CN108502759B - 机载有效载荷控制系统的绞车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机载有效载荷控制系统的绞车系统。一种用于绞车系统的方法包括从控制器接收卷绕有效载荷线的指令，该有效载荷线包括第一端和第二端，第一端耦接到绞车系统的主卷筒，并且第二端被配置为耦接到有效载荷。该方法还包括基于指令来操作绞车系统的第一电机和绞车系统的第二电机中的一个或多个，其中第一电机和第二电机中的一个或多个被操作以控制有效载荷线的第二端的位置。

Description

机载有效载荷控制系统的绞车系统
技术领域
本公开总地涉及有效载荷控制，并且更具体地涉及用于机载有效载荷控制系统的绞车系统。
背景技术
移动飞行器在空间中控制有效载荷位置的能力可以实现各种任务。作为一个示例，这种能力将使移动飞行器能够取回静止或移动的有效载荷。作为另一个示例，这种能力将使移动飞行器能够将易碎物品小心地放在地面上。作为又一个例子，这种能力将使移动飞行器能够在飞行器超出视觉和声学检测范围时将传感器保持在地面上方。
发明内容
根据一个实施例，一种用于绞车系统的方法包括从控制器接收卷绕有效载荷线的指令，该有效载荷线包括第一端和第二端，第一端耦接到绞车系统的主卷筒，并且第二端被配置为耦接到有效载荷。该方法还包括基于指令来操作绞车系统的第一电机和绞车系统的第二电机中的一个或多个，其中第一电机和第二电机中的一个或多个被操作以控制有效载荷线的第二端的位置。
某些实施例的技术优点可以包括在固定翼飞行器的飞行期间控制有效载荷的位置。此外，某些实施例可以提供对静止或移动的有效载荷的受控取回或释放。另外，某些实施例可以提供不显眼的数据取回。根据以下附图、说明书和权利要求书，其他技术优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。另外，虽然已经在上面列举了具体的优点，但是各种实施例可以包括所列举的优点中的全部或一些优点，或者不具有所列举的优点。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，附图中：
图1示出了根据某些实施例的机载有效载荷控制系统；
图2示出了根据某些实施例的图1的机载有效载荷控制系统的示例性绞车(winch)系统的透视图；
图3示出了图2的示例性绞车系统的后视图；
图4示出了图1的机载有效载荷控制系统的操作方法；
图5示出了图2的绞车系统的操作方法；
图6示出了根据某些实施例的可被包括在图1的机载有效载荷控制系统的控制器中的示例性计算机系统。
具体实施方式
为了便于更好地理解本公开，给出了某些实施例的以下示例。以下示例不应被理解为限制或限定本公开的范围。通过参考图1至图6最好地理解本公开的实施例及其优点，其中相似的数字用于指示相似和对应的部分。
本公开认识到使用集成系统方法来进行有效载荷释放和取回。这种方法可以允许固定翼飞行器对有效载荷线施加类似直升机的控制。该方法还可以允许自主无人飞行器在飞行期间使有效载荷保持静止。如本文所述集成用于有效载荷释放和取回的多个系统可以允许机载有效载荷控制系统稳定并在位置和高度两个方面控制有效载荷线的末端。
图1示出了可操作来维持有效载荷线的末端的位置和高度的机载有效载荷控制系统100。在一些实施例中，机载有效载荷控制系统100可以包括飞行器110、绞车系统120、有效载荷线130、线传感器140以及一个或多个控制器150。机载有效载荷控制系统100的一个或多个组件可被可通信地耦接以确保对有效载荷线130的控制，有效载荷线130然后可用于释放、取回和/或传输有效载荷160。
飞行器110可以是可操作来在空中飞行的任何运载工具。在一些实施例中，飞行器110是不需要有人操作飞行器110的无人航空运载工具(“UAV”)。飞行器110也可以是任何固定翼飞行器，诸如飞机。本公开认识到，在一些实施例中，飞行器110可以运输有效载荷160。在一些实施例中，在飞行器110的机身内运输有效载荷160。在其他实施例中，可以借助有效载荷线140运输有效载荷160。作为一个示例，有效载荷160可以耦接到有效载荷线130的一端，并且可以被卷入飞行器110中或从飞行器110放出。
飞行器110可以包括机载航空电子系统。在一些实施例中，机载航空电子系统的特征可以由一个或多个控制器(例如，图1的控制器150)控制。例如，响应于接收到来自控制器150的指令，机载航空电子系统可以调整或维持飞行器110的飞行路径、速度、轨道和/或高度中的一个或多个。在一些实施例中，控制器150指示机载航空电子系统调整或维持飞行器110的飞行路径、速度、轨道和/或高度中的一个或多个，以便控制有效载荷线130的末端的位置和/或高度。通过控制有效载荷线130的末端的位置和/或高度，可以控制有效载荷160的位置和/或高度。
维持对有效载荷160的控制可以实现各种任务，诸如对静止或移动的有效载荷的受控取回。作为另一示例，维持对有效载荷160的控制可以实现对有效载荷的受控释放(例如，将易碎有效载荷小心地放置在地面上)。作为又一示例，维持对有效载荷160的控制可以实现不显眼的数据获取(retrieval)(例如，当飞行器在视觉和听觉上不可检测的高度飞行时将诸如传感器或相机之类的有效载荷保持在地面上方)。
如上所述，机载有效载荷控制系统100也可以包括绞车系统120和有效载荷线130。在一些实施例中，绞车系统120可以位于飞行器110上(例如，在飞行器110的机身中)。在其他实施例中，绞车系统120耦接到飞行器110的外壁。例如，如图1所示，绞车系统120耦接到飞行器110的下侧。绞车系统120可操作来卷绕有效载荷线130。因此，绞车系统120是机载有效载荷控制系统100的组件，其负责卷入和放出有效载荷线130。在一些实施例中，有效载荷线130的第一端130a耦接到绞车系统120，并且有效载荷线130的第二端130b未耦接到绞车系统120。作为一个示例，有效载荷线130的第一端130a可被固定到主卷筒210，并且有效载荷线130的第二端130b最初可被缠绕在主卷筒210上并且此后被朝向或远离飞行器110卷绕。下面参考图2描述绞车系统120的附加细节。
有效载荷线130的第二端130b可操作来耦接到有效载荷160。在一些实施例中，使用耦接机构(未示出)将有效载荷160耦接到有效载荷线130的第二端130b。在一些实施例中，耦接机构是磁体、钩子或吸盘。尽管本公开描述了特定类型的耦接机构，但本公开认识到可操作来耦接有效载荷160的任何合适的耦接机构。在其它实施例中，在没有附加组件的帮助的情况下，有效载荷160耦接到有效载荷线130的第二端130b。作为一个示例，有效载荷线130的第二端130b可被配置为耦接到移动的有效载荷160，诸如在美国申请第15/085,540号中描述并且通过引用并入本文的移载(weight-shifting)共轴式直升机。在这样的示例中，移载共轴式直升机可能飞入或者飞近有效载荷线130的第二端130b，导致有效载荷线130缠在移载共轴式直升机的叶片之上或之间。结果，移载共轴式直升机被固定到有效载荷线130的第二端130b，或以其他方式耦接到有效载荷线130的第二端130b。
有效载荷线130可以包括任何合适的材料。例如，有效载荷线130可以包括单丝或编织的、合成或非合成的绳索、细绳、线(twine)或钓鱼线。优选地，有效载荷线130包括具有期望的拉伸强度、直径、拉力(drag)和形状记忆的材料。
机载有效载荷控制系统100也可以包括如上所述的线传感器140。在一些实施例中，线传感器140位于有效载荷线130上。线传感器140可操作来检测关于有效载荷线130的信息。例如，线传感器140可操作来检测关于有效载荷线的位置(例如，有效载荷线130的第二端130b在空间中的位置)、有效载荷线的速度(例如，有效载荷线130的第二端130b的速度)以及有效载荷线130的第二端130b的高度中的一个或多个的信息。尽管本公开描述了可由线传感器140检测的某些类型的信息，但本公开认识到线传感器140可以检测任何合适的信息。如本文所使用的，可由线传感器140检测的合适信息包括可被机载有效载荷系统150的一个或多个控制器150使用的任何信息。在一些实施例中，线传感器140所检测到的信息被中继到机载有效载荷控制系统100的其他组件(例如，经由RF信号)。作为一个示例，线传感器140所检测到的信息可被发送到机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器150。在一些实施例中，控制器150可以基于线传感器140所检测到的信息向飞行器110和/或绞车系统120提供指令。例如，响应于线传感器140检测到有效载荷线130的第二端130b的速度正在向下方向上增加，机载有效载荷系统100的一个或多个控制器150可以指示绞车系统120按照校正向下运动的速率卷入有效载荷线130。作为另一示例，响应于线传感器140检测到有效载荷线130的第二线130b的高度正在减小，机载有效载荷系统100的一个或多个控制器150可以指示飞行器110增加飞行器110的高度以维持有效载荷线130的第二端130b的期望高度。
线传感器140可以连续地或周期性地检测关于有效载荷线130的信息。例如，线传感器140可以连续地检测关于有效载荷线130的信息并且使这种实时信息对机载有效载荷控制系统100的一个或多个组件可用。作为另一示例，线传感器140可以周期性地(例如，每一秒)检测关于有效载荷线130的信息。在优选实施例中，线传感器140检测并中继实时信息。本公开认识到，与使用周期性信息相比，当检测实时信息时，对有效载荷线130和/或有效载荷160的控制更加精确。
在一些实施例中，线传感器140在控制器150的指导和/或控制下。例如，控制器150可以控制线传感器140的操作。在这样的实施例中，控制器150可以指示线传感器140何时开始检测关于有效载荷线130的信息。作为一个示例，控制器150可以指示线传感器140在有效载荷160距离飞行器110特定距离时开始检测关于有效载荷线130的信息。控制器150还可以指示线传感器何时共享检测到的信息或与什么部件共享检测到的信息。作为一个示例，控制器150可以指示线传感器140连续地与和绞车系统120相关联的数据链路共享实时信息。
机载有效载荷控制系统100也可以包括如上所述的一个或多个控制器150。如图1所示，机载有效载荷控制系统100包括单个控制器150。本公开认识到，机载有效载荷控制系统100的一个或多个部件可以包括控制器150。作为一个示例，飞行器110可以与第一控制器150相关联，并且绞车系统120可以与第二控制器150相关联。在这样的示例中，第一控制器150和第二控制器150可被配置为从机载有效载荷控制系统100的一个或多个其他组件接收数据。例如，第一控制器150和第二控制器150可以从线传感器140接收关于有效载荷线130的信息，并且可以从跟踪和控制系统170接收关于有效载荷160的信息。在一些实施例中，一个或多个控制器150可被配置为相互交换信息(例如，第一控制器将关于飞行器的位置、飞行路线、速度、轨道和高度的信息中继给第二控制器)。在其他实施例中，飞行器110和/或绞车系统120可以与被配置为与一个或多个控制器150共享数据的数据链路相关联。
在一些实施例中，控制器150包括诸如下面参照图6描述的计算机系统600之类的计算机系统或者是诸如下面参照图6描述的计算机系统600之类的计算机系统。控制器150可操作来从线传感器140以及跟踪和控制系统170中的一个或多个接收信息并提供操作指令给飞行器110和绞车系统120中的一个或多个。在一些实施例中，一个或多个控制器150被配置为分析接收到的信息并计算可使有效载荷线130的第二端130b稳定的各种因素。例如，控制器150可以计算诸如最佳航向、飞行路径、飞行速度、卷筒速度、卷筒方向、有效载荷线长度和有效载荷线张力之类的因素。在一些实施例中，用于计算这种因素的逻辑被存储在控制器150的存储器(例如，图6的存储器620)中。
机载有效载荷控制系统100也可以包括其他组件，诸如用于有效载荷160的跟踪和控制系统170。有效载荷160的跟踪和控制系统170可被配置为感测关于有效载荷160的位置或地点的信息以及将感测到的信息中继到机载有效载荷控制系统100的其他组件。作为一个示例，跟踪和控制系统170可以将关于有效载荷160的地点和位置的信息发送给机载有效载荷控制系统100的控制器150。机载有效载荷控制系统100可以继而使用该信息来指示飞行器110和/或绞车系统120。虽然本公开描述和描绘了包括某些组件的机载有效载荷控制系统100，但是机载有效载荷控制系统100可以包括任何合适的组件。例如，本公开认识到机载有效载荷控制系统100可以包括可以与有效载荷的跟踪、控制和传输结合使用的组件和特征。
在操作中，在控制器150的指导下，绞车系统120可以在预期取回或释放有效载荷160的情况下放出有效载荷线130。作为一个示例，绞车系统120可以响应于从控制器150接收到将有效载荷线150的长度增加300英尺的指令而开始放出有效载荷线130。在一些实施例中，控制器150在确定需要提取的有效载荷160在一英里外之后将这种指令发送到绞车系统120。该确定可以基于从有效载荷160的跟踪和控制系统170接收到的信息。在绞车系统120根据来自控制器150的指令放出有效载荷线130之后，控制器150可以开始从线传感器140接收关于有效载荷线130的数据。作为一个示例，控制器150可以从线传感器接收以下信息：3D速度分量(例如，Vnorth、Veast、Vdown)和3D位置分量(例如，纬度、经度、高度)。除了从线传感器140接收信息之外，控制器150也可以从有效载荷170的跟踪和控制系统170接收或继续接收信息。例如，控制器150可以从跟踪和控制系统170接收以下信息：3D速度分量(例如，Vnorth、Veast、Vdown)和3D位置分量(例如，纬度、经度、高度)。控制器150可以使用接收到的信息来向飞行器110和绞车系统120中的一个或多个提供操作指令。作为一个示例，基于控制器150所接收到的信息，控制器150可以指示绞车系统调整有效载荷线130的长度。作为另一示例，控制器150可以指示飞行器110调整飞行器110的飞行路径。在一些实施例中，控制器150通过向机载航空电子系统提供指令来促进飞行器110的操作。在一些实施例中，控制器150通过向绞车系统120的一个或多个组件(例如，第一电机220、第二电机240等)提供指令来促进绞车系统120的操作。控制器150可以使用从线传感器140以及跟踪和控制系统170中的一个或多个接收到的实时信息来计算各种因素，诸如最佳航向、飞行路径、飞行速度、卷筒速度、卷筒方向、有效载荷线长度和有效载荷线张力。控制器170然后可以指示飞行器110和绞车系统120中的一个或多个基于所述计算来进行操作调整。例如，控制器150可以指示飞行器110基于计算来改变其飞行路径。作为另一示例，控制器150可以基于所述计算来指示绞车系统120增加有效载荷线130上的张力。在一些实施例中，实施控制器150的指令使有效载荷线130的第二端130a稳定。例如，实施控制器150的指令可以允许有效载荷线130的第二端130a在飞行器110继续在空中飞行时维持特定高度(例如，1000英尺MSL)和特定位置(例如北纬35.3度，西经120.8度)。
现在转到图2，绞车系统120可以包括主卷筒210、第一电机220、一组夹送辊230(即，230a-b)，以及第二电机240。如上所述，绞车系统120是负责将有效载荷线130卷入和放出的部件。如本文所使用的，放出有效载荷线130指的是增加从飞行器110伸出的有效载荷线130的长度，并且卷入有效载荷线130指的是减小从飞行器110伸出的有效载荷线130的长度。主卷筒210可以是将有效载荷线130绕在其上的线轴(spool)。如上所述，有效载荷线130可以在第一端130a处耦接到主卷筒210，并且有效载荷线130的全部或一部分可以绕在主卷筒210上。有效载荷线130的第二端130b可被配置为卷绕到主卷筒210上和从主卷筒210绕下。这在图3中最好地示出，其中有效载荷线130绕在主卷筒110上并且有效载荷线130的第二端130b穿过轴320中的孔330。
在一些实施例中，通过转动主卷筒210将有效载荷线130卷绕到主卷筒210上或从主卷筒210绕下。例如，在第一方向上转动主卷筒210可以将有效载荷线130送出，并且在第二方向上转动主卷筒210可以卷入有效载荷线130。在一些实施例中，第一电机220可操作来在第一方向和第二方向两者上转动主卷筒210。第一电机220可以从机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器接收转动主卷筒210的指令。作为一个示例，图1的控制器150可以向第一电机220发送在第一方向上转动主卷筒210的指令，作为响应，第一电机220可以在第一方向上转动主卷筒210。
如上所述，绞车系统120可以包括夹送辊230。在一些实施例中，有效载荷线130可以在第一夹送辊230a和第二夹送辊230b之间穿过。夹送辊230可被配置为维持有效载荷线130上的张力。在一些实施例中，通过保持有效载荷线在主卷筒210和夹送辊230之间绷紧来维持有效载荷线130上的张力。这可以通过在第一和/或第二方向上转动夹送辊230来实现。在一些实施例中，由第二电机240旋转一个或多个夹送辊230。
第二电机240可被配置为转动一个或多个夹送辊230。例如，第二电机240可被配置为转动第一夹送辊230a而不转动第二夹送辊230b。第二电机240可被配置为在第一方向和/或第二方向上转动一个或多个夹送辊230。在一些实施例中，第二电机240从机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器接收指令。例如，图1的控制器150可以向第二电机240发送在第一方向上转动第一夹送辊230a的指令，作为响应，第二电机240可以在第一方向上转动第一夹送辊230a。
在一些实施例中，机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器可以向第一电机220和第二电机240中的一个或多个发送指令。例如，响应于确定将有效载荷线130送出，图1的控制器150可以指示第二电机240在第一方向上转动一个或多个夹送辊230(以将有效载荷线130送出)。作为另一示例，响应于确定将有效载荷线130进给，图1的控制器150可以指示第一电机230在第二方向转动主卷筒210(以卷入有效载荷线130)。除了关于转动方向指示电机220和240之外，一个或多个控制器150还可以指示电机220和240以特定速率分别转动主卷筒210和夹送辊230。在一些实施例中，这样的指令可以使控制器150能够控制有效载荷线130的速度和/或长度和/或有效载荷线130上的张力。
一个或多个控制器150可以向第一电机220和第二电机240发送使主卷筒210和夹送辊230能够协作来将有效载荷线130进给和送出的指令。例如，响应于确定将有效载荷线130进给，图1的控制器150可以指示第一电机230在第二方向上转动主卷筒210，并指示第二电机220施加制动功能。作为另一示例，响应于确定将有效载荷线130送出，图1的控制器150可以指示第二电机240在第二方向上转动一个或多个夹送辊230，并指示第一电机220施加制动功能。这样的指令可以允许有效载荷线130被卷入和放出，同时还保持有效载荷线130在主卷筒210和夹送辊230之间绷紧，从而防止有效载荷线130缠结(例如，如当以高速卷入有效载荷线130并且不保持有效载荷线130绷紧时可能发生的)。在一些实施例中，一个或多个控制器150对第一电机220和/或第二电机240的指令可以允许绞车系统120将有效载荷线130的第二端130b维持在特定位置(例如，纬度、经度和高度)。
电机220和240中的每一个可以与一个或多个光学编码器(未示出)相关联。这一个或多个光学编码器可被配置为检测关于有效载荷线130的信息以及将该信息中继到机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器(例如，控制器150)。作为一个示例，光学编码器所检测到的信息可以用来确定主卷筒210上的有效载荷线130的长度。控制器150可以继而使用这种信息来向机载有效载荷控制系统100的一个或多个组件(例如，第一电机220、第二电机240等)提供指令。例如，响应于基于来自与第一电机220相关联的光学编码器的信息确定主卷筒210上的有效载荷线130几乎为空，控制器150发送在放出有效载荷线130的同时降低第二电机240的速度的指令。
如上所述，来自一个或多个控制器150的指令可以基于从线传感器140接收到的信息。例如，响应于从线传感器140接收到信息，控制器150可以将指令发送到第一电机220和第二电机240中的一个或多个。以这种方式，一个或多个控制器150可以使用来自线传感器140的反馈来控制有效载荷线130上的距离、速度、加速度和/或加速度变化率(jerk)。在一些实施例中，控制有效载荷线130的距离、速度、加速度和/或加速度变化率，以在飞行器110的飞行期间维持有效载荷线130的第二端130b的特定位置(例如，纬度、经度和高度)。
在一些实施例中，绞车系统120包括附加组件。例如，如图2所示，绞车系统120包括安装板250。安装板250可被配置为将绞车系统120安装到飞行器110。在一些实施例中，安装板250包括被配置为穿过其接收紧固件的孔252。紧固件可以用来将绞车系统120耦接到飞行器110。绞车系统120也可以包括眼260。在一些实施例中，眼260是包括有效载荷线130的第二端130b所穿过的孔的板。眼260可被配置为限制有效载荷线130的移动。当有效载荷线130被绞车系统120卷入和放出时，可能期望限制有效载荷线130的移动。
绞车系统120也可以包括提供附加功能的一个或多个伺服电机(例如，伺服电机270和310)。伺服电机270和310以及它们提供的功能在图3中最好地示出。伺服电机270可以可操作来将锁定杆272从第一位置移动到第二位置。在一些实施例中，当锁定杆272处于第一位置(解锁位置)时可以在第一方向或第二方向上转动主卷筒210，并且当锁定杆272处于第二位置(锁定位置)时可以防止主卷筒210转动。在一些实施例中，伺服电机270被配置为接收来自机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器(例如，图1的控制器150)的指令，以及在接收到将锁定杆272从第一位置移动到第二位置(或从第二位置移动到第一位置)的指令之后将锁定杆272从第一位置移动到第二位置(或从第二位置移动到第一位置)。作为一个示例，在接收到来自控制器150的将锁定杆272移动到第二位置的指令之后，伺服电机170可以将锁定杆272推入主卷筒210中，从而防止主卷筒210转动。
图3也示出了伺服电机310。伺服电机310可以可操作来移动轴320。作为一个示例，伺服电机310可以可操作来将轴320从第一位置移动到第二位置。如上所述，轴320可以包括有效载荷线130的第二端130b所穿过的孔330。在一些实施例中，将轴320从第一位置移动到第二位置导致有效载荷线130在主卷筒210上以基本均匀的方式分布。如本文所使用的，以“基本均匀的方式”分布有效载荷线130防止有效载荷线130集中在主卷筒210的侧面或中心。本公开认识到以基本均匀的方式在主卷筒210上分布有效载荷线130的某些益处。例如，这样的分布可以减少缠结、捕获和/或阻碍(snag)的可能性。虽然本公开描述和描绘了包括特定组件的绞车系统120，但是本公开认识到绞车系统120可以包括任何合适的组件。
本发明还预期到绞车系统120的线切割特征。在一些实施例中，使用本文描述的组件来执行该线切割特征。这种特征可以在一个或多个控制器150的指导下执行。例如，控制器150可以指示伺服电机170将锁定杆272移动到锁定位置，并且在锁定杆272被定位在锁定位置之后，指示第二电机240开始将线送出，从而导致有效载荷线130的摩擦切割。
图4示出了机载有效载荷控制系统100的操作方法400。方法400可以由机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器来执行。作为一个示例，图1的控制器150可以执行方法400。如上所述，可操作来执行方法400的控制器可以是诸如图6的计算机600之类的计算机。方法400可以存储在控制器的存储器(例如，图6的存储器620)中。
方法400可以在步骤405开始并前进到步骤410。在步骤410，控制器150可以接收关于有效载荷线130的信息。如上所述，控制器150可以从线传感器140接收关于有效载荷线130的信息。控制器150所接收的信息可以包括以下各项中的一个或多个：有效载荷线130的位置；有效载荷线130的速度；以及有效载荷线130的第二端130b的高度。虽然本公开认识到可由线传感器140感测的特定类型的信息，但是本公开认识到线传感器140可以检测任何合适的信息(例如，在维持有效载荷线130的第二端130b的位置时将会有用的信息)。在一些实施例中，在接收到关于有效载荷线130的信息之后，方法400前进到步骤420。
在步骤420，控制器150基于在步骤410接收到的信息向飞行器110和绞车系统120提供指令。在一些实施例中，由控制器150在步骤420提供的指令导致有效载荷线130的第二端130b的位置被维持。如上所述，控制器150可以向机载航空电子系统提供指令，该机载航空电子系统可操作来控制飞行器110的飞行路径、速度、轨道和/或高度中的一个或多个。控制器150也可以将指令提供给第一电机220和/或第二电机240中的一个或多个。如上所述，对第一电机220的指令可以包括关于以下各项中的一个或多个的指令：转动主卷筒210的方向、转动主卷筒210的速度、有效载荷线130上的张力，以及制动功能的施加。对第二电机220的指令可以包括关于以下各项中的一个或多个的指令：转动一个或多个夹送辊130的方向、转动一个或多个夹送辊130的速度、有效载荷线130上的张力，以及制动功能的施加。控制器150也可以向绞车系统120的一个或多个伺服电机提供指令。例如，控制器150可以指示伺服电机270将锁定杆272从第一位置移动到第二位置。作为另一示例，控制器150可以指示伺服电机310将轴320从第一位置移动到第二位置。在一些实施例中，在执行步骤420之后，方法400前进到结束步骤425。
图5示出了绞车系统120的操作方法500。方法500可以由机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器来执行。作为一个示例，图1的控制器150可以执行方法500。如上所述，可操作来执行方法500的控制器可以是诸如图6的计算机600之类的计算机。方法500可以存储在控制器的存储器(例如，图6的存储器620)中。
方法500可以在步骤505开始并前进到步骤510。在步骤510，第一电机220和第二电机240中的一个或多个接收卷绕有效载荷线130的指令。在一些实施例中，接收到的指令指示第一电机220和/或第二电机240将有效载荷线130卷入或放出。如上所述，可以通过在第一方向上转动主卷筒210和/或夹送辊130中的一个或多个来放出有效载荷线130，并且可以通过在第二方向上转动主卷筒210和/或夹送辊130中的一个或多个来卷入有效载荷线130。
在一些实施例中，通过指示第一电机220执行制动功能并指示第二电机240在第一方向上转动来将有效载荷线130放出。在一些其他实施例中，通过指示第一电机220在第二方向上转动并指示第二电机240施加制动功能来将有效载荷线130卷入。在一些实施例中，接收到的指令指示第一电机220和/或第二电机240以特定速度工作。在其他实施例中，接收到的指令指示第一电机220和/或第二电机240将有效载荷线130拉紧。尽管本公开描述了可从机载有效载荷控制系统100的一个或多个控制器接收的特定类型的指令，但是本公开认识到所接收的指令可以包括可以使得绞车系统120能够控制有效载荷线130的第二端130b的位置的任何合适的信息。在一些实施例中，在第一电机220和/或第二电机240接收到卷绕有效载荷线130的指令之后，方法500前进到步骤520。
在步骤520，第一电机220和/或第二电机240基于在步骤510接收到的指令进行操作。例如，第一电机220可以响应于接收到执行制动功能的指令而施加制动功能。作为另一示例，第二电机240可以开始在第一方向上以特定速率(例如，150rpm)转动夹送辊230a，以增加有效载荷线130的长度。可以串行地实施指令或同时实施指令。在一些实施例中，实施在步骤510接收到的指令使得有效载荷线130的第二端130b的位置(例如，纬度、经度和高度)得以维持。
图6示出了示例计算机系统600。计算机系统600可被图1的机载有效载荷控制系统100使用。例如，图1的控制器150可以是计算机系统600。在特定实施例中，一个或多个计算机系统600执行本文描述或示出的一个或多个方法中的一个或多个步骤。在特定实施例中，一个或多个计算机系统600提供本文描述或示出的功能。在特定实施例中，在一个或多个计算机系统600上运行的软件执行本文描述或示出的一个或多个方法中的一个或多个步骤，或者提供本文描述或示出的功能。特定实施例包括一个或多个计算机系统600的一个或多个部分。在本文中，在适当的情况下，对计算机系统的提及可以包含计算设备，反之亦然。另外，在适当的情况下，对计算机系统的提及可以包含一个或多个计算机系统。
本公开预期到任何合适数量的计算机系统600。本公开预计到采取任何合适物理形式的计算机系统600。作为示例而非限制，计算机系统600可以是嵌入式计算机系统、片上系统(SOC)、单板计算机系统(SBC)(诸如，例如，模块计算机(COM)或模块系统(SOM))、台式计算机系统、膝上型或笔记本计算机系统、交互式信息亭、大型机、计算机系统网格、移动电话、个人数字助理(PDA)、服务器、平板计算机系统，或其中两种或更多种的组合。在适当的情况下，计算机系统600可以包括一个或多个计算机系统600；是单一或分布式的；跨越多个地点；跨越多个机器；跨越多个数据中心；或驻留在云中，云可以包括一个或多个网络中的一个或多个云组件。在适当的情况下，一个或多个计算机系统600可以在没有实质的空间或时间限制的情况下执行本文描述或示出的一个或多个方法中的一个或多个步骤。作为示例而非限制，一个或多个计算机系统600可以实时地或以批处理模式执行本文描述或示出的一个或多个方法中的一个或多个步骤。在适当的情况下，一个或多个计算机系统600可以在不同的时间或在不同的位置处执行本文描述或示出的一个或多个方法中的一个或多个步骤。
在特定实施例中，计算机系统600包括处理器610、存储器620、存储装置630、输入/输出(I/O)接口640、通信接口650和总线660。尽管本公开描述并示出了具有特定布置下的特定数量的特定组件的特定计算机系统，但是本公开预期到具有任何合适布置下的任何合适数量的任何合适组件的任何合适计算机系统。
在特定实施例中，处理器610包括用于执行指令的硬件，指令诸如是组成计算机程序的那些指令。作为示例而非限制，为了执行指令，处理器610可以从内部寄存器、内部高速缓存、存储器620或存储装置630中取回(或取出)指令；解码并执行它们；然后将一个或多个结果写入到内部寄存器、内部高速缓存、存储器620或存储装置630。在特定实施例中，处理器610可包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部高速缓存。在适当的情况下，本公开预期到包括任何合适数量的任何合适内部高速缓存的处理器610。作为示例而非限制，处理器610可以包括一个或多个指令高速缓存、一个或多个数据高速缓存以及一个或多个转换后备缓冲器(TLB)。指令高速缓存中的指令可以是存储器620或存储装置630中的指令的副本，并且指令高速缓存可以加速处理器610对那些指令的取回。数据高速缓存中的数据可以是存储器620或存储装置630中的供在处理器610处执行的指令进行操作的数据的副本；在处理器610处执行的先前指令的结果，供在处理器610处执行的后续指令进行访问或用于写入到存储器620或存储装置630；或者其他合适的数据。数据高速缓存可以加速处理器610的读取或写入操作。TLB可以加速处理器610的虚拟地址转换。在特定实施例中，处理器610可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部寄存器。本公开预期到视情况包括任何合适数量的任何合适内部寄存器的处理器610。在适当的情况下，处理器610可以包括一个或多个算术逻辑单元(ALU)；是多核处理器；或者包括一个或多个处理器610。尽管本公开描述并示出了特定的处理器，但是本公开预期到任何合适的处理器。
在特定实施例中，存储器620包括用于存储供处理器610执行的指令或供处理器610进行操作的数据的主存储器。作为示例而非限制，计算机系统600可以将来自存储装置630或另一个源(诸如，例如，另一个计算机系统600)的指令加载到存储器620。处理器610然后可以将来自存储器620的指令加载到内部寄存器或内部高速缓存。为了执行这些指令，处理器610可以从内部寄存器或内部高速缓存中取回这些指令并对它们进行解码。在执行这些指令期间或之后，处理器610可以向内部寄存器或内部高速缓存写入一个或多个结果(其可以是中间结果或最终结果)。处理器610然后可以将这些结果中的一个或多个写入到存储器620。在特定实施例中，处理器610仅执行一个或多个内部寄存器或内部高速缓存中的指令或存储器620(对照存储装置630或其他地方)中的指令，并且仅对一个或多个内部寄存器或内部高速缓存中的数据或存储器620(对照存储装置630或其他地方)中的数据进行操作。一个或多个存储器总线(其可以各自包括地址总线和数据总线)可以将处理器610耦接到存储器620。总线660可以包括一个或多个存储器总线，如下所述。在特定实施例中，一个或多个存储器管理单元(MMU)驻留在处理器610与存储器620之间并促进处理器610所请求的对存储器620的存取。在特定实施例中，存储器620包含随机存取存储器(RAM)。在适当的情况下，该RAM可以是易失性存储器。在适当的情况下，该RAM可以是动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)。而且，在适当的情况下，该RAM可以是单端口或多端口的RAM。本公开预期到任何合适的RAM。在适当的情况下，存储器620可以包括一个或多个存储器620。尽管本公开描述并示出了特定的存储器，但是本公开预期到任何合适的存储器。
在特定实施例中，存储装置630包括用于数据或指令的海量存储装置。作为示例而非限制，存储装置630可以包括硬盘驱动器(HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(USB)驱动器，或这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，存储装置630可以包括可移动介质或不可移动(或者说固定)介质。在适当的情况下，存储装置630可以在计算机系统600内部或在计算机系统600外部。在特定实施例中，存储装置630是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储装置630包括只读存储器(ROM)。在适当的情况下，该ROM可以是掩模编程ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存，或者这些中的两个或更多个的组合。本公开预期到海量存储装置630采取任何合适的物理形式。在适当的情况下，存储装置630可以包括一个或多个促进处理器610与存储装置630之间的通信的存储控制单元。在适当的情况下，存储装置630可以包括一个或多个存储装置630。尽管本公开描述并示出了特定的存储装置，但是本公开预期到任何合适的存储装置。
在特定实施例中，I/O接口640包括为计算机系统600与一个或多个I/O设备之间的通信提供一个或多个接口的硬件、软件或两者。在适当的情况下，计算机系统600可以包括这些I/O设备中的一个或多个。这些I/O设备中的一个或多个可以实现人与计算机系统600之间的通信。作为示例而非限制，I/O设备可以包括键盘、小键盘、麦克风、监视器、鼠标、打印机、扫描仪、扬声器、静止照相机、触笔、平板、触摸屏、轨迹球、摄像机、另一个合适的I/O设备，或者这些中的两个或更多个的组合。I/O设备可以包括一个或多个传感器。本公开预期到任何合适的I/O设备以及用于它们的任何合适的I/O接口640。在适当的情况下，I/O接口640可以包括一个或多个使得处理器610能够驱动这些I/O设备中的一个或多个I/O设备的设备或软件驱动程序。在适当的情况下，I/O接口640可以包括一个或多个I/O接口640。尽管本公开描述并示出了特定的I/O接口，但是本公开预期到任何合适的I/O接口。
在特定实施例中，通信接口650包括为计算机系统600与一个或多个其他计算机系统600或一个或多个网络之间的通信(诸如，例如，基于分组的通信)提供一个或多个接口的硬件、软件或两者。作为示例而非限制，通信接口650可以包括用于与以太网或其他基于有线的网络进行通信的网络接口控制器(NIC)或网络适配器，或者用于与诸如WI-FI网络之类的无线网络进行通信的无线NIC(WNIC)或无线适配器。本公开预期到任何合适的网络及其任何合适的通信接口650。作为示例而非限制，计算机系统600可以与自组织网络、个人局域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)或因特网的一个或多个部分或者这些中的两个或更多个的组合进行通信。这些网络中的一个或多个的一个或多个部分可以是有线或无线的。作为一个示例，计算机系统600可以与无线PAN(WPAN)(诸如，例如，蓝牙WPAN)、WI-FI网络、WI-MAX网络、蜂窝电话网络(诸如，例如，全球移动通信系统(GSM)网络)或其他合适的无线网络或这些中的两个或更多个的组合进行通信。在适当的情况下，计算机系统600可以包括用于这些网络中的任何网络的任何合适的通信接口650。在适当的情况下，通信接口650可以包括一个或多个通信接口610。尽管本公开描述并示出了特定的通信接口，但是本公开预期到任何合适的通信接口。
在特定实施例中，总线660包括将计算机系统600的组件相互耦接的硬件、软件或两者。作为示例而非限制，总线660可以包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强型工业标准体系结构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准体系结构(ISA)总线、INFINIBAND(无限带)互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微通道架构(MCA)总线、外设部件互连(PCI)总线、快速PCI(PCIe)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会本地(VLB)总线或另一合适的总线，或者这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，总线660可以包括一个或多个总线712。尽管本公开描述并示出了特定的总线，但是本公开预期到任何合适的总线或互连。
计算机系统600的组件可以被集成或分离。在一些实施例中，计算机系统600的组件可以各自被容纳在单个机箱内。计算机系统600的操作可以由更多组件、更少组件或其他组件来执行。此外，计算机系统600的操作可以使用可以包括软件、硬件、其他逻辑或前述者的任何合适组合的任何合适的逻辑来执行。
在本文中，一个或多个计算机可读非暂时性存储介质可以包括一个或多个基于半导体的集成电路(IC)或其他IC(诸如，例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))、硬盘驱动器(HDD)、混合硬盘驱动器(HHD)、光盘、光盘驱动器(ODD)、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器(FDD)、磁带、固态驱动器(SSD)、RAM驱动器、SECURE DIGITAL(安全数字)卡或驱动器、任何其他合适的计算机可读非暂时性存储介质，或者这些中的两个或更多个的任何合适组合。在适当的情况下，计算机可读非暂时性存储介质可以是易失性的、非易失性的，或者易失性和非易失性的组合。
在本文中，“或”是包含性的而不是排他性的，除非另有明确指出或者通过上下文另外指出。因此，在本文中，“A或B”意指“A、B或两者”，除非另有明确指出或者通过上下文另外指出。而且，“和”既是联合的也是各自的，除非另有明确指出或者通过上下文另外指出。因此，在本文中，“A和B”意指“A和B，联合地或分别地”，除非另有明确指出或者通过上下文另外指出。
本公开的范围包含本领域普通技术人员将理解的对本文描述或示出的示例性实施例的所有改变、替代、变化、变更和修改。本公开的范围不限于本文描述或示出的示例性实施例。而且，虽然本公开在本文中将各个实施例描述和示出为包括特定组件、元件、功能、操作或步骤，但是这些实施例中的任何一个可以包括在本文中的任何地方描述或示出的组件、元件、功能、操作或步骤中的任何一个的本领域普通技术人员将理解的任何组合或排列。另外，在所附权利要求中对适配为、布置为、能够、配置为、使能为、可操作来或操作来执行特定功能的装置或系统或者装置或系统的组件的提及包含该装置、系统、组件，无论其或该特定功能是否被激活、打开或解锁，只要该装置、系统或组件被这样适配、布置、能够、配置、使能、可操作或操作即可。

Claims (14)

1.一种在飞行器中使用的绞车系统，所述绞车系统包括：
有效载荷线，包括传感器、第一端和第二端，其中：
第二端可操作来耦接到有效载荷；以及
传感器可操作来检测关于有效载荷线的信息并将检测到的信息发送给至少一个控制器；
主卷筒，有效载荷线缠绕在该主卷筒上；
第一电机，可操作来响应于从所述至少一个控制器接收到指令而在第一方向和第二方向上转动主卷筒，其中在第一方向上转动主卷筒将有效载荷线送出，并且在第二方向上转动轮盘将有效载荷线卷入；
第一夹送辊和第二夹送辊，有效载荷线在第一夹送辊和第二夹送辊之间穿过，其中第一夹送辊和第二夹送辊被配置为维持有效载荷线上的张力；以及
第二电机，可操作来响应于从所述至少一个控制器接收到指令而转动第一夹送辊和第二夹送辊，其中在第一方向上转动所述夹送辊将有效载荷线送出，并且在第二方向上转动所述夹送辊将有效载荷线卷入；
其中：
第一电机和第二电机配合以送出和卷入有效载荷线；以及
基于由所述传感器检测到的信息转动所述主卷筒或第一夹送辊和第二夹送辊中的一个或多个，以在飞行器在空中时控制有效载荷线的第二端的位置，并且
响应于确定将有效载荷线卷入，第一电机在第二方向上转动主卷筒并且第二电机施加制动功能，或者，响应于确定将有效载荷线送出，第二电机在第二方向上转动第一夹送辊和第二夹送辊中的一个或多个并且第一电机施加制动功能，使得保持有效载荷线在主卷筒与第一夹送辊和第二夹送辊之间绷紧。
2.如权利要求1所述的绞车系统，还包括所述至少一个控制器，所述至少一个控制器可操作来向第一电机和第二电机中的每一个提供指令，其中所述指令使第一电机和第二电机中的一个或多个转动主卷筒和夹送辊中的一个或多个或者向主卷筒和夹送辊中的一个或多个施加制动功能。
3.如权利要求2所述的绞车系统，还包括：
第一编码器，与第一电机相关联，第一编码器可操作来检测关于主卷筒上的有效载荷线的信息；和
第二编码器，与第二电机相关联，第二编码器可操作来检测关于第一夹送辊与第二夹送辊之间的有效载荷线的信息。
4.如权利要求3所述的绞车系统，其中，所述至少一个控制器被配置为：
从第一编码器和第二编码器中的一个或多个接收信息；和
基于接收到的信息，向第一电机或第二电机中的一个或多个提供指令以调整以下各项中的一个或多个：
有效载荷线的速度；
有效载荷线的加速度；以及
有效载荷线的位置。
5.如权利要求1所述的绞车系统，还包括锁定机构，该锁定机构可操作来防止主卷筒转动。
6.如权利要求5所述的绞车系统，其中，所述夹送辊被配置为切割有效载荷线，其中切割有效载荷线包括：
使用锁定机构来锁定主卷筒；和
增加第二电机的速度。
7.如权利要求1所述的绞车系统，还包括伺服电机，该伺服电机可操作来移动滑动轴，其中：
该滑动轴包括引导孔，有效载荷线穿过该引导孔；并且
移动该滑动轴使得有效载荷线以基本均匀的方式分布在主卷筒周围。
8.一种在飞行器中使用的绞车系统的控制器，该控制器可操作来：
从绞车系统的传感器接收关于有效载荷线的信息，有效载荷线包括第一端和第二端；
基于从所述传感器接收的信息向绞车系统的至少一个电机提供指令，以在飞行器在空中时控制有效载荷线的第二端的位置，其中绞车系统包括：
第一电机，可操作来在第一方向和第二方向上转动绞车系统的主卷筒，其中在第一方向上转动主卷筒将有效载荷线送出，并且在第二方向上转动主卷筒将有效载荷线卷入；和
第二电机，可操作来转动绞车系统的第一夹送辊和第二夹送辊，其中在第一方向上转动所述夹送辊将有效载荷线送出，并且在第二方向上转动所述夹送辊将有效载荷线卷入；
其中，第一电机和第二电机配合以送出和卷入有效载荷线，并且
响应于确定将有效载荷线卷入，控制器指示第一电机在第二方向上转动主卷筒并且指示第二电机施加制动功能，或者，响应于确定将有效载荷线送出，控制器指示第二电机在第二方向上转动第一夹送辊和第二夹送辊中的一个或多个并且指示第一电机施加制动功能，使得保持有效载荷线在主卷筒与第一夹送辊和第二夹送辊之间绷紧。
9.如权利要求8所述的控制器，还包括：
从与第一电机相关联的第一编码器接收关于主卷筒上的有效载荷线的信息；和
从与第一夹送辊和第二夹送辊相关联的第二编码器接收关于第一夹送辊与第二夹送辊之间的有效载荷线的信息。
10.如权利要求9所述的控制器，其中，向第一电机和第二电机中的一个或多个提供的指令基于从第一编码器和第二编码器中的一个或多个接收到的信息。
11.如权利要求10所述的控制器，其中，给第一电机或第二电机中的一个或多个的指令包括用于调整以下各项中的一个或多个的指令：
有效载荷线的速度；
有效载荷线的加速度；以及
有效载荷线的位置。
12.一种在飞行器中使用的用于绞车系统的方法，该方法包括：
从传感器接收关于有效载荷线的信息，其中有效载荷线包括第一端和第二端，第一端耦接到绞车系统的主卷筒，并且第二端被配置为耦接到有效载荷；
从控制器接收基于从传感器接收的信息卷绕有效载荷线的指令；和
基于所述指令来操作绞车系统的第一电机和绞车系统的第二电机中的一个或多个，其中，所述第一电机和第二电机中的一个或多个被操作以在飞行器在空中时控制有效载荷线的第二端的位置，并且
响应于确定将有效载荷线卷入，第一电机在第二方向上转动主卷筒并且第二电机施加制动功能，或者，响应于确定将有效载荷线送出，第二电机在第二方向上转动第一夹送辊和第二夹送辊中的一个或多个并且第一电机施加制动功能，使得保持有效载荷线在主卷筒与第一夹送辊和第二夹送辊之间绷紧。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述卷绕有效载荷线的指令包括卷入或放出有效载荷线的指令。
14.如权利要求12所述的方法，还包括：
接收关于以下各项中的一个或多个的信息：
主卷筒上的有效载荷线；
第一夹送辊与第二夹送辊之间的有效载荷线；
其中，关于主卷筒上的有效载荷线的信息是从与第一电机相关联的第一编码器接收的，并且关于第一夹送辊与第二夹送辊之间的有效载荷线的信息是从与第一夹送辊和第二夹送辊相关联的第二编码器接收的。
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