CN108290633A - 使用无人航空载具进行运输的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)。所述UAV包括机体和可旋转地连接到所述机体的一个或多个螺旋桨。所述UAV还包括安装到所述机体的电池。所述电池可以从所述UAV的底部释放。所述UAV还包括安装到所述机体的有效载荷容器。有效载荷容器可从UAV的底部释放到与UAV站相关联的起落平台。

Description

使用无人航空载具进行运输的方法和系统
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2015年11月10日提交的标题为“METHODS AND SYSTEMS FORTRANSPORTATION USING UNMANNED AERIAL VEHICLE”的美国临时专利申请序列号62/253,627的优先权，该申请据此全文以引用方式并入以用于所有目的。
技术领域
本公开一般涉及无人航空载具(UAV)。更具体地，本公开涉及使用UAV和移动UAV站的有效载荷运输。
背景技术
无人航空载具(UAV)或无人驾驶飞机越来越多地用于各种个人或商业应用。例如，UAV可用于在本地社区运输包裹。如今，本地社区的包裹运输在很大程度上依赖于使用运输车辆诸如投递卡车的地面基础设施。例如，要在某个社区投递20个包裹，投递卡车司机通常需要在包裹的目的地址处停留20次，以亲手投递包裹。虽然近年来UAV被用于投递包裹，但它们受飞行范围的限制，因为它们通常是从固定配送设施发射的。因此，当前的UAV运输系统可能无法灵活地将包裹投递到广泛的区域，诸如城市或多个社区。因此，需要将UAV与诸如包裹运输车辆之类的移动中转站结合，以提供用于将包裹运输到多个社区的灵活性和移动性。
发明内容
提供了一种用于利用无人航空载具(UAV)促进有效载荷运输的方法。该方法在包括一个或多个处理器和存储器的便携式电子设备处执行，并且包括接收指示UAV的起飞位置的第一输入和指示UAV的着陆位置的第二输入。响应于接收第一输入和第二输入，便携式电子设备获得从起飞位置到着陆位置的确定的UAV飞行路线。基于获得的UAV飞行路线，便携式电子设备提供指示可行的飞行路线的飞行路线信息；并且根据该可行的飞行路线向UAV提供起飞命令。
提供了一种使用无人航空载具(UAV)运输有效载荷的装置。该装置包括具有对应于UAV的承载空间的尺寸的容器。该装置还包括在容器的外表面上可访问(accessible)的第一标识。第一标识是可扫描的，用于识别容器。该装置还包括可由UAV读取的第二标识。第二标识与用于识别容器的第一标识相关联。
提供了一种用于利用无人航空载具(UAV)促进有效载荷运输的方法。该方法在包括一个或多个处理器和存储器的计算机系统处执行。计算机系统接收要运输的有效载荷的标识。有效载荷的标识信息与有效载荷的目的地位置相关联。计算机系统还接收用于容纳有效载荷的容器的第一标识。可以在容器的外表面上访问第一标识，并且可以扫描第一标识。计算机系统还从UAV接收第二标识。第二标识包括与用于识别容器的第一标识相关联的近场识别标签。计算机系统基于有效载荷的标识来确定UAV飞行路线；并且基于第一标识和第二标识向UAV提供UAV飞行路线。
提供了一种用于利用无人航空载具(UAV)促进有效载荷运输的方法。该方法在包括一个或多个处理器和存储器的便携式电子设备处执行。便携式电子设备获得要运输的有效载荷的标识。有效载荷的标识与有效载荷的目的地位置相关联。便携式电子设备将有效载荷的标识提供给UAV服务；并且获得用于容纳有效载荷的容器的第一标识。可以在容器的外表面上访问第一标识，并且可以扫描第一标识。便携式电子设备还向UAV服务提供第一标识；并且向选定的UAV提供一个或多个指令以基于UAV飞行路线来运输有效载荷。基于有效载荷的标识生成UAV飞行路线；并且基于第一标识和第二标识来选择UAV。第二标识对应于用于标识容器的第一标识。
提供用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)。UAV包括机体；一个或多个与机体可旋转地连接的螺旋桨；以及安装在机体上的电池。电池可以从例如UAV的底部释放。UAV还包括安装在机体上的有效载荷容器。有效载荷容器可从UAV的底部释放到与UAV站相关联的起落平台。
提供了一种用于运输有效载荷的方法。该方法在包括机体和一个或多个可旋转地连接到机体的螺旋桨的UAV上执行。UAV从中转站接收电池。通过与中转站相关联的起落平台接收电池。UAV将电池安装到UAV的机体上。在接收到电池后，UAV从中转站接收有效载荷容器。
通过与中转站相关联的起落平台接收有效载荷容器。UAV将有效载荷容器安装到UAV的机体上。UAV接收用于将有效载荷容器运输到目的地的指令；并且根据指令将有效载荷容器运输到目的地。
提供了用于从无人航空载具(UAV)接收有效载荷容器的起落平台。该起落平台包括一个或多个着陆子系统，该着陆子系统被配置为与该UAV协调着陆；一个或多个传感器，其用于检测UAV在起落平台上的着陆；一个或多个致动器，其被配置为对准UAV以用于接收有效载荷容器；以及起落平台的有效载荷接收结构，其被配置为用于接收有效载荷容器。
提供了一种用于无人航空载具(UAV)在起落平台上精确着陆的方法。UAV包括一个或多个处理器和通信接口。该方法包括在UAV处基于UAV的位置确定UAV是否处于着陆阶段。在确定UAV处于着陆阶段之后，该方法还包括从起落平台接收着陆对准信息。该着陆对准信息是基于起落平台的磁航向、起落平台的GPS位置或起落平台的红外信标中的至少一个来生成的。该方法还包括基于接收到的着陆对准信息来调整UAV的着陆路径。
提供了一种用于无人航空载具(UAV)的紧急着陆的系统。该系统包括电池管理器，该电池管理器被配置为用于向紧急着陆的控制电路供电。该系统还包括被配置为确定是否生成紧急着陆信号的控制器。控制器还被配置为基于确定生成了紧急着陆信号，确定是否满足紧急着陆的一个或多个条件。该控制器被进一步被配置为基于确定满足一个或多个条件，部署紧急着陆机构。
在本文中对各种所述实施方案的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的，而并非旨在进行限制。如在对各种所述实施方案的描述和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。
还应当理解，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。还将理解的是，术语“包括”(“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)在本说明书中使用时是指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。
在说明书中描述的主题的一个或多个实施方案的细节在附图和下面的描述中阐述。根据说明、附图及权利要求，该主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了符合本公开的一些实施方案的使用UAV的有效载荷运输的示例性系统。
图2A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性UAV站和示例性UAV。
图2B是示出了符合本公开的一些实施方案的示范性便携式电子设备的简化框图。
图2C示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV的有效载荷运输的示例性计算机系统。
图3A至图3X示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面。
图3Y示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程的流程图。
图4A是示出了符合本公开的一些实施方案的用于能够使用UAV进行有效载荷运输的示例性UAV服务的框图。
图4B示出了符合本公开的一些实施方案的用于使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程的流程图。
图5A至图5U示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性用户界面。
图5V示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程的流程图。
图6A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性UAV和示例性UAV站。
图6B示出了符合本公开的一些实施方案的UAV的分解图。
图6C示出了符合本公开的一些实施方案的用于使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程的流程图。
图7A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台的透视图。
图7B示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台和正在着陆的UAV的透视图。
图7C示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台和已着陆的UAV的透视图。
图7D示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台和对准用于运输有效载荷的已着陆的UAV的透视图。
图7E至图7K示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台栅栏的透视图。
图7L示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台的透视图。
图7M示出了符合本公开的一些实施方案的用于从UAV接收有效载荷容器的示例性过程的流程图。
图8A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性UAV着陆系统和示例性LP着陆系统的框图。
图8B示出了符合本公开的一些实施方案的用于在起落平台上使UAV着陆的示例性过程的流程图。
图8C示出了符合本公开的一些实施方案的基于磁航向在起落平台上使UAV着陆的示例性过程的流程图。
图8D示出了符合本公开的一些实施方案的基于差分GPS在起落平台上使UAV着陆的示例性过程的流程图。
图9A示出了符合本公开的一些实施方案的UAV的示例性UAV飞行终止系统(FTS)的框图。
图9B示出了符合本公开的一些实施方案的UAV飞行终止系统的示例性电池管理器的框图。
图9C示出了符合本公开的一些实施方案的UAV飞行终止系统的示例性FTS控制器的框图。
图9D示出了符合本公开的一些实施方案的用于控制UAV飞行终止的示例性过程的流程图。
具体实施方式
以下描述阐述了使用UAV进行运输的示例性系统和方法。阐述了所示出的部件和步骤以解释所示出的示例性实施方案，可以预期的是，进行中的技术发展将改变执行特定功能的方式。给出的示例旨在起说明而非限制作用。此外，为了描述的方便，功能构建块的边界在此已被任意地限定。只要适当地执行指定的功能和关系，即可以限定替代边界。基于本文包含的教导，替代方案(包括本文所述那些的等同物、扩展、变化、偏差等)对于相关领域的技术人员将是显而易见的。这些替代方案落入所公开实施方案的范围和精神内。此外，词语“包括”(“comprising”、“having”、“containing”和“including”)以及其他类似形式旨在意义上等同并且是开放性的，因为这些词语中的任何一个之后的一项或者多项并不是对该项或者多项的穷举列举或者仅限于所列的项或者多个项。
图1示出了符合本公开的一些实施方案的使用UAV的示例性有效载荷运输系统100。参考图1，有效载荷运输系统100可包括一个或多个便携式电子设备102A-B(统称为便携式电子设备102)、网络110、UAV服务120、一个或多个UAV 130A-C(统称为UAV 130)以及一个或多个UAV站140A-C(统称为UAV站140)。有效载荷运输系统100可以启用或促进用于将有效载荷运输到位置的UAV的请求、安排、控制和/或导航。
便携式电子设备102A-B包括可以通过各种手段请求、安排或促进有效载荷运输的设备。便携式电子设备102A-B可以通过网络110直接或间接地与UAV服务120、UAV 130和/或UAV站140进行通信。例如，便携式电子设备102A可以与UAV 130A直接通信或者识别其承载的有效载荷。又如，便携式电子设备102A可以通过网络110与UAV服务120间接通信，以请求有效载荷运输或提供有效载荷标识。虽然便携式电子设备102A-B被描绘为计算机或膝上型电脑(例如，便携式电子设备102A)、平板电脑和移动智能电话(例如，便携式电子设备102B)，但是可以理解，便携式电子设备102可以是任何类型传输数据的设备。
网络110可以是便于有线和/或无线通信的任何类型的网络。例如，网络110可以是蜂窝网络(例如，GSM、GPRS、CDMA、LTE)、广域网(WAN)、局域网(LAN)、无线电网络、卫星网络、Wi-Fi网络、近场通信网络、Zigbee、Xbee、XRF、Xtend、蓝牙、WPAN、视线、卫星中继或任何其他有线或无线网络或其组合。
UAV服务120可以与有效载荷运输系统100的一个或多个部件(诸如便携式电子设备102、UAV 130和UAV站140)进行通信，以促进使用UAV进行有效载荷运输。例如，基于与便携式电子设备102的通信，UAV服务120可以接收运输有效载荷的请求、待运输的有效载荷的标识以及有效载荷容器的标识。基于接收到的请求或信息，UAV服务120可以确定用于将有效载荷运输到其目的地位置的UAV飞行路线。UAV服务120可以将飞行路线信息传输给承载有效载荷的UAV。
在一些实施方案中，UAV服务120可以在飞行期间继续与UAV进行通信。在运输有效载荷之后，UAV服务120可以接收确认或完成通知。UAV服务120可以包括例如一个或多个地理空间数据存储、地理空间缓存、一个或多个应用服务器、一个或多个应用数据存储、一个或多个消息队列和跟踪数据。UAV服务120可以提供在台式计算机、膝上型计算机、服务器(物理或虚拟)或服务器农场中。以下专利申请中详细描述了示例性UAV服务(例如，UAV服务120)：2013年5月8日提交的标题为“Transportation Using Network of Unmanned AerialVehicles”美国专利申请No.13/890,165(现为美国专利No.9,384,668)；2015年3月26日提交的标题为“System and Methods for Unmanned Aerial Vehicle Route Planning”的美国临时专利申请No.62/138,910；2015年3月26日提交的标题为“Unmanned AerialVehicle”的美国临时专利申请No.62/138,914；以及2016年3月25日提交的标题为“RoutePlanning For Unmanned Aerial Vehicle”的共同未决的美国专利申请No.15/081,195。以上所有专利申请的内容据此全文以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，UAV服务120可以包括一个或多个数据存储150。数据存储150可以包括例如时间序列数据存储和地理空间数据存储。时间序列数据存储可以是用于处理时间序列数据和按时间(例如，日期时间或日期时间范围)索引的数字数组的软件系统。在一些实施方案中，UAV 130可以将遥测和传感器数据传输到系统以存储在时间序列数据存储或跟踪数据存储内。这些时间序列也可以称为配置型线、曲线或轨迹。UAV服务120的应用服务器可以进一步监视时间序列数据存储并且/或者跟踪数据存储，以基于存储的时间序列数据或跟踪数据确定趋势诸如需要维护的UAV部件。
在一些实施方案中，地理空间数据存储可以是包括纬度和经度数据的对象关系空间数据库。地理空间数据存储的示例数据和数据源包括但不限于来自美国国家航空和航天局(“NASA”)的地形数据、来自联邦航空管理局(“FAA”)的空域数据、来自国家公园管理局、国防部和/或其他联邦机构的地理空间数据，以及/或者来自地方机构诸如学区的建筑物数据和/或其某些组合。地理空间数据存储可能包含大量数据，诸如数百千兆字节的数据或兆兆字节的数据。
在一些实施方案中，UAV服务120可以包括一个或多个应用服务器和消息代理。应用服务器可以执行各种任务，诸如处理认证和授权、维护通用数据(例如，UAV名称、配置、飞行路线、UAV站)。消息代理可以基本实时地实现软件组件或系统之间的数据移动，以提供身份验证和授权。UAV服务120的各种组件(例如，应用服务、消息代理、时间序列数据存储、地理空间数据存储)及其交互的示例性具体实施在以下专利申请中详细描述：2015年3月26日提交的标题为“System and Methods for Unmanned Aerial Vehicle Route Planning”的美国临时专利申请No.62/138,910；2015年3月26日提交的标题为“Unmanned AerialVehicle”的美国临时专利申请No.62/138,914；以及2016年3月25日提交的标题为“RoutePlanning For Unmanned Aerial Vehicle”的共同未决的美国专利申请No.15/081,195。以上所有专利申请的内容据此全文以引用方式并入本文。
UAV 130可以与有效载荷运输系统100的一个或多个部件(诸如UAV服务120和UAV站140)以及一个或多个卫星(未示出)通信以传输有效载荷。例如，UAV 130A与UAV服务120通信以获得用于运输有效载荷的飞行路线，搭载待运输的有效载荷的有效载荷容器，使用飞行路线和卫星信号自动导航，并且将有效载荷传输到其目的地位置诸如UAV站140。例如，UAV 130可以包括具有可选有效载荷承载空间的机体，一个或多个螺旋桨或固定翼，可释放和/或可交换电池以及可释放和/或可交换的有效载荷容器。结合图6A至图6B更详细地描述了UAV 130。
UAV站140可以与有效载荷运输系统100的一个或多个部件、设备或系统(诸如UAV服务120和UAV 130)通信以促进有效载荷运输。在一些实施方案中，UAV站140可以包括起落平台144和中转站146。起落平台便于UAV 130的着陆和起飞。中转站146可以接收来自UAV130的有效载荷、有效载荷容器或电池；将有效载荷、有效载荷容器或电池装载到UAV 130，或者与UAV 130交换有效载荷、有效载荷容器或电池。UAV站140可以是专用于运输多个有效载荷的移动或固定站。例如，UAV站140可以包括投递卡车，该投递卡车承载多个待投递的有效载荷，并且承载一个或多个用于运输有效载荷的UAV 130。根据从UAV服务120接收到的信息(例如，飞行路线、有效载荷信息等)，可以从UAV站140起飞一个或多个UAV 130以将有效载荷运输到其目的地位置(例如，另一UAV站140、住宅地址或商业地址)。另外，UAV站140还可以接收一个或多个UAV 130。例如，UAV站140可以包括起落平台144和中转站146。为了接收有效载荷，起落平台144与UAV 130通信以协助UAV 130在起落平台144上着陆。在一些实施方案中，起落平台144可以对准或调整着陆的UAV 130的位置，使得有效载荷容器可以从UAV 130释放到起落平台144的有效载荷接收结构。例如，起落平台144可以包括用于接收或交换有效载荷容器的中心开口。在一些实施方案中，在UAV 130将其有效载荷容器释放到中转站140之后，其可以从中转站140接收另一个有效载荷容器以将其传输到下一个目的地位置。
在一些实施方案中，起落平台144可以安装、附接或结合到中转站146，诸如运输车辆(例如，投递卡车、厢式货车)或固定设施(例如，配送仓库)。中转站146可以包括有效载荷处理机构(例如，机器人)以使得能够接收和交换有效载荷容器或有效载荷。在一些实施方案中，中转站146还可以包括用于交换已着陆的UAV 130的电池的电池交换机构。在一些实施方案中，电池交换机构和有效载荷处理机构可以是分开的机构或可以被结合以形成单个机构。下面结合图2A更详细地描述UAV站140。
在一些实施方案中，UAV站140可能不是专用运输站。此类UAV站140的中转站146可以包括用户的车辆(例如，消费者的卡车、厢式货车或客车)。例如，用户可以在线订购商品并请求将其运输到用户的位置。UAV服务120安排商品有效载荷到用户位置的运输。UAV服务120发送用于将用户的订购商品运输到UAV 130的信息，其随后将有效载荷运输到包括用户车辆(例如，厢式货车或汽车)在内的UAV站140。如所描述的，UAV站140可以包括起落平台144以促进UAV 130的着陆。在一些实施方案中，起落平台144可以是中转站146(例如，用户的卡车/厢式货车/汽车、用户的后院、建筑物的顶部等)的一部分。起落平台144可以包括着陆子系统(例如，红外信标)。
包括用户车辆(例如，卡车/厢式货车/汽车)在内的中转站146并非是专用运输站(例如，投递卡车)，其通常能够使用起落平台144接收有效载荷容器，但是可能不具备与UAV130交换有效载荷容器和电池的能力。在一些实施方案中，在接收到有效载荷容器之后，根据由UAV服务120提供的信息，UAV 130可以在用户的位置处从UAV站140重新起飞前往下一个目的地(例如，返回到配送设施或另一个UAV站)。结合图8A至图8D更详细地描述了UAV站140的着陆子系统。
图2A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性UAV站140和示例性UAV 130。UAV站140包括例如起落平台144和中转站146。在一些实施方案中，起落平台144可以是可促进一个或多个UAV 130着陆的盘形平台。例如，起落平台144可以是具有大约120厘米(cm)直径并且可以容纳两个或更多个UAV 130的盘形平台。应当理解，起落平台144也可以具有任何其他形状，诸如正方形、矩形、圆形、椭圆形等。此外，起落平台144还可以具有任何尺寸以容纳一个或多个UAV 130。
在一些实施方案中，起落平台144可以是与中转站146分开的装置。例如，起落平台144可以布置、安装或附接到中转站146的顶部表面。如图2A所示，UAV 130因此可以从中转站146的上方着陆在起落平台144上。在一些实施方案中，起落平台144可结合在中转站146，使其成为中转站146的组成部分。例如，起落平台144可与中转站146的顶部结合，该中转站可在起落平台144的顶部上具有盖(例如，滑动门或滑动窗)。因此，当不使用起落平台144时，盖可以保护起落平台144免受泥土、灰尘、雨水或任何外部物体(例如，鸟、树叶等)的影响。
当UAV 130接近起落平台144或处于着陆阶段时，中转站146可打开盖以暴露起落平台144以使UAV 130着陆。在一些实施方案中，两个或更多个起落平台144可以布置在中转站146上或与中转站结合。在一些实施方案中，起落平台144可以是中转站146(例如，用户的卡车/厢式货车/汽车)的一部分(例如，顶部)，并且可以包括着陆子系统(例如，红外信标)。如所描述的，包括用户车辆(例如，卡车/厢式货车/汽车)在内的中转站146并非是专用运输站(例如，投递卡车)，其通常能够使用起落平台144接收有效载荷容器，但是可能不具备与UAV 130交换有效载荷容器和电池的能力。结合图8A至图8D更详细地描述了着陆子系统。
在一些实施方案中，起落平台144可以具有有效载荷接收结构，用于接收由UAV130承载的有效载荷或有效载荷容器。例如，起落平台144可具有中心开口，该中心开口的尺寸对应于UAV 130承载的有效载荷容器的尺寸。因此，在UAV 130着陆在起落平台144上并且对准中心开口之后，UAV130可以通过起落平台144的中心开口将有效载荷容器释放到中转站146的内部。在一些实施方案中，起落平台144的有效载荷接收结构可以是中转站146的顶部表面的专用区域，并且可以不包括中心开口。因此，有效载荷容器可以被释放到外部(例如，中转站146的顶部表面)。
释放的有效载荷容器因此可以被传输到中转站146。结合图7A至图7E更详细地描述了起落平台144。
在一些实施方案中，中转站146可以是移动站或固定站。例如，中转站146可以是投递卡车、厢式货车、火车、货运飞机或承载UAV(例如，承载多个有效载荷的UAV)、配送设施、仓库、地面站等。在一些实施方案中，中转站146可以包括处理有效载荷传输的有效载荷处理结构(例如，机器人)。例如，中转站146可以从着陆的UAV 130接收有效载荷，并且/或者将另一有效载荷传输到UAV 130以进行运输。在一些实施方案中，中转站146可以包括用于交换UAV 130的电池的电池交换机构。例如，UAV 130可以包括传感器，以检测电池的电池电量，并且确定其电池耗尽或不足以完成下一次飞行。基于该确定，着陆的UAV 130通过起落平台144的中心开口将电池释放到中转站146。中转站146从着陆的UAV 130接收释放的电池，并且可以将更换的电池传输到着陆的UAV 130。在中转站146和UAV 130之间电池交换使得UAV 130能够继续运输有效载荷，而不必在为电池重新充电时闲置。此外，在一些实施方案中，中转站146可以是能够移动到任何位置的移动站，由此显著增加了UAV的有效载荷传输的范围。
图2B是示出根据本发明的一些实施方案的示范性便携式电子设备102的简化框图。便携式电子设备102可以包括具有双向或一对多数据通信能力、语音通信能力和视频通信能力，以及例如经由互联网与其他计算机系统通信的能力的通信设备。取决于便携式电子设备102提供的功能，在各种实施方案中，便携式电子设备102可以是手持设备、配置用于进行数据和语音通信的多模式通信设备、智能电话、移动电话、上网本、游戏控制台、平板电脑或支持无线通信的PDA。
便携式电子设备102可以包括容纳便携式电子设备102的部件的壳体(未示出)。例如，便携式电子设备102的内部部件可以构建在印刷电路板(PCB)上。这里对便携式电子设备102的描述提到了许多特定的部件和子系统。尽管这些部件和子系统可以实现作为分立元件，但是也可以通过以任何合适的方式集成、组合或封装一个或多个元件来实现部件和子系统的功能。
便携式电子设备102可以包括控制器，该控制器包括控制便携式电子设备102的整体操作的至少一个处理器202(诸如微处理器)。处理器202可以是能够执行特定指令集的一个或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其任何组合。处理器202可以与设备子系统诸如通信子系统204交互，以与无线网络(例如，网络110)交换射频信号以执行通信功能。
处理器202还可以与附加的设备子系统交互，所述附加的设备子系统包括通信子系统204、显示器206诸如液晶显示器(LCD)屏幕、发光二极管(LED)屏幕或任何其他适当的显示器、输入设备208诸如键盘和控制按钮、持久性存储器210、随机存取存储器(RAM)212、只读存储器(ROM)214、辅助输入/输出(PO)子系统216、数据端口218诸如常规串行数据端口、通用串行总线(USB)数据端口或高清晰多媒体(HDMI)数据端口、扬声器220、麦克风222、一个或多个相机(诸如相机224)、短距离无线通信子系统226(其可以采用任何适当的无线(例如，RF)、光学或其他短程通信技术(例如，蓝牙或NFC))以及总体上被指定为228的其他设备子系统。图2B中所示的一些子系统执行通信相关的功能，而其他子系统可以提供“常驻”或设备上功能。
通信子系统204包括一个或多个通信系统，用于与网络110通信以实现与外部设备诸如UAV 130和UAV站140的通信。通信子系统204的特定设计取决于便携式电子设备102旨在在其中操作的无线网络。在已完成所需的网络注册或激活过程之后，便携式电子设备102可以通过无线网络发送和接收通信信号。
在一些实施方案中，显示器206可以被实现为触摸屏显示器。触摸屏显示器可以使用触敏输入表面构建，该触敏输入表面耦接至电子控制器并且重叠显示器206的可见元件。触敏覆层和电子控制器提供触敏输入设备，并且处理器202经由电子控制器与触敏覆层交互。
相机224可以是CMOS相机、CCD相机或能够捕获和输出压缩或未压缩的图像数据诸如静止图像或视频图像数据的任何其他类型的相机。在一些实施方案中，便携式电子设备102可以包括多于一个相机，允许用户在视频会议呼叫期间从一个相机切换到另一个，或者将由一个相机捕获的图像数据重叠在由另一个相机捕获的图像数据之上。从相机224输出的图像数据可以存储在例如图像缓冲器中，该图像缓冲器可以是驻留在RAM 212中的临时缓冲器，或者是驻留在ROM 214或持久性存储器210中的永久缓冲器。图像缓冲器可以是例如先进先出(FIFO)缓冲器。
短程无线通信子系统226是提供便携式电子设备102与不同系统或设备之间的通信的附加可选部件，其不一定是类似设备。例如，短程无线通信子系统226可以包括红外设备和相关联的电路和部件，或者无线总线协议兼容的通信设备诸如蓝牙通信模块，以提供与具有类似能力的系统和设备的通信。
处理器202可以是一个或多个处理器，其在存储的程序控制下操作，并且执行存储在有形地实施的非暂态计算机可读存储介质诸如持久性存储器210中的软件模块230，所述永久性存储器可以是软盘、硬盘、CD-ROM(致密光盘只读存储器)和MO(磁光)；DVD-ROM(数字通用光盘只读存储器)；DVD RAM(数字通用光盘随机存取存储器)；或者半导体存储器。软件模块230也可以存储在计算机可读存储介质诸如ROM 214中，或者存储在包括EEPROM、EAROM、FLASH在内的任何适当的持久性存储器技术中。这些计算机可读存储介质存储供处理器202执行以在便携式电子设备102上执行各种功能的计算机可读指令。
软件模块230可以包括用于控制便携式电子设备102的操作的操作系统软件232。另外，软件模块230可以包括用于向便携式电子设备102提供附加功能的软件应用程序234。例如，便携式电子设备102可包括用于操作者或管理员管理使用UAV 130进行有效载荷运输的应用程序，以及用于用户(例如，运输车辆驾驶员)请求或安排使用UAV 130进行有效载荷运输的应用程序。
软件应用程序234可以包括一系列应用程序，包括例如即时消息应用程序、扫描器应用程序、近场标签读取器、互联网浏览器应用程序、语音通信(即电话或互联网语音协议(VOIP))应用程序、地图绘制应用程序、媒体播放器应用程序、UAV安排应用程序、有效载荷运输监视应用程序、有效载荷运输管理应用程序或其任何组合。每个软件应用程序234可以包括布局信息，该布局信息根据相应的应用程序定义用户界面(例如，显示器206)中的特定字段和图形元素(例如，文本字段、输入字段、图标等)的放置。
操作系统软件232可以提供多个应用程序协议界面(API)，其提供用于便携式电子设备102的各种子系统和服务与软件应用程序234之间的通信的界面。例如，操作系统软件232将用户界面API提供给需要创建用于在便携式电子设备102上显示的用户界面的任何应用程序。访问用户界面API可为应用程序提供创建和管理屏幕窗口和用户界面控件(诸如文本框、按钮和滚动条)的功能；接收鼠标和键盘输入的功能；以及旨在在显示器206上显示的其他功能。此外，相机服务API可以允许视频会议应用程序访问相机224，以用于捕捉图像数据(诸如可以与接收移动通信设备(例如，移动通信设备106)共享的照片或视频数据)。扫描器服务API可以允许扫描应用程序访问扫描器246，以用于条形码扫描、QR码扫描，图像扫描等。
在一些实施方案中，持久性存储器210存储数据236，该数据包括特定于便携式电子设备102的用户的数据，诸如地图数据、UAV站数据、飞行路线数据等。持久性存储器210可另外存储识别数据，诸如与特定会议相关的标识符，或者与会议期间用于识别便携式电子设备102的便携式电子设备102的对应标识符。持久性存储器210还可以存储与各种有效载荷有关的数据，例如，有效载荷的标识(例如，条形码)、有效载荷的细节诸如有效载荷的内容、有效载荷的起始位置、有效载荷的目的地位置等。持久性存储器210还可根据例如便携式电子设备102的特定用户的偏好，存储与各种应用程序有关的数据。在某些实施方案中，持久性存储器210可以存储将用户的数据与应用程序中的特定数据字段链接的数据236，诸如用于将用户名自动输入到便携式电子设备102上执行的应用程序上的用户名文本框。此外，在各种实施方案中，数据236还可以包括服务数据，该服务数据包括便携式电子设备102建立并保持与网络110的通信所需的信息。
在一些实施方案中，辅助输入/输出(I/O)子系统216包括外部通信链路或接口，例如以太网连接。在一些实施方案中，辅助I/O子系统216还可包括一个或多个输入设备，包括指向或导航工具，诸如可点击的轨迹球或滚轮或指轮；或者一个或多个输出设备，包括机械换能器，诸如用于提供振动通知以响应便携式电子设备102上的各种事件(例如，接收到电子消息或来电)，或者用于其他目的诸如触觉反馈(触摸反馈)的振动器；或者其任何组合。
在一些实施方案中，便携式电子设备102还包括一个或多个可移除存储器模块238(通常包括FLASH存储器)和存储器模块接口240。可移动存储器模块238的可能功能之一是存储用于识别或认证接入无线网络(例如，网络110)的用户或用户账户的信息。例如，结合包括GSM和后继网络在内的某些类型的无线网络，可移动存储器模块238被称为用户身份模块(SIM)。存储器模块238被插入或耦接到便携式电子设备102的存储器模块接口240，以便与无线网络结合操作。
便携式电子设备102还包括电池242，其提供用于操作便携式电子设备102的能量。电池242可以通过电池接口244耦接到便携式电子设备102的电路，该电池接口可以管理此类功能，例如从外部电源(未示出)对电池242进行充电以及将能量分配到便携式电子设备102内部的各种负载或耦接到便携式电子设备的各种负载。
控制基本设备操作的一组应用程序(包括数据和可能的语音通信应用程序)可在制造期间或之后安装在便携式电子设备102上。附加应用程序或对操作系统软件232或软件应用程序234的升级也可以通过无线网络(例如，网络110)、辅助I/O子系统216、数据端口218、短程无线通信子系统226或其他合适的子系统诸如228加载到便携式电子设备102上。所下载的程序或代码模块可以被永久安装，例如，写入持久性存储器210中，或者写入RAM212中并从其中执行以供处理器202在运行时执行。
便携式电子设备102可以提供三种主要的通信模式：数据通信模式、语音通信模式和视频通信模式。
在数据通信模式下，通信子系统204处理接收的数据信号诸如文本消息、电子邮件消息、网页下载、VoIP数据或图像文件，并且输入到处理器202以供进一步处理。例如，下载的网页可以由浏览器应用程序进一步处理，或者电子邮件消息可以由电子邮件消息应用程序处理并输出到显示器206。便携式电子设备102的用户还可以例如使用输入设备诸如辅助I/O子系统216并结合显示器206来组成数据项，诸如电子邮件消息。这些组成项目可以通过通信子系统204在无线网络(例如，网络110)上传输。在语音通信模式中，便携式电子设备102提供电话功能并作为典型的蜂窝电话操作。在视频通信模式中，便携式电子设备102提供视频电话功能并作为视频电话会议终端操作。在视频通信模式中，便携式电子设备102利用一个或多个相机(诸如相机224)来捕捉视频电话会议的视频。
图2C示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性有效载荷运输系统260。参考图2C，有效载荷运输系统260可以包括计算机系统261、输入设备264、输出设备265、便携式电子设备102、UAV 130和UAV站140。计算机系统261可以启用或提供结合图1所描述的UAV服务(例如，UAV服务120)。应当理解，有效载荷传输系统260的部件可以是分离的系统或可以是集成系统。
在一些实施方案中，计算机系统261可以包括一个或多个中央处理单元(“CPU”或“处理器”)262。处理器262可以包括用于执行用于执行用户或系统生成的请求的程序组件的至少一个数据处理器。
用户可以包括人员、使用诸如本公开中包括的设备的人员或者此类设备本身。处理器262可以包括专用处理单元诸如集成系统(总线)控制器、存储器管理控制单元、浮点单元、图形处理单元、数字信号处理单元等。处理器262可以包括微处理器，诸如AMD Athlon、Duron或Opteron、ARM的应用、嵌入式或安全处理器、IBM PowerPC、Intel Core、Itanium、Xeon、Celeron或其他生产线的处理器等。处理器262可以使用大型机、分布式处理器、多核、并行、网格或其他架构实现。一些实施方案可以利用诸如专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等嵌入式技术。
处理器262可以被设置为经由I/O接口263与一个或多个输入/输出(I/O)设备通信。I/O接口263可以采用通信协议/方法诸如但不限于音频、模拟、数字、单声道、RCA、立体声、IEEE-1394、串行总线、通用串行总线(USB)、红外、PS/2、BNC、同轴、部件、组成、数字视频接口(DVI)、高清多媒体接口(HDMI)、RF天线、S-Video、VGA、IEEE 802.11a/b/g/n/x、蓝牙、蜂窝(例如，码分多址(CDMA)、高速分组接入(HSPA+)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)、WiMax等)等。
使用I/O接口263、计算机系统261可以与一个或多个I/O设备进行通信。例如，输入设备264可以是天线、键盘、鼠标、操纵杆、(红外)遥控器、相机、读卡器、传真机、加密狗、生物特征读取器、麦克风、触摸屏、触摸板、轨迹球、传感器(例如，加速计、光传感器、GPS、陀螺仪、接近传感器等)、触笔、扫描器、存储设备、收发器、视频设备/源、Visor、电定位设备等。输出设备265可以是打印机、传真机、视频显示器(例如、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、等离子体等)、音频扬声器等。在一些实施方案中、收发器266可以设置成与处理器262连接。收发器可以促进各种类型的无线传输或接收。例如，收发器可以包括可操作地连接到收发器芯片(例如，德州仪器WiLink WL1283，博通BCM4750IUB8，英飞凌科技X-Gold 618-PMB9800等)的天线，提供IEEE 802.11a/b/g/n、蓝牙、FM、全球定位系统(GPS)、2G/3G HSDPA/HSUPA通信等。
在一些实施方案中，处理器262可以被设置为经由网络接口267与通信网络110通信。网络接口267可以与通信网络110通信。网络接口267可以采用连接协议，包括但不限于直接连接、以太网(例如，双绞线10/100/1000Base T)、传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、令牌环、IEEE 802.11a/b/g/n/x等。如上所述，通信网络110可以包括但不限于直接互连、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线网络(例如，使用无线应用协议)、互联网等。计算机系统261可以使用网络接口267和通信网络110与便携式电子设备102进行通信。这些设备可以包括但不限于个人计算机、服务器、传真机、打印机、扫描器、各种移动设备诸如蜂窝电话、智能电话(例如，Apple iPhone、Blackberry、基于Android的电话等)、平板电脑、电子书阅读器(Amazon Kindle、Nook等)、膝上型计算机、笔记本、游戏控制台(Microsoft Xbox、Nintendo DS、Sony PlayStation等)等。在一些实施方案中，计算机系统261本身可以体现这些设备中的一个或多个。
在一些实施方案中，计算机系统261还可以使用网络接口267和通信网络110与UAV130和/或UAV站140通信。例如，计算机系统261可以与UAV 130通信以提供用于运输有效载荷的飞行路线，并且与UAV站140通信以接收有效载荷投递确认。
在一些实施方案中，可以将处理器262设置为经由存储接口272与一个或多个存储器设备(例如，RAM 273、ROM 274等)通信。存储接口272可以采用连接协议诸如串行高级技术附件(SATA)、集成驱动电路(IDE)、IEEE-1394、通用串行总线(USB)、光纤通道、小型计算机系统接口(SCSI)等连接到存储设备，包括但不限于存储驱动器、可移动磁盘驱动器等。存储器驱动器还可包括磁鼓、磁盘驱动器、磁光驱动器、光盘驱动器、独立磁盘冗余阵列(RAID)、固态内存设备、闪存设备、固态驱动器等。
存储器设备275可以存储程序或数据库组件的集合，包括但不限于操作系统276、用户界面应用程序277、飞行路线计划算法278、UAV飞行路线279、有效载荷运输数据280、用户/应用程序数据281(例如，本公开中讨论的任何数据变量或数据记录)等。操作系统276可以促进计算机系统261的资源管理和操作。操作系统的示例包括但不限于Apple MacintoshOS X、Unix、类Unix系统发行版(例如，Berkeley Software Distribution(BSD)、FreeBSD、NetBSD、OpenBSD等)、Linux发行版(例如，Red Hat、Ubuntu、Kubuntu等)、IBM OS/2、Microsoft Windows(XP、Vista/7/8等)、Apple iOS、Google Android、Blackberry OS等。
用户界面277可以通过文本或图形工具来促进程序组件的显示、执行、交互、操纵或操作。例如，用户界面可以在可操作地连接到计算机系统261的显示系统上提供计算机交互界面元素诸如光标、图标、复选框、菜单、滚动条、窗口、小程序等。可以采用图形用户界面(GUI)，包括但不限于Apple Macintosh操作系统的Aqua、IBM OS/2、Microsoft Windows(例如，Aero、Metro等)、Unix X-Windows、Web界面库(例如，ActiveX、Java、Javascript、AJAX、HTML、Adobe Flash等)等。
在一些实施方案中，计算机系统261可以实现飞行路线计划算法278。飞行路线计划算法278可以包括确定或计算UAV 130将有效载荷从起始位置运输到目的地位置的飞行路线的过程。飞行路线计划算法278可以基于例如位置数据、地理空间数据、障碍物数据、回避区域、纬度、经度和高度数据来确定飞行路线。在2015年3月26日提交的标题为“Systemand Methods for Unmanned Aerial Vehicle Route Planning”(附件B)的共同未决的美国专利申请No.62/138,910和2015年3月26日提交的标题为“Unmanned Aerial Vehicle”(附件C)共同未决的美国专利申请No.62/138,914中更详细地描述了示例性飞行路线计划算法278。计算机系统261还可以存储UAV飞行路线279(例如，保存先前确定的UAV飞行路线)和有效载荷运输数据280(例如，有效载荷运输请求、有效载荷描述和/或有效载荷运输确认)。
在一些实施方案中，计算机系统261可以存储用户/应用程序数据121，诸如本公开中所描述的数据、变量和参数。这些数据库可以实现为容错、关系型、可扩展、安全数据库，诸如Oracle或Sybase。或者，可以使用标准数据结构诸如阵列、散列、链接表、结构、结构化文本文件(例如，XML)、表格实施此类数据库，或者实施作为面向对象的数据库(例如，使用ObjectStore、Poet、Zope等)。此类数据库有时可以被联合或分布在本公开中上面讨论的各种计算机系统中。
应当理解，任何计算机或数据库组件的结构和操作可在任何工作组合中组合、联合或分布。
操作者的移动应用程序
图3A至图3X示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面300。用户界面300可以由例如图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。在一些实施方案中，用户界面300提供指示应用程序是用于管理员还是用于运输者的图像。管理员可以是监督或管理使用一个或多个UAV运输有效载荷的UAV服务的用户。运输者可以是请求、安排或投递有效载荷的用户。例如，管理员可以是UAV服务管理员或操作者。并且运输者可以是诸如运输车辆驾驶员的中转站驾驶员。如图3A所示，用户界面300指示底层应用程序用于管理员或操作者。
在一些实施方案中，便携式电子设备还在用户界面300上提供认证区域(未示出)。例如，认证区域可以包括用于认证用户的用户名区域和密码区域。因此，在便携式电子设备允许用户使用应用程序或显示下一个用户界面(例如，图3B所示的用户界面304)之前，用户可能需要输入他或她的用户名和密码。应当理解，认证可以是确认用户身份的任何过程。例如，便携式电子设备可以通过验证他或她的身份证件，验证用户的生物识别特征，验证数字证书或验证加密密钥来认证用户。
图3B示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面304。用户界面304可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。用户界面304可以包括多个区域，诸如活动的飞行区域、飞行安排区域和资产管理区域。活动的飞行区域显示与活动飞行相关的信息。活动飞行可以是安排的、正在飞行中的或以其他方式保留在运输有效载荷的任务中的飞行。例如，当UAV(例如，UAV 130)尚未完成用于运输有效载荷的当前任务时，其处于活动飞行中。参考图3B，在用户界面304上，便携式电子设备可在用户界面304的活动飞行区域中显示“没有活动飞行”，指示当前无活动飞行。
参考图3B，便携式电子设备还可以在用户界面304的飞行安排区域中显示“安排新飞行”文本。该“安排新飞行”文本使用户能够安排新的飞行。便携式电子设备还可以在资产管理区域中显示多个资产管理图标。例如，资产管理图标包括用于管理团队成员(例如，运输者)的“团队成员”图标，用于管理车辆(例如，UAV)的“车辆”图标，用于管理站点(例如，UAV站、起落平台或中转站)的“站点”图标以及用于管理UAV飞行路线的“路线”图标。例如，用户可以通过选择团队成员图标来获取或管理团队成员的信息。在用户选择“团队成员”图标(例如，通过触摸用户界面304的资产管理区域中显示的“团队成员”图标)之后，便携式电子设备可以显示与多个团队成员相关联的信息，诸如具有相同网络下的UAV、UAV站和路线的访问权限的其他操作者的名称。
类似地，用户可以通过分别选择“车辆”图标、“站点”图标或“路线”图标来获得或管理UAV、UAV站和路线，如用户界面304上所示。在用户选择相应图标(例如，通过触摸用户界面304的资产管理区域中显示的所需图标)之后，便携式电子设备可以显示与相应图标相关联的信息。例如，便携式电子设备可以显示UAV的数量、UAV的位置、UAV的状态(例如，活动、非活动、飞行中等)、UAV站的数量、UAV站的位置、UAV站的状态、保存飞行路线以及与特定飞行路线相关的任何信息。UAV站的状态可以包括着陆在UAV站的起落平台上的UAV的数量、UAV站的剩余有效载荷的数量以及与UAV站相关的任何其他物流信息。与特定飞行路线相关联的信息包括例如飞行路线的估计时间和距离、飞行路线的高度信息以及特定飞行路线是否受天气变化影响。
图3C和图3D分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面310和312。用户界面310和312可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。类似于用户界面304，用户界面310还包括多个区域诸如活动的飞行区域、飞行安排区域和资产管理区域。在用户界面310的活动飞行区域中，便携式电子设备可以显示与活动飞行相关联的信息。例如，它可以显示在活动飞行中使用的UAV的起飞位置(例如，JW万豪酒店)、UAV的安排着陆位置(例如，Mohawk)、UAV的标识(例如，M1-Calder)、UAV的电池状态(例如，23.92V)、估计到达时间(ETA)(例如，00:14:06)、飞行中时间(例如，00:01:06)以及UAV高度(例如，地面以上(AGL)93米)。用户界面310上的飞行安排区域和资产管理区域可以与上述用户界面304上的基本相似，因此不再重复描述。
参考图3D，在一些实施方案中，便携式电子设备可以在活动飞行区域中显示多个活动飞行。例如，用户界面312的活动飞行区域示出两个活动飞行。此外，在活动飞行区域中，便携式电子设备可以以各种形式显示信息。例如，使用目的地位置的坐标或位置而不是名称来显示第二飞行(即具有MCH1的起飞位置的飞行)的安排着陆位置。用户界面312上的飞行安排区域和资产管理区域可以与上述用户界面304上的基本相似，因此不再重复描述。
图3E和图3F分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面316和318。用户界面316和318可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。在一些实施方案中，便携式电子设备可以在用户界面316上显示地图以使用户能够选择UAV飞行的起始位置。起始位置可以是UAV起飞的位置(例如，起飞位置)或有效载荷的起始位置(例如，接收有效载荷的位置)。在本说明书中，起始位置和起飞位置可以是相同位置也可以不是相同位置。地图可以显示位于地图上显示区域中的UAV站的图标。例如，UAV站可以位于JW万豪酒店，并且便携式电子设备显示该UAV站的图标，其标签指示“JW万豪酒店”。在一些实施方案中，便携式电子设备可以显示允许用户选择地图上的任意位置的地图。例如，用户可以确定“JW万豪酒店”UAV站不方便或不可用作起飞位置，因此用户可以选择地图上的任意位置作为起飞位置。在一些实施方案中，用户可以通过轻击UAV站图标或通过长时间按压(例如，按压并保持)地图上的任意位置来选择起飞位置。
在一些实施方案中，便携式电子设备可以不显示地图或可以显示具有文本输入区域的地图。例如，便携式电子设备可以显示文本输入区域以允许用户提供起飞位置的描述或坐标。此外，参考图3E，便携式电子设备还可以在用户界面316上提供一个或多个消息。例如，便携式电子设备可以显示一条消息，消息陈述“轻击一个站或长按地图上的任意点来设置起飞位置”。该消息向用户提供用于操作使用用户界面316的指令。
类似于图3E，图3F示出用户界面318，其包括用于使用户能够选择UAV飞行的起飞位置的地图。在该地图上，便携式电子设备可以显示多个(例如，两个)UAV站(例如，JW万豪酒店站和S.Congress Bats站)的图标。用户可以通过轻击其中一个UAV站图标来选择一个或这些UAV站作为起飞位置。用户也可以确定这两个UAV站都不方便或不可用。用户因此可以选择地图上的任意位置作为起飞位置。例如，用户可以长按地图上的任意位置319。作为响应，便携式电子设备显示标识用户选择的起飞位置的标记(例如，同心圆图标)。
参照图3F，在一些实施方案中，便携式电子设备还可以在用户界面318上显示菜单栏区域。例如，菜单栏区域可以位于用户界面318的底部并且包括菜单栏320。菜单栏320可以包括多个图标，其允许用户返回到先前的用户界面，前进到下一个用户界面，调用设置用户界面，调用用于显示UAV站的用户界面，并且/或者调用用于添加UAV站的用户界面。在一些实施方案中，如果便携式电子设备没有检测到用户输入或用户输入不明显，则用户界面318上的一些图标可以变灰或禁用。例如，在其接收到用于选择起飞位置的用户输入之前，便携式电子设备可禁用“下一步”按钮。
图3G和图3H分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面322和324。用户界面322和324可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。在一些实施方案中，在便携式电子设备接收到选择UAV的起飞位置的用户输入并且/或者接收到用户选择“下一步”按钮之后，便携式电子设备显示用户界面322。用户界面322可以提供指示用户针对UAV选择目的地位置的一个或多个消息。
目的地位置可以是UAV释放有效载荷的位置(例如，着陆位置)，或者可以是拟接收有效载荷的位置。目的地位置可能与着陆位置相同也可能不同。例如，在用户界面322的消息区域中，便携式电子设备可以显示消息，指示用户“轻击一个站或轻击并按住地图上的任意点来选择着陆位置。”。类似于选择起飞位置，用户界面322允许用户通过轻击现有UAV站或长按显示的地图上的任意位置来选择目的地位置或着陆位置。
参考图3H，在一些实施方案中，在便携式电子设备接收到用户选择的目的地位置之后，便携式电子设备可获得飞行路线的确定，并且显示起飞位置与着陆位置之间的飞行路线。例如，便携式电子设备可以接收指示所选择的着陆位置的用户输入，并且在用户界面324上显示着陆位置。
然后便携式电子设备可以提供对UAV服务(例如，UAV服务120)的起飞位置和着陆位置的用户选择。UAV服务可以确定在起飞位置和着陆位置之间是否存在可行的飞行路线。例如，UAV服务确定是否存在障碍物、避飞区(例如，机场)或干扰起飞位置与着陆位置之间的飞行的其他因素。如果存在这样的干扰因素，则UAV服务可以通过例如采取替代路线确定飞行是否仍然可行。以下专利申请中详细描述了飞行路线确定或计划：2015年3月26日提交的标题为“System And Methods For Unmanned Aerial Vehicle Route Planning”的美国临时专利申请No.62/138,910；2015年3月26日提交的标题为“Unmanned Aerial Vehicle”的美国临时专利申请No.62/138,914；以及2016年3月25日提交的标题为“Route PlanningFor Unmanned Aerial Vehicle”的共同未决的美国专利申请No.15/081,195。以上所有专利申请的内容据此全文以引用方式并入本文。如果UAV服务确定在所选择的起飞位置和着陆位置之间存在可行的飞行路线，则UAV服务将确定的飞行路线提供给便携式电子设备。便携式电子设备因此可以例如在起飞位置和目的地位置之间显示指示可行飞行路线的航线。
参考图3H，在一些实施方案中，在便携式电子设备在所选择的起飞位置和着陆位置之间显示可行的飞行路线之后，用户界面324可允许用户添加额外位置并且/或者改变现有位置。例如，用户界面324可以显示一条消息，消息陈述“长按地图上的任意点以根据需要添加额外的飞行点。可以通过拖动这些点来移动它们”。因此，如果用户希望添加额外的起飞和/或着陆位置，则用户可以重复上述过程(例如，轻击另一个UAV站或长按地图上的另一个任意位置)以选择额外的起飞和/或着陆位置。响应于这种选择，便携式电子设备可以重复该过程以获得指示是否存在到附加位置的可行飞行路线的确定。基于这样的确定，用户界面324可以显示一个或多个额外的可行飞行路线。此外，用户界面324可以允许用户将选定位置移动到地图上的另一位置(例如，允许拖动所选任意位置)。响应于这种用户移动，便携式电子设备可以获得指示新位置是否存在可行飞行路线的进一步确定。基于该确定，用户界面324可以显示这种可行的飞行路线。
图3I和图3J分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面326和328。用户界面326和328可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。用户界面326与图3G所示的用户界面322相同或基本相同，因此在此不再赘述。
如上所述，在接收到用户输入的起飞位置和着陆位置之后，便携式电子设备可以获得指示两个位置之间是否存在可行飞行路线的确定。在一些实施方案中，该确定可以指示不存在可行的飞行路线。例如，由于飞行路线受到障碍物、避飞区或恶劣天气条件的干扰，两个地点之间的飞行可能不可行。如果UAV的电源(例如，电池)不足以支持这样的飞行，则飞行路线也可能不可行。
在一些实施方案中，UAV服务可能无法确定所选择的起飞位置与着陆位置之间的可行飞行路线。例如，由于地理空间数据和/或天气信息不足，由于所选择的着陆位置处于规避区域，或者由于所选择的着陆位置已知不具有卫星或蜂窝信号覆盖或信号覆盖较弱，因此这样的确定可能失败。结果，如果UAV服务未能确定飞行路线或者便携式电子设备未能获得飞行路线的确定，则用户界面328可显示请求用户手动完成飞行路线确定或计划的消息。例如，如图3J所示，用户界面328可以显示一条消息，消息陈述“自动路线计划失败。请手动完成到达着陆点的路径”。
图3K和图3J分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面332和336。用户界面332和336可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。如上所述，在用户选择着陆位置之后，便携式电子设备可以在对应的用户界面上显示可行的飞行路线。在一些实施方案中，便携式电子设备可以显示用于获取高度信息的用户界面332。例如，响应于用户选择图3H的用户界面324上所示“下一步”按钮，便携式电子设备显示图3K的用户界面332。
参考图3K，用户界面332可以显示指示用户提供期望高度的消息。例如，这样的消息可陈述“设置地平面以上的所需高度。这应该足够高以避过诸如树木和建筑物的地面障碍物，但低于法定限制”。用户界面332还可以提供文本输入区域、滑动标尺输入、下拉菜单或用于用户提供高度值的任何其他输入机制。例如，用户界面332可以提供滑动标尺以允许用户选择高度(例如，115米AGL)。在一些实施方案中，响应于用户的选择，便携式电子设备可以向UAV服务(例如，UAV服务120)提供用户输入以确定最小高度(例如，地板高度为90m)和最大高度(例如，天花板高度为120米)。便携式电子设备可以获得此类确定并且在用户界面332上显示此类信息。在一些实施方案中，在获得飞行路线的确定之后，便携式电子设备可以在没有用户输入的情况下获得高度的确定。例如，UAV服务可以基于与确定的飞行路线相关联的数据自动确定高度，并且将该确定提供给便携式电子设备。
参考图3L，在一些实施方案中，在便携式电子设备接收到用户输入的高度信息或从UAV服务获得高度信息之后，其可以显示用户界面336。用户界面336可以提供与确定的飞行路线相关联的信息或飞行参数以供用户检查或确认。例如，用户界面336可以提供距离信息，该距离信息显示对于特定飞行路线，UAV可以行进9.5km，具有205m的上升距离和215m的下降距离。用户界面336还可以提供地面以上高度(AGL)信息，其显示例如最大AGL可以被设置为120m并且平均高度可以是91m。用户界面336还可以提供海平面以上高度(AMSL)信息，其示出了例如最大AMSL可以是873m，最小AMSL可以是546m，并且平均AMSL可以是745m。
在一些实施方案中，用户界面336还可以提供附加信息，诸如飞行的时间估计(例如，00:15:12)以及/或者UAV的速度(例如，前进速度10mps，上升速度2.5mps，以及下降速度)。此外，用户界面336可以显示指示用户确认飞行信息正确的消息。例如，此类消息可陈述“确认所有设置都正确，并点击保存以保存路线”。用户界面336可以显示“保存”按钮以允许保存确定的飞行路线和关联的飞行参数。如果飞行参数的一个或多个不正确，则用户界面336允许用户返回先前的用户界面以改变输入(例如，着陆位置、高度等)。
图3L1至图3L3示出了提供关于飞行路线计划的风险评估的附加信息的示例性用户界面336。如上所述，UAV服务(例如，UAV服务120)可以基于用户的输入(例如，起飞位置、着陆位置、高度等)来确定飞行路线。在一些实施方案中，UAV服务确定此类飞行路线使用硬件和/或软件工具，诸如自动避障和地形感知垂直计划。UAV服务和/或便携式电子设备还可以执行确定的飞行路线的风险评估。例如，UAV服务可基于与沿着确定的飞行路线的地理区域相关的数据、UAV的历史数据以及一个或多个风险评估算法来执行风险评估。
作为示例，UAV服务可以从数据存储150获得人口密度数据。数据存储150可从各种资源获得人口密度数据，诸如提供FSO STATPOP 100m分辨率的信息的网站(例如，http://www.bfs.admin.ch/bfs/portal/de/index/news/02/03/01/01.html)。UAV服务还可以获得特定的UAV经验速度数据，诸如下表1所示的速度查找表。
示例
爬升角 理想的导航速度
90° 2.5m/s
45° 10m/s
0° 17m/s
-45° 5m/s
-90° 1.5m/s
表1.示例性UAV经验速度查找表。
UAV服务可以进一步获得特定的UAV影响区域数据，其可表示与飞行的各个阶段(诸如起飞、上升、向前飞行、下降和着陆)对应的影响区域大小。影响区域数据可以是查找表的形式，诸如下表2所示。
示例
表2.示例性UAV影响区域查找表。
基于获得的数据，UAV服务可以确定表示确定的飞行路线的风险评估的风险商。例如，UAV服务可以基于风险商算法或公式确定风险商。示例性风险商公式在下面示出为公式1。
在公式1中，Rc表示每次任务的平均风险；Pc表示任务期间坠毁的概率；Ac表示UAV的“致命区域”；Di表示任务每个区段的人口密度；Ti表示在任务的每个区段上花费的时间；T表示总任务时间。任务可包括沿着飞行路线的一个或多个区段。
在一些实施方案中，为了确定风险商，UAV服务将飞行路线的水平路径细分成网格方块，根据人口密度数据的分辨率设定所述网格方块的大小。网格方块可表示飞行路线的区段。对于每个网格方块而言，UAV服务可以使用飞行的当前阶段或区段的影响区域值以及特定网格方块的人口密度来确定本地风险商。UAV服务还可以使用速度查找表(例如，表1)和UAV的当前爬升角来确定在网格方块上方飞行所花费的时间量。UAV服务可以通过产生所有本地风险商的加权平均数来确定总风险商。加权平均数可以基于本地行程时间加权。
参考图3L1至图3L3，在UAV服务确定确定的飞行路线的风险商之后，其可以向用户的便携式电子设备提供风险商。便携式电子设备可以显示例如风险商、指示风险是否在可接受范围内的消息以及风险评估的图形表示。作为示例，如果确定的风险商处于不可接受的范围内，则用户界面336可提供风险商数(例如，“5.2”)和指示其“不可接受”的消息(图3L1)。又如，如果确定的风险商处于可接受的范围内，则用户界面336可提供风险商数(例如，“6.9”)和指示其“可接受”的消息(图3L2)。
参考图3L3，在一些实施方案中，如果风险评估为“不可接受”，则用户(例如，操作者或管理员)可能需要调整输入使得风险评估变为“可接受”。为了便于此类调整，用户界面336可以显示例如弹出窗口或提供风险公式项或参数的区域。如图3L3所示，用户界面336可以提供意外着陆之间的平均时间(MTBUPL，例如，48小时)、影响区域、UAV的电池容量以及理想的导航速度。基于显示的风险公式项或参数，用户可调整输入(例如，诸如起飞位置和着陆位置的水平路径输入和诸如高度的垂直路径输入)。在用户调整一个或多个输入之后，便携式电子设备可以向UAV服务提供调整的或更新的输入，UAV服务可重复如上所述的风险评估过程。对输入和风险评估的调整可根据需要进行多次调整，以将风险商置于可接受的范围内。
图3M和图3N分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面342和346。用户界面342和346可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。如上所述，便携式电子设备可以允许用户确认并保存确定的飞行路线和相关联的飞行参数。便携式电子设备还可以提供用户界面342和346以允许用户启动UAV的飞行。例如，用户界面342提供用于打开UAV的螺旋桨的控制开关(例如，滑动开关)。响应于接收到打开螺旋桨的用户输入，便携式电子设备可以与UAV直接或间接通信(例如，通过UAV服务)以打开UAV的螺旋桨。在一些实施方案中，用户界面342还提供多个飞行参数，诸如预计到达时间(ETA)、飞行时间、到目的地的剩余距离、AGL等。使用诸如用户界面342上所示的控制开关，用户可以打开UAV的螺旋桨并因此准备UAV起飞。
参考图3N，在便携式电子设备接收到打开螺旋桨的用户输入之后，其可以显示用户界面346。用户界面346可以指示UAV的螺旋桨已被打开并且提供用于启动飞行的控制按钮(例如，“起飞”按钮)。例如，用户可触摸或按下用户界面346上的控制按钮以启动飞行。在一些实施方案中，用户界面346还可以显示与飞行相关联的信息。例如，此类信息包括预计到达时间(ETA)、飞行时间、到目的地的剩余距离以及AGL。
图3O和图3P分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面352和356。用户界面352和356可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。参考图3O，在一些实施方案中，在启动UAV飞行之后，便携式电子设备可以提供用户界面352以允许中断UAV飞行。如上所述，在配置飞行路线之后，UAV能够自主飞行。因此，在UAV起飞之后，UAV可以在没有用户控制或进一步干扰的情况下飞行并将其携带的有效载荷运输到目的地。例如，便携式电子设备可通过在用户界面352上显示“自动飞行已开启”来指示UAV处于自动飞行或自动驾驶模式。
在某些情况下，用户可能希望中断飞行。例如，如果存在对递送有效载荷的目的地的最近改变，用户可能希望中断飞行；如果沿着飞行路线的天气突然改变；或者如果UAV状况不佳不能完成飞行。在一些实施方案中，便携式电子设备在用户界面352上提供飞行中断开关。例如，用户界面352可以显示滑动开关以允许用户中断飞行。类似于用户界面346，用户界面352还可以提供与UAV飞行相关联的信息，诸如预计到达时间(ETA)、飞行时间、到目的地的剩余距离、AGL等。在一些实施方案中，用户界面352还可通过在地图上显示表示UAV的图标来提供UAV的当前位置。
参考图3P，如果便携式电子设备接收到中断飞行的用户输入，则其可以在用户界面356上显示飞行中断菜单。飞行中断菜单可以包括多个选择，诸如“保持位置”、“返航”或“立即着陆”。这些选择可以允许用户相应地控制UAV。例如，如果便携式电子设备接收到指示“保持位置”的用户选择，则便携式电子设备可以与UAV通信(例如，通过UAV服务)以保持当前位置直到收到进一步的指令。如果便携式电子设备接收到指示“返航”的用户选择，则其可以与UAV通信以放弃到目的地位置的当前飞行，而飞回到起飞位置。如果便携式电子设备接收到指示“立即着陆”的用户选择，则其与UAV通信以寻找附近适当的着陆地点并且/或者使UAV立即着陆。在一些实施方案中，便携式电子设备与UAV之间的通信可以是使用例如蜂窝或无线电通信的直接通信。在一些实施方案中，通信可以是由UAV服务(例如，UAV服务120)提供的间接通信。
参考图3P，UAV中断菜单还可以包括“取消”选择以允许便携式电子设备返回到先前的界面(例如，用户界面352)。因此，UAV飞行可能不会被中断。在一些实施方案中，飞行中断菜单与背景图像(例如，地图的变灰图像和与飞行参数相关联的信息)重叠。
图3Q、图3R、图3S和图3T分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面362、364、366和368。用户界面362、364、366和368可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。在一些实施方案中，便携式电子设备允许用户加载与UAV飞行路线相关联的空域模型。例如，空域模型可以是包括用于分析飞行路线并且/或者向管理员或操作者提供用于飞行路线计划的信息所需或采用的信息的模型。空域模型可以是2D或3D地理数据集的集合，包括例如数字高程模型、诸如受限制或受保护空域的位置的多边形数据、指示电力线和塔等导航危险位置的线串和点数据以及可影响UAV飞行路线的安全导航性的其他数据(例如，人口密度等)。
例如，空域模型可包括地形模型，该地形模型可以重复地、周期性地或连续地(例如，在30米的精确度内每30米)提供地球海拔(例如，海拔高度)。地形模型还可以提供诸如电力线、蜂窝塔、建筑物等高或较高障碍物的位置、高度和/或几何形状。空域模型还可包括示出受限制空域(诸如B级空域)或者对UAV操作关闭的空域的模型。空域模型还可包括人口密度数据，该人口密度数据示出了在飞行路线计划期间操作者可能希望避免的较高人口密度的区域以及在飞行路线计划期间操作者可能希望包括在内的较低人口密度的区域。在一些实施方案中，空域模型还可包括天气数据。例如，由于建筑物之间的大风，纽约市下曼哈顿区可能存在被认为对UAV操作不安全的区域。因此，在启动UAV飞行之前，用户可能希望加载与确定的飞行路线相关联的空域模型以确定、验证或确保UAV采取的动作符合所有空域法规和规则。
在一些实施方案中，飞行路线计划可能需要空域模型。因此，如果空域模型不可用，则便携式电子设备可以显示对应的消息(例如，“空域模型不可用”)，如图3Q的用户界面362所示。如果空域模型可用，则便携式电子设备和/或UAV服务(例如，UAV服务120)可以加载模型用于飞行路线计划。相应地，便携式电子设备可以显示示出了加载进度的消息(例如，“空域模型加载40％”或“空域模型加载中…”)，如图3R和图3S的用户界面364或366所示。在空域模型加载之后，便携式电子设备可以显示指示模型已加载的图标，如图3T的用户界面368所示。因此，可以使用加载的空域模型开始飞行路线计划。
图3U、图3V、图3W和图3X分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面370、374、378和380。用户界面370、374、378和380可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。在一些实施方案中，便携式电子设备可以提供与飞行路线确定相关联的一个或多个UAV飞行连接。如果起始位置和目的地位置之间的距离超出了UAV在未对其电池再充电的情况下可以飞行的最大距离，则可能需要UAV飞行连接。在一些实施方案中，便携式电子设备可提供一个或多个用户界面以允许用户为特定飞行路线配置一个或多个连接。例如，参考图3U，用户界面370提供了从起始位置(例如，Liebistorf俱乐部)到连接位置(例如，Kerzers Hill Landing)的飞行路线。用户界面370还可以提供与此类飞行路线相关联的信息。例如，用户界面370可提供从起始位置Liebistorf俱乐部到连接位置Kerzers Hill Landing的飞行路线经由Randlefleingn。此外，在一些实施方案中，用户界面370可以允许用户关联除现有的飞行路线之外的另选路线。
参考图3V，在一些实施方案中，便携式电子设备可以提供用户界面374以允许用户添加附加的连接位置。例如，用户界面374可以显示当前连接位置(例如，Kerzers HillLanding)，并且还显示用于添加新连接位置的选项。另选地，参考图3W，如果没有当前连接，则用户界面378可以仅显示用于添加新连接位置的选项。
参考图3X，在便携式电子设备接收到添加新连接位置的用户输入之后，其可以提供可供选择的多个连接位置。例如，用户界面380可以显示连接的UAV站，诸如Lieebistorf俱乐部、Kerzers Hill Landing和Sindleflingen站。它还可提供未连接的UAV站，诸如MontVully。UAV站可以通过一个或多个飞行路线连接。未连接的UAV站可以是未通过任何飞行路线连接的站。基于连接和未连接的UAV站，可获得用于UAV服务进行飞行路线计划的飞行路线图。例如，飞行路线图可允许使用最短路径算法来解析使用路线作为图边缘的UAV站之间的路线。在一些实施方案中，边缘可以通过属性来加权，诸如距离、行程时间、安全风险、占用等。
图3Y示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程390的流程图。过程390的一些特征在图1、图2A至图2C和图3A至图3X以及附带的描述中示出。在一些实施方案中，过程390可以由便携式电子设备(例如，图1和图2B中的便携式电子设备102)执行。
在过程390中，具有一个或多个处理器和存储器的便携式电子设备(例如，图1和图2B中的便携式电子设备102)接收(步骤392)指示UAV的起飞位置的第一输入和指示UAV的着陆位置的第二输入。起飞位置和着陆位置中的至少一者与UAV站相关联。在一些实施方案中，便携式电子设备还接收(步骤394)与高度信息相关联的第三输入。响应于接收到第一输入、第二输入以及任选地第三输入，便携式电子设备获得(步骤396)从起飞位置到着陆位置的确定的UAV飞行路线。并且基于获得的UAV飞行路线向UAV提供(步骤398)飞行路线信息。飞行路线信息指示可行的飞行路线。便携式电子设备可以根据可行的飞行路线进一步向UAV提供(步骤399)起飞命令。
图3Y仅仅是用于促进使用UAV进行有效载荷运输的方法的说明。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
使用如图1、图2B和图3A至图3Y所述的应用程序和方法，运输管理员或操作者可以方便灵活地执行与使用UAV进行与有效载荷运输相关联的许多任务。例如，用户可以管理UAV飞行路线和飞行状态，并且可以实时中断飞行。另外，用户可以在UAV实际飞行之前模拟飞行路线，从而避免运输任务可能的坠毁或故障。此外，可向用户提供选项以灵活地选择通过连接位置的飞行路线，从而使用UAV实现长距离有效载荷运输。由于UAV电池寿命的限制，目前的UAV技术可能无法实现此类运输。
UAV云服务
图4A是示出了符合本公开的一些实施方案的用于使用UAV实现有效载荷运输的示例性UAV服务120的框图。在一些实施方案中，UAV服务120可以由计算机系统(例如，计算机系统261)提供。在一些实施方案中，UAV服务120可以由云服务提供。例如，云服务能够实现对可配置计算资源共享池的随处、方便的按需访问。此类云服务可以是例如IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)和/或SaaS(软件即服务)型服务。
参考图4A，在一些实施方案中，UAV服务120可以与便携式电子设备(例如，便携式电子设备102或图4A的框404中示出的设备)通信。在一些实施方案中，便携式电子设备可以获得待运输的有效载荷的标识。有效载荷的标识可以是条形码、QR(快速响应)码、电子识别标签、近场识别标签或任何类型的标识。此外，有效载荷的标识可以是条形码、QR码、电子识别标签或近场ID标签的原生格式的形式；或者是其数字表示的形式。例如，如图4A的框404所示，使用扫描器(例如，图2B所示的扫描器238)，便携式电子设备可以扫描识别血液样本的条形码。便携式电子设备可以将标识(例如，扫描的条形码的数字表示)传输至UAV服务120。
UAV服务120从便携式电子设备接收待运输的有效载荷的标识。在一些实施方案中，标识可以与有效载荷的目的地位置相关联。例如，识别血液样本的扫描的条形码可以与血液样本的递送目的地地址相关联。因此，UAV服务120可以基于接收到的标识获取有效载荷的目的地位置。
在一些实施方案中，UAV服务120还从便携式电子设备接收有效载荷容器的第一标识。例如，如框406所示，便携式电子设备可以获取识别有效载荷容器的第一标识。第一标识可以是条形码、QR码、电子识别标签、近场识别标签或任何类型的标识。此外，有效载荷容器的第一标识可以是条形码、QR码、电子识别标签或近场ID标签的原生格式的形式；或者是其数字表示的形式。便携式电子设备可以将有效载荷容器的第一标识(例如，有效载荷容器的扫描的条形码的数字表示)传输至UAV服务120。在一些实施方案中，UAV服务120可以将有效载荷的标识与有效载荷容器的第一标识相关联。例如，UAV服务120可以认识到识别血液样本的扫描的条形码和有效载荷容器的扫描的条形码由相同的便携式电子设备在相同的交易或安排过程中提供。因此，UAV服务120可以将血液样本的扫描的条形码与有效载荷容器的扫描的条形码相关联。因此，UAV服务120可以使用与有效载荷的标识相关联的目的地位置来确定有效载荷容器的目的地位置。
在一些实施方案中，有效载荷容器的第一标识(例如，条形码)可以进一步与有效载荷容器的第二标识(例如，RFID标签)相关联。第二标识可以通过UAV获得。例如，第二标识可以是射频识别(RFID)标签、条形码、QR码、电子识别标签、近场ID标签或任何其他类型的标识。此外，有效载荷容器的第二标识可以是RFID标签、条形码、QR码、电子识别标签或近场ID标签的原生格式的形式；或者是其数字表示的形式。第二标识可以由UAV的读取器(例如，RFID读取器)读取。在一些实施方案中，第一标识和第二标识彼此对应，使得它们识别相同的有效载荷容器。
如图4A的框408所示，包含待运输的有效载荷(例如，框404所示的血液样本)的有效载荷容器可以容纳在UAV中。在一些实施方案中，UAV的读取器(例如，RFID读取器)可以读取有效载荷容器的第二标识(例如，RFID标签)并将第二标识(例如，RFID标签的数字表示)传输至UAV服务120。UAV服务120从UAV接收识别有效载荷容器的第二标识。如上所述，第二标识可以对应于有效载荷容器的第一标识以识别相同的有效载荷容器。并且UAV服务120可以使用有效载荷容器的第一标识来确定有效载荷容器的目的地位置。因此，UAV服务120可以基于由UAV传输的第二标识来确定携带有效载荷容器的特定UAV的目的地位置。例如，如果UAV服务120接收到来自特定UAV的识别容纳血液样本的有效载荷容器的RFID，则UAV服务120可以基于血液样本的RFID(及其相关联的目的地位置)以及由便携式电子设备提供的有效载荷容器的第一标识来确定特定UAV的目的地位置。
参考图4A，在确定UAV的目的地位置之后，UAV服务120可以确定UAV飞行路线。上文描述了UAV飞行路线的确定，因此这里不再重复描述。如图4A的框410所示，在此类确定之后，UAV服务120可以将确定的UAV飞行路线提供给传输有效载荷容器的第二标识的特定UAV。在接收到飞行路线之后，特定UAV可以将有效载荷容器运输(框412)至其目的地位置。在一些实施方案中，在UAV到达其目的地位置之后，UAV服务120可以接收运输确认(框414)。例如，位于目的地位置处的便携式电子设备可以扫描有效载荷盒并将有效载荷盒的第一标识和/或确认消息传输至UAV服务120，指示在目的地位置接收到有效载荷。
图4B示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程420的流程图。过程420的一些特征在图1、图2A至图2C、图3A至图3Y和图4A以及附带的描述中示出。在一些实施方案中，过程420由计算机系统(例如，图2C中的计算机系统261)或云服务提供的UAV服务执行。在过程420中，UAV服务接收(步骤422)用于运输有效载荷的请求。请求可以从例如用户的便携式电子设备接收并被提供给操作者或管理员的便携式电子设备(步骤424)。
参考图4B，在过程420中，UAV服务可以与各种设备通信各种信息(步骤426)。例如，UAV服务可以接收(步骤432)来自有效载荷发货人的便携式电子设备的待运输的有效载荷的标识。有效载荷的标识可以与有效载荷的目的地位置相关联。例如，有效载荷的标识可以是有效载荷的条形码的数字表示，该数字表示识别有效载荷的目的地位置。UAV服务还可以接收(步骤434)来自发货人的便携式电子设备的用于容纳有效载荷的有效载荷容器的第一标识。可以在容器的外表面上访问第一标识，并且可以扫描第一标识。例如，第一标识可以是识别有效载荷容器的有效载荷容器的条形码的数字表示。
在一些实施方案中，UAV服务可以进一步接收(步骤436)来自UAV的第二标识。第二标识包括对应于第一标识的近场识别标签(例如，RFID标签)以识别相同的容器。例如，UAV可以读取有效载荷容器的RFID标签并将RFID标签或其表示传输至UAV服务。在步骤426中，UAV服务还可以基于有效载荷的标识确定UAV飞行路线；并基于第一标识和第二标识向UAV提供UAV飞行路线。
参考图4B，在UAV服务将UAV飞行路线提供给UAV之后，UAV从起飞位置飞行(步骤438)至着陆位置，并运输有效载荷。UAV在着陆位置(例如，目的地UAV站)着陆(步骤440)并卸下容纳有效载荷的有效载荷容器。在一些实施方案中，UAV服务还可以将与UAV飞行相关联的信息提供(步骤442和444)给有效载荷接收者的便携式电子设备。例如，此类信息可包括ETA以及UAV着陆的通知。在一些实施方案中，有效载荷接收者的便携式电子设备可以获得(步骤446)有效载荷容器的第一标识(例如，扫描条形码)并向UAV服务提供第一标识和/或确认消息。
图4B仅仅是用于促进使用UAV进行有效载荷运输的方法的说明。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
通过使用UAV服务，操作者或管理员可以大规模有效地安排、管理和监控有效载荷运输。此外，由于UAV服务可以利用大量计算资源(例如，云服务)和网络资源，所以基于多种条件来确定飞行路线更为有效。此类确定可能难以通过便携式电子设备来执行。此外，UAV服务允许协调多个有效载荷运输以避免浪费UAV资源。UAV服务还可以使运输者(例如，快递公司或投递卡车驾驶员)以高性价比的方式运输更多的有效载荷。
用于运输者的移动应用程序
图5A示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性用户界面500。用户界面500可以由例如图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。在一些实施方案中，用户界面500可以提供指示应用是用于管理员还是用于运输者的图像。如上文参考图3A所讨论的那样，管理员可以是监督或管理用于使用多个UAV运输有效载荷的UAV服务的用户。例如，管理员可以是UAV服务管理员或操作者。运输者可以是请求、安排或递送有效载荷的用户。例如，运输者可以是诸如运输车辆驾驶员的中转站驾驶员。如图5A所示，用户界面500指示应用程序用于运输者。
在一些实施方案中，便携式电子设备还可以在用户界面500上提供认证区域(未示出)。例如，认证区域可以包括用于认证用户的用户名区域和密码区域。因此，在便携式电子设备允许用户使用应用程序或显示下一个用户界面(例如，图5B所示的用户界面502)之前，用户可能需要提供他或她的用户名和密码。应当理解，认证可以是确认用户身份的任何过程。例如，便携式电子设备可以通过验证他或她的身份证件，验证用户的生物识别特征，验证数字证书或验证加密密钥来认证用户。
图5B、图5C和图5D示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面502、506和510。用户界面502、506和510可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。参考图5B，在一些实施方案中，便携式电子设备提供了一个或多个最近的运输和与这些运输相关联的信息。最近的运输可以是在时间上最近的运输，但当前可能未激活。例如，用户界面502可显示最近运输列表，包括名为MCH-68ECF的第一最近运输和名为MCH-12990的第二最近运输。便携式电子设备还可以提供这些运输的细节，诸如起始位置和目的地位置以及运输状态。例如，用户界面502可显示对于第一运输而言，起始位置是MCH中心实验室，目的地位置是MCH北部，并且第一运输的状态为已递送；对于第二运输而言，起始位置是MCH北部，目的地位置是坐标为37.1256和104.2345的位置，并且第二运输的状态为已取消。
参考图5C，在一些实施方案中，便携式电子设备可以提供一个或多个活动运输和与这些运输相关联的信息。例如，用户界面506可显示活动运输列表，包括名为MCH-45A03的第一活动运输和名为拾起MCH-F504C的第二活动运输。如上所述，UAV可以将有效载荷运输到目的地位置；并且还可以在将有效载荷运输到其目的地位置之前飞往起始位置以拾起有效载荷。在一些实施方案中，可以通过它们的名称来识别这两种类型的运输。例如，如用户界面506所示，名为MCH-45A03的第一活动运输是从起始位置到其目的地位置的运输飞行；而名为拾起MCH-F504C的第二活动运输是用于在起始位置处拾起有效载荷的运输飞行。在一些实施方案中，用户界面506还可以显示与活动运输相关联的信息，诸如起始/目的地位置、飞行状态(例如，“在路线中”)以及运输的ETA(例如，14:07)。
参考图5D，在一些实施方案中，便携式电子设备可以提供一个或多个活动运输和一个或多个最近运输以及与这些运输相关联的信息。例如，用户界面510显示类似于图5C所示的两个活动运输和类似于图5B所示的两个最近运输。通过提供这些运输，便携式电子设备可以使用户能够有效地安排运输。例如，用户可从活动运输和最近运输中获得信息并重新使用该信息来快速安排新的运输。用户还可观察到特定运输已在路线中，因此避免了重复安排相同的运输。
在一些实施方案中，便携式电子设备可以在用户界面(例如，用户界面502、506和510)上提供用于安排运输的选项。例如，用户界面510显示指示用户可以选择安排运输的“安排运输”。用户可以通过例如触摸或按压用户界面上指示此类选项的区域来选择该选项。在便携式电子设备接收到此类用户选择或输入之后，其可以显示下一个用户界面(例如，图5E的用户界面516)。
图5E至图5J分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面516、518、524、528、532以及536。用户界面516、518、524、528、532以及536可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。参考图5E，在一些实施方案中，在便携式电子设备接收到用于安排运输的用户输入之后，其显示允许用户确认安排运输的用户界面516。在一些实施方案中，可以跳过用户界面516。例如，便携式电子设备可以改为显示请求用户提供有效载荷内容的用户界面518。
参考图5F，在一些实施方案中，便携式电子设备可以显示指示用户提供有效载荷内容的用户界面518。例如，用户界面518可显示陈述“您要发送什么？”的消息。有效载荷的内容可包括例如有效载荷的标识、有效载荷的优先级以及有效载荷的描述。如图5F所示，用户界面518显示用于用户输入的内容字段列表。其中一些内容字段可能是必需的，而其他字段可以是可选的。在一些实施方案中，内容字段也可以是可配置的或可定制的。作为示例，如果运输用于递送血液样本，则在用户界面518上显示的内容字段可包括“LBCID”字段、“图纸ID”字段、“优先级”字段和“描述”字段。用户界面518还可以指示对于血液样本而言，所有这些内容字段都是必需的。基于用户界面518，用户可选择内容字段中的一个来提供输入。
参考图5G，在一些实施方案中，便携式电子设备可以在接收到用于提供描述字段的输入的用户选择之后显示用户界面524。例如，用户界面524可以显示陈述“您要发送什么？”的消息，指示用户提供有效载荷内容的描述。用户界面524还可以提供文本输入区域以接收有效载荷内容的用户输入。
参考图5H，在便携式电子设备接收到有效载荷内容的描述之后，其可以在用户界面528上显示接收到的内容(例如，“香蕉”)并提供添加另一描述的选项。例如，用户界面528可以包括用于接收与有效载荷内容相关联的附加用户输入的“添加另一项”选项。
如上所述，在一些实施方案中，便携式电子设备可指示需要某些内容字段。它还可以检测是否已接收到所有必需的字段。例如，对于血液样本而言，“LBCID”字段、“图纸ID”字段、“优先级”字段和“描述”字段都是必需的字段。参考图5I，例如，在便携式电子设备检测到已接收到所有必需的字段之后，它可以在用户界面532上显示接收到的用户输入。类似于用户界面528，用户界面532也可以提供添加与有效载荷内容相关联的附加用户输入的选项。
参考图5J，在一些实施方案中，便携式电子设备可以显示指示用户提供有效载荷运输的目的地位置的用户界面536。例如，用户界面536可以显示陈述“运往何处？”的消息。
在一些实施方案中，用户界面536可提供多个目的地位置选择，诸如可用的UAV站。如图5J所示，用户界面536可提供包括例如“MCH中心实验室”站、“MCH北部”站、“MCH东部”站以及“MCH Hamilton Pavilion”站的UAV站列表。在一些实施方案中，用户界面536可以提供多个目的地位置选择，诸如地址(街道名称、城市、州等)、企业名称(例如，JW Marriott)或用于运输的区域(例如，中央公园区域)。使用用户界面536，用户可选择目的地位置中的一个。
图5K至图5L分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面542和544。用户界面542和544可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。参考图5K，在一些实施方案中，在便携式电子设备接收到有效载荷内容的用户输入(例如，描述、目的地位置等)之后，其还接收待运输的有效载荷的标识。标识可以是条形码、QR码、近场识别标签等形式或其数字表示。
例如，为了接收有效载荷的标识，便携式电子设备显示用户界面542，该用户界面提供了陈述“请扫描图纸ID”的消息并提供了用于扫描条形码的窗口。为了扫描条形码，便携式电子设备可以使用扫描器，诸如图2B所示的扫描器238。然后，便携式电子设备确定扫描是否成功。例如，它可以确定扫描的条形码是否可读或可用。如果扫描成功，则便携式电子设备可以显示指示接收到有效载荷的标识的确认(例如，核选标记)。如上所述，在获得有效载荷的标识之后，便携式电子设备可以将标识传输至UAV服务(例如，UAV服务120)。有效载荷的标识也可以与便携式电子设备接收到的内容和目的地位置相关联。
参考图5L，在一些实施方案中，便携式电子设备还可以获得有效载荷容器的第一标识。第一标识可以是条形码、QR码、电子识别标签、近场识别标签或任何类型的标识或其数字表示。例如，为了接收有效载荷容器的第一标识，便携式电子设备显示用户界面544，该用户界面提供了陈述“请扫描运输容器”的消息并提供了用于扫描QR码的窗口。为了扫描QR码，便携式电子设备可以使用扫描器，诸如图2B所示的扫描器238。然后，便携式电子设备可以确定扫描是否成功。例如，它可以确定扫描的QR码是否可读或可用。如果扫描成功，则便携式电子设备可以显示指示接收到有效载荷的标识的确认(例如，核选标记)。如上所述，便携式电子设备可以将有效载荷容器的第一标识(例如，有效载荷容器的扫描的条形码的数字表示)传输至UAV服务(例如，UAV服务120)。在一些实施方案中，UAV服务120可将有效载荷的标识与有效载荷容器的第一标识相关联。因此，UAV服务可以使用与有效载荷的标识相关联的目的地位置来确定有效载荷容器的目的地位置。
图5M至图5Q分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面546、552、556、560以及564。用户界面546、552、556、560以及564可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。如上所述，便携式电子设备可以向UAV服务提供有效载荷的标识和有效载荷容器的第一标识。基于接收到的标识，UAV服务可以确定特定有效载荷容器与特定有效载荷相关联。相应地，参考图5M，便携式电子设备可以在用户界面546上显示指示用户将特定有效载荷放置到特定有效载荷容器中的消息(例如，“将内容装入运输容器”)。
参考图5M，便携式电子设备还可以显示指示用户将特定有效载荷容器放置到UAV中的消息(例如，“请将容器运输到海湾”)。一个或多个UAV可用于运输有效载荷；并且便携式电子设备可以向用户提供可用UAV的身份。作为示例，如果两个UAV可用，则用户界面546显示陈述“M1-Brian或M1-Denis准备运输您的2件物品”的消息，如图5M所示。又如，如果仅有一个UAV可用，则用户界面552显示陈述“M1-Brian准备运送您的2件物品”的消息，如图5N所示。基于显示的消息，用户可以选择UAV并将待运输的有效载荷放置到选定的UAV(例如，M1-Brian)中。
在一些实施方案中，参考图5M和图5N，用户界面546和552还可以显示其他信息，诸如目的地位置(例如，迈阿密儿童医院)、飞行路线标识(例如，MCH-45AD3)以及陈述“准备运输”的消息。
在某些情况下，UAV服务(例如，UAV服务120)可确定在用户的位置处没有UAV可用于运输有效载荷。基于此类确定，UAV服务可以指示附近的UAV飞向用户的位置以拾起有效载荷。UAV服务还可以通知用户的便携式电子设备UAV正在路线中以拾起待运输的有效载荷。相应地，参考图5O，用户的便携式电子设备可以显示用户界面556以提供与用于拾起有效载荷的即将到来的UAV相关联的某些信息。例如，用户界面556可显示对于安排的UAV飞行(例如，迈阿密儿童医院，MCH-45AD3)，UAV(例如，名为Brian的UAV)正在前来拾起有效载荷。用户界面556还可以提供即将到来的UAV的状态(例如，飞行时间00:14:06，ETA 00:04:17)。
如上所述，在用户将有效载荷容器放置在选定的UAV中之后，选定的UAV的读取器(例如，RFID读取器)可以读取有效载荷容器的第二标识(例如，RFID标签)并将第二标识传输至UAV服务。UAV服务接收来自UAV的识别特定有效载荷容器的第二标识。由于第二标识对应于识别相同有效载荷容器的有效载荷容器的第一标识，所以UAV服务可以使用有效载荷容器的第一标识来确定有效载荷容器的目的地位置。因此，UAV服务可以基于由该UAV传输的第二标识来确定特定UAV的目的地位置。此外，使用确定的目的地位置，UAV服务可以确定UAV飞行路线并将该飞行路线提供给UAV。在一些实施方案中，UAV服务还可以将UAV飞行路线提供给用户的便携式电子设备。在一些实施方案中，UAV服务可以提供飞行路线已被传输到特定UAV的指示。
参考图5P，在接收到飞行路线或飞行路线已被传输到UAV的指示之后，用户的便携式电子设备可以在用户界面560上显示一个或多个消息(例如，“准备起飞”和“M1-Brian准备运送您的2件物品”)，以确认特定UAV(例如，名为M1-Brian的UAV)准备起飞。此外，用户界面560还可以提供控制开关以允许用户启动UAV的飞行。例如，如图5P所示，用户界面560提供了用于打开UAV的螺旋桨的控制开关。响应于接收到打开螺旋桨的用户输入，便携式电子设备可以与UAV直接或间接通信(例如，通过UAV服务)以打开UAV的螺旋桨。在一些实施方案中，便携式电子设备还可以在用户界面560上显示其他信息。此类信息可以包括飞行目的地位置(例如，迈阿密儿童医院)、飞行路线标识(例如，MCH-45AD3)、有效载荷的内容信息(例如，LBCID信息、图纸ID、优先级等)、发送有效载荷的用户姓名(例如，Marisol Lopez)、有效载荷的发送时间(例如，2016年2月21日下午3点30分)以及飞行路线详细信息(例如，从MCH中央实验室站到MCH北部站)。
基于用户界面560上显示的信息，便携式电子设备的用户可以检查并且/或者确认该信息是正确且准确的。参考图5Q，基于此类检查，用户可以使用一个或多个控制开关来启动飞行。例如，在用户的便携式电子设备接收到打开螺旋桨的用户输入之后，便携式电子设备可以显示用户界面564。用户界面564可以指示UAV的螺旋桨已被打开并且提供用于启动飞行的控制按钮(例如，“起飞”按钮)。例如，用户可触摸或按下用户界面564上的控制按钮以启动飞行。在一些实施方案中，便携式电子设备还可以在用户界面564上显示与飞行相关联的信息。此类信息可以包括飞行目的地位置(例如，迈阿密儿童医院)、飞行路线标识(例如，MCH-45AD3)、有效载荷的内容信息(例如，LBCID信息、图纸ID、优先级等)、发送有效载荷的用户姓名(例如，Marisol Lopez)、有效载荷的发送时间(例如，2016年2月21日下午3点30分)以及飞行路线详细信息(例如，从MCH中央实验室站到MCH北部站)。
图5R至图5U分别示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的应用程序的示例性用户界面568、572、578以及582。用户界面568、572、578和582可以由图2B所示的便携式电子设备(例如，便携式电子设备102)的应用程序(例如，应用程序234)提供。参考图5R至图5U，用户的便携式电子设备可以监控UAV的飞行状态和/或有效载荷的运输状态。作为示例，在图5R中，便携式电子设备在用户界面568上显示陈述UAV当前“在路线中”的消息。在图5S中，便携式电子设备在用户界面572上显示陈述例如UAV当前“正在着陆”的消息。在图5T中，便携式电子设备在用户界面578上显示陈述例如UAV当前已“到达”的消息。并且在图5U中，便携式电子设备在用户界面582上显示陈述例如有效载荷已被“接收”的消息。
在一些实施方案中，便携式电子设备还可以在用户界面568、572、578和582上显示与飞行相关联的信息。此类信息可包括例如飞行目的地位置(例如，迈阿密儿童医院)、飞行路线标识(例如，MCH-45AD3)、有效载荷的内容信息(例如，LBCID信息、图纸ID、优先级等)、发送有效载荷的用户姓名(例如，Marisol Lopez)、有效载荷的发送时间(例如，2016年2月21日下午3点30分)以及飞行路线详细信息(例如，从MCH中央实验室站到MCH北部站)。在一些实施方案中，在有效载荷被运输并接收之后，用户界面582还可以提供与接收有效载荷相关联的信息。例如，如图5U所示，用户界面582可提供签署或扫描接收到的有效载荷的人员的姓名(例如，Dan Henry)以及接收到有效载荷的日期和时间(例如，2016年2月21日下午3点48分)。
图5V示出了符合本公开的一些实施方案的用于促进使用UAV进行有效载荷运输的示例性过程590的流程图。过程590的一些特征在图1、图2A至图2C和图5A至图5U以及附带的描述中示出。在一些实施方案中，过程590由便携式电子设备(例如，图1和图2B中的便携式电子设备102)执行。
在过程590中，具有一个或多个处理器和存储器的便携式电子设备(例如，图1和图2B中的便携式电子设备102)获得(步骤592)待运输的有效载荷的标识。有效载荷的标识与有效载荷的目的地位置相关联。便携式电子设备将有效载荷的标识提供(步骤594)给UAV服务。便携式电子设备还获得(步骤596)用于容纳有效载荷的容器的第一标识。可以在容器的外表面上访问第一标识，并且可以扫描第一标识。便携式电子设备将第一标识提供(步骤598)给UAV服务。如上所述，UAV服务确定飞行路线并将飞行路线信息传输至UAV。在一些实施方案中，UAV服务还将飞行路线信息传输至便携式电子设备。在一些实施方案中，UAV服务将指示飞行路线已被传输至UAV的指示传输至便携式电子设备。在接收到飞行路线或指示之后，便携式电子设备向选定的UAV提供(步骤599)一个或多个指令以基于UAV飞行路线运输有效载荷。基于有效载荷的标识生成UAV飞行路线；并且基于第一标识和第二标识来选择UAV。第二标识与用于识别容器的第一标识相关联。
图5V仅仅是用于促进使用UAV进行有效载荷运输的方法的说明。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
使用上文参考图5A至图5V所描述的应用程序和方法，运输者(例如，投递卡车驾驶员)可以使用UAV容易地安排多个运输。
因此，运输者可以更快更具成本效益地将更多有效载荷递送到它们的目的地。应用程序还可以为运输者划分有效载荷运输的优先级。此外，运输者可以从他或她的便携式电子设备方便地监控运输状态。运输者还可以在不需要与有效载荷接收者进行交互的情况下远程接收运输确认。
无人航空载具和智能有效载荷容器
图6A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性UAV130和示例性UAV站140。参考图6A，在一些实施方案中，UAV 130可以包括主体602、一个或多个螺旋桨606、主电源608、有效载荷容器610、飞行控制系统620和飞行终止系统630。如上所述，在一些实施方案中，UAV站140可以包括起落平台144和中转站146。起落平台便于UAV 130的着陆和起飞。中转站146接收来自UAV 130的有效载荷、有效载荷容器或电池；将有效载荷、有效载荷容器或电池装载到UAV 130，或者与UAV 130交换有效载荷、有效载荷容器或电池。在一些实施方案中，如图6A所示，主体602可以任选地包括运载空间604。如上所述，UAV 130可以从起落平台144上起飞并且/或者着陆于该起落平台144上，以便释放/装载/与中转站146交换有效载荷容器610和/或主电源608(例如，电池)。在起落平台144上着陆之后，UAV130可以与起落平台144的有效载荷接收结构对准以便交换有效载荷容器610和/或主电源608。UAV 130还可以将有效载荷释放到起落平台144上而无需交换有效载荷容器610和/或主电源608。在一些实施方案中，起落平台144可以包括闩锁机构以闩锁或锁定UAV 130，使得UAV 130可停靠在起落平台144上以防止不期望的移动或偏移。
参考图6A，在一些实施方案中，主体602可以包括可延伸到UAV 130底部的运载空间604。运载空间604可至少部分地被主体602包围。UAV 130的运载空间604可以容纳有效载荷容器610和任选地主电源608。例如，运载空间604可具有对应于类似形状的有效载荷容器610的矩形形状或任何其他形状。在一些实施方案中，运载空间604可不被主体602部分包围，并且主体602可不具有如图6A所示的垂直部分。相反，运载空间604可包括主体602下方的开放空间，使得有效载荷容器可以具有任何尺寸。例如，有效载荷容器可以可释放地安装在UAV 130的底部并延伸超出主体602的边缘。
在一些实施方案中，有效载荷容器610可具有对应于起落平台144的有效载荷接收结构的尺寸(长度、宽度和厚度)，使得有效载荷容器610可穿过起落平台144的有效载荷接收结构。例如，在UAV 130在起落平台144上着陆并且与起落平台144的有效载荷接收结构对准之后，它可释放有效载荷容器610以允许有效载荷容器610通过起落平台144的中心开口转移到中转站146的内部。因此，中转站146可以通过起落平台144的中心开口接收有效载荷容器610。在接收到有效载荷容器610之后，中转站146可以进一步将另一个有效载荷容器装载到UAV 130用于下一次运输。
在一些实施方案中，起落平台144的有效载荷接收结构可以是中转站146的一部分(例如，消费者车顶的指定区域)，并且可以不具有中心开口。这样，有效载荷容器610可被转移到中转站146的外部(例如，中转站146顶部的指定区域)。下面进一步详细描述UAV 130的部件。
图6B示出了符合本公开的一些实施方案的UAV 130的分解图。如图6B所示，UAV130包括主体602和运载空间604。在一些实施方案中，主体602可以使用金属、塑料、合金或任何其他合适的材料形成。例如，主体602可包括铝合金材料，使得UAV 130具有减少的总重量，同时仍具有足够的强度或硬度以便保护主体602和有效载荷容器610内部的电子系统。
如上所述，运载空间604可以容纳有效载荷容器610。在一些实施方案中，运载空间604还可以容纳主电源608。例如，运载空间604可以形成从UAV 130的顶部表面到UAV 130的底部表面的开口(例如，单个通孔或具有覆盖的顶部表面的孔)。在运载空间604内部，有效载荷容器610可朝向UAV 130的底部放置，主电源608可以放置在有效载荷容器610的顶部。在一些示例中，可以从UAV 130释放有效载荷容器610和主电源608(例如，电池)中的一者或两者。例如，UAV 130可以将有效载荷容器610释放到中转站146以运输容纳在有效载荷容器610中的有效载荷。在一些实施方案中，UAV 130可以检测并确定主电源608是否具有足够的电池功率。如果UAV130确定主电源608不具有用于下一次飞行的足够电池功率或者其他的更换需要，则其也可以将主电源608释放到例如中转站146。在一些示例中，可以在释放主电源608(例如，电池)之前释放有效载荷容器610。在一些示例中，有效载荷容器610和主电源608可作为一个单元一起释放。例如，有效载荷容器610和主电源608可水平并排设置，并且可以从UAV 130的底部一起释放。在一些实施方案中，中转站146可以在设置另一个有效载荷容器之前将更换电池设置在UAV 130的运载空间604中。应当理解，主电源608和有效载荷容器610可以任何空间关系放置。例如，主电源608和有效载荷容器610可以垂直或水平放置，占据运载空间604的垂直或水平尺寸的主要部分。因此，可以以任何期望的顺序更换主电源608和有效载荷容器610。应当理解，运载空间604可以形成任何形状，形成一个单一空间或多个空间，或者以适用于运载和释放有效载荷容器610和/或主电源608的任何方式进行布置。
在一些实施方案中，主体602可以包括用于保持和释放主电源608和有效载荷容器610的保持和释放机构，诸如突起、腔、连接器、闩锁、开关或铰链。例如，主体602的内表面可包括可移动或可伸缩突起。突起的移动可以通过机械或电气传感器和开关来实现。例如，如果传感器感测到主电源608和有效载荷容器610中的一者或两者的插入或放置，则一个或多个突起可被断定从主体602的内表面推出以将主电源608和/或有效载荷容器610保持并且/或者锁定就位。如果传感器感测到用于释放有效载荷容器610和/或主电源608的信号，则可回缩一个或多个突起。
主电源608可以是锂离子电池、磷酸铁锂(LeFePO4)电池、锂聚合物(LiPo)电池、钛酸锂电池、钴酸锂或任何其他类型的电池。在一些实施方案中，主电源608可以包括用于交换电池的电池接口(例如，电池连接器)。例如，当主电源608被放置或插入运载空间604中时，其可被电联接以通过电池接口向UAV 130的电子系统(例如，飞行控制系统620和飞行终止系统630)提供电力。电池接口还可以允许主电源608从UAV 130移除或释放，使得其可以被更换。在一些实施方案中，UAV 130可以检测主电源608需要被更换并因此释放主电源608。
参考图6B，在一些实施方案中，有效载荷容器610可以包括外壳和用于基本上封闭有效载荷的盖。有效载荷容器610可以防止或降低封闭的有效载荷的冲击/跌落/撞击损坏、水损坏、灰尘损坏和/或化学损坏的可能性。在一些实施方案中，有效载荷容器610可以基本上防水或不透水。有效载荷容器610的材料可以包括金属、合金、不锈钢、尼龙、硬塑料、铁、铝、铅、橡胶和/或任何其他期望的材料。
在一些实施方案中，有效载荷容器610的壳体和盖可以具有相似的长度和宽度尺寸，使得它们可以紧密地彼此联接。在一些实施方案中，壳体和盖可以以铰接的、可旋转的、可移动的、永久的、可拆卸的和/或可闭锁的方式彼此联接或结合。此外，壳体和盖中的一者或两者可包括密封条，该密封条被构造成提供额外的水密封能力或防水能力。例如，壳体或盖可包括凹槽。密封条可设置在该凹槽内。密封条及其周围结构(例如，凹槽、突起、联接元件等)可为封闭的有效载荷提供保护，使其免受水、震动、粉尘、油、泥、雪、振动、溢出、掉落、冲击、热、霜、酸、化学品、腐蚀、雨水、砂石和/或其他形式侵入的损毁。在一些实施方案中，密封条的材料可包括硅树脂、橡胶、热成形塑料、聚氯乙烯材料、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、胶带和/或具有相似特性的任何材料。可例如通过模制加工来形成密封条。
在一些实施方案中，有效载荷容器610的壳体和盖中的一者或两者可包括内部设置的缓冲元件。例如，缓冲元件可填充有空气、气体、棉花、软材料或任何其他力或应力吸收材料。缓冲元件可为封闭在有效载荷容器中的有效载荷提供额外的保护，使其免受物理冲击、力、冲击、应力、震动、碰撞等。
在一些实施方案中，有效载荷容器610可包括一个或多个用于识别该有效载荷容器的标识。例如，有效载荷容器610可包括可在有效载荷容器610的外表面上访问的第一标识。该第一标识可以是条形码、QR码、可扫描/可读标签，或近场通信标签(例如，RFID标签)或其数字表示。为了获得有效载荷容器610的身份，便携式电子设备可扫描或读取该第一标识(例如，设置在有效载荷容器610的外表面上的条形码)。在一些实施方案中，对于不同的有效载荷容器，第一标识可以不同。因此，每个有效载荷容器可具有唯一的第一标识。因此，可使用该第一标识来识别、监控或追踪有效载荷容器。唯一地识别有效载荷容器可有助于追踪或监控封闭在有效载荷容器中的有效载荷的运输状态。例如，在特定有效载荷被放置在有效载荷容器610中之后，用户的便携式电子设备可扫描/读取附接到有效载荷容器610的第一标识(例如，条形码)。该第一标识可与有效载荷的信息相关联，所述信息诸如为内容、重量、目的地位置、有效载荷的发送方、有效载荷的接收方等。该第一标识可被传输至UAV服务。基于有效载荷容器610的第一标识，UAV服务可将有效载荷容器610与封闭其中的有效载荷相关联。
此外，该第一标识还可与由扫描条形码的便携式电子设备生成的信息相关联。例如，在扫描/读取第一标识之后，便携式电子设备可生成信息诸如扫描/读取的位置和日期/时间、扫描/读取第一标识的用户等。该信息也可与有效载荷容器610的第一标识相关联，以启用对有效载荷容器610的追踪或监控。
在一些实施方案中，有效载荷容器610可包括识别有效载荷容器610的第二标识。该第二标识可以是条形码、QR码，或可扫描/可读标签，或近场通信标签(例如，RFID标签)或其数字表示。第二标识可对应于用于识别有效载荷容器610的第一标识。在一些实施方案中，第二标识在形式或类型上可与第一标识不同，但同样可以唯一地识别有效载荷容器610。例如，第二标识可以是UAV 130的RFID读取器可读的RFID标签。UAV 130也可将第二标识传输至UAV服务。使用第二标识，UAV服务将特定UAV 130与有效载荷容器610相关联。UAV服务可因此提供用于将封闭在有效载荷容器610中的有效载荷运输到特定UAV 130的飞行路线。
在一些实施方案中，有效载荷容器610可仅包括一个用于识别有效载荷容器610的标识。例如，有效载荷容器610可仅包括RFID标签，该标签可由用户的便携式电子设备和UAV130读取。在用户的便携式电子设备获得有效载荷容器610的RFID标签并且获得封闭的有效载荷的标识之后，其可将RFID标签传输至UAV服务。UAV服务可因此将有效载荷与有效载荷容器610相关联。此外，在UAV 130读取有效载荷容器610的RFID标签之后，它也可将RFID标签传输至UAV服务。UAV服务可因此将有效载荷容器610与UAV 130相关联，并将该飞行路线提供给UAV 130以运输有效载荷容器610。因此，在一些实施方案中，如果用户的便携式电子设备和UAV可以读取或获得相同类型的标识(例如，RFID标签)，则针对有效载荷容器610，仅有一个标识可用。
参考图6B，UAV 130可包括一个或多个螺旋桨606。例如，UAV 130可包括围绕机体602的四个螺旋桨606(例如，四旋翼直升机)。螺旋桨606使UAV 130能够在空中操作并从一个位置飞到另一个位置。螺旋桨606可以基本上类似于在2013年5月8日提交的标题为“Transportation Using Network of Unmanned Aerial Vehicles”的美国专利申请No.13/890,165(现为美国专利No.9,384,668)中描述的那些，出于所有目的，以上专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
UAV 130还可包括飞行控制系统620。在一些实施方案中，飞行控制系统620可包括用于飞行和导航UAV的电子控制系统和传感器。例如，飞行控制系统620可通过改变飞行动力学(例如，偏航、俯仰和翻滚)、生成的升力、迎角、速度或任何其他飞行特性来提供对UAV的空中飞行的控制。飞行控制系统620还可提供对UAV的稳定性控制。飞行控制系统620还可与例如卫星、UAV服务、便携式电子设备以及其他UAV进行通信。此外，飞行控制系统620可包括导航系统以在地理位置之间导航。UAV的传感器可包括例如红外摄像机、激光雷达、惯性测量单元(IMU)、加速度计、回转仪、惯性导航系统、重力传感器、外部速度传感器、压力传感器、重力传感器、外部速度传感器、高度传感器、气压系统、磁力计或其他传感器。飞行控制系统620可以基本上类似于在2013年5月8日提交的标题为“Transportation UsingNetwork of Unmanned Aerial Vehicles”的美国专利申请No.13/890,165(现为美国专利No.9,384,668)中描述的电子控制系统和传感器，出于所有目的，以上专利申请的内容全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中，飞行控制系统620还可包括着陆系统(例如，图8A中所示的UAV着陆系统800)。着陆系统能够在起落平台或任何其他位置上执行精确着陆。下文结合图8A至图8C详细地描述着陆系统。
在一些实施方案中，UAV 130可包括飞行终止系统630。飞行终止系统630可包括控制器、电池管理器、电源、紧急着陆系统以及一个或多个传感器。飞行终止系统630可检测是否满足用于触发飞行终止的一个或多个条件。例如，飞行终止系统630可检测空中碰撞、阻止UAV完成当前飞行的天气状况的突然改变、UAV的机械/电气故障、主电源故障诸如电池故障、剩余电池电量是否不足以支持剩余飞行、自动驾驶系统和/或飞行控制系统(例如，图6A至图6B中所示的飞行控制系统620)的无响应。飞行终止系统630还可检测大于阈值(例如，5m/s)的合适速率以及大于阈值(例如，60度)的俯仰或倾斜角。飞行终止系统630还可与自动驾驶系统和/或飞行控制系统进行通信，这样可检测是否违反飞行包线(例如，地理围栏)，或者检测气压高度和GPS导出高度之间地平面以上的不一致。如果满足这些条件中的一个或多个，则飞行终止系统630可以使紧急着陆系统立即搜索附近的UAV站或位置并且/或者在附近的UAV站或位置处降落UAV。例如，飞行终止系统630可以切断对UAV的马达或转子的供电、将电力保留给航空电子设备、并且/或者部署降落伞以使UAV立即在其当前位置附近着陆。下文结合图9A至图9D更详细地描述飞行终止系统630。
图6C示出了使用UAV来运输有效载荷的示例性过程650的流程图。过程650可由UAV(例如，UAV 130)执行，该UAV包括机体和一个或多个可旋转地连接到机体的螺旋桨。该UAV从中转站接收(步骤652)电池。通过与中转站相关联的起落平台(例如，起落平台144)接收电池。UAV将电池安装(步骤654)到UAV的机体上。在接收到电池后，UAV从中转站接收(步骤656)有效载荷容器。通过与中转站相关联的起落平台接收有效载荷容器。UAV将有效载荷容器安装(步骤658)到UAV的机体上。UAV接收(步骤660)用于将有效载荷容器运输到目的地的指令；并且根据该指令将有效载荷容器运输(步骤662)到目的地。
图6C仅仅示出了使用UAV来运输有效载荷的方法。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
如上所述的UAV 130可提供用于中转有效载荷容器和/或电池的灵活性。因此，可更好地利用UAV以高效的方式运输更多的有效载荷。此外，UAV 130还可以在减少或消除人为干预的情况下自动导航和运输有效载荷。UAV 130还可以智能地处置或处理紧急情况，使得可以在紧急情况下保护有效载荷。此外，UAV 130可与其他UAV、用户的便携式电子设备和/或UAV服务直接或间接地进行通信。因此，如果用户需要，其可以实现监控、追踪和干预。
起落平台
图7A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台144的透视图。起落平台144的材料可包括金属、合金、不锈钢、尼龙、硬塑料、铁、铝、铅、橡胶和/或任何其他期望的材料。在一些实施方案中，起落平台144也可包括用于帮助对准已着陆的UAV的各种结构。因为UAV可能着陆在起落平台144的任何区域上，所以可能需要对准已着陆的UAV。因此，已着陆的UAV可能不与起落平台144的有效载荷接收结构对准。例如，已着陆的UAV可能不与起落平台144可接收有效载荷容器的中心开口区域对准。因此，可能需要对准或重新定位已着陆的UAV。参考图7A，用于帮助已着陆的UAV与起落平台144的有效载荷接收结构对准的一个或多个机构可包括用于对准已着陆的UAV的表面材料或涂层、表面纹理、导轨、致动器、空气致动式或液体致动式机构或任何其他类型的对准系统。例如，起落平台144可包括用于减少起落平台144和已着陆的UAV之间的摩擦的表面涂层，使得已着陆的UAV可在重力作用下移动并与有效载荷接收结构对准。下文结合图7C至图7D更详细地描述已着陆的UAV在起落平台144表面上的对准。
参考图7A，在一些实施方案中，起落平台144可以是用于提供用于降落一架或多架UAV的表面的盘形平台。在一些实施方案中，起落平台144可包括用于接收有效载荷容器的一个或多个开口、壳体、隔室或结构。例如，起落平台144可包括尺寸对应于有效载荷容器的尺寸的中心开口。因此，起落平台144可在该中心开口中接收有效载荷容器。在一些实施方案中，中心开口可成形为使得其垂直高度/厚度不同于起落平台144的边缘的垂直高度/厚度。例如，中心开口的高度可以略小于起落平台144的边缘的高度。因此，已着陆的UAV可在重力作用下朝起落平台144的中心移动。应当理解，该中心开口也可具有任何期望的形状、尺寸、构造、材料、涂层，用于对准已着陆的UAV并用于接收有效载荷容器。还应进一步理解，用于接收有效载荷容器的一个或多个开口可设置在起落平台144上除中心区域之外的任何区域处。
图7B示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台144和正在着陆的UAV130的透视图。参考图7B，在一些实施方案中，起落平台144可具有足够大的尺寸以降落或停放两架或更多架UAV。例如，起落平台144可具有120厘米的直径。因此，起落平台144的区域可停放两架已着陆的UAV。
在一些实施方案中，可能需要精确着陆。例如，为了与中转站中转有效载荷容器，可能需要UAV 130着陆到起落平台144上，该起落平台可附接到该中转站或者与该中转站集成一体。未着陆到起落平台144上可能导致无法运输有效载荷。为了使UAV 130着陆到起落平台144上，UAV 130可包括着陆系统。UAV 130的着陆系统可包括基于磁航向的着陆子系统、基于红外光的着陆子系统、基于全球定位系统(GPS)/基于实时动态(RTK)的着陆子系统和基于光学的着陆子系统中的一个或多个。UAV 130的着陆系统可操作以与起落平台144的着陆系统的对应子系统或部件协调以帮助将UAV 130着陆到起落平台144上。下文结合图8A至图8C更详细地描述UAV 130和起落平台144的着陆系统。
在一些实施方案中，为了操作着陆系统，起落平台144可以由电池、AC或DC电源、太阳能电池板电源或任何其他类型的电源供电。例如，起落平台144可以电耦合到中转站(例如，图2A的中转站146)的电源以接收电力。又如，在缺乏电力基础设施的位置(例如，农村地区)，起落平台144可由通过太阳能电池板充电的电池供电。
此外，由于各种原因，UAV 130着陆到起落平台144上会受到干扰。例如，起落平台144可能具有设置在其顶部的物体(例如，树叶、鸟、猫、灰尘、水等)。该物体会很可能阻止UAV 130着陆到起落平台144上。在一些实施方案中，起落平台144可包括用于保护其顶表面并允许UAV 130着陆的自动防护罩或盖(未示出)。例如，起落平台144可包括能够覆盖起落平台144的顶表面的全部或大部分的圆形防护罩。如果没有UAV正在接近或正在着陆，则该防护罩可保持关闭或者覆盖起落平台144。如果UAV正在接近或正在着陆，则起落平台144的着陆系统可检测到正在着陆并向防护罩的控制器发送信号。防护罩的控制器可启动马达或者发送警示以打开防护罩(例如，滑开防护罩、向上翻转防护罩、警示用户等)。在一些实施方案中，防护罩可被分割成多个切片并且每个切片都可分开操作。因此，例如，如果着陆系统检测到一架UAV正在着陆，则其可向控制器发送信号，以根据UAV的预测着陆区域打开防护罩的一些切片。如果着陆系统检测到两架UAV正在着陆，则其可向控制器发送信号以打开防护罩的所有切片。
图7C示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台144和已着陆的UAV130的透视图。如上所述，使用着陆系统，UAV 130可着陆到起落平台144上。优选地，UAV 130可着陆到起落平台144的有效载荷接收结构(例如，中心开口区域)上，使得由UAV 130携带的有效载荷容器可以被直接释放。实际上，UAV 130可能不会每次都着陆在这样的区域或结构上。例如，平均而言，UAV 130可着陆在距离起落平台144的中心开口区域约20厘米处。因此，可能需要对准或重新定位UAV 130，以运输UAV 130携带的有效载荷容器。
如上所述，起落平台144可包括用于帮助对准或重新定位已着陆的UAV的一个或多个机构。参考图7C，用于帮助对准已着陆的UAV的机构可包括例如用于对准已着陆的UAV的表面材料或涂层、表面纹理、导轨、空气辅助式或液体辅助式对准机构、致动器或任何其他类型的对准系统。例如，具有低摩擦系数的材料或表面涂层(用于减少起落平台144和已着陆的UAV之间的摩擦)可用于增强已着陆的UAV 130的移动。这种材料或涂层包括例如石墨、PTFE(特氟隆)、玻璃、类金刚石(DLC)和金刚石。在一些实施方案中，通过使用低系数摩擦材料/涂层，UAV 130可在重力作用下移动和对准。
在一些实施方案中，起落平台144可包括表面纹理或导轨以帮助对准或重新定位已着陆的UAV。参考图7C，起落平台144可包括以径向或辐射状结构布置的导轨。导轨之间可具有间隙或空间。导轨和空间的尺寸可被配置为将已着陆的UAV 130引导到有效载荷接收结构，以释放有效载荷容器和/或以减少已着陆的UAV 130在其他方向上的移动。例如，在图7C中，导轨可具有对应于UAV 130的机体的起落架或起落部分的宽度。因此，导轨可增强UAV130朝用于释放有效载荷容器的有效载荷接收结构(例如，中心开口区域)的移动。此外，导轨之间的空间或间隙可防止或减少UAV 130在不期望的方向上移动的可能性。例如，参考图7C，导轨之间的间隙可减少已着陆的UAV 130在导轨的垂直于纵向的方向上移动的可能性。
在一些实施方案中，起落平台144可包括用于对准或重新定位已着陆的UAV 130的气体辅助式或液体辅助式机构。例如，起落平台144可包括泵、进气口、多条空气管线/导管/管道/凹槽以及一个或多个传感器。着陆系统的传感器可通过例如感测重量改变或接收到指示UAV 130正在着陆或已经着陆的一个或多个信号来检测UAV 130的着陆。这种信号可由起落平台144的着陆系统的控制器提供。在传感器检测到UAV 130的着陆之后，它们可提供用于启动泵的一个或多个信号以使空气或其他气体在期望的方向上流动。例如，在图7C中，为了朝起落平台144的中心开口移动已着陆的UAV130，可能期望使空气或其他气体能够从边缘流到中心。在一些实施方案中，起落平台144的空气管线/导管/管道/凹槽可使空气或气体能够在期望的方向上流动。在一些实施方案中，导轨之间的间隙也可帮助空气或气体在期望的方向上流动。
在一些实施方案中，起落平台144还可包括用于对准或重新定位已着陆的UAV 130的液体辅助式机构。起落平台144的液体辅助式对准机构可包括泵、液体入口或液体循环系统、多条管线/导管/管道/凹槽以及一个或多个传感器。类似于空气辅助式机构，在传感器检测到并指示UAV 130正在着陆或已经着陆之后，起落平台144的着陆系统的控制器可提供用于启动液体辅助式对准机构的信号。泵可以开始使液体在期望的方向上(例如，朝起落平台144的中心开口)流动。在一些实施方案中，液体仅在起落平台144的表面上流动，因此不影响起落平台144内部的电气系统。流动液体可减少已着陆的UAV 130和起落平台144的表面之间的摩擦。在一些实施方案中，液体辅助式对准机构包括闭环液体循环系统，使得液体被收集在系统中并在其中循环。
图7D示出了符合本公开的一些实施方案的示例性起落平台144和与有效载荷接收结构对准的已着陆的UAV 130的透视图。参考图7C和图7D，在一些实施方案中，用于对准或重新定位已着陆的UAV的机构可包括一个或多个致动器。如上所述，UAV 130可着陆在起落平台144的任何区域中。此外，UAV 130也可在任何方向上着陆。例如，UAV 130的起落架或起落部分可平行于导轨或垂直于导轨。此外，UAV 130可携带重型有效载荷。因此，在某些情况下，先前描述的机构(例如，使用表面涂层、导轨、空气辅助式对准)可能不足以移动UAV 130以对准或重新定位，并且可能需要额外的外力。
在一些实施方案中，起落平台144可包括一个或多个可向已着陆的UAV130施加外力的致动器。致动器是由马达(未示出)移动或控制的机构或系统。马达可被包括在起落平台144中或者可以是单独的部件(例如，包括在中转站诸如运输车辆中的部件)。马达可使用各种类型的电源诸如电流、液压流体压力或气动压力来操作。马达可将这些电源提供的能量转换为致动器的运动。致动器的运动可包括例如线性运动(例如，沿线的运动)、圆周运动、前后运动或任何其他期望的运动。此外，可基于由一个或多个传感器提供的信号来启动或触发致动器的运动。着陆系统的传感器可通过例如感测起落平台144的重量改变或接收到指示UAV 130正在着陆或已经着陆的一个或多个信号来检测UAV 130的着陆。这种信号可由起落平台144的着陆系统的控制器提供。在传感器检测到UAV 130的着陆之后，其可提供用于启动或触发致动器740的运动的信号。例如，传感器可发送用于启动马达的信号，这致使致动器740以预先配置的运动(例如，朝起落平台144的中心的线性运动)移动。
参考图7D，可在起落平台144中设置一个或多个致动器740。例如，可以相邻两个致动器之间成90度角的方式对称设置四个致动器740。因此，无论UAV 130着陆到起落平台144上的哪里，这四个致动器中的至少一个可对已着陆的UAV 130施加外力。这种力可使已着陆的UAV 130朝有效载荷接收结构(例如，中心开口区域)移动。在一些实施方案中，致动器740可被配置为执行一种或多种类型的运动。例如，致动器740可执行线性运动以将已着陆的UAV 130朝中心开口移动，然后执行圆周运动以使已着陆的UAV 130更好地与中心开口对准以释放有效载荷容器。应当理解，可在起落平台144中以任何期望的方式设置任何数量的致动器；并且致动器可被配置为执行用于对准和/或重新定位已着陆的UAV的任何类型的运动。
图7E至图7K示出了示例性起落平台栅栏750的透视图。参考图7E，起落平台栅栏750可以是可见栅栏或不可见栅栏。可见栅栏可以是例如发射可见激光的物理栅栏或激光栅栏。不可见栅栏可以是发射不可见光、声学信号和/或无线电信号的栅栏。在一些实施方案中，起落平台144和/或起落平台栅栏750可包括用于检测经过起落平台栅栏750的物体的机构。基于检测，起落平台144可与UAV 130进行通信以采取适当的行动。
在一些实施方案中，起落平台栅栏750是激光栅栏，该激光栅栏可允许检测经过激光源和传感器(未示出)之间的视线的物体。例如，起落平台栅栏750可包括激光源和/或沿着边缘的远程传感器。该激光源可在基本向上的方向上发射激光以形成光栅。可在起落平台144的对应内部或外部位置处安装一个或多个传感器(未示出)，用于检测外部物体对激光栅栏的侵入。在一些实施方案中，可以被设计成检测起落平台144上方预先配置的距离(例如，10米)内的障碍物的布置来沿着起落平台144的圆周安装或集成一个或多个LIDAR传感器。在一些实施方案中，起落平台栅栏750可具有围绕起落平台144的周边的连续激光，如图7I所示。在一些实施方案中，激光可以不是连续的并且可以形成多根光束。所述多根光束的方向可基本平行或者可以重叠。因此，在一些实施方案中，起落平台栅栏750可以是围绕起落平台144的周边的激光网格。
起落平台栅栏750可包括激光源诸如气体激光器、化学激光器、准分子激光器、固态激光器、光纤激光器、光子晶体激光器、半导体激光器、染料激光器、自由电子激光器和/或任何其他类型的激光器。在一些实施方案中，激光源的功率可被配置为使得其不会伤害或损害侵入物体诸如人类用户。
参考图7F，一个或多个传感器可检测到物体752(例如，用户)当前正在侵入起落平台栅栏750。这种确定可以是基于检测到激光源发出的光被中断、干扰、更改等等的。在这种确定后，传感器可向起落平台144提供一个或多个信号，指示起落平台栅栏750当前正被侵入。基于所接收的信号，起落平台144可与UAV 130进行通信以采取适当的行动。例如，基于来自起落平台144的通信(指示起落平台栅栏750当前正被侵入)，UAV 130可以禁用螺旋桨以防止其起飞。在一些实施方案中，起落平台144和/或UAV 130还可直接或间接地(例如，通过UAV服务120)与用户的便携式电子设备进行通信以禁止用户界面上的控制开关(例如，图3N的用户界面346上示出的控制开关)打开螺旋桨。因此，起落平台栅栏750可向UAV 130的用户(例如，操纵UAV 130的操作者或运输者)和/或向UAV 130提供安全措施。
参考图7G，在一些实施方案中，一个或多个传感器可继续检测正在进行的侵入并且继续提供用于防止已着陆的UAV起飞或防止正在接近的UAV着陆的信号。例如，所述一个或多个传感器可连续地、重复地或周期性地监视对起落平台栅栏750的侵入并向起落平台144发送信号，该起落平台可与UAV 130进行通信以采取适当的行动。
参考图7H，在一些实施方案中，如果一个或多个传感器没检测到对起落平台栅栏750的侵入，则它们可向起落平台144提供一个或多个信号，指示起落平台栅栏750清晰并且未受侵入。可在起落平台栅栏750变得清晰之后或者在其变得清晰达预先配置的时间段(例如，1分钟)之后立即提供这种信号。基于所接收的信号，起落平台144可与UAV 130进行通信以采取适当的行动。例如，基于来自起落平台144的通信(指示起落平台栅栏750清晰)，UAV130可启用螺旋桨以准备起飞。在一些实施方案中，起落平台144和/或UAV 130还可直接或间接地(例如，通过UAV服务120)与用户的便携式电子设备进行通信以允许用户界面上的控制开关(例如，图3N的用户界面346上示出的控制开关)打开螺旋桨。因此，已着陆的UAV在螺旋桨打开之后可以起飞。
又如，起落平台144还可与正在接近或正在着陆的UAV进行通信，以指示起落平台144清晰可供着陆。基于来自起落平台144的通信，UAV着陆系统(例如，图8A中所示的UAV着陆系统800)可与LP着陆系统(例如，图8A中所示的LP着陆系统820)协调以降落UAV。下文结合图8A至图8D更详细地描述着陆系统。
参考图7I，在一些实施方案中，起落平台144可包括UAV警示系统756，用于警示UAV正在接近、着陆或起飞。例如，UAV警示系统756可包括被配置为或被控制以在UAV着陆或起飞期间闪烁的多个光源。这种光源可以与用于建立起落平台栅栏750的光源相同或不同。例如，用于建立起落平台栅栏750的光源可以是激光源。UAV警示系统756的光源可以是LED灯。在一些实施方案中，UAV警示系统756的光源可以沿起落平台144的边缘设置。应当理解，UAV警示系统756的光源可以设置在起落平台144内部或外部的任何部分。
参考图7J，在一些实施方案中，UAV警示系统756可包括一个或多个声学源，所述一个或多个声学源被配置为或被控制以在UAV着陆或起飞期间传播声波(例如，汽笛声)。在一些实施方案中，声学源沿起落平台144的边缘设置，使得可从所有方向接收或检测到所发射的声波。应当理解，UAV警示系统756的声学源可以设置在起落平台144内部或外部的任何部分。
参考图7K，在一些实施方案中，用于检测对起落平台栅栏750的侵入的一个或多个传感器还可在起落平台144的安装、布置或定位期间检测侵入。例如，起落平台144可被安装在中转站(例如，运输卡车)上或者与之集成一体。中转站可在附近移动，并可停留或停放在任何位置处。基于起落平台栅栏750，起落平台144可确定这种位置对于UAV着陆或起飞是否可接受。例如，一个或多个传感器可检测到起落平台栅栏750被物体758(诸如树或其一部分)侵入。传感器可向起落平台144提供一个或多个信号，指示起落平台栅栏750被侵入或以其他方式不够清晰以供着陆。基于这种指示，起落平台144可警示用户的便携式电子设备和/或与之进行通信，以指示不可接受或不赞成在当前位置处定位起落平台144。因此，用户可移动起落平台144以选择更好的位置。在一些实施方案中，如果不赞成在当前位置处定位起落平台144，则可禁用用户的便携式电子设备的用户界面上用于起飞的控制开关。类似地，如果不赞成使用当前位置，则起落平台144可能不与正在接近或正在着陆的UAV协调以进行着陆。
如果起落平台144接收到指示起落平台栅栏750清晰且未受侵入的信号，则其可提供一个或多个信号以指示赞成使用当前位置。因此，可启用用户的便携式电子设备的用户界面上用于起飞的控制开关。类似地，如果赞成使用当前位置，则起落平台144可与正在接近或正在着陆的UAV协调以进行着陆。
参考图7L，在一些实施方案中，每个起落平台都可由唯一的红外闪码来识别。例如，每个起落平台都可播送其唯一的红外闪码，以使正在接近的UAV能够着陆到正确的起落平台上。在一些实施方案中，起落平台144可包括用于传输红外闪码的一个或多个红外发光二极管(LED)(未示出)。红外LED可传输不可见的红外光。这些红外光可快速闪烁(例如，每秒38,000次)。红外LED可被配置为改变每次闪烁之间的时间量，从而形成多个比特。所述多个比特可形成代码。每个起落平台144都可被配置为指示其红外LED播送唯一代码(例如，图7L中所示的代码760)。因此，基于该唯一代码，可由UAV 130的红外读取器或接收器来识别起落平台144。
图7M示出了符合本公开的一些实施方案的用于在起落平台处从UAV接收有效载荷容器的示例性过程780的流程图。过程780的一些特征在图1、图2A至图2C和图7A至图7D以及附带的描述中示出。在一些实施方案中，过程780由起落平台(例如，图1、图2A和图7A至图7D中的起落平台144)执行。
在过程780中，起落平台(例如，起落平台144)的一个或多个着陆子系统与UAV协调(步骤782)以进行着陆。起落平台的一个或多个传感器可检测(步骤784)UAV是否已着陆到起落平台上。在传感器检测到该UAV已着陆之后，其可提供用于启动或触发一个或多个致动器的一个或多个信号。致动器可将已着陆的UAV与起落平台的有效载荷接收结构(例如，中心开口)对准(步骤786)，以接收由该UAV携带的有效载荷容器。使用有效载荷接收结构，起落平台接收(步骤788)由该UAV携带的有效载荷容器。在一些实施方案中，有效载荷接收结构的尺寸对应于与该UAV相关联的有效载荷容器的尺寸。
图7M仅仅示出了在起落平台处从UAV接收有效载荷容器的方法。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
如上所述的起落平台144可提供用于着陆和停放UAV以及用于运输有效载荷的标准化平台或改进的平台。起落平台144还可与UAV协调以提供UAV的精确着陆，以增强UAV可与中转站进行交互以运输有效载荷的可能性。起落平台144可方便且灵活地设置有任何类型的中转站，诸如投递卡车/厢式货车、火车、货运飞机、承载UAV，使得可在减少或消除人为干预的情况下自动运输有效载荷。此外，起落平台144使UAV能够着陆到可安置或容纳起落平台的任何位置上，从而延伸了UAV可到达的运输区域。
精确着陆系统
图8A示出了符合本公开的一些实施方案的示例性UAV着陆系统800和示例性起落平台(LP)着陆系统820的框图。如上所述，为了将有效载荷运输到中转站，UAV可能需要着陆到起落平台上。起落平台可能尺寸有限(例如，1.2米)，因此将UAV降落到起落平台上可能需要在几厘米内的精确着陆。在一些实施方案中，UAV(例如，UAV 130)可使用常规GPS系统进行导航。然而，常规GPS系统可能具有约1.5米(5英尺)的精度。因此，常规GPS系统可能不足以在几米或一米内实现精确着陆。
参考图8A，为了实现精确着陆，UAV着陆系统800可包括UAV通信接口812、一个或多个UAV着陆子系统以及UAV着陆控制电路和传感器810，所述一个或多个UAV着陆子系统诸如为UAV基于磁航向的着陆子系统802、UAV基于红外光的着陆子系统804、UAV基于全球定位系统(GPS)/基于实时动态(RTK)的着陆子系统806、UAV基于光学的着陆子系统808。相应地，LP(起落平台)着陆系统820可包括LP通信接口822、一个或多个LP着陆子系统以及LP着陆控制电路和传感器830，所述一个或多个LP着陆子系统诸如为LP基于磁航向的着陆子系统822、LP基于红外光的着陆子系统824、LP基于全球定位系统(GPS)/基于实时动态(RTK)的着陆子系统826、LP基于光学的着陆子系统828。术语GPS可指代美国导航星系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧盟伽利略系统、日本准天顶卫星系统和/或中国北斗导航卫星系统。
在一些实施方案中，UAV着陆控制电路和传感器810可确定UAV正在接近起落平台和/或正处于着陆阶段。例如，UAV着陆控制电路和传感器810可基于UAV的当前位置和着陆位置的GPS坐标来确定UAV正在接近起落平台(例如，在20米内)。基于该确定，UAV着陆控制电路和传感器810可提供一个或多个信号来激活UAV基于磁航向的着陆子系统802、UAV基于红外光的着陆子系统804、UAV基于GPS/RTK的着陆子系统806和UAV基于光学的着陆子系统808中的一个或多个以进行精确着陆。
在一些实施方案中，当UAV正在接近起落平台(例如，在20米内)时，UAV着陆控制电路和传感器810还可向LP着陆系统820提供一个或多个信号来激活或触发LP基于磁航向的着陆子系统822、LP基于红外光的着陆子系统824、LP基于GPS/RTK的着陆子系统826和LP基于光学的着陆子系统828中的一个或多个以进行精确着陆。例如，UAV着陆控制电路和传感器810可基于当前位置和目的地位置的GPS坐标来确定UAV正在接近。基于该确定，UAV着陆控制电路和传感器810可向UAV通信接口812提供一个或多个信号。UAV通信接口812可将信号传输到LP通信接口822，用于激活或触发LP基于磁航向的着陆子系统822、LP基于红外光的着陆子系统824、LP基于GPS/RTK的着陆子系统826和LP基于光学的着陆子系统828中的一个或多个。例如，基于所接收的信号，LP通信接口822可直接与LP基于磁航向的着陆子系统822进行通信。LP通信接口822还可与LP控制电路和传感器830进行通信，然后该LP控制电路和传感器激活或触发LP基于磁航向的着陆子系统822。
在一些实施方案中，LP控制电路和传感器830激活或触发LP基于磁航向的着陆子系统822、LP基于红外光的着陆子系统824、LP基于GPS/RTK的着陆子系统826和LP基于光学的着陆子系统828中的一个或多个，而没有从接近的UAV接收信号。例如，LP控制电路和传感器830可以使用光学传感器(例如相机)、无线电通信和/或红外传感器来检测接近的UAV。基于这种检测，LP着陆控制电路和传感器830与一个或多个LP着陆子系统822、824、826和828通信以激活或触发它们。LP着陆控制电路和传感器830通信也可以与LP通信接口822通信以发起握手并跟随与UAV通信接口812的通信以进行精确着陆。
在一些实施方案中，LP基于磁航向的着陆子系统822、LP基于红外光的着陆子系统824、LP基于GPS/RTK的着陆子系统826和LP基于光学的着陆子系统828中的一个或多个可以广播信号而不检测接近的UAV。例如，他们可以在不知道无人机正在接近的情况下连续或周期性地发送信号。
UAV通信接口812可以直接或间接与LP通信接口822进行通信。例如，UAV通信接口812可以使用Wi-Fi网络、近场通信网络、Zigbee、Xbee、802.15.4无线电、XRF、Xtend、蓝牙、WPAN、视线、卫星中继或任何其他无线网络或它们的组合与LP通信接口822进行通信。在一些实施方案中，UAV通信接口812和LP通信接口822之间的直接通信可能是期望的，因为这种直接通信减少了延迟或时延，以允许更快的着陆校正或调整。在一些实施方案中，如果延迟或时延在可接受的范围内，则也可以使用UAV的UAV通信接口812和LP通信接口822之间的间接通信。例如，两个通信接口802和822可以基于蜂窝通信通过UAV服务进行通信。
在一些实施方案中，UAV着陆系统800可以使用磁航向信息将UAV与起落平台对准。参考图8A，UAV基于磁航向的着陆子系统802可以包括提供磁航向信息的磁航向传感器(例如，电子罗盘)。磁航向传感器可以感测UAV的航向。UAV的航向是UAV航线或UAV指向方向与参考方向(例如地球磁场的北方向)之间的角度。UAV基于磁航向的着陆子系统802可以获取UAV的航向信息。类似地，LP基于磁航向的着陆子系统822可以包括用于感测起落平台的航向的磁航向传感器。LP基于磁航向的着陆子系统822可以基于起落平台的磁航向来获得着陆对准信息(例如，期望的航向或目标航向)。
在一些实施方案中，LP基于磁航向的着陆子系统822可以例如通过LP通信接口822和UAV通信接口812向UAV着陆系统800提供起落平台的着陆对准信息。基于着陆对准信息，UAV基于磁航向的着陆子系统802可以实现对UAV的着陆路径(例如，航向、飞行航线和/或着陆轨迹)的调整，使得UAV的航向与起落平台的航向基本上匹配。
例如，基于UAV的航向和LP的航向之间的差异，UAV基于磁航向的着陆子系统802可以确定所需的校正量并且指示UAV着陆控制电路和传感器810和/或飞行控制系统(例如，图6A至6B所示的飞行控制系统620)进行相应的校正。基于磁航向的精确着陆方法可以简单、可靠和节能地使UAV在起落平台上着陆。
在一些实施方案中，UAV着陆系统800可以基于红外信标通信将UAV与起落平台对准。参考图8A，LP基于红外光的着陆子系统824可以包括一个或多个红外信标(IR信标)。IR信标可以发送着陆对准信息，诸如红外光谱中的调制光束。IR信标可以重复、周期性或连续地发射调制光束。在一些实施方案中，可以将一个或多个IR信标与LP基于红外光的着陆子系统824一起设置或集成以标记起落平台的位置。
相应地，UAV基于红外线的着陆子系统804可以包括接收器以识别和跟踪着陆对准信息(例如，由IR信标发送的调制红外光)。调制红外光可以由视线发送。例如，UAV基于红外光的着陆子系统804的接收器可以包括用于定位和跟踪由IR信标发送的红外光的一个或多个红外光传感器。基于接收到的红外光，UAV基于红外光的着陆子系统804可以实现对UAV的着陆路径(例如航向，飞行航迹和/或着陆轨迹)的调整，使得UAV接近起落平台的IR信标。
例如，UAV可以使用常规GPS系统导航到航路点，然后启动或激活UAV基于红外光的着陆子系统804。航路点可以是具有一组坐标的预定位置，这些坐标标识沿着UAV的飞行路线的物理位置。在UAV基于红外光的着陆子系统804被激活后，UAV基于红外光的着陆子系统804的接收器可以检测由起落平台的IR信标发送的红外光；并确定UAV相对于IR信标的坐标(例如，XY坐标)。在一些实施方案中，UAV基于红外光的着陆子系统804的接收器可以在约30至60英尺处检测IR信标。基于所确定的坐标，UAV基于红外光的着陆子系统804可以确定所需的校正量并且指示UAV着陆控制电路和传感器810和/或飞行控制系统(例如，图6A至6B所示的飞行控制系统620)对飞行路径进行相应的校正。基于红外光的着陆可以实现UAV精确、准确和可靠的着陆。
在一些实施方案中，UAV着陆系统800可以使用差分GPS/RTK将UAV与起落平台对准。参考图8A，LP着陆系统820可以包括LP基于GPS/RTK的着陆子系统826，该着陆子系统具有一个或多个GPS/RTK接收器。GPS/RTK接收器从一个或多个卫星840接收信号。基于卫星信号，LP基于GPS/RTK的着陆子系统826可以确定其当前位置，这也是起落平台的位置。在一些实施方案中，LP基于GPS/RTK的着陆子系统826例如通过LP通信接口822和UAV通信接口812将其当前位置传送给UAV着陆系统800。
参考图8A，UAV着陆系统800可以包括UAV基于GPS/RTK的着陆子系统806。可将起落平台的位置提供给UAV基于GPS/RTK的着陆子系统806，以用于确定UAV和起落平台之间的距离。例如，UAV基于GPS/RTK的着陆子系统806从UAV GPS接收器获得UAV的当前位置并将其与起落平台的GPS位置进行比较。基于该比较，UAV基于GPS/RTK的着陆子系统806可以计算UAV的当前位置和起落平台的位置之间的距离。基于该距离，UAV基于GPS/RTK的着陆子系统806可以确定所需的校正量并且指示UAV着陆控制电路和传感器810和/或飞行控制系统(例如，图6A至6B所示的飞行控制系统620)对飞行路径进行相应的校正。差分GPS/RTK还可以实现UAV的精确和准确着陆。为了启用差分GPS/RTK，起落平台可以包括GPS接收器。
在一些实施方案中，UAV着陆系统800可以将UAV与起落平台光学仪器对准。例如，UAV着陆系统800可以包括UAV基于光学的着陆子系统808，该着陆子系统具有一个或多个相机。相应地，LP着陆系统820可以包括LP基于光学的着陆子系统828，该着陆子系统具有某些光学标记或图像。UAV基于光学的着陆子系统808可以获取起落平台的光学标记或图像。基于所获取的光学标记或图像，UAV基于光学的着陆子系统808可以计算起落平台的位置和/或UAV的当前位置与起落平台的位置之间的距离。基于该距离，UAV基于光学的着陆子系统808可以确定所需的校正量并且指示UAV着陆控制电路和传感器810和/或飞行控制系统(例如，图6A至6B所示的飞行控制系统620)对飞行路径进行相应的校正。在2015年2月25日提交的标题为“Optically Assisted Landing of Autonomous Unmanned Aircraft”的共同未决的美国专利申请No.14/631,520中更详细地描述了基于光学的着陆。出于所有目的，该专利申请全文以引用方式并入本文。
图8B示出了符合本公开的一些实施方案的用于在起落平台上使UAV着陆的示例性过程860的流程图。过程860的一些特征在图1、图2A至图2C和图8A以及附带的描述中示出。在一些实施方案中，过程860由UAV(例如，图1和图2A中的UAV 130)执行。在过程860中，UAV(例如，UAV 130)基于UAV的位置确定(步骤862)其是处于着陆阶段还是正在接近起落平台。在确定UAV处于着陆阶段之后，UAV从起落平台接收(步骤864)着陆对准信息。着陆对准信息可基于起落平台的磁航向、起落平台的GPS位置或起落平台的红外信标中的至少一个来生成。基于接收到的着陆对准信息，UAV可以调整(步骤866)其着陆路径。
图8B仅仅示出了使UAV在起落平台上精确着陆的方法。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
图8C是示出了符合本公开的一些实施方案的基于磁航向使UAV在起落平台上着陆的示例性过程的框图。如上所述，UAV 130可以使用磁航向信息与起落平台870(例如，具有罗盘的起落平台144)对准。参考图8C，在一些实施方案中，起落平台870包括用于感测起落平台的航向的磁航向传感器(例如，罗盘)。起落平台870可以基于起落平台870的磁航向来获得着陆对准信息(例如，期望的航向)。
类似于上面讨论的那些，起落平台870可以基于与UAV 130的直接或间接通信和/或基于由一个或多个传感器诸如光学传感器提供的信号来检测UAV 130是正在接近还是着陆中。在一些实施方案中，在起落平台870检测到UAV 130正在接近之后，其可以向UAV 130提供起落平台870的着陆对准信息(例如，期望或目标航向)以用于着陆。基于着陆对齐信息，UAV 130可以调整UAV的着陆路径(例如，航向、飞行航线和/或着陆轨迹)，使得UAV的航向与由起落平台提供的目标航向基本上匹配。例如，基于UAV 130的航向与目标航向之间的差异，UAV 130可以确定所需的校正量并进行相应的校正。基于磁航向的精确着陆方法可以简单、可靠和节能地使UAV在起落平台上着陆。
图8D是示出了符合本公开的一些实施方案的基于差分GPS使UAV 130在起落平台872上着陆的示例性过程的框图。如上所述，UAV 130可以使用差分GPS/RTK与起落平台872(例如，具有罗盘和/或GPS的起落平台144)对准。参考图8D，在一些实施方案中，起落平台872可以包括一个或多个GPS接收器和/或罗盘。GPS接收器可以从一个或多个卫星接收信号。基于卫星信号，起落平台的GPS可以确定其当前位置，这也是起落平台的位置。在一些实施方案中，起落平台872使用例如基于直接无线电通信的广播将其当前位置传送给UAV130。
参考图8D，UAV 130还可以包括GPS接收器，该GPS接收器可以确定UAV 130的位置。基于UAV 130的GPS位置和起落平台的广播GPS位置，UAV 130可以确定UAV 130与起落平台之间的距离。例如，UAV 130可以从其GPS接收器获得UAV 130的当前位置并将其与起落平台872的GPS位置进行比较。基于该比较，UAV 130可以计算UAV 130的当前位置与起落平台872的位置之间的差异。基于该差异，UAV 130可以确定所需的校正量并且对飞行路径进行相应的校正。上述用于确定该差异的过程可以由UAV 130重复地、周期性地或连续地执行，使得UAV 130和起落平台872之间的差异减小或最小化。差分GPS还可以实现UAV 130的精确和准确着陆。
在起落平台上精确着陆可以提高UAV与中转站进行交互以运输有效载荷的可能性。因此，精确着陆允许更快和更有效地运输有效载荷。此外，精确着陆还使UAV能够将有效载荷运输到各种中转站，诸如运输卡车。如果不进行精确着陆，那么无论是静止还是移动情况下，在运输卡车上着陆都可能具有挑战性。
UAV飞行终止系统
图9A示出了符合本公开的一些实施方案的UAV 130的示例性UAV飞行终止系统(FTS)630和UAV 130的一些部分的框图。如上所述，UAV FTS630可以确定是否满足用于触发飞行的终止的一个或多个条件或获得此确定。例如，这一个或多个条件可以包括空中相撞；天气状况的突然改变，其可能阻止UAV完成当前飞行；UAV的机械/电气故障；电池是否失效；剩余的电池功率不足以支持剩余飞行等。这些条件可以由UAV 130的一个或多个传感器950检测。在确定满足这些条件中的一个或多个或获得此确定之后，UAV FTS 630可以调用紧急着陆系统908来搜索附近的UAV站或位置和/或使UAV 130在附近的UAV站或位置着陆。例如，UAV FTS 630可以展开降落伞以使UAV 130在其当前位置立即着陆。
参考图9A，UAV FTS 630可以包括FTS电源902、电池管理器920、FTS控制器940和紧急着陆系统908。FTS电源902可以向UAV FTS 900供应电力。FTS电源902可以是例如电池、燃料电池和/或太阳能电池板。在一些实施方案中，FTS电源902可以是与UAV的主电源608分离的电源。因此，主电源608的电源故障(例如，电池耗尽)可能不会影响由FTS电源902供电的UAV FTS 630的操作。将FTS电源902与主电源608分离可以预留FTS电源902作为用于操作UAV FTS 630的应急电源，其可以是关键任务型系统。
UAV FTS 630还可以包括电池管理器920。在一些实施方案中，电池管理器920可以监测FTS电源902的状态(例如，FTS电池的电量状态)。基于该监测，电池管理器920可以确定FTS电源902是否需要再充电、加油或更换。例如，如果电池管理器920检测到FTS电源902(例如电池)耗尽，则可以确定FTS电池需要再充电或更换。电池管理器920还可以使用内部或外部电源对FTS电源902进行充电。例如，电池管理器920可以将主电源608电耦接到FTS电源902以对FTS电源902充电。主电源608可以是用于操作UAV 130的电源。例如，主电源608实现UAV 130的常规操作(例如运输有效载荷)。在一些实施方案中，主电源608可以具有比FTS电源902更大的容量。
在一些实施方案中，电池管理器920还可以监测FTS电源902的危险状况或异常状况。例如，电池管理器920可以检测FTS电源902是否过热、起火、短路或以异常速率泄漏。在确定FTS电源902具有一个或多个危险状况或异常状况之后，电池管理器920可以向一个或多个主机处理器910发送警报信号以指示这样的状况。主机处理器910可以是例如飞行控制系统620的一部分。基于警报信号，主机处理器910可以确定一个或多个适当的动作。例如，主机处理器910可以确定需要将警报消息提供给操作者或管理员的便携式电子设备。主机处理器910还可以确定需要更换FTS电源902或者UAV需要执行紧急着陆。
在一些实施方案中，电池管理器920可以检测FTS电源902是否电耦接到或暴露于过低或过高电压或电流。例如，FTS电源902可以是在一定范围的DC电压内充电的电池。但是，如果FTS电源902暴露于或耦接到可接受范围之外的DC或AC电压，则其可以被可修复或不可修复地损坏。为了避免这种损坏，电池管理器920可以包括用于保护FTS电源902的欠电压/电流或过电压/电流保护电路(例如，电过应力(EOS)或静电放电(ESD)保护电路)。
在一些实施方案中，电池管理器920可以记录与FTS电源902的操作相关联的信息。例如，电池管理器920可以记录多个电池参数(例如，电池放电速率、温度、容量等)、电池状态和状况、警报信号和/或消息。电池管理器920可以使用例如UAV的存储器914或UAV FTS630的内部存储器(未示出)来记录与FTS电源902相关联的信息。UAV FTS 630的存储器914和/或内部存储器可以包括磁鼓、磁盘驱动器、磁光驱动器、光盘驱动器、独立磁盘冗余阵列(RAID)、固态存储器设备、闪存设备、固态驱动器等等。电池管理器920还可以提供记录的信息用于诊断、取证、失效分析和/或任何其他目的。
在一些实施方案中，电池管理器920可以从FTS电源902和主电源608中的至少一个向UAV FTS 630提供电力。例如，电池管理器920可以检测到FTS电源902耗尽或不足以用于UAV飞行终止系统的操作。电池管理器920因此可以确定FTS电源902需要再充电或更换。在一些实施方案中，在FTS电源902被再充电或更换之前，电池管理器920可以将主电源608电耦接到UAV FTS 630，使得UAV FTS 630的部件(例如，FTS控制器940、紧急着陆系统908)可以继续操作。
在一些实施方案中，电池管理器920还可以检测到主电源608不足或者暂时不可用。因此，电池管理器920可以将FTS电源902电耦接到UAV 130，使得UAV 130的部件(例如，飞行控制系统620、导航系统)可以继续操作。例如，如图6A所示，UAV 130可在起落平台144上着陆，以将有效载荷容器610和主电源608与中转站146交换。在UAV 130向中转站146释放主电源608(例如电池)之后，其可以由FTS电源902供电，使得UAV 130可以继续操作。在一些实施方案中，如果FTS电源902被用于为UAV 130供电，则UAV 130可以在低功率模式下操作(例如，将某些系统或部件置于休眠或睡眠模式，而仅操作某些必要的系统或部件)。
图9B示出了符合本公开的一些实施方案的UAV飞行终止系统的示例性电池管理器920的框图。
参考图9B，电池管理器920可以包括可编程电池管理单元922以及一个或多个电子部件，所述电子部件包括例如一个或多个电阻器、电容器、电感器、二极管、晶体管和其他电子部件。可编程电池管理单元922可以提供电池控制功能、电池充电控制输出、气体计量和对电池组自主操作的保护。例如，可编程电池管理单元922可以是德州仪器的BQ40Z60型集成电路。应当理解，图9B仅示出了电池管理器920的电路架构的一个实施方案，并且可以使用任何其他电路架构来实现电池管理器920。
重新参考图9A，UAV FTS 630还可以包括FTS控制器940。在一些实施方案中，FTS控制器940可以与电池管理器920通信以控制对FTS电源902和/或主电源608的充电。FTS控制器940还可以与电池管理器920通信以接收与FTS电源902相关联的信息(例如，电池状态、参数、警报等)。FTS控制器940和电池管理器920可以使用例如内部集成电路(I2C)或系统管理总线(SMBus或SMB)来通信。
在一些实施方案中，FTS控制器940可以监测UAV 130的状态或操作模式。例如，FTS控制器940可以与操作模式指示器916通信，该操作模式指示器检测并提供UAV 130的当前操作模式。操作模式可以是例如待机模式、起飞前模式、飞行中模式、已着陆模式、有效负载交换模式等。基于检测到的操作模式，FTS控制器940可以控制FTS电源902和/或主电源608的电源状态。例如，如果FTS控制器940确定UAV 130处于待机模式，则其可以与电池管理器920通信以关闭或减少来自主电源608和/或FTS电源902的电力供应(例如，减小电流)。因此，FTS控制器940智能地管理电源以保留电力。
在一些实施方案中，FTS控制器940可以监测紧急着陆信号。例如，UAV130的飞行控制系统620、自动驾驶系统和/或导航系统可以获得有关UAV130需要通过展开降落伞来执行紧急着陆的指示。例如，传感器950可以确定存在空中相撞；可能阻止UAV 130完成当前飞行的天气状况的突然改变；UAV 130的机械/电气故障；主电源608的故障等。基于该确定，传感器950可以生成紧急着陆信号并且将该信号提供给飞行控制系统620和/或FTS控制器940以用于启用紧急着陆系统908。
在接收到紧急着陆信号之后，FTS控制器940可以确定是否满足用于展开紧急着陆机构(例如降落伞)的一个或多个条件。例如，在展开降落伞之前，螺旋桨(例如螺旋桨606)可能需要停止或减速。又如，在展开降落伞之前，可能需要UAV 130搜索合适的降落地点(例如，具有坚实表面且没有障碍物的地方)。在一些实施方案中，如果这些条件中的一个或多个不满足，则FTS控制器940可以不启用紧急着陆系统908来展开紧急着陆机构。在一些实施方案中，FTS控制器940可以采取一个或多个相应的动作或启用UAV 130的其他系统/部件来调整或改变这些条件。例如，FTS控制器940可以与主电源608通信以减少或消除对UAV 130的螺旋桨(例如螺旋桨606)的电力供应，以准备展开降落伞。在一些实施方案中，FTS控制器940可以启用紧急着陆系统908，而无论这些条件中的一个或多个是否满足。例如，FTS控制器940甚至可以在确定固体表面不可用但软表面可用或者障碍物将基本上不会影响紧急着陆之后展开降落伞。
在一些实施方案中，如果满足紧急着陆的一个或多个条件，则FTS控制器940可以启用紧急着陆系统908以展开紧急着陆机构(例如降落伞)。
在一些实施方案中，FTS控制器940还可以监测由主电源608提供的一个或多个信号。基于该监测，FTS控制器940可以确定是否采取一个或多个适当的动作，例如是否启用FTS电源902或是否启用紧急着陆系统908。例如，FTS控制器940可以确定主电源608耗尽并且确定需要启用FTS电源902。又如，FTS控制器940可以确定当UAV 130在飞行中时存在电力故障并且因此启用紧急着陆系统908。又如，FTS控制器940可以确定主电源608的剩余电量不足以用于下一次飞行，并且因此阻止UAV 130起飞。
在一些实施方案中，FTS控制器940可以与姿态和航向参考系统(AHRS)和/或惯性传感器918通信。AHRS和/或惯性传感器918可以独立于和/或与UAV 130的自动驾驶系统分开。AHRS和/或惯性传感器918可包括三个轴上的传感器，其提供UAV 130的姿态信息，包括航向、俯仰和偏航。AHRS可以是固态微机电系统(MEMS)陀螺仪、加速度计和/或磁力计。在一些实施方案中，FTS控制器940与AHRS和/或惯性传感器918通信以从UAV 130的自动驾驶和/或导航系统接收用于启用冗余的数据。例如，如果自动驾驶和/或导航系统出现故障，则UAV130可以使用从AHRS和/或惯性传感器918接收的数据继续飞行或着陆。
在一些实施方案中，FTS控制器940可以获得并传送状态信息(例如，主电源状态、FTS电源状态、紧急着陆系统状态、UAV 130的飞行状态等)。例如，FTS控制器940可以使用视觉和/或音频设备(例如，发光二极管、蜂鸣器)或使用分组通信来传送状态信息。
图9C示出了符合本公开的一些实施方案的示例性FTS控制器940的框图。参考图9C，FTS控制器940可以包括微控制器单元942、解码器944、稳压器或转换器946，以及一个或多个电子部件948，其包括例如一个或多个电阻器、电容器、电感器、二极管、晶体管以及其他电子部件。微控制器单元942可以提供对电机和通用应用程序的嵌入式控制。例如，微控制器单元942可以是Microchip的PIC16F1618型集成电路。解码器944可对来自UAV 130的自动驾驶系统的信号(例如，脉宽调制(PWM)信号)进行解码，并将经解码的信号提供给微控制器单元942。在一些实施方案中，解码器944可以是Pololu 2801型电路。稳压器或转换器946可提供电压转换并向FTS控制器940的部件提供恒定电压水平。应当理解，图9C仅示出了FTS控制器940的电路架构的一个实施方案，并且可以使用任何其他电路架构来实现FTS控制器940。
图9D示出了符合本公开的一些实施方案的用于控制UAV飞行的终止的示例性过程960的流程图。过程960的一些特征在图1、图2A至图2C和图9A至图9C以及附带的描述中示出。在一些实施方案中，过程960由UAV的飞行终止系统(例如，图9A中的UAV FTS 630)执行。在过程960中，UAV飞行终止系统(例如，UAV FTS 630)确定(步骤962)是否生成了紧急着陆信号。基于确定生成了紧急着陆信号，UAV飞行终止系统确定(步骤964)紧急着陆的一个或多个条件是否满足。基于确定这一个或多个条件满足，UAV飞行终止系统展开(步骤966)紧急着陆机构，诸如降落伞。
图9D仅仅示出了UAV的紧急着陆的方法。上面的例示性论述并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。根据以上教导内容，很多修改形式和变型形式都是可能的。
以下项目中陈述了示例性方法、非暂态计算机可读存储介质、系统和电子设备：
面向操作者的移动应用程序-由移动设备执行(图1、2B和3A至3Y)。
1.一种用于使用无人航空载具(UAV)促进有效载荷运输的方法，包括：：
在包括一个或多个处理器和存储器的便携式电子设备处，
接收指示所述UAV的起飞位置的第一输入和指示所述UAV的着陆位置的第二输入；
响应于接收到的所述第一输入和第二输入，获得从所述起飞位置到所述着陆位置的确定的UAV飞行路线；
基于获得的UAV飞行路线，提供指示可行的飞行路线的飞行路线信息；以及
根据所述可行的飞行路线向所述UAV提供起飞命令。
智能有效载荷容器(图4A至4B)
2.一种用于使用无人航空载具(UAV)运输有效载荷的装置，包括：
具有对应于UAV的运载空间的尺寸的容器；
在所述容器的外表面上访问的第一标识，所述第一标识可扫描以用于识别所述容器；以及
可由所述UAV读取的第二标识，所述第二标识与用于识别所述容器的所述第一标识相关联。
UAV云服务-由UAV服务服务器执行(图1、2C和4A至4C)
3.一种用于使用无人航空载具(UAV)促进有效载荷运输的方法，包括：：
在包括一个或多个处理器和存储器的计算机系统处，
接收要运输的有效载荷的标识，所述有效载荷的标识信息与所述有效载荷的目的地位置相关联；
接收用于容纳所述有效载荷的容器的第一标识，所述第一标识在所述容器的外表面上可访问并且可扫描；
从所述UAV接收第二标识，所述第二标识包括与用于识别所述容器的所述第一标识相关联的近场标识标签；
基于所述有效载荷的所述标识确定UAV飞行路线；以及
基于所述第一标识和所述第二标识向所述UAV提供所述
UAV飞行路线。
面向运输者的移动应用程序-由移动设备执行(图1、2B和5A至5W)
4.一种用于使用无人航空载具(UAV)促进有效载荷运输的方法，包括：
在包括一个或多个处理器和存储器的便携式电子设备处，
获得要运输的所述有效载荷的标识，所述有效载荷的所述标识与所述有效载荷的目的地位置相关联；
将所述有效载荷的所述标识提供给UAV服务；
获得用于容纳有效载荷的容器的第一标识，所述第一标识在所述容器的外表面上可访问并且可扫描；
将所述第一标识提供给所述UAV服务；以及
基于UAV飞行路线向所选择的用于运输所述有效载荷的UAV提供一个或多个指令，其中所述UAV飞行路线是基于所述有效载荷的所述标识生成的，并且其中所述UAV是基于所述第一标识和所述第二标识选择的，所述第二标识对应于用于标识所述容器的所述第一标识。
UAV(图6A至6B)
5.一种用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)，包括：
具有延伸到所述UAV的底部的运载空间的机体；
与所述机体连接的一个或多个螺旋桨；
安装到所述机体的电池，所述电池可通过所述UAV的所述底部的所述运载空间的开口释放；以及
安装到所述机体的有效载荷容器，所述有效载荷容器可通过所述UAV的所述底部的所述运载空间的所述开口释放。
6.项目5的无人航空载具，其中所述UAV的所述底部的所述运载空
间的所述开口具有对应于起落平台处开口的尺寸的尺寸。
起落平台(图1、2A、7A至7E)。
7.一种用于从无人航空载具(UAV)接收有效载荷容器的起落平台，包括：
一个或多个着陆子系统，所述着陆子系统被配置为与所述UAV协调以用于着陆；
一个或多个传感器，所述传感器用于检测所述UAV在所述起落平台上的所述着陆；
一个或多个致动器，其被配置为对准UAV以用于接收有效载荷容器；以及
所述起落平台的有效载荷接收结构，其被配置为接收所述有效载荷容器。
8.项目7的起落平台，其中所述着陆子系统包括基于磁航向的着陆子系统、基于红外光的着陆子系统、基于全球定位系统的着陆子系统和基于光学的着陆子系统中的至少一种。
9.项目8的起落平台，其中所述基于磁航向的着陆子系统包括用于向通信接口提供所述起落平台的航向信息的磁航向传感器；并且其中所述通信接口向所述UAV提供所述起落平台的所述航向信息。
10.项目8的起落平台，其中所述基于红外光的着陆子系统包括发射调制红外光束的红外信标。
11.项目8的起落平台，
其中所述基于全球定位系统(GPS)的着陆子系统包括：
接收卫星信号的GPS信号接收器，和
一个或多个处理器，所述处理器基于所接收的卫星信号来确定所述起落平台的位置；并且
其中所述通信接口向所述UAV提供所确定的所述起落平台的位置。
12.项目7的起落平台，其中所述致动器包括：
传感器，所述传感器基于感测光路、重量、重心、磁场、电信号中的至少一者的变化来检测所述UAV的着陆；并且
基于检测到的所述UAV的着陆启动的电机，所述电机通过电流、液压流体压力或气动压力中的至少一种来操作。
精确着陆-由UAV执行(图8A至8B)
13.一种用于使无人航空载具(UAV)在起落平台上精确着陆的方法，所述UAV包括一个或多个处理器和通信接口，所述方法包括：
在所述UAV处，基于所述UAV的位置确定所述UAV是否处于着陆阶段；
在确定所述UAV处于所述着陆阶段之后，从所述起落平台接收着陆对准信息，所述着陆对准信息是基于所述起落平台的磁航向、所述起落平台的GPS位置、或所述起落平台的红外信标中的至少一种生成的；并且
基于接收到的着陆对准信息来调整所述UAV的着陆路径。
UAV飞行终止系统-由UAV执行(图9A至9C)
14.一种用于无人航空载具(UAV)的紧急着陆的系统，包括：
电池管理器，所述电池管理器被配置为向用于紧急着陆的控制电路供电；以及
控制器，所述控制器被配置为
确定是否生成紧急着陆信号；
基于生成所述紧急着陆信号的确定，确定紧急着陆的一个或多个条件是否满足；
基于所述一个或多个条件得以满足的确定，展开紧急着陆机构。
15.项目14的系统，其中所述紧急着陆信号是基于以下中的至少一种生成的：失去所述UAV的主电源，飞行控制系统或自动驾驶系统无响应，检测到违反飞行包线，气压和GPS导出的地面以上的高度之间的差异，大于良好速率阈值的良好速率，以及大于角度阈值的俯仰或倾斜角度。
16.一种用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)，包括：
机体；
一个或多个可旋转地连接到所述机体的螺旋桨；
安装到所述机体的电池，所述电池可从所述UAV的底部释放；以及
安装到所述机体的有效载荷容器，所述有效载荷容器可从所述UAV的所述底部释放到与UAV站相关联的起落平台。
17.项目16的UAV，其中所述电池安装在所述有效载荷容器的上方以促进释放所述有效载荷容器，随后释放所述电池。
18.项目16的UAV，其中所述电池安装在所述有效载荷容器的侧面上。
19.项目16的UAV，其中所述电池和所述有效载荷容器可作为一个单元一起释放。
20.一种用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)，包括：
机体；
一个或多个可旋转地连接到所述机体的螺旋桨；
安装到所述机体的可释放电池；以及
安装到所述机体的有效载荷容器，所述有效载荷容器可从所述UAV的所述底部释放到与UAV站相关联的起落平台。
应该注意的是，尽管本文提及了特定的计算范例和软件工具，但是可以实现本主题的实施方案的计算机程序指令可以对应于各种编程语言、软件工具和数据格式中的任何一种，并且被存储在任何类型的易失性或非易失性非暂态计算机可读存储介质或存储器设备中，并且可以根据独立计算设备上的各种计算模型来执行，所述计算模型包括例如客户端/服务器模型、对等模型，或者根据分布式计算模型来执行，其中可以在不同位置实现或采用各种功能。此外，本文对特定算法的提及仅仅是作为示例。在不脱离本公开内容的主题的范围的情况下，可以采用合适的替代方案或后来为本领域技术人员所知的那些替代方案。
本领域的技术人员还将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的具体实施的形式和细节进行改变。另外，虽然已经参考各种具体实施描述了各种优点、方面和目的，但是本公开的范围不应由于参考这些优点、方面和目的而受到限制。相反，应参考所附权利要求来确定本公开的范围。

Claims (22)

1.一种用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)，包括：
机体；
一个或多个可旋转地连接到所述机体的螺旋桨；
安装到所述机体的电池，所述电池能够从所述UAV的底部释放；
和
安装到所述机体的有效载荷容器，所述有效载荷容器能够从所述UAV的所述底部释放到与UAV站相关联的起落平台。
2.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述机体包括延伸至所述UAV的所述底部的运载空间。
3.根据权利要求2所述的无人航空载具，其中所述运载空间至少部分地由所述UAV的所述机体包围，其中所述运载空间容纳所述有效载荷容器。
4.根据权利要求3所述的无人航空载具，其中所述运载空间还容纳电池。
5.根据权利要求2所述的无人航空载具，其中所述运载空间具有对应于所述有效载荷容器的尺寸的尺寸。
6.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述有效载荷容器可释放地安装在所述UAV的所述底部，而没有至少部分地由所述UAV的所述机体包围的运载空间。
7.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述电池安装在所述有效载荷容器的上方以促进释放所述有效载荷容器，随后释放所述电池。
8.根据权利要求1所述的无人航空载具，还包括着陆系统，所述着陆系统被配置为与所述起落平台通信以协助所述UAV在所述起落平台上着陆。
9.根据权利要求8所述的无人航空载具，其中所述着陆系统包括基于磁航向的着陆子系统、基于红外光的着陆子系统、基于全球定位系统(GPS)的着陆子系统、基于实时动态(RTK)的着陆子系统或基于选项的着陆子系统中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述UAV站包括中转站，其中所述起落平台安装在所述中转站的顶部，并且其中所述起落平台包括有效载荷接收结构。
11.根据权利要求10所述的无人航空载具，其中所述有效载荷容器能够通过所述起落平台的所述有效载荷接收结构释放到所述中转站的内部。
12.根据权利要求10所述的无人航空载具，其中所述有效载荷容器能够通过所述起落平台的所述有效载荷接收结构来替换，其中替换所述有效载荷容器包括从所述中转站的所述内部接收替换有效载荷容器。
13.根据权利要求10所述的无人航空载具，其中所述电池能够通过所述起落平台的所述有效载荷接收结构释放到所述中转站的所述内部。
14.根据权利要求10所述的无人航空载具，其中所述电池能够通过所述起落平台的所述有效载荷接收结构来替换，其中替换所述电池包括从所述中转站的所述内部接收替换电池。
15.根据权利要求10所述的无人航空载具，其中所述有效载荷接收结构包括与所述中转站的对应开口对准的开口。
16.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述起落平台是所述中转站的一部分，其中所述有效载荷容器能够在所述起落平台处被释放到所述中转站的外部。
17.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述电池是锂离子电池、磷酸铁锂(LeFePO4)电池、锂聚合物(LiPo)电池、钛酸锂电池或钴酸锂中的至少一种。
18.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述机体包括一个或多个释放机构以及一个或多个传感器，所述一个或多个释放机构被配置为根据由所述一个或多个传感器提供的一个或多个信号控制所述电池的释放以及所述有效载荷容器的释放。
19.根据权利要求1所述的无人航空载具，还包括被配置为导航和控制所述UAV的稳定性的飞行控制系统，和被配置为根据一个或多个触发条件来终止所述UAV的飞行的飞行终止系统，所述飞行控制系统和所述飞行终止系统安装到所述机体并电耦接到所述电池。
20.根据权利要求1所述的无人航空载具，还包括安装到所述机体的紧急着陆系统，其中所述紧急着陆系统包括降落伞并且被电耦接到第二电池。
21.一种用于运输有效载荷的无人航空载具(UAV)，包括：
包括延伸到所述UAV的底部的运载空间的机体；
与所述机体可旋转地连接的一个或多个螺旋桨；
安装到所述机体的电池，所述电池能够与设置在中转站内的第二电池交换，其中所述电池能够通过所述UAV的所述底部的所述运载空间交换；和
安装到所述机体的有效载荷容器，所述有效载荷容器能够与设置在所述中转站内的第二有效载荷容器交换，其中所述有效载荷容器能够通过所述UAV的所述底部的所述运载空间交换。
22.一种用于运输有效载荷的方法，包括：
在包括机体和可旋转地连接到所述机体的一个或多个螺旋桨的无人航空载具(UAV)处，
从中转站接收电池，其中通过与所述中转站相关联的起落平台接收所述电池；
将所述电池安装到所述UAV的所述机体；
在接收到所述电池后，从所述中转站接收有效载荷容器，其中通过与所述中转站相关联的所述起落平台接收所述有效载荷容器；
将所述有效载荷容器安装到所述UAV的所述机体；
接收用于将所述有效载荷容器运输到目的地的指令；以及
根据所述指令将所述有效载荷容器运输到所述目的地。
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