CN111512338B - 飞行器运输能力的分布 - Google Patents

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Abstract

本文公开了能够帮助航空运输服务提供者(ATSP)确定如何在位于整个地理区域的多个无人飞行器(UAV)部署站之间分布和重新分布UAV的方法和系统。根据示例实施例，当确定在给定时间段内分配给不同物品提供者多少UAV运输能力时，ATSP系统可以考虑物品提供者的一个或多个性能度量。然后，ATSP可以确定在给定的时间段之前和/或期间如何在不同的UAV巢之间分布UAV，使得在给定的时间段期间，每个物品提供者的分配的UAV运输能力可以从为每个物品提供者服务的一个或多个UAV巢中可得。

Description

飞行器运输能力的分布
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月22日提交的美国专利申请第15/852872号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本申请涉及飞行器运输能力的分布。
背景技术
无人(unmanned)系统，也可以称为自主载具(autonomous vehicle)，是能够在没有物理上存在的人类操作员的情况下行进的载具。无人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载具的命令来控制无人载具。当无人系统以自主模式操作时，无人系统通常基于预编程的导航航路点(waypoint)、动态自动化系统或这些的组合进行移动。此外，一些无人系统可以以远程控制模式和自主模式两者操作，并且在某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在手动执行另一任务(诸如操作用于接载对象的机械系统)时将导航交托给自主系统。
存在用于各种不同环境的各种类型的无人系统。例如，无人飞行器(UAV)被配置用于在空中操作(例如，飞行)。示例包括四旋翼飞机(quad-copters)和立式起落UAV等等。还存在用于混合操作的无人系统，在混合操作中，多环境操作是可能的。混合无人载具的示例包括能够在陆地和水上进行操作的两栖船(amphibious craft)或能够在水上和陆地上降落的水上飞机。其他示例也是可能的。
发明内容
航空运输服务提供者(ATSP)可以向第三方物品提供者提供航空递送服务。为了在比由单个无人飞行器(UAV)部署站能够服务的地理区域更大的地理区域中提供这种运输服务，ATSP可以在更大地理区域中的多个不同位置处安装部署基础设施(例如，UAV巢(nest))。在这样的布置中，由不同UAV巢所服务的不同区域中对UAV运输服务的需求可以随着时间的推移彼此相对变化(例如，由于来自由每个UAV巢所服务的特定物品提供者的改变的需求)。为了更有效地利用其UAV，ATSP可以在无人飞行器(UAV)巢之间动态分布和重新分布UAV，以根据特定于位置的需求变化改变UAV运输能力的地理分布。
在这种情况下，示例实施例可以由ATSP实施，以便经由其中ATSP分布UAV能力(capacity)的方式来鼓励(encourage)和/或奖励物品提供者的某些行为。更具体地，示例方法在确定在给定时间段内分配给不同物品提供者多少UAV运输能力时，考虑了物品提供者的一个或多个性能度量(performance metric)。为了这样做，ATSP可以从物品提供者接收UAV运输能力的报价或投标，使用各种性能度量来确定物品提供者的排名，并在确定分配给每个物品提供者多少UAV运输时考虑该排名。然后，ATSP可以在给定的时间段之前和/或在给定的时间段期间，在不同的UAV巢之间分布UAV，使得每个物品提供者的分配的UAV运输能力可以从为物品提供者服务的一个或多个UAV巢中可得。值得注意的是，通过考虑性能度量，UAV运输能力的最终分布可能比起报价较高但性能度量较差的另一物品提供者，偏爱(favor)报价较低但性能度量较好的物品提供者。
更一般地，在一个方面，一种示例方法涉及ATSP计算系统:(i)接收多个物品提供者提交(submission)，其中每个物品提供者提交指示对应的物品提供者账户和用于在未来时间对物品源位置的UAV运输服务的相应的定量测量(quantitative measure)；(ii)对于每个物品提供者提交:(a)基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用，确定性能度量；以及(b)使用作为基础的性能度量和由物品提供者提交所指示的定量测量两者来确定物品提供者提交的比较测量；(iii)基于所确定的多个物品提供者提交的比较测量来确定多个物品提供者提交的排名；以及(iv)至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
在另一方面，运输提供者计算系统包括可操作以与物品提供者计算设备通信的至少一个通信接口、至少一个处理器和存储在非暂时性计算机可读介质上的程序指令。程序指令可由至少一个处理器运行，以使运输提供者计算系统执行包括以下的功能:(i)接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示对应的物品提供者账户和用于在未来时间对物品源位置的UAV运输服务的相应定量测量；(ii)对于每个物品提供者提交:(a)基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用来确定性能度量，以及(b)使用作为基础的性能度量和由物品提供者提交所指示的相应定量测量两者来确定物品提供者提交的比较测量；(iii)基于所确定的多个物品提供者提交的比较测量来确定多个物品提供者提交的排名；以及(iv)至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
在另一方面，另一示例方法涉及ATSP计算系统:(i)接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示来自多个物品提供者账户的对应的物品提供者账户和用于在未来时间针对物品源位置的UAV运输服务的量的指示；(ii)对于每个物品提供者提交，基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用，确定性能度量；(iii)基于为多个物品提供者提交分别确定的性能度量来确定多个物品提供者提交的排名；以及(iv)至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
通过适当参考附图阅读以下详细描述，这些以及其他方面、优点和替选对于本领域普通技术人员而言将是清楚的。
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(unmanned aerial system)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4A是示出根据示例实施例的用于运输提供者系统的示例布置的框图。
图4B示出根据示例实施例的航空运输提供者系统(aerial transport providersystem)的地理分布。
图5是示出根据示例性实施例的用于在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间分布(distribute)无人飞行器的方法的流程图。
图6是示出根据示例性实施例的用于在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间分布无人飞行器的另一种方法的流程图。
具体实施方式
本文描述了示例方法和系统。应当理解，词语“示例”和“示例”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例”或“示例”的任何实施例或特征不一定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不意味着是限制性的。将容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种不同的配置进行布置和组合，所有这些在本文中都被考虑。
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更多或更少的给定附图中所示的每个元件。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。更进一步，示例实施例可以包括图中未示出的元件。
I.概述
如上所述，在某些情况下，航空运输服务提供者(ATSP)可以是与提供被运输的物品和/或与请求递送这些物品的接收方对接的一个或多个实体分开的实体。例如，操作配置用于物品递送的UAV机群(fleet)的公司或实体可以为第三方实体提供递送服务，第三方实体诸如餐厅、服装店、杂货店和其他“实体店(brick and mortar)”和/或在线零售商，以及其他可能性。这些第三方实体可能在UAV运输服务提供者处拥有账户，经由这些账户，第三方可以从运输服务提供者请求和/或购买UAV运输服务。此外，第三方实体可以直接或通过由UAV运输服务提供者提供的计算系统(例如，应用和/或服务器系统)与接收方(例如，客户)对接。
为了以高效和灵活的方式向各种物品提供者提供UAV运输服务，ATSP可以基于需求和/或其他因素将不同UAV动态地指派给针对不同的物品提供者的运输任务，而不是将每个UAV永久地指派给特定的物品提供者。这样，针对给定的第三方物品提供者执行运输任务的特定的一个或多个UAV可能会随着时间而变化。
此外，在ATSP向位于整个大地理区域的多个不同物品提供者提供UAV运输服务的布置中，ATSP可以至少部分地基于物品提供者对其在各个时间点期望的UAV能力的量的指示来动态地改变UAV在物品提供者之间的的分配。为了实现UAV运输能力的这种动态分配，ATSP可以根据ATSP的较大服务区内的各个位置或区域随时间变化的需求水平，周期性地或不时地在多个UAV部署站(可以被称为UAV“中心(hub)”或“巢”)之间重新分布UAV。
可以实施示例实施例来帮助ATSP确定如何以提高物品接收者体验的整体质量和/或提高UAV运输服务的效率的方式在各个UAV巢之间分布和/或重新分布其UAV。具体地，示例性方法利用一个或多个质量度量(在本文中也称为“性能度量”或“性能参数”)来努力改进整个UAV运输过程。通过利用这种质量度量，除了需求的货币(monetary)和/或非货币(non-monetary)指示(例如，来自物品提供者的投标或报价)之外，还帮助分配和/或分布UAV以供不同的物品提供者使用。
例如，ATSP可以基于物品提供者在与物品提供者的过去UAV运输任务中的性能，为每个物品提供者确定质量分数。例如，给定物品提供者的质量分数可以基于物品提供者对预先分配的UAV能力的实际利用、物品接载的装载时间(例如，平均装载时间)、指示物品提供者如何紧密地遵循物品装载和/或安全过程的度量、和/或物品提供者的运输任务的客户体验度量以及其他可能性来确定。
然后，ATSP可以利用对各个物品提供者的质量分数来调整从各个物品提供者接收的相应报价(offer price)，从而可以以优先考虑具有更好性能度量的物品提供者的方式分布UAV能力。例如，与来自具有较低质量分数的第二物品提供者的报价值(offer value)相比，来自具有较高质量分数的物品提供者的报价值可以增加更大的量或百分比(基于第二物品提供者的质量分数，其可以增加更少，或者甚至减少)。
当在UAV能力的地理分布中考虑性能度量时，具有对UAV运输服务的相对较低的报价但具有相对较高的质量分数的物品提供者可能会优先于具有对UAV运输服务的相对较高的报价但具有相对较低的质量分数的另一物品提供者。在实践中，由于考虑到物品提供者各自的性能参数，这可能会导致将一些UAV运输能力分配给支付低于由其他物品提供者提供的金额(amount)或费率(rate)的物品提供者的看似违反直觉的结果。然而，通过奖励物品提供者带来更好性能度量的行为(例如，卓越的客户服务、递送过程中更有效地使用UAV、更有效地使用预先分配的UAV能力、实施有益的员工培训等)，ATSP可以得到回头客(repeatcustomer)，并扩大UAV运输服务的整体市场规模和需求。因此，通过放弃一些短期利润的潜力，示例实施例可以有助于提高UAV运输服务提供者的操作的长期可行性。当然，应理解，这里描述的示例实施例的上述和其他可能的益处是出于解释的目的而提供的，而不是旨在限制。
注意，这里的“运输任务”通常可以涉及UAV从一个位置(例如，由物品提供者指定的源位置)接载一个或多个物品，将该一个或多个物品递送到另一个位置，并返回到基地位置(base location)(例如，UAV巢或充电站)，在基地位置，UAV可以再充电和/或为其下一个指派的运输任务做好准备。此外，多递送运输任务是可能的，其可以包括附加飞行航段(leg)，以便在返回基地位置之前在多个递送位置递送物品。更一般地，运输任务可以是由给定UAV实施的完成特定任务(诸如接载和递送一个或多个物品)的任何飞行的序列。
此外，应理解，“物品提供者”可以包括将物品递送给任何类型的“接收者”的任何实体。物品接收者可以是能够接收物品的递送的任何实体或位置，诸如商家、销售商、经销商、零售商、卖家、托运人和外行(layperson)，以及其他可能性。
在另一方面，在给定时间将一定数量的UAV分配或指派给多个UAV巢中的每一个，以及与巢相关联的或位于巢附近的前置的(pre-staging)位置，在本文中可称为UAV的“分布”或“UAV能力的分布”(其中“UAV能力”是指在给定时间可用的UAV的机群或集合(set)和/或它们提供运输服务的集体能力)。为了在特定时间实现UAV的期望分布，ATSP控制系统401可以先发地(pre-emptively)指示特定UAV在UAV巢之间和/或在前置的位置之间移动。通过这样做，ATSP控制系统可以根据特定于位置的需求变化重新分布UAV的能力。
II.说明性无人载具
在本文中，术语“无人飞行系统”和“UAV”是指能够在没有物理上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载具。
UAV可以采用各种形式。例如，UAV可以采用固定翼飞机、滑翔机、立式起落飞机、喷气飞机、管道风扇式飞机、比空气轻的飞船(诸如飞艇或可操纵气球)、旋翼飞行器(诸如直升飞机或多旋翼飞机)和/或扑翼飞机以及其他可能性的形式。此外，术语“无人机(drone)”、“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是示例UAV 100的等距视图。UAV 100包括机翼102、悬臂(boom)104和机身106。机翼102可以是固定的，并且可以基于机翼形状和UAV的前向空速产生升力。例如，两个机翼102可以具有翼型形状的横截面以在UAV 100上产生空气动力。在一些实施例中，机翼102可以承载水平推进单元108，而悬臂104可以承载垂直推进单元110。在操作时，可以从机身106的电池隔舱112提供用于推进单元的电力。在一些实施例中，机身106还包括航空电子隔舱114、附加的电池隔舱(未示出)和/或递送单元(未示出，例如，绞盘系统)用于处理有效载荷。在一些实施例中，机身106是模块化的，并且两个或更多个隔舱(例如，电池隔舱112、航空电子隔舱114、其他有效载荷和递送隔舱)从彼此可拆卸并且(例如，机械地、磁性地或其他方式)可固定到彼此，以连续地形成机身106的至少一部分。
在一些实施例中，悬臂104终止于方向舵116以改善对UAV 100的偏航控制。此外，机翼102可以终止于机翼尖端117以改善对UAV的升力的控制。
在示出的配置中，UAV 100包括结构框架。该结构框架可以被称为UAV的“结构H-框架”或“H-框架”(未示出)。H-框架可以在机翼102内包括翼梁(未示出)，以及在悬臂104内包括悬臂托架(boom carrier)(未示出)。在一些实施例中，翼梁和悬臂托架可以由碳纤维、硬塑料、铝、轻金属合金或其他材料制成。翼梁和悬臂托架可以用夹具连接。翼梁可以包括用于水平推进单元108的预钻孔，并且悬臂托架可包括用于垂直推进单元110的预钻孔。
在一些实施例中，机身106可以可移除地附接到H-框架(例如，通过夹具附接到翼梁，该夹具配置有凹槽、突出部或其他特征等以与对应的H-框架特征配合)。在其他实施例中，类似地，机身106可以可移除地附接到机翼102。机身106的可移除附接可以改善UAV 100的质量和/或模块化。例如，机身106的电气/机械组件和/或子系统可以在附接到H-框架之前与H-框架分开地进行测试。类似地，印刷电路板(PCB)118可以在附接到悬臂托架之前与悬臂托架分开地进行测试，因此在完成UAV之前消除了有缺陷的部件/子组件。例如，在将机身106安装到H-框架之前，可以对机身106的组件(例如，航空电子设备、电池单元、递送单元、附加的电池隔舱等)进行电测试。此外，PCB 118的电机和电子器件也可以在最终组装之前进行电测试。通常，在组装过程的早期识别出有缺陷的部件和子组件降低UAV的总体成本和交货时间。此外，不同类型/型号的机身106可以被附接到H-框架，因此改善了设计的模块化。这样的模块化允许UAV 100的这些各种部件被升级，而无需对制造过程进行实质性的大修。
在一些实施例中，机翼壳体和悬臂壳体可以通过粘合元件(例如，粘合带、双面粘合带、胶水等)附接到H-框架。因此，可以将多个外壳附接到H-框架，而不是将整体式主体喷涂到H-框架上。在一些实施例中，多个壳体的存在减小了由UAV的结构框架的热膨胀系数引起的应力。结果，UAV可以具有更好的尺寸精度和/或改善的可靠性。
此外，在至少一些实施例中，相同的H-框架可与具有不同大小和/或设计的机翼壳体和/或悬臂壳体一起使用，因此提高了UAV设计的模块化和通用性。机翼壳体和/或悬臂壳体可以由相对轻的聚合物(例如闭孔泡沫)制成，该相对轻的聚合物被较硬但相对较薄的塑料蒙皮覆盖。
来自机身106的电力和/或控制信号可以通过穿过机身106、机翼102和悬臂104的电缆被路由到PCB 118。在所示的实施例中，UAV 100具有四个PCB，但是其他数量的PCB是也有可能。例如，UAV 100可以包括两个PCB，每个悬臂一个。PCB承载电子组件119，电子组件119包括例如功率转换器、控制器、存储器、无源组件等。在操作中，UAV 100的推进单元108和110电连接至PCB。
对所示的UAV的许多变化是可能的。例如，固定翼UAV可以包括更多或更少的旋翼单元(垂直的或水平的)，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”配置)的UAV也是可能的。尽管图1A示出了的两个机翼102、两个悬臂104、两个水平推进单元108和每个悬臂104六个垂直推进单元110，但是应当理解，UAV 100的其他变体可以用更多或更少的这些组件来实施。例如，UAV 100可以包括四个机翼102、四个悬臂104以及更多或更少的推进单元(水平的或垂直的)。
类似地，图1B示出了UAV 120的另一示例。固定翼UAV 120包括机身122，具有翼型形状的横截面的两个机翼124以为UAV 120提供升力，垂直稳定器126(或鳍)以稳定飞机的偏航(向左或向右转)，水平稳定器128(也称为升降舵或水平尾翼)以稳定俯仰(向上或向下倾斜)，起落架130和推进单元132，推进单元132可以包括电机、轴和螺旋桨。
图1C示出了具有处于推动器(pusher)配置的螺旋桨的UAV 140的示例。术语“推动器”是指这样的事实，与将推进单元安装在UAV的前部相比，推进单元142被安装在UAV的后部，并且向前“推动”载具。类似于针对图1A和图1B提供的描述，图1C描绘了在推动器飞机中使用的常见结构，包括机身144、两个机翼146、垂直稳定器148和推进单元142，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具有固定机翼162，以提供升力并允许UAV 160水平滑动(例如，沿x轴，其位置近似垂直于图1D中所示的位置)。然而，固定机翼162还允许立式起落UAV 160自行垂直起飞和降落。
例如，在发射站点，可以将立式起落UAV 160垂直定位(如图所示)，其中，其鳍164和/或机翼162搁置在地面上并将UAV 160稳定在垂直位置。然后，可以通过操作立式起落UAV 160的螺旋桨166以产生向上的推力(例如，通常沿y轴的推力)来起飞。一旦处于合适的高度，立式起落UAV 160就可以使用其襟翼(flap)168将其自身重新定向在水平位置，使得其机身170与y轴相比更靠近与x轴对准。水平定位时，螺旋桨166可提供向前推力，以使立式起落UAV 160能够以与一般飞机类似的方式飞行。
对所示的固定翼UAV的许多变化是可能的。例如，固定翼UAV可以包括更多或更少的螺旋桨，和/或可以利用一个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”配置)、具有更少机翼、甚至没有机翼的UAV也是可能的。
如上所述，除了固定翼UAV之外或作为固定翼UAV的替代，一些实施方式可以涉及其他类型的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飞机180。多旋翼飞机180因为它包括四个旋翼182也可以被称为四旋翼飞机。应当理解，示例实施方式可以涉及具有比多旋翼飞机180更多或更少的旋翼的旋翼飞行器。例如，直升飞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“多旋翼飞机”是指具有多于两个旋翼的任何旋翼飞行器，并且术语“直升飞机”是指具有两个旋翼的旋翼飞行器。
更详细地参考多旋翼飞机180，四个旋翼182为多旋翼飞机180提供推进和机动性。更具体地，每个旋翼182包括附接到电机184的叶片。如此配置，旋翼182可以允许多旋翼飞机180垂直地起飞和降落、在任何方向上调遣和/或悬停。此外，叶片的俯仰可以成组和/或不同地调节，并且可以允许多旋翼飞机180控制其俯仰、滚动、偏航和/或高度。
应当理解，本文中提及“无人”飞行器或UAV可以等同地适用于自主和半自主飞行器。在自主的实施方式中，飞行器的所有功能都是自动化的；例如，响应来自各种传感器的输入和/或预定信息的预编程或经由实时计算机控制的功能。在半自主的实施方式中，飞行器的某些功能可以由人类操作员来控制，而其他功能则自主执行。此外，在一些实施方式中，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。另外，给定类型的功能可以在一个抽象级别上被远程控制，而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应当从一个位置行进到另一位置(例如，从郊区的仓库到附近城市的递送地址)，而UAV的导航系统则自主地控制更细粒度的导航决策，诸如在两个位置之间采用的具体路线、用于实现路线并在导航路线时避开障碍物的具体飞行控制等。
更一般地，应当理解，本文描述的示例UAV并非旨在进行限制。示例实施方式可以涉及任何类型的无人飞行器、在任何类型的无人飞行器内实施或采用任何类型的无人飞行器的形式。
III.说明性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中的一个或与之类似的形式。然而，UAV 200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、超声传感器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可以被配置为运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210中并且可运行以提供本文描述的UAV的功能。
数据存储210可以包括可由至少一个处理器208读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质或采取其的形式。一个或多个计算机可读存储介质可包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储，其可以整体或部分地与一个或多个处理器208中的至少一个集成。在一些实施例中，数据存储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，数据存储210可以使用两个或更多个物理设备来实施。
如所指出的，数据存储210可以包括计算机可读程序指令212以及可能的附加数据，诸如UAV 200的诊断数据。这样，数据存储210可以包括程序指令212以执行或促进本文所述的一些或全部UAV功能。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可包括加速度计和陀螺仪两者，其可一起用于确定UAV 200的方位。具体地，加速度计可测量载具相对于地球的方位，而陀螺仪测量绕轴旋转的速率。IMU以低成本、低功耗的封装在市场上有售。例如，IMU 202可以包括小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)或采用其形式。也可以利用其他类型的IMU。
除了加速度计和陀螺仪之外，IMU 202还可包括其他传感器，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，其可用于实现与方位无关的电子罗盘，以获取准确的航向信息。但是，也可以利用其他类型的磁力计。其他示例也是可能的。此外，注意，UAV可以包括一些或全部上述惯性传感器作为与IMU分离的组件。
UAV 200还可包括压力传感器或气压计，其可用于确定UAV 200的高度。替选地，其他传感器(诸如声波高度计或雷达高度计)可用于提供高度的指示，这可能有助于提高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感测环境中的对象。例如，在所示的实施例中，UAV 200包括超声传感器204。超声传感器204可以通过产生声波并确定波的发射与接收来自对象的对应的回波之间的时间间隔来确定到对象的距离。用于无人载具的超声传感器或IMU的典型应用是低空高度控制和避障。超声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载具。其他系统可用于确定、感测附近对象的存在和/或确定到附近对象的距离，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)系统以及其他可能性。
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态和/或视频相机以从UAV的环境捕获图像数据。作为具体示例，电荷耦接器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机可与无人载具一起使用。这样的成像传感器具有多种可能的应用，诸如避障、定位技术、用于更准确的导航的地面跟踪(例如，通过对图像应用光流技术)、视频反馈和/或图像识别和处理以及其他可能性。
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数据可以由UAV 200用于各种功能。这样，UAV可以使用其GPS接收器206来帮助导航到呼叫者的位置，如至少部分地由其移动设备提供的GPS坐标所指示的。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可以通过控制影响飞行的UAV的机械特征(例如，其方向舵、升降舵、副翼和/或其螺旋桨的速度)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，例如基于地图的导航和基于定位的导航。利用基于地图的导航，UAV 200可以被提供有其环境的地图，然后该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构建其自身的其环境的地图并计算其在地图内的位置和/或环境中对象的位置。例如，当UAV 200在其整个环境中移动时，UAV 200可以连续使用定位来更新其环境的地图。该连续地图构建过程可以被称为即时定位和地图构建(SLAM)。也可以利用其他导航技术。
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。具体地，航路点是标识物理空间中的点的坐标的集合。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，以便最终行进到最终目的地(例如，一系列航路点中的最终航路点)。
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，可能希望UAV在由UAV递送的有效载荷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，在该方法中，其使用较大致的位置确定技术导航到与目标位置相关联的大致区域，以及然后使用更精细的位置确定技术以识别和/或导航到大致区域内的目标位置。
例如，UAV 200可以使用航路点和/或基于地图的导航而导航到正在递送有效载荷228的目标目的地的大致区域，然后，UAV可以切换到在其中其利用定位过程来定位并行进到更具体的位置的模式。例如，如果UAV 200要将有效载荷递送到用户的住所，则UAV 200可能需要基本靠近目标位置，以避免将有效载荷递送到不希望的区域(例如，到屋顶上、到池中或到邻居的地产上等)。但是，GPS信号可能只能使得UAV 200到达这么远(例如，在用户住所的街区内)。然后可以使用更精确的位置确定技术来找到具体的目标位置。
一旦UAV 200已经导航到目标递送位置的大致区域，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可以配备有一个或多个感测系统，诸如例如超声传感器204、红外传感器(未示出)和/或其他传感器，其可以提供导航模块214用来自主或半自主地导航到具体目标位置的输入。
作为另一示例，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对象的)大致区域，则UAV 200可以切换到在其中远程操作员至少部分地对其进行控制的“电传操纵(fly-by-wire)”模式，该远程操作员可以将UAV 200导航到具体目标位置。为此，可以将来自UAV 200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。
作为又一示例，UAV 200可以包括能够向过路人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样的帮助的视觉消息，通过扬声器播放指示需要这样的帮助的音频消息或音调，以及其他可能性。这样的视觉或音频消息可能指示在将UAV 200递送到特定人或特定位置时需要帮助，并且可以提供信息以帮助过路人将UAV 200递送到该人或位置(例如，该人或位置的图片的描述，和/或该人或位置的名称)，以及其他可能性。这样的特征在UAV无法使用感测功能或另一位置确定技术到达具体目标位置的场景下可能是有用的。但是，此特征不限于这样的场景。
在一些实施例中，一旦UAV 200到达目标递送位置的大致区域，则UAV 200可以利用来自用户的远程设备(例如，用户的移动电话)的信标来定位人。这样的信标可以采用各种形式。作为示例，考虑这样的场景，其中，远程设备(诸如请求UAV递送的人的移动电话)能够发出定向信号(例如，经由RF信号、光信号和/或音频信号)。在这种场景下，UAV 200可以被配置为通过“溯源(sourcing)”这样的定向信号进行导航——换句话说，通过确定哪里信号最强并相应地进行导航。作为另一示例，移动设备可以发射人类范围内或人类范围外的频率，并且UAV 200可以收听该频率并相应地导航。作为相关示例，如果UAV 200正在收听口头命令，则UAV 200可以利用口头陈述，诸如“我在这里！”以溯源请求递送有效载荷的人的具体位置。
在替代布置中，可以在远程计算设备处实施导航模块，该远程计算设备与UAV 200无线通信。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的传感器数据(允许其评估UAV 200所经历的环境条件)和/或UAV 200的位置信息。被提供这样的信息时，远程计算设备可以确定UAV 200应当进行的高度和/或方向调节和/或可以确定UAV200应当如何调节其机械特征(例如，其方向舵、升降舵、副翼和/或其螺旋桨的速度)以实现这样的移动。然后，远程计算系统可以将这样的调节通信传达给UAV 200，以使其可以以确定的方式移动。
C.通信系统
在另一方面，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。这样的无线接口可提供一种或多种无线通信协议(诸如蓝牙、WiFi(例如，IEEE 802.11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下的通信。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，以经由电线、双绞线对、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进行短程通信以及在CDMA协议下进行远程通信。在这样的实施方例中，UAV 200可以被配置为用作“热点”；或换句话说，作为远程支持设备和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。如此被配置时，UAV 200可以促进原本远程支持设备将无法独自执行的数据通信。
例如，UAV 200可以提供到远程设备的WiFi连接，并且用作到蜂窝服务提供者的数据网络的代理或网关，在例如LTE或3G协议下UAV可以连接到该数据网络。UAV 200还可以用作到远程设备原本可能无法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可以包括电力系统220。电力系统220可以包括用于向UAV200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再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)被再充电。
E.有效载荷
UAV 200可以采用各种系统和配置以便运输和递送有效载荷228。在一些实施方式中，给定UAV 200的有效载荷228可以包括被设计为将各种货物运输到目标递送位置的“包裹”或采取其形式。例如，UAV 200可包括可在其中运输一个或多个物品的隔舱。这样的包裹可以是一个或多个食品、购买的货物、医疗物品或具有适合于由UAV在两个位置之间运输的大小和重量的任何其他对象。在其他实施例中，有效载荷228可以简单地是正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，有效载荷228可以被附接到UAV并且在由UAV进行的一些或全部飞行期间基本上位于UAV的外部。例如，在飞行到目标位置期间，包裹可以被束缚或以其他方式可释放地附接在UAV下方。在包裹在UAV下方运载货物的实施例中，包裹可包括各种特征，这些特征保护其内容物免受环境影响，减少系统上的气动阻力，并防止包裹的内容物在UAV飞行期间移位。
例如，当有效载荷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、塑料或任何其他质量轻的防水材料构成的外壳体。此外，为了减小阻力，包裹可以具有带有突出前部的光滑表面的特征，该突出前部减少了前部横截面面积。此外，包裹的侧面可以从宽底部到窄顶部逐渐变细，这允许包裹用作窄的挂架(pylon)，其减少对UAV的机翼的干扰影响。这可以使包裹的一些前部面积和体积从UAV的机翼移开，从而防止由包裹引起的机翼上的升力的减小。此外，在一些实施例中，包裹的外壳体可以由单片材料构成，以便减少都可以增加系统上的阻力的气隙或额外的材料。附加地或替选地，包裹可以包括稳定器以抑制包裹颤动。这种颤动的减少可以允许包裹具有到UAV的较小刚性连接，并且可能导致包裹的内容在飞行期间移位较少。
为了递送有效载荷，UAV可以包括可以由系绳控制模块216控制的系绳系统221，以便在UAV悬停在上方时将有效载荷228降低到地面。系绳系统221可以包括系绳，系绳可耦接至有效载荷228(例如包裹)。系绳224可缠绕在耦接至UAV的电机222的卷轴上(尽管没有电机的无源实施方式也是可能的)。电机可以是可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旋转卷轴，从而解绕或回缩系绳并降低或升高有效载荷耦接装置。实际上，速度控制器可以输出用于卷轴的期望的操作速率(例如，期望的RPM)，其可以对应于系绳系统应将有效载荷朝向地面降低的速度。然后，电机可以使卷轴旋转，使得其保持期望的操作速率(或在操作速率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。具体地，速度传感器可以包括旋转编码器，该旋转编码器可以提供与电机的轴或耦合到电机的卷轴的旋转位置(和/或旋转运动)有关的信息，以及其他可能性。此外，速度传感器可以采用绝对编码器和/或增量编码器等的形式。因此，在示例实施方式中，在电机引起卷轴的旋转时，可以使用旋转编码器来测量该旋转。在这样做时，旋转编码器可用于将旋转位置转换为系绳控制模块216用于确定卷轴从固定参考角度旋转的量的模拟或数字电子信号、和/或代表新的旋转位置的模拟或数字电子信号，以及其他选项。其他示例也是可能的。
在一些实施例中，有效载荷耦接组件(例如，钩或另一类型的耦接组件)可以被配置为在有效载荷228被系绳从UAV降低时固定(secure)有效载荷228。耦接装置或组件还可以被配置为在到达地平面时经由耦接组件的电气或机电特征释放有效载荷228。然后，可以通过使用电机卷绕(reel)系绳，将有效载荷耦接组件回缩至UAV。
在一些实施方式中，一旦有效载荷228被降低到地面就可以被被动释放。例如，有效载荷耦接组件可提供被动释放机构，诸如适于回缩外壳中并从外壳延伸的一个或多个摆臂。延伸的摆臂可以形成钩，有效载荷228可以附接在该钩上。在经由系绳将释放机构和有效载荷228降低到地面时，重力以及释放机构上的向下惯性力可以使有效载荷228从钩脱离，从而允许释放机构朝向UAV向上升高。释放机构还可以包括弹簧机构，当摆臂上没有其他外力时，弹簧机构使摆臂偏置以回缩到外壳中。例如，弹簧可以对摆臂施加力，该力朝向外壳推或拉摆臂，使得一旦有效载荷228的重量不再迫使摆臂从外壳延伸，摆臂就回缩到外壳中。摆臂回缩到外壳中可以降低释放机构在递送有效载荷228后朝向UAV升高释放机构时对有效载荷228或其他附近对象造成阻碍的可能性。
在另一个实施方式中，有效载荷耦接组件可以包括钩特征，当有效载荷接触地面时，该钩特征被动地释放有效载荷。例如，有效载荷耦接组件可以采用钩特征的形式或包括钩特征，该钩特征的大小和形状形成为与采用容器或手提袋形式的有效载荷上的对应附接特征(例如，手柄或孔)相互作用。钩可以插入有效载荷容器的手柄或孔中，使得有效载荷的重量在飞行期间将有效载荷容器保持固定到钩特征。但是，钩特征和有效载荷容器可以被设计为使得当容器接触地面并从下方被支撑时，钩特征会滑出容器的附接特征，从而被动释放有效载荷容器。其他被动释放配置也是可能的。
主动有效载荷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(和有效载荷)相对于地面的位置。来自传感器的数据可以通过无线链路通信传送回UAV和/或控制系统，并且用于帮助确定释放机构何时已到达地平面(例如，通过利用具有地面撞击的特性的加速度计检测测量)。在其他示例中，UAV可以基于在降低有效载荷时重量传感器检测到系绳上的阈值低向下力(threshold low downwardforce)和/或基于由绞盘汲取的动力的阈值低测量(threshold low measurement)来确定有效载荷已到达地面。
除了系绳递送系统之外或替代系绳递送系统，用于递送有效载荷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。替选地，运载有效载荷的UAV 200可以简单地在递送位置处降落在地面上。其他示例也是可能的。
IV.说明性UAV部署系统
可以实施UAV系统以便提供各种与UAV有关的服务。具体地，可以在具有用于与区域和/或中央控制系统通信的基础设施的多个不同的发射站点处提供UAV。这样的分布式UAV系统可以允许UAV被快速部署以跨(例如，比任何单个UAV的飞行范围大得多的)大的地理区域提供服务。例如，能够运载有效载荷的UAV可以分布在跨大的地理区域的多个发射站点(可能甚至遍布整个国家，甚至全世界)，以便提供各种物品到遍布地理区域的位置的按需运输。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UAV系统300中，访问系统302可以允许与UAV 304的网络交互、控制和/或利用该网络。在一些实施例中，访问系统302可以是允许对UAV 304进行人工控制的调度(dispatch)的计算系统。如此，控制系统可以包括或以其他方式提供用户接口，用户可以通过该用户接口访问和/或控制UAV 304。
在一些实施例中，UAV 304的调度可以附加地或替选地经由一个或多个自动化过程来完成。例如，访问系统302可以调度UAV 304中的一个以将有效载荷运输到目标位置，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将UAV 304调度到目标位置。然后，UAV 304可以自主地导航到目标位置的大致区域。此时，操作员可以使用访问系统302来控制UAV 304，并将UAV导航到目标位置(例如，到正在向其运输有效载荷的特定人)。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可以采用各种形式。例如，UAV 304中的每一个可以是诸如图1、2、3、4中所示的UAV。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，UAV系统300还可以利用其他类型的UAV。在一些实施方式中，所有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可以包括许多不同类型的UAV。例如，UAV 304可以包括多种类型的UAV，其中，每种类型的UAV针对一种或多种不同类型的有效载荷递送能力而被配置。
UAV系统300还可以包括可以采用各种形式的远程设备306。通常，远程设备306可以是可以通过其进行调度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度UAV来进行响应的任何通信，诸如请求包裹递送)。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、个人计算机或任何连接网络的计算设备。此外，在某些情况下，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用作远程设备306。其他类型的远程设备也是可能的。
此外，远程设备306可被配置为经由一种或多种类型的通信网络308与访问系统302通信。例如，远程设备306可以通过在POTS网络、蜂窝网络和/或数据网络(诸如互联网)上进行通信而与访问系统302(或访问系统302的人类操作员)通信。也可以利用其他类型的网络。
在一些实施例中，远程设备306可以被配置为允许用户请求将一个或多个物品从某个源位置接载和/或将一个或多个物品递送到期望位置。例如，用户可以经由其移动电话、平板计算机或膝上型计算机请求UAV将包裹递送到其住所。作为另一示例，用户可以请求到在递送时他们所处的任何位置的动态递送。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身上的任何其他设备接收位置信息(例如GPS坐标等)，以使UAV可以导航到用户的位置(如由其移动电话指示)。
在一些实施例中，商业用户(例如，餐厅)可以利用一个或多个远程设备306来请求调度UAV以从源位置(例如，餐厅的地址)接载一个或多个物品(例如，食物订单)，以及然后将一个或多个物品递送到目标位置(例如，客户的地址)。此外，在这样的实施例中，可能存在与公共物品提供者账户(例如，由特定餐厅的多个雇员和/或所有者使用的账户)相关联的多个远程设备306。另外，在这样的实施例中，可以利用远程设备306来将物品提供者提交发送到运输提供者计算系统(例如，中央调度系统310和/或本地调度系统312)，其各自指示在给定的未来时间针对给定量的UAV运输服务的相应定量测量。例如，可以利用远程设备306来生成并发送物品提供者提交，该物品提供者提交指定在未来的特定时间段期间或特定时间内期望的UAV运输服务的水平(例如，期望的UAV递送飞行的数量和/或速率)，和/或与物品提供者对UAV运输服务的需求对应的货币价值。
在说明性布置中，中央调度系统310可以是服务器或服务器群，其被配置为从访问系统302接收调度消息请求和/或调度指令。这样的调度消息可以请求或指示中央调度系统310协调UAV到各个目标位置的部署。中央调度系统310还可以被配置为将这样的请求或指令路由到一个或多个本地调度系统312。为了提供这样的功能，中央调度系统310可以经由诸如互联网或为访问系统和自动化调度系统之间的通信而建立的专用网络的数据网络与访问系统302通信。
在所示的配置中，中央调度系统310可以被配置为协调UAV 304从多个不同的本地调度系统312的调度。如此，中央调度系统310可以跟踪哪些UAV 304位于哪些本地调度系统312、哪些UAV 304当前可用于部署和/或UAV 304中的每一个被配置用于哪些服务或操作(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)。附加地或替选地，每个本地调度系统312可以被配置为跟踪其相关联的UAV 304中的哪些当前可用于部署和/或当前处于物品运输中。
在某些情况下，当中央调度系统310从访问系统302接收与UAV有关的服务(例如，物品的运输)的请求时，中央调度系统310可以选择具体的UAV 304进行调度。中央调度系统310可以相应地指令与所选择的UAV相关联的本地调度系统312来调度选择的UAV。然后，本地调度系统312可以操作其相关联的部署系统314以发射选择的UAV。在其他情况下，中央调度系统310可以将对与UAV有关的服务的请求转发到在请求支持的位置附近的本地调度系统312，并且将对特定UAV 304的选择留给本地调度系统312。
在示例配置中，本地调度系统312可以被实施为在与其控制的部署系统314相同的位置的计算系统。例如，本地调度系统312可以由安装在诸如仓库的建筑物处的计算设备来实施，其中，与特定本地调度系统312相关联的部署系统314和UAV 304也位于该建筑物处。在其他实施例中，本地调度系统312可以在远离其相关联的部署系统314和UAV 304的位置处实现。
UAV系统300的所示配置的多种变型和替代是可能的。例如，在一些实施例中，远程设备306的用户可以请求直接从中央调度系统310递送包裹。为此，可以在远程设备306上实施应用，该应用允许用户提供关于请求的递送的信息，并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，中央调度系统310可以包括自动化功能以处理由这样的应用生成的请求、评估这样的请求并且如果适当则与适当的本地调度系统312协调以部署UAV。
此外，在本文中归属于中央调度系统310、本地调度系统312、访问系统302和/或部署系统314的一些或全部功能可以组合在单个系统中、实施在(例如，具有更多层控制的)更复杂的系统中和/或以各种方式在中央调度系统310、本地调度系统312、访问系统302和/或部署系统314之中重新分布。
此外，尽管每个本地调度系统312被示为具有两个相关联的部署系统314，但是给定的本地调度系统312可以替代地具有更多或更少的相关联的部署系统314。类似地，尽管中央调度系统310被示为与两个本地调度系统312通信，但是中央调度系统310可以替代地与更多或更少的本地调度系统312通信。
在另一方面，部署系统314可以采用各种形式。在一些实施方式中，一些或全部部署系统314可以是被动地促进UAV从静止位置起飞以开始飞行的结构或系统。例如，一些或全部部署系统314可采用降落平台、机库和/或跑道的形式以及其他可能性。这样，给定的部署系统314可以被布置为促进一次部署一个UAV 304，或者部署多个UAV(例如，大到足以被多个UAV同时利用的降落平台)。
附加地或替选地，一些或全部部署系统314可以包括用于主动发射一个或多个UAV304的系统或采用其形式。这样的发射系统可以包括提供自动UAV发射的特征和/或允许人员辅助UAV发射的特征。此外，给定的部署系统314可以被配置为发射一个特定的UAV 304，或者发射多个UAV 304。
注意，部署系统314还可以被配置为在降落时被动地促进和/或主动辅助UAV。例如，相同的降落平台可用于起飞和降落。附加地或替选地，部署系统可以包括可操作以接收进入的UAV的机械臂。部署系统314还可以包括其他结构和/或系统，以辅助和/或促进UAV降落过程。此外，辅助和/或促进UAV降落过程的结构和/或系统可以被实现为单独的结构和/或系统，只要UAV可以移动或从降落结构或系统移动到部署系统314用于重新部署即可。
部署系统314可以还被配置为提供附加功能，包括例如与诊断有关的功能，诸如验证UAV的系统功能，验证容纳在UAV内的设备的功能(例如，有效载荷递送装置)和/或维护容纳在UAV中的设备或其他物品(例如，通过监视有效载荷的状态，诸如其温度、重量等)。
在一些实施例中，本地调度系统312(连同其相应的部署系统314)可以遍布诸如城市的区域策略性地分布。例如，本地调度系统312可以策略性地分布成使得每个本地调度系统312都接近一个或多个有效载荷接载位置(例如，在餐厅、商店或仓库附近)。然而，取决于特定实施方式，可以以其他方式来分布本地调度系统312。
作为附加示例，可以在各种位置安装允许用户经由UAV运输包裹的自助服务终端(kiosk)。这样的自助服务终端可以包括UAV发射系统，并且可以允许用户提供他们的用于装载到UAV上的包裹，并为UAV运送服务支付以及其他可能性。其他示例也是可能的。
在另一方面，UAV系统300可以包括或可以访问用户账户数据库316。用户账户数据库316可以包括多个用户账户的数据，并且每个用户账户与一个或多个人相关联。对于给定的用户帐户，用户帐户数据库316可以包括与提供UAV有关的服务有关或在提供UAV有关的服务时有用的数据。通常，与每个用户帐户相关联的用户数据可选地由相关联的用户提供和/或在相关联的用户的许可下收集。
此外，在一些实施例中，如果有人希望由来自UAV系统300的UAV 304向其提供UAV有关的服务，则可能需要他们向UAV系统300注册用户帐户。如此，用户帐户数据库316可以包括给定用户帐户的授权信息(例如，用户名和密码)和/或可以用于授权访问用户帐户的其他信息。
在一些实施例中，实体(例如，人或企业)可以将其设备中的一个或多个与其用户帐户相关联，使得他们可以访问UAV系统300的服务。例如，当某人使用相关联的移动电话(例如向访问系统302的操作员拨打电话或向调度系统发送请求UAV有关的服务的消息)时，可以经由唯一设备识别号来识别电话，然后可以将该呼叫或消息归属于相关联的用户帐号。其他示例也是可能的。
附加地或替选地，希望使用由用于递送的ATSP提供的UAV运输服务来递送其产品的物品提供者可以向UAV系统300注册物品提供者帐户。这样，用户帐户数据库316可以包括给定物品提供者帐户的授权信息(例如，一个或多个用户名和密码组合)，和/或可以用于授权访问给定物品提供者帐户的其他信息。替选地，可以将物品提供者帐户的数据保存在与接收者用户帐户分离的数据库中。用于存储这种账户数据的其他数据结构和存储配置也是可能的。
V.具有分开定位的物品提供者和UAV中心的UAV运输服务
如上所述，UAV运输服务提供者可以是与提供被运输的物品和/或与请求递送这些物品的接收者对接的一个或多个实体分开的实体。
图4A是示出用于运输提供者系统402的示例布置的框图，该运输提供者系统402为多个物品提供者协调UAV运输服务，多个物品提供者可以位于远离服务提供者的UAV部署站(例如，UAV巢)。如图所示，航空运输服务提供者(ATSP)402可以通信地耦合到UAV巢404a至404d，并且通信地耦合到物品提供者计算系统406a至406d。
每个UAV巢404a至404d提供下述基础设施，在该基础设施中UAV可以被存放至少一段短时间段，并且UAV可以从该基础设施开始执行UAV运输任务(例如，在此处UAV可以起飞)。在一些实施方式中，UAV巢404a至404d中的一些或全部可以采用本地调度系统和一个或多个部署系统(例如以上参考图3所描述的那些)的形式。当然，一些或所有UAV巢404a至404d可以采用其他形式和/或执行不同的功能。
每个物品提供者计算系统406a至406d可以与不同的物品提供者帐户相关联。这样，给定的物品提供者计算系统406a至406d可以包括被授权使用ATSP 402访问相应的物品提供者帐户的一个或多个计算设备。ATSP 402可以在物品提供者帐户数据库407中存储用于物品提供者帐户的数据。实际上，给定的物品提供者计算系统406a至406d可以采取远程设备(例如，诸如参考图3描述的一个或多个远程设备306)的形式，这些远程设备都已经登录到或以其他方式被授权访问相同的物品提供者账户(例如，企业雇员的蜂窝电话、膝上型计算机和/或计算设备)。附加地或可替选地，物品提供者计算系统406a至406d可以用较少的特定(ad-hoc)方法来实施；例如用在物品提供者的设施处安装的一个或多个用户接口终端。其他类型的物品提供者计算系统也是可能的。
为了以有效和灵活的方式向各个物品提供者提供UAV运输服务，UAV运输服务提供者402可以将不同UAV动态地指派给针对不同物品提供者406a-406d的运输任务，而不是将每个UAV永久地指派给特定的物品提供者。这样，执行针对给定的第三方物品提供者的运输任务的一个或多个特定UAV可以随着时间而变化。与将特定UAV永久指派给特定物品提供者的布置相比，将UAV动态指派给针对多个不同的物品提供者的飞行可以帮助UAV运输服务提供者更有效地利用一组UAV(例如，通过减少不必要的UAV停机时间)。
在另一方面，每个UAV巢404a-404d被示为分别具有相应的服务区域413a-413d。给定的UAV巢的服务区域可以至少部分地由位于或计划(schedule)位于UAV巢的UAV的飞行范围来定义。
在一些实施方式中，每个UAV巢404a-404d的服务区域413a-413d可以是固定的大小，其不会随时间变化。在其他实施方式中，给定的UAV巢404a-404d的服务区域413a-413d的大小可以基于各种因素(诸如，在服务区域中和/或在服务区域附近对UAV运输服务的需求、被分配为从UAV巢操作的UAV的数量和/或能力、和/或位于UAV巢附近的物品提供者的数量和/或特征，以及其他可能性)随时间而变化。
附加地或可替代地，给定的UAV巢404a-404d的服务区域413a-413d的大小可以逐个订单地改变，和/或由物品提供者改变。更具体地，当运输任务涉及三个或更多个飞行航段(例如，从UAV巢到物品提供者的用于接载的飞行、从物品提供者到递送位置的飞行、以及返回飞行)时，在递送物品之前可能有两个或更多个飞行航段。因此，对于给定的运输任务对给定的物品提供者是否在UAV巢的服务区域内的评估取决于从UAV巢到物品接载位置的距离和从接载位置到递送位置的距离的组合。结果，给定的UAV巢能够针对一个运输任务服务于给定的物品提供者，但不能针对另一个任务。在这种情况下，定义的“服务区域”的概念可能根本没有被利用。反而，给定用于完成任务的所有参数的情况下，服务提供者可以简单地评估UAV运输任务是否可以逐个任务地实施。
由于某些物品提供者仅能由某一或某些UAV巢服务(或更好地由其服务)，并且因为对UAV运输服务的需求在物品提供者之间可能不同，所以给定区域的ATSP控制系统401可以实施正在进行的过程，以在共同服务于给定区域的UAV巢404a-404d之间分布和重新分布UAV。具体地，ATSP控制系统401可以连续地、周期性地或不时地评估每个物品提供者406a-406d的需求和/或其他因素，并且确定在每个UAV巢404a-404d处期望的UAV的相应数量，以便满足在每个UAV巢404a-404d服务的相应区域中对UAV运输服务的需求。附加地或可替代地，ATSP控制系统401可以确定在每个UAV巢404a-404d处期望的UAV的相应数量，使得UAV巢404a-404d可以共同满足由UAV巢404a-404d共同服务的更大区域中对UAV运输服务的需求。
在另一方面，一些ATSP可以提供一种系统，该系统还包括在与最近的UAV巢相比更靠近某些物品提供者的位置处的前置的(pre-staging)位置和/或前置的基础设施。在这样的布置中，UAV巢仍然可以作为UAV的“家(home)”，在此处UAV可以维修(service)、再充电等等。然而，为了向某个物品提供者或物品提供者组提供更快速的服务，附加地或可替代地，ATSP可以通过从前置的位置部署的UAV提供UAV运输服务。每个前置的位置可以与某个物品提供者位于同一位置，或者位于比最近的UAV巢更靠近某个物品提供者或物品提供者组。
在这种布置中，当物品提供者请求UAV进行运输任务时，ATSP可以调度UAV到前置的位置，该前置的位置靠近物品提供者的位置(或物品提供者指定的物品源位置)或与物品提供者的位置位于同一位置，这可以有助于减少由于从物品提供者处接载物品的额外飞行航段而造成的延迟。而且，在UAV前置在物品源位置的场景下，可以完全消除针对到物品提供者的额外飞行航段的延迟。
在一些实施例中，可以在接收到对运输任务的特定请求之前，基于例如在各种前置的位置对UAV能力的预测或估计需求，而主动地使UAV前置。在某些情况下，预期到物品提供者请求UAV进行运输任务，ATSP可能会先发地将没有有效载荷或具有空的有效载荷容器的UAV定位在物品提供者附近。附加地或可替代地，预期到物品接收者订购特定的有效载荷物品，ATSP可以在物品接收者附近前置被装载的UAV。
图4B是示出UAV在地理区域800内的前置的位置800、802、804、806和808之间的示例分布的简化图示。这些前置的位置可以包括环境特征(例如，树、灯柱、蜂窝塔等)和/或专门建造的着陆结构(具有或不具有电池充电器和/或其他特征)的任何组合。例如，前置的位置800和806可以是安装在与由标记814和817指示的物品提供者相关联的建筑物上的着陆结构。前置的位置802、804和808可以是物品提供者附近的着陆结构或环境特征。前置的位置800、802、804、806和808中的每一个可以包含多个UAV。也有可能可以为单个UAV设计一些前置的位置。
此外，前置的位置800、802、804、806和808中的每一个可以被定位成服务至少一个物品提供者。例如，前置的位置800可以位于由标记812、813、814和815指示的物品提供者附近并可操作以向其提供服务(用于至少一些运输任务)，前置的位置802可以位于由标记808、810、811和812指示的提供者以及由标记822指示的物品接收者附近并可操作以向其提供服务(用于至少一些运输任务)，前置的位置804位于由标记820和821指示的物品提供者附近并可操作以向其提供服务(用于至少一些运输任务)，前置的位置806位于由标记816、817和818指示的物品提供者附近并可操作以向其提供服务(用于至少一些运输任务)，前置的位置808位于由标记802、803、805和806指示的物品提供者附近并可操作以向其提供服务(用于至少一些运输任务)。图4B中未示出的附加的前置的位置可以包括在地理区域800中，以容纳例如对应于标记801、804、807、807和819的物品提供者、以及对应于标记823、824、825、826和827的物品接收者。
在前置的位置和物品提供者之间具有一定的紧密接近度可以帮助ATSP例如在一定的阈值时间量内一致地响应物品提供者请求。例如，ATSP可以分布UAV，使得由标记812、813、814和815指示的物品提供者中的每一个可以在不到30秒由被前置在前置的位置800的UAV可达的。其他示例也是可能的。
在一些实施例中，由前置的UAV执行的运输服务可以以与从UAV巢调度的UAV执行的运输服务不同的费率出售给物品提供者。也就是说，物品提供者能够支付额外费用(premium)，以减少UAV到达有效载荷接载的等待时间。附加地，在某些情况下，为运输任务预购UAV并因此允许ATSP更准确地调度和配置其UAV机群的物品提供者，可以比没有预购前置UAV的物品提供者支付更低的用于前置UAV的费率。
一般地，为物品提供者前置UAV可以涉及从UAV巢或从另一个位置向前置的位置部署空的UAV，该空的UAV当前不运载有效载荷物品并因此能够从物品提供者处接载有效载荷物品。另一方面，为物品接收者前置UAV可以涉及将装载有预测物品接收者在未来时间窗内订购的有效载荷物品的UAV部署到前置的位置。这可以涉及在将UAV部署到前置的位置之前，将UAV发送给物品提供者，以接载被预测要订购的有效载荷物品。在一个示例中，ATSP可以预测物品接收者被预测订购有效载荷物品，并且作为响应，从物品提供者处购买并接载有效载荷物品。然后，ATSP可以在具有购买的有效载荷物品的物品接收者附近前置UAV，并等待物品接收者从ATSP订购物品。可替代地，物品提供者可以预测物品接收者被预测订购有效载荷物品，并且可以从ATSP订购具有物品被前置在物品接收者附近的UAV。在一些情况下，ATSP和物品提供者可以以其他方式进行协调，以在预期到物品接收者的订单时允许在物品接收者附近前置有效载荷。
VI.在UAV巢和/或前置的位置之间动态地重新分布UAV能力
图5是示出根据示例性实施例的用于在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间分布无人飞行器的方法500的流程图。方法500可以由ATSP实施，以便基于物品提供者的性能度量和对UAV运输服务的需求(以及还有可能的其他因素)，动态地将UAV分布和重新分布到整个地理区域的各个UAV中心。方法500通过示例的方式被描述为由ATSP的计算系统实施。然而，应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，方法500可以由其他类型的计算系统或多个计算系统的组合来实施。
更具体地，方法500涉及ATSP计算系统接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示来自多个物品提供者账户的对应的物品提供者账户以及用于在未来时间对物品源位置的UAV运输服务的相应定量测量，如框502所示。然后，对于每个物品提供者提交，计算系统基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用来确定性能度量，如框504所示。计算系统然后使用性能度量和由物品提供者提交所指示的相应定量测量两者，作为确定物品提供者提交的比较测量的基础，如框506所示。
计算系统然后可以基于针对多个物品提供者提交分别确定的比较测量来确定多个物品提供者提交的排名，如框508所示。并且，至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，计算系统确定多个UAV在未来时间在位于地理区域中的多个部署站之间的地理分布，如框510所示。
注意，在一些实施例中，作为确定多个UAV巢之间的分布的附加或替代，本文公开的方法500和其他方法可以应用于确定如何在位于整个地理区域的前置的位置和/或前置的基础设施之间分布UAV。因此，本领域的技术人员将理解，这里被描述为与UAV巢相关的、包括UAV巢或者由UAV巢执行或者在UAV巢执行的功能和特征可以同等地应用于前置的位置和/或前置的基础设施。
A.物品提供者提交
在框502，可以接收各种类型的物品提供者提交。一般地，给定的物品提供者(例如，使用ATSP的UVA运输服务向消费者和/或其他企业递送其产品的第三方商家)可以经由位于或靠近提供者的物品将被UAV接载的一个或多个位置的计算设备发送物品提供者提交。物品提供者计算系统也可以从远程位置(与相关联的物品接载位置分开)发送物品提供者提交。
物品提供者提交可以包括各种类型的信息和/或请求。在示例性实施例中，每个物品提供者提交指示对于特定量的UAV运输服务的定量测量。定量测量可以是货币量或费率、信用数量或其他类型的测量。例如，定量测量可以是物品提供者在给定时间针对一定量的UAV运输能力出价或愿意支付的金额(amount)。然而，物品提供者提交也可以本质上是非货币的。例如，物品提供者提交可以简单地指示物品提供者在未来时间段期间预期和/或期望的UAV运输能力的量，而不需要对所请求的UAV运输能力附加任何货币价值。其他示例也是可能的。
在另一方面，物品提供者提交可以包括与对UAV运输服务的请求相关的一个或多个时间参数。更具体地，物品提供者提交可以指定时间参数，所述时间参数定义、修改或以其他方式与在同一物品提供者提交中指示的定量测量相关。例如，物品提供者提交可以指定在其期间期望一定数量或级别的UAV运输服务的时间段(例如，具有开始和停止时间)、在对于其期望某一数量或级别的UAV运输服务的更大的时间窗口内的时间量。与对UAV运输服务的请求相关的其他时间参数也是可能的。
此外，物品提供者提交可以以各种方式指示UAV运输服务的量。例如，物品提供者提交可以指定:(a)在未来时间段期间期望的运输任务的排程(scheduled)和/或预期的数量，(b)在未来时间段内排程和/或预期的总飞行时间(跨所有运输任务)，(c)在未来时间段期间对运输任务的预期或预测的平均飞行时间，和/或(d)期望UAV运输服务的速率(例如，在长于一小时的时间段期间每小时递送或每小时飞行时间)，以及其他可能性。(注意，在前述示例中，物品提供者和/或ATSP系统可以基于历史运输数据和/或其他数据来确定物品提供者的预期数量。)
在一些实施例中，物品提供者提交可以指定给定时间段内的多个定量测量。例如，物品提供者提交可以提供运输服务的分级(tiered)出价。在这种情况下，物品提供者提交可以指定在给定时间段期间特定量的UAV运输服务(例如，10次飞行)的第一价格、在相同时间段期间附加量的UAV运输服务(例如，在前10次飞行之后的5次附加飞行)的第二价格、在相同时间段期间又一附加量的UAV运输服务(例如，在前15次飞行之后的5次附加飞行)的第三价格，等等。物品提供者提交在同一时间段内指定多个定量测量的其他示例也是可能的。
在另一方面，物品提供者提交可以指示经由该提交请求的对UAV运输服务的服务质量(QoS)偏好或要求。例如，物品提供者提交可以指定在给定时间段期间UAV运输服务的时间参数，诸如:(a)在给定时间段期间跨运输服务在请求UAV用于特定运输任务与UAV到达进行物品接载之间的优选或所需平均时间，(b)在给定时间段期间在请求UAV用于特定运输任务与UAV到达进行物品接载之间的最大时间，(c)优选或所需平均递送完成时间(例如，在请求UAV递送给定订单和在递送位置处递送给定订单之间的平均时间)，和/或(d)在给定时间段期间递送完成时间，以及其他可能性。附加地或可替代地，物品提供者提交可以指定指派给物品提供者的运输请求的UAV的优选或所需规格。这种期望的UAV规格的示例包括但不限于航程(range)、最大速度、大小、机动性(maneuverability)规格、最大有效载荷重量和/或有效载荷体积，以及其他可能性。
B.确定性能度量
在框504，可以确定各种类型的性能度量和/或性能度量的组合。
在某些情况下，性能度量可以指示完全或部分是物品提供者负责的UAV运输任务的一个或多个部分(例如，递送过程中ATSP没有实施的部分)。例如，当UAV从ATSP操作的UAV巢飞到由物品提供者指定的接载位置时，物品提供者可以负责将用于递送的一个或多个物品装载到UAV上。(注意，在此处，将物品装载“在UAV内”、“在UAV上”或“到UAV”的动作可以包括将物品或带有物品的包裹附接到UAV的系绳上，将物品放入系绳的包裹中，将物品放入UAV主体的隔室中，或任何其他直接或间接将用于递送的物品固定到UAV进行飞行的方式。)这样，在UAV到达指定的接载位置和从接载位置起飞之间的时间(在本文中称为“装载时间”)取决于物品提供者多快能够将物品装载到UAV。
因此，框504可以涉及确定指示在涉及特定物品提供者的过去UAV运输任务期间装载时间的性能度量，其也可以被称为“装载时间度量”。例如，ATSP系统可以确定跨涉及给定物品提供者的所有先前UAV运输任务的平均装载时间，或者跨特定先前时间段的平均装载时间。
此外，在一些情况下，ATSP可以基于先前装载时间的趋势(例如，向上或向下)来修改物品提供者的装载时间度量。在这种情况下，当第一物品提供者和第二物品提供者在给定时间段期间具有相同的平均装载时间，但是第一物品提供者已经证明在该时间段期间与第二物品提供者相比对于更近期的运输任务具有改进的装载时间时，第一物品提供者的装载时间度量可以大于第二物品提供者的装载时间度量。
在另一方面，框504可以涉及确定基于或指示由物品提供者执行的UAV运输任务的过程方面的一个或多个装载性能度量。例如，ATSP系统可以存储指示物品提供者是否成功地为每个运输任务装载了正确的一个或多个物品的数据，从而可以比较不同物品提供者的成功装载物品的数量或比率(例如，成功履行率)。作为另一示例，ATSP系统可以存储指示物品装载规则和过程被遵循的有多好的数据。具体地，当在每个运输任务期间装载物品时，ATSP可以保持指示物品提供者是否遵守物品间距和/或朝向参数的历史数据。附加地或可替代地，ATSP可以保持历史数据，该历史数据指示物品提供者是否在每个运输任务期间执行特定的通知或更新过程(例如，通过发送消息或以其他方式通知ATSP物品何时被装载到UAV并准备好进行递送)。此外，ATSP可以保持
这样的历史数据然后可以单独使用或者与其他信息结合使用来确定性能度量。例如，ATSP可以为物品提供者确定分数，该分数通常随着遵循适当过程的订单的数量或百分比的增加而更高，反之亦然。该分数本身可以用作性能度量，或者可以与其他因素相结合来确定物品提供者的总性能度量。基于这种装载过程数据来确定性能度量的其他技术也是可能的。
在又一方面，框504可以涉及确定基于或指示来自从物品提供者的过去UAV递送的接收者的反馈数据的一个或多个性能度量。例如，ATSP可以保持来自过去的接收者的指示订单是否正确履行的数据。对于每个运输任务，这种数据可以指示物品提供者是否发送了正确的物品(如订购的)、物品是否被正确打包、物品提供者对订购物品的描述的准确性(例如，在物品提供者的网站或应用上)、订购的物品在到达递送位置时是否被损坏、和/或物品提供者是否对顾客的问题或反馈做出了响应，以及其他可能性。
这样的接收者反馈数据然后可以单独使用或者与其他信息结合使用，以确定给定物品提供者的一个或多个性能度量。例如，ATSP可以为物品提供者确定分数，该分数通常随着具有正面反馈的订单的数量或百分比的增加而更高，反之亦然。该分数本身可以用作性能度量，或者可以与其他因素相结合来确定物品提供者的总性能度量。基于接收者反馈数据确定性能度量的其他技术也是可能的。
在另一方面，框504可以涉及确定基于或指示物品提供者多有效地利用先前分配的UAV运输能力的一个或多个性能度量。更具体地，在基于物品提供者提交为物品提供者预先分配UAV运输能力的情况下，在物品提供者提交所指定的时间段之前，UAV可以被移动到或以其他方式固定在靠近或共同位于物品提供者指定的位置的一个或多个UAV巢(例如，使得UAV可以容易地可用于提供由提交所请求的服务的量)。然而，由于各种原因，可能存在比在指定的时间段期间物品提供者预期的递送更少的递送，使得物品提供者没有利用在该时间段内分配给它的所有能力。
为了更有效地使用其UAV机群(例如，通过减少UAV的地面时间)，对ATSP来说，可能是有利的是，阻拦(discourage)UAV能力的“出价过高(overbidding)”，并鼓励更准确地反映实际将利用的UAV能力的量的物品提供者提交。因此，框504可以附加地或可替代地涉及确定基于或指示物品提供者对分配的UAV运输能力的历史利用的性能度量。例如，ATSP可以确定物品提供者的分数，该分数通常随着所分配的能力的被利用的百分比增加而更高，反之亦然。该分数本身可以用作性能度量，或者可以与其他因素相结合来确定物品提供者的总性能度量。基于分配能力使用的效率来确定性能度量的其他技术也是可能的。
C.确定物品提供者提交的比较测量
在框506，基于(a)针对给定量的UAV运输服务的定量测量(例如，在物品提供者提交中请求的UAV运输能力的量)和(b)在框504确定的一个或多个性能度量的组合来确定针对给定物品提供者的比较测量。此外，应当理解，也可以结合上述因素考虑其他因素。
通常，比较测量可以是分数、值或允许在框508对物品提供者提交进行排名的任何类型的数据。例如，ATSP可以通过使用一个或多个性能度量来调整与由物品提供者提交指示的定量测量相对应的分数，来确定比较测量。
在一些实施例中，框506可以涉及基于针对每个物品提供者的两个或更多个性能度量的组合(包括但不限于这里提到的度量的组合)来确定物品提供者的相应质量分数。例如，下面描述的两个或更多个性能度量可以针对给定的物品提供者单独计算(使得每个度量被表示为定量值)。然后，可以对每个物品提供者的单独的性能度量进行求和、平均或以某种其他方式进行数学组合，以计算给定物品提供者的质量分数。每个物品提供者的质量分数然后可以被用来确定从物品提供者接收的物品提供者提交的比较测量，使得在对物品提供者提交进行排名时考虑相应物品提供者的性能和/或QoS。
当物品提供者提交的比较测量采用“分数”的形式时，可以用各种方式来考虑(account for)物品提供者提交中指示的定量测量。当物品提供者提交是非货币，并且简单地请求或估计在未来时间段内UAV能力的量时，当请求的UAV能力的量更高时，物品提供者提交的分数通常更高，反之亦然。(但是，注意，为了公平起见，ATSP可能会对请求实施某些调整过程和/或限制，以避免物品提供者请求更高的UAV运输能力以求排名更高，而没有对实际需要额外能力的现实预期的场景)
在其他情况下，当定量测量是由物品提供者针对一定量的UAV能力提供的货币量时，ATSP可以确定物品提供者提交的分数，当货币量更高时，分数通常更高，反之亦然。然而，物品提供者的分数可以基于一个或多个性能度量向上或向下调整。在实践中，由于考虑到物品提供者各自的性能参数，这可能会导致将一些UAV运输能力分配给支付的金额或费率少于其他物品提供者提供的金额或费率的物品提供者。
举例来说，考虑下述场景，其中ATSP确定基于为给定物品提供者提供的部分或全部先前UAV运输服务的装载时间数据的性能度量。在这样的实施例中，当第一物品提供者具有更好的历史装载时间数据(例如，更低的平均装载时间)时，ATSP可以通过调整物品提供者提交的总分数来确定比较测量，以便与来自第二物品提供者的提交相比，偏爱(favor)来自第一物品提供者的物品提供者提交。附加地或可替代地，在框506，ATSP可以调整物品提供者的比较测量(例如，总分数)，以:(a)偏爱其中遵循正确的装载、递送、沟通和/或报告过程的订单的数量或百分比较大的物品提供者；(b)偏爱具有更好的接收者反馈数据的物品提供者；和/或(c)偏爱更有效地使用其先前分配的UAV能力的物品提供者，以及其他可能性。
在一些实施例的另一方面，ATSP可以基于一个或多个性能度量的趋势(例如，向上或向下)来修改物品提供者的比较测量。例如，当第一物品提供者和第二物品提供者在给定时间段期间具有相同的平均装载时间，但是第一物品提供者已经证明在该时间段期间与第二物品提供者相比对于更近期的运输任务具有改进的装载时间时，第一物品提供者的装载时间度量可以大于第二物品提供者的装载时间度量。对比较测量进行基于趋势的调整的其他示例也是可能的。
D.对物品提供者提交进行排名以及分布UAV能力
在框508，可以根据在框506确定的比较测量对物品提供者提交进行排名。例如，在较高的比较测量(例如，较高的性能度量或质量分数)指示物品提供者的较好的性能和/或QoS的实施方式中，可以根据比较测量从最高到最低对物品提供者提交进行排名。在其他实施方式中，其中较低的比较测量(例如，较低的性能度量或质量分数)指示物品提供者的较好的性能和/或QoS，可以根据比较测量从最低到最高对物品提供者提交进行排名。
E.确定UAV的地理分布
如上所述，ATSP可以实施正在进行的过程，以基于对UAV运输服务随时间和位置变化的需求(和/或可能还有其他因素)，确定在未来时间UAV能力的期望的分布，并在UAV巢之间重新分布UAV，以致力于在那些未来时间实现期望的分布。方法500的框510可以是该正在进行的过程的一部分。
通常，在框510处，所确定的排名可用于确定在其中在给定时间内给定区域内的一组物品提供者对UAV运输服务的需求超过在该时间的预期UAV能力的任何情况下的UAV的分布。更具体地，对具有多个物品提供者的给定区域的需求可以由在给定时间或时间段内经由来自这些物品提供者的物品提供者提交请求的UAV运输服务的合计的量来指示(以及或许还有其他信息)。当该区域的合计的需求超过该时间或时间段的预期UAV能力时，然后可以利用基于性能的排名来帮助确定如何分布UAV。
在示例性实施例中，所确定的排名可以用于向排名更高的物品提供者提供更优选的服务。具体地，当需求超过UAV能力时，较高排名的物品提供者比较低排名的物品提供者更有可能满足他们请求的对UAV能力的分配。因此，在必要的时候，UAV可能会被指示重新定位到服务较高排名的物品提供者的一个或多个UAV巢，而不利于较低排名的物品提供者。
F.利用性能度量排名来分布UAV运输能力的方法
在一些实施例中，ATSP可以根据一个或多个性能度量对物品提供者提交进行排名，而不考虑所请求的UAV运输能力的量，和/或不考虑来自物品提供者的报价和/或费率。然后，基于性能度量的排名可以与物品提供者请求的UAV运输能力的量和/或对所请求的UAV能力的量提供的价格或费率结合使用，以确定如何在UAV巢之间分布UAV。
例如，图6是示出根据示例性实施例的用于在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间分布无人飞行器的另一方法600的流程图。方法600可以由ATSP实施，以便基于物品提供者的性能度量和对UAV运输服务的需求(以及还有可能的其他因素)，动态地将UAV分布和重新分布到整个地理区域的各个UAV中心。方法600通过示例的方式被描述为由ATSP的计算系统实施。然而，应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，方法600可以由其他类型的计算系统或多个计算系统的组合来实施。
如框602所示，方法600涉及ATSP计算系统:接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示来自多个物品提供者账户的对应的物品提供者账户以及用于在未来时间对物品源位置的无人飞行器(UAV)运输服务的量的指示。然后，如框604所示，ATSP计算系统基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用，为每个物品提供者提交确定性能度量。如框606所示，ATSP计算系统然后可以基于为多个物品提供者提交分别确定的性能度量来确定多个物品提供者提交的排名。然后，如框608所示，至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，ATSP计算系统确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
注意，框602可以以与方法500的框502相同或相似的方式实施。此外，在方法600的框604处，可以以参考方法500的框504所描述的相同或相似的方式来确定每个物品提供者提交的一个或多个性能度量。
在框606，可以根据在框606确定的性能度量的值对物品提供者提交进行排名。在为每个物品提供者确定多个性能度量的实施方式中，ATSP可以如上所述使用性能度量的组合来确定每个物品提供者的质量分数，以及然后根据它们各自相关联的物品提供者的质量分数对物品提供者提交进行排名。
在框608，当确定UAV运输能力的分布时，可以以各种方式利用基于性能度量的排名。具体地，ATSP计算系统可以确定UAV在UAV巢之间的地理分布，使得所确定的分布比起更低排名的物品提供者提交，偏爱更高排名的物品提供者提交(例如，通过优先将UAV指派到服务于具有更高排名提交的物品提供者的UAV巢)。
VII.结论
虽然本文中已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对本领域技术人员而言是清楚的。这里公开的各个方面和实施例是为了说明的目的，而不是旨在限制，其真正的范围和精神由所附权利要求来指示。

Claims (23)

1.一种计算机实施的方法，包括：
由运输提供者计算系统接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示对应的物品提供者账户和用于在未来时间对物品源位置的无人飞行器UAV运输服务的定量测量；
对于每个物品提供者提交：
(a)由运输提供者计算系统基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用来确定性能度量；以及
(b)由运输提供者计算系统使用所述性能度量和由物品提供者提交所指示的定量测量两者来确定物品提供者提交的比较测量；
由运输提供者计算系统基于所确定的多个物品提供者提交的比较测量来确定多个物品提供者提交的排名；以及
由运输提供者计算系统至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述分布包括优先定位UAV，以针对由更高排名的物品提供者提交所指示的UAV运输服务的量提供UAV。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或多个物品提供者提交中的每一个指定以下类型的信息中的一个或多个：(a)在未来时间期间期望的运输任务的数量，(b)在未来时间内请求的总飞行时间，(c)在未来时间期间运输任务的平均飞行时间，以及(d)在未来时间内UAV运输服务期望的速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，由每个物品提供者提交所指示的相应的定量测量是非货币值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或多个物品提供者提交中的每一个指定在未来时间内的多个定量测量，其中，所述多个定量测量共同指定UAV运输服务的等级的增量值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或多个物品提供者提交中的每一个指定所请求的UAV运输服务的一个或多个服务质量QoS参数，所述一个或多个QoS参数包括以下一个或多个：(a)请求UAV用于特定运输任务和所请求的UAV到达以接载物品之间的平均时间，(b)请求UAV用于特定运输任务和所请求的UAV到达以接载物品之间的最大时间，(c)平均递送履行时间，或(d)最大递送履行时间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括确定以下至少一个：(a)用于对应的物品提供者账户的装载时间度量，或者(b)用于对应的物品提供者账户的装载性能度量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括：使用指示由对应的物品提供者账户分配的UAV运输能力的历史利用的数据作为确定性能度量的基础。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括：使用与对应的物品提供者账户相关联的接收者反馈数据作为确定性能度量的基础。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的比较测量包括：
根据所确定的对应的物品提供者账户的性能度量，调整由物品提供者提交指示的定量测量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括：确定对应的物品提供者账户的多个性能度量，所述方法还包括：
基于对应的物品提供者账户的质量分数来确定每个物品提供者提交的质量分数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的比较测量包括：
使用由物品提供者提交所指示的定量测量和对应的物品提供者账户的质量分数的组合作为确定物品提供者提交的总分数的基础。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定多个物品提供者提交的排名包括：根据它们分别确定的总分数对物品提供者提交进行排名。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，每个物品提供者提交指示对指定量的UAV运输服务的定量测量。
15.一种运输提供者计算系统，包括：
至少一个通信接口，可操作以与物品提供者计算设备通信；
至少一个处理器；以及
程序指令，存储在非暂时性计算机可读介质上并可由至少一个处理器运行以使运输提供者计算系统执行功能，所述功能包括：
接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示对应的物品提供者账户和用于在未来时间对物品源位置的无人飞行器UAV运输服务的定量测量；
对于每个物品提供者提交：
(a)基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用来确定性能度量；以及
(b)使用所述性能度量和由物品提供者提交所指示的定量测量两者来确定物品提供者提交的比较测量；
基于所确定的多个物品提供者提交的比较测量来确定多个物品提供者提交的排名；以及
至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
16.根据权利要求15所述的计算系统，其中，一个或多个物品提供者提交中的每一个指定以下一个或多个：(a)在未来时间期间期望的运输任务的数量，(b)在未来时间内请求的总飞行时间，(c)在未来时间期间运输任务的平均飞行时间，以及(d)在未来时间内UAV运输服务期望的速率。
17.根据权利要求15所述的计算系统，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括：确定对应的物品提供者账户的装载时间度量。
18.根据权利要求15所述的计算系统，其中，确定每个物品提供者提交的比较测量包括：
根据所确定的对应的物品提供者账户的性能度量，调整由物品提供者提交指示的定量测量。
19.根据权利要求15所述的计算系统，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括：确定对应的物品提供者账户的多个性能度量，所述计算系统还包括：
程序指令，所述程序指令存储在非暂时性计算机可读介质上，并可由至少一个处理器运行，以基于对应的物品提供者账户的质量分数来确定每个物品提供者提交的质量分数。
20.一种计算机实施的方法，包括：
由运输提供者计算系统接收多个物品提供者提交，其中每个物品提供者提交指示对应的物品提供者账户和用于在未来时间针对物品源位置的无人飞行器UAV运输服务的量；
对于每个物品提供者提交，由运输提供者计算系统基于与对应的物品提供者账户相关联的UAV运输服务的过去使用，确定性能度量；
由运输提供者计算系统基于为多个物品提供者提交分别确定的性能度量来确定多个物品提供者提交的排名；以及
由运输提供者计算系统至少部分地基于多个物品提供者提交的排名，确定多个UAV在未来时间在地理区域中的不同位置处的多个部署站之间的分布。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，确定每个物品提供者提交的性能度量包括：确定对应的物品提供者账户的多个性能度量，所述方法还包括：
基于对应的物品提供者账户的质量分数来确定每个物品提供者提交的质量分数。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，确定多个物品提供者提交的排名包括：根据它们分别确定的质量分数对物品提供者提交进行排名。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，多个UAV共同提供在未来时间针对地理区域的UAV运输服务能力，并且其中，确定多个UAV的分布包括：
确定多个UAV在未来时间在地理区域中的多个UAV巢之间的分布，使得所确定的分布相较于更低排名的物品提供者提交，偏爱更高排名的物品提供者提交。
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