CN109996726A - 太阳能可再充电无人驾驶交通工具系统和用于监视地理区域的方法 - Google Patents

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D.C.温克尔
M.D.阿奇利
D.R.海
T.D.马廷利
B.G.麦克黑尔
J.奥布里恩
J.F.西蒙
R.L.肯特雷尔
N.G.琼斯
R.C.泰勒
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Abstract

一些实施例提供了一种用于监视地理区域的空中监视系统，包括：无人驾驶空中交通工具（UAV），所述无人驾驶空中交通工具（UAV）包括：多个提升电机，用于驱动推进器；支撑提升电机和推进器的下部结构支撑件；UAV控制电路，其被配置成控制提升电机的操作；可再充电电源，其向UAV控制电路和多个提升电机供电；再充电控制电路；以及可变形支撑系统，其与下部结构支撑件配合并支撑光伏电池的集合，所述光伏电池与可再充电电源电耦合并且被配置成向可再充电电源供电，其中，再充电控制电路被配置成控制可变形支撑系统的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形。

Description

太阳能可再充电无人驾驶交通工具系统和用于监视地理区域 的方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求2016年9月9日提交的美国临时申请号62/385,355的权益，通过引用将其整体并入本文中。
技术领域
本发明一般地涉及用于监视地理区域的系统。
背景技术
地理区域可以具有多个不同的用途。通常，可以确定关于区域的活动和/或状况。获得信息可能是耗时且昂贵的。
附图说明
本文中公开的是关于监视地理区域的系统、装置和方法的实施例。该描述包括附图，其中：
图1图示了根据一些实施例的示例性无人驾驶空中交通工具（UAV）的简化框图、横截面视图。
图2图示了根据一些实施例的示例性UAV的简化框图、俯视图，其中可变形（modifiable）支撑系统处于缩回状态中。
图3A-3D图示了根据一些实施例的各种示例性UAV的简化框图、俯视图，其中可变形支撑系统处于伸展状态中。
图4A图示了根据一些实施例的具有示例性圆形或管状可变形支撑系统的示例性UAV的简化框图。
图4B-4C图示了图4A的示例性UAV的简化框图、俯视图，其中圆形可变形支撑系统分别处于管状取向和扁平取向中。
图4D图示了根据一些实施例的图4A的示例性UAV的简化框图、侧视图，其中可变形支撑系统处于扁平取向中。
图4E图示了与图4A的示例性UAV类似的示例性UAV的简化框图、侧视图，其中可变形支撑系统相对于下部结构支撑件旋转。
图5图示了根据一些实施例的示例性任务和/或监视系统的简化框图。
图6图示了根据一些实施例的供在实现方法、技术、设备、装置、系统、服务器、源和提供监视时使用的示例性系统。
图7示出了根据一些实施例的监视地理区域和/或实现任务的示例性过程的简化流程图。
为了简单和清楚起见，图示了图中的元件并且不一定已经按比例绘制所述元件。例如，图中的元件中的一些的尺寸和/或相对定位可能相对于其他元件被夸大以帮助改进对本发明的各种实施例的理解。此外，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但很好理解的元件以便促进对本发明的这些各种实施例的较少阻碍的观察。某些动作和/或步骤可以以特定的发生的顺序来描述或描绘，而本领域技术人员将理解，实际上不需要关于顺序的这样的特异性。除了其中不同的具体含义已经以其他方式在本文中阐述的情况之外，本文中使用的术语和表达具有如由如以上阐述的技术领域中的技术人员赋予这样的术语和表达的普通技术含义。
具体实施方式
以下描述不应以限制意义来理解，而是仅仅出于描述示例性实施例的一般原理的目的来进行的。贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”、“一些实施例”、“实现”、“一些实现”、“一些应用”或类似语言的引用意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“在一些实施例中”、“在一些实现中”以及类似语言的出现可以但不一定全部指代相同实施例。
一般来说，根据各种实施例，提供了系统，装置和方法以使得能够实现对一个或多个地理区域的空中监视。一些实施例包括一个或多个无人驾驶交通工具（例如，无人驾驶地面交通工具（UGV）和/或无人驾驶空中交通工具（UAV），其可以与图1-4E中图示的那些类似或不同）。为了简单起见，下面将交通工具描述为UAV，然而，特征中的许多特征同样可以应用于UGV。在一些实施例中，交通工具包括推进系统。例如，UAV的推进系统可以具有多个提升电机，每个提升电机被配置成驱动至少一个推进器以产生至少提升力，该提升力允许相应的UAV在地理区域的一个或多个区上飞行和悬停。UAV各自包括支撑提升电机和推进器的下部结构支撑件、框架、机身或者诸如此类。UAV控制电路也被包括在UAV中的每个中，并与提升电机耦合，并且被配置成在控制相应UAV的提升和/或移动时控制推进器的每分钟的旋转。在一些实施例中，UAV包括与UAV控制电路和多个提升电机耦合的可再充电电源，所述可再充电电源向UAV控制电路和多个提升电机供电，并且包括与下部结构支撑件配合的一个或多个可变形支撑系统。可变形支撑系统支撑光伏电池的集合，该光伏电池与可再充电电源电耦合并且被配置成向可再充电电源供电。一些实施例进一步包括再充电控制电路，所述再充电控制电路控制可变形支撑系统的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形。因此，UAV可以当UAV在飞行中时为可再充电电源再充电。
图1图示了根据一些实施例的示例性无人驾驶空中交通工具（UAV）100的简化框图、横截面视图。UAV具有多个提升电机102，每个提升电机102与至少一个推进器104耦合以驱动推进器以产生至少提升力，以使得UAV能够在一个或多个地理区域的一个或多个区上飞行和悬停。电机的数量和/或功率水平可以根据UAV的预期实现和/或使用而变化。UAV进一步包括下部结构支撑件106、机身、框架、壳体和/或其他支撑结构，以支撑UAV的至少多个提升电机、推进器和其他部件。在一些实施例中，下部结构支撑件包括包围一系列部件中的一些或全部的壳体。在其他实施例中，下部结构支撑件包括支撑用于操作的部件的简单框架。此外，下部结构支撑件可以被配置成使得能够容易地添加或移除部件。UAV控制电路108与下部结构支撑件固定并且与提升电机耦合，并且部分地被配置成在控制UAV的提升和移动时控制提升电机的操作。在一些情况下，控制电路控制推进器的每分钟的旋转以实现UAV所需的提升和/或推进。UVA进一步包括与UAV控制电路和多个提升电机耦合的可再充电电源112，所述可再充电电源112向UAV控制电路和多个提升电机供电。可再充电电源可以包括一个或多个可再充电电池、电容器、其他这样的电力存储设备或这样的电源中的两个或更多个的组合。
在一些实施例中，UAV可以包括一个或多个可变形支撑系统116，其被固定并与下部结构支撑件106配合。可变形支撑系统被配置成支撑光伏电池的一个或多个集合，其可以是响应于被暴露于光而将光能转换成电力的基本上任何相关的电设备（例如，光电二极管、多晶体电池、多晶硅电池、非晶硅电池、其他半导体电池、光电化学电池等）。光伏电池与可再充电电源112电耦合，并配置成提供电力以存储在可再充电电源中。一些实施例可以包括再充电控制电路114，其控制和/或引导可变形支撑系统116的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形。在一些应用中，再充电控制电路可以是UVA控制电路的部分，而在其他实现中，再充电控制电路与UVA控制电路分离并且与UVA控制电路通信。
可以控制可变形支撑系统116来变形以相对于下部结构支撑件106定向光伏电池中的一些或所有。在一些情况下，变形被配置成将一些或附加的光伏电池暴露于一个或多个光源，而在其他情况下，物理变形将光伏电池中的一个或多个定位在期望的取向中以增强对一个或多个光源的暴露。在一些实施例中，再充电控制电路114激活可变形支撑系统以使可变形支撑系统远离下部结构支撑件106伸展以暴露光伏电池。类似地，再充电控制电路可以控制和/或激活可变形支撑系统，以使可变形支撑系统朝向下部结构支撑件缩回可变形支撑系统。
图2图示了根据一些实施例的示例性UAV 100的简化框图、俯视图，其中可变形支撑系统116处于缩回、闭合、折叠和/或压缩状态中。图3A-3D图示了根据一些实施例的各种示例性UAV 100的简化框图、俯视图，其中可变形支撑系统116处于伸展、打开和/或扩展状态中。参考图1-3D，在伸展或暴露状态中，光伏电池302中的一个或多个集合的至少一些被暴露。类似地，在一些实施例中，当可变形支撑系统处于缩回状态中时，光伏电池中的一些或所有被保护免受环境状况的影响，而在其他情况下，当处于缩回状态中时，光伏电池中的一些可能被暴露。可以控制可变形支撑系统以部分地伸展（例如，基于天气和/或风况）、完全伸展或完全缩回。
在一些实施例中，可变形支撑系统包括一个或多个支撑梁120、框架和/或其他这样的支撑结构，所述支撑结构至少暂时与UVA固定并支撑光伏电池的一个或多个集合。在一些应用中，支撑梁120中的一个或多个与一个或多个支撑系统电机122、致动器、泵、阀和/或其他这样的机构或这样的机构中的两个或更多个的组合耦合，以使一个或多个支撑梁或可变形支撑系统的其他结构移动，以暴露光伏电池和/或扩展一个或多个电池支撑件304或被配置成支撑光伏电池的其他背衬（backing）。此外，在一些实施中，电池支撑件304可以由柔性材料、可延展材料、可折叠材料或者诸如此类（例如，织物、丝、橡胶、硅、塑料、尼龙、聚氨酯织物、金属箔等）形成，而在其他情况下，电池支撑件304中的一些或所有可以是相对刚性的（例如，由塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、金属、碳纤维，其他这样的相关材料形成），或者柔性和刚性材料的组合。在一些实施例中，例如，一个或多个电池支撑件中的一些或全部可以包括网状结构和/或包括一个或多个孔。可以用网状结构固定光伏电池的一个或多个集合中的一些或全部。网状结构和/或孔使得气流至少在可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展时能够穿过网状结构和/或孔。可以进一步包括一个或多个肋或其他这样的加强和/或支撑结构。在一些应用中，可变形支撑系统包括多个面板或段，所述面板或段可以在缩回时重叠，并且在伸展时展开。
此外，在一些实施例中，可变形支撑系统不向UAV提供提升力。代之以，提升力通过提升电机102和推进器104提供。例如，在具有由柔性膜形成的电池支撑件304的一些实现中，伸展的可变形支撑系统可以具有大致翼配置但不提供提升力。然而，在其他实施例中，可以形成可变形支撑系统中的一些或所有以提供提升力和/或可以协助维持飞行。例如，可变形支撑系统的至少一部分可以形成有大致气翼（air-foil）形状，当适当地定向时，其可以在UAV正在移动时提供一些提升力。可变形支撑系统的这样的配置可以增加飞行时间和/或允许UAV滑行。
在一些实施例中，可变形支撑系统116和/或可变形支撑系统的部分（例如，可伸展部分）被固定到UAV 100的下部结构支撑件106，而在其他实现中，可变形支撑系统中的一些或全部可以与下部结构支撑件暂时且可释放地耦合。一些实施例包括一个或多个安装系统和/或释放机构124。释放机构可以被配置成诸如通过一个或多个销的缩回、激活和/或解激活电磁体、激活活塞以推动可变形支撑系统、激活一个或多个电机以移动可变形支撑系统以从接合位置移动和/或其他这样的方法使可变形支撑系统与UAV脱离。在一些实施例中，再充电控制电路114在时可变形支撑系统变形时激活一个或多个释放机构以将可变形支撑系统从下部结构支撑件释放，从而将UAV与可变形支撑系统分离，并且使得UAV能够在没有可变形支撑系统的情况下飞行。这可以减轻UAV的重量，这可以延长UAV的飞行时间。在一些情况下，再充电控制电路识别可再充电电源112何时已经被再充电到阈值水平，并且可以引导可变形支撑系统的释放。再充电控制电路可以进一步在再充电控制电路激活一个或多个释放机构124之前通知UAV控制电路使UAV飞行到下降位置、对接站或者诸如此类。例如，释放机构可以由UVA控制电路或再充电控制电路激活以脱离。在其他实现中，UAV可以使可变形支撑系统与对接站配合，这（物理地或通过通信）激活释放机构和/或其他这样的激活。
UAV控制电路和/或再充电控制电路可以进一步被配置成调节光伏电池和/或可变形支撑系统116的取向，以试图改善由光伏电池中的一些或所有产生的电量。该调节可以包括引起旋转、倾斜、角度定位和/或其他这样的调节，以试图部分地增加光伏电池的暴露和/或将光伏电池与一个或多个光源对准。在一些实现中，可以基于UAV的移动来进行对取向的类似调节，诸如以减小风阻。一些实施例包括一个或多个传感器130，用于检测一个或多个光源相对于UAV的位置的取向。一个或多个传感器可以向UAV控制电路和/或再充电控制电路提供传感器信息。在一些实施例中，再充电控制电路与一个或多个传感器通信地耦合和/或以其他方式接收传感器信息，并且可以根据所确定的光源相对于UAV的取向来引起可变形支撑系统116的物理取向中的改变。取向中的改变可以增加光伏电池302的集合对光源的暴露。同样，取向中的改变可以通过倾斜、旋转、角度定位、进一步伸展或缩回支撑梁120、引起一个或多个肋和/或电池支撑件304中的一个或多个的偏转、其他这样的调节，或者这样的调节中的两个或更多个的组合。可以使用一个或多个支撑系统电机122、电磁体、磁体、主轴、电线、传动装置和/或其他方法来引起调节。
图4A图示了根据一些实施例的具有示例性圆形或管状可变形支撑系统116的示例性UAV 100的简化框图。圆形可变形支撑系统116包括一个或多个电池支撑件304。图4B-4C图示了根据一些实施例的图4A的示例性UAV 100的简化框图、俯视图，其中圆形可变形支撑系统分别相对于下部结构支撑件106处于管状取向和扁平取向中。图4D图示了根据一些实施例的图4A的示例性UAV的简化框图、侧视图，其中，可变形支撑系统116处于类似于图4C的扁平取向的扁平取向中。一个或多个支撑梁120、缆和/或其他这样的支撑框架可以从UAV的下部结构支撑件106伸展，以支撑可变形支撑系统。此外，支撑梁120、缆或其他这样的机构的调节可以使得再充电控制电路和/或UAV控制电路能够调节光伏电池的一个或多个集合和/或一个或多个电池支撑件304的取向。例如，再充电控制电路可以使可变形支撑系统从管状取向调节为倾斜的取向（例如，以40度倾斜，其中底部周长大于顶部周长），或者调节为扁平取向。
在一些实施例中，调节可以包括可变形支撑系统的旋转。图4E图示了根据一些实施例的与图4A的示例性UAV类似的示例性UAV的简化框图、侧视图，其中可变形支撑系统116在处于管状取向中时相对于下部结构支撑件旋转。旋转可以相对于下部结构支撑件在基本上任何方向上。在一些应用中，UAV控制电路可以引导旋转以减小在UAV行进时对UAV的阻力。附加地或替代地，可以实施旋转以增强光伏电池的一个或多个集合相对于一个或多个光源的对准。
一些实施例利用一个或多个传感器130来检测一个或多个光源。光源可以是直射太阳光、反射光、来自电动灯的光以及诸如此类。例如，一个或多个传感器可以被配置成检测一个或多个太阳光源，并且那些源之一可以是诸如离开水的下部结构支撑件、离开建筑物等的反射的太阳光源。再充电控制电路可以评估传感器信息并引起可变形支撑系统的物理取向中的改变，以增加光伏电池的集合中的一个或多个对反射的太阳光源的暴露。
此外，一些实施例包括一个或多个增强特征，其被配置成增强导向光伏电池处的光。在一些实施例中，例如，可变形支撑系统116可以包括透镜402的一个或多个集合。可以定位透镜以将光引导朝向光伏电池中的一个或多个。可以配置透镜的一个或多个集合，使得每个透镜相对于光伏电池的集合中的光伏电池中的至少一个来定位，并且配置成增加引导到相应的至少一个光伏电池上的光的量。在一些应用中，每个透镜可以在多个不同的光伏电池上伸展。在其他实现中，透镜的集合可以包括小透镜或纳米透镜，其中每个透镜与单个光伏电池对准。例如，一些实施例可以采用菲涅耳透镜和/或其他透镜配置来将光导向光伏电池处。
图5图示了根据一些实施例的示例性任务和/或监视系统500的简化框图。监视系统500可以被实现为监视一个或多个地理区域，诸如但不限于交通的区域、行人安全的区域、安全的区域、农作物状况、土壤状况和/或其他这样的监视。类似地，系统可以附加地或替代地引导一个或多个任务的实现，诸如但不限于一个或多个物品的递送、捕获图像、捕获视频、定位一个或多个传感器以提供信息（例如、土壤潮湿度、温度、湿度、降雨等）、提供无线通信集线器和/或网络、采集植物的样本、检测植物上的害虫、监视交通、执行一个或多个物品的递送、运输物品、其他这样的任务或这样的任务中的两个或更多个的组合。在一些应用中，该系统使得能够实现对利用多个UAV的无人驾驶空中系统的操作。
在一些实施例中，系统500是空中监视系统和/或地面监视系统。此外，该系统可以提供和/或使得能够实现对利用多个无人驾驶交通工具的无人驾驶空中系统的操作。该系统可以包括一个或多个中央控制系统502、多个无人驾驶交通工具100（无人驾驶地面交通工具（UGV）和/或无人驾驶空中交通工具（UAV），其可以与图1-4E中所示的那些相似或不同）。UAV可以通过一个或多个通信和/或计算机网络504与中央控制系统和/或彼此通信，所述通信和/或计算机网络504可以被配置成提供无线和/或有线通信。一个或多个网络可以包括局域网（LAN）、广域网（WAN）、蜂窝通信、卫星通信和/或其他这样的通信网络和/或计算机网络。在一些应用中，空中系统可以包括一个或多个对接站506和/或加工站。对接站可以被配置成当不在使用中时容纳一个或多个UAV和/或提供对一个或多个UAV 100的可再充电电源112中的一个或多个的再充电。对接和/或加工站可以进一步维护传感器、工具和/或其他操作部件，其可以与UAV中的一个或多个UAV配合以由UAV放置和/或通过一个或多个UAV利用来执行一个或多个任务。在一些应用中，对接和/或加工站可以进一步使得能够实现一个或多个物品与UAV的配合以被递送。例如，产品可以与UAV配合以递送给客户。
此外，一些实施例可以包括一个或多个通信站508，其部分地可以使得能够实现UAV和/或一个或多个UAV与中央控制系统之间的通信。可以附加地包括一个或多个传感器和/或传感器系统512。传感器可以是由一个或多个UAV放置的传感器（例如，土壤潮湿度传感器、温度传感器、雨传感器、害虫传感器、移动传感器和/或其他这样的传感器）或其他传感器。此外，传感器可以向UAV和/或中央控制系统提供要用于控制UAV的飞行和/或一个或多个地理区域的监视的信息（例如，风速、天气预报、空中交通和/或其他这样的信息）。在一些实施例中，空中和/或地面监视系统500可以包括一个或多个RF发生器514，所述RF发生器514被配置成产生RF信号，所述RF信号可以由一个或多个UAV接收以对可再充电电源112充电。在一些实施例中，一个或多个UAV 100可以进一步包括射频（RF）充电系统134，所述射频（RF）充电系统134与下部结构支撑件配合并与可再充电电源114电子地耦合。RF充电系统被配置成从RF发生器514中的一个或多个接收无线辐射和远程产生的RF电磁场，并基于RF电磁场发电以对可再充电电源114充电。在一些情况下，例如，RF再充电可以通过与在美国专利No. 6,114,834或8,307,922中描述的系统类似的系统来实现，通过引用将所述美国专利并入本文中。
可以引导一个或多个UAV 100执行一个或多个任务。在一些实施例中，一个或多个UAV控制系统和/或中央控制系统502可以协调多个UAV的操作。在其他实现中，用户可以对单个UAV编程和/或传送指令到单个UAV以执行任务。任务可以是基本上任何任务，诸如但不限于捕获视频、捕获图像、定位一个或多个传感器以提供信息（例如、土壤潮湿度、温度、湿度、降雨等）、提供无线通信集线器和/或网络、采集植物的样本、检测植物上的害虫、监视交通、执行一个或多个物品的递送、运输物品、其他这样的任务或这样的任务中的两个或更多个的组合。在执行任务时，UAV可以确定要遵循的路线和/或被引导以遵循一条或多条路线。路线可以部分地基于潜在的对光的暴露来确定，和/或路线可以在飞行期间部分地由于对光的暴露而被修改。在一些实施例中，UAV控制电路108可以被配置成在UAV在飞行中时根据光源相对于UAV的取向来修改UAV的行进的路线，以增加光伏电池的一个或多个集合对光源的暴露。类似地，中央控制系统可以基于光源的取向来传送路线和/或对路线的修改。取向可以通过UAV或来自UAV、另一UAV或其他传感器的传感器信息来确定，或者可以考虑其他信息（例如，历史数据、历书数据等）以识别光源（其可以包括反射光，诸如来自水的下部结构支撑件）和/或可能限制对一个或多个光源的暴露的物体（例如，建筑物、桥、树等）的取向。使用取向信息，UAV控制电路和/或中央控制系统可以沿着预期路线引导一个或多个UAV，这可以增强对光源的暴露。
此外，可以在许多不同类型的设备和/或系统上利用、实现和/或运行本文中描述的电路、电路系统、系统、设备、过程、方法、技术、功能、服务、服务器、源以及诸如此类。图6图示了示例性系统600，其可以被用于实现图1-5的UAV 100、图5的系统500和/或其他上面或下面提到的系统或设备的部件、电路、电路系统、系统、功能、装置、过程或设备中的任何一个，或这样的电路、电路系统、功能、系统、装置、过程或设备的部分。例如，系统600可以被用于实现UAV 100、UAV控制电路108、中央控制系统502、对接站506、通信站508、传感器系统512、RF发生器514和/或其他这样的部件、电路系统、功能和/或设备中的一些或全部。然而，当然不需要使用系统600或其任何部分。
举例来说，系统600可以包括控制电路或处理器模块612、存储器614，以及一个或多个通信链路、路径、总线或者诸如此类618。一些实施例可以包括一个或多个用户接口616和/或一个或多个内部和/或外部电源或供应640。控制电路612可以通过一个或多个处理器、微处理器、中央处理单元、逻辑、本地数字存储器、固件、软件和/或其他控制硬件和/或软件来实现，并且可以被用于执行或协助执行本文中描述的过程的步骤、方法、功能和技术，并且控制各种通信、决策、程序、内容、列表、服务、接口、日志记录、报告等。此外，在一些实施例中，控制电路612可以是控制电路系统和/或控制系统610的部分，所述控制电路系统和/或控制系统610可以通过具有对一个或多个存储器614的访问权的一个或多个处理器来实现，所述存储器614可以存储由控制电路和/或处理器实现的指令、代码以及诸如此类以实现预期功能。例如，控制系统610和/或控制电路612可以实现UAV控制电路108、再充电控制电路114或者UAV控制电路和再充电控制电路中的一些或全部的组合。在一些应用中，控制电路和/或存储器可以被分布在通信网络（例如，LAN、WAN、因特网）上，从而提供分布式和/或冗余处理和功能。同样，系统600可以被用于实现上面或下面的一个或多个，或者部件、电路、系统、过程以及诸如此类的部分。
用户界面616可以允许用户与系统600交互并通过系统接收信息。在一些情况下，用户界面616包括显示器622和/或一个或多个用户输入624，诸如按钮、触摸屏、轨迹球、键盘、鼠标等，其可以是系统600的部分或与系统600有线或无线耦合。通常，系统600进一步包括一个或多个通信接口、端口、收发器620以及诸如此类，允许系统600通过通信总线、分布式计算机和/或通信网络504（例如，局域网（LAN）、因特网、广域网（WAN）等）、通信链路618、其他网络或通信信道与其他设备和/或其他这样的通信或这样的通信方法中的两种或更多种的组合进行通信。此外，收发器620可以被配置用于有线、无线、光、光缆、卫星或其他这样的通信配置或这样的通信中的两个或更多个的组合。一些实施例包括允许一个或多个设备与系统600耦合的一个或多个输入/输出（I/O）端口634。I/O端口可以是基本上任何相关端口或端口的组合，诸如但不限于USB、以太网或其他这样的端口。I/O接口634可以被配置成允许有线和/或无线通信耦合到外部部件。例如，I/O接口可以提供有线通信和/或无线通信（例如，Wi-Fi、蓝牙、蜂窝、RF和/或其他这样的无线通信），并且在一些情况下可以包括任何已知的有线和/或无线对接设备、电路和/或连接设备，诸如但不限于一个或多个发射器、接收器、收发器或这样的设备中的两个或更多个的组合。
在一些实施例中，系统可以包括一个或多个传感器626，以向系统提供信息和/或传送给另一个部件的传感器信息，所述另一个部件诸如中央控制系统、UAV等。传感器可以包括基本上任何相关的传感器，诸如距离测量传感器（例如，光学单元、声音/超声单元等）、声纳传感器系统、惯性传感器、位置传感器、无线通信信号传感器、RF电荷信号传感器和/或其他这样的传感器。前述示例旨在是说明性的，并且不旨在传达所有可能的传感器的详尽列表。代之以，将理解，这些教导将适应在给定的应用设置中感测各种各样的情况中的任何情况。
系统600包括具有控制电路612的基于控制和/或处理器的系统的示例。同样，控制电路612可以通过一个或多个处理器、控制器、中央处理单元、逻辑、软件以及诸如此类来实现。此外，在一些实现中，控制电路612可以提供多处理器功能。
可以由控制电路612访问的存储器614通常包括至少由控制电路612访问的一个或多个处理器可读和/或计算机可读介质，并且可以包括易失性和/或非易失性介质，诸如RAM、ROM、EEPROM、闪存和/或其他存储技术。此外，存储器614被示出为控制系统610的内部；然而，存储器614可以是内部、外部或内部和外部存储器的组合。类似地，存储器614中的一些或全部可以是控制电路612的内部、外部或内部和外部存储器的组合。外部存储器可以是基本上任何相关的存储器，诸如但不限于固态存储设备或驱动器、硬盘驱动器、通用串行总线（USB）棒或驱动器中的一个或多个、闪存安全数字（SD）卡、其他存储卡和其他这样的存储器或这样的存储器中的两个或更多个的组合，并且存储器中的一些或全部可以分布在计算机网络504上的多个位置处。存储器614可以存储代码、软件、可执行文件、脚本、数据、内容、列表、编程、程序、日志或历史数据、用户信息、客户信息、产品信息以及诸如此类。尽管图6图示了经由总线被耦合在一起的各种部件，但是要理解，各种部件实际上可以被直接耦合到控制电路和/或一个或多个其他部件。
系统500部分地使得能够为无人驾驶交通工具（例如，无人驾驶空中交通工具（UAV）和无人驾驶地面交通工具（UGV））供电。交通工具包括多个光伏电池和/或一个或多个太阳能电池板，其可以在暴露于一个或多个光源时（例如，在太阳出来时）对交通工具的可再充电电源112再充电。光伏电池中的一些或所有可以与可变形和/或可缩回支撑系统配合，以允许针对一些实现（例如，存储、装配到某些位置中等）的较小尺寸。此外，在一些应用中，可变形支撑系统可以包括翼，光伏电池的一个或多个集合被定位在所述翼上。与使可变形支撑系统物理变形的能力一致，在一些应用中，翼可以是可缩回的或部分可缩回的。光伏电池的一个或多个集合与一个或多个可再充电电力存储源电耦合，所述可再充电电力存储源可以由光伏电池再充电并向无人驾驶交通工具供电以允许无人驾驶交通工具实现预期功能，诸如连续监视农作物的区域。在一些应用中，一个或多个电力存储单元可以是可拆卸的（例如，当低于阈值时被替换）。该系统可以包括一个或多个传感器或检测器，其可以检测一个或多个光源相对于光伏电池中的一些或所有的取向。再充电控制电路可以引起可变形支撑系统和/或光伏电池中的一个或多个的取向相对于一个或多个光源的取向的调节。在一些应用中，无人驾驶交通工具的UAV控制电路108可以基于一个或多个光源的取向来调节行进的方向和/或路线，以试图增强光伏电池相对于一个或多个光源的取向。光伏电池可以供电以使得能够实现更长的操作和/或飞行时间，和/或提供供电以实现一个或多个工具以执行一个或多个任务。无人驾驶交通工具可以附加地或替代地被配置成通过远程RF充电来远程充电。
图7示出了根据一些实施例的监视地理区域和/或实现任务的示例性过程700的简化流程图。在步骤702中，可以发射一个或多个UAV 100。在步骤704中，控制一个或多个可变形支撑系统的变形以引起可变形支撑系统116中的一个或多个相对于UAV的下部结构支撑件106的至少一个取向的物理变形。在步骤706中，当UAV在飞行中时，使得光伏电池的一个或多个集合暴露于光源并且向可再充电电源112供电。
一些实施例，在控制可变形支撑系统的变形时使得可变形支撑系统116远离下部结构支撑件106伸展以暴露光伏电池。替代地，控制可以使得可变形支撑系统朝向下部结构支撑件缩回。在一些情况下，缩回可以减小可变形支撑系统的暴露大小和/或它可能在UAV上引起的风阻。在一些实现中，远离可变形支撑系统的下部结构支撑件的伸展可以暴露可变形支撑系统的网状结构和/或具有一个或多个孔的结构，并且光伏电池的一个或多个集合中的至少一些被固定在所述网状结构和/或具有一个或多个孔的结构上。网状结构部分地使得气流至少在可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展时能够穿过网状结构。此外，在一些应用中，网状结构可以减小可变形支撑系统的重量。附加地或替代地，一些实施例可以激活释放机构，该释放机构使得可变形支撑系统从下部结构支撑件释放，从而将UAV与可变形支撑系统分离，并使得UAV能够在没有可变形支撑系统的情况下飞行。
在一些实施例中，可变形支撑系统可以被配置使得它不向UAV提供提升力。在其他实施例中，可变形支撑系统可以被配置成提供一些提升，而在一些实现中，可变形支撑系统允许UAV在延长的距离内滑行。此外，一些实施例检测光源相对于UAV的位置的取向，并且根据光源相对于UAV的取向引起可变形支撑系统的物理取向中的改变。取向中的这种改变可以通过旋转、倾斜、部分或进一步伸展、部分缩回和/或其他这样的变形来进行。通常，取向中的改变增加了光伏电池的一个或多个集合对光源的暴露。在一些情况下，光源的取向的检测可以包括检测反射的光源。在改变物理取向时，一些实施例可以引起物理取向中的改变，以增加光伏电池的一个或多个集合对反射光源的暴露。一些实施例可以附加地或替代地在UAV在飞行中时根据光源相对于UAV的取向来修改UAV的行进的路线，以增加光伏电池的一个或多个集合对光源的暴露。
一些实施例通过部分地暴露各自相对于光伏电池中的至少一个定位的透镜的集合来进一步增强光伏电池的操作，这可以导致引导到相应的至少一个光伏电池上的光的量中的增加。如上所述，光伏电池对可再充电电源112再充电。一些实施例可以附加地或替代地无线地接收辐射的和远程产生的射频（RF）电磁场，并且基于RF电磁场发电以对可再充电电源112充电。
在一些实施例中，提供了系统和方法以使得UAV的操作能够执行一个或多个任务，诸如监视地理区域、获得放置的传感器的传感器信息、递送物品和/或其他这样的任务。一些实施例提供了一种用于监视地理区域的空中监视系统，包括：至少第一无人驾驶空中交通工具（UAV），其包括：多个提升电机，每个提升电机被配置成驱动至少一个推进器以产生至少提升力，以使得第一UAV在地理区域的一个或多个区上飞行和悬停；支撑多个提升电机和推进器的下部结构支撑件；UAV控制电路，其与提升电机耦合，并被配置成在控制第一UAV的提升和移动时控制提升电机的操作；可再充电电源，其与UAV控制电路和多个提升电机耦合，所述可再充电电源向UAV控制电路和多个提升电机供电；再充电控制电路；以及可变形支撑系统，其与下部结构支撑件配合并支撑光伏电池的集合，所述光伏电池与可再充电电源电耦合并被配置成向可再充电电源供电，其中，再充电控制电路被配置成控制可变形支撑系统的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形。
一些实施例提供了监视地理区域的方法，包括：发射至少第一无人驾驶空中交通工具（UAV），其包括多个提升电机和推进器，以产生至少提升力以使得第一UAV在地理区域的一个或多个区上飞行和悬停；下部结构支撑件；UAV控制电路，其被配置成控制提升电机；可再充电电源，其被配置成向UAV控制电路和多个提升电机供电；再充电控制电路；以及可变形支撑系统，其与下部结构支撑件配合并支撑与可再充电电源电耦合的光伏电池的集合；控制可变形支撑系统的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形；以及当第一UAV在飞行中时，使得光伏电池的集合暴露于光源并向可再充电电源供电。
本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以关于以上描述的实施例做出各种各样的其他修改、变更和组合，并且这样的修改、变更和组合将被视为在本发明的构思的范围内。

Claims (20)

1.一种用于监视地理区域的空中监视系统，包括：
至少第一无人驾驶空中交通工具（UAV），包括：
多个提升电机，每个提升电机被配置成驱动至少一个推进器以产生至少提升力，以使得第一UAV在地理区域的一个或多个区上飞行和悬停；
支撑多个提升电机和推进器的下部结构支撑件；
UAV控制电路，其与提升电机耦合，并且被配置成在控制第一UAV的提升和移动时控制提升电机的操作；
可再充电电源，其与UAV控制电路和多个提升电机耦合，所述可再充电电源向UAV控制电路和多个提升电机供电；
再充电控制电路；以及
可变形支撑系统，其与下部结构支撑件配合并支撑光伏电池的集合，所述光伏电池与可再充电电源电耦合并且被配置成向可再充电电源供电，其中，再充电控制电路被配置成控制可变形支撑系统的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，再充电控制电路在使可变形支撑系统变形时使得可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展以暴露光伏电池，并使得可变形支撑系统朝向下部结构支撑件缩回可变形支撑系统。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，可变形支撑系统包括网状结构，光伏电池的集合中的至少一些被固定在网状结构上，其中，网状结构包括使得气流至少在可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展时能够穿过网状结构的孔。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，可变形支撑系统不向第一UAV提供提升力。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，再充电控制电路在使可变形支撑系统变形时激活释放机构，以从下部结构支撑件释放可变形支撑系统，从而将第一UAV与可变形支撑系统分离，并使得第一UAV能够在没有可变形支撑系统的情况下飞行。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
传感器，用于检测光源相对于第一UAV的位置的取向；
其中，再充电控制电路与传感器通信地耦合，并且被配置成接收传感器信息，并且根据光源相对于第一UAV的取向引起可变形支撑系统的物理取向中的改变，并且增加光伏电池的集合对光源的暴露。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，传感器被配置成检测作为反射光源的光源；
其中，再充电控制电路被配置成引起可变形支撑系统的物理取向中的改变，以增加光伏电池的集合对反射光源的暴露。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，UAV控制电路被配置成在第一UAV在飞行中时根据光源相对于第一UAV的取向来修改第一UAV的行进的路线，以增加光伏电池的集合对光源的暴露。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，可变形支撑系统进一步包括透镜的集合，每个透镜相对于光伏电池的集合中的光伏电池中的至少一个来定位，并且被配置成增加引导到相应的至少一个光伏电池上的光的量。
10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
射频（RF）充电系统，其与下部结构支撑件配合，并且被配置成接收无线辐射和远程产生的RF电磁场并且基于RF电磁场发电以对可再充电电源充电。
11.一种监视地理区域的方法，包括：
发射至少第一无人驾驶空中交通工具（UAV），其包括：多个提升电机和推进器，以产生至少提升力以使得第一UAV在地理区域的一个或多个区上飞行和悬停；下部结构支撑件；UAV控制电路，其被配置成控制提升电机；可再充电电源，其被配置成向UAV控制电路和多个提升电机供电；再充电控制电路；以及可变形支撑系统，其与下部结构支撑件配合并支撑与可再充电电源电耦合的光伏电池的集合；
控制可变形支撑系统的变形，以引起可变形支撑系统相对于下部结构支撑件的至少一个取向的物理变形；以及
当第一UAV在飞行中时，使得光伏电池的集合暴露于光源并向可再充电电源供电。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，控制可变形支撑系统的变形包括使得可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展以暴露光伏电池，并使得可变形支撑系统朝向下部结构支撑件缩回可变形支撑系统。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，使得可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展包括暴露可变形支撑系统的网状结构，并且光伏电池的集合中的至少一些被固定在网状结构上，并且使得气流至少在可变形支撑系统远离下部结构支撑件伸展时能够穿过网状结构。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，可变形支撑系统不向第一UAV提供提升力。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
激活释放机构并使得从下部结构支撑件释放可变形支撑系统，从而将第一UAV与可变形支撑系统分离，并使得第一UAV能够在没有可变形支撑系统的情况下飞行。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
检测光源相对于第一UAV的位置的取向；以及
根据光源相对于第一UAV的取向引起可变形支撑系统的物理取向中的改变，并且增加光伏电池的集合对光源的暴露。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，检测光源的取向包括检测反射光源；
其中，引起可变形支撑系统的物理取向中的改变包括：引起物理取向中的改变以增加光伏电池的集合对反射光源的暴露。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
在第一UAV在飞行中时，根据光源相对于第一UAV的取向来修改第一UAV的行进的路线，以增加光伏电池的集合对光源的暴露。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，使得光伏电池的集合暴露于光源包括：暴露透镜的集合，每个透镜相对于光伏电池的集合中的光伏电池中的至少一个来定位，并且引起引导到相应的至少一个光伏电池上的光的量中的增加。
20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
无线地接收辐射和远程产生的射频（RF）电磁场；以及
基于RF电磁场发电以对可再充电电源充电。
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