CN111279371A - 基于对uav服务的需求的uav群组充电 - Google Patents

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Abstract

示例实施例可以帮助更有效地对提供递送服务的多个无人飞行器(UAV)中的UAV进行充电。一种示例方法包括：确定指示在时间段期间对多个UAV的物品运输服务的需求的需求数据；以及确定所述多个UAV的电池状态信息，其中电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)UAV机群的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。

Description

基于对UAV服务的需求的UAV群组充电
背景技术
无人系统，(也称为自主交通工具)是能够在没有物理存在的人类操作员的情况下行驶的交通工具。无人驾驶系统可以以远程控制模式、自主模式或部分自主模式操作。
当无人驾驶系统以远程控制模式操作时，位于远程位置的飞行员或驾驶员可以通过经由无线链路发送到无人驾驶交通工具的命令来控制无人驾驶交通工具。当无人驾驶系统以自主模式操作时，无人驾驶系统通常基于预编程的导航航点、动态自动化系统或这些的组合来移动。此外，一些无人驾驶系统可以在远程控制模式和自主模式两者下操作，并且在一些情况下可以同时这样做。例如，作为示例，远程飞行员或驾驶员可能希望将导航留给自主系统同时手动执行另一任务，诸如操作用于拾取物体的机械系统。
存在用于各种不同环境的各种类型的无人驾驶系统。例如，无人飞行器(unmannedaerial vehicle，UAV)被配置用于在空中操作。示例包括四旋翼直升机和立式起落UAV等。对于可以进行多环境操作的混合操作，也存在无人驾驶系统。混合无人驾驶交通工具的示例包括能够在陆地以及水上操作的两栖交通工具或者能够着陆在水上以及陆地上的水上飞机。其他示例也是可能的。
发明内容
示例系统和方法涉及协调一组UAV的操作的控制系统。特别地，这样的控制系统可以协调对UAV的物品运输服务的请求(例如，订单和相应的UAV递送)。在这种情况下，对于UAV运营商来说，在非高峰期电价可用时(例如夜间)安排UAV重新充电和/或以增加电池寿命的方式(诸如，更慢地充电并且不将电池重新充电至100％充电状态(SOC))安排UAV重新充电可能是有益的。但是，这种成本降低做法可能与提供可靠和及时的UAV物品运输服务的需求相冲突。因此，示例实施例可以评估针对UAV物品运输服务的需求数据，以通过更慢地对UAV充电并且不将UAV充电至100％SOC来利用需求低的时间段。相反，当需求更高时，可以利用示例方法对一些或全部UAV更快速地充电，以满足需求，但不会比必要的更快。
更一般地，示例方法涉及用于多个UAV的控制系统：(i)确定指示在时间段期间对所述多个UAV物品运输服务的需求的需求数据；(ii)确定所述多个UAV的电池状态信息，其中电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息，(iii)至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；(d)发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应地确定的充电速率配置文件被充电。
在另一方面，一种用于多个UAV的控制系统包括：至少一个通信接口，用于与多个充电枢纽(charging hub)通信，其中每个充电枢纽能够对两个或更多个UAV充电；和计算系统。所述计算系统可操作以：(i)确定指示在时间段期间对所述多个UAV的物品运输服务的需求的UAV需求数据；(ii)确定所述多个UAV的电池状态信息，其中所述电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；(iii)至少部分地基于(a)针对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV中的每个UAV的相应充电速率配置文件；和(iv)经由所述至少一个通信接口向至少一个充电枢纽发送指令，以使得所述UAV中的所述一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。
通过阅读下面的详细描述并在适当的情况下参考附图，这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员将变得清楚。
附图说明
图1A是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1B是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1C是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1D是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1E是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图2是示出根据示例实施例的无人飞行系统的组件的简化框图。
图3是示出根据示例实施例的分布式UAV系统的简化框图。
图4是示出根据示例实施例的用于多个UAV的地面控制基础设施的框图。
图5是示出根据示例实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本文描述了示例方法和系统。本文描述的任何示例实施例或特征不必被解释为比其他实施例或特征优选或有利。本文描述的示例实施例并不意味着是限制性的。容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以许多种不同的配置来布置和组合，全部这些配置在本文中都被考虑。
此外，附图中所示的特定布置不应视为限制性的。应当理解，其他实施例可以包括或多或少的给定图中所示的每个元件。此外，示出的元件中的一些可以被组合或省略。更进一步，示例实施例可以包括在附图中未示出的元件。
I.概述
示例实施例涉及可以由UAV运输服务提供商运营以满足对涉及飞行的物品运输任务的服务请求的一组无人飞行器(UAV)。在给定的运营时间段(例如一天)中，对UAV飞行的需求可以动态地变化，并且可能以不可预测的方式变化(例如，在基于UAV的递送服务的情况下)。在高需求时，可能要求UAV更频繁地执行任务(例如，拾取飞行和/或递送飞行)。此外，为了降低运营成本，期望减少在给定的时间量内执行给定数量的任务所需的UAV的数量。因此，期望使UAV在飞行之间重新充电所需的停工时间最小化，以便增加UAV在给定时间段期间可以花费在执行期望任务(例如，递送物品)上的运营时间量。
然而，通过以高充电(C)速率对电池重复充电会不利地影响电池的寿命。通常，电池制造商推荐低充电速率(<0.8C，其中C＝电池的安培小时数)以最大化电池寿命。因此，尽管有可能以更高的速率(例如1-2C“)爆发(burst)”充电，但重要的是要考虑在更快的充电速率和缩短的电池寿命(以及相应的电池更换成本)之间进行权衡。
示例实施例可以被实现为调整整个UAV机群(fleet)的充电速率，以努力平衡对快速UAV递送的需求与保持UAV电池的使用寿命的期望。为此，示例实施例可以基于对一组UAV的递送服务的需求(以及可能还有其他因素)来改变该组中的UAV的充电速率。特别地，当调整UAV充电速率以更有效地满足对UAV递送服务的需求时，用于UAV机群的中央控制系统可以考虑许多因素，诸如基础设施位置(例如，UAV充电站的位置)、对UAV递送服务的需求的历史水平、已知水平、和/或预测水平、电网可用性和价格、单个UAV电池的电池健康状况/充电状态、和/或临时飞行限制等。
例如，在夜间，当对UAV递送的需求较低时，充电控制系统可以检测/预测更低的需求，并指示UAV更慢地充电，从而延长UAV电池的使用寿命(例如，在电池的完全充电容量小于其原始容量的80％之前可以重新充电的次数)。相反，可以预测/检测峰值递送时间，并且可以指示机群中的一些或全部UAV使用(多个)更快的充电速率。
在示例实施例中，可以存在分布在由一组UAV服务的整个区域中的地面充电站(在本文中也称为“充电枢纽”)。每个地面充电站可以被配置为同时对一个UAV或多个UAV充电。此外，每个充电站可包括可操作以与后端服务器(例如，用于该组的或者用于其中提供UAV运输服务的某个地理区域的控制系统)通信的地面设备。如此配置的中央控制系统可以从UAV接收位置信息、电池状态信息和/或其他数据。附加地或替代地，充电枢纽可以包括用于与UAV进行定向通信的设备，其中充电枢纽可以经由该设备从位于充电枢纽的UAV获得电池状态信息和/或其他数据。然后，充电枢纽可以将从UAV接收到的信息中继到中央控制系统。在任何一种情况下，中央控制系统都可以使用电池状态信息、预期需求数据以及可能的其他信息来确定更有效(例如，更低成本)的方式来为该组中的UAV充电，同时仍满足对UAV服务的需求。然后，中央控制系统可以将针对每个UAV的指令发送到该UAV所位于的充电站(或预期该UAV下一步到达的充电站)，以便充电站可以调整用于对该UAV的电池系统充电的充电速率。
II.说明性的无人交通工具
在本文中，术语“无人飞行系统”和“UAV”是指能够在没有物理存在的人类飞行员的情况下执行某些功能的任何自主或半自主交通工具。
UAV可以采用多种形式。例如，UAV可以采用固定机翼飞机、滑翔机、立式起落飞机、喷气飞机、管道风扇飞机、比空气轻的飞艇(诸如飞艇或可操纵的气球)、旋翼飞行器(诸如直升机或多旋翼直升机)、和/或鸟类直升机等等的形式。此外，术语“无人机”、“无人飞行器系统”(UAVS)或“无人飞行器”(UAV)也可以用于指代UAV。
图1A是根据示例实施例的提供UAV的各种视图的简化图示。特别地，图1A示出了固定机翼UAV 1100a的示例，该固定机翼UAV 1100a还可以被称为飞机、双翼飞机或滑翔机。顾名思义，固定机翼UAV 1100a具有固定机翼1102，其基于机翼形状和该交通工具的前进空速生成升力。例如，两个机翼1102可具有翼型形状的横截面以在UAV 1100a上产生空气动力。
如图所示，固定机翼UAV 1100a可以包括翼身或机身1104。翼身1104可以包含例如控制电子设备，诸如惯性测量单元(IMU)和/或电子速度控制器、电池、其他传感器和/或有效负载等。说明性的UAV 1100a还可包括起落架(未示出)以辅助受控的起飞和着陆。在其他实施例中，没有起落架的其他类型的UAV也是可能的。
UAV 1100a还包括定位在机翼1106(或机身)上的推进单元1106，推进单元1106可各自包括用于推进UAV 1100a的电机、轴和螺旋桨。稳定器1108(或垂直尾翼)也可以连接到UAV1110a，以在飞行期间稳定UAV的偏航(向左或向右转)。在一些实施例中，UAV 1100a还可以被配置成用作滑翔机。为此，UAV 1100a可能会关闭其电机、推进单元等，并滑翔一段时间。在UAV 1100a中，一对旋翼支架1110在机翼1106下方延伸，并且多个旋翼1112附接于旋翼支架1110。旋翼1110可在悬停模式期间被使用，其中，在悬停模式中UAV 1110a下降至递送位置或者在递送之后上升。在示例UAV 1100a中，稳定器1108被示为附接到旋翼支架1110。
在飞行期间，UAV 1100a可以通过控制其俯仰、侧倾、偏航和/或高度来控制其运动的方向和/或速度。例如，稳定器1108可以包括用于控制UAV的偏航的一个或多个方向舵1108a，并且机翼1102可以包括用于控制UAV的俯仰的一个或多个升降舵和/或用于控制UAV的侧倾的一个或多个副翼1102a。作为另一示例，同时增加或减小全部螺旋桨的速度可分别导致UAV 1100a增加或减小其高度。
类似地，图1B示出了固定机翼UAV120的另一示例。固定机翼UAV120包括机身122、用于为UAV 120提供升力的具有翼型形状的横截面的两个机翼124、用于稳定飞机的偏航(向左或向右转)的垂直稳定器(或垂直尾翼)、用于稳定俯仰(向上或向下倾斜)的水平稳定器128(也称为升降舵或水平尾翼)、起落架130和推进单元132(其可以包括电机、轴和螺旋桨)。
图1C示出了具有处于推动器构造的螺旋桨的UAV 140的示例。与被安装在UAV的前部的推进单元相比，术语“推动器”是指这样的事实：推进单元142被安装在UAV的后部，并且将该交通工具向前“推动”。类似于为图1A和图1B提供的描述，图1C描绘了在推动器平面中使用的常见结构，包括机身144、两个机翼146、垂直稳定器148和推进单元142，所述推进单元142可以包括电机，轴和螺旋桨。
图1D示出了立式起落UAV 160的示例。在所示示例中，立式起落UAV 160具有固定的机翼162以提供升力并允许UAV 160水平滑翔(例如，在近似垂直于图1D中所示的位置的位置处沿x轴滑翔)。然而，固定机翼162还允许立式起落UAV 160自行垂直地起飞和降落。
例如，在发射点，可以将立式起落UAV 160垂直放置(如图所示)，将其垂直尾翼164和/或机翼162放置在地面上并将UAV 160稳定在垂直位置。然后，立式起落UAV可以通过操作其螺旋桨166 UAV 160以产生向上的推力(例如，通常沿着y轴的推力)来起飞。一旦处于合适的高度，立式起落UAV 160可以使用其襟翼168将其自身重新定向在水平位置，使得其机身170更接近于与x轴对准而不是与y轴对准。水平放置的螺旋桨166可提供向前的推力，使得立式起落UAV 160可以以与典型飞机类似的方式飞行。
说明性的固定机翼UAV可能有许多变化。例如，固定机翼UAV可以包括更多或更少的螺旋桨，和/或可以利用管道风扇或多个管道风扇进行推进。此外，具有更多机翼(例如，具有四个机翼的“x-机翼”构造)、具有更少机翼更少、甚至没有机翼的UAV也是可能的。
如上所述，除了固定机翼UAV之外或替代固定机翼UAV，一些实施例可涉及其他类型的UAV。例如，图1E示出了旋翼飞行器的示例，旋翼飞行器通常被称为多旋翼直升机180。多旋翼直升机180也可以称为四旋翼直升机，因为它包括四个旋翼182。应该理解，示例实施例可以涉及具有比多旋翼直升机180更多或更少的旋翼的旋翼飞行器。例如，直升机通常具有两个旋翼。具有三个或更多个旋翼的其他示例也是可能的。在本文中，术语“多旋翼直升机”是指具有多于两个旋翼的任何旋翼飞行器，并且术语“直升机”是指具有两个旋翼的旋翼飞行器。
更详细地参考多旋翼直升机180，四个旋翼182为多旋翼直升机180提供推进力和可操纵性。更具体地，每个旋翼飞机182包括附接到电机184的桨叶。如此配置，旋翼182可以允许多旋翼直升机180垂直起飞和降落，在任何方向上进行操纵和/或悬停。此外，桨叶的桨距可以成组地调整和/或不同地调整，并且可以允许多旋翼直升机180控制其桨距、侧倾、偏航和/或高度。
应当理解，本文中对“无人”飞行器或UAV的引用可以等同地应用于自动和半自动飞行器。在自主实施方式中，飞行器的全部功能都是自动化的；例如，经由响应来自各种传感器的输入和/或预定信息的实时计算机功能被预编程或控制。在半自主实施方式中，飞行器的某些功能可以由人类操作员来控制，而其他功能则是自主执行的。此外，在一些实施例中，UAV可以被配置为允许远程操作员接管原本可以由UAV自主控制的功能。更进一步，给定类型的功能可以在一个抽象级别上被远程控制，并且在另一抽象级别上被自主执行。例如，远程操作员可以控制UAV的高级导航决策，诸如通过指定UAV应从一个位置行驶到另一个位置(例如，从郊区的仓库行驶到附近城市的递送地址)，而UAV的导航系统则自主控制更细粒度的导航决策，诸如在两个位置之间采用的特定路线、用于实现路线并在对所述路线导航时避开障碍物的特定飞行控制等。
更一般地，应当理解，本文描述的示例UAV不意图进行限制。示例实施例可以涉及任何类型的无人飞行器，可以在任何类型的无人飞行器内实现、或采用任何类型的无人飞行器的形式。
III.说明性的UAV组件
图2是示出根据示例实施例的UAV 200的组件的简化框图。UAV 200可以采用参考图1A-图1E描述的UAV 100、120、140、160和180之一的形式或与之相似的形式。然而，UAV200也可以采用其他形式。
UAV 200可以包括各种类型的传感器，并且可以包括被配置为提供本文描述的功能的计算系统。在所示的实施例中，UAV 200的传感器包括惯性测量单元(IMU)202、(多个)超声波传感器204和GPS 206，以及其他可能的传感器和感测系统。
在所示的实施例中，UAV 200还包括一个或多个处理器208。处理器208可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。一个或多个处理器208可以被配置为执行计算机可读程序指令212，该计算机可读程序指令212被存储在数据存储装置210中并且可执行以提供本文描述的UAV的功能。
数据存储装置210可以包括可以被至少一个处理器208读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质，或者采取所述一个或多个计算机可读存储介质的形式。一个或多个计算机可读存储介质可以包括可以与一个或多个处理器208中的至少一个整体或部分集成的易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储装置。在一些实施例中，数据存储装置210可以使用单个物理设备(例如，一个光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储单元)来实施，而在其他实施例中，可以使用两个或更多个物理设备来实施数据存储装置210。
如上所述，数据存储装置210可以包括计算机可读程序指令212并且可能可以包括附加数据，诸如UAV 200的诊断数据。这样，数据存储装置210可以包括程序指令212以执行或促进本文描述的UAV功能中的一些或全部。例如，在所示的实施例中，程序指令212包括导航模块214和系绳控制模块216。
A.传感器
在说明性实施例中，IMU 202可以包括加速度计和陀螺仪两者，它们可以一起用于确定UAV 200的朝向。特别地，加速度计可以测量交通工具相对于地球的朝向，而陀螺仪测量绕轴的转速。IMU以低成本、低电力消耗的封装在市场上有售。例如，IMU 202可以采取或包括小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)的形式。也可以使用其他类型的IMU。
除了加速度计和陀螺仪之外，IMU 202还可以包括其他传感器，其可以帮助更好地确定位置和/或帮助增加UAV 200的自主性。这种传感器的两个示例是磁力计和压力传感器。在一些实施例中，UAV可包括低功率数字3轴磁力计，其可用于实现与朝向无关的电子罗盘，以获取准确的航向信息。然而，也可以使用其他类型的磁力计。其他示例也是可能的。此外，注意，UAV可以包括上述惯性传感器中的一些或全部作为与IMU分离的组件。
UAV 200还可以包括压力传感器或气压计，可以用来确定UAV 200的高度。或者，其他传感器(诸如声波高度计或雷达高度计)可以用来提供高度的指示，这可以帮助提高IMU的准确性和/或防止IMU的漂移。
在另一方面，UAV 200可以包括一个或多个传感器，其允许UAV感测环境中的物体。例如，在所示的实施例中，UAV 200包括(多个)超声波传感器204。(多个)超声波传感器204可以通过生成声波并确定波的发射与接收从物体反射的对应的回波之间的时间间隔来确定到物体的距离。用于无人驾驶交通工具或IMU的超声波传感器的典型应用是低空高度控制和避障。超声波传感器还可用于需要悬停在一定高度或需要能够检测障碍物的交通工具。其他系统可用于确定附近物体、感应附近物体的存在和/或确定与附近物体的距离，诸如光检测和测距(LIDAR)系统、激光检测和测距(LADAR)系统和/或红外或前视红外(FLIR)系统等等。
在一些实施例中，UAV 200还可以包括一个或多个成像系统。例如，UAV 200可以利用一个或多个静止相机和/或摄像机来从UAV的环境中捕获图像数据。作为一个具体示例，电荷耦合器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机可用于无人驾驶交通工具。(多个)这种成像传感器具有多种可能的应用，例如避障、定位技术、用于更精确导航的地面跟踪(例如，通过对图像应用光流技术)、视频反馈和/或图像识别和处理等等。
UAV 200还可以包括GPS接收器206。GPS接收器206可以被配置为提供众所周知的GPS系统典型的数据，诸如UAV 200的GPS坐标。这样的GPS数据可以被UAV 200用于多种功能。这样，UAV可以使用其GPS接收器206来帮助导航到如由呼叫者的移动设备提供的GPS坐标所(至少部分地)指示的呼叫者的位置。其他示例也是可能的。
B.导航和位置确定
导航模块214可以提供允许UAV 200例如在其环境周围移动并到达期望位置的功能。为此，导航模块214可以通过控制UAV的影响飞行的机械特征(例如，其(多个)方向舵、其(多个)升降舵、其(多个)副翼和/或其(多个)螺旋桨的速度)来控制飞行的高度和/或方向。
为了将UAV 200导航到目标位置，导航模块214可以实施各种导航技术，诸如，基于地图的导航和基于定位的导航。通过基于地图的导航，UAV 200可以被提供有其环境的地图，然后所述地图可以被用来导航到地图上的特定位置。利用基于定位的导航，UAV 200可能能够使用定位在未知环境中导航。基于定位的导航可以涉及UAV 200建立其自身的环境的地图并计算其在地图内的位置和/或环境中物体的位置。例如，当UAV 200在其整个环境中移动时，UAV 200可以连续地使用定位来更新其环境的地图。该连续的绘图(mapping)可以被称为同时定位和绘图(SLAM)。也可以使用其他导航技术。
在一些实施例中，导航模块214可以使用依赖于航路点的技术来导航。特别地，航路点是标识物理空间中的点的坐标集合。例如，空中导航航路点可以由一定的纬度、经度和高度定义。因此，导航模块214可以使UAV 200从航路点移动到航路点，以便最终行驶到最终目的地(例如，航路点序列中的最终航路点)。
在另一方面，导航模块214和/或UAV 200的其他组件和系统可以被配置用于“定位”以更精确地导航到目标位置的场景。更具体地，在某些情况下，可能期望UAV在距由UAV递送有效负载(payload)228的目标位置的阈值距离之内(例如，在目标目的地的几英尺之内)。为此，UAV可以使用两层方法，其中它使用更大概的位置确定技术导航到与目标位置相关联的大概区域，然后使用更精细的位置确定技术以识别和/或导航到大概区域内的目标位置。
例如，UAV 200可以使用航路点和/或基于地图的导航来导航到递送有效负载228的目标目的地的大概区域。然后，UAV可以切换到一种模式，在该模式下，UAV使用定位过程来定位并行驶至更具体的位置。例如，如果UAV 200要将有效负载递送到用户的家，则UAV200可能需要基本接近目标位置，以避免将有效负载递送到不期望的区域(例如，递送到屋顶上、游泳池中、邻居的房产上等)。然而，GPS信号可能只能将UAV 200引导到这种程度(例如，在用户的家的街道内)。然后可以使用更精确的位置确定技术来找到具体目标位置。
一旦UAV 200已经导航到目标递送位置的大概区域，各种类型的位置确定技术就可以用于完成目标递送位置的定位。例如，UAV 200可以配备一个或多个传感器系统，诸如例如超声波传感器204、红外传感器(未示出)和/或其他传感器，其可以提供被导航模块214用于自主或半自主地导航到具体目标位置的输入。
作为另一个示例，一旦UAV 200到达目标递送位置的(或诸如人或他们的移动设备的移动物体的)大概区域，UAV 200就可以切换到“线控飞行”模式，在该模式下UAV 200至少部分地由可以将UAV 200导航到具体目标位置的远程操作员控制。为此，可以将来自UAV200的感测数据发送到远程操作员，以帮助他们将UAV 200导航到具体位置。
作为另一示例，UAV 200可以包括能够向路过者发信号以帮助到达具体目标递送位置的模块；例如，UAV 200可以在图形显示器中显示请求这种帮助的可视消息，通过扬声器播放音频消息或音调以指示需要这种帮助等。这样的视觉或音频消息可能指示在将UAV200递送到特定的人或特定的位置时需要帮助，并且可以提供信息以帮助路过者将UAV 200递送到人或位置(例如人或位置的描述或图片、和/或人或位置的名称)等。在UAV无法使用感测功能或其他位置确定技术来到达具体目标位置的情况下，这样的特征可能是有用的。然而，这个特征并不局限于这种情况。
在一些实施例中，一旦UAV 200到达目标递送位置的大概区域，UAV 200就可利用来自用户的远程设备(例如用户的移动电话)的信标来定位该人。这样的信标可以采取各种形式。作为示例，考虑远程设备(诸如请求UAV递送的人的移动电话)能够发送定向信号(例如经由RF信号、光信号和/或音频信号)。在这种情况下，UAV 200可以被配置为通过“追溯(source)”这样的定向信号来导航——换句话说，通过确定信号最强的地方并相应地导航。作为另一示例，移动设备可以发射人类范围内或在人类范围外的频率，并且UAV 200可以监听该频率并相应地导航。作为相关的示例，如果UAV 200正在监听口头命令，则UAV 200可以使用诸如“我在这里！”的口头陈述来追溯请求有效负载的递送的人的具体位置。
在替代布置中，导航模块可以在与UAV 200无线通信的远程计算设备处实施。远程计算设备可以接收指示UAV 200的操作状态的数据、来自UAV 200的允许其评估UAV 200正在经历的环境状况的传感器数据和/或UAV 200的位置信息。提供有这样的信息，远程计算设备可以确定UAV 200应当进行的高度调整和/或方向调整和/或可以确定UAV 200应如何调整其机械特征(例如，其(多个)方向舵、其(多个)升降舵、其(多个)副翼和/或其(多个)螺旋桨的速度)以实现这种移动。然后远程计算系统可以将这样的调整传送给UAV200，使其能够以确定的方式移动。
C.通信系统
另一方面，UAV 200包括一个或多个通信系统218。通信系统218可以包括一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口，其允许UAV 200经由一个或多个网络进行通信。这样的无线接口可以提供在一个或多个无线通信协议下的通信，所述一个或多个无线通信协议诸如蓝牙、WiFi(例如IEEE802.11协议)、长期演进(LTE)、WiMAX(例如IEEE 802.16标准)、射频ID(RFID)协议、近场通信(NFC)和/或其他无线通信协议。这样的有线接口可以包括以太网接口、通用串行总线(USB)接口或类似的接口，以经由导线、双绞线、同轴电缆、光链路、光纤链路或到有线网络的其他物理连接进行通信。
在一些实施例中，UAV 200可以包括允许短程通信和远程通信两者的通信系统218。例如，UAV 200可以被配置用于使用蓝牙的短程通信和被配置用于CDMA协议下的远程通信。在这样的实施例中，UAV 200可以配置成用作“热点”；或者换句话说，用作远程支持设备与一个或多个数据网络(诸如蜂窝网络和/或互联网)之间的网关或代理。如此配置，UAV200可以帮助自身不能执行数据通信的远程支持设备来进行数据通信。
例如，UAV 200可以提供到远程设备的WiFi连接，并且充当到UAV可能例如在LTE或3G协议下连接到的蜂窝服务提供商的数据网络的代理或网关。UAV 200还可以充当到远程设备可能无法以其他方式访问的高空气球网络、卫星网络或这些网络的组合等的代理或网关。
D.电力系统
在另一方面，UAV 200可以包括(多个)电力系统220。(多个)电力系统220可以包括用于向UAV 200提供电力的一个或多个电池。在一个示例中，一个或多个电池可以是可重新充电的，并且每个电池可以经由电池和电源之间的有线连接和/或经由无线充电系统(诸如将外部时变磁场施加到内部电池的感应充电系统)而重新充电。
E.有效负载递送
UAV 200可采用各种系统和配置以便运输和递送有效负载228。在一些实施方式中，给定的UAV 200的有效负载228可包括被设计成将各种货物运输到目标递送地点的“包裹”或采取被设计成将各种货物运输到目标递送地点的“包裹”的形式。例如，UAV 200可以包括其中可以运输一个或多个物品的舱室。这样的包裹可以是一个或多个食品、购买物品、医疗物品或具有适于由UAV在两个位置之间运输的尺寸和重量的(多个)任何其他物体。在其他实施例中，有效负载228可以简单地是正在被递送的一个或多个物品(例如没有容纳物品的任何包裹)。
在一些实施例中，有效负载228可以附接到UAV并且在UAV的一些或全部飞行期间基本位于UAV的外部。例如，包裹可以在到目标位置的飞行期间被系拴在UAV下面或以其他方式可释放地附接在UAV下面。在包裹在UAV下面运送物品的实施例中，包裹可以包括保护其内容物不受环境影响的各种特征，减少系统上的空气动力学阻力，并且防止包裹的内容物在UAV飞行期间移位。
例如，当有效负载228采取用于运输物品的包裹的形式时，包裹可以包括由防水纸板、塑料或任何其他轻质且防水的材料构成的外壳。此外，为了减小阻力，包裹可具有带有尖锐前部的光滑表面，所述尖锐前部减小了正面横截面积。此外，包裹的侧面可以从宽的底部到窄的顶部逐渐变细，这允许包裹充当窄的吊架，所述窄的吊架减少对UAV的(多个)机翼的干扰影响。这可能会使包裹的前部区域和体积中的一些远离UAV的(多个)机翼，从而防止包裹引起的(多个)机翼上的升力的降低。另外，在一些实施例中，包裹的外壳可以由单片材料构成，以便减少气隙或多余的材料，这两者都可以增加对系统的阻力。另外或可替代地，包裹可以包括用于抑制包裹抖动的稳定器。这种抖动的降低可以允许包裹与UAV的连接刚性更小，并且可能导致包裹的内容物在飞行期间移位更少。
为了递送有效负载，UAV可以包括系绳系统221，其可以由系绳控制模块216控制，以便在UAV在上方悬停的同时将有效负载228降低到地面。系绳系统221可包括系绳，该系绳可与有效负载228(例如，包裹)联接。系绳224可以缠绕在与UAV的电机222联接的线轴上(尽管无电机的无源实施方式也是可能的)。电机可以是可以由速度控制器主动控制的DC电机(例如，伺服电机)，尽管其他电机配置也是可能的。在一些实施例中，系绳控制模块216可以控制速度控制器以使222绕线轴旋转，从而展开或缩回系绳并降低或升高有效负载联接(couple)装置。在实践中，速度控制器可以为线轴输出期望的工作速率(例如，期望的RPM)，该期望的工作速率可以对应于系绳系统应当将有效负载朝向地面降低的速度。然后电机可以旋转线轴，以使其保持所期望的工作速率(或在工作速度的某些可允许范围内)。
为了经由速度控制器控制电机，系绳控制模块216可以从速度传感器(例如，编码器)接收数据，该速度传感器被配置为将机械位置转换为代表性的模拟或数字信号。特别地，速度传感器可以包括可以提供与电机的轴或联接至电机的线轴的旋转位置(和/或旋转运动)有关的信息旋转编码器等等。此外，速度传感器可以采取绝对编码器和/或增量编码器等等的形式。因此，在示例实施方式中，当电机引起线轴的旋转时，可以使用旋转编码器来测量该旋转。这样做时，旋转编码器可以用于将旋转位置转换为被系绳控制模块216用于从固定的参考角度确定线轴的旋转量的模拟或数字电子信号、和/或转换为代表新的旋转位置的模拟或数字电子信号等等。其他示例也是可能的。
在一些实施例中，有效负载联接组件(例如，钩或另一类型的联接组件)可以被配置为固定有效负载228，同时被系绳从UAV降下。所述联接装置或组件还可以被配置成在经由联接组件的电气或机电特征到达地面水平时释放有效负载228。然后，可以通过使用电机收紧系绳，将有效负载联接组件缩回至UAV。
在一些实施方式中，一旦有效负载228被降低到地面，其就可被被动释放。例如，有效负载联接组件可以提供被动释放机构，诸如被适配为缩回到壳体中并从壳体延伸的一个或多个摆臂。延伸的摆臂可以形成有效负载228可以附接在其上的钩。当经由系绳将释放机构和有效负载228降低到地面上时，释放机构上的重力以及向下的惯性力可能导致有效负载228从钩上脱离，从而允许释放机构朝着UAV向上升起。释放机构可以进一步包括弹簧机构，当摆臂上没有其他外力时，弹簧机构偏置摆臂以缩回到壳体中。例如，弹簧可以在摆臂上施加力，所述力将摆臂推向或拉向壳体，使得一旦有效负载228的重量不再迫使摆臂从壳体延伸时摆臂就缩回到壳体中。在递送有效负载228时，当将释放机构朝向UAV提升时，将摇臂缩回到壳体中可减小释放机构钩住(snag)有效负载228或其他附近物体的可能性。
在另一实施方式中，有效负载联接组件可以包括钩特征，当有效负载接触地面时，该钩特征被动释放有效负载。例如，有效负载联接组件可以采用钩特征的形式或包括钩特征，该钩特征的尺寸和形状被设计成与采用容器或手提袋的形式的有效负载上的相应附接特征(例如，手柄或孔)交互。钩可以插入有效负载容器的手柄或孔中，使得有效负载的重量使有效负载容器在飞行期间保持固定到钩特征。然而，钩特征和有效负载容器可以被设计成使得当容器接触地面并从下方支撑时，钩特征滑出容器的附接特征，从而被动释放有效负载容器。其他被动释放配置也是可能的。
主动有效负载释放机构也是可能的。例如，诸如基于气压的高度计和/或加速度计的传感器可以帮助检测释放机构(和有效负载)相对于地面的位置。来自传感器的数据可以通过无线链路传送回UAV和/或控制系统，并用于帮助确定释放机构何时到达地面水平(例如通过利用加速度计检测作为地面撞击特征的测量结果)。在其他示例中，UAV可基于检测系绳上的阈值低向下力的重量传感器和/或基于当降低有效负载时由绞盘汲取的功率的阈值低测量结果来确定有效负载已到达地面。
除了系绳递送系统之外或替代系绳递送系统，用于递送有效负载的其他系统和技术也是可能的。例如，UAV 200可以包括气囊降落系统或降落伞降落系统。可替代地，运送有效负载的UAV 200可以简单地在递送位置降落在地面上。其他示例也是可能的。
IV.说明性的UAV部署系统
UAV系统可被实施以便提供各种UAV相关服务。特别地，可以在可以与区域控制系统和/或中央控制系统进行通信的多个不同的发射点处提供UAV。这样的分布式UAV系统可以允许UAV被快速部署以跨越大的(例如远大于任何单个UAV的飞行范围的)地理区域提供服务。例如，能够运送有效负载的UAV可以分布在跨大的地理区域(可能甚至遍及整个国家、甚至全世界)的多个发射点，以便提供到整个地理区域的位置的各种物品的按需运输。图3是示出根据示例实施例的分布式UAV系统300的简化框图。
在说明性的UAV系统300中，访问系统302可以允许与UAV 304的网络交互、对UAV304的网络的控制和/或对UAV 304的网络的使用。在一些实施例中，访问系统302可以是允许UAV 304的人为控制的调遣的计算系统。因此，控制系统可以包括用户接口或以其他方式提供用户接口，用户可以通过该用户接口来访问和/或控制UAV 304。
在一些实施例中，可以另外地或替代地经由一个或多个自动化过程来完成UAV304的调遣。例如，访问系统302可以调遣UAV 304中的一个以将有效负载运输到目标位置，并且UAV可以通过利用各种机载传感器(诸如GPS接收器和/或其他各种导航传感器)自主地导航到目标位置。
此外，访问系统302可以提供UAV的远程操作。例如，访问系统302可以允许操作员通过经由其用户接口来控制UAV的飞行。作为具体示例，操作员可以使用访问系统302来将UAV 304调遣到目标位置。然后，UAV 304可以自主地导航到目标位置的大概区域。此时，操作员可以使用访问系统302来控制UAV 304并且将UAV导航到目标位置(例如导航至有效负载正被运输到的特定的人)。UAV的远程操作的其他示例也是可能的。
在说明性实施例中，UAV 304可以采取各种形式。例如，UAV 304中的每一个可以是诸如图1、图2、图3或图4中所示的UAV的UAV。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，UAV系统300也可以使用其他类型的UAV。在一些实施方式中，全部UAV 304可以具有相同或相似的配置。然而，在其他实施方式中，UAV 304可以包括多个不同类型的UAV。例如，UAV 304可以包括多个类型的UAV，每种类型的UAV被配置成用于一种或多种不同类型的有效负载递送能力。
UAV系统300还可以包括可以采取各种形式的远程设备306。通常，远程设备306可以是通过其可以发出调遣UAV的直接或间接请求的任何设备。(请注意，间接请求可以涉及可以通过调遣UAV(诸如请求包裹递送)进行响应的任何通信)。在示例实施例中，远程设备306可以是移动电话、平板计算机、膝上型计算机、个人计算机或任何联网的计算设备。此外，在一些情况下，远程设备306可以不是计算设备。作为示例，允许经由普通老式电话服务(POTS)进行通信的标准电话可以充当远程设备306。其他类型的远程设备也是可能的。
此外，远程设备306可以被配置为经由一个或多个类型的(多个)通信网络308与访问系统302进行通信。例如，远程设备306可以通过在POTS网络、蜂窝网络和/或诸如因特网的数据网络上进行通信来与访问系统302(或者访问系统302的人类操作员)通信。还可以使用其他类型的网络。
在一些实施例中，远程设备306可以配置成允许用户请求将一个或多个物品递送到期望的位置。例如，用户可以经由他们的移动电话、平板计算机或膝上型计算机请求对包裹的到他们的家中的UAV递送。作为另一示例，用户可以请求到递送时他们所位于的任何地方的动态递送。为了提供这样的动态递送，UAV系统300可以从用户的移动电话或用户人员的任何其他设备接收位置信息(例如GPS坐标等)，使得UAV可以导航到用户的(如由他们的移动电话指示的)位置。
在说明性布置中，中央调遣系统1410可以是服务器或服务器组，其被配置为从访问系统302接收调遣消息请求和/或调遣指令。这样的调遣消息可以请求或指示中央调遣系统310协调将UAV部署到各个目标位置。中央调遣系统310可以进一步被配置为将这样的请求或指令路由到一个或多个本地调遣系统312。为了提供这样的功能，中央调遣系统310可以经由数据网络(诸如因特网或为访问系统和自动调遣系统之间的通信建立的专用网络)与访问系统302通信。
在所示的配置中，中央调遣系统310可以被配置为协调从多个不同的本地调遣系统312调遣UAV 304。因此，中央调遣系统310可以跟踪哪个UAV 304位于哪个本地调遣系统312，哪个UAV 304当前可用于部署和/或所述UAV 304中的每一个被配置用于哪个服务或操作(在UAV机群包括被配置用于不同服务和/或操作的多种类型的UAV的情况下)。另外地或可替代地，每个本地调遣系统312可以被配置为跟踪其相关联的UAV 304中的哪个当前可用于部署和/或当前处于物品运输中。
在一些情况下，当中央调遣系统310从访问系统302接收到对UAV相关服务(例如物品的运输)的请求时，中央调遣系统310可以选择特定的UAV 304来进行调遣。中央调遣系统310可以相应地指示与被选择的UAV相关联的本地调遣系统312调遣被选择的UAV。然后本地调遣系统312可以操作其相关联的部署系统314来启动被选择的UAV。在其它情况下，中央调遣系统310可以将对UAV相关服务的请求转发到在请求支持的位置附近的本地调遣系统312，并且将对特定UAV 304的选择留给本地调遣系统312。
在示例配置中，本地调遣系统312可被实施为与其控制的(多个)部署系统314位于相同的位置处的计算系统。例如，本地调遣系统312可以通过安装在诸如仓库的建筑物的计算系统来实施，其中与特定本地调遣系统312相关联的(多个)部署系统314和(多个)UAV304也位于所述建筑物。在其他实施例中，本地调遣系统312可以在远离其相关联的(多个)部署系统314和(多个)UAV 304的位置处实施。
UAV系统300的所示配置的多种变化和替代是可能的。例如，在一些实施例中，远程设备306的用户可以直接向中央调遣系统310请求包裹的递送。为此，可以在远程设备306上实施应用，所述应用允许用户提供关于所请求的递送的信息，并且生成和发送数据消息以请求UAV系统300提供递送。在这样的实施例中，中央调遣系统310可以包括处理由这样的应用生成的请求、评估这样的请求、并且在适当的情况下与适当的本地调遣系统312协调以部署UAV的自动化功能。
此外，在这里归因于中央调遣系统310、(多个)本地调遣系统312、访问系统302和/或(多个)部署系统314的功能中的一些或全部可被组合在单个系统中，在更复杂的系统中实施，和/或以各种方式在中央调遣系统310、(多个)本地调遣系统312、访问系统302和/或(多个)部署系统314之间重新分布。
此外，虽然每个本地调遣系统312示出为具有两个相关联的部署系统314，但是给定的本地调遣系统312可以可替代地具有更多或更少的相关联的部署系统314。类似地，尽管中央调遣系统310示出为与两个本地调遣系统312通信，但是中央调遣系统310可以可替代地与更多或更少的本地调遣系统312通信。
在另一方面，部署系统314可以采取各种形式。通常，部署系统314可以采取用于物理地发射UAV 304中的一个或多个的系统的形式或包括所述系统。这种发射系统可以包括提供自动UAV发射的特征和/或允许人类辅助UAV发射的特征。此外，部署系统314中的每个可以被配置成发射一个特定的UAV 304，或发射多个UAV 304。
部署系统314还可以被配置为提供附加功能，例如包括与诊断相关的功能，诸如验证UAV的系统功能，验证容纳在UAV内的设备(例如有效负载递送装置)的功能和/或维护容纳在UAV中的设备或其他物品(例如通过监测有效负载的状态，诸如其温度、重量等)。
在一些实施例中，部署系统314及其相应的UAV 304(可能还有相关联的本地调遣系统312)可以策略性地分布在诸如城市的整个区域中。例如，可以策略性地分布部署系统314，使得每个部署系统314靠近一个或多个有效负载拾取位置(例如在餐馆、商店或仓库附近)。然而，取决于具体实施方式，部署系统314(可能还有本地调遣系统312)可以以其他方式分布。作为另外的示例，允许用户经由UAV运输包裹的售货亭可以安装在各个位置。这样的售货亭可以包括UAV发射系统，并且可以允许用户提供他们的包裹以装载到UAV上并支付UAV配送服务等。其他示例也是可能的。
在另一方面，UAV系统300可以包括或者可以访问用户账户数据库316。用户账户数据库316可以包括用于多个用户账户的数据，并且它们中的每一个都与一个或多个人相关联。对于给定的用户账户，用户账户数据库316可以包括与提供UAV相关服务相关的数据或对于提供UAV相关服务有用的数据。通常，与每个用户账户相关联的用户数据可选地由相关联的用户提供和/或在相关联的用户准许时被收集。
此外，在一些实施例中，如果人希望由UAV系统300的UAV 304提供UAV相关服务，则可能需要人在UAV系统300注册用户账户。这样，用户账户数据库316可以包括用于给定用户账户的授权信息(例如用户名和密码)和/或可以用来授权访问用户帐户的其他信息。
在一些实施例中，人可以将他们的设备中的一个或多个与他们的用户账户相关联，使得他们可以访问UAV系统300的服务。例如，当人使用相关联的移动电话以便例如呼叫访问系统302的操作员或者向调遣系统发送请求UAV相关服务的消息时，电话可以经由唯一的设备识别号码来识别，并且然后所述呼叫或消息可以归属于相关联的用户帐户。其他示例也是可能的。
V.说明性UAV运输系统网络
诸如图3所示的UAV递送基础设施可以被配置为智能地控制诸如针对一组UAV的重新充电和/或飞行调度的功能。例如，示例UAV递送服务可以包括分布在由一组UAV服务的整个区域中的地面充电站(在本文中被称为“充电枢纽”)。此外，每个充电站可以包括地面设备，所述地面设备可操作以与UAV以及与后端服务器(例如，用于该组的控制系统)通信，以使得该充电站地面设备可以从UAV接收电池状态信息并将该信息中继到用于该组的中央控制系统，所述中央控制系统进而可以使用电池状态信息、预期需求数据还有可能其他信息来确定更有效的(例如，更低成本的)方式来为该组中的UAV充电，同时仍能满足对UAV服务的需求。然后，中央控制系统可以将针对每个UAV的指令发送到UAV所位于的充电站(或预期该UAV下一步到达的充电站)，以便充电站可以调整用于对该UAV的电池系统充电的充电速率。
图4是示出用于多个UAV(例如，一组UAV或一队UAV)的示例性地面控制基础设施402的框图。在一些实施例中，地面控制基础设施402可以被实施为提供参考图3描述的中央调遣系统310和/或一个或多个本地调遣系统312的(多个)计算机服务系统的一部分。在其他实施例中，地面控制基础设施402或其部分可以在通信耦合到中央调遣系统310和/或一个或多个本地调遣系统312的(多个)单独的计算机系统中实施。地面控制基础设施402的其他配置也是可能的。
地面控制基础设施402包括运输请求接口410、枢纽通信接口412、运输调度器414和充电协调模块416。运输请求接口410可用于接收运输请求(例如，要由UAV递送系统递送的物品的订单)。然后运输请求和/或与此相关的信息(例如，订单信息和状态)可以被存储在运输服务数据库418中。
如图所示，地面控制基础设施402可以与充电枢纽404a至404ca中的一个或多个通信。充电枢纽404a至404c可以在地理上分布在UAV机群所服务的整个区域的各个位置处。例如，充电枢纽404a至404c可以被实施为部署系统314或多个共处一地的部署系统314(并且可能还有共处一地的本地调遣系统312)的一部分或可以被实施为与其相关联。当然，UAV部署系统内的充电枢纽的其他布置也是可能的。
地面控制基础设施402包括用于与充电枢纽404a至404c通信的一个或多个枢纽通信接口412。枢纽通信接口412可操作以向充电枢纽404a至404c发送信息和指令；例如，针对枢纽处的UAV的充电指令、针对枢纽所服务的地理区域的需求数据、针对枢纽所服务的地理区域的订单/运输数据、和/或针对在即将到来的时间段期间从枢纽出发和/或到达枢纽的UAV的飞行调度和/或指令等等。枢纽通信接口412也可操作以从充电枢纽404a至404c接收消息；例如，对信息和/或指令的请求、与位于枢纽的UAV相关的数据、以及从位于枢纽的UAV接收的数据、报告和/或请求等等。相应地，每个充电枢纽404a至404c可以包括用于向地面控制基础设施402发送和从地面控制基础设施402接收这种通信的通信接口。此外，枢纽404a至404c与地面控制基础设施402之间的通信可以经由有线链路、无线链路或其组合来进行，并且可以使用各种类型的有线和/或无线数据通信协议来进行。
地面控制基础设施402可以包括或可以访问针对一组UAV 411a至411i的UAV数据424。UAV数据424可以包括该组中的各个UAV的当前、过去和/或将来(例如，预测的)状态信息。在示例实施例中，UAV数据424包括该组中的各个UAV的电池状态信息。该电池状态信息可以包括当前充电状态、过去的电池使用情况和重新充电数据、UAV的电池或多个电池的预期剩余使用寿命、和/或电池信息(诸如电池类型、型号、序列号、和/或制造商)等等。UAV数据424还可以包括与该组中的各个UAV相关的其他类型的信息。
地面控制基础设施402还包括充电协调模块416和需求评估模块422。充电协调模块416和需求评估模块422可以各自独立实施为具有分开的软件、固件、(多个)处理器、存储器、(多个)I/O端口、(多个)网络接口和/或可操作以提供本文描述的功能的其他组件的独立硬件(实施在它自己的网络连接的服务器系统上)。在其他布置中，充电协调模块416和需求评估模块422可以组合在同一计算系统中。此外，充电协调模块416和/或需求评估模块422可以被实施为也提供其他功能的计算系统中的一个或多个软件模块(例如，作为包括运输调度器414的服务器系统的一部分)。
在另一方面，充电协调模块416可以访问运输服务数据库418。运输服务数据库418可以包括与当前物品运输请求和/或其履行相关的信息(例如，与调度的和/或进行中的物品运输飞行相关的信息)。例如，运输服务数据库418可以包括账户信息、目标位置信息、源位置信息、用于UAV机群履行物品运输请求的调度和/或飞行计划信息、和/或分配给未决或未清物品运输请求的一个或多个特定UAV的标识和/或与所述一个或多个特定UAV相关的信息等等。
运输服务数据库418还可包括与过去的物品运输请求和/或UAV机群对所述过去的物品运输请求的履行相关的历史信息(可能还有其他信息)。例如，运输服务数据库418可以包括过去对物品运输的请求(例如，过去的订单)的记录，诸如账户信息、目标位置信息、源位置信息、用于UAV的物品运输的启动、执行和/或完成的定时和/或飞行数据、和/或被分配给和/或执行与特定请求相对应的一个或多个物品运输飞行的一个或多个特定UAV的标识和/或与所述一个或多个特定UAV相关的信息等等。
需求评估模块422和/或地面控制基础设施402的另外一个或多个组件可以使用来自运输服务数据库418和/或其他来源的数据来确定针对UAV物品运输服务的需求数据。这样的需求数据可以针对给定的地理区域指示在当前或即将到来的时间段期间对UAV的操作的期望的、要求的和/或预测的需求(例如，飞行时间和/或飞行次数)。例如，需求评估模块422可以将由UAV运输服务提供商服务的整个区域划分为多个地理区域426，其中每个地理区域426可以由特定的充电枢纽404a至404c(或者可能是多个充电枢纽404a至404c的组合)服务。然后需求评估模块422可以确定在一定时间段内每个地理区域426中对物品运输服务的需求的一个或多个度量。
例如，需求评估模块422可以每小时生成指示在给定地理区域中的需求的平均水平(例如，订单量或另一个这样的度量)的需求数据。作为另一个具体示例，需求评估模块422可以生成指示在一天中的几个时间段(例如，在一周的每一天的早上、下午，晚上和夜晚)期间的平均需求水平的需求数据。需求评估模块422可以附加地或替代地确定与对UAV物品运输服务的需求相关的其他类型的需求数据。
如上所述，地面控制基础设施402还包括充电协调模块416，该充电协调模块416协调针对该组UAV(或其至少一部分)的重新充电。充电协调模块416可以被配置为直接从作为地面控制基础设施402的一部分的其他实体、直接从充电枢纽402(和/或直接从部署系统314和/或本地调遣系统312)、直接从UAV 406和/或其他源接收数据。这样的数据可以包括来自该组的UAV 411a至411i的电池状态信息、UAV 411a至411i的位置信息(例如，GPS坐标或UAV所位于的特定充电枢纽的指示)和/或由需求评估模块422生成的需求数据等等。
在示例实施例中，充电协调模块416被配置为使用(例如，由需求评估模块422生成的)需求数据和(例如，由UAV数据424提供的)UAV机群的电池状态信息的组合，以便确定机群中UAV的相应充电速率配置文件。
充电速率配置文件可以指示随时间推移应当对UAV电池充电的速率。充电速率可以指定恒定电流(例如以毫安时(mAh)为单位)，或者可以指定对电池充电应该用的恒定电压。此外，充电速率配置文件可以指定充电速率随时间的变化。充电速率配置文件可以指示当电池达到某些充电状态(SOC)时以某些方式更改充电速率。例如，充电速率配置文件可以在电池达到80％SOC时降低充电速率，或者可以随着电池达到某些SOC而指定逐步降低充电速率等等。
在一些实施方式中，充电速率配置文件可以将充电速率表示为“C速率”，其中，C速率是取决于电池单元的容量的归一化速率。例如，容量为690mAh的电池的1C速率为690mA，其1.3C速率为890mA，依此类推。因此，给定UAV的充电速率配置文件可以指定当所述UAV的电池被充电时C速率的变化。充电速率配置文件可以采取其他形式，并且可以包括其他信息和/或指令，而不脱离本发明的范围。
在一些实施例中，可以确定用于特定UAV的UAV充电配置文件，从而可以将以特定的一个或多个速率对特定的一个或多个UAV充电的指令发送到充电枢纽404a至404c。在其他实施例中，充电协调模块416可以确定提供用于在给定的充电枢纽404a至404c处对UAV充电的通用框架的充电速率配置文件，但是将确定如何实施该框架的问题留给充电枢纽。例如，为了满足一定时间段期间的预期需求，充电协调模块416可以确定充电枢纽应该以更快的充电速率来给两个UAV充电，但是可以以相对更慢的充电速率来对枢纽处的所有其他UAV充电，而不指定要以更快或更慢的速率充电的任何特定UAV。然后，接收到这样的充电速率配置文件的充电枢纽可以确定它将以更快的充电速率充电的特定UAV，以及它将以更慢的充电速率充电的特定UAV(如果有多于两个UAV在枢纽处被充电)。当然，许多其他这样的示例也是可能的。
为了促进这种功能，每个充电枢纽404a至404c包括至少一个充电接口405a至405c，其可以电耦合至UAV或可能可以耦合至多个UAV，以对耦合至其的一个或多个UAV充电。此外，每个充电枢纽404a至404c包括充电控制模块407a至407c，其控制耦合至充电接口405a至405c的UAV的充电过程。在示例性实施例中，充电控制模块407a至407c可以根据由充电协调模块416确定的一个或多个充电速率配置文件来操作。
另外，每个充电枢纽404a至404c包括UAV通信接口409a至409c，其允许在充电枢纽404a至404c与位于充电枢纽404a至404c处或在充电枢纽404a至404c附近和/或正被充电枢纽404a至404c充电的(多个)UAV 404a至404c之间的数据通信。由UAV通信接口409a至409c获得的信息可以被中继到地面控制基础设施402(例如，经由枢纽通信接口412)，并被用于填充和维护UAV数据424。
除了经由UAV通信接口409a至409c的直接UAV通信之外或作为其替代，充电枢纽404a至404c可以与UAV 411a至411i间接通信。例如，UAV411a至411i可以经由LTE网络和/或其他数据网络将信息、请求和/或指令传送给中央控制系统，然后中央控制系统可以将这些信息、请求和/或指令中的一些或全部中继到充电枢纽404a到404c。相应地，充电枢纽404a至404c可以将信息、请求和/或指令传送至中央控制系统，然后中央控制系统可以代表充电枢纽将其中继至UAV 404a至404c。
V.示范方法
如上所述，用于UAV机群或可能用于UAV机群的子集的控制系统可以利用示例方法以便根据对UAV物品运输服务的需求和其他因素来控制对UAV的充电。特别地，示例性方法可以利用针对即将到来的时间段的已知需求(例如，现有订单)、或针对即将到来的时间段的已知需求和预测的额外需求(例如，现有订单和将要放置的额外订单的估计)的组合，以确定执行物品运输飞行以满足给定地理区域中的需求所需或所期望的UAV电池电力。控制系统可以将这样的针对给定时间段期间给定地理区域的需求数据与可用于在给定时间段期间在给定地理区域中执行物品运输飞行的UAV的电池状态信息结合起来，以确定在履行对物品运输服务的请求的需求与以低成本方式对UAV充电的期望之间取得平衡的用于UAV的充电速率配置文件。
图5是示出根据示例实施例的方法500的流程图。方法500可以由用于UAV机群的地面控制基础设施的一个或多个组件(诸如充电协调模块416)执行。为了便于说明，方法500被描述为由控制系统执行。本领域技术人员将理解，这样的控制系统可以采取用于UAV机群的地面控制基础设施的一个或多个组件的形式或被实施为用于UAV机群的地面控制基础设施的一个或多个组件，诸如例如充电协调模块416。
如框502所示，方法500涉及用于UAV机群的控制系统，其确定UAV需求数据，所述需求数据指示在时间段期间对UAV机群的物品运输服务的需求。如框504所示，控制系统还确定UAV机群的电池状态信息。在示例性实施例中，电池状态信息包括所述机群中的两个或更多UAV中的每个UAV的单独的电池状态信息。然后，至少部分地基于(a)针对UAV机群的物品运输服务的需求数据以及(b)UAV机群的电池状态信息，控制系统确定要被至少一个充电枢纽应用以对一个或多个UAV充电的一个或多个充电速率配置文件，如框506所示。控制系统还可以利用其他信息来确定UAV的充电速率配置文件。然后，控制系统发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电，如框508所示。
A.确定针对物品运输服务的需求数据
在框502，可以使用各种技术来确定需求数据并且需求数据可以采用各种形式。在示例性实施例中，需求数据可以指示对从一个或多个充电中枢部署UAV以从一个或多个源位置拾取物品并将所述物品运输到一个或多个目标位置的需求。在某些情况下，源位置和目标位置两者都可能远离为给定地理区域提供服务的(多个)充电枢纽。在其他情况下，运输请求的源位置或目标位置可以与UAV充电枢纽共处一地。
在一些实施例中，由UAV机群服务的区域可以被划分为多个更小的地理区域，使得控制系统可以确定针对每个地理区域中(或者可能跨这些更小的地理区域的子集)的物品运输服务的需求数据。
例如，在框502处，控制系统可以确定在某个未来时间段期间预期或估计的UAV机群的任务的集合。给定时间段期间的预期或估计的任务可以考虑：(a)被调度以在所述时间段期间履行的现有运输请求(例如，已提交的订单)，(b)期望(但不是必需)在所述时间段期间履行的现有运输请求，(c)对将被调度以在所述时间段期间履行的未来(还未提交)运输请求(例如，在确定需求的时间和所述时间段的开始处之间下的订单)的预测或估计；和/或(d)对期望(但不是必需)在所述时间段期间履行的未来(还未提交)运输请求的预测或估计，等等。
然后控制系统可以确定机群中的UAV执行预期任务的操作的预期调度。或者，控制系统可能无法确定UAV的准确飞行调度。替代地(或除了这样的调度之外)，框502可以涉及控制系统确定需求数据，所述需求数据指示UAV在即将到来的时间段期间完成预期或估计的任务集合的期望或估计的操作要求。
例如，确定的需求数据可以指示：(a)在即将到来的时间段的开始处，应该可用于从给定的充电枢纽或一组附近的充电枢纽部署的UAV的所需数量或目标数量，(b)在即将到来的时间段期间和/或结束处，应该可用于从给定的充电枢纽或附近的一组充电枢纽部署的UAV的所需数量或目标数量，(c)为了在即将到来的时间段期间完成该地理区域中的预期或估计的任务集合而需要或期望的针对该地理区域的(例如，来自在该地理区域内操作的全部UAV的)总电力消耗，(d)为了使一定数量的UAV在即将到来的时间段内完成该地理区域中的预期或估计的任务集合而需要或期望的每UAV(例如，平均)电力消耗；(e)为了在即将到来的时间段内完成该地理区域中的预期或估计的飞行而需要或期望的(例如，来自在该地理区域内操作的全部UAV的)总飞行时间，和/或(f)为了在即将到来的时间段内完成该地理区域中的预期或估计的飞行而需要或期望的每UAV(例如，平均)飞行时间，等等。
在一些实施例中，可以基于每个充电枢纽确定需求数据。例如，用于UAV机群的中央控制系统可以确定在一定时间段中从给定的充电枢纽经由UAV可到达的地理区域中对UAV递送服务的预期需求(例如，任务的集合或UAV操作的预测量)。然后，该需求数据可以被用于帮助确定被充电枢纽使用的(多个)充电速率配置文件，或者可以被发送到充电枢纽，以便充电枢纽可以确定正被充电枢纽充电的UAV的(多个)充电速率配置文件。
B.确定UAV机群的电池状态信息
在框504处，控制系统可以使用各种技术来确定UAV机群的电池状态信息。在一些情况下，控制系统可以与充电枢纽通信以确定电池状态信息，其中充电枢纽已经经由与该电池状态信息所属的UAV直接通信和/或交互而获得了该电池状态信息。另外地或可替代地，控制系统可以与一些或全部UAV直接通信以确定电池状态信息。其他技术也是可能的。
此外，确定的电池状态信息可以采取各种形式。例如，控制系统可以针对所述UAV中的一个或多个UAV中的每一个UAV确定电池状态信息，诸如：UAV的当前电池电量、UAV的电池经历的充电周期数、UAV的电池的预期剩余充电周期数、和/或UAV的电池的剩余使用寿命等等。
C.确定充电速率配置文件
在框506处，控制系统可以确定可用于在即将到来的时间段期间在给定的地理区域中提供物品运输服务机群中的一个或多个UAV的充电速率配置文件(并且可以针对机群所服务的更大区域内的一些或全部地理区域重复这种确定)。如上所述，可以基于在即将到来的时间段期间对地理区域中的UAV物品运输服务的预期或估计需求、机群中的UAV的电池状态信息的组合，来确定这样的充电速率配置文件。
例如，在示例实施例中，当需求数据指示在即将到来的时间段期间的更低的需求水平时，与UAV具有相同或相似的电池状态但在该地理区域中存在更高的需求水平时相比，控制状态可以指示充电枢纽应用通常以更慢的充电速率(例如，更低的C率)对UAV充电的充电配置文件。作为特定示例，与白天相比，控制系统在夜晚可以应用方法500来平均更慢地对UAV充电，这是因为对物品运输服务的需求可能在夜晚更低而在白天更高。
在框506的一些实施方式中，控制系统可以确定应该在给定的时间点对位于给定的充电枢纽处的全部UAV充电的公共充电速率配置文件。控制系统还可以确定一组充电枢纽(例如，一组相邻枢纽)应该用于对位于该组中的枢纽之一处的全部UAV充电的公共充电速率配置文件。在框506的其他实施方式中，控制系统可以确定各个UAV的充电速率配置文件。
在实践中，用于UAV机群的控制系统可以使用成本函数来评估和优化对单个UAV充电的成本，同时仍能满足对整个机群的UAV服务的预期需求。为此，中央控制系统可以使用电池状态信息，可能还使用其他信息，来确定对UAV充电的成本。例如，在需求数据指示在给定时间段期间在给定地理区域中的UAV机群的任务集合的实施方式中，框506因此可以涉及控制系统确定与对一个或多个UAVS充电以便在所述时间段期间执行所述任务集合相对应的成本值。
更一般地，中央控制系统可以使用成本函数C(UAVi)，该成本函数C(UAVi)指示以一定充电速率将UAVi充电至一定电力水平的成本。作为示例，以下充电成本函数C(UAVi)可用于确定在一定时间将给定UAVi充电至达到一定电力水平(例如，一定SOC)的成本：
C(UAVi)＝C(electricityi)+C(lifetime_reductioni)
以上成本函数C(UAVi)考虑了对UAVi充电的电力成本C(electricityi)，和/或充电过程引起的其他成本。为了计算C(electricityi)，控制系统可以确定瞬时电力成本(例如，从本地功能节点定价的LMP)，然后可以将其与历史和/或未来能量定价模型进行比较。由此，C(UAVi)可以考虑到在用电需求高峰时段期间充电比在其他时间充电更昂贵这一事实。用于计算C(electricityi)的其他技术也是可能的。
上述成本函数C(UAVi)还考虑到了并且分配了成本给电池寿命的减少C(lifetime_reductioni)，电池寿命的减少C(lifetime_reductioni)是预期由于将UAVi从初始状态以某个C速率充电到某个水平而导致的。为了确定给定UAVi的C(lifetime_reductioni)，控制系统可以基于与更快更换电池、电池本身的成本和/或其他因素相关联的成本，将成本分配给通过使用某个的充电速率或充电速率配置文件充电到某个水平而消耗的电池使用寿命的一部分。因此，C(lifetime_reductioni)可以是充电速率C和目标充电水平X(以及可能还有其他变量)的函数，因此C(lifetime_reductioni)的值将趋于随充电速率C的增加(给定某个目标充电水平X)而增加。
在框506处，控制系统可以通过确定给定时间段内所需和/或所期望的任务来考虑对物品运输服务的需求，并在应用成本函数以降低充电的成本时将这样的任务用作约束。例如，控制系统可以确定为了满足在即将到来的时间段期间在给定地理区域中和/或在给定充电枢纽处对物品运输服务的需求而针对机群的操作要求(例如，UAV的数量和/或电力消耗估计)。然后控制系统可以在应用成本函数来确定如何对机群中的UAV充电时将这样的需求驱动的操作需求用作约束。更具体地，控制系统可以应用C(UAVi)来确定以哪种速率对哪些UAV充电，使得UAV机群(或者在特定的充电枢纽或一组枢纽处可用的UAV的子集)可以以降低的或最小化的成本满足针对预期需求的操作要求。
作为这个过程的一部分，控制系统可以将UAV机群(或者UAV的至少一个子集)作为整体来评估成本，以便确定应该如何对单个UAV充电。通过这样做，控制系统可以考虑这样一个事实：UAV机群可以以许多不同的方式共同执行任务的集合，其中某些方式可能总体上花费更少。具体地，导致机群(或机群的子集)以最低成本执行物品运输任务的集合的一组充电速率配置文件可能涉及：与给定的UAV被单独评估的情况下将被分配的充电速率配置文件相比，该给定的UAV被分配具有更高的相关联成本的充电速率配置文件，从而所有UAV的累积成本更低。
由于各种因素，简单地单独确定每个UAV的最佳充电速率可能会导致整个机群的充电并非最佳。因此，当确定单个UAV的充电速率配置文件时，控制系统可以实施示例方法以考虑整个机群(或其子集)的充电成本和/或需求。
例如，控制系统可以使用示例方法来实施以更均匀的方式在机群中分配成本的策略。例如，考虑以下场景：一组UAV的需求驱动的操作要求指示使用具有高于最佳成本的成本的充电速率配置文件对UAV中的一些而非全部充电，以满足给定时间段期间对物品运输服务的需求。成本函数，或更具体地说C(lifetime_reductioni)的比较值，可以指示某些UAV以某个C速率充电至某个电力水平会更加昂贵。这可能是由于过去的使用、当前的剩余使用寿命、当前的充电水平等方面的差异而发生的。因此，控制系统可以确定在期望的时间(例如，执行所要求的和/或期望的物品运输任务的时间)将各个可用的UAV充电到期望水平的成本，并选择能够以更低的成本以这种方式充电的UAV，使得该组中的剩余UAV可以以更具成本效益的方式充电。
此外，通过考虑可用于满足需求的一组UAV当中的需求和成本，用于UAV机群的控制系统可以考虑以下事实：两个(或更多个)物品运输飞行可以由单个UAV在一个更长的往返飞行期间中履行，或者可以由执行两个更短的往返飞行的两个(或更多个)UAV履行。更具体地，在一些情况下，为一个UAV充电以执行更长的往返飞行的成本可以小于为两个UA V充电以执行两个更短的往返飞行的成本。然而，在其他情况下，为两个UAV充电以执行两个更短的往返飞行可能更具成本效益。此外，取决于UAV的个别充电历史、当前充电状态等因素，充相同电量的成本可能因UAV而异。
在另一方面，框506的一些实施方式可以利用充电成本函数C(UAVi)，该充电成本函数C(UAVi)例如通过将成本分配给在给定位置处(例如，在某个充电枢纽处)对UAV充电所需的停工时间，来直接考虑对UAV物品运输服务的需求。更具体地，当UAV正在充电并且不在飞行中时，则可能存在与假如UAV没有在充电而可以提供的物品运输服务相对应的机会成本。因此，可以将成本分配给对UAV充电所需的停工时间。因此，可以通过以下各项的函数来计算对给定UAVi充电的停工时间成本C(downtimei)：在给定UAVi可以提供物品运输服务的一个或多个地理区域中对UAV物品运输的需求量，以及其他因素，诸如，给定UAV的电池状态信息或者可用于在与给定UAV相同的一个或多个地理区域中提供物品运输服务的其他UAV的电池状态信息。用于计算停工时间成本C(downtimei)的其他技术也是可能的。
在这样的实施例中，可以如下确定针对UAVi的充电成本函数：
C(UAVi)＝C(electricityi)+C(lifetime_reductioni)+C(downtimei)
为了确定给定UAVi的C(downtimei)，中央控制系统可以首先确定在预期需求水平时全机群(或全充电站)的每停工时间单位的(按成本/分或成本/秒测量的)成本cdt。每停工时间单位的成本cdt可以基于为了在给定时间段期间满足对UAV服务的需求UAV在所述时间段期间所需要的操作时间量来计算。由此，在需求高峰时段期间每停工时间单位的成本cdt通常会更大，反之亦然。由此，C(downtimei)可以是以下各项的函数：在预期需求水平时的每停工时间单位的成本cdt、和以某个充电速率充电到目标充电水平X的时间量。
在前述内容中，停工时间成本C(downtimei)和电池寿命减少成本C(lifetime_reductioni)两者都是充电速率C和所期望的充电水平的函数。然而，C(downtimei)趋于随着充电速率C减小并且充电耗时更久而增加，而C(lifetime_reductioni)趋于随着充电速率C增加而减少。通过在确定对给定UAV充电的成本时将这些成本都考虑在内，优化C(UAVi)可以帮助在减少停工时间并增加操作时间的需求、以及延长UAV电池的使用寿命的期望之间取得平衡。
在方法500的变型中，框506可以全部或部分在单独的充电枢纽处执行，而不是由中央控制系统执行。例如，控制系统可以生成需求数据，该需求数据为一组UAV提供不与任何特定UAV绑定的目标SOC框架，并将该框架提供给给定的充电枢纽。例如，中央控制系统可能确定，为了满足在充电枢纽服务的地理区域中在某个时间段期间对物品运输服务的需求，充电枢纽应协调其UAV充电，以使得在该时间段的开始时十个UAV处于90％SOC、五个UAV处于70％SOC、并且三个UAV处于50％SOC。因此，中央控制系统可以将该SOC框架指示给充电枢纽。然后充电枢纽可以评估UAV的电池状态信息，并且对停靠在充电枢纽的UAV应用充电成本函数，以确定如何对特定的UAV充电以满足由中央控制系统指示的SOC框架。
应理解，本文中描述的用于确定对给定的充电的成本的技术仅作为示例提供，并且不旨在进行限制。在不脱离本发明的范围的情况下，除了本文所述的那些因素之外或者替代本文所述的那些因素，还可以考虑其他因素。
D.实施确定的充电速率配置文件
如上所述，框508涉及控制系统发送指令，以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据在框506处确定的充电速率配置文件被充电。然后，每个充电枢纽可以实施适当的(多个)充电速率配置文件，以对位于充电枢纽的(多个)UAV充电。
在由中央控制系统实施框506的实施例中，框508可以涉及中央控制系统向一个或多个充电枢纽发送一个或多个充电速率配置文件。在这样的实施例中，中央控制系统可以指示应当将每个充电速率配置文件应用到哪个UAV(例如，通过将每个充电速率配置文件与唯一的UAV识别号或UAV识别码相关联)。此外，如果在给定的UAV的充电速率配置文件所指定的时间段期间所述给定的UAV有可能位于多个充电枢纽中的任何一个处，则中央控制系统可以将用于所述给定的UAV的充电速率配置文件传送给所有这些充电枢纽。
在实施例中，在框506全部或部分地由充电枢纽实施的情况下，框508可以简单地涉及充电枢纽的计算系统根据所确定的充电速率配置文件来控制(多个)充电接口。此外，框508的其他实施方式以及在本文描述的实施方式的变型是可能的。
IV.结论
附图中所示的特定布置不应视为限制性的。应该理解，其他实施方式可以包括给定图中所示的更多或更少的每个元件。此外，可以组合或省略一些所示元件。此外，示例性实施方式可以包括未在附图中示出的元件。
另外，虽然本文已经公开了各种方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对于本领域技术人员来说将是清楚的。本文公开的各个方面和实施方式是出于说明的目的而不意图进行限制，真正的范围和精神由所附权利要求指示。可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变，而不脱离本文呈现的主题的精神或范围。容易理解的是，如本文一般描述的并且在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些在本文中都是预期的。
此外，应当理解，系统的各种实体和组件可以包括计算系统以提供本文所描述的功能。具体地，诸如用于UAV的控制系统、充电枢纽、UAV等的实体可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为执行存储在非暂时性数据存储装置中的计算机可读程序指令，以提供本文描述的这样的实体的功能。
在此上下文中，处理器208可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。此外，数据存储装置可以包括或采取一个或多个计算机可读存储介质的形式。这样的计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或盘存储装置，并且可以与一个或多个处理器中的至少一个分开，与一个或多个处理器中的至少一个整体集成，或者可以是一个或多个处理器中的至少一个的一部分。另外，可以使用单个物理设备(流入，一个光学、磁性、有机或其他存储器或盘存储单元)或者使用两个或更多个物理设备来实施数据存储装置。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
由用于多个无人飞行器(UAV)的控制系统确定指示在时间段期间对所述多个UAV的物品运输服务的需求的UAV需求数据；
由控制系统确定所述多个UAV的电池状态信息，其中，所述电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；
至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；和
发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述需求数据指示在给定时间段期间给定地理区域中对运输物品的UAV操作的需求。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个UAV为地理区域服务，其中，多个UAV充电枢纽分布在所述地理区域中，并且其中，所述需求数据指示基于每个充电枢纽的需求。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述需求数据指示对从一个或多个充电枢纽部署UAV以从一个或多个源位置拾取物品并将所述物品运输到一个或多个目标位置的需求。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述需求数据包括：
确定所述时间段期间所述多个UAV的预期任务；和
确定与预期任务相对应的全组电力要求。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述一个或多个充电速率配置文件包括：
确定所述时间段期间所述多个UAV的预期任务；和
确定所述多个UAV共同执行预期任务的操作的调度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述多个UAV的电池状态信息包括：
对于所述UAV中的一个或多个UAV中的每个UAV，确定以下信息项中的一个或多个：UAV的当前电池电量、UAV的电池经历的充电周期数、UAV的电池的预期剩余充电周期数、以及UAV的电池的剩余使用寿命。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述需求数据包括用于UAV物品运输任务的集合的电力消耗数据，并且其中，确定所述充电速率配置文件包括：
对于所述多个UAV的子集中的每个UAV，应用成本函数以评估对UAV充电以使得UAV能够在所述时间段期间执行所述任务的集合中的一个或多个任务的成本；和
基于对所述UAV的子集的成本评估，选择所述UAV中的能够在所述时间段期间共同执行任务的集合的一个或多个UAV的集合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述需求数据包括：
当需求数据指示所述时间段期间的更低的需求水平时，则将更低的充电速率分配给所述多个UAV中的一个或多个被选择的UAV；和
当需求数据指示所述时间段期间的更高的需求水平时，则将更高的充电速率分配给所述一个或多个被选择的UAV。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
至少部分地基于需求数据，确定所述时间段期间每UAV停工时间单位的成本。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，确定每UAV停工时间单位的成本包括：
确定在所述时间段期间由所述多个UAV执行的任务的集合；
确定所述多个UAV执行所述任务的集合的累积电力消耗要求；和
至少部分地基于累积电力消耗需求，确定所述时间段期间每UAV停工时间单位的成本，其中给定UAV花费的时间导致给定UAV的停工时间。
12.一种用于多个无人飞行器(UAV)的控制系统，包括：
至少一个通信接口，用于与多个充电枢纽通信，其中每个充电枢纽能够对一个或多个UAV充电；和
计算系统，可操作以：
确定指示在时间段期间对所述多个UAV的物品运输服务的需求的UAV需求数据；
确定所述多个UAV的电池状态信息，其中所述电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；
至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV中的每个UAV的相应充电速率配置文件；和
经由所述至少一个通信接口向至少一个充电枢纽发送指令，以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其中，所述需求数据指示在给定时间段期间给定地理区域中对运输物品的UAV操作的需求。
14.根据权利要求12所述的控制系统，其中，所述多个UAV为地理区域服务，其中，多个UAV充电枢纽分布在所述地理区域中，并且其中，所述需求数据指示基于每个充电枢纽的需求。
15.根据权利要求12所述的控制系统，其中，所述需求数据指示对基于一个或多个充电枢纽部署UAV以从一个或多个源位置拾取物品并将所述物品运输到一个或多个目标位置的需求。
16.根据权利要求12所述的控制系统，其中，为了确定所述需求数据，所述计算系统被配置为：
确定所述时间段期间所述多个UAV的预期任务；和
确定与所述预期任务相对应的所述多个UAV的全机群电力要求。
17.根据权利要求12所述的控制系统，其中，为了确定所述需求数据，所述计算系统被配置为：
确定所述时间段期间所述多个UAV的预期任务；和
确定所述多个UAV中的共同执行所述预期任务的一个或多个UAV的操作的调度。
18.根据权利要求12所述的控制系统，其中，为了确定所述多个UAV的电池状态信息，所述计算系统被配置为：
对于所述UAV中的一个或多个UAV中的每个UAV，确定以下信息项中的一个或多个：UAV的当前电池电量、UAV的电池经历的充电周期数、UAV的电池的预期剩余充电周期数、以及UAV的电池的剩余使用寿命。
19.根据权利要求12所述的控制系统：
其中，所述需求数据包括用于UAV物品运输任务的集合的电力消耗数据，并且
其中，为了确定所述充电速率配置文件，所述计算系统被配置为：
对于所述多个UAV中的每个UAV，应用成本函数来评估对UAV充电以使得UAV能够在所述时间段期间执行所述任务的集合中的一个或多个任务的成本；和
基于对所述多个UAV的成本评估，选择所述多个UAV中的能够在所述时间段期间共同执行任务的集合的一个或多个UAV的集合。
20.根据权利要求12所述的控制系统，其中，为了确定所述充电速率配置文件，所述计算系统被配置为：
当需求数据指示所述时间段期间的更低的需求水平时，则将更低的充电速率分配给所述多个UAV中的一个或多个被选择的UAV；和
当需求数据指示所述时间段期间的更高的需求水平时，则将更高的充电速率分配给所述一个或多个被选择的UAV。
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