CN111033429A - 用于支持操作对象的安全操作的系统和方法 - Google Patents

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CN111033429A CN201780094344.5A CN201780094344A CN111033429A CN 111033429 A CN111033429 A CN 111033429A CN 201780094344 A CN201780094344 A CN 201780094344A CN 111033429 A CN111033429 A CN 111033429A
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Abstract

提供用于支持操作对象的安全操作的技术方案的系统和方法。操作对象可以获得移动对象的移动特性信息。操作对象可以针对移动对象确定相对于操作对象的安全操作距离。此外，操作对象可以基于对移动对象的移动特性信息和安全操作距离的评估来确定移动对象是否为操作对象带来风险。然后，当移动对象带来风险时，操作对象可以向操作对象的操控者进行指示。

Description

用于支持操作对象的安全操作的系统和方法
版权声明
本专利文件的公开的一部分包含受到版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对专利文献或专利公开的传真复制，因为它出现在专利和商标局的专利文件或记录中，但在其他方面保留所有版权。
技术领域
所公开的实施例总体涉及操作安全性，但不仅仅涉及飞行器操作安全性。
背景技术
诸如无人机(UAV)之类的飞行器可以用于执行针对各种应用的监视、侦察和勘探任务。可能需要控制这种载运工具的移动，以便减少碰撞到其他飞行器(例如商用客机或直升机)的机会。这是本发明的实施例旨在解决的一般领域。
发明内容
本文描述的是提供用于支持操作对象的安全操作的技术方案的系统和方法。操作对象可以获得移动对象的移动特性信息。操作对象可以针对移动对象确定相对于操作对象的安全操作距离。此外，操作对象可以基于对移动对象的移动特性信息和安全操作距离的评估来确定移动对象是否为操作对象带来风险。然后，当移动对象带来风险时，操作对象可以向操作对象的操控者进行指示。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的安全操作的示例。
图2示出了根据本发明的实施例的安全操作环境的示例。
图3示出了根据本发明的实施例的操作对象的示例。
图4示出了根据本发明的实施例的在不同的时间点应用安全操作缓冲区的示例。
图5示出了根据本发明的各种实施例的支持操作对象的安全操作的流程图。
图6示出了根据本发明的各种实施例的对操作对象执行碰撞计算和躲避控制的流程图。
图7示出了根据本发明的各种实施例的对移动对象应用限飞的流程图。
图8示出了被编程或以其他方式被配置为实现本文提供的方法的计算机控制系统。
具体实施方式
在附图的图中通过示例而非限制的方式示出本发明，在附图中，相同的附图标记表示相似的元件。应当注意到：在本公开中针对“实施例”或“一个实施例”或“一些实施例”的引用不一定指的是相同实施例，且这种引用意味着至少一个实施例。
以下对本发明的描述使用商用客机作为操作对象的示例，并且使用无人机(UAV)作为移动对象的示例。对于本领域技术人员显而易见的是，可以使用其他类型的操作对象和移动对象而没有限制。
根据各种实施例，可以提供用于支持操作对象的安全操作的技术方案。操作对象可以获得移动对象的移动特性信息。操作对象可以针对移动对象确定相对于操作对象的安全操作距离。此外，操作对象可以基于对移动对象的移动特性信息和安全操作距离的评估来确定移动对象是否为操作对象带来风险。然后，当移动对象带来风险时，操作对象可以向操作对象的操控者进行指示。
图1示出了根据本发明的实施例的安全操作的示例。可以提供感兴趣的对象，诸如操作对象102。可以监视或检测一个或多个移动对象(诸如UAV 100、104)相对于操作对象的飞行。在一些实施例中，可以提供或规定安全操作距离(例如，d1、d2)。可能需要将UAV保持远离操作对象至少安全操作距离。在一些实施例中，安全操作距离可以限定用于操作对象的安全操作缓冲区106。
操作对象102可以是静止对象或移动对象。操作对象可以是相对于参照系静止或移动的。参照系可以是相对固定的参照系(例如，周围环境或地球)。备选地，参照系可以是移动的参照系(例如，移动载运工具)。UAV可以连续地保持飞行控制以躲避操作对象(例如，以避免碰撞)。
静止对象可以在纬度、经度和高度方面具有基本为零的移动速度(例如，V＝0)。静止对象可以具有为零的线速度、线性加速度、角速度和/或角加速度。静止对象可以相对于惯性系静止。惯性系可以是操作对象位于其内的环境。惯性参照系可以是地球。静止对象可以相对于惯性参照系固定。备选地，静止对象可能能够相对于惯性参照系移动，但此时可能未移动。在一些实施例中，静止对象可能不能够靠其自身的动力移动。静止对象可能需要借助于另一对象以便进行移动。静止对象可以在环境中保持基本静止。静止对象的示例可以包括但不限于景观特征(例如，树木、植物、山脉、丘陵、河流、溪流、小溪、山谷、巨石、岩石等)或人造特征(例如，结构、建筑物、道路、桥梁、杆、围栏、不动的载运工具、标志、灯等)。静止对象可以包括感兴趣的大操作对象或小对象。在一些情况下，静止对象可以与结构或物理物品的选定部分相对应。
移动对象可以相对于一个、两个或三个轴移动。移动对象可以相对于一个、两个或三个轴线性移动，和/或可以绕一个、两个或三个轴旋转。轴可以彼此正交。轴可以包括偏航轴、俯仰轴和/或横滚轴。轴可以沿着纬度方向、经度方向和/或高度方向。移动对象可以具有非零的移动速度(例如，V≠0)。移动速度可以相对于一个、两个或三个轴是非零的。移动对象可以相对于惯性参照系移动。移动对象可能能够相对于惯性参照系移动。移动对象实际上可以相对于惯性参照系处于运动。移动对象可能能够靠自身的动力移动。移动对象可能能够自推进。
移动对象可能能够在环境内移动。移动对象可以总是处于运动，或者可以在时间段内处于运动。例如，移动对象可以是可以在红灯时停止然后恢复运动的汽车，或者可以是可以在站台处停止然后恢复运动的火车。移动对象可以在相当稳定的方向上移动或者可以改变方向。移动对象可以在空中、在陆地上、在地下、在水中和/或在空间中移动。移动对象可以是生物对象(例如人、动物)或非生物对象(例如，移动载运工具、移动机械、在风中吹动或由水携带的对象、由生物目标携带的对象)。移动对象可以是大操作对象或小操作对象(感兴趣的对象)。移动对象可以是被配置为在任何合适的环境中移动的任何操作对象，诸如空中(例如，固定翼飞机、旋转翼飞机，或既没有固定翼也没有旋转翼的飞机)、水中(例如，船舶或潜水艇)、地面上(例如，诸如汽车、卡车、公共汽车、货车、摩托车；诸如棍子、钓鱼竿的可移动结构或框架；或火车)、地下(例如地铁)、空间中(例如，太空飞机、卫星或探测器)，或这些环境的任意组合。
移动对象可能能够在环境内相对于六个自由度(例如，三个平移自由度和三个旋转自由度)自由移动。备选地，移动对象的移动可以相对于一个或多个自由度(例如通过预定的路径、轨道或朝向)进行限制。该移动可以由任何合适的致动机构(例如发动机或电机)来致动。移动对象的致动机构可以由任何合适的能源(例如电能、磁能、太阳能、风能、重力、化学能、核能或其任何合适的组合)供电。移动对象可以经由推进系统自推进，例如下面进一步描述的。推进系统可以可选地在能源(例如电能、磁能、太阳能、风能、重力、化学能、核能或其任何合适的组合)上操作。
在一些情况下，移动对象可以是载运工具，例如遥控载运工具或载人载运工具。合适的载运工具可以包括水上载运工具、飞行器、航天器或地面载运工具。例如，飞行器可以是固定翼飞机(例如飞机、滑翔机)、旋转翼飞机(例如直升机、旋翼飞机)、具有固定翼和旋转翼的飞机，或没有固定翼和旋转翼的飞机(例如，飞艇、热气球)。载运工具可以是自推进的，诸如通过空气自推进、在水上或水中自推进、在空间中自推进，或在地上或地下自推进。自推进载运工具可以利用推进系统，诸如包括一个或多个发动机、电机、轮、轴、磁体、旋翼、螺旋桨、叶片、喷嘴或其任何合适的组合的推进系统。在一些情况下，推进系统可以用于使移动对象能够从表面起飞、在表面上降落、保持其当前位置和/或朝向(例如，悬停)、改变朝向和/或改变位置。
操作对象可以是诸如人或动物的活体和/或搭载活体的载运工具，例如搭载总统或其他政府官员的豪华轿车，或搭载VIP的汽车。活体可以包括人或动物。例如，操作对象可以是诸如政府官员的重要人物。操作对象可以是具有特定状态的人，其可能经历升高的安全风险和/或预防措施。
在各种实施例中，操作对象可以包括被动对象或主动对象。主动对象可以被配置为传输关于操作对象的信息，诸如操作对象的GPS位置。该信息可以被传输到UAV、服务器或任何其他类型的外部设备。信息可以经由无线通信从主动目标的通信单元传输到诸如UAV的外部设备的通信单元。被动对象不被配置为传输有关操作对象的信息。
操作对象可以是环境内的区域或区。操作对象可以是环境内的物理物品。操作对象可以在视觉上与其周围可区分或不可区分。操作对象可以是任何天然或人造对象或结构，诸如地理景观(例如，山脉、植物、山谷、湖泊或河流)、建筑物、载运工具(例如，飞机、船舶、汽车、卡车、公共汽车、货车或摩托车)。操作对象可以是主动对象，或者可以与主动对象相关联或固定到主动对象。
操作对象可以是可以收集关于对象的信息的传感器。操作对象可以具有相关联的传感器，该传感器可以与操作对象成一体、可以固定到操作对象，或者可以与操作对象可分离。传感器可以可移除地附接到操作对象，或者可以与操作对象完全分离。传感器可以是操作对象，反之亦然。传感器可以设置在与操作对象相同的位置或分开的位置处。
操作对象可以具有相关联的受限区域，诸如安全操作缓冲区106。操作对象可以在相关联的安全操作区域内。受限区域可以包含操作对象。操作对象可以是物理位置或结构、地标、特征、可运输物品、载运工具或任何其他类型的对象。操作对象可以包括或被放置在一个或多个位置，该位置例如但不限于：机场、飞行走廊、军事或其他政府设施、敏感人员附近的位置(例如，当总统或其他领导者访问某一地点时)、载有敏感人员或货物的载运工具、核站、研究设施、私人空域、非军事区、一些司法管辖区(例如乡镇、市、县、州/省、国家、水体或其他自然地标)、国界(例如美国和墨西哥之间的边界)或其他类型的禁飞区。可以相应地提供相关联的安全操作区域。在一些实施例中，诸如传感器的主动对象可以传输用于确定安全操作区域的信息。
一个或多个操作对象可以配置有可以广播信息的无线数据发射机，诸如自动广播系统。该信息可以包括操作对象的一个或多个参数。操作对象的参数可以包括但不限于：操作对象的唯一标识、对象类型或分类、操作对象的一个或多个物理特性(诸如操作对象是否能够移动、操作对象能够移动的类型和/或速度)，或者与操作对象的个体或与操作对象本身相关联的任何特定状态。该信息可以包括操作对象的位置和/或移动信息。可以周期性地、实时地和/或响应于事件来提供操作对象的信息。位置和/或移动信息可以反映关于操作对象的最新信息。位置和/或移动信息可以反映预定时间段内的信息。预定时间段可以是到计算安全操作距离的时刻最近(例如，时间上最接近)的时间段。位置和/或移动信息可以包括：最后已知的位置、速度、方向、速度矢量的方向、加速度、在预定时间段内从操作对象接收的加速度矢量的方向。位置和/或移动信息可以包括但不限于：纬度、经度、高度、关于俯仰、偏航或横滚轴的朝向、线速度、角速度、线性加速度、角加速度、方向、时间或其他信息。可以借助于定位单元来确定位置和/或移动信息。定位单元可以包括可以确定操作对象的地理空间坐标的全球定位系统(GPS)单元。定位单元可以包括一个或多个惯性传感器，诸如一个或多个加速度计、陀螺仪、磁力计或可以帮助检测操作对象的运动(例如，线性运动和/或角运动)的任何其他类型的传感器。定位单元可以利用图像、红外信号、无线电信号和/或任何其他类型的信息来提供操作对象的位置和/或移动信息。定位单元可以接收来自操作对象外部(例如，卫星、外部传感器)的信息，和/或自包含到操作对象(例如，来自惯性传感器)的信息。
定位单元可以执行接收或测量数据(例如，关于相关联的操作对象的信息)的功能。定位单元可以包括接收模块和/或测量模块。数据接收模块可以实时地接收外部信号(例如，来自GPS接收机、通信网络接收模块(例如，SIM卡)、卫星数据接收模块)。测量模块可以测量操作对象(例如，加速度计、陀螺仪、罗盘、气压计、皮托管/速度计)的一个或多个参数。可以针对不同的感兴趣对象测量和接收不同的参数；因此，可以基于操作对象的类型自动或手动调整数据接收和测量模块。
可以防止诸如UAV 100、104的移动对象进入安全操作缓冲区106。本文对UAV的任何描述可以应用于任何类型的飞行器或任何其他类型的移动对象，反之亦然。UAV可能能够穿越环境。UAV可能能够在三维空间内飞行。UAV可能能够沿一个、两个或三个轴进行空间平移。该一个、两个或三个轴可以彼此正交。轴可以沿着俯仰轴、偏航轴和/或横滚轴。UAV可能能够绕一个、两个或三个轴旋转。该一个、两个或三个轴可以彼此正交。该轴可以是俯仰轴、偏航轴和/或横滚轴。UAV可能能够沿多达6个自由度移动。UAV可以包括可以帮助UAV移动的一个、两个或更多个推进单元。推进单元可以被配置成为UAV生成升力。推进单元可以包括旋翼。移动对象可以是多旋翼UAV。
UAV可能能够手动控制飞行、半自动飞行或自主飞行。在一些实施例中，UAV的一个或多个自主动作可以取代手动控制的飞行，或先前用于半自动或自主飞行的指令。例如，可以强制UAV保持在受限区域之外。当接近受限区域时，或者当靠近受限区域时，可以强制UAV采取动作。例如，可以强制UAV改变UAV的路径以保持在受限区域之外。可以强制UAV保持远离操作对象至少安全操作距离。UAV可以在远离操作对象的安全操作距离处或大于安全操作距离的任何距离处飞行。可以不允许UAV在操作对象的安全操作距离内飞行。如果UAV在操作对象的安全操作距离内，则可以强制UAV降落、悬停或增加UAV的距离直到UAV至少距操作对象与安全操作距离一样的距离。如果UAV在操作对象的安全操作距离内的地面上，则可以阻止UAV起飞。如果操作对象移开使得UAV随后与操作对象的距离比安全操作距离更远，则可以允许UAV起飞。这种自主飞行响应仅作为示例提供，并且UAV的附加飞行响应是可能的。
通过强制UAV保持远离操作对象至少一定的安全操作距离d1、d2，可以防止UAV进入受限区域。安全操作距离可以取决于操作对象的特性(例如，对象分类、对象移动、操作对象处理和/或传输信息的时序)、UAV的特性(例如，UAV分类、UAV移动、UAV物理规范、UAV处理接收信息的时序、UAV响应的时序)、UAV与操作对象之间的通信的特性(例如，从操作对象传输到UAV的信息的时序)，和/或任何其他情况特性(例如，诸如天气的环境条件)。
例如，可能需要将第一UAV 100保持距操作对象102至少距离d1。可能需要将第二UAV 104保持距操作对象102至少距离d2。距离d1、d2可以是相同的或可以彼此不同。距离可以根据UAV的特性而不同。例如，第一UAV可能具有比第二UAV更慢的飞行控制器，并且可能需要保持距操作对象比第二UAV更大的距离。
在另一示例中，操作对象周围的受限区域可以是圆形的。例如，当从第一方向接近时，可能需要UAV 100与操作对象保持至少距离d1。当从第二方向接近时，可能需要UAV 104与操作对象保持至少距离d2。因此，根据情况，对于相同的操作对象，UAV的安全操作距离可以相同或不同。当考虑UAV周围的所有方向(例如，绕UAV 360度)上的安全操作距离时，可以通过UAV周围的安全操作距离来限定受限区域。UAV周围的安全操作距离可以限定受限区域的边界。在一些实施例中，可以在横向方向上确定安全操作距离。可以在竖直方向和/或横向和/或竖直方向的组合上确定安全操作距离。可以在横向和/或竖直方向上围绕UAV的安全操作距离限定限飞空间。此外，本文对受限区域的任何描述可以适用于三维限飞空间。
安全操作距离可以随时间而变化。在一些实施例中，安全操作距离可以周期性地更新(例如，至少每隔几分钟、每分钟，每隔几秒、每秒、每十分之几秒、每十分之一秒、每百分之一秒、每毫秒)、实时地持续更新，和/或响应一个或多个事件而更新。一个或多个事件的示例可以包括但不限于：UAV检测到的动作、UAV的请求、操作对象检测到的动作、操作对象的请求、来自第三方设备(例如，服务器、远程控制器)的请求，或与通信系统相关联的事件。备选地，安全操作距离可以保持相同而不随时间改变。
操作对象可以是移动对象或静止对象。例如，操作对象可以以某一速度移动。自动广播系统可以以与操作对象相同的方式移动(或者可以是操作对象本身)。可能需要将UAV保持远离操作对象至少安全操作距离。安全操作距离可以保持基本相同，或者可以随着操作对象和/或UAV的移动而改变。安全操作距离可以随时间改变，或者可以保持基本相同。
受限区域可以是对应于静止对象的静态区域。受限区域可以是2D或3D安全操作区域。操作对象可以相对于安全操作区域比较UAV位置。基于安全操作距离和UAV与操作对象之间的距离，操作对象可以确定并应用躲避措施。在一些实施例中，UAV可以将其自己的地理空间坐标与操作对象的地理空间坐标进行比较，以计算UAV与操作对象之间的距离和/或确定UAV是否在限飞区域内。该信息可以用于做出UAV是否采取飞行响应措施的评估。
例如，可以基于静止对象(例如，在纬度、经度和高度上具有基本为零的运动范围的非移动对象)的GPS坐标和高度来限定3D受限区域。UAV可以将其自己的GPS坐标与安全操作区域的信息进行比较，并且可以基于UAV与操作对象之间的距离来执行飞行响应。例如，UAV的飞行响应可以包括如果检测到UAV正在接近操作对象则执行制动操作。在另一个示例中，UAV的飞行响应可以是继续飞行但是偏离安全操作区域。在另一个示例中，UAV的飞行响应可以是改变其速度(例如，加速或减速)。在另一个示例中，UAV的飞行响应可以是改变其高度(例如，飞得高于或低于其当前位置)。在另一个示例中，UAV的飞行响应可以是改变其方向(例如，左转或右转一定度数)。在另一个示例中，UAV的飞行响应可以是降落(例如，立即或返回到预定位置)。三维受限区域可以通过与纬度、经度和/或高度中的一个或多个相对应的范围上的限制来表征。例如，可以指导UAV在所有横向方向上保持至少远离建筑物10米的受限区域，但是可以从建筑物的屋顶飞越该建筑物。任何方向(例如，纬度、经度、高度)上的限制可以相同或不同。
可以针对UAV确定相对于操作对象的安全操作距离。安全操作距离可以确定安全操作区域的边界的一部分。如果UAV在特定时刻位于相对于操作对象的安全操作距离内，则UAV在该时刻可以位于相关联的受限区域内。
在一些实施例中，安全操作距离可以取决于操作对象的一个或多个物理特性(例如，速度)。例如，操作对象可以是静止对象或移动对象。在一些实施例中，安全操作距离可以取决于操作对象移动得多快。例如，在操作对象以可能引起碰撞的方式移动的情况下，可能期望相对于正在移动的操作对象具有更大的安全操作距离。例如，操作对象可以是UAV，其可以具有至少d1的安全操作距离。在另一个示例中，操作对象可以是陆地载运工具，UAV可以具有至少d2的安全操作距离。UAV可能能够比陆地载运工具更快地移动，这可能意味着d1＞d2。当操作对象是静止对象(诸如建筑物上的传感器)时，UAV可以具有至少d3的安全操作距离。由于建筑物根本没有移动，因此d1＞d3和/或d2＞d3。
在一些实施方式中，安全操作距离可以取决于操作对象如何移动的特性。例如，相对于更稳定或具有更可预测的移动类型或者具有更受限移动类型的操作对象，具有更不规则特性的移动或具有更大的运动自由度的操作对象可以具有更大的安全操作距离。例如，与可能被限制为在地上移动和/或沿着道路移动的陆地载运工具相比，UAV 400在其飞行上可以具有更大程度的运动，或者具有更不可预测的飞行路径类型。当操作对象是UAV时，而不是当操作对象是陆地载运工具时，可以提供更大的安全操作距离。
安全操作距离可以取决于操作对象相对于UAV移动的方向。例如，如果操作对象朝向UAV移动，则与操作对象远离UAV的情况相比，可以提供更大的安全操作距离。这个更大的安全操作距离考虑了UAV制动(例如，减小速度)、降落(例如，将速度减小到零)或改变其相对于操作对象的飞行路径(例如，采取规避动作以避免与操作对象发生碰撞)所需的时间。如果操作对象远离UAV移动，则可以提供较小的安全操作距离，因为UAV不太可能需要制动(例如，减小速度)、降落(例如，将速度减小至零)或改变其相对于操作对象的飞行路径(例如，采取规避动作以避免与操作对象发生碰撞)。
安全操作距离可以取决于操作对象和/或相关人员的分类或优先级。例如，与操作对象不那么重要(例如，办公室建筑物或私人公民的住宅)的情况相比，在操作对象对于安全性(例如，机场)或政治原因(例如，政府建筑物)非常重要的情况下，则可以提供更大的安全操作距离。这个更大的安全操作距离考虑了UAV制动(例如，减小速度)、降落(例如，将速度减小到零)或改变其相对于操作对象的飞行路径(例如，采取规避动作以避免与操作对象发生碰撞)所需的时间。
安全操作距离可以取决于多快地收集、处理和传输关于操作对象的信息。例如，与信息相对于操作对象的速度(例如，相对于UAV的速度，操作对象不具有高速，诸如静止对象)或UAV的速度(例如，UAV以低速移动)花费少量时间的情况相比，在信息相对于操作对象的速度(例如，相对于UAV的速度，操作对象具有高速，诸如飞机、火车或汽车)或UAV的速度(例如，UAV以高速移动)花费大量时间的情况下，可以提供更大的安全操作距离。
在一些实施例中，安全操作距离可以取决于UAV的一个或多个特性(例如，最大速度、尺寸、机动性、UAV采取飞行响应措施的成本、UAV的分类或优先级、信息在UAV与操作对象之间传送的速率，或者信息在UAV处理的速率)。
安全操作距离可以取决于UAV的最大速度。例如，与UAV具有低的最大速度的情况相比，在UAV具有高的最大速度的情况下可以提供更大的安全操作距离。这种方法在UAV的失灵导致不可靠或不可预测的操作的情况下确保更大的保护。
安全操作距离可以取决于UAV的尺寸。例如，与UAV具有小尺寸的情况相比，在UAV具有大的尺寸的情况下则可以提供更大的安全操作距离。这种方法在UAV和操作对象之间的碰撞的情况下确保更大保护，因为较重的UAV能够对操作对象和人造成更大的损坏并且带来更大的风险。
安全操作距离可以取决于UAV的机动性。例如，与UAV具有高机动性的情况相比，在UAV具有低机动性的情况下，则可以提供更大的安全操作距离。该方法在突然出现操作对象或可能触发UAV的飞行响应的其他事件的情况下确保更大的保护。
安全操作距离可以取决于UAV采取飞行响应措施的成本。例如，与UAV以低空到中空(moderate altitude)飞行或具有足够的剩余电池容量并且因此执行降落响应的成本很低或中等的情况相比，在UAV在高空飞行或者具有低的剩余电池容量并且因此执行降落响应的成本很高的情况下，可以提供更大的安全操作距离。该方法在突然出现操作对象或可能触发UAV的飞行响应的其他事件的情况下确保更大的保护。
安全操作距离可以取决于UAV的分类或优先级。例如，与UAV具有低优先级的情况相比，在UAV具有高优先级的情况下，可以提供更大的安全操作距离。由于UAV的有价值的属性，这种方法确保对UAV免于碰撞的更大保护。UAV可以因为其高价值、有价值的搭载物和/或其高优先级乘客或相关联用户而具有高优先级。
安全操作距离可以取决于在UAV与操作对象之间传送信息的速率。例如，与UAV与操作对象之间的通信以高速率发生的情况相比，在UAV与操作对象之间的通信以低速率发生的情况下，可以提供更大的安全操作距离。该方法确保对可能与操作对象的通信缓慢并且因此在操作期间可能需要更多时间来确定的动作的航线的UAV的更大保护。
安全操作距离可以取决于在UAV处处理信息的速率。例如，与UAV以高速率处理信息的情况相比，在UAV以低速率处理信息的情况下，可以提供更大的安全操作距离。该方法确保对可能具有缓慢性能的UAV的更大保护，因此在操作期间可能需要更多时间来确定的动作的航线。
安全操作距离可以取决于操作对象与UAV通信的通信时间。例如，与UAV以相对短的通信时间与操作对象通信的情况相比，在UAV以相对长的通信时间与操作对象通信的情况下，可以提供更大的安全操作距离。例如，在UAV与操作对象之间的距离较大时，或者在无线网络经历网络拥塞的情况下，或者在UAV与操作对象通过公共网络(例如，云网络)间接地通信的情况下，UAV与操作对象之间的无线通信链路可能是缓慢的。UAV与操作对象之间的通信时间可以取决于传输信息的通信网络的网络延迟。例如，将关于操作对象的位置的信息传输到UAV所需的时间量可以取决于通信网络的网络延迟，通过该网络传输关于该感兴趣的对象的位置的信息。网络延迟可以是数据分组从操作对象行进到UAV所花费的时间量的表示，反之亦然。网络延迟可以取决于网络拥塞、行进路径、排队延时、处理延时、缓冲器膨胀、环境条件、信号强度、可用带宽或任何其他因素。该方法确保对可能具有缓慢性能的UAV的更大保护，因此在操作期间可能需要更多时间来确定的动作的航线。
安全操作距离可以取决于环境条件，例如，天气。例如，在UAV在具有强风条件的环境中操作的情况下，由于UAV的飞行可能的不稳定性质，可以提供更大的安全操作距离。例如，在UAV在有雾或类似的低能见度环境中操作的情况下，由于传感器的可能不可靠的操作或由于操作对象的可能不可靠的检测，可以提供更大的安全操作距离。
可以为UAV生成相对于操作对象的安全操作距离。UAV可以保持在远离操作对象的最小安全操作距离处。在一些实施例中，可以基于在操作对象处、在UAV处和/或在操作对象和/或UAV之间发生的一种或多种处理的时间量来生成安全操作距离。安全操作距离可以取决于在操作对象和/或UAV处收集和/或处理数据的时间量。
当UAV接近或在操作对象的受限区域内时，UAV可以采取限飞措施。当UAV在操作对象的安全操作距离内时，可以确定UAV在受限区域内。限飞措施的示例可以包括但不限于：阻止UAV起飞、强制UAV立即降落、强制UAV在设定时间段后降落、强制UAV降低高度、强制UAV增加高度(例如，增加到预定高度)、强制UAV悬停、制动、改变飞行方向，或强制UAV自动返回到预设位置。在一些实施例中，作为采取飞行响应措施的附加或备选方案，UAV的用户可以接收警告。警告可以指示UAV的操作状态和/或如果用户没有躲避开安全操作区域则可以开始进行的飞行响应措施的类型。
在一些实施例中，可以基于UAV的操作状态来确定限飞措施。UAV的操作状态的示例可以包括：UAV通电或断电、UAV处于飞行状态或降落状态、UAV在安全操作区域内或外部，或者UAV具有与安全操作区域相交或不相交的预计轨迹。
图2示出了根据本发明的实施例的安全操作环境的示例。可以提供操作对象200。可以相对于操作对象监视和检测一个或多个移动对象(诸如UAV 201-203)的移动。
在各种实施例中，操作对象可以经由无线数据接收机211检测或接收关于UAV的信息。例如，可以直接从UAV接收这种信息。备选地，可以经由地面站204接收这种信息。
在各种实施例中，可以规定(或确定)安全操作距离。可以要求或强制UAV保持远离操作对象至少安全操作距离，或者可以防止UAV进入相对于操作对象的安全操作距离。在一些实施例中，安全操作距离可以限定操作对象的受限区域(即，安全操作区域或安全操作缓冲区)。相对于相同操作对象的安全操作缓冲区可以针对不同的移动对象来不同地规定，因为由于不同移动对象的移动特性属性的差异，每个移动对象的安全操作距离可能不同。
在各种实施例中，操作对象可以利用各种控制单元或系统来进行操作控制。例如，商用客机可以使用导航控制系统213来控制导航，并且可以使用躲避控制212来应用各种躲避措施以确保导航安全性。
此外，操作对象可以包括无线数据发射机211，诸如可以物理地或可操作地耦接到操作对象的信标。(在一些情况下，操作对象可以是信标本身。)例如，信标可以是自动广播系统。信标可以广播各种信息，包括但不限于移动特性信息和各种安全操作或限飞信息。信标可以广播信息，使得它可以由能够检测以特定方式(例如，特定频率)广播的信息的任何类型的非目标接收者接收。备选地，信标可以以目标方式传输信息，使得仅预期接收者可以接收该信息。信息可以被加密或可以不被加密。本文对自动广播系统的任何描述可以应用于可以传输信息的任何类型的信标或感兴趣的对象。
在一个实施例中，可以针对商业航空公司提供安全操作环境。商用客机可以提供一个或多个信号(例如，数据)，该一个或多个信号可以根据需要被推送给UAV。可以连续地推送数据，或者出于安全目的，可以仅当UAV在自动广播系统的特定范围内(例如，在商业航空公司上)时推送数据。当数据被推送给UAV时，UAV可以根据需要执行一个或多个适当的飞行控制响应(例如，停止向前移动或降落)。
在其他实施例中，诸如商用客机的操作对象可以与地面站204建立通信链路。操作对象可以经由地面站接收数据和发送信号数据到UAV。例如，如果满足预定条件(例如，当UAV在地面站的范围内时)，地面站可以将数据推送给UAV或从UAV接收数据。
图3示出了根据本发明的实施例的操作对象的示例。如图3所示，操作对象300可以配备有诸如ADS-B数据接收机的无线数据接收机301，其可以经由不同的通信信道从UAV实时地接收诸如位置、高度、当前速度、最大速度和标识信息的信息。
可选地，UAV数据管理系统302可以在操作对象上的存储器或本地存储设备中存储和管理接收的UAV信息。备选地，可以将接收的UAV信息传输到并保存在远离操作对象的数据库中。而且，UAV数据管理系统可以基于接收的UAV信息获得关于UAV的附加信息。例如，操作对象可能能够基于接收的UAV标识信息来识别和定位UAV的操控者。
在各种实施例中，操作控制系统可以用于控制操作对象的操作。例如，商用客机上的导航控制系统303可以控制商用客机的导航航线。基于当前的操作状态(诸如客机的移动特性信息)和接收的UAV信息，导航控制系统可以确定用于阻止UAV干扰商用客机的导航或为商用客机的导航带来风险的安全操作距离或安全操作缓冲区304。
而且，导航控制系统可以执行航线冲突分析，诸如碰撞计算305，以确定UAV是否为客机的导航带来风险(当前风险或潜在风险)。操作对象可以执行航线冲突分析，诸如实时碰撞计算，以基于操作对象(例如商用客机)的当前操作状态和接收的UAV信息来识别当前风险。而且，操作对象可以执行预测性碰撞计算，以基于预定的操作计划(诸如商用客机的飞行计划)和接收的UAV信息来识别未来点(例如，未来时间)处的潜在风险。
然后，在检测到风险条件之后，操作对象可以引导躲避控制系统306，例如飞机上或飞机外的躲避控制系统，例如通过使警报308响铃或显示警告消息307来启动躲避控制过程。例如，一旦躲避控制系统确定存在当前风险或潜在风险，躲避控制系统就可以向操作对象的操控者(例如，商用客机的飞行员或控制塔中的人员)提供警告消息或警告信号。当存在当前风险或潜在风险时，操作对象可以将这种信息传达给操作对象的操控者，例如，商用客机的飞行员或控制塔中的操控者。存在将这种信息传达给操作对象的操控者的不同方式。例如，操作对象可以在用户界面或监视屏幕上显示警告消息或警告信号。备选地，操作对象可以产生蜂鸣噪声或振动以警告操作对象的操控者。然后，操作对象的操控者(诸如飞行员)可以手动或自动应用躲避措施以躲避到来的UAV。例如，躲避措施可以是向UAV的操控者发送警告信息，并要求或指导UAV移动离开其当前航线(诸如强制UAV降落或调整其高度或移动方向以躲避到来的操作对象)。备选地，躲避措施可以引导操作对象执行主动躲避操作，诸如调整操作对象的高度或者如果可能的话使用备选路线。
在各种实施例中，操作对象可以优化传达给操作对象的操控者的信息。例如，当UAV的飞行没有为操作对象带来风险时，操作对象可以不向操控者提供这种信息，以便简化操作控制环境并确保操作对象的安全操作。此外，操作对象可以根据风险的严重性以不同的方式传达这种信息。例如，当UAV的飞行在当前时间为操作对象带来风险时，操作对象的操控者可以应用主动躲避措施。备选地，当UAV的飞行在当前时间没有为操作对象带来风险但是可能在操作航线中的未来点处成为风险时，操作对象的操控者可以根据操作对象的预定操作计划采取各种预防措施。随着操作对象继续操作和UAV继续飞行，当UAV成为当前风险时，飞行员可能需要采取主动躲避措施。
图4示出了根据本发明的实施例的在不同的时间点应用安全操作缓冲区的示例。如图4所示，操作对象400沿着计划的操作航线410移动。在时间点t0处，在x-y-z参考坐标系中，操作对象位于位置(x0_ac，y0_ac，z0_ac)处。相应地，可以使用一组几何约束来限定安全操作缓冲区401。例如，安全操作缓冲区401的边界可以使用下列等式在x-y-z参考坐标系中表示。
Figure BDA0002393854210000171
此外，沿计划的操作航线，操作对象可以对于任何时间点位于可以使用下列等式来描述的(x(t)，y(t)，z(t))处。
x‘(t) x0_ac fx(t)
y’(t)＝y0_ac+fy(t)
z‘(t) z0_ac fz(t)
相应地，可以使用下列等式来限定在任何未来时间点t处操作对象的安全操作缓冲区。
Figure BDA0002393854210000172
如图4所示，操作对象可以在时间点t1处规定有安全操作缓冲区402，并且操作对象可以在时间点t2处规定有安全操作缓冲区403。由于操作对象的移动速度或方向的差异，安全操作缓冲区402和安全操作缓冲区403的尺寸和朝向可以改变。而且，由于操作对象在不同的时间点处的操作条件的差异，安全操作缓冲区402和安全操作缓冲区403的形状可以改变。
对于UAV 411，其在时间点t0处位于(x0_ua，y0_ua，z0_ua)，当满足下列条件为时，操作对象可以确定UAV是当前风险。
Figure BDA0002393854210000173
因此，操作对象可以向操作对象的操控者发送诸如警报等警报消息。
另一方面，当满足下列条件时，操作对象可以确定(x1_ua，y1_ua，z1_ua)处的UAV 412是潜在风险。
Figure BDA0002393854210000174
因此，操作对象可以向操作对象的操控者发送诸如文本消息或提醒信号等提醒消息。
而且，如图4所示，操作对象可以确定(x2_ua，y2_ua，z2_ua)处的UAV 413不是风险，因为UAV 413不是当前风险或潜在风险。在本文中，UAV 413不是当前风险是因为它没有位于安全操作区401内。而且，UAV 413不是潜在风险是因为它没有位于沿着计划的操作航线410的任何点的任何安全操作区(例如，时间点t2处的安全操作区402和在时间点t3处的安全操作区403)内。另一方面，如果基于接收的UAV 413的移动信息确定UAV 413可能在未来时间移动到安全操作区402、403中的一个内，则UAV 413可能转变为潜在风险。可以针对沿着整个计划的操作航线的一组点执行这种分析。例如，可以通过评估预定时间间隔来选择该组点。备选地，可以通过评估操作对象的移动特性信息来选择该组点。例如，该组点可以包括最远的点、具有最大平移速度或旋转速度的点。
在各种实施例中，上述等式中的变量t可以用于限定操作的航线。变量t总体可以指代操作状态变量，其可以与时间不同。例如，在飞机起飞、降落、接近或悬停在机场上方之前，可以基于与跑道的距离来确定飞行的航线，即变量t可以表示UAV与跑道的距离。例如，在飞机起飞或降落之前，飞机上的导航系统可以检测沿着飞行路径是否存在与UAV相关联的风险。如果存在风险，导航系统可以向飞行员传达UAV警报或警告消息，以便飞行员可以采取适当的躲避措施，诸如避免起飞、避免接近/降落、重复飞行、采取备选路线或其他主动/自动躲避措施。
在一些操作条件或阶段中，操作对象可以潜在地同时保持多个操作计划。例如，飞机在其执行降落操作的同时可以保持重复飞行路径。因此，操作对象中的导航控制系统可以同时对不同的操作航线的计划执行UAV碰撞风险分析，使得操作对象可以在操作期间容易地在不同的航线之间切换。
图5示出了根据本发明的各种实施例的支持操作对象的安全操作的流程图。如图5所示，在步骤501，操作对象可以获得移动对象的移动特性信息。在步骤502，操作对象可以针对移动对象确定相对于操作对象的安全操作距离。此外，在步骤503，操作对象可以基于对移动对象的移动特性信息和安全操作距离的评估来确定移动对象是否为操作对象带来风险。然后，在步骤504，当移动对象带来风险时，操作对象可以向操作对象的操控者进行指示。
图6示出了根据本发明的各种实施例的对操作对象执行碰撞计算和躲避控制的流程图。如图6所示，在步骤601，操作对象可以通过确定UAV是否位于安全操作缓冲区内来确定UAV是否是当前风险。此外，在步骤602，操作对象可以通过确定UAV是否位于沿着计划的操作航线的一个或多个未来点的安全操作缓冲区内来确定UAV是否是潜在风险。然后，在步骤603，当UAV是当前风险或潜在风险时，操作对象可以应用躲避措施。
图7示出了根据本发明的各种实施例的对移动对象应用限飞的流程图。如图7所示，在步骤701，诸如UAV的移动对象可以从操作对象接收移动特性信息。此外，移动对象可以基于接收的操作对象的移动特性信息来确定限飞措施。然后，在步骤703，移动对象可以应用限飞措施，以确保操作对象的安全操作。
提供了被编程以实现本公开的方法的计算机控制系统。例如，可以使用计算机控制系统来实现或体现如上所述的各种控制系统、单元和组件。图8示出了被编程或以其他方式配置为实现用于控制操作对象的操作或UAV的飞行操作的方法的计算机系统801。计算机系统801可以调整本公开的各个方面，例如，用于控制飞行器(例如商用客机或UAV)的飞行的方法。计算机系统801可以是用户的电子设备或相对于电子设备远程定位的计算机系统。电子设备可以是移动电子设备。
计算机系统801包括中央处理单元(CPU，本文也称为“处理器”和“计算机处理器”)805，其可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。计算机系统801还包括存储器或存储器位置810(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪速存储器)、电子存储单元815(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统进行通信的通信接口820(例如，网络适配器)，以及外围设备825，诸如高速缓存、其他存储器、数据存储设备和/或电子显示适配器。存储器810、存储单元815、接口820和外围设备825通过诸如母板的通信总线(实线)与CPU705通信。存储单元815可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据存储库)。计算机系统801可以借助于通信接口820可操作地耦接到计算机网络(“网络”)830。网络830可以是因特网、因特网和/或外联网，或者与因特网通信的内联网和/或外联网。在一些情况下，网络830是电信和/或数据网络。网络830可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现诸如云计算的分布式计算。在一些情况下，借助于计算机系统801，网络830可以实现对等网络，该对等网络可以使耦接到计算机系统801的设备能够充当客户端或服务器。
CPU 805可以执行一系列机器可读指令，该机器刻度指令可以体现在程序或软件中。指令可以存储在诸如存储器810的存储器位置中。可以将指令引导到CPU 705，该指令随后可以对CPU 805进行编程或以其他方式配置CPU 805以实现本公开的方法。由CPU 805执行的操作的示例可以包括获取、解码、执行和回写。
CPU 805可以是诸如集成电路的电路的一部分。系统801的一个或多个其他组件可以包括在电路中。CPU可以集成到操作对象中、在操作对象上、集成到UAV中、在UAV上，或者作为通信信道(例如，云网络)的一部分。在一些情况下，该电路是专用集成电路(ASIC)。
存储单元815可以存储文件，诸如驱动器、库和保存的程序。存储单元815可以存储用户数据，例如用户偏好和用户程序。在一些情况下，计算机系统801可以包括在计算机系统801外部(诸如位于通过内联网或因特网与计算机系统801通信的远程服务器上)的一个或多个附加数据存储单元。存储单元可以集成到操作对象中、在操作对象上、集成到UAV中、在UAV上、或者作为通信信道(例如，云网络)的一部分。存储单元可以存储安全操作数据库。
计算机系统801可以通过网络830与一个或多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统801可以与用户的远程计算机系统通信。远程计算机系统的示例包括个人计算机(例如，便携式PC)、平板PC或平板电脑(例如，
Figure BDA0002393854210000204
iPad、
Figure BDA0002393854210000201
GalaxyTab)、电话、智能手机(例如，
Figure BDA0002393854210000202
iPhone、启用Android的设备、
Figure BDA0002393854210000203
))，或个人数字助理。用户可以经由网络830访问计算机系统801。网络可以包括无线通信网络(例如，云网络)。
本文描述的方法可以通过存储在计算机系统801的电子存储位置上(例如，存储器810或电子存储单元815上)的机器(例如，计算机处理器)可执行代码来实现。机器可执行代码或机器可读代码可以以软件(例如，计算机软件或诸如蜂窝电话app的移动应用程序)的形式提供。在使用期间，代码可以由处理器805执行。在一些情况下，可以从存储单元815中获取代码并将其存储在存储器810上以准备好由处理器805访问。在一些情况下，可以不包括电子存储单元815，并且机器可执行指令存储在存储器810上。
代码可以被预编译和配置以便由具有适于执行该代码的处理器的机器使用，或者可以在运行时期间被编译。代码可以用编程语言提供，可以选择该编程语言以使代码能够以预编译方式或作为编译方式执行。
本文提供的系统和方法的各个方面(例如计算机系统801)可以在编程中实现。技术的各个方面可以被认为是“产品”或“制品”，该“产品”或“制品”通常是机器(或处理器)可执行代码和/或在某一类型的机器可读介质中承载或体现的相关联的数据的形式。机器可执行代码可以存储在电子存储单元上，诸如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪速存储器)或硬盘。“存储”型介质可以包括计算机、处理器等的有形存储器或其相关联的模块中的任何一种或全部，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，它们可以提供软件编程的任何时间提供非暂时性存储器。软件的全部或部分有时可以通过因特网或各种其他电信网络进行传送。例如，这种通信可以使软件能够从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器，例如，从管理服务器或主机计算机加载到应用程序服务器的计算机平台。因此，可以承载软件元件的另一种类型的介质包括(诸如通过有线和光学陆线网络以及通过各种空中链路在本地设备之间的物理接口上使用的)光波、电波和电磁波。携带这种波的物理元件(例如有线或无线链路、光学链路等)，也可以被认为是承载软件的介质。如本文所使用的，除非限制为非暂时性的有形“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”的术语指代参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。
因此，诸如计算机可执行代码的机器可读介质可以采用许多种形式，包括但不限于：有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何计算机等中的任何存储设备，诸如可以用于实现附图中所示的数据库等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括含有计算机系统内的总线的电线。载波传输介质可以采用(例如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的)电信号或电磁信号或者声波或光波的形式。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡纸带、带孔图案的任何其他物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带、载波传输数据或指令、传输这种载波的电缆或链路，或计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。许多这些形式的计算机可读介质可以涉及将一一条或多条指令的一个或多个序列传送到处理器以供执行。
计算机系统801可以包括电子显示器835或与电子显示器835通信，该电子显示器835包括用于提供例如用于静止和移动对象的UAV安全操作的方法的输入参数的用户界面(UI)840。UI的示例包括但不限于：图形用户界面(GUI)和基于web的用户界面。UI可以是UAV远程控制的一部分。UI可以是操作对象的一部分并且由操作对象的用户或操控者控制。
可以通过一种或多种算法来实现本公开的方法和系统。算法可以在由中央处理单元805执行时通过软件实现。该算法可以例如控制UAV的飞行。
本文描述的系统、设备和方法可以应用于各种移动对象。如前所述，本文对UAV的任何描述可以应用于并且被用于任何移动对象。本文对UAV的任何描述可以应用于任何飞行器。本发明的移动对象可以被配置成在任何合适的环境内移动，诸如空中(例如，固定翼飞机、旋转翼飞机、或既没有固定翼也没有旋转翼的飞机)、水中(例如，船舶或潜水艇)、地面上(例如诸如卡车、公共汽车、货车的汽车、摩托车、自行车等；诸如棍子、钓鱼竿的可移动结构或框架；或火车)、地下(例如地铁)、空间中(例如，太空飞机、卫星或探测器)，或这些环境的任意组合。移动对象可以是载运工具，例如在本文别处描述的载运工具。在一些实施例中，移动对象可以由活体(诸如人或动物)携带，或者从活体取走。合适的动物可以包括禽类、犬类、猫类、马类、牛类、羊类、猪类、海豚类、啮齿类或昆虫类。
移动对象可能能够在环境内相对于六个自由度(例如，三个平移自由度和三个旋转自由度)自由移动。备选地，移动对象的移动可以相对于一个或多个自由度(例如通过预定的路径、轨道或朝向)进行限制。该移动可以由任何合适的致动机构(例如发动机或电机)来致动。移动对象的致动机构可以由任何合适的能源(例如电能、磁能、太阳能、风能、重力、化学能、核能或其任何合适的组合)供电。移动对象可以经由推进系统自推进，如本文别处所述。推进系统可以可选地在能源(例如电能、磁能、太阳能、风能、重力、化学能、核能或其任何合适的组合)上操作。备选地，移动对象可以由生物搭载。
在某些实例中，移动对象可以是载运工具。合适的载运工具可以包括水上载运工具、飞行器、航天器或地面载运工具。例如，飞行器可以是固定翼飞机(例如飞机、滑翔机)、旋转翼飞机(例如直升机、旋翼飞机)、具有固定翼和旋转翼的飞机，或没有固定翼和旋转翼的飞机(例如，飞艇、热气球)。载运工具可以是自推进的，诸如通过空气自推进、在水上或水中自推进、在空间中自推进，或在地上或地下自推进。自推进载运工具可以利用推进系统，诸如包括一个或多个发动机、电机、轮、轴、磁体、旋翼、螺旋桨、叶片、喷嘴或其任何合适的组合的推进系统。在某些实例中，推进系统可以用于使移动对象能够从表面起飞、在表面上降落、保持其当前位置和/或朝向(例如，悬停)、改变朝向和/或改变位置。
移动对象可以由用户遥控，也可以由移动对象内或移动对象上的乘员对移动对象进行本地控制。在一些实施例中，移动对象是诸如UAV的无人移动对象。诸如UAV的无人移动对象可以在该移动对象上没有乘员。移动对象可以由人或自主控制系统(例如，计算机控制系统)或其任何合适的组合来控制。移动对象可以是自主的或半自主的机器人，例如配置有人工智能的机器人。
移动对象可以具有任何合适的大小和/或尺寸。在一些实施例中，移动对象可以具有在运载工具内或运载工具上有人类乘员的大小和/或尺寸。备选地，移动对象的大小和/或尺寸可以小于能够在运载工具内部或运载工具上有人类乘员的大小和/或尺寸。移动对象的大小和/或尺寸可以适于被人抬起或携带。备选地，移动对象可以大于适于被人抬起或携带的大小和/或尺寸。在某些实例中，移动对象可以具有小于或等于约如下值的最大尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径、对角线)：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。最大尺寸可以大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如，移动对象的相对旋翼的轴之间的距离可以小于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。备选地，相对旋翼的轴之间的距离可以大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。
在一些实施例中，移动对象的体积可以小于100cm×100cm×100cm，小于50cm×50cm×30cm，或小于5cm×5cm×3cm。移动对象的总体积可以小于或等于约：1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。相反，移动对象的总体积可以大于或等于约：1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。
在一些实施例中，移动对象可以具有小于或等于约如下值的占地面积(其可以指由移动对象包围的横向横截面积)：32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。相反，占地面积可以大于或等于约：32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。
在某些实例中，移动对象的重量可以不大于1000kg。移动对象的重量可以小于或等于约：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反，重量可以大于或等于约：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。
在一些实施例中，移动对象相对于由移动对象承载的负载可以较小。负载可以包括搭载物和/或载体，如在本文别处进一步详细描述的。在某些示例中，移动对象重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1∶1。在某些实例中，移动对象重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1∶1。可选地，载体重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1∶1。当需要时，移动对象重量与负载重量之比可以小于或等于：1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶10或甚至更少。相反，移动对象重量与负载重量之比也可以大于或等于：2:1、3:1、4∶1、5∶1、10∶1或甚至更大。
在一些实施例中，移动对象可以具有低能耗。例如，移动对象可以使用小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。在某些实例中，移动对象的载体可以具有低能耗。例如，载体可使用小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。可选地，移动对象的搭载物可以具有低能耗，例如小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。
本发明的许多特征可以以硬件、软件、固件或其组合的形式执行，或者使用硬件、软件、固件或其组合执行，或者借助于硬件、软件、固件或其组合执行。因此，可以使用处理系统(例如，包括一个或多个处理器)来实现本发明的特征。示例性处理器可以包括但不限于：一个或多个通用微处理器(例如，单核或多核处理器)、专用集成电路、专用指令集处理器、图形处理单元、物理处理单元、数字信号处理单元、协处理器、网络处理单元、音频处理单元、加密处理单元等。
本发明的特征可以以计算机程序产品的形式、或者使用计算机程序产品、或者借助于计算机程序产品执行，计算机程序产品例如是具有存储在其上/内的指令的存储介质(媒介)或计算机可读介质(媒介)，这些指令可用于对处理系统进行编程以执行本文陈述的任何特征。存储介质可以包括但不限于：任何类型的盘，包括：软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪存设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)或者适于存储指令和/或数据的任何类型的介质或设备。
存储在任何一个机器可读介质(媒介)上的本发明的特征可以并入软件和/或固件中，用来对处理系统的硬件进行控制，并且用来使处理系统能够利用本发明的结果与其他机构进行交互。这样的软件或固件可以包括但不限于应用代码、装置驱动器、操作系统和执行环境/容器。
本发明的特征还可以使用例如诸如专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)设备的硬件组件以硬件实现。实现硬件状态机以执行在此描述的功能对于相关领域的技术人员将是显而易见的。
此外，可以使用包括一个或多个处理器、存储器和/或根据本公开的教导编程的计算机可读存储介质在内的一个或多个常规通用或专用数字计算机、计算设备、机器或微处理器，来方便地实现本公开的实施例。编程技术人员可以根据本公开的教导容易地准备适当的软件编码，这对软件领域的技术人员将是显然的。
尽管上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而不是限制来呈现的。本领域普通技术人员应该清楚的是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的各种变化。
以上已经在功能构建块的辅助下描述了本发明，这些功能构建块示出了指定功能及其关系的执行。为便于描述，本文通常任意定义这些功能构建块的边界。只要所指定的功能及其关系被适当地执行，就可以定义替代的边界。因此，任何这样的替代的边界都在本发明的范围和精神内。
已经提供了本发明的上述描述，用于说明和描述的目的。不是旨在是穷尽性的或将公开的精确形式作为对本发明的限制。本发明的宽度和范围不应当受到上述示例性实施例中任意一个的限制。许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。这些修改和变化包括所公开的特征的任何相关组合。对实施例的选择和描述是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够理解本发明的各实施例以及适合于预期特定用途的各种修改。意图在于，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (22)

1.一种用于支持操作对象的安全操作的方法，所述方法包括：
获得移动对象的移动特性信息；
针对所述移动对象，确定相对于所述操作对象的安全操作距离；
基于对所述移动对象的移动特性信息和所述安全操作距离的评估，确定所述移动对象是否为所述操作对象带来风险；以及
当所述移动对象带来风险时，向所述操作对象的操控者进行指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动对象的移动特性信息包括所述移动对象的位置、移动速度或加速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述移动对象的移动特性信息来确定所述安全操作距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述安全操作距离来确定针对所述操作对象的安全操作缓冲区。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作对象与受限区域相关联，其中，基于所述操作对象的移动特性信息来确定所述受限区域。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：存储移动对象的所述移动特性信息。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于接收的UAV标识信息来识别和/或定位UAV的操控者。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述移动对象位于相对于所述操作对象的安全操作距离内时，所述风险是当前风险。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述移动对象在基于预定操作计划的未来点处位于相对于所述操作对象的安全操作距离内时，所述风险是潜在风险。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：允许操作对象的操控者手动或自动地应用躲避措施以躲避所述移动对象。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述躲避措施是主动躲避措施或被动躲避措施。
12.一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时执行以下步骤，包括：
获得移动对象的移动特性信息；
针对所述移动对象，确定相对于所述操作对象的安全操作距离；
基于对所述移动对象的移动特性信息和所述安全操作距离的评估，确定所述移动对象是否为所述操作对象带来风险；以及
当所述移动对象带来风险时，向所述操作对象的操控者进行指示。
13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述移动对象的所述移动特性信息包括所述移动对象的位置、移动速度或加速度。
14.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，基于所述移动对象的移动特性信息来确定所述安全操作距离。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，基于所述安全操作距离来确定针对所述操作对象的安全操作缓冲区。
16.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述操作对象与受限区域相关联，其中，基于所述操作对象的移动特性信息确定所述受限区域。
17.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述步骤还包括：基于接收的UAV标识信息来识别和/或定位UAV的操控者。
18.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，当所述移动对象位于相对于所述操作对象的安全操作距离内时，所述风险是当前风险。
19.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，当所述移动对象在基于预定操作计划的未来点处位于相对于所述操作对象的安全操作距离内时，所述风险是潜在风险。
20.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：允许操作对象的操控者手动或自动地应用躲避措施以躲避所述移动对象。
21.根据权利要求21所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述躲避措施是主动躲避措施或被动躲避措施。
22.一种用于支持操作对象的安全操作的装置，所述装置包括：
一个或多个处理器，被配置为：
获得移动对象的移动特性信息；
针对所述移动对象，确定相对于所述操作对象的安全操作距离；
基于对所述移动对象的移动特性信息和所述安全操作距离的评估，确定所述移动对象是否为所述操作对象带来风险；以及
当所述移动对象带来风险时，向所述操作对象的操控者进行指示。
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