CN109792513B - 一种飞行器及其光学传感器配置方法 - Google Patents

一种飞行器及其光学传感器配置方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109792513B
CN109792513B CN201780056672.6A CN201780056672A CN109792513B CN 109792513 B CN109792513 B CN 109792513B CN 201780056672 A CN201780056672 A CN 201780056672A CN 109792513 B CN109792513 B CN 109792513B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical sensor
view
field
aircraft
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780056672.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109792513A (zh
Inventor
T.D.格雷尼耶
L.L.勒格兰三世
B.J.奥布里恩
J.J.沃森
R.D.威尔什
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amazon Technologies Inc
Original Assignee
Amazon Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amazon Technologies Inc filed Critical Amazon Technologies Inc
Publication of CN109792513A publication Critical patent/CN109792513A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109792513B publication Critical patent/CN109792513B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20Image signal generators
    • H04N13/204Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/243Image signal generators using stereoscopic image cameras using three or more 2D image sensors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20Image signal generators
    • H04N13/204Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/239Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/20Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft
    • B64C27/26Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft characterised by provision of fixed wings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/0008Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded
    • B64C29/0016Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers
    • B64C29/0025Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis horizontal when grounded the lift during taking-off being created by free or ducted propellers or by blowers the propellers being fixed relative to the fuselage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00Equipment not otherwise provided for
    • B64D47/08Arrangements of cameras
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U20/00Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/70Constructional aspects of the UAV body
    • B64U20/77Constructional aspects of the UAV body the body being formed integrally with wings or rotor supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
    • B64U30/299Rotor guards
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/90Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/10Rotorcrafts
    • B64U10/13Flying platforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/10Propulsion
    • B64U50/13Propulsion using external fans or propellers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2213/00Details of stereoscopic systems
    • H04N2213/001Constructional or mechanical details

Abstract

描述了一种飞行器,诸如无人驾驶飞行器(“UAV”),所述飞行器包括多个传感器,诸如立体相机,所述传感器沿着所述飞行器的周边框架安装并且被布置来生成围绕所述飞行器的场景。所述传感器可安装在所述周边框架的小翼中或小翼上。所述多个传感器中的每一个具有视场,并且所述多个光学传感器被布置和/或取向成使得它们的视场贯穿围绕所述周边框架的连续空间彼此重叠。所述视场还可包括所述周边框架的一部分或与所述周边框架相邻的空间。

Description

一种飞行器及其光学传感器配置方法
背景技术
本申请要求2016年9月14日提交的题为“Aerial Vehicle Optical SensorConfiguration”的美国申请号15 / 265,793的权益,所述申请以引用的方式整体并入本文。
已经在无人驾驶飞行器(UAV)上使用光学传感器来测量或捕获飞行器周围的空间的图像。例如,已经使用相机来检测UAV周围的物体。利用光学传感器测量UAV周围的空间传统上受到光学传感器的范围、UAV的几何形状和用于光学传感器的底座以及UAV上的光学传感器的数量的限制。
将光学传感器安装在UAV上的传统安装位置,诸如在UAV的框架下方的万向节上,导致UAV周围的空间无法测量或成为“盲点”。例如,如果传感器是从在UAV中部的正上方或正下方延伸的结构安装,则盲点可能存在于UAV附近,传感器上方或下方,和/或UAV上方或下方。盲点是不良的,因为无法检测盲点中的物体。
通过安装指向盲点的另外的光学传感器,可减少盲点;然而,添加光学传感器及其对应的布线和安装硬件会增加UAV的重量。另外,安装光学传感器可能会增加阻力,否则会对飞行、起飞和/或着陆性能产生负面影响。此外,添加另外的光学传感器及其安装硬件可能会产生另外的盲点。另外,将传感器添加到UAV可能会增加计算资源,并且相关地,增加处理由传感器提供的数据所需的电力。
附图说明
参照附图来阐述详细描述。在图中,参考标号最左侧的数字标识所述参考标号首次出现的图。
图1描绘了根据一种实现方式的飞行器配置的视图。
图2A和图2B描绘了根据一种实现方式的分别安装到飞行器的前小翼和后小翼的光学传感器的视图。
图3描绘了根据一种实现方式的多个光学传感器和水平围绕飞行器的连续空间的视图。
图4描绘了根据一种实现方式的飞行器的侧视图,所述飞行器包括光学传感器,所述光学传感器具有延伸到飞行器下方的空间中的视场。
图5是示出根据一种实现方式的用于生成表示水平围绕飞行器的连续空间的场景的示例性过程的流程图。
图6是可与各种实现方式一起使用的飞行器控制系统的说明性实现方式的框图。
虽然在本文中通过举例来描述实现方式,但是本领域的技术人员将认识到,所述实现方式不限于所描述的示例或附图。应理解,附图及其详细描述并不意图将实现方式限制于所公开的具体形式,而正相反,其意图是涵盖属于如由所附权利要求书限定的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。所使用的标题是仅出于组织的目的,而并不意图用于限制说明书或权利要求书的范围。如贯穿本申请所使用的,词语“可”是以许可性意义使用(即,意味着有可能),而非以强制性意义使用(即,意味着必须)。类似地,术语“包括(include/including/includes)”意味着“包括但不限于”。如本文所使用的,术语“联接”可指连接在一起的两个或更多个部件,无论所述连接是永久的(例如,焊接的)还是临时的(例如,栓接的)、直接的还是间接的(即,通过中间物)、机械的、化学的、光学的还是电气的。如本文所使用的,“水平”飞行是指在基本上平行于地面(即海平面)的方向上行进的飞行,并且“竖直”飞行是指从地球中心基本上径向向外行进的飞行。普通技术人员应理解,轨迹可包括“水平”飞行矢量和“竖直”飞行矢量两种分量。如本文结合角度所使用的,“大致”意味着在+/-10度内。
具体实施方式
本公开描述了一种飞行器的配置,诸如无人驾驶飞行器(“UAV”),所述飞行器具有沿着飞行器的周边框架定位的多个传感器,诸如光学传感器、相机等。传感器可附接到周边框架的小翼或其他结构。每个传感器可包括立体相机,所述立体相机以围绕飞行器的周边的配置来取向或布置,使得立体相机的视场的边缘邻近、平行于和/或包围飞行器的周边框架的一部分。同样地,配置的每个立体相机的视场与配置的至少一个其他立体相机的视场重叠。在一些实现方式中,立体相机的视场的水平对准相对于行进方向有所偏移。本文公开的配置可提供用于使用少至四个传感器来生成表示(例如,水平或竖直)围绕飞行器的连续空间的场景。本文公开的配置可提供用于将周边框架的外表面或靠近飞行器的周边框架的外表面的空间包括在传感器的视场内,这可提供用于检测在靠近飞行器的空间处的物体并减少盲点。
图1示出根据一种实现方式的飞行器100的视图。在一些实现方式中,飞行器100是UAV。如所示出,飞行器100包括周边框架104,所述周边框架104包括前翼120、下后翼124、上后翼122和两个水平侧轨130-1、130-2。水平侧轨130联接到前翼120的相反端部以及上后翼122和下后翼124的相反端部。在一些实现方式中,联接可利用角接合部进行,所述角接合部诸如左前角接合部131-1、右前角接合部131-2、右后角接合部131-3和左后角接合部131-4。在这种实现方式中,角接合部是周边框架104的一部分。
周边框架104的部件,诸如前翼120、下后翼124、上后翼122、侧轨130-1、130-2以及角接合部131可由任何一种或多种合适的材料形成,所述材料诸如石墨、碳纤维、铝、钛等或其任何组合。在所示出的示例中,飞行器100的周边框架104的部件各自由碳纤维形成并且在拐角处使用角接合部131接合。周边框架104的部件可使用各种各样的技术来联接。例如,如果周边框架104的部件是碳纤维,那么它们可被装配在一起并且使用二次胶合(这是本领域技术人员已知的技术)来接合。在其他实现方式中,周边框架104的部件可利用一种或多种附接机构(诸如,螺钉、铆钉、闩锁、四分之一转紧固件等)来附连,或另外以永久或可拆卸的方式固定在一起。
前翼120、下后翼124和上后翼122以三翼配置来定位,并且当UAV在一个或多个方向上移动时每个机翼向飞行器100提供升力。例如,机翼可各自具有在水平飞行期间由于气流在机翼之上经过而产生升力的翼型形状。
前翼120的相反端部可联接到角接合部131,诸如右前角接合部131-2和左前角接合部131-1。在一些实现方式中,前翼可包括一个或多个襟翼127(或副翼),其可能能够单独地或与升力电机106、升力螺旋桨102、推力电机110、推力螺旋桨112和/或以下讨论的后翼上的其他襟翼相结合地调整飞行器100的俯仰、偏航和/或横滚。在一种或多种实现方式中,襟翼127可用作保护罩,以进一步阻止在飞行器100外部的物体接近升力螺旋桨102。例如,当飞行器100正在竖直方向上移动或正在悬停时,襟翼127可伸展以增加围绕升力螺旋桨102的一部分的保护屏障的大小。
在一些实现方式中,前翼120可包括两对或更多对襟翼127,如图1所示。在其他实现方式中,例如,如果没有前推力电机110-1,那么前翼120可仅包括基本上沿前翼120的长度延伸的单个襟翼127。如果前翼120不包括襟翼127,那么升力电机106和升力螺旋桨102、推力电机110、推力螺旋桨112和/或后翼的襟翼可在飞行期间控制飞行器100的俯仰、偏航和/或横滚。
下后翼124的相反端部可联接到角接合部131,诸如右后角接合部131-3和左后角接合部131-4。右后角接合部131-3和左后角接合部131-4可以是小翼。在一些实现方式中,下后翼可包括一个或多个襟翼123,其可单独地或与升力电机106、升力螺旋桨102、推力电机110、推力螺旋桨112和/或前翼的襟翼127相结合地调整飞行器100的俯仰、偏航和/或横滚。在一些实现方式中,襟翼123还可用作保护罩,以进一步阻止在飞行器100外部的物体接近升力螺旋桨102。例如,当飞行器100正在竖直方向上移动或正在悬停时,襟翼123可伸展,这类似于前翼120的前襟翼127的伸展。
在一些实现方式中,后翼124可分别包括如图1所示的一个或多个襟翼123或者两对或更多对襟翼。在其他实现方式中,例如,如果没有安装到下后翼的后推力电机110-2,那么后翼124可仅包括基本上沿下后翼124的长度延伸的单个襟翼123。在其他实现方式中,如果下后翼包括两个推力电机,那么下后翼可被配置成包括三个襟翼123,下后翼124的任一端部上各有一个,并且安装到下后翼124的两个推力电机之间有一个。
上后翼122的相反端部可联接到角接合部131,诸如右后角接合部131-3和左后角接合部131-4。在一些实现方式中,像下后翼124一样,上后翼122可包括一个或多个襟翼(未示出)或副翼,其可单独地或与升力电机106、升力螺旋桨102、推力电机110、推力螺旋桨112和/或其他机翼的其他襟翼(未示出)相结合地调整飞行器100的俯仰、偏航和/或横滚。在一些实现方式中,襟翼可能能够形成保护罩,所述保护罩可阻止在飞行器100外部的物体接近升力螺旋桨102。当飞行器100正在竖直方向上移动或正在悬停时,襟翼可伸展,这类似于前翼120的前襟翼127或下后翼的襟翼123的伸展。
前翼120、下后翼124和上后翼122可被定位并且被成比例地设定大小,以在飞行器100正在水平方向上移动时向飞行器提供稳定性。例如,下后翼124和上后翼122竖直地堆叠,使得由下后翼124和上后翼122中的每一个生成的竖直升力矢量靠近在一起,这可能在水平飞行期间引起不稳定。相比之下,前翼120与后翼纵向分离,使得由前翼120生成的竖直升力矢量与下后翼124和上后翼122的竖直升力矢量一起作用,从而提供效率、稳定化和控制。
在一些实现方式中,为进一步增加飞行器100的稳定性和对其的控制,一个或多个小翼121或稳定臂也可联接到周边框架104并且被包括为周边框架104的一部分。在关于图1示出的示例中,存在分别安装到左前角接合部131-1和右前角接合部131-2的下侧的两个前小翼121-1和121-2。小翼121在大致垂直于前翼120和水平侧轨130的向下方向上延伸。同样地,两个后角接合部131-3、131-4也被形成并且作为小翼操作,其在飞行器100正在水平方向上移动向飞行器100提供另外的稳定性和控制。
小翼121和后角接合部131-3、131-4可具有与飞行器100的长度、宽度和高度成比例的尺寸,并且可基于飞行器100的大致重心来定位以在水平飞行期间向飞行器100提供稳定性和控制。在一种实现方式中,从飞行器100的前部到飞行器100的后部,飞行器100可为大致64.75英寸长,并且可为大致60.00英寸宽。在这种配置中,前翼120具有大致60.00英寸乘以大致7.87英寸的尺寸。下后翼124具有大致60.00英寸乘以大致9.14英寸的尺寸。上后翼122具有大致60.00英寸乘以大致5.47英寸的尺寸。下后翼与上后翼之间的竖直间隔为大致21.65英寸。小翼121在与UAV的周边框架的角接合部处为大致6.40英寸宽,在小翼的相反端部处为大致5.91英寸宽,并且为大致23.62英寸长。后角接合部131-3、131-4在与下后翼124联接的端部处为大致9.14英寸宽,在相反端部处为大致8.04英寸宽,并且为大致21.65英寸长。飞行器100的总重量为大致50.00磅。
中心框架107联接到周边框架104的内部。中心框架107包括中枢108和电机臂105,所述电机臂105从中枢108延伸并联接到周边框架104的内部。在此示例中,存在单个中枢108以及四个电机臂105-1、105-2、105-3和105-4。电机臂105中的每一个从中枢108的大致拐角处延伸,并且联接或端接到周边框架的相应内角中。在一些实现方式中,每个电机臂105可联接到周边框架104的角接合部131中。像周边框架104一样,中心框架107可由任何合适的材料形成,所述材料诸如石墨、碳纤维、铝、钛等或其任何组合。在此示例中,中心框架107由碳纤维形成并且在角接合部131处接合在周边框架104的拐角处。中心框架107到周边框架104的接合可使用以上讨论的用于接合周边框架104的部件的技术中的任何一种或多种来进行。
升力电机106联接在每个电机臂105的大致中心处,使得升力电机106和对应的升力螺旋桨102位于周边框架104内。在一种实现方式中,升力电机106在向下方向上安装到每个电机臂105的下侧或底侧,使得所述升力电机的安装到升力螺旋桨102的螺旋桨轴面向下。在其他实现方式中,如图1所示,升力电机106可在向上方向上安装到电机臂105的顶部,使得所述升力电机的安装到升力螺旋桨102的螺旋桨轴面向上。在此示例中,存在四个升力电机106-1、106-2、106-3、106-4,它们各自安装到相应电机臂105-1、105-2、105-3和105-4的上侧。
在一些实现方式中,多个升力电机可联接到每个电机臂105。例如,虽然图1示出其中每个升力电机安装到每个电机臂的顶部的四轴飞行器(quad-copter)配置,但是类似的配置可用于八轴飞行器(octo-copter)。例如,除了将升力电机106安装到每个电机臂105的上侧之外,还可将另一个升力电机安装到每个电机臂105的下侧并且在向下方向上对另一个升力电机进行取向。在另一种实现方式中,中心框架107可具有不同配置,诸如另外的电机臂。例如,八个电机臂可在不同的方向上延伸,并且升力电机可安装到每个电机臂。
升力电机可以是能够利用升力螺旋桨102生成足够的旋转速度以提升飞行器100和任何所接合的有效载荷、从而使得能够对所述有效载荷进行空中运输的任何形式的电机。
升力螺旋桨102安装到每个升力电机106。升力螺旋桨102可以是任何形式的螺旋桨(例如,石墨、碳纤维),并且其大小足以提升飞行器100和飞行器100所接合的任何有效载荷,使得飞行器100可在空中航行,以便例如将有效载荷递送到递送位置。例如,升力螺旋桨102各自可以是具有二十四英寸的尺寸或直径的碳纤维螺旋桨。虽然图1的图示示出了全部具有相同大小的升力螺旋桨102,但是在一些实现方式中,升力螺旋桨102中的一个或多个可为不同的大小和/或尺寸。同样地,虽然此示例包括四个升力螺旋桨102-1、102-2、102-3、102-4,但是在其他实现方式中,可利用更多或更少的螺旋桨作为升力螺旋桨102。同样地,在一些实现方式中,升力螺旋桨102可定位在飞行器100上的不同位置处。另外,在本文所描述的实现方式中,替代的推进方法可用作“电机”。例如,风扇、喷气机、涡轮喷气机、涡轮风扇、喷气式发动机、内燃机等可(与螺旋桨或其他装置一起)用来为UAV提供升力。
除了升力电机106和升力螺旋桨102之外,飞行器100还可包括一个或多个推力电机110和对应的推力螺旋桨112。推力电机和推力螺旋桨可与升力电机106和升力螺旋桨102相同或不同。例如,在一些实现方式中,推力螺旋桨可由碳纤维形成并且为大致十八英寸长。在其他实现方式中,推力电机可利用其他形式的推进来推进飞行器。例如,风扇、喷气机、涡轮喷气机、涡轮风扇、喷气式发动机、内燃机等可(与螺旋桨或其他装置一起)用作推力电机。
推力电机和推力螺旋桨可相对于飞行器100的周边框架104和中心框架107以大致九十度取向,并且用来提高包括水平分量的飞行的效率。例如,当飞行器100正在水平方向上行进时,推力电机可被接合以通过推力螺旋桨提供水平推力以便水平地推进飞行器100。因此,可减小升力电机106所利用的速度和电力。可替代地,在所选的实现方式中,推力电机可相对于周边框架104和中心框架107以大于或小于九十度的角度取向,以提供推力和升力的组合。
在图1所示的示例中,飞行器100包括两个推力电机110-1、110-2和对应的推力螺旋桨112-1、112-2。具体地,在所示的示例中,存在联接到前翼120并定位在其大致中点附近的前推力电机110-1。前推力电机110-1被取向成使得对应的推力螺旋桨112-1定位在周边框架104内。第二推力电机联接到下后翼124并定位在其大致中点附近。后推力电机110-2被取向成使得对应的推力螺旋桨112-2定位在周边框架104内。
虽然图1所示的示例示出具有两个推力电机110和对应的推力螺旋桨112的飞行器100,但是在其他实现方式中,可存在更少或另外的推力电机和对应的推力螺旋桨。例如,在一些实现方式中,飞行器100可仅包括单个后推力电机110和对应的推力螺旋桨112。在另一种实现方式中,可存在安装到下后翼124的两个推力电机和对应的推力螺旋桨。在这种配置中,前推力电机110-1可包括在飞行器100中或从飞行器100中省略掉。同样地,虽然图1所示的示例示出被取向来将推力螺旋桨定位在周边框架104内的推力电机,但是在其他实现方式中,推力电机110中的一个或多个可被取向成使得对应的推力螺旋桨112被取向成在周边框架104外部。
周边框架104可通过阻止从飞行器100的侧面接近升力螺旋桨102来保护飞行器100免受外物的影响,并且可增加飞行器100的结构完整性。如果飞行器100正在水平行进并且与外物(例如,墙壁、建筑物)碰撞,那么飞行器100与外物之间的撞击将是与周边框架104而不是与螺旋桨的撞击。同样地,因为周边框架104与中心框架107互连,所以来自撞击的力在周边框架104和中心框架107两者上消散。
周边框架104还提供可在其上或其中安装飞行器100的一个或多个部件的结构。可替代地,或除此之外,飞行器100的一个或多个部件可安装或定位在周边框架104的部分的空腔内。例如,一根或多根天线可安装在前翼120上或安装在其中。天线可发射和/或接收无线通信。例如,天线可用于Wi-Fi通信、卫星通信、近场通信(“NFC”)、蜂窝通信、或任何其他形式的无线通信。其他部件,诸如光学传感器(例如,相机)、飞行时间传感器、加速度计、倾斜仪、距离确定元件、万向节、全球定位系统(GPS)接收器/发射器、雷达、照明元件、扬声器、和/或飞行器100或飞行器控制系统(以下讨论)的任何其他部件等可同样地安装到周边框架104或安装在其中。同样地,标识或反射标识符可安装到周边框架104以帮助标识飞行器100。
在一些实现方式中,周边框架104还可包括可渗透材料(例如,网、筛网),其在周边框架104的顶表面和/或下表面之上延伸,从而围住中心框架107、升力电机106和/或升力螺旋桨102。
飞行器控制系统114也安装到中心框架107。在此示例中,飞行器控制系统114安装到中枢108并且被围在保护屏障中。保护屏障可为控制系统114提供天气防护,使得飞行器100可在雨中和/或雪中操作,而不扰乱控制系统114。在一些实现方式中,保护屏障可具有空气动力学形状以在UAV正在包括水平分量的方向上移动时减小阻力。保护屏障可由任何材料形成,所述材料包括但不限于石墨-环氧树脂、Kevlar和/或玻璃纤维。在一些实现方式中,可利用多种材料。例如,可在需要发射和/或接收信号的区域中利用Kevlar。
同样地,飞行器100包括一个或多个电源模块155。在一些实现方式中,电源模块155可定位在侧轨130-1、130-2的空腔内。在其他实现方式中,电源模块155可安装或定位在UAV的其他位置处。用于UAV的电源模块155可以是任何形式的蓄电池电源、太阳能电源、燃气电源、超级电容器、燃料电池、替代发电来源或其组合。例如,电源模块155各自可以是6000mAh的锂离子聚合物蓄电池或聚合物锂离子(Li-poly、Li-Pol、LiPo、LIP、PLI或Lip)蓄电池。电源模块联接到飞行器控制系统114、升力电机106、推力电机110、光学传感器150和有效载荷接合机构154并且为它们提供电力。
在一些实现方式中,一个或多个电源模块155可被配置成使得在UAV已着陆或处于飞行中时,所述一个或多个电源模块可独立地被移除和/或由另一个电源模块替代。例如,当UAV着陆在一个位置处时,UAV可与所述位置处的充电构件接合,所述充电构件将给电源模块再充电。
如上所述,飞行器100还可包括有效载荷接合机构154。有效载荷接合机构154可被配置来接合并松开物品/或盛放物品(有效载荷)的容器。在此示例中,有效载荷接合机构154定位在飞行器100的周边框架104的中枢108下方并联接到所述中枢108。有效载荷接合机构154可具有足以牢固地接合和松开有效载荷的任何大小。在其他实现方式中,有效载荷接合机构154可作为在其中容纳物品的容器操作。有效载荷接合机构154与飞行器控制系统114通信(通过有线通信或无线通信)并且由飞行器控制系统114控制。示例性有效载荷接合机构在2014年9月30日提交的题为“UNMANNED AERIAL VEHICLE DELIVERY SYSTEM”的共同待决的专利申请号14/502,707中有所描述,所述申请的主题以引用的方式整体并入本文。
第一光学传感器150、第二光学传感器151、第三光学传感器152和第四光学传感器153联接(或“固定”、“附接”、“安装”等)到周边框架104。第一光学传感器150和第二光学传感器151分别联接到左前角接合部131-1和右前角接合部131-2。如参考图2A更详细地讨论的,第一光学传感器150可固定到小翼121-1并且可从小翼121-1的内侧突出(或“延伸”)。第二光学传感器151可固定到小翼121-2并且从小翼121-2的外侧突出。第三光学传感器152可安装到右后角接合部131-3并且可从右后角接合部131-3的外侧突出。第四光学传感器153可安装到左后角接合部131-4并且从左后角接合部131-4的内侧突出。在其他实现方式中,传感器可位于其他位置,诸如机翼(例如,前翼120、上翼122)、襟翼(例如,襟翼123、127)。例如,多个传感器可安装或固定到单个小翼。
第一光学传感器150和第二光学传感器151位于飞行器100的底部部分143处,并且第三光学传感器152和第四光学传感器153位于飞行器100的顶部部分149处。飞行器100的底部部分143是周边框架107的位于水平中心线161下方的部分。飞行器100的顶部部分149是周边框架107的位于水平中心线161上方的部分。
光学传感器150、151、152和153可包括各种类型的传感器,诸如单镜头相机、立体相机、多镜头相机、数码照相机、红、绿、蓝(RGB)相机、摄像机、热像相机、红外传感器、以及光探测和测距(LIDAR)。如本文所使用的,“光学传感器”包括能够将光转换成电信号的传感器,所述电信号表示或指示包括在光学传感器的视场中的物体。在一些实现方式中,一个或多个光学传感器可包括其他类型的传感器(例如,可使用的声音导航和测距(SONAR)传感器)或由其他类型的传感器替代。一般来说,如本文所使用的,“传感器”包括能够检测或生成、或者用来检测或生成位于光学传感器的视场中的物体的表示的任何传感器。
在一些实现方式中,光学传感器包括具有两个或更多个成像元件的立体相机,所述成像元件能够一起使用以捕获或获得三维空间的图像。如本文所使用的,“成像元件”是指用来记录或捕获图像数据或可用来生成图像的数据的装置。例如,成像元件可包括光学仪器,诸如数码相机。在另一个示例中,成像元件包括用来将光传递到传感器和/或检测器的透镜。在一些实现方式中,立体相机具有用于每个透镜的单独的图像传感器、检测器或胶片框架。在一些示例中,单个传感器可与立体相机的多个透镜相结合地使用。
第一光学传感器150、第二光学传感器151、第三光学传感器152和第四光学传感器153各自可具有视角。如本文所使用的,“视角”是指光学传感器的检测器对电磁辐射敏感的角度。在一种或多种实现方式中,视角可以是可调整的。例如,视角可以是可由飞行器控制器114调整的。可水平地、竖直地或对角地测量视角。在一些实现方式中,光学传感器150、151、152和153可具有至少110度的水平视角和大于60度的竖直视角。在一些实现方式中,光学传感器150、151、152和153可具有各自为至少100度的水平视角。在其他实现方式中,光学传感器150、151、152和153可具有90度与100度之间的水平视角。在一些实现方式中,光学传感器150、151、152和153具有基本上相同的视角。在其他实现方式中,飞行器上的至少一个光学传感器的视角不同于飞行器上的其他光学传感器的视角。例如,可基于飞行器100的形状或每个相应光学传感器在周边框架上的位置来选择光学传感器150、151、152和153的视角。
第一光学传感器150、第二光学传感器151、第三光学传感器152和第四光学传感器153各自可具有视场。如本文所使用的,“视场”是指可观察到的世界中在某个时间可使用光学传感器测量(或“感测”)的空间。光学传感器的视场可取决于光学传感器相对于飞行器的位置和取向。光学传感器的视场还可取决于光学传感器的视角。对于立体相机,每个成像元件可具有视场,并且立体相机可具有组合视场。除非从上下文另外指出,否则立体相机的“视场”是指共同视场,这个共同视场由立体相机的成像元件的一个或多个视场的共同或重叠部分限定。
对于诸如立体相机的相机传感器,视角和视场可取决于立体相机的成像元件的一个或多个性质。例如,成像元件的透镜的焦距可确定立体相机的视角。在一些实现方式中,立体相机的视场和立体相机的视角可彼此成比例。例如,与具有相对较小视角的光学传感器相比,具有较大视角的光学传感器可具有较大的视场。
光学传感器150、151、152和153可布置成使得每个光学传感器150、151、152和153的相应视场与沿着周边框架的光学传感器150、151、152和153中的另一个的视场重叠。在一些实现方式中,光学传感器150、151、152和153被布置成使得每个光学传感器150、151、152和153的视场与光学传感器150、151、152和153中的两个其他光学传感器的视场重叠。例如,第一光学传感器150的视场和第二光学传感器151的视场可具有重叠,并且第一光学传感器150和第四光学传感器153的视场可具有不同的重叠。另外,第二光学传感器151的视场和第三光学传感器152的视场可具有另一不同的重叠。第三光学传感器152的视场和第四光学传感器153的视场可具有又一不同的重叠。
如下文参考图5所讨论的,光学传感器150、151、152和153可与控制系统通信并由控制系统控制,并且来自光学传感器150、151、152和153的信号可包括图像或者可用来获得图像。在一些实现方式中,可处理这些图像以生成包括在场景中的物体的深度信息,诸如视差和位移。光学传感器150、151、152和153可例如通过分别穿过左前角接合部131-1、右前角接合部131-2、右后角接合部131-3和左后角接合部131-4的导线联接到控制系统114。为了减少导线引起的阻力和/或为了保护导线,导线中的一些或全部可位于周边框架内的空腔或空间内,诸如在角接合部131内。在一些实现方式中,光学传感器150、151、152和153以及控制系统114包括无线发射器/接收器模块,使得光学传感器150、151、152和153以及控制系统114可无线通信。
如下文参考图2A、图2B、图3和图5更详细地讨论的,由光学传感器150、151、152和153提供的信号可用来生成表示水平围绕周边框架104的连续空间的场景。在一些实现方式中,所述场景可使用少至四个相机在围绕飞行器的竖直、水平或其他角度的平面中提供围绕飞行器100的360度视图。例如,仅来自光学传感器150、151、152和153的信号可限定组合视场,这个组合视场可由控制系统114用来生成表示水平围绕飞行器100的连续空间的场景。
图2A描绘了飞行器(诸如上文参考图1所讨论的飞行器100)的前部分200的局部视图。前部分200包括周边框架201的一部分。如上文参考图1所讨论的,小翼221-1和小翼221-2可联接到飞行器的周边框架201并且包括为周边框架201的一部分。在此示例中,第一光学传感器231附接到小翼221-1的面向外的部分225,并且第二光学传感器232附接到小翼221-2的面向内的部分226。“向内”和“向外”可相对于飞行器。
在一些实现方式中,第一光学传感器231和第二光学传感器232可分别嵌入(或“设置”)在小翼221-1和221-2内。例如,光学传感器231和232的一部分可位于小翼221的空腔或内部空间内,且/或联接到小翼221的内部部分。在其他实现方式中,传感器(例如,光学传感器231和232)的一部分可嵌入周边框架的另一个结构或外壳(诸如机翼、襟翼或角接合部等)中。
将光学传感器231和232的部分嵌入包括在周边框架中或附接到周边框架的结构中可提供各种益处。例如,将光学传感器231和232嵌入小翼221-1和221-2中可减少由于障碍物造成的“死点”,因为这种嵌入可减少飞行器的总占用面积。另外,将例如光学传感器231和232的成像元件(诸如透镜)定位在小翼221的外表面附近可允许传感器测量靠近飞行器的空间。同样地,通过将光学传感器231、232的部分嵌入周边框架中来形成的低轮廓可减小在飞行器的操作期间从光学传感器231、232产生的阻力,从而降低飞行器的总功耗要求。此外,将光学传感器231、232嵌入周边框架201的结构中可允许与不同形状的光学传感器包装兼容。
在一些实现方式中,光学传感器231和232安装在周边框架201(例如,小翼221)的外表面上。将光学传感器231和232安装到周边框架的外表面可用于具有相对小的占用面积的光学传感器,这些光学传感器对飞行器操作或盲点具有最小的影响。而且,将光学传感器231和232安装或定位在周边框架的外表面上可能需要对现有周边框架设计的较少修改。
仍然参考图2A,第一光学传感器231包括具有第一成像元件240-1和第二成像元件240-2的立体相机,所述第一成像元件240-1和第二成像元件240-2可从小翼221-1的面向外的部分(或“侧面”)225突出。第二光学传感器232包括具有第一成像元件241-1和第二成像元件241-2的立体相机,所述第一成像元件241-1和第二成像元件241-2可从小翼221-2的面向内的部分226突出。例如,在利用立体相机的实现方式中,光学传感器231和232的一部分,诸如成像元件240-1、240-2、241-1和241-2的透镜,从小翼221的外表面突出达3/8英寸。
在一些实现方式中,成像元件241-1和241-2(例如,透镜)可位于小翼221-1的外边缘附近,以最小化由周边框架201的小翼221和/或其他部分引起的“盲点”。例如,在一些实现方式中,光学传感器231和/或232的一部分(例如,透镜)可位于小翼221的前缘或后缘的5/8英寸内。在一些实现方式中,光学传感器231的一部分在小翼221-1的后缘的5/8英寸内,并且光学传感器232的一部分在小翼221-2的后缘的5/8英寸内。
第一光学传感器231的第一成像元件240-1和第二成像元件240-2沿着小翼221-1相对于彼此竖直偏移或上下间隔开。在其他实现方式中,第一成像元件240-1和第二成像元件240-2可相对于彼此水平偏移或左右间隔开。同样地,第二光学传感器232的第一成像元件241-1和第二成像元件241-2可相对于彼此水平偏移。
由于例如立体相机的包装的外形因数或形状和/或飞行器的形状,诸如成像元件所附接的外壳、结构和/或框架的形状,可选择竖直或水平偏移的成像元件。在其他实现方式中,各对成像元件可相对于彼此在其他方向上偏移。例如,第一成像元件240-1可相对于第一光学传感器231的第二成像元件240-2的位置在水平偏移与竖直偏移之间以任何角度偏移。
另外,立体相机的所需视场可能影响是使用水平偏移的还是竖直偏移的立体相机。例如,“盲点”或其中立体相机的成像元件的视场不重叠(即,不是共同的)的区域的位置可取决于成像元件是竖直偏移还是水平偏移。
可根据立体相机的预期用途来调整立体相机的成像元件之间的间隔或距离(也称为基线距离)。例如,增加立体相机之间的基线距离可提供在远离相机时改进的深度感测能力。相比之下,减小立体对的两个成像元件之间的基线距离可改进在飞行器附近的深度感测能力。
由于光学传感器的形状、位置、取向和/或重量,飞行器可为不对称的。例如,如上文参考图2A所讨论的,第一光学传感器231可从小翼221-1的面向外的部分225突出,并且第二光学传感器232可从小翼221-2的面向内的部分226突出。通过调整方向舵、改变飞行器的一个或多个电机的转速等,可在空中航行期间补偿这种不对称性。
图2B描绘了飞行器(诸如上文参考图1所讨论的飞行器100)的后部分202的局部视图。后部分202包括安装到周边框架201的第三光学传感器233和第四光学传感器234。第三光学传感器233从第三小翼221-3的外侧227突出,并且第四光学传感器234从周边框架201的第四小翼221-4的内侧228突出。第三光学传感器233是立体相机,其包括竖直偏移的第一成像元件242-1和第二成像元件242-2。第四光学传感器234是立体相机,其包括竖直偏移的第一成像元件243-1和第二成像元件243-2。应该理解,上文参考图2A进行的讨论可应用于图2B的第三光学传感器233和第四光学传感器234,但是,为了简洁起见,这些讨论将不再重复。
第四光学传感器234的第一成像元件243-1具有第一视场252,并且第二成像元件243-2具有第二视场254。第一成像元件243-1具有水平视角258-1和竖直视角259-1。第二成像元件243-2具有水平视角258-2和竖直视角259-2。第四光学传感器234具有由第一视场252和第二视场254的重叠或共同部分限定的视场255。第四光学传感器234具有水平视角260和竖直视角281。应该理解,图2A的光学传感器231和232以及第三光学传感器233的视角和视场可类似于上文结合第四光学传感器234所讨论的视角和视场。
在水平视角258-1和258-2大致相等的实现方式中,第四光学传感器234的水平视角260大致等于水平视角258-1和258-2。类似地,如果竖直视角259-1和259-2大致相等,则第四光学传感器234的竖直视场281大致等于竖直视角259-1和259-2。在一些实现方式中,光学传感器233和234可具有至少90度的视角。在一些实现方式中,视角大致为(例如+/-10%)所使用的传感器的量除以360度。在一些实现方式中,光学传感器233和234各自具有在一个方向(例如,水平)上为至少100度或至少90度的视角和在另一个方向(例如,竖直)上为至少60度的视角。
可选择具有特定视角的光学传感器,以实现安装到飞行器的光学传感器的视场之间的所需重叠。超出将图像组合或拼接在一起所必需的程度的视场过度重叠可能是不良的,因为这种重叠可能导致聚焦和失真。这种重叠可增加处理由光学传感器输出的信号所需的计算资源。
图3描绘了根据一种实现方式的飞行器300的俯视图。飞行器300包括周边框架399,所述周边框架399包括前部392、第一侧394、后部396和第二侧398。在此示例中,周边框架399是矩形的,但是其他大小和形状也是可能的。飞行器300还具有中间区域320,所述中间区域320可位于前部392、第一侧394、后部396和第二侧398内。例如,中间区域320可对应于由从空中飞行器300的质量中心或体积中心延伸的半径(例如,5英寸)限定的区域。
飞行器300包括第一光学传感器302、第二光学传感器304、第三光学传感器306和第四光学传感器308。在此示例中,光学传感器302、304、306和308是立体相机。第一光学传感器302和第二光学传感器304可固定或联接到前部392,并且第三光学传感器306和第四光学传感器308可固定或联接到后部396。在一种或多种实现方式中,前部392、第一侧394、第二侧398或后部396可包括容纳或支撑光学传感器302、304、306或308的一个或多个结构,诸如小翼、襟翼、接合部等。
第一光学传感器302、第二光学传感器304、第三光学传感器306和第四光学传感器308可分别具有第一视场312、第二视场314、第三视场316和第四视场318。第一光学传感器302、第二光学传感器304、第三光学传感器306和第四光学传感器308分别具有第一水平视角382、第二水平视角384、第三水平视角386和第四水平视角388。
包括视场312、314、316和318的组合视场301可包括水平围绕飞行器300的周边框架399的连续空间。盲点352、354、356和358是指光学传感器302、304、306和308与视场312、314、316和318之间的区域,在这些区域中无法使用光学传感器302、304、306和308的单个立体相机来感测深度。例如,盲点352、354、356和358可对应于其中立体相机的成像元件的视场不是共同的(即,它们不重叠)的空间。
使用立体相机来感测位置的深度可能要求成像元件具有重叠或共同的视场。在一些实现方式中,在盲点352、354、356和358中可能能够使用从相邻光学传感器(诸如302和304)输出的信号的组合来感测深度。如上文参考图2A所讨论的,可通过使用不同类型的传感器或可调整的传感器或者减小立体相机的成像元件之间的基线距离来调整或修改盲点352、354、356和358的大小。
光学传感器302、304、306和308在箭头372、374、376和378所指示的方向上对准,使得视场312、314、316和318围绕飞行器300的周边框架399水平延伸,如所示出。同样地,每个光学传感器302、304、306和308被对准(或“取向”),使得每个相邻视场(诸如第一视场312和第二视场314)的至少一部分至少部分地重叠,如重叠区域(或“部分”)334所示。在一种或多种实现方式中,第二光学传感器304的第二视场314与第三光学传感器306的第三视场316重叠,如重叠区域336所示,第三光学传感器306的第三视场316与第四光学传感器308的第四视场318重叠,如重叠区域338所示,并且第四视场318也与第一视场312重叠,如重叠区域332所示。点342、344、346和348示出了重叠区域332、334、336和338的原点。如图3所示,点342、344、346和348与飞行器的周边(例如,周边框架399)水平分开,并且可在飞行器的周边外部或不在飞行器的周边内。在一些实现方式中,点342、344、346和348与周边框架399水平分开至少1/2英寸。
在一个或多个示例中,光学传感器302、304、306或308中的每一个如对准箭头372、374、376和378所示那样对准,所述对准箭头372、374、376和378被定向成远离飞行器300。在这种示例中,对准箭头372、374、376和378可定向在沿着相应水平视角的大致一半处,使得视场的边界(或“边缘”)与飞行器300的对应边缘基本上平行。例如,如果光学传感器的水平视角是110度,则光学传感器的对准(如对准箭头所示)被定位成相对于飞行器或视场的边缘成110度的大致一半,或55度。例如,飞行器的边缘可由周边框架的前部、侧部或后部限定。
仍然参考图3,在此示例中,第一光学传感器302被取向成使得它如对准箭头372所示那样对准,与参考方向311成大致45度。第二光学传感器304被取向成使得它如对准箭头374所示那样对准,与参考方向311成大致135度。第三光学传感器306被取向成使得它如对准箭头376所示那样对准,相对于参考方向311成大致225度。第四光学传感器308被取向成使得它如对准箭头378所示那样对准,与参考方向311成大致315度。
参考方向311可包括在竖直平面中延伸的任何方向。在一些实现方式中,参考方向311对应于飞行器300在升空并朝向目的地移动时所行进的行进方向或前进方向。在一些实现方式中,参考方向311可对应于至少部分地由推力电机(诸如图1中所示的后推力电机110-2)提供的行进方向。在参考方向311对应于行进方向的一些实现方式中,如对准箭头372、374、376和378所示,第一光学传感器302、第二光学传感器304、第三光学传感器306和第四光学传感器308相对于行进方向有所偏移。例如,光学传感器302、304、306和308都不与参考方向311平行对准。
在利用方形周边框架的实现方式中,例如,第一光学传感器302可与第四光学传感器308和第二光学传感器304相邻。第二光学传感器304可与第三光学传感器306和第一光学传感器302相邻。第三光学传感器306可与第二光学传感器304和第四光学传感器308相邻。第四光学传感器308可与第一光学传感器302和第三光学传感器306相邻。
第一光学传感器302和第三光学传感器306可彼此不相邻。第一光学传感器302可为光学传感器302、304、306和308中距第三光学传感器306最远的一个,且反之亦然。第二光学传感器304和第四光学传感器308可彼此不相邻。第二光学传感器304可为光学传感器302、304、306和308中距第四光学传感器308最远的一个,且反之亦然。第一光学传感器302和第三光学传感器306可彼此跨飞行器300的中间区域320定位,并且第二光学传感器304和第四光学传感器308彼此跨中间区域320定位。
同样地,在一些实现方式中,如对准箭头372和376所示,第一光学传感器302可相对于第三光学传感器306在相反方向上对准。例如,第一光学传感器302的对准和第三光学传感器306的对准可相对于彼此偏移大致180度(或“相反”)。以类似的方式,如对准箭头374和378所示,第二光学传感器304的对准可与第四光学传感器308的对准相反。如对准箭头374和376所示,第二光学传感器304的对准和第三光学传感器306的对准可相对于彼此偏移大致90度。以类似的方式,如对准箭头372、374、376和378所示,第一光学传感器302和第二光学传感器304的对准可相对于彼此偏移大致90度,第二光学传感器304和第三光学传感器306的对准可相对于彼此偏移大致90度,第三光学传感器306和第四光学传感器308可相对于彼此偏移大致90度,并且第四光学传感器308和第一光学传感器302的对准可相对于彼此偏移大致九十度。
通过如图3所示那样对光学传感器中的每一个进行取向和定位,由光学传感器302、304、306和308提供的信号可用来生成表示水平围绕飞行器的周边框架的连续空间的场景,相比现有技术的实现方式,这个场景具有更少或更小的盲点并且同时使用更少的光学传感器。例如,组合视场301可包括围绕飞行器的360度视图。
可使用具有各种视场的光学传感器。虽然相邻视场之间应该存在一些重叠以防止视场之间的间隙,但应避免过度重叠的视场。使用具有较大视场的光学传感器可引起增加的失真和更高的处理要求。在一些实现方式中,第一光学传感器302和第三光学传感器306被设定大小、配置和/或取向,使得它们相应的视场不重叠。类似地,第二光学传感器304和第四光学传感器308可被设定大小、配置和/或取向,使得它们的视场不重叠。例如,第二光学传感器304和第四光学传感器308可被选择成具有小于120度的视角。
如图3所示,第一光学传感器302可取向和定位成使得第一视场312包括与飞行器300的前部392基本上相邻的空间。例如,前部392可包括襟翼、机翼或角接合部,诸如襟翼127、前翼120或角接合部130中的一个,如上文参考图1所讨论的。类似地,第二光学传感器304可取向和定位成使得第二视场314包括与飞行器300的第一侧394基本上相邻的空间。例如,第一侧394可包括侧轨或角接合部,诸如侧轨130或角接合部131,如上文参考图1所讨论的。第三光学传感器306可取向和定位成使得第三视场316包括与飞行器300的后部396基本上相邻的空间。例如,后部396可包括襟翼、机翼或角接合部,诸如上后翼122、下后翼124、襟翼123或角接合部130中的一个,如上文参考图1所讨论的。第四光学传感器308可取向和定位成使得第四视场318包括与飞行器300的第二侧398基本上相邻的空间。例如,第二侧398可包括侧轨或角接合部,诸如侧轨130或角接合部131,如上文参考图3所讨论的。
如本文所使用的,视场与结构“基本上相邻”意味着视场包括距结构的至少一部分2英寸或更少的空间,或者视场的边缘包括距结构的至少一部分小于2英寸的空间。例如,如果第一视场312包括距前部392的机翼1.5英寸的空间,则第一视场312包括与前部392基本上相邻的空间。
在一些实现方式中,光学传感器302、304、306和308中的一个或多个被定位和取向成使得它们相应的视场312、314、316和318分别包括飞行器300的前部392、第一侧394、第二侧398或后部396的一部分或与这部分重叠。例如,如图3所示,第三光学传感器306被定位和取向成使得第三视场316与飞行器300的后部396的一部分重叠或包括这部分。
各种飞行器配置是可能的。例如,可生成表示竖直围绕飞行器的周边框架的连续空间的场景。例如,两个传感器可附接到第一小翼,并且两个传感器可附接到第二小翼。小翼可在周边框架(前/后或相背对的侧)上彼此相背对地定位,并且每个小翼上的传感器可彼此竖直偏移。每个传感器的视场与其他传感器中的两个的视场重叠。重叠区域中的一些或全部具有从飞行器的周边竖直延伸的起点,并且多个传感器的视场的组合视场包括竖直围绕飞行器的周边的空间。
同样地,可利用各种飞行器配置。例如,可例如“八轴形”、八边形或圆形的周边框架。可利用不同数量的光学传感器。在一些实现方式中,五个光学传感器可沿着周边框架联接。在另一个示例中,飞行器可在沿着周边框架的八个位置中的每一个处具有传感器。在一些实现方式中,八个传感器沿着周边框架布置,并且每个传感器的视角在45度与55度之间。
在又一个示例中,飞行器可利用位于六边形周边框架的位置(例如,每个拐角)处的六个光学传感器。在一些实现方式中,多个光学传感器可各自竖直对准,使得每个光学传感器的对准被定向成与另一个光学传感器的对准相反(例如,偏移大致180度)。
图4示出飞行器402,其具有在面向下的方向上取向的光学传感器403和包括在飞行器402下方的空间的“竖直”视场404。光学传感器403可以是立体相机。在一些实现方式中,光学传感器403的一部分可嵌入在飞行器的结构的空腔中,并且一部分可从所述结构的表面突出。光学传感器403可包括在例如上文分别参考图1和图3所讨论的飞行器100或飞行器300中。将光学传感器403与图1或图3中所描绘的光学传感器相结合地提供可使用少至五个相机(这是比现有设计更少的相机)来提供在水平方向和面向下的竖直方向上的组合视场。
在一些实现方式中,飞行器402包括在面向上的方向上取向的另外的光学传感器和包括在飞行器402上方的空间的竖直视场。这种配置与图1或图3中所描绘的光学传感器相结合可使用少至六个光学传感器来提供对应于水平和竖直围绕飞行器的空间的组合视场。
在一些实现方式中,多个光学传感器可联接到飞行器402,联接方式与结合图1和图3所讨论的方式类似,只不过它们被布置来提供表示竖直围绕飞行器的连续空间的场景。例如,多个视场中的至少一个视场的边界(或“场的边缘”)与飞行器的顶部、底部和侧部基本上相邻。四个传感器可取向成使得相邻传感器的视场的部分重叠,使得组合或总体视场包括竖直围绕飞行器的连续空间。可从四个传感器生成表示竖直围绕飞行器的连续空间的场景。
图5是示出根据一种实现方式的用于生成表示水平围绕周边框架的连续空间的场景的示例过程的流程图。图5的过程和本文讨论的其他过程和子过程中的每一个可在硬件、软件或其组合中实现。在软件的情形中,所描述的操作表示存储在一个或多个计算机可读介质上的计算机可执行指令,所述计算机可执行指令在由一个或多个处理器执行时执行所列举的操作。一般来说,计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。
计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读存储介质,所述非暂时性计算机可读存储介质可包括:硬盘驱动器、软盘、光盘、CD-ROM、DVD、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪速存储器、磁卡或光卡、固态存储器装置或适用于存储电子指令的其他类型的存储介质。此外,在一些实现方式中,计算机可读介质可包括暂时性计算机可读信号(呈压缩或未压缩形式)。计算机可读信号(无论是否使用载波加以调制)的示例包括但不限于托管或运行计算机程序的计算机系统可被配置来访问的信号,包括通过互联网或其他网络下载的信号。最后,并不旨在将描述操作的次序解释为限制,并且任何数量的所描述操作可按任何次序和/或并行地组合来实现所述过程。
示例性过程500从飞行器周围的多个光学传感器接收信号,如502中所示。例如,飞行器可以是图1中描绘的飞行器100或图3中描绘的飞行器300。在一些实现方式中,可从四个光学传感器接收信号。四个光学传感器中的一个或多个可以是立体相机,并且来自四个光学传感器的信号可以是图像或可用来生成图像。
在一些实现方式中,光学传感器中的每一个的至少一部分可安装到飞行器的周边框架,安装到从周边框架延伸的不同小翼和/或联接到周边框架的其他结构。同样地,有线和/或无线通信可将每个光学传感器联接到飞行器控制系统。有线通信可位于飞行器的小翼和/或其他结构中。信号可通过有线和/或无线通信从光学传感器传递到飞行器控制系统,使得可通过有线和/或无线通信从光学传感器接收信号。
如参考图1、图2A、图2B和图3所讨论的,相邻光学传感器的视场可至少部分地重叠,使得信号包括关于共同空间的信息,在这个共同空间中,相邻光学传感器的视场重叠。例如,返回参考图1,来自第一光学传感器150的第一信号的第一部分和来自第二光学传感器151的第二信号的第二部分表示相对于飞行器100的第一相同空间。类似地,第二信号的第三部分和来自第三光学传感器152的第三信号的第四部分表示相对于飞行器的第二相同空间,第三信号的第五部分和来自第四光学传感器153的第四信号的第六部分表示第三相同空间;并且第四信号的第七部分和第一信号的第八部分表示第四相同空间。
在框504处,通过处理来自飞行器周围的信号来生成表示水平围绕飞行器的周边框架的连续空间的场景。可使用各种当前已知或以后开发的图像处理技术来生成场景。在一些实现方式中,可使用图像拼接来生成场景。场景可存储在飞行器控制系统的存储器中和/或被发射到远程位置,诸如远程计算资源。
另外,或者作为从多个光学传感器接收信号的替代方案,可使用SONAR和/或其他类似部件来检测物体在飞行器的一定距离内的存在。在一些实现方式中,不是使用来自立体相机的图像,而是可获得并处理来自以上述方式定位在飞行器周围的单镜头相机的图像以生成飞行器周围的水平场景和/或处理所述图像以确定潜在物体的存在。可在图像之间比较像素值以检测视图的变化,这些变化可表示物体。在一些实现方式中,如果检测到潜在物体,则可利用使用来自其他光学传感器等的图像进行的另外的处理来确定物体的存在。
基于所生成的场景,确定是否已检测到物体,如506中所示。可使用当前已知的物体检测技术,诸如边缘检测、形状检测、灰度检测或以后开发的技术,来检测物体。如果确定尚未检测到物体,则示例性过程500返回到框502并且继续。
在框508处,可评估检测到的物体。评估物体可涉及确定与检测到的物体相关的大小、形状、类型、类别、速度、加速度、位置或距离中的至少一者。例如,可通过确定物体与飞行器之间的大致距离来评估物体。例如,可将所生成的场景与已知基线进行比较,以确定物体与飞行器之间的大致距离。可随时监测物体与飞行器之间的大致距离。在一些示例中,可跟踪物体。对检测到的物体的这种跟踪可重复框502-506,从而接收另外的信号,处理那些信号并且在物体移动时检测/跟踪物体。在一些示例中,将检测到的物体添加到地图,并且可在地图中更新物体的位置。在其他实现方式中,在物体检测后,可确定物体的一个或多个特性(例如,大小、形状、颜色),并且可处理来自检测到物体的成像元件和/或光学传感器的另外的信号以检测关于物体的所确定特性。在后续信号中检测到那些特性后,可利用有限的处理需求维持物体跟踪。
基于跟踪,确定是否要执行动作,如框510中所示。如果物体与飞行器之间的大致距离下降到特定量以下或者物体与飞行器之间的距离减小了超过阈值水平,则可确定要执行动作。如果确定不执行动作,则示例性过程500返回到框502并且继续。
在框512处,可确定并执行动作。在一些实现方式中,基于跟踪物体来确定动作。例如,如果确定物体在与飞行器大约相同的水平处快速接近飞行器,则可生成致使飞行器获得高度(动作)的命令,使得飞行器与物体保持安全距离。在一些实现方式中,由于检测到的物体阻挡了计划的路径或着陆区域而确定了动作,并且执行调整飞行路径的动作。例如,如果确定物体(例如,汽车)处于计划的着陆区,则可确定另一个着陆区并且相应地更新飞行器的航行。应当理解,由飞行器执行的任何类型的航行、操纵、上升、下降等或者更新飞行器的飞行计划可被认为是作为示例性过程500的一部分执行的动作。
尽管本文所讨论的示例描述了利用诸如UAV的飞行器进行的实现方式的使用,但是应当理解,所描述的实现方式同样可与其他车辆和/或其他场景一起使用。例如,多个光学传感器可定位在另一种类型的车辆上,诸如基于地面和/或基于水的车辆,并且利用光学传感器选择控制器来选择光学传感器的组合,如上所述。
图6是示出示例性飞行器控制系统600的框图。在各种示例中,框图可说明飞行器控制系统600的一个或多个方面,所述飞行器控制系统600可实现本文所讨论的系统和方法且/或控制本文所描述的飞行器的操作。在所示出的实现方式中,飞行器控制系统600包括通过输入/输出(I/O)接口610联接到存储器(例如,非暂时性计算机可读存储介质620)的一个或多个处理器602。飞行器控制系统600还可包括电子速度控件604(ESC)、电源模块606、导航系统607和/或有效载荷接合控制器612。在一些实现方式中,导航系统607可包括惯性测量单元(IMU)。飞行器控制系统600还可包括网络接口616和一个或多个输入/输出装置618。
飞行器控制系统600还可包括与多个光学传感器通信的光学传感器控制器614。光学传感器控制器614通过有线或无线联接可通信地联接到光学传感器。在一些实现方式中,光学传感器控制器614可从光学传感器接收信号(例如,图像)。光学传感器控制器614还可控制光学传感器。例如,光学传感器控制器614可被配置来控制光学传感器的操作速率(例如,帧数/秒)、快门速度和/或焦点。在一些实现方式中,光学传感器控制器614可控制联接到光学传感器或并入光学传感器中的图像稳定机构。在一些实现方式中,光学传感器控制器614可能能够处理(例如,过滤)由光学传感器提供的信号或图像。
例如,在利用LIDAR的实现方式中,光学传感器控制器614可被配置来控制用来照射目标空间的光的特性。例如,光学传感器控制器614可被配置来控制发射光的强度或频率和/或扫描接收光的速率。例如,当飞行器靠近更可能存在物体的地面行进时,光学传感器控制器614可致使发射光的强度更大。
在各种实现方式中,飞行器控制系统600可包括单处理器系统或多处理器系统,所述单处理器系统包括一个处理器602,所述多处理器系统包括超过一个处理器602(例如两个、四个、八个或另一合适数量)。处理器602可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如,在各种实现方式中,处理器602可以是实现多种指令集架构(ISA)中的任一种的通用或嵌入式处理器,所述ISA诸如x86、PowerPC、SPARC、或MIPS ISA或任何其他合适的ISA。在多处理器系统中,每个处理器602可通常但不一定实现相同的ISA。
非暂时性计算机可读存储介质620可被配置来存储可执行指令、数据、飞行路径、飞行控制参数和/或处理器602可访问的数据项。数据项可包括例如从光学传感器中的一个或多个获得的图像、距离信息、组合图像信息(例如,深度信息)等。
在各种实现方式中,非暂时性计算机可读存储介质620可使用任何合适的存储器技术来实现,所述存储器技术诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/闪速型存储器或任何其他类型的存储器。在所示出的实现方式中,实现所需功能(诸如,本文所述的功能)的程序指令和数据被示出为分别作为程序指令622、数据存储624和飞行控制626存储在非暂时性计算机可读存储介质620内。在其他实现方式中,程序指令、数据和/或飞行控制可被接收、发送或存储在不同类型的计算机可存取介质(诸如,非暂时性介质)上,或者在与非暂时性计算机可读存储介质620或飞行器控制系统600分开的类似介质上。一般来说,非暂时性计算机可读存储介质可包括通过I/O接口610联接到飞行器控制系统600的存储介质或存储器介质,诸如磁性或光学介质,例如磁盘或CD/DVD-ROM。通过非暂时性计算机可读介质存储的程序指令和数据可通过传输介质或信号(诸如,电信号、电磁信号或数字信号)来传输,所述传输介质或信号可通过通信介质(诸如,网络和/或无线链路)来传送,诸如可通过网络接口616来实现。
在一种实现方式中,I/O接口610可被配置来协调处理器602、非暂时性计算机可读存储介质620与任何外围装置、网络接口616或其他外围接口(诸如输入/输出装置618)之间的I/O通信量。在一些实现方式中,I/O接口610可执行任何必要的协议、计时或其他数据转换以将来自一个部件(例如,非暂时性计算机可读存储介质620)的数据信号转换成适合于由另一个部件(例如,处理器602)使用的格式。在一些实现方式中,I/O接口610可包括对通过各种类型的外围总线附接的装置的支持,所述总线例如像外围部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变型。在一些实现方式中,I/O接口610的功能可划分到两个或更多个分开的部件中,例如像北桥和南桥中。而且,在一些实现方式中,I/O接口610(诸如,到非暂时性计算机可读存储介质620的接口)的功能性的一部分或全部可直接并入到处理器602中。
ESC 604与导航系统607通信,并且调整每个升力电机和/或推力电机的转速,以使UAV稳定并沿着所确定的飞行路径引导UAV。导航系统607可包括GPS、室内定位系统(IPS)、IMU或可将飞行器100导向和/或导离一个位置的其他类似的系统和/或传感器。有效载荷接合控制器612与用来接合和/或松开物品的致动器或电机(例如,伺服电机)通信。
网络接口616可被配置来允许在飞行器控制系统600、附接到网络的其他装置(诸如,其他计算机系统(例如,远程计算资源))之间,和/或与其他UAV的飞行器控制系统交换数据。例如,网络接口616可实现包括控制系统600的UAV与在一个或多个远程计算资源上实现的飞行器控制系统之间的无线通信。为了进行无线通信,可利用UAV的天线或其他通信部件。作为另一个示例,网络接口616可实现许多UAV之间的无线通信。在各种实现方式中,网络接口616可支持通过无线通用数据网络(诸如,Wi-Fi网络)进行通信。例如,网络接口616可支持通过电信网络(诸如,蜂窝通信网络、卫星网络)进行通信。
在一些实现方式中,输入/输出装置618可包括一个或多个显示器、成像装置、热传感器、红外传感器、飞行时间传感器、加速度计、压力传感器、天气传感器、光学传感器(例如,相机)、万向节、起落架等。多个输入/输出装置618可存在并且由飞行器控制系统600控制。可利用这些传感器中的一个或多个来协助着陆并且在飞行期间避开障碍物。
如图6所示,存储器可包括程序指令622,所述程序指令622可被配置来实现本文所描述的示例性例程和/或子例程。数据存储624可包括用于维持数据项的各种数据存储区,所述数据项可被提供用于确定飞行路径、着陆、识别用于松开物品的位置、接合/松开推力电机、选择用于立体成像的光学传感器组合等。在各种实现方式中,本文中示出为包括在一个或多个数据存储区中的参数值和其他数据可与未描述的其他信息组合或者可被不同地划分成更多、更少或不同的数据结构。在一些实现方式中,数据存储区可物理地位于一个存储器中,或者可分布在两个或更多个存储器之中。
本领域的技术人员将了解,飞行器控制系统600仅仅是说明性的并且并不意图限制本发明的范围。具体地,计算系统和装置可包括可执行所指示功能的硬件或软件的任何组合。飞行器控制系统600还可连接到未示出的其他装置,或替代地可作为独立式系统操作。另外,由所示出的部件提供的功能性在一些实现方式中可组合在更少的部件中或分布在另外的部件中。类似地,在一些实现方式中,可不提供所示出的部件中的一些的功能性,和/或其他另外的功能性可能是可用的。
本领域的技术人员还应了解,虽然各种项目被示出为在使用时存储在存储器中或存储装置中,但是为了存储器管理和数据完整性的目的,这些项目或它们的部分可在存储器与其他存储装置之间传送。在其他实现方式中,软件部件中的一些或全部可在另一装置上的存储器中执行,并且与所示出的飞行器控制系统600通信。系统部件或数据结构中的一些或全部还可(例如,作为指令或者结构化数据)存储在将由适当的驱动器读取的非暂时性计算机可访问介质或便携式制品上。在一些实现方式中,存储在与飞行器控制系统600分开的计算机可访问介质上的指令可通过传输介质或信号(诸如,电信号、电磁信号或数字信号)传输到飞行器控制系统600,所述传输介质或信号通过通信介质(诸如,无线链路)来传送。各种实现方式还可包括接收、发送或存储根据前文的描述在计算机可访问介质上实现的指令和/或数据。因此,本文所描述的技术可用其他飞行器控制系统配置来实践。
本文公开的实现方式可包括无人驾驶飞行器(UAV),所述UAV包括具有前部分和后部分的周边框架、具有第一视场的第一光学传感器、具有第二视场的第二光学传感器、具有第三视场的第三光学传感器,以及具有第四视场的第四光学传感器。第一光学传感器可在第一位置处联接到周边框架的前部分,并且可具有第一取向。第二光学传感器可在第二位置处联接到周边框架的前部分,并且可具有第二取向,使得第二视场的至少第一部分与第一视场的至少第一部分重叠。第三光学传感器可在第三位置处联接到周边框架的后部分,并且可具有第三取向,使得第三视场的至少第一部分与第二视场的至少第二部分重叠。第四光学传感器可在第四位置处联接到周边框架的后部分。第四传感器可具有第四取向,使得第四视场的至少第一部分与第三视场的至少第二部分重叠,并且第四视场的至少第二部分与第一视场的至少第二部分重叠。飞行器可包括一个或多个处理器,以及包括程序指令的存储器,所述程序指令在由一个或多个处理器执行时,可致使一个或多个处理器至少处理来自第一光学传感器、第二光学传感器、第三光学传感器和第四光学传感器中的每一个的信号,以生成表示水平围绕周边框架的连续空间的场景。
任选地,第一光学传感器可包括第一立体相机,第二光学传感器可包括第二立体相机,第三光学传感器可包括第三立体相机,并且第四光学传感器可包括第四立体相机。任选地,第一光学传感器可具有大于90度的第一视角,第二光学传感器可具有大于90度的第二视角,第三光学传感器可具有大于90度的第三视角,并且第四光学传感器可具有大于90度的第四视角。任选地,第一立体相机和第三立体相机可定位成使得第一光学传感器的第一视角的第一对准和第三光学传感器的第三视角的第二对准可定向成基本上彼此相反。
本文公开的实现方式可包括具有前部分和后部分的周边框架、具有第一视场的第一传感器、具有第二视场的第二传感器、具有第三视场的第三传感器,以及具有第四视场的第四传感器。第一传感器可联接到前部分,第二传感器可联接到前部分,第三传感器可联接到后部分,并且第四传感器联接到后部分。第四传感器可取向成使得第四视场的边缘与容纳第一传感器的第一结构基本上相邻。第一传感器可取向成使得第一视场的边缘与容纳第二传感器的第二结构基本上相邻。第二光学传感器可取向成使得第二视场的边缘与容纳第三传感器的第三结构基本上相邻。第三传感器可取向成使得第三视场的边缘与容纳第四传感器的第四结构基本上相邻。
任选地,第一视场和第三视场不重叠。任选地,第一视场的第一部分和第二视场的第一部分可在周边框架外重叠,第二视场的第二部分和第三视场的第一部分可在周边框架外重叠,第三视场的第二部分和第四视场的第一部分可在周边框架外重叠,并且第四视场的第二部分和第一视场的第二部分可在周边框架外重叠。任选地,第一结构可包括第一小翼,第二结构可包括第二小翼,第三结构可包括第三小翼,并且第四结构可包括第四小翼。任选地,第一传感器可从第一小翼的内部部分突出,第二传感器可从第二小翼的外部部分突出,第三传感器可从第三小翼的内部部分突出,并且第四传感器可从第四小翼的外部部分突出。任选地,飞行器可包括推进装置,所述推进装置可被配置来在行进方向上选择性地移动飞行器,并且第一传感器可定位成使得第一视角的对准在从水平行进方向偏移的方向上延伸。任选地,第一传感器可包括第一立体相机,第二传感器可包括第二立体相机,第三传感器可包括第三立体相机,并且第四传感器可包括第四立体相机。任选地,第一立体相机、第二立体相机、第三立体相机或第四立体相机中的至少一个可包括彼此竖直偏移的第一成像元件和第二成像元件。任选地,第一立体相机、第二立体相机、第三立体相机或第四立体相机中的至少一个可包括彼此水平偏移的第一成像元件和第二成像元件。任选地,周边框架可具有带有第一外表面的第一侧和带有第二外表面的第二侧。任选地,第一视场的边缘的至少一部分可与周边框架的第一侧的第一外表面重叠,第二视场的边缘的至少一部分可与周边框架的第一侧的第二外表面重叠,并且第一侧和第二侧可彼此相对。任选地,第一传感器的第一位置和第二传感器的第二位置可位于周边框架的下部分上,并且第三传感器的第三位置和第四传感器的第四位置可位于周边框架的上部分上。任选地,第一传感器可被配置来提供第一信号,第二传感器可被配置来提供第二信号,第三传感器可被配置来提供第三信号,第四传感器可被配置来提供第四信号,并且第一信号、第二信号、第三信号和第四信号的组合可表示水平围绕周边框架的至少一个连续空间。任选地,飞行器还可包括第五传感器,所述第五传感器联接到周边框架并且取向成使得所述第五传感器具有第五视场,所述第五视场表示在周边框架下方的竖直空间或在周边框架上方的竖直空间中的至少一个。
本文公开的实现方式可包括生成表示水平围绕飞行器的周边框架的连续空间的场景的方法。任选地,所述方法可由一个或多个计算装置实现。所述方法可包括以下各项中的一个或多个:从第一光学传感器接收第一信号,从第二光学传感器接收第二信号,从第三光学传感器接收第三信号,从第四光学传感器接收第四信号,以及处理第一信号、第二信号、第三信号和第四信号以生成表示围绕飞行器的周边框架的连续空间的场景。任选地,第一光学传感器可从联接到周边框架的第一小翼的内部部分突出,第二光学传感器可从联接到周边框架的第二小翼的外部部分突出,第三光学传感器可从联接到周边框架的第三小翼突出,第四光学传感器可从联接到周边框架的第四小翼突出。
任选地,第一光学传感器可包括第一立体相机,第二光学传感器可包括第二立体相机,第三光学传感器可包括第三立体相机,并且第四光学传感器可包括第四立体相机。任选地,第一信号的第一部分和第二信号的第二部分可表示第一相同空间,第二信号的第三部分和第三信号的第四部分可表示第二相同空间,第三信号的第五部分和第四信号的第六部分可表示第三相同空间,并且第四信号的第七部分和第一信号的第八部分可表示第四相同空间。
虽然已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题,但是应理解,所附权利要求书中限定的主题不限于所描述的特定特征或动作。相反,特定特征和动作是作为实现权利要求书的示例性形式公开的。

Claims (19)

1.一种无人驾驶飞行器,包括:
周边框架,其包括:
前部;
后部;
第一侧部;
第二侧部;
第一结构,其联接到所述前部并且从所述前部延伸,所述第一结构具有第一内部部分和与所述第一内部部分相对的第一外部部分;
第二结构,其联接到所述前部并且从所述前部延伸,所述第二结构具有朝所述第一内部部分定向的第二内部部分和与所述第二内部部分相对的第二外部部分;
第三结构,其联接到所述后部并且从所述后部延伸,所述第三结构具有第三内部部分和与所述第三内部部分相对的第三外部部分;以及
第四结构,其联接到所述后部并且从所述后部延伸,所述第四结构具有朝所述第三内部部分定向的第四内部部分和与所述第四内部部分相对的第四外部部分;
第一光学传感器具有第一视场,所述第一光学传感器联接到所述第一结构的第一内部部分,并且定向成使得所述第一视场沿所述前部延伸;
第二光学传感器具有第二视场,所述第二光学传感器联接到所述第二结构的第二外部部分,并且定向成使得所述第二视场沿所述第一侧部延伸;
第三光学传感器具有第三视场,所述第三光学传感器联接到所述第三结构的第三内部部分,并且定向成使得所述第三视场沿所述后部延伸;
第四光学传感器具有第四视场,所述第四光学传感器联接到所述第四结构的第四外部部分,并且定向成使得所述第四视场沿所述第二侧部延伸;
一个或多个处理器;以及
存储器,其包括程序指令,所述程序指令在由所述一个或多个处理器执行时,可致使所述一个或多个处理器至少处理来自所述第一光学传感器、所述第二光学传感器、所述第三光学传感器和所述第四光学传感器中的每一个的信号,以生成表示围绕所述周边框架的连续空间的场景。
2.如权利要求1所述的无人驾驶飞行器,其中:
所述第一光学传感器包括第一立体相机;
所述第二光学传感器包括第二立体相机;
所述第三光学传感器包括第三立体相机;并且
所述第四光学传感器包括第四立体相机。
3.如权利要求2所述的无人驾驶飞行器,其中:
所述第一光学传感器具有大于90度的第一视角,所述第二光学传感器具有大于90度的第二视角,所述第三光学传感器具有大于90度的第三视角,并且所述第四光学传感器具有大于90度的第四视角。
4.如权利要求2所述的无人驾驶飞行器,其中所述第一立体相机和所述第三立体相机定位成使得所述第一光学传感器的第一视角的第一对准和所述第三光学传感器的第三视角的第二对准定向成彼此相反。
5.一种飞行器,其包括:
周边框架,其包括:
前部;
后部;
第一侧部;
第二侧部;
第一结构,其联接到所述前部并且从所述前部延伸,所述第一结构具有第一内部部分和与所述第一内部部分相对的第一外部部分;
第二结构,其联接到所述前部并且从所述前部延伸,所述第二结构具有朝所述第一内部部分定向的第二内部部分和与所述第二内部部分相对的第二外部部分;
第三结构,其联接到所述后部并且从所述后部延伸,所述第三结构具有第三内部部分和与所述第三内部部分相对的第三外部部分;
第四结构,其联接到所述后部并且从所述后部延伸,所述第四结构具有朝所述第三内部部分定向的第四内部部分和与所述第四内部部分相对的第四外部部分;
第一传感器具有第一视场,所述第一传感器联接到所述第一结构的第一内部部分,并且定向成使得所述第一视场沿所述前部延伸;
第二传感器具有第二视场,所述第二传感器联接到所述第二结构的第二外部部分,并且定向成使得所述第二视场沿所述第一侧部延伸;
第三传感器具有第三视场,所述第三传感器联接到所述第三结构的第三内部部分,并且定向成使得所述第三视场沿所述后部延伸;并且
第四传感器具有第四视场,所述第四传感器联接到所述第四结构的第四外部部分,并且定向成使得所述第四视场沿所述第二侧部延伸;并且
其中,来自至少所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器以及所述第四传感器的图像数据形成表示围绕所述飞行器的连续空间的场景。
6.如权利要求5所述的飞行器,其中所述第一视场和所述第三视场不重叠。
7.如权利要求5所述的飞行器,其中:
所述第一视场的第一部分和所述第二视场的第一部分在所述周边框架外重叠;
所述第二视场的第二部分和所述第三视场的第一部分在所述周边框架外重叠;
所述第三视场的第二部分和所述第四视场的第一部分在所述周边框架外重叠;并且
所述第四视场的第二部分和所述第一视场的第二部分在所述周边框架外重叠。
8.如权利要求5所述的飞行器,其中:
所述第一结构包括第一小翼;
所述第二结构包括第二小翼;
所述第三结构包括第三小翼;并且
所述第四结构包括第四小翼。
9.如权利要求5所述的飞行器,还包括推进装置,所述推进装置配置成在行进方向上选择性地移动所述飞行器,其中所述第一传感器定位成使得第一视角的对准在从水平行进方向偏移的方向上延伸。
10.如权利要求5所述的飞行器,其中:
所述第一传感器包括第一立体相机;
所述第二传感器包括第二立体相机;
所述第三传感器包括第三立体相机;并且
所述第四传感器包括第四立体相机。
11.如权利要求10所述的飞行器,其中,所述第一立体相机、所述第二立体相机、所述第三立体相机或所述第四立体相机中的至少一个包括彼此竖直偏移的第一成像元件和第二成像元件。
12.如权利要求10所述的飞行器,其中,所述第一立体相机、所述第二立体相机、所述第三立体相机或所述第四立体相机中的至少一个包括彼此水平偏移的第一成像元件和第二成像元件。
13.如权利要求5所述的飞行器,其中:
所述周边框架具有带有第一外表面的第一侧和带有第二外表面的第二侧;
所述第一视场的边缘的至少一部分与所述周边框架的所述第一侧的所述第一外表面重叠;
所述第二视场的所述边缘的至少一部分与所述周边框架的所述第一侧的所述第二外表面重叠;并且
所述第一侧和所述第二侧彼此相对。
14.如权利要求5所述的飞行器,其中所述第一传感器的第一位置和所述第二传感器的第二位置位于所述周边框架的下部分上,并且所述第三传感器的第三位置和所述第四传感器的第四位置位于所述周边框架的上部分上。
15.如权利要求5所述的飞行器,其中:
所述第一传感器配置成提供第一图像数据;
所述第二传感器配置成提供第二图像数据;
所述第三传感器配置成提供第三图像数据;
所述第四传感器配置成提供第四图像数据;并且
所述第一图像数据、所述第二图像数据、所述第三图像数据和所述第四图像数据的结合表示至少所述连续空间。
16.如权利要求5所述的飞行器,还包括:
第五传感器,所述第五传感器联接到所述周边框架并且定向成使得:
所述第五传感器具有第五视场,所述第五视场为以下至少一者:
表示在所述周边框架下方的竖直空间的至少一个;或
表示在所述周边框架上方的竖直空间。
17.一种生成表示水平围绕飞行器的周边框架的连续空间的场景的方法,所述方法包括:
从第一光学传感器接收第一信号,其中所述第一光学传感器从第一小翼的内部部分突出,所述第一小翼的内部部分联接到所述周边框架的前部并且从所述周边框架的前部延伸,其中所述第一光学传感器定向成使得所述第一光学传感器的第一视场沿所述前部延伸;
从第二光学传感器接收第二信号,其中所述第二光学传感器从第二小翼的外部部分突出,所述第二小翼的外部部分联接到所述周边框架的前部并且从所述周边框架的前部延伸,其中所述第二光学传感器定向成使得所述第二光学传感器的第二视场沿所述周边框架的第一侧部延伸;
从第三光学传感器接收第三信号,其中所述第三光学传感器从第三小翼突出,所述第三小翼联接到所述周边框架的后部并且从所述周边框架的后部延伸,其中所述第三光学传感器定向成使得所述第三光学传感器的第三视场沿所述后部延伸;
从第四光学传感器接收第四信号,其中所述第四光学传感器从第四小翼突出,所述第四小翼联接到所述周边框架的后部并且从所述周边框架的后部延伸,其中所述第四光学传感器定向成使得所述第四光学传感器的第四视场沿所述周边框架的第二侧部延伸;以及
处理所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号和所述第四信号以生成表示围绕所述飞行器的所述连续空间的所述场景。
18.如权利要求17所述的方法,其中:
所述第一光学传感器包括第一立体相机;
所述第二光学传感器包括第二立体相机;
所述第三光学传感器包括第三立体相机;并且
所述第四光学传感器包括第四立体相机。
19.如权利要求17所述的方法,其中:
所述第一信号的第一部分和所述第二信号的第二部分表示第一相同空间;
所述第二信号的第三部分和所述第三信号的第四部分表示第二相同空间;
所述第三信号的第五部分和所述第四信号的第六部分表示第三相同空间;并且
所述第四信号的第七部分和所述第一信号的第八部分表示第四相同空间。
CN201780056672.6A 2016-09-14 2017-09-12 一种飞行器及其光学传感器配置方法 Active CN109792513B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/265,793 US10165256B2 (en) 2016-09-14 2016-09-14 Aerial vehicle optical sensor configuration
US15/265793 2016-09-14
PCT/US2017/051084 WO2018093450A2 (en) 2016-09-14 2017-09-12 Aerial vehicle optical sensor configuration

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109792513A CN109792513A (zh) 2019-05-21
CN109792513B true CN109792513B (zh) 2020-09-08

Family

ID=61561179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780056672.6A Active CN109792513B (zh) 2016-09-14 2017-09-12 一种飞行器及其光学传感器配置方法

Country Status (5)

Country Link
US (3) US10165256B2 (zh)
EP (1) EP3513556A2 (zh)
JP (1) JP6745982B2 (zh)
CN (1) CN109792513B (zh)
WO (1) WO2018093450A2 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11203425B2 (en) * 2016-06-30 2021-12-21 Skydio, Inc. Unmanned aerial vehicle inspection system
US10165256B2 (en) * 2016-09-14 2018-12-25 Amazon Technologies, Inc. Aerial vehicle optical sensor configuration
US10330884B2 (en) * 2017-02-20 2019-06-25 Rosemount Aerospace Inc. Mounting of optical elements for imaging in air vehicles
CN108622404B (zh) * 2017-03-17 2022-05-24 株式会社理光 飞行器以及飞行系统
WO2019037100A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 SZ DJI Technology Co., Ltd. ALTITUDE ESTIMATION FOR AERIAL VEHICLES
EP3450310A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-06 Flyability SA Unmanned aerial vehicle with protective outer cage
US11174016B2 (en) * 2018-05-03 2021-11-16 Jaunt Air Mobility, Llc Compound rotorcraft with propeller
WO2020000209A1 (zh) * 2018-06-26 2020-01-02 深圳市大疆创新科技有限公司 传感器组件及无人飞行器
KR102297683B1 (ko) * 2019-07-01 2021-09-07 (주)베이다스 복수의 카메라들을 캘리브레이션하는 방법 및 장치
CN111457897B (zh) * 2020-04-23 2024-02-23 中国科学院上海技术物理研究所 一种摆扫式多视角航空倾斜摄影相机及成像方法
WO2023021548A1 (ja) * 2021-08-16 2023-02-23 株式会社Acsl 無人航空機

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015195886A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 Aai Corporation Providing visibility to a vehicle's environment via a set of cameras which is conformal to the vehicle
CN105775151A (zh) * 2016-01-29 2016-07-20 上海云舞网络科技有限公司 360°全景航拍摄影摄像无人机及机架框
CN107428413A (zh) * 2015-03-03 2017-12-01 亚马逊科技公司 具有三翼配置的无人飞行器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100866450B1 (ko) 2001-10-15 2008-10-31 파나소닉 주식회사 차량 주위 감시 장치 및 그 조정 방법
JP3652678B2 (ja) * 2001-10-15 2005-05-25 松下電器産業株式会社 車両周囲監視装置およびその調整方法
US7159817B2 (en) * 2005-01-13 2007-01-09 Vandermey Timothy Vertical take-off and landing (VTOL) aircraft with distributed thrust and control
JP2007221179A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Yokogawa Electric Corp 画像表示装置および画像表示方法
JP5299101B2 (ja) * 2009-06-11 2013-09-25 コニカミノルタ株式会社 周辺表示装置
US8599311B2 (en) * 2011-07-14 2013-12-03 Amimon Ltd. Methods circuits devices and systems for transmission and display of video
US9749594B2 (en) * 2011-12-22 2017-08-29 Pelco, Inc. Transformation between image and map coordinates
US20160176343A1 (en) 2013-08-30 2016-06-23 Clarion Co., Ltd. Camera Calibration Device, Camera Calibration System, and Camera Calibration Method
US9185391B1 (en) 2014-06-17 2015-11-10 Actality, Inc. Adjustable parallax distance, wide field of view, stereoscopic imaging system
KR101603609B1 (ko) * 2014-07-15 2016-03-28 현대모비스 주식회사 차량용 어라운드 뷰 모니터링 시스템 및 이의 방법
US20170363949A1 (en) * 2015-05-27 2017-12-21 Google Inc Multi-tier camera rig for stereoscopic image capture
US9963230B2 (en) * 2016-01-11 2018-05-08 The Procter & Gamble Company Aerial drone cleaning device and method of cleaning a target surface therewith
US10435176B2 (en) * 2016-05-25 2019-10-08 Skydio, Inc. Perimeter structure for unmanned aerial vehicle
US10520943B2 (en) * 2016-08-12 2019-12-31 Skydio, Inc. Unmanned aerial image capture platform
US10165256B2 (en) * 2016-09-14 2018-12-25 Amazon Technologies, Inc. Aerial vehicle optical sensor configuration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015195886A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 Aai Corporation Providing visibility to a vehicle's environment via a set of cameras which is conformal to the vehicle
CN107428413A (zh) * 2015-03-03 2017-12-01 亚马逊科技公司 具有三翼配置的无人飞行器
CN105775151A (zh) * 2016-01-29 2016-07-20 上海云舞网络科技有限公司 360°全景航拍摄影摄像无人机及机架框

Also Published As

Publication number Publication date
CN109792513A (zh) 2019-05-21
EP3513556A2 (en) 2019-07-24
WO2018093450A3 (en) 2018-07-05
US20180077350A1 (en) 2018-03-15
US10778960B2 (en) 2020-09-15
US20190104297A1 (en) 2019-04-04
US11284056B2 (en) 2022-03-22
WO2018093450A2 (en) 2018-05-24
US20200413026A1 (en) 2020-12-31
US10165256B2 (en) 2018-12-25
JP6745982B2 (ja) 2020-08-26
JP2019532860A (ja) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109792513B (zh) 一种飞行器及其光学传感器配置方法
US11377232B2 (en) Combined information for object detection and avoidance
CN108698695B (zh) 飞行器的摄像机的光调节控制
US11238603B2 (en) Selectively paired imaging elements for stereo images
CA2978176C (en) Unmanned aerial vehicle with external frame carrying thrust propellers and internal frame carrying lift propellers
CA2978945C (en) Adjustable landing gear assembly for unmanned aerial vehicles
US9972212B1 (en) Unmanned aerial vehicle camera calibration as part of departure or arrival at a materials handling facility
US10302452B1 (en) Unmanned aerial vehicle sensor calibration via sensor channel
US10733738B1 (en) Image alignment correction for imaging processing during operation of an unmanned aerial vehicle
US10220964B1 (en) Unmanned aerial vehicle sensor calibration validation before flight
US10032275B1 (en) Unmanned aerial vehicle sensor calibration during flight
US10812777B1 (en) Rolling shutter motion and depth sensing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant