统的问题，在这种情况下，可采取各种类型的行动。例如，作为安全预防措施，AAV最初可在远离所指示表面的方向上移动，以便避免碰撞的可能性。此外，可检查主要传感器系统以确保其正常运行。如果确定主要传感器系统未正常运行，那么可采取各种附加的安全预防措施。例如，鉴于主要传感器系统未正常运行，尽管处于(作为附加的安全裕度的)较高的高度下，但是AAV仍可继续朝向其目的地飞行。作为另一个实例，可使AAV尽快着陆，以便可对其进行维修来解决主要传感器系统的任何问题。
在着陆过程期间，或者当AAV正沿循靠近地面的飞行路径时，预计某些参数可能受地面效应的影响。作为实例，如果预计着陆位置为平坦和均匀的，那么当AAV下降时，由于受地面效应的影响，与处于AAV前部和后部的螺旋桨相关联的参数的水平预计可能将发生相似的变化。然而，如果在着陆过程中对应于AAV前部和后部发生的所述水平的变化不相似，那么这可能指示不平坦的表面(例如，具有明显的斜度、阶梯高度、边缘等)，所述表面可能会以破坏性的方式造成AAV滑动、翻滚、坠落等。在这种情况下，可选择新的着陆位置。
尽管本文所述的实例主要集中于利用多个螺旋桨实现飞行的飞行器(例如，四轴飞行器或八轴飞行器)形式的AAV，但应了解，本文所述的实现方式可与其他形式的AAV一起使用。如本文所用，“中继位置”可包括但不限于递送位置、物料搬运设施、蜂窝塔、建筑物的屋顶、递送位置或者AAV可着陆、充电、检索存货、更换电池和/或接受检修的任何其他位置。
如本文所用，“物料搬运设施”可包括但不限于仓库、配送中心、直通配送设施、订单履行设施、包装设施、运输设施、租赁设施、图书馆、零售商店、批发商店、博物馆或用于执行物料(存货)搬运的一个或多个职能的其他设施或设施组合。如本文所用，“递送位置”是指可递送一个或多个存货物品的任何位置。例如，递送位置可为私人住所、商务场所、物料搬运设施内的位置(例如，包装站、存货仓库)、用户或存货所处的任何位置等。存货或物品可为可使用AAV运输的任何实物。
图1示出根据实现方式的AAV 100的俯视图的框图。如图所示，AAV 100包括围绕AAV的框架104间隔的八个螺旋桨102-1、102-2、102-3、102-4、102-5、102-6、102-7、102-8。螺旋桨102可为任何形式(例如，石墨、碳素纤维)的螺旋桨并且具有足以抬升AAV 100以及由AAV 100使用中的任何存货的尺寸，以使得AAV 100可在空中航行例如以将存货物品递送至某一位置。尽管这个实例包括八个螺旋桨，但在其他实现方式中，可利用更多或更少的螺旋桨。同样地，在一些实现方式中，可将螺旋桨定位在AAV 100上的不同位置处。此外，可利用替代性推进方法。例如，风扇、喷气机、涡轮喷气马达、涡轮鼓风机、喷气式发动机等可用于结合或独立于各种螺旋桨系统来推进AAV，并且还可将本文所述的基于地面效应的感测技术应用至所述AAV。
AAV 100的框架104或主体可同样具有诸如石墨、碳素纤维和/或铝的任何适当材料。在这个实例中，AAV 100的框架104包括四个刚性构件105-1、105-2、105-3、105-4，或者具有以大致垂直角度相交和接合的刚性构件的以散列图案布置的梁。在这个实例中，刚性构件105-1和105-3彼此平行地布置，并且具有大致相同的长度。刚性构件105-2和105-4彼此平行地布置，但是垂直于刚性构件105-1和105-3。刚性构件105-2和105-4具有大致相同的长度。在一些实施方案中，所有刚性构件105都可具有大致相同的长度，然而在其他实现方式中，一些或所有刚性构件可具有不同的长度。同样地，两组刚性构件之间的间距大致可以是同样的或不同的。
尽管图1中示出的实现方式包括接合以形成框架104的四个刚性构件105，但在其他实现方式中，框架104可有更少或更多的部件。例如，在其他实现方式中，AAV 100的框架104可被配置成包括六个刚性构件，而不是四个刚性构件。在这种实例中，刚性构件中的两个105-2、105-4可彼此平行地定位。刚性构件105-1、105-3和刚性构件105-1、105-3的任一侧上的两个附加的刚性构件都可彼此平行并且垂直于刚性构件105-2、105-4定位。利用附加刚性构件，可由框架104形成具有所有四侧上的刚性构件的附加空腔。如以下进一步讨论的，框架104内的空腔可被配置成包括用于接合、运输和递送物品和/或包含物品的容器的存货接合机构。
在一些实现方式中，可针对空气动力学对AAV进行配置。例如，空气动力学外壳可包括在AAV上，所述外壳包封AAV控制系统110、刚性构件105中的一个或多个、框架104和/或AAV 100的其他部件。外壳可由诸如石墨、碳素纤维、铝等任何适当的材料制成。同样地，在一些实现方式中，可按空气动力学来设计存货(例如，物品或容器)的位置和/或形状。例如，在一些实现方式中，存货接合机构可被配置成使得当接合存货时，将存货包封在AAV 100的框架和/或外壳内，以使得在由AAV 100运输存货的过程中不会生成附加阻力。在其他实现方式中，可将存货的形状设定成减少阻力并提供更符合空气动力学设计的AAV和存货。例如，如果存货是容器，并且当接合时，容器的一部分延伸到AAV以下，那么容器的暴露部分可具有弯曲的形状。
螺旋桨102和对应的螺旋桨马达定位在每个刚性构件105的两端处。出于存货运输的目的，螺旋桨马达可为能够产生足够的速度的任何形式的马达，其中所述螺旋桨抬升AAV100以及由此接合的任何存货，从而使得能够进行存货的航空运输。例如，出于这些目的，螺旋桨马达可各自为FX-4006-13 740kv的多转子马达。如下文将更详细地描述的，可监测与螺旋桨马达相关联的功率或其他运行参数，以确定地面效应何时影响所述参数，诸如可指示到地面或其他表面的对应的接近度。
从每个刚性构件向外延伸的是连接到安全栅108的支撑臂106。在这个实例中，安全栅围绕AAV 100定位并且附接到AAV 100，其方式使得马达和螺旋桨102在安全栅108的周界内。安全栅可为塑料、橡胶等。同样地，取决于支撑臂106的长度和/或刚性构件105的长度、数量或定位，所述安全栅可为圆形、椭圆形或任何其他形状。
安装到框架104的是AAV控制系统110。在这个实例中，AAV控制系统110安装在框架104的中间中和顶部上。如下文关于图8进一步详述的，AAV控制系统110控制AAV 100的运行、航线、导航、通信、距离确定功能和存货接合机构。
同样地，AAV 100包括一个或多个电源模块112。在这个实例中，AAV 100包括可移除地安装到框架104的两个电源模块112。AAV的电源模块可为以下形式：电池电源、太阳能电源、天然气电源、超级电容器、燃料电池、替代性发电源或它们的组合。例如，电源模块112可各自为6000mAh的锂离子聚合物电池、聚合物锂离子(锂聚合物(Li-poly、Li-Pol、LiPo、LIP)、PLI或Lip)电池。电源模块112耦合到AAV控制系统110和螺旋桨马达，并且为它们提供功率。
在一些实现方式中，一个或多个电源模块可被配置成使得当AAV着陆时，可独立地将所述电源模块再充电、将所述电源模块移除和/或用另一个电源模块将其替换。例如，当AAV在递送位置、中继位置和/或物料搬运设施处着陆时，AAV可与所述位置处的充电构件(所述充电构件将对电源模块再充电)和/或可移除或替换的电源模块接合。
如上所述，AAV 100还可包括存货接合机构114。存货接合机构可被配置来接合和松开物品和/或存放物品的容器。在这个实例中，存货接合机构114定位在框架104的空腔内，所述空腔通过刚性构件105相交形成。存货接合机构可定位在AAV控制系统110的下方。在具有附加刚性构件的实现方式中，AAV可包括附加的存货接合机构并且/或者存货接合机构114可定位在框架104内的不同空腔中。存货接合机构可具有足以安全地接合和松开包含存货的容器的任何尺寸。在其他实现方式中，接合机构可操作为包含将要递送的存货物品的容器。存货接合机构(通过有线或无线通信)与AAV控制系统110通信并且受AAV控制系统110控制。
尽管本文所述的AAV的实现方式利用螺旋桨来实现并保持飞行，但在其他实现方式中，可以其他方式来配置AAV。例如，AAV可包括螺旋桨和固定翼二者的组合。例如，当AAV升空时，AAV可利用一个或多个螺旋桨以使得可起飞和降落，以及利用固定翼配置或翼与螺旋桨配置的组合以维持飞行。
图2描绘了根据实现方式的AAV 100的侧视图200的框图。在图2中示出的AAV的侧视图中，四个马达220-1至220-4以及对应的螺旋桨222-1至222-4是可视的。在其他实现方式中，AAV 100中可包括附加的或更少的马达220和/或螺旋桨222。例如，在一些实现方式中，可成对地安装螺旋桨。图2示出AAV 100的右侧视图以使得马达220-1位于AAV 100的前部并且马达220-4位于AAV 100的后部。在这个实例中，马达220都可以相对于AAV 100的90度来进行安装，尽管在其他实例中，马达220可在不同的(可调整的)取向上定向。
如图2所示，四个距离确定的元件204-1至204-4安装到AAV 100。在各种实现方式中，一个或多个距离确定元件204可作为一个或多个距离确定系统的一部分而包括在AAV100上，并且可在不同的方向上定向。例如，距离确定元件204-1可安装到AAV 100并且定向来发射信号，所述信号从AAV 100的前方投射。距离确定元件204-2可安装到AAV 100并且定向来发射信号，所述信号从AAV 100向下投射。距离确定元件204-3可安装到AAV 100并且定向来发射信号，所述信号在AAV 100上方投射。距离确定元件204-4可安装到AAV 100并且定向来发射信号，所述信号在AAV 100后方投射。在各种实现方式中，距离确定元件可利用声纳、雷达、激光雷达、激光等中的任何一个。在某些实现方式中，距离确定元件204虽不可发射信号但却可接收用于确定所指示方向上的距离的光输入或其他输入(例如，成像系统等)。
如图2所示，AAV 100示出为悬停在倾斜的地面部分290上方。在示出的实现方式中，相较于处于AAV后部的螺旋桨222-4，处于AAV 100前部的螺旋桨222-1更接近地面290。如上所述，作为地面效应的一部分，螺旋桨222-1至222-4中的每一个产生受地面290干扰的气流。因此，可监测与螺旋桨中的每一个相关联的参数(例如，供应至螺旋桨马达220-1至220-4中的每一个的电压、电流或功率，螺旋桨马达中的每一个的速度，螺旋桨中的每一个的有效推力等)来确定地面效应的影响。通过利用此类技术，可确定与螺旋桨222-1相关联的参数以(相较于与螺旋桨222-4相关联的参数)指示更加靠近地面290。
在各种实现方式中，可出于各种目的来利用此类信息。例如，如以下将关于图7更详细描述的，在着陆过程期间，可能希望AAV 100不着陆在地面的(具有过于陡峭的斜度或其他不希望的特征(例如，阶梯区域)的)一部分上，因为这可导致AAV 100以AAV可能受到损害的方式滑动、跌落等。作为另一个实例，如果AAV 100沿着靠近地面的飞行路径飞行并且测定地面290是朝向AAV的路径向上倾斜的，那么可执行规避机动飞行来抬升AAV的高度从而避免与地面碰撞。在各种实现方式中，还可利用关于表面轮廓的此类测定来识别AAV的当前位置。例如，某些位置可已知具有某些表面轮廓，所述表面轮廓可至少部分由诸如以上所述的这些技术来识别。
在各种实现方式中，利用地面效应的影响的上述技术可用作对主要传感器系统的备用系统(例如，利用距离确定元件204-1至204-4)以用于确定到地面或其他表面的距离。应理解，通过利用依靠不同物理原理的不同类型的系统，可提高针对AAV运行的整体可靠性。例如，如果主要传感器系统故障或者由某些天气或大气状况所抑制，那么利用地面效应的影响的技术仍可为可运行的，并且因此可充当对主要传感器系统的有效备用系统。
在各种实现方式中，主要传感器系统可提供指示到地面的第一距离的输出，所述第一距离可与由作为备用功能的一部分的地面效应技术所指示的到地面的第二距离进行比较，其中所述距离之间的差异可指示主要传感器系统的输出的问题。例如，主要传感器系统的距离确定元件204-2可提供指示从AAV的底部前部到地面的第一距离的输出。如本文所述，可基于受地面效应影响的一个或多个参数(例如，与螺旋桨222-1和/或222-2相关联的参数)确定从AAV的底部前部到地面的第二距离。例如，如以下关于图5将更详细描述的，可参照存储的数据来将此类参数水平与到地面的距离关联。
第一距离与第二距离之间的差异可指示主要传感器系统的问题。例如，如果第一距离指示AAV的底部离地面有相当大(例如，若干英尺远)的距离，而第二距离指示AAV的底部接近(例如，在几英寸以内)地面，那么可存在主要传感器系统的输出的问题。如上所述，在各种实现方式中，此类问题可与诸如主要传感器系统的故障、抑制了精确指示距离的能力的外部状况(例如，大气、天气等)等的因素有关。如以下关于图5将更详细描述的，响应于此类问题，可采取各种行动。例如，由于主要传感器系统的问题，AAV可在(作为附加的安全裕度的)更高的高度处飞行，可命令AAV着陆以使得可修复主要传感器系统等。
针对诸如图2所示的配置(其中螺旋桨222相对于AAV的主体来固定)，在某些情况下，可通过从整体上操纵AAV的俯仰、偏航和/或滚动来实现对螺旋桨的取向的调整。应理解，利用诸如四轴飞行器或八轴飞行器的AAV，即使改变俯仰、偏航和/或滚动，也可维持AAV的总体行进方向。例如，AAV可向北移动并且偏航可调整成使得AAV 100在顺时针方向上旋转。可在不改变飞行方向的情况下发生旋转。同样地，可在不改变AAV 100的飞行路径的情况下调整俯仰和/或滚动。在各种替代性实现方式中，螺旋桨222的取向也可相对于AAV的主体是可调整的(例如，利用可调整马达安装件等)。
图3描绘了根据一种实现方式的AAV网络300的框图，所述AAV网络300包括AAV100、递送位置303、中继位置302、物料搬运设施304和远程计算资源310。此外，可将一个或多个固定位置发射器305包括在传输固定位置信息(例如，地理坐标)的环境中。固定位置发射器可包括在任何已知、固定位置处。例如，固定位置发射器可包括在物料搬运设施304、中继位置302、递送位置303上，蜂窝塔(未示出)上，建筑物上，着陆区域上或者任何其他已知位置处。
AAV 100、递送位置303、中继位置302、物料搬运设施304和/或远程计算资源310中的每一个可被配置成彼此通信。例如，AAV 100可被配置来形成利用Wi-Fi或另一无线通信装置的无线网状网络，每个AAV在无线范围内与其他AAV通信。在其他实现方式中，AAV 100、AAV管理系统326、物料搬运设施304、中继位置302和/或递送位置303可利用现有的无线(例如，蜂窝、Wi-Fi、卫星)网络来促进通信。同样地，还可将远程计算资源310、物料搬运设施304、递送位置303和/或中继位置302包括在无线网状网络中。在一些实现方式中，远程计算资源310、物料搬运设施304、递送位置303和/或中继位置302中的一个或多个也可通过诸如互联网的另一个(有线和/或无线)网络彼此通信。
远程计算资源310可形成网络可访问的计算平台的一部分，所述网络可访问的计算平台可实现为通过(诸如网状网络网络和/或另一无线或有线网络(例如，互联网)的)网络维持且可访问的处理器、存储器、软件、数据存取和其他部件的计算基础设施。如图所示，远程计算资源310可包括一个或多个服务器，诸如服务器320(1)、320(2)、......、320(N)。这些服务器320(1)-(N)可以任意种方式来布置，诸如数据中心中常用的服务器群、堆栈等。此外，服务器320(1)-(N)可包括一个或多个处理器322和可存储AAV管理系统326的存储器323。
例如，AAV管理系统326可被配置成例如与递送位置303、AAV 100、物料搬运设施304和/或中继位置302通信。作为实例，在AAV中可确定和共用每个AAV 100的位置信息。每个AAV可定期将例如ADS-B信息传输至网络中的其他AAV。当诸如ADS-B信息的信息发送至AAV或从AAV发出时，所述信息可包括用于AAV的标识符，并且每个AAV可充当网络内的节点，从而转发信息直到由预期的AAV接收所述信息。例如，AAV管理系统326可通过将信息和预期接收的AAV的标识符传输至与AAV管理系统326无线通信的AAV 100-1、100-2、100-3、100-4中的一个或多个来将消息发送给AAV 100-6。每个接收的AAV将处理标识符以确定其是否是预期接收者，并且随后将信息转发给与AAV通信的一个或多个其他AAV。例如，AAV 100-2可将消息和预期接收的AAV的标识转发至AAV 100-1、100-3和100-5。在这种实例中，因为100-3已接收并转发了消息，所以其可放弃并不会再次转发所述消息，从而减轻网状网络300上的负载。一旦接收消息，其他AAV可确定它们不是预期的接收者并将所述消息转发到其他节点上。这种过程可持续直到消息到达预期的接收者。
在一些实现方式中，如果AAV失去通过无线网状网络与其他AAV的通信，那么AAV可激活另一无线通信路径以重新获取连接。例如，如果AAV无法通过网状网络300与任何其他AAV通信，那么AAV可激活蜂窝和/或卫星通信路径以从AAV管理系统326、物料搬运设施304、中继位置302和/或递送位置303获取通信信息。如果AAV仍然无法重新获取通信和/或如果AAV不包括替代性通信部件，那么AAV可自动或独立地朝向指定位置(例如，附近的物料搬运设施304、中继位置302和/或递送位置303)导航。
无线网状网络300可用来在AAV之间(例如，为了共用(包括风速和风向的)气象信息、位置信息、路线信息、着陆区域)、AAV管理系统326、物料搬运设施304、递送位置303和/或中继位置302之间提供通信。在各种实现方式中，此类通信可包括信息或数据，当执行技术以用于确定到地面或其他表面的距离时，可利用所述信息或数据。例如，如以下将更详细描述的，在某些情况下，可能需要关于来自螺旋桨的气流是受强风影响还是受地面效应(例如，所述地面效应可指示到地面的对应的接近度)影响来进行测定。作为此类测定的一部分，可利用关于各个位置处的风速和风向的通信。在各种实现方式中，对于受地面效应影响的验证也可部分由来自其他源的通信来提供。例如，具有用于观察或以其他方式确定附近AAV的高度或相对坐标的成像装置或其他传感器的其他源(例如，其他AAV、中继位置302等)可能够提供关于AAV相对于地面的相对位置的验证。
此外，在一些实现方式中，无线网状网络可用来将内容和/或其他信息递送至其他计算资源，诸如个人计算机、电子书阅读装置、音频播放器、移动电话、平板计算机、台式计算机、膝上型计算机等。例如，网状网络可用来将电子书内容递送至顾客的电子书阅读装置。
图4是示出根据一种实现方式的示例性AAV飞行路径过程400的流程图。这个过程以及本文所描述的每个过程均可通过本文所描述的架构或通过其他架构来实施。在逻辑流图中，过程被示出为区块集合。区块中的一些表示可以硬件、软件、或其组合中来实施的操作。在软件的上下文中，区块代表存储于一个或多个计算机可读介质上的计算机可执行指令，当由一个或多个处理器来执行时，所述计算机可执行指令执行所表述的操作。总体上，计算机可执行指令包括例行程序、程序、对象、组件、数据结构等，其执行具体功能或实施具体抽象数据类型。
计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质可包括硬盘驱动器、软盘、光盘、CD-ROM、DVD、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪速存储器、磁卡或光卡、固态存储器装置或适用于存储电子指令的其他类型的存储介质。此外，在一些实现方式中，计算机可读介质可包括(呈压缩或未压缩形式的)暂时性计算机可读信号。计算机可读信号(无论是否使用载体调制)的实例包括但不限于可配置托管或运行计算机程序的计算机系统来存取的信号，包括通过互联网或其他网络下载的信号。最后，不希望将操作描述次序理解为限制性，并且所描述的操作的任何数量可以任何次序和/或并行组合来实施此过程。此外，操作中的一个或多个可视为任选的和/或不与其他操作一起利用。
示例性过程400开始于AAV接收关于行进至目的地的飞行路径指令，如402中所示。在各种实现方式中，目的地可与递送过程或AAV的其他功能有关。例如，相对于递送过程，可接收物品的订单并且可选择AAV以用于将物品从物料搬运设施运输至用户的递送位置(例如，参见图3)。作为另一个实例，在完成递送之后，目的地可变成AAV所返回到的物料搬运设施。在各种实现方式中，飞行路径指令可由AAV控制系统110或由AAV管理系统326或其他远程计算资源或由此类系统的组合来确定。例如，AAV管理系统326或其他远程计算资源可将(例如，包括起始点与终点的)基本飞行路径指令发送至AAV，而AAV控制系统110可具有导航能力以允许确定飞行路径指令的剩余部分。
一旦已接收到飞行路径指令，AAV离开其当前位置，如404中所示。如上所述，在各种实现方式中，当前位置可与物料搬运设施、已完成递送后的递送位置等相关联。一旦AAV离开，AAV就沿着飞行路径导航，如406中所示。作为导航的一部分，AAV可遵循通常由飞行路径指令所指示的路线，并且还可具有对任何可能发生的动态事件进行感测和反应的能力(例如，避免诸如其他AAV、结构等的任何障碍)。
当AAV正沿着飞行路径导航时，监测一个或多个指定参数，如408中所示。如上所述，AAV的一个或多个运行参数可受地面效应的影响。例如，当AAV接近地面或其他表面时，为了将AAV维持在地面之上的指定高度处，(例如，监测有效推力的)自动驾驶仪或其他反馈系统可根据地面效应降低供应至一个或多个螺旋桨的功率。就这一点而言，所监测的一个或多个参数可包括供应至螺旋桨马达的一个或多个的电压、电流或功率，螺旋桨马达或相关联的螺旋桨的速度，螺旋桨的有效推力，螺旋桨的气流的速度等。应理解，在具有自动驾驶仪或其他反馈系统的现存的系统中，可能不需要对系统作出额外的物理修改来实现本文所述的技术。在此类情况下，可能只需要进行编程修改以监测已存在的系统(例如，来确定参数何时受地面效应的影响而发生变化)。
当监测一个或多个参数时，可关于当AAV向目的地行进时参数是否受一个或多个地面效应的影响来进行测定，如410中所示。在各种实现方式中，关于参数中的一个或多个是否受地面效应影响的测定可包括比较参数水平和/或各个阈值的变化。例如，对于使AAV盘旋离开地面的螺旋桨马达所需的功率水平可已知为高于在地面效应的影响下靠近地面盘旋所需的较低功率水平。因此，可建立阈值，所述阈值指示功率水平何时降至指示地面效应的影响的较低水平或以其他方式在所述较低水平处。
在各种实现方式中，与另一种类型的现象相反，还可执行关于参数是否已受地面效应影响的验证。例如，鉴于除地面效应之外参数可与来自螺旋桨的气流有关，其他类型的现象(例如，强阵风)可影响参数。因此，可针对特定的时间段对参数进行监测以确认参数水平的一致性。例如，如果参数水平由强阵风或其他暂时性现象所致，那么参数水平将有可能随时间波动。相反地，如果参数水平由地面效应的影响所致，那么当AAV保持在距离地面的给定距离处时，参数水平应保持相对不变。
如果确定一个或多个参数受地面效应影响(如410中所示)，那么可执行一个或多个地面效应响应程序(如412中所示)。以下将关于图5更详细地描述包括各种响应程序的示例性地面效应响应过程。一旦已执行地面效应响应程序(如412中所示)，或者如果确定一个或多个监测参数在前往目的地的途中未受地面效应的影响(如410中所示)，那么AAV到达指定的目的地处并为着陆做准备(如414中所示)。以下将关于图6更详细地描述AAV的示例性着陆过程。
在各种实现方式中，关于在前往目的地的途中各种参数是否受地面效应影响以及关于是否将执行任何响应程序以及用于执行响应程序的各种相关联的步骤的测定可由AAV控制系统110或者由AAV管理系统326或其他远程计算资源或者由此类系统的组合来测定。例如，AAV管理系统326或其他远程计算资源可接收关于来自AAV的参数的数据，并且可执行用于确定所述参数是否受地面效应影响并且如果受影响将执行哪种响应程序的分析的部分或全部。可替代地，此类功能可完全由AAV控制系统110来执行，在各种实现方式中，所述AAV控制系统110可将此类事件以及任何有关的数据报告给AAV管理系统326或其他远程计算资源。
图5描绘了根据一些实现方式的飞行过程500期间的示例性地面效应响应的流程图。所述示例性过程开始于基于一个或多个监测的参数水平来确定到表面的一个或多个潜在接近度，如502中所示。在各种实现方式中，可利用查找表、曲线图、函数或其他机构以用于将参数水平与到表面的潜在接近度关联。例如，针对具有(例如，来自运送用于递送的物品的)具体重量负荷的给定AAV，由于当AAV靠近地面时受地面效应影响，可收集和/或计算关于对参数水平的影响的数据。在各种实现方式中，还可或可替代地将机器学习、建模和/或其他技术作为关于地面效应的影响的过程的一部分来利用，以指示何种水平的参数预计将用于距离表面的AAV的给定距离。在飞行过程中，使用此类技术，可基于监测参数水平来确定到表面的潜在接近度。
在各种实现方式中，一旦已确定一些潜在接近度(例如，与AAV的不同螺旋桨相关联)，可出于各种目的处理和/或利用所述潜在接近度。例如，如以下关于图7将更详细描述的，可利用不同的接近度来确定表面轮廓(例如，倾斜的、弯曲的、具有阶梯式特征的等)。作为另一个实例，可(例如，利用加权函数或其他函数)在数学上对不同的接近度取平均值，以便提高大体确定的AAV到表面的接近度的准确性。作为另一个实例，基于确定的接近度之间的比较，可确定接近度中的一个或多个对应于异常值数据点，所述异常值数据点似乎并不表示实际的表面距离并且应忽略。在一些情况下，此类异常值数据点可由各种因素(例如，螺旋桨中的一个或多个的气流的问题或干扰等)导致。
一旦已利用监测的参数水平来确定到表面的潜在接近度，就可关于是否将执行一个或多个规避空中机动飞行来进行测定，如504中所示。例如，如果潜在接近度指示AAV正处于与地面碰撞的危险中，那么可执行规避空中机动飞行来使AAV往地面上的安全高度飞行。作为另一个实例，如果与AAV的不同螺旋桨相关联的潜在接近度指示地面是倾斜的，那么作为空中机动飞行的一部分，可能希望使AAV不但向上飞行而且可能停止向前移动，以便避免与倾斜地面碰撞。如果将执行一个或多个规避空中机动飞行(如504中所示)，那么AAV将飞向距指定表面一定安全距离的位置处(如506中所示)。
一旦AAV飞向距指定表面一定安全距离的位置处(如506中所示)，或者如果将不执行规避空中机动飞行(如504中所示)，那么可关于是否将执行对指定的传感器系统的评估来进行测定(如508中所示)。在各种实现方式中，除了一个或多个附加的传感器系统之外，可利用本文所述的用于确定到地面或其他表面的接近度的技术。应理解，此类冗余性(例如，在系统中的一个故障或否则在其运行中受到抑制等的情况下)可增加AAV运行的总体安全性。在一种实现方式中，利用诸如成像、声纳、雷达、激光雷达、红外线、激光等的技术的主要传感器系统可在飞行过程中用作主要地面感测系统，尽管本文所述的基于地面效应的技术可用作主要传感器系统的备用系统。
如果将执行对一个或多个指定传感器系统(例如，主要传感器系统)的评估(如508中所示)，那么执行对指定传感器系统的评估(如510中所示)。一旦已执行评估，那么就关于一个或多个评估的传感器系统是否正常运行来进行测定，如512中所示。如果一个或多个传感器系统非正常运行，那么执行针对无功能性传感器系统的一个或多个传感器系统协议，如514中所示。在各种实现方式中，如果确定主要传感器系统不在运行或者以其他方式受到(例如，由诸如雨、雪、雾、阳光的大气或天气状况或者由某种类型的反射等)抑制，那么在飞行过程中可实现附加的安全裕度。例如，如果原始的飞行路径要求AAV靠近地面飞行，那么协议可指示AAV现在应在作为附加的安全裕度的明显增加的高度处飞行。作为另一个实例，协议可指示AAV应在尽可能最近的安全位置处着陆，在所述位置处，将由代理对AAV进行维修或检修以解决主要传感器系统的问题。如果确定一个或多个传感器系统正常运行(如512中所示)，或者如果将不会对任何指定的传感器系统进行评估(如508中所示)，那么所述过程完成(如516中所示)。
图6描绘了根据一些实现方式的示例性AAV着陆过程600的流程图。所述示例性过程开始于AAV朝向指定的着陆位置下降，如602中所示。在各种实现方式中，可将指定的着陆位置指定为原始飞行路径指令的一部分，或者当AAV正接近指定的目的地时，可选择指定的着陆位置。当AAV朝向着陆位置下降时，监测受一个或多个地面效应影响的一个或多个指定参数，以确认在着陆过程中参数水平是如预期的，如604中所示。应理解，与在较高的高度处行进(其中预计地面效应不会显著地影响参数)相比，在着陆过程中，当AAV接近地面时，由于受对应的地面效应的影响，预计参数水平会发生变化。作为实例，如果预计着陆位置为平坦和均匀的，那么当AAV下降时，由于受地面效应的影响，与处于AAV前部和后部的螺旋桨相关联的参数的水平预计可能将发生相似的变化。然而，如果在着陆过程中对应于AAV前部和后部发生的所述水平的变化不相似，那么这可能指示不平坦的表面，在这种情况下，可选择新的着陆位置，如以下关于图7将更详细描述的。
当在着陆过程中监测一个或多个指定参数时，可关于在着陆过程中出现的参数水平是否与预期的参数水平一致来进行测定，如606中所示。如果出现的参数水平与期望值不一致，那么执行一个或多个地面效应响应程序，如608中所示。以下将关于图7更详细地描述包括各种响应程序的示例性地面效应响应过程。一旦已执行地面效应响应程序(如608中所示)，或者如果在着陆过程中的参数水平与期望值一致(如606中所示)，那么着陆完成(如610中所示)。
图7描绘了根据一些实现方式的在着陆过程700的过程中的示例性地面效应响应的流程图。所述示例性过程开始于基于一个或多个监测的参数水平来确定到表面的一个或多个潜在接近度，如702中所示。用于确定潜在接近度的过程可与上文关于图5的模块502所述的过程相似。在已利用监测的参数水平来确定到表面的潜在接近度之后，可关于是否将调整着陆位置来进行测定，如704中所示。在各种实现方式中，如果确定当前着陆位置对于AAV的着陆可能是不安全的，那么可调整着陆位置。例如，可确定当前着陆位置是不平坦的(例如，具有明显的斜度、阶梯高度、边缘等)，所述位置可能会以破坏AAV的方式造成AAV滑动、翻滚、坠落等。在各种实现方式中，AAV的不同部分到表面的不同接近度可指示表面是不平坦的。例如，如果与前部螺旋桨相关联的参数指示AAV的前部非常靠近着陆表面的对应部分，而与后部螺旋桨相关联的参数指示AAV的后部距离着陆表面的对应部分有更大的距离，那么此类指示可与不平坦的(例如，明显倾斜的、阶梯式的等)着陆表面一致。就这一点而言，与AAV中部的螺旋桨相关联的参数也可提供(例如，用于区分表面是倾斜的还是阶梯式的等)有用信息。
如果确定将调整着陆位置(如704中所示)，那么指定新的着陆位置(如706中所示)。如果确定将不调整着陆位置，那么可利用关于任何指示的表面特征的任何指定安全预防措施来将着陆指定在当前位置处，如708中所示。例如，只要利用某些安全预防措施(例如，鉴于斜坡的性质更缓慢地下降等)，指示的表面特征可包括当前着陆位置具有适度充分的斜度以使得AAV安全着陆的指示。
应理解，尽管在图4-7中，某些分析和响应程序总体上呈现为与飞行路径过程或着陆过程相关联，但是在各种实现方式中，此类技术可以关于任一过程或其他过程的任何组合来利用。例如，在起飞过程期间，或者如果针对飞行路径过程的至少一部分来命令AAV靠近地面行进，那么可利用以上关于着陆过程所述的某些技术，诸如将监测的参数水平与受地面效应影响的预期水平进行比较。在此类情况下，如果参数水平不是所预期的，那么此类情况可指示AAV不在距地面预期的距离处飞行并且/或者地面表面轮廓不是所预期的，针对所述情况可执行各种响应程序。例如，作为一个响应程序的一部分，可命令AAV快速提升高度以避免与地面碰撞。
图8是示出AAV 100的示例性AAV控制系统110的框图。在各种实例中，框图可以是可用于实现上述各种系统和方法的AAV控制系统110的一个或多个方面的说明。在示出的实现方式中，AAV控制系统110包括一个或多个处理器802，所述处理器通过输入/输出(I/O)接口810耦接到非暂时性计算机可读存储介质820。AAV控制系统110还可包括螺旋桨马达控制器804、电源模块806和/或导航系统808。AAV控制系统110还包括存货接合机构控制器812、网络接口816和一个或多个输入/输出装置818。
在各种实现方式中，AAV控制系统110可以是包括一个处理器802的单一处理器系统，或者包括若干(例如两个、四个、八个或另一合适数量)处理器802的多处理器系统。处理器802可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实现方式中，处理器802可以是实现各种指令集架构(ISA)中任何一种架构的通用或嵌入式处理器，所述架构诸如x86、PowerPC、SPARC、或MIPS ISA或任何其他合适的ISA。在多处理器系统中，每一个处理器802可通常但不一定实现相同的ISA。
非暂时性计算机可读存储介质820可被配置来存储可由处理器802存取的可执行的指令、数据、飞行路径和/或数据项。在各种实现方式中，非暂时性计算机可读存储介质820可使用任何合适的存储器技术来实施，所述存储器技术诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/快闪型存储器或任何其他类型的存储器。在示出的实现方式中，实现所需功能(诸如上述那些)的程序指令和数据分别示出为存储在非暂时性计算机可读存储介质820内的程序指令822、数据存储824和飞行路径数据826。在其他实现方式中，程序指令、数据和/或飞行路径可接收、发送或存储在不同类型的计算机可存取介质(诸如非暂时性介质)上，或在与非暂时性计算机可读存储介质820或AAV控制系统110分开的类似介质上。一般来说，非暂时性计算机可读存储介质可包括(诸如磁性或光学介质(例如，通过I/O接口810耦接到AAV控制系统110的磁盘或CD/DVD-ROM)的)存储介质或存储器介质。通过非暂时性计算机可读介质存储的程序指令和数据可由传输介质或信号(诸如电信号、电磁信号或数字信号)来传输，所述传输介质或信号可通过通信介质(诸如网络和/或无线链路)来传送，所述通信介质(诸如)可通过网络接口816来实现。
在一种实现方式中，I/O接口810可被配置来协调处理器802、非暂时性计算机可读存储介质820、以及任何外围装置(网络接口或诸如输入/输出装置818的其他外围接口)之间的I/O通信量。在一些实现方式中，I/O接口810可执行任何必需协议、计时或其他数据转换以便将来自一个组件(例如，非暂时性计算机可读存储介质820)的数据信号转化成适合于由另一个组件(例如，处理器802)使用的格式。例如，在一些实现方式中，I/O接口810可包括对通过各种类型外围总线附接的装置的支持，所述总线诸如外围组件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变型。例如，在一些实现方式中，I/O接口810的功能可划分为两个或更多个单独组件，诸如北桥和南桥。另外，在一些实现方式中，I/O接口810(诸如非暂时性计算机可读存储介质820的接口)的功能的一些或全部可直接并入处理器802中。
螺旋桨马达控制器804与导航系统808通信并且调整每个螺旋桨马达的功率以引导AAV沿着确定的飞行路径。如上所述，作为用于确定距表面的距离的各种技术的一部分，可监测与螺旋桨马达的运行有关的各种参数。例如，可监测提供至螺旋桨中的一个或多个的电压、电流或功率，以确定地面效应是否影响(诸如可指示到表面的接近度的)参数。
电源模块806可控制与AAV的一个或多个电源模块(例如，电池)相关联的充电和任何开关功能。导航系统808可包括可用来将AAV导航到位置和/或从所述位置导航的GPS或其他类似的系统。存货接合机构控制器812与用于接合和/或松开存货的马达(例如，伺服马达)通信。例如，当AAV定位在递送位置处的水平面上方时，存货接合机构控制器812可向控制存货接合机构的马达提供放开存货的指令。
网络接口816可被配置来允许数据在AAV控制系统110、附接到网络的其他装置(诸如其他计算机系统)之间和/或与其他AAV的AAV控制系统交换。例如，网络接口816可启用许多AAV之间的无线通信。在各种实现方式中，网络接口816可支持通过无线通用数据网络(诸如Wi-Fi网络)进行通信。例如，网络接口816可支持通过诸如移动通信网络、卫星网络等的电信网络的通信。
在一些实现方式中，输入/输出装置818可包括一个或多个显示器、图像采集装置、热传感器、红外传感器、飞行时间传感器、加速仪、压力传感器、气象传感器、气流传感器、距离传感器等。可存在多个输入/输出装置818并且所述输入/输出装置818由AAV控制系统110控制。如上所述，可利用这些传感器中的一个或多个来帮助着陆并且在飞行过程中避开障碍物。
如图8所示，存储器可包括可被配置来实现上述示例性过程和/或子过程的程序指令822。数据存储824可包括用于维持数据项的各种数据存储器，所述数据项可提供用于确定飞行路径、检索存货、着陆、识别水平面以使存货脱离、执行距离确定功能等。
在各种实现方式中，本文示出为包含在一个或多个数据存储器中的参数值和其他数据可与未描述的其他信息组合，或可以不同的方式划分成更多、更少或不同的数据结构。在一些实现方式中，数据存储器可物理地定位在一个存储器中、或可分布在两个或更多个存储器上。
本领域的技术人员将了解，AAV控制系统110仅仅是说明性的并且不旨在限制本公开的范围。具体来说，计算系统和装置可包括能够执行所指示的功能的硬件或软件的任何组合，包括计算机、网络装置、互联网电器、PDA、无线电话、寻呼机等。AAV控制系统110还可连接到未示出的其他装置，或相反可作为独立系统运行。另外，所示出的部件所提供的功能可在一些实现方式中以较少的组件来组合或分布于另外组件中。类似地，在一些实现方式中，可不提供一些所示出组件的功能和/或可获得其他附加功能。
本领域的技术人员还应了解，尽管各种项目被示出为在使用时存储在存储器中或者存储装置上，但是这些项目或它们的部分可在存储器与其他存储装置之间传送，以用于存储器管理和数据完整性的目的。可替代地，在其他实现方式中，一些或全部的软件部件可在另一装置上的存储器中执行，并且与所示出的AAV控制系统110通信。一些或全部的系统部件或数据结构还可(例如，作为指令或者结构化数据)存储在将由适当的驱动器读取的非暂时性计算机可存取介质或便携式制品上，它们的各种实例已在上文描述。在一些实现方式中，存储在与AAV控制系统110分开的计算机可存取介质上的指令可通过传输介质或信号来传输到AAV控制系统110，所述传输介质或信号诸如通过通信介质(诸如无线链路)传达的电信号、电磁信号或数字信号。各种实现方式还可包括接收、发送或存储根据前述描述在计算机可存取介质上实现的指令和/或数据。因此，本文所述的技术可用其他AAV控制系统配置来实践。
图9是服务器系统的说明性实现方式的直观图，所述服务器系统诸如可用在本文所述的实现方式中的服务器系统320。服务器系统320可包括诸如一个或多个冗余处理器的处理器900、视频播放适配器902、硬盘驱动器904、输入/输出接口906、网络接口908和存储器912。处理器900、视频播放适配器902、硬盘驱动器904、输入/输出接口906、网络接口908和存储器912可通过通信总线910彼此通信地耦接。
视频播放适配器902提供将信号显示至本地显示器(图9中未示出)，所述本地显示器允许服务器系统320的操作者监测并且配置服务器系统320的运行。同样地，输入/输出接口906与图9中未示出的外部输入/输出装置(诸如鼠标、键盘、扫描仪或可由服务器系统320的操作者操作的其他输入和输出装置)通信。网络接口908包括硬件、软件或它们的任何组合，以与其他计算装置通信。例如，如图3所示，网络接口908可被配置来在服务器系统320与其他计算装置之间提供通信，所述其他计算装置诸如AAV、物料搬运设施、中继位置和/或递送位置。
存储器912通常包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器和/或其他易失性存储器或永久存储器。存储器912显示存储了用于控制服务器系统320的操作的运行系统914。在存储器912中还存储了用于控制服务器系统320的低级操作的二进制输入/输出系统(BIOS)916。
此外，存储器912还存储了用于将网络服务提供至AAV管理系统326的程序代码和数据。因此，存储器912可存储浏览器应用程序918。浏览器应用程序918包括计算机可执行指令，当处理器900执行所述计算机可执行指令时，所述计算机可执行指令生成或以其他方式获取诸如网页的可配置的标记文档。浏览器应用程序918与数据存储管理器应用程序920通信，以促进AAV数据存储器922和/或其他数据存储器之间的数据交换。
如本文所使用的，术语“数据存储器”指代能够存储、访问和检索数据的任何装置或装置组合，所述装置或装置组合可包括任何标准、分布式环境或集群式环境中任何组合和任何数量的数据服务器、数据库、数据存储装置和数据存储介质。服务器系统320可包括任何适合的硬件和软件，所述硬件和软件用于根据执行用于AAV管理系统、AAV、物料搬运设施、递送位置和/或中继位置的一个或多个应用程序的多个方面的需要与AAV数据存储922集成。
数据存储器922可包括若干独立的数据表、数据库或其他数据存储机构和介质，以用于存储与特定方面相关的数据。例如，示出的数据存储器922包括AAV信息、气象信息、风速和风向、飞行路径信息、源位置信息、目的地位置信息等，所述信息可用于生成信息并将所述信息递送至AAV管理系统326、物料搬运设施、递送位置、AAV、中继位置和/或用户。应理解，可存在可存储在AAV数据存储器922中的许多其他方面。数据存储器922可通过与其相关联的逻辑来操作，以便从服务器系统320接收指令，并且响应于所述指令而获取、更新或以其他方式处理数据。
如上所述，存储器912还可包括AAV管理系统326。AAV管理系统326可由处理器900执行，以实现服务器系统320的功能中的一个或多个。在一种实现方式中，AAV管理系统326可表示在存储在存储器912中的一个或多个软件程序中体现的指令。在另一实现方式中，AAV管理系统326可表示硬件、软件指令或其组合。
在一种实现方式中，服务器系统320是利用若干计算机系统和部件的分布式环境，所述计算机系统和部件使用一个或多个计算机网络或直接连接通过通信链路来进行互连。然而，本领域普通技术人员应了解，这种系统可在具有比图9中所示的部件更少或更多数量的部件的系统中同样顺利地操作。因此，图9中的描绘本质上应视为说明性的，并且不限制本公开的范围。
在一种或多种选择的实施方案中，用于在配置有可执行指令的一个或多个计算系统的控制下运行自动飞行器的计算机实现的方法可包括下述各项中的至少一项：接收用于使自动飞行器沿着飞行路径飞行的飞行路径指令；控制用于使自动飞行器沿着飞行路径飞行的多个螺旋桨马达，其中螺旋桨马达中的每一个可使相应的螺旋桨旋转以用于产生相应的气流；监测与自动飞行器的运行有关的至少一个参数，其中影响螺旋桨中的至少一个的相应气流的地面效应也可影响所述参数；以及基于由地面效应导致的参数的变化来确定自动飞行器的至少一部分到地面的接近度。
可替代地，上述计算机实现的方法还可包括下述各项中的一项或多项(即单独或以组合的形式)；所述参数为被供应用于使螺旋桨中的至少一个旋转的电压、电流或功率中的至少一个；使用自动飞行器的主要距离传感器系统来确定到地面的接近度，其中可基于所述参数的变化的所述确定用作对主要距离传感器系统的备用系统；基于无法指示到地面的确定的接近度来确定主要距离传感器系统无法正常工作；所述多个马达可控制来基于到地面的确定的接近度来阻止自动飞行器与地面碰撞；以及在着陆过程期间，可为自动飞行器确定对地面的接近度并且可使用所述接近度来确定在第一可能着陆位置处存在不平坦的地面状况，并且所述计算机实现的方法还可包括控制多个螺旋桨马达以使得自动飞行器飞向第二可能着陆位置。
在一种或多种选择的实施方案中，用于确定从自动飞行器到表面的距离的系统可包括下述各项中的一项或多项：自动飞行器，所述自动飞行器可包括多个马达中的一个或多个、连接到多个马达并被配置来向多个马达提供功率的电源、以及用于提供指示到表面的距离的输出的传感器系统；计算系统，所述计算系统可包括一个或多个处理器和存储器中的一个或多个，所述存储器耦接到一个或多个处理器并且存储程序指令，当由一个或多个处理器执行时，所述程序指令引起所述一个或多个处理器完成以下各项中的至少一项：接收来自指示到表面的第一距离的传感器系统的输出，至少部分基于受地面效应影响的参数水平来确定到表面的第二距离，其中所述第二距离不同于所述第一距离，以及至少部分基于第二距离与第一距离之间的差异来确定存在与传感器系统的输出有关的问题。
可替代地，所述系统可任选地包括下述各项中的一项或多项：与传感器系统的输出有关的问题，所述问题包括传感器系统故障或抑制传感器系统准确地指示到表面的距离的能力的外部状况中的至少一个，其中所述外部状况为抑制传感器系统准确地确定到表面的距离的能力的大气状况或天气状况中的至少一个；其中基于与传感器系统有关的问题，自动飞行器的状态可为在较高高度飞行以便提高安全裕度以避免与表面碰撞或者在其完成飞行路径前着陆以使得问题得以解决中的至少一个；传感器系统，所述传感器系统可基于成像、声纳、雷达、激光雷达、红外线或激光技术中的至少一个来运行；并且可通过参考存储在存储器中以用于将参数水平与距表面的距离关联的数据来确定第二距离。
在一种或多种选择的实施方案中，用于在配置有可执行指令的一个或多个计算系统的控制下确定到表面的接近度的计算机实现的方法包括下述各项中的一项或多项：监测自动飞行器的至少一个运行参数；检测由地面效应导致的至少一个运行参数的变化；以及基于至少一个运行参数的变化来确定自动飞行器的至少第一部分到表面的接近度。
可替代地，上述计算机实现的方法可任选地包括：通过在着陆过程、起飞过程或飞行过程中的至少一个过程期间比较到表面的预期接近度来确定到表面的接近度，其中飞行路径靠近表面；确定自动飞行器的至少第二部分到表面的第二接近度；至少部分基于确定的接近度来使自动飞行器飞向第二可能着陆位置，所述确定的接近度指示第一可能着陆位置的表面是不平坦的，其中所述表面对应于第一可能着陆位置；将至少一个运行参数与功率的量关联，所述功率供应至自动飞行器的至少一个马达以用于使自动飞行器飞行；当自动飞行器接近表面时，减少地面效应并且减少用于使自动飞行器飞行的至少一个马达所需的功率的量；利用自动飞行器的自动驾驶仪系统来控制供应的功率的量并且当自动飞行器靠近表面时，自动地减少所述功率；将机器学习或建模中的至少一个用来确定自动飞行器的第一部分到表面的接近度；以及确定自动飞行器的多个附加的相应部分到表面的多个附加的接近度，并且结合自动飞行器的第一部分到表面的确定的接近度来利用确定的多个附加的接近度中的一个或多个以便完成以下各项中的一项或多项：基于确定的接近度来确定表面轮廓，至少部分基于确定的接近度的数学平均值来确定自动飞行器到表面的接近度，或者至少部分基于确定的接近度之间的比较来确定所述确定的接近度中的至少一个对应于应当忽略的异常值数据点。
本领域的技术人员将了解，在一些实现方式中，上文所述的过程和系统所提供的功能可以替代性方式(诸如将所述功能划分为更多的软件模块或例程或合并为更少的模块或例程)提供。类似地，在一些实现方式中，所示出的过程和系统可提供比所描述的更多或更少的功能，诸如当其他所示出的过程替代地分别缺少或包括此类功能时，或当所提供的功能的量更改的情况下。另外，虽然各种操作都可示出为以具体方式(例如，串行或并行)和/或具体次序执行，但本领域的技术人员将了解，在其他实现方式中，这些操作也可以其他次序和其他方式执行。本领域的技术人员还将了解，以上所述的数据结构可以不同方式构建，诸如通过使得单个数据结构分成多个数据结构、或通过使得多个数据结构合并为单个数据结构。类似地，在一些实现方式中，所示出的数据结构可存储比所描述的更多或更少的信息，诸如当其他所示出的数据结构替代地分别缺少或包括此类信息时、或当存储的信息的量或类型更改时。如附图中示出的并在本文中描述的各种方法和系统表示示例性实现方式。在其他实现方式中，方法和系统可在软件、硬件或其组合中实现。类似地，在其他实现方式中，任何方法的次序可改变，并且各个元素可被添加、重新排序、组合、省略、修改等。
根据上述内容，应了解，虽然本文已经出于说明目的描述特定实现方式，但可在不背离所附权利要求书以及其中所表述的元素的精神和范围的情况下进行各种修改。另外，尽管以下以某些权利要求的形式呈现某些方面，但本发明的发明人可构想呈任何可用权利要求形式的各种方面。例如，虽然仅仅一些方面当前可表述为体现在计算机可读存储介质上，但同样地，其他方面也可如此体现。受益于本公开的本领域技术人员将清楚地知晓可做出各种修改和变化。旨在包括所有此类修改和变化，并且相应地，以上描述应视为具有说明性而非限制性意义。

Claims (15)

1.一种用于确定从自动飞行器到表面的距离的系统，所述系统包括：
自动飞行器，所述自动飞行器包括：
多个马达；
电源，所述电源连接到所述多个马达并且被配置来向所述多个马达提供功率；以及
传感器系统，所述传感器系统用于提供指示到表面的距离的输出；以及
一种计算系统，所述计算系统包括：
一个或多个处理器；以及
存储器，所述存储器耦接到所述一个或多个处理器并且存储程序指令，当由所述一个或多个处理器执行时，所述程序指令引起所述一个或多个处理器至少来：
接收来自所述传感器系统的指示到所述表面的第一距离的输出；
至少部分基于受地面效应影响的参数水平来确定到所述表面的第二距离，其中所述第二距离不同于所述第一距离；以及
至少部分基于所述第二距离与所述第一距离之间的差异来确定存在与所述传感器系统的所述输出有关的问题。
2.如权利要求1所述的系统，其中与所述传感器系统的所述输出有关的所述问题包括所述传感器系统故障或者抑制所述传感器系统准确地指示到所述表面的所述距离的能力的外部状况中的至少一个，其中所述外部状况为抑制所述传感器系统准确地确定到所述表面的所述距离的能力的大气状况或天气状况中的至少一个。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中基于与所述传感器系统有关的所述问题，所述自动飞行器的状态为在较高高度飞行以便提高安全裕度以避免与所述表面碰撞或者在其完成飞行路径前着陆以使得所述问题能够得以解决中的至少一个。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，其中所述传感器系统基于成像、声纳、雷达、激光雷达、红外线或激光技术中的至少一种来运行。
5.如权利要求1、2、3或4所述的系统，其中通过参考存储在所述存储器中以用于将所述参数水平与距所述表面的距离关联的数据来确定所述第二距离。
6.一种用于确定到表面的接近度的方法，其包括：
监测自动飞行器的至少一个运行参数；
检测由地面效应导致的所述至少一个运行参数的变化；以及
基于所述至少一个运行参数的所述变化来确定所述自动飞行器的至少第一部分到表面的接近度。
7.如权利要求6所述的方法，其中在着陆过程、起飞过程或飞行过程中的至少一个过程期间，将到所述表面的所述确定的接近度与到所述表面的预期的接近度进行比较，其中所述飞行路径靠近所述表面。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中还确定所述自动飞行器的至少第二部分到所述表面的第二接近度。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述表面对应于第一可能着陆位置并且所述自动飞行器至少部分基于指示所述第一可能着陆位置的所述表面是不平坦的所述确定的接近度而飞向第二可能着陆位置。
10.如权利要求6、7、8或9所述的方法，其中所述至少一个运行参数与供应至所述自动飞行器的至少一个马达以用于使所述自动飞行器飞行的功率的量有关。
11.如权利要求10所述的方法，其中当所述自动飞行器接近所述表面时，所述地面效应减少用于使所述自动飞行器飞行的所述至少一个马达所需的所述功率的量。
12.如权利要求11所述的方法，其中利用所述自动飞行器的自动驾驶仪系统来控制所述供应的功率的量，并且当所述自动飞行器靠近所述表面时自动减少所述功率。
13.如权利要求6、7、8、9、10、11、或12所述的方法，其中机器学习或建模中的至少一种被用来确定所述自动飞行器的所述第一部分到所述表面的所述接近度。
14.如权利要求6、7、8、9、10、11、12或13所述的方法，其还包括：
确定所述自动飞行器的多个附加的相应部分到所述表面的多个附加的接近度；以及
结合所述自动飞行器的所述第一部分到所述表面的所述确定的接近度来利用所述确定的多个附加的接近度中的一个或多个以便完成以下各项中的至少一项：
基于所述确定的接近度来确定所述表面的轮廓；
至少部分基于所述确定的接近度的数学平均值来确定所述自动飞行器到所述表面的接近度；或者
至少部分基于所述确定的接近度之间的比较来确定所述确定的接近度中的至少一个对应于应当忽略的异常值数据点。
15.如权利要求6、7、8、9、10、11、13或14所述的方法，其中所述运行参数是被供应用于使所述螺旋桨中的至少一个旋转的电压、电流或功率中的至少一个。
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