CN111527510A - 无人机uav到预备地点的预期派遣 - Google Patents

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Abstract

一种示例方法包括确定无人机(UAV)的多种类型的运输任务的第一类型的预计的需求水平，第一类型的运输任务与第一有效载荷类型相关联。UAV中的每一个分别在至少与第一有效载荷相对应的第一配置和与第二有效载荷相对应的第二配置之间物理上可重新配置。该方法还包括基于第一类型的运输任务的预计的需求水平来确定(i)第一数量的具有第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有第二配置的UAV。该方法还包括，在与预计的需求水平相对应的时间或接近该时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务，包括至少第一数量的UAV。

Description

无人机UAV到预备地点的预期派遣
背景技术
无人驾驶运载工具，也可以称为自动运载工具，是能够在没有实际的人类操作员的情况下行驶的运载工具。无人驾驶运载工具可以在遥控模式、自动模式或部分自动模式下操作。
当无人驾驶运载工具在遥控模式下操作时，在远程地点的飞行员或驾驶员可以经由通过无线链路发送给无人驾驶运载工具的命令来控制无人驾驶运载工具。当无人驾驶运载工具在自动模式下操作时，无人驾驶运载工具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来移动。此外，一些无人驾驶运载工具可以在遥控模式和自动模式两者下操作，并且在一些情况下可以在两种模式下并行操作。例如，远程飞行员或驾驶员可能希望将导航留给自动系统，同时手动地执行另一任务，诸如操作机械系统来拾取物体。
各种类型的无人驾驶运载工具存在于各种不同的环境中。例如，无人驾驶运载工具存在于用于空中、地面、水下和太空中的操作。示例包括四轴飞行器(quad-copter)和尾坐式(tail-sitter)无人机(unmanned aerial vehicle，UAV)等。无人驾驶运载工具也存在于混合操作中，其中多环境操作是可能的。混合无人驾驶运载工具的示例包括既能在陆地上也能在水上操作的两栖飞行器，或者既能在水上也能在陆地上着陆的浮筒飞机。其他示例也是可能的。此外，无人驾驶运载工具可能需要(多个)物理着陆结构来拾取或放下有效载荷(payload)、给电池充电或完成其他任务。
发明内容
在示例实施例中，无人机(UAV)可以用于在整个地理区域递送物品。UAV可以由空运服务提供商(aerial transport service provider，ATSP)操作，该ATSP是独立于递送物品的提供商的实体。UAV可以存储在不同于递送物品提供商的地点的UAV巢地点，并且可以被动态地分配给物品提供商和/或特定的运输任务(例如，特定的递送)。
ATSP可以预测未来时间窗口内对UAV的需求水平，并可以基于该预测，调整其UAV机群以满足预计的需求。此外，可以实现需求预报来预测和/或估计不同地理区域和/或地点中不同类型的UAV运输任务的即将到来的需求。因此，例如，UAV可以在物理上预配置有不同的电池、马达、机翼、旋翼(rotor)、有效载荷挂钩和有效载荷容器(container)，以能够运输物品提供商可能请求运输的不同类型的物品。此外，UAV可以被派遣到整个地理区域的不同的预备(pre-staging)地点，以预期在每个预备地点或其附近对不同类型的运输任务的各自的需求水平。因此，无论何时递送物品提供商请求UAV代表物品提供商递送物品，都可以从最近的预备地点派遣UAV。因此，物品提供商将不必等待UAV从UAV巢到物品提供商的地点的航段(flight leg)，并且物品的运输可以在减小的或最小的延迟的情况下开始。
在第一实施例中，提供了一种方法，该方法包括由控制系统确定与无人机(UAV)的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平。第一类型的运输任务与多个有效载荷类型的第一有效载荷类型相关联。UAV中的每一个可以在至少与第一有效载荷类型相对应的第一配置和与有效载荷类型的第二有效载荷类型相对应的第二配置之间物理上可重新配置。该方法还包括由控制系统基于第一类型的运输任务的预计的需求水平来确定(i)第一数量的具有第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有第二配置的UAV。该方法还包括，在与预计的需求水平相对应的时间或接近该时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务。一个或多个UAV包括至少第一数量的具有第一配置的UAV。
在第二实施例中，提供了一种包括多个UAV的系统。多个UAV中的每一个都可以在至少第一配置和第二配置之间物理上可重新配置。第一配置对应于多个有效载荷类型的第一有效载荷类型，并且第二配置对应于多个有效载荷类型的第二有效载荷类型。该系统还包括被配置为确定与多个UAV的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平的控制系统。第一类型的运输任务与第一有效载荷类型相关联。该控制系统还配置为，基于第一类型的运输任务的预计的需求水平来确定(i)第一数量的具有第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有第二配置的UAV。该控制系统还配置为在与预计的需求水平相对应的时间或接近该时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务。一个或多个UAV包括至少第一数量的具有第一配置的UAV。
在第三实施例中，提供了一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当由计算设备执行时，所述指令使得计算设备执行操作。这些操作包括确定与无人机(UAV)的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平。第一类型的运输任务与多个有效载荷类型的第一有效载荷类型相关联。UAV中的每一个可以在至少与第一有效载荷类型相对应的第一配置和与有效载荷类型的第二有效载荷类型相对应的第二配置之间物理上可重新配置。操作还包括基于第一类型的运输任务的预计的需求水平，确定(i)第一数量的具有第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有第二配置的UAV。操作还包括，在与预计的需求水平相对应的时间或接近该时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务。一个或多个UAV包括至少第一数量的具有第一配置的UAV。
在第四实施例中，提供了一种系统，该系统包括用于确定与无人机(UAV)的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平的装置。第一类型的运输任务与多个有效载荷类型的第一有效载荷类型相关联。UAV中的每一个可以在至少与第一有效载荷类型相对应的第一配置和与有效载荷类型的第二有效载荷类型相对应的第二配置之间物理上可重新配置。该系统还包括用于基于运输任务的第一类型的预计的需求水平来确定(i)第一数量的具有第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有第二配置的UAV的装置。该系统还包括用于在与预计的需求水平相对应的时间或接近该时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务的装置。所提供的一个或多个UAV包括至少第一数量的具有第一配置的UAV。
在第五实施例中，提供了一种方法，该方法包括由控制系统且对于地理区域，确定与该地理区域中的物品提供商对无人机(UAV)的运输任务的需求相对应的预计的需求水平。该方法还包括由控制系统基于预计的需求水平，在开始一个或多个运输任务之前，确定一个或多个UAV可以着陆的地理区域内的一个或多个预备地点。该方法还包括，在与预计的需求水平相对应的时间之前，将一个或多个UAV派遣到一个或多个预备地点。
在第六实施例中，提供了一种系统，该系统包括多个UAV和控制系统，该控制系统配置为针对地理区域，确定与该地理区域中的物品提供商对UAV的运输任务的需求相对应的预计的需求水平。该控制系统还配置为基于预计的需求水平，在开始一个或多个运输任务之前，确定一个或多个UAV可以着陆的地理区域内的一个或多个预备地点。该控制系统还配置为在与预计的需求水平相对应的时间之前，将一个或多个UAV派遣到一个或多个预备地点。
在第七实施例中，提供了一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当由计算设备执行时，所述指令使得计算设备执行操作。这些操作包括由地理区域中的物品提供商为UAV的运输任务确定与需求相对应的预计的需求水平。这些操作还包括基于预计的需求水平，在开始一个或多个运输任务之前，确定一个或多个UAV可以着陆的地理区域内的一个或多个预备地点。这些操作还包括，在与预计的需求水平相对应的时间之前，将一个或多个UAV派遣到一个或多个预备地点。
在第八实施例中，提供了一种系统，该系统包括用于为地理区域确定与由该地理区域中的物品提供商对无人机(UAV)的运输任务的需求相对应的预计的需求水平的装置。该系统还包括用于基于预计的需求水平，在开始一个或多个运输任务之前，确定地理区域内一个或多个UAV可以着陆的一个或多个预备地点的装置。该系统还包括用于在与预计的需求水平相对应的时间之前，将一个或多个UAV派遣到一个或多个预备地点的装置。
通过阅读以下详细描述，并参考适当的附图，这些以及其他实施例、方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员来说将变得清晰。此外，应当理解，此处提供的本概述和其他描述以及附图旨在仅通过示例的方式示出实施例，因此，多种变化是可能的。例如，结构元件和过程步骤可以被重新排列、组合、分布、消除或以其他方式改变，同时保持在所要求保护的实施例的范围内。
附图说明
图1A是根据示例实施例的UAV的图示。
图1B是根据示例实施例的UAV的简化图示。
图1C是根据示例实施例的UAV的简化图示。
图1D是根据示例实施例的UAV的简化图示。
图1E是根据示例实施例的UAV的简化图示。
图2是示出根据示例实施例的无人机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4A是示出根据示例实施例的空运提供商控制系统的示例布置的框图。
图4B示出了根据示例实施例的空运提供商系统的地理分布。
图5示出了根据示例实施例的在地理区域中对UAV运输任务的需求。
图6A示出了根据示例实施例的着陆结构。
图6B示出了根据示例实施例的着陆结构。
图6C示出了根据示例实施例的着陆结构。
图7示出了根据示例实施例的着陆结构。
图8示出了根据示例实施例的地理区域中的预备地点。
图9A示出了根据示例实施例的UAV配置。
图9B示出了根据示例实施例的UAV配置。
图10A示出了根据示例实施例的UAV配置。
图10B示出了根据示例实施例的UAV配置。
图11示出了根据示例实施例的流程图。
图12示出了根据示例实施例的流程图。
具体实施方式
本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解，词语“示例”和“示例性”在本文用来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为优选的或优于其他实施例或特征，除非是这样指出的。可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变，而不脱离本文呈现的主题的范围。
因此，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，如本文中一般描述并在附图中示出的，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。
在整个说明书中，冠词(a/an)用于介绍示例实施例的元素。任何对“一”的引用都是指“至少一个”，任何对“该”的引用都是指“该至少一个”，除非另有说明，或者除非上下文另有明确规定。在所描述的至少两个术语的列表中使用连词“或”的目的是表示任何列出的术语或列出的术语的任何组合。
序数诸如“第一”、“第二”、“第三”等的使用是为了区分各个元素，而不是表示那些元素的特定顺序。出于描述的目的，术语“多个(multiple和plurality of)”是指“两个或多个”或“多于一个”。
此外，除非上下文另有所指，附图的每一个中所示的特征可以彼此结合使用。因此，附图一般应该被视为一个或多个总体实施例的组成方面，应理解并非所有图示的特征对于每个实施例都是必要的。在附图中，相似的符号通常标识相似的组件，除非上下文另有规定。此外，除非另有说明，否则附图不是按比例绘制的，并且仅用于说明目的。此外，附图仅是代表性的，并未示出所有组件。例如，可能没有示出附加的结构或约束组件。
此外，本说明书或权利要求中的元件、框或步骤的任何列举都是为了清楚的目的。因此，这种列举不应解释为需要或暗示这些元件、框或步骤遵循特定的布置或以特定的顺序执行。
I.概述
在一些情况下，使用UAV运输物品的空运服务提供商(ATSP)可能是提供所运输的物品的实体之外的单独的实体，并与请求这些物品的递送的接收方进行交互。也就是说，操作配置为用于递送的UAV机群的公司可以为第三方实体(诸如餐厅、服装店、杂货店以及其他“实体店”和/或在线零售商)提供递送服务。这些第三方实体可能在ATSP有账户，第三方可以经由这些账户向ATSP请求和/或购买UAV运输服务。此外，第三方实体可以直接地或通过ATSP提供的计算系统与接收方(例如，顾客)进行交互。
为了以高效和灵活的方式向各种物品提供商提供UAV运输服务，ATSP可以基于需求和/或其他因素为不同的物品提供商动态地分配不同的UAV运输任务，而不是将每个UAV永久地分配给特定的物品提供商。附加地或可替代地，单个UAV或UAV组可以在特定时间段内被分配给特定的物品提供商，然后在随后的时间段内被重新分配给另一物品提供商。在任一种情况下，为给定的第三方物品提供商执行运输任务的UAV可能会随时间变化。
与将特定的UAV永久地分配给特定物品提供商的布置相比，将UAV动态地分配给多个不同的物品提供商的运输任务可以帮助ATSP更有效地利用UAV组(例如，通过减少不必要的UAV停机时间)。更具体地，为了将UAV动态地分配给来自第三方物品提供商的运输请求，ATSP可以在整个服务区域的多个UAV巢和/或UAV预备地点之间动态地重新分派UAV。每个UAV巢可以服务服务区域内的相应地地理区域。多个预备地点可以分布在每个地理区域中，其中一些预备地点位于物品提供商的地点处或附近。
与递送UAV位于物品的源地点(诸如经销商或零售商仓库或者餐厅)的布置相比，在这样的布置下，递送航行可能包括额外的航段，在飞往递送地点之前，从UAV巢飞到物品提供商的地点，以拾取物品进行运输。尽管UAV巢和拾取地点之间的航段有相关联的成本，但这些成本可以通过每个UAV的更高效的使用来抵消(例如，在给定的时间段内，增加航行次数，并且减少不必要的地面时间)，这反过来又可以允许较少数量的UAV用于给定数量的运输任务。
根据地理区域内各种地点或子区域的时变需求水平，通过在整个地理区域内分派(即“预备”)来自每个UAV巢的UAV，可以进一步抵消UAV巢和物品拾取地点之间的航段成本。当请求UAV时，可能会从附近的预备地点派遣UAV，而不是从巢中派遣UAV，从而减少或最小化由于额外航段造成的延迟。在一些情况下，UAV可能预备在预计拾取物品的地点，因此完全消除了额外的航段。
UAV可以在预测需求水平出现之前预备，这样允许可以主动满足需求，而不是就像只有在实际请求UAV时才从巢中派遣UAV一样被动满足需求。计划为特定的物品提供商服务的UAV可以被派遣到准备(staging)地点，在物品提供商请求UAV服务之前，有足够的时间到达准备地点。该派遣时间可能由UAV巢和物品提供商地点之间的距离以及UAV通过该距离的速度决定。在一些情况下，当预备地点包括UAV的充电垫时，派遣时间也可以取决于UAV的电池重新充电到足以执行运输任务所需的时间的长度。
UAV预备可能包括将UAV派遣到环境的物理特征或由ATSP或其他实体分布在整个地理区域的专用着陆结构。物理特征一般包括屋顶、灯柱、树木或蜂窝塔，也就是说，一般地面上的人够不到的地点，并且可以容纳UAV的着陆、停泊和起飞。类似地，专用着陆结构可以配置为容纳UAV的着陆、停泊和起飞，并且可以放置在认为是用于UAV停留的安全的地点(例如，行人无法够到的地点，或者在受监督的地点)。此外，专用着陆结构可以在UAV栖于其上时，为UAV提供维护能力，诸如电池充电和系统诊断。
每个预备地点可以位于与至少一个物品提供商非常接近的范围内(例如，在阈值距离内，诸如几米)，以便在最大响应时间内到达至少一个物品提供商的地点(即，保持最低服务质量)。例如，专用着陆结构可以安装在与使用ATSP的UAV递送服务的物品提供商相关联的建筑物的屋顶或墙壁上，允许物品提供商快速访问UAV的服务。在另一示例中，环境着陆结构可以包括在物品提供商附近的树木、屋顶或灯柱。可以将UAV派遣到预计会请求UAV服务的物品提供商附近的预备地点。因此，随着运输任务需求的波动，使用每个预备地点的程度(例如，由UAV占据的时间的分数)可能会随着时间变化。这种方法可以使UAV快速响应UAV服务请求，并提高UAV机群的利用率。
除了在物品提供商附近预备空的UAV以备物品提供商请求UAV进行运输任务之外，装载的UAV也可以在物品接收方附近预备，以备物品接收方订购特定的有效载荷物品。ATSP、物品提供商或两者一起工作可以预测顾客可能订购的物品。ATSP可能会派遣UAV以拾取预测要被订购的物品，并且可能会在顾客附近预备UAV。当顾客下订单时，可以从预备地点将物品递送给顾客，从而消除了顾客的大部分或全部等待时间。在一些情况下，顾客可能会为预装的物品(pre-staged item)的递送和避免这种等待时间而支付额外的费用。
此外，UAV可以基于预计的需求水平和预测请求要递送的有效载荷的类型在不同的物理配置之间进行重新配置。也就是说，随着时间的推移，UAV机群可以主动适应有效载荷的属性的变化(例如，重或轻、易碎或坚固、热或冷)。每个UAV都可以配备有不同的机翼、旋翼、马达、传感器、电池、绞盘(winch)、系绳(tether)、挂钩和物品容器等的各种组合。UAV组件可以是热插拔(hot-swappable)的，也就是说，可以在不停止或暂停ATSP的操作的情况下进行更换。在派遣UAV到预备地点之前，可以在UAV巢重新配置UAV。因此，除了由UAV的物理配置规定的其他参数之外，每个预备的UAV可以适于在相应的范围内、以相应的速度运输相应范围的物品类型。
这种UAV预配置可以允许UAV机群为广泛的物品提供商服务。例如，在用餐时间(例如，上午11点-下午1点)，大部分UAV可以物理上预配置为用于食物递送。由于食物递送一般包括运输相对小的有效载荷，UAV可能配备由较小的马达、机翼和/或旋翼，这些马达、机翼和/或旋翼使用较少的电力，并且足以提升食物有效载荷。UAV也可以配备有隔热有效载荷容器，以保持运输的食品的温度。剩余的UAV可以预配置为运输其他类型的有效载荷，诸如包含商品的包裹，通过配备较大的马达、机翼和/或旋翼来容纳商品包裹的较大平均大小。另一方面，在非用餐时间，大部分UAV可能是为包裹递送而预配置好的，而剩下的UAV则被分配给诸如食物递送等任务。
ATSP可能以变化的速度为运输任务提供UAV，这取决于UAV的预备的地点和物理配置。可用于立即开始运输任务的预备的UAV可能比在开始任务前必须从UAV巢飞到物品提供商处的UAV更贵。类似地，为运输任务预订的UAV可能比在需要时请求UAV便宜，因为预订允许ATSP更准确地计划其UAV机群的需求。在另一示例中，配置为运输重的有效载荷并因此使用更多电力的大型UAV可能比配置为运输轻的有效载荷并因此使用更少电力的小型UAV更贵。
II.说明性无人驾驶运载工具
在本文中，术语“无人机系统”和“UAV”指的是能够在没有在物理上存在的人类飞行员的情况下执行一些功能的任何自动或半自动运载工具。UAV可以有多种形式。例如，UAV可以采取固定机翼飞行器、滑翔飞行器、尾坐式飞行器、喷气式飞行器、涵道风扇(ductedfan)飞行器、轻于空气的飞船(诸如飞艇或可操纵气球)、旋翼飞行器(诸如直升机或多旋翼飞行器)和/或扑翼飞行器等形式。此外，术语“无人机(drone)”、“无人机系统(unmannedaerial vehicle system，UAVS)”或“无人机(unmanned aerial vehicle)”也可用于指UAV。
图1A是示例UAV 100的立体图。UAV 100包括机翼102、吊臂(boom)104和机身(fuselage)106。机翼102可以是静止的，并且可以基于机翼形(airfoil-shaped)状和UAV的前向空速生成升力。例如，两个机翼102可以具有翼型横截面，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，并且吊臂104可以承载垂直推进单元110。在操作中，推进单元的电力可以由机身106的电池舱112提供。在一些实施例中，机身106还包括航空电子舱114、附加电池舱(未示出)和/或用于处理有效载荷的递送单元(未示出，例如绞盘系统)。在一些实施例中，机身106是模块化的，并且两个或更多个舱(例如，电池舱112、航空电子设备舱114、其他有效载荷和递送舱)可以彼此分离并且可以彼此固定(securable)(例如，机械地、磁性地或以其他方式)以连续地形成机身106的至少部分。
在一些实施例中，吊臂104终止于方向舵116，用于改进UAV 100的偏航控制。此外，机翼102可以终止于翼尖(wing tip)117，用于改进UAV的升力的控制。
在图示的配置中，UAV 100包括结构框架。该结构框架可以称为UAV的“结构H形框架”或“H形框架”(未示出)。H形框架可以在机翼102内包括翼梁(wing spar)(未示出)，并且在吊臂104内包括吊臂托架(boom carrier)(未示出)。在一些实施例中，翼梁和吊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。翼梁和吊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，并且吊臂托架可以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形框架(例如，通过夹具附接到翼梁，配置有凹槽(groove)、突起(protrusion)或其他特征以与相应的H形框架特征匹配等)。在其他实施例中，机身106类似地可以可移除地附接到机翼102。机身106的可移除附件可以改进UAV 100的质量和/或模块化。例如，机身106的电气/机械部件和/或子系统可以与H形框架分开测试，并且在连接到H形框架之前进行测试。类似地，印刷电路板(printedcircuit board，PCB)118可以与吊臂托架分开测试，并且在连接到吊臂托架之前测试，因此在完成UAV之前消除了有缺陷的部件/子组件。例如，机身106的部件(例如，航空电子设备、电池单元、递送单元、附加电池舱等)可以在机身106安装到H形框架之前进行电气测试。此外，PCB 118的马达和电子设备也可以在最终装配之前进行电气测试。一般地，在装配过程的早期对有缺陷的部件和组件的识别降低了UAV的总体成本和交货时间(lead time)。此外，不同类型/型号的机身106可以附接到H形框架，因此改进了设计的模块化。这种模块化允许UAV 100的这些不同部件在不需要对制造过程进行重大检修的情况下进行升级。
在一些实施例中，机翼外壳和吊臂外壳可以通过粘合元件(例如，胶带、双面胶带、胶水等)附接到H形框架。因此，可以将多个外壳附接到H形框架上，而不是将单体喷涂(spray onto)到H形框架上。在一些实施例中，多个外壳的存在减少了由UAV的结构框架的热膨胀系数引起的应力(stress)。因此，UAV可以具有更好的尺寸准确度和/或改进的可靠性。
此外，在至少一些实施例中，相同的H形框架可以与具有不同大小和/或设计的机翼外壳和/或吊臂外壳一起使用，因此改进了UAV设计的模块化和多功能性。机翼外壳和/或吊臂外壳可以由相对轻的聚合物(例如，闭孔泡沫)制成，并且由较硬但相对薄的塑料外壳覆盖。
来自机身106的功率和/或控制信号可以通过穿过机身106、机翼102和吊臂104的电缆路由到PCB 118。在所示实施例中，UAV 100具有四个PCB，但是其他数量的PCB也是可能的。例如，UAV 100可以包括两个PCB，每个吊臂一个。PCB承载电子元件119，例如，包括功率转换器、控制器、存储器、无源元件等。在操作中，UAV 100的推进单元108和110电连接到PCB。
图示的UAV可能有多种变化。例如，固定机翼UAV可以包括更多或更少的旋翼单元(垂直或水平)，和/或可以利用一个或多个涵道风扇来推进。此外，具有更多机翼的UAV(例如，具有四个机翼的“x形机翼”配置)也是可能的。尽管图1示出了两个机翼102、两个吊臂104、两个水平推进单元108和每个吊臂104上六个垂直推进单元110，但是应当理解，UAV100的其他变型可以用这些组件中的更多或更少的来实现。例如，UAV 100可以包括四个机翼102、四个吊臂104和或多或少的推进单元(水平或垂直)。
类似地，图1B示出了固定机翼UAV 120的另一示例。固定机翼UAV 120包括机身122、具有翼型横截面以提供UAV 120的升力的两个机翼124、稳定飞机的偏航(向左或向右转弯)的垂直稳定器126(或垂尾(fin))、稳定俯仰(向上或向下倾斜)的水平稳定器128(也称为升降舵(elevator)或尾翼(tailplane))、起落架(landing gear)130和包括马达、轴(shaft)和螺旋桨(propeller)的推进单元132。
图1C示出了具有推动器(pusher)配置的UAV 140的示例。术语“推进器”指的是推进单元142安装在UAV的后部并向前“推动”运载工具的事实，这与推进单元安装在UAV的前部形成对比。类似于对图1A和图1B的描述，图1C描绘了推动器飞机中使用的普通结构，包括机身144、两个机翼146、垂直稳定器148和包括马达、轴和螺旋桨的推进单元142。
图1D示出了典型的尾坐式UAV 160。在示出的示例中，尾坐式UAV 160具有固定机翼162，以提供升力并允许UAV 160水平滑行(例如，沿着x轴，在大致垂直于图1D所示位置的位置)。然而，固定机翼162也允许尾坐式UAV 160自己垂直起飞和着陆。
例如，在发射场，尾坐式UAV 160可以垂直放置(如图所示)，垂尾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，尾坐式UAV 160可以通过操作螺旋桨166来生成向上的推力(thrust)(例如，一般沿着y轴的推力)而起飞。一旦处于合适的高度，尾坐式UAV 160可以使用襟翼(flap)168将自身重新定向在水平位置，使得机身170相比于y轴更接近于与x轴对准。水平放置的螺旋桨166可以提供向前的推力，这样尾坐式UAV160可以以与典型飞机相似的方式飞行。
图示的固定机翼UAV可能有多种变化。例如，固定机翼UAV可以包括更多或更少的螺旋桨，和/或可以利用一个或多个涵道风扇来推进。此外，具有更多机翼(例如，具有四个机翼的“x形机翼”配置)、更少机翼或者甚至没有机翼的UAV也是可能的。
如上所述，除了固定机翼UAV之外或作为固定机翼UAV的替代，一些实施例可能包括其他类型的UAV。例如，图1E示出了通常被称为多旋翼飞行器的示例旋翼飞行器180。多旋翼飞行器180也可以称为四轴飞行器(quadcopter)，因为它包括四个旋翼182。应该理解的是，示例实施例可以包括比多旋翼飞行器180具有更多或更少旋翼的旋翼飞行器。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。这里，术语“多旋翼飞行器”是指任何具有两个以上旋翼的旋翼飞行器，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飞行器180，四个旋翼182为多旋翼飞行器180提供推进和机动性。更具体地，每个旋翼182包括附接到马达184的叶片(blade)。如此配置，旋翼182可以允许多旋翼飞行器180垂直起飞和着陆，以任何方向机动，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行器180控制其俯仰、滚转、偏航和/或高度。
应该理解，本文提到的“无人驾驶”飞行器或UAV同样适用于自动和半自动飞行器。在自动实现中，飞行器的所有功能都是自动化的；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来预编程或控制。在半自动实现中，飞行器的一些功能可以由人类操作员控制，而其他功能是自动执行的。此外，在一些实施例中，UAV可以配置为允许远程操作员接管其他可由UAV自动控制的功能。此外，给定类型的功能可以在一个抽象级别远程控制，并在另一个抽象级别自动执行。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应该从一个地点行进到另一个地点(例如，从郊区的仓库行进到附近城市的递送地点)，而UAV的导航系统自动地控制更细粒度的导航决策，诸如在两个地点之间采取的特定路线、实现路线的特定航行控制以及在导航路线时避开障碍等。
更一般地，应该理解，本文描述的示例UAV不是限制性的。示例实施例可以包括任何类型的无人机，或在类型的无人机中实现，或者采取任何类型的无人机的形式。
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可以采取参考图1A-图1E描述的UAV 100、120、140、160和180之一的形式，或者在形式上与之类似。然而，UAV 200也可以采取其他形式。
UAV 200可以包括各种类型的传感器，并且可以包括配置为提供本文描述的功能的计算系统。在所示实施例中，UAV 200的传感器包括惯性测量单元(inertialmeasurement unit，IMU)202、(多个)超声波传感器204和GPS206以及其他可能的传感器和传感系统。
在所示实施例中，UAV 200还包括一个或多个处理器208。(多个)处理器208可以是(多个)通用处理器或(多个)专用处理器(例如，(多个)数字信号处理器、(多个)专用集成电路等)。处理器208可以配置为执行存储在数据存储210中的计算机可读程序指令212，并且可以被执行以提供本文描述的UAV的功能。
数据存储210可以包括一个或多个计算机可读存储介质或采取一个或多个计算机可读存储介质的形式，这些介质可以被(多个)处理器208读取或访问。一个或多个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、磁、有机或其他存储器或盘存储，其可以整体或部分地与(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、磁、有机或其他存储器或盘存储单元)来实现，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现。
如前所述，数据存储210可以包括计算机可读程序指令212和可能的附加数据，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，以执行或促进本文描述的UAV功能中的一些或全部。例如，在所示实施例中，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，它们可以一起用于确定UAV 200的方位。具体地，加速度计可以测量运载工具相对于地球的方位，而陀螺仪可以测量绕轴的旋转速率。IMU以低成本、低功耗封装形式在市场上销售。例如，IMU 202可以采用小型化微机电系统(MicroElectroMechanical System，MEMS)或纳米机电系统(NanoElectroMechanical System，NEMS)的形式或包括小型化微机电系统或纳米机电系统。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可以包括其他传感器，这可以帮助更好地确定位置和/或帮助增加UAV 200的自动性。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可以包括低功率、数字3轴磁力计，其可以用于实现用于准确航向信息的方位独立电子罗盘。然而，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可以包括上述惯性传感器中一些或所有，作为独立于IMU的组件。
UAV 200还可以包括压力传感器或气压计，其可用于确定UAV 200的高度。可替代地，其他传感器，诸如声波高度计或雷达高度计，可以用于提供高度的指示，这可有助于提高IMU的准确度和/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传输和从物体接收相应的回波之间的时间间隔来确定到物体的距离。无人驾驶运载工具或IMU的超声波传感器的典型应用是低空控制和避障。超声波传感器也可以用于需要在一定高度悬停或需要能够检测障碍的运载工具。可以使用其他系统(诸如光探测和测距(light detection and ranging，LIDAR)系统、激光探测和测距(laserdetection and ranging，LADAR)系统和/或红外或者前视红外(forward-lookinginfrared，FLIR)系统，以及其他可能性)来确定、感测附近物体的存在和/或确定到附近物体的距离。
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，UAV200可以利用一个或多个静态和/或视频相机从UAV的环境中捕获图像数据。作为具体的示例，电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)相机或互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)相机可以用于无人驾驶运载工具。这样(多个)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，通过将光流技术应用于图像)、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可以配置为提供众所周知的GPS系统的典型数据，诸如UAV 200的GPS坐标。这种GPS数据可以由UAV 200用于各种功能。这样，UAV可以使用GPS接收器206来帮助导航到呼叫者的地点，至少部分地由他们的移动设备提供的GPS坐标指示。其他示例也是可能的。
B.导航和地点确定
导航模块214可以提供允许UAV 200例如在其环境中移动并到达期望的地点的功能。为此，导航模块214可以通过控制影响航行的UAV的机械特征(例如，其(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼(aileron)和/或其(多个)螺旋桨的速度)来控制航行的高度和/或方向。
为了将UAV 200导航到目标地点(例如，递送地点)，导航模块214可以实现各种导航技术，例如，诸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，可以向UAV200提供其环境的地图，然后，该地图可以用于将UAV 200导航到地图上的特定地点。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包括UAV 200构建其自身的环境地图，并计算其在地图中的位置和/或环境中物体的位置。例如，当UAV 200在其环境中移动时，UAV 200可以连续使用定位来更新其环境的地图。这种连续的建图(mapping)过程可以称为同时定位和建图(simultaneous localization andmapping，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，航路点是在物理空间中标识点的坐标集合。例如，空中导航航路点可以由某个纬度、经度和高度来定义。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，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配置为“定位”，以更精确地导航到目标地点的场景。更具体地，在某些情况下，可能期望UAV处于UAV正在递送有效载荷228的目标地点的阈值距离内(例如，在目标目的地的几英尺内)。为此，UAV可以使用两层(two-tired)方法，其中UAV使用更通用的地点确定技术来导航到与目标地点相关联的一般区域，然后使用更精细的地点确定技术来标识和/或导航到一般区域内的目标地点。
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载荷228的目标目的地的一般区域。然后，UAV可以切换到UAV利用定位过程来定位和行进到更具体的地点的模式。例如，如果UAV 200要将有效载荷递送到用户的家，那么UAV 200需要基本上靠近目标地点，以避免将有效载荷递送到不期望的区域(例如，到屋顶上、到水池中、到邻居的财产上等)。然而，GPS信号可能只能让UAV 200到此(例如，在用户的家的一个街区内)。然后可以使用更精确的地点确定技术来找到特定的目标地点。
一旦UAV 200已经导航到目标递送地点的一般区域，各种类型的地点确定技术可以用于完成目标递送地点的定位。例如，UAV 200可以配有一个或多个传感系统，例如，诸如超声波传感器204、红外传感器(未示出)和/或其他传感器，其可以提供导航模块214用来自动或半自动导航到特定目标地点的输入。
作为另一示例，一旦UAV 200到达目标递送地点(或移动物体，诸如人或他们的移动设备)的一般区域，UAV 200可以切换到“电传操纵(fly-by-wire)”模式，在该模式下，UAV200至少部分地由远程操作员控制，该操作员可以将UAV 200导航到特定的目标地点。为此，可以将来自UAV 200的传感数据发送给远程操作员，以协助他们将UAV 200导航到特定地点。
作为又一示例，UAV 200可以包括能够向路人发信号，以协助到达特定的目标递送地点的模块；例如，UAV 200可以在图形显示器中显示请求这种协助的可视消息，通过扬声器播放音频消息或音调以指示对这种协助的需要，以及其他可能性。这种视觉或听觉消息可以指示在将UAV 200递送到特定的人或特定地点时需要协助，并且可以提供信息来协助路人将UAV 200递送到人或地点(例如，人或地点的描述或图片，和/或人或地点的名称，以及其他可能性)。在UAV无法使用感觉功能或其他地点确定技术到达特定目标地点的情况下，这种功能会很有用。然而，该特征不限于这种情况。
在一些实施例中，一旦UAV 200到达目标递送地点的一般区域，UAV 200可以利用来自用户的远程设备(例如，用户的手机)的信标来定位该人。这种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递送的人的手机)能够(例如，经由RF信号、光信号和/或音频信号)发送方向信号。在这种情况下，UAV 200可以配置为通过“获取(source)”这种方向信号来导航—换句话说，通过确定该信号最强的地点并相应地导航。作为另一示例，移动设备可以发射在人类范围内或人类范围外的频率，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正在收听口头命令，那么UAV 200可以利用口头陈述(诸如“我在这里！”)以获取请求有效载荷的递送的人的具体地点。
在替代的布置中，导航模块可以在与UAV 200无线通信的远程计算设备上实现。该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UAV200所经历的环境条件的传感器数据、和/或UAV200的地点信息。在提供了这种信息的情况下，远程计算设备可以确定UAV200应该进行的高度和/或方向调整，和/或可以确定UAV 200应该如何调整其机械特征(例如，其(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼(aileron)和/或其(多个)螺旋桨的速度)，以便实现这种移动。然后，远程计算系统可以将这样的调整传送给UAV 200，以便UAV 200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，这些接口允许UAV 200经由一个或多个网络进行通信。这种无线接口可以提供在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(Long-Term Evolution，LTE)、WiMAX(例如，IEEE 802.16标准)、射频ID(radio-frequency ID，RFID)协议、近场通信(near-field communication，NFC)和/或其他无线通信协议)下的通信。这种有线接口可以包括以太网接口、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口或类似接口，以经由电线、双绞线、同轴电缆、光链路、光纤链路或其他物理连接与有线网络进行通信。
在一些实施例中，UAV 200可以包括允许短程通信和远程通信的(多个)通信系统218。例如，UAV 200可以配置为用于使用蓝牙的短程通信和CDMA协议下的远程通信。在这样的实施例中，UAV 200可以配置为用作“热点”，或者换句话说，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。如此配置，UAV 200可以促进远程支持设备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，并且用作蜂窝服务提供商的数据网络的代理或网关，例如，UAV可以在LTE或3G协议下连接到该数据网络。UAV 200还可以作为高空气球(high-altitude ballon)网络、卫星网络或这些网络的组合的代理或网关，以及远程设备可能无法接入的其他网络。
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可以包括一个或多个电池，用于向UAV 200供电。在一个示例中，一个或多个电池可以是可重复充电的，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(诸如向内部电池施加外部时变磁场的感应充电系统)充电。
在另一方面，UAV 200的(多个)电力系统220可以包括用于电耦合到外部AC电源的电力接口，以及耦合到该电力接口并可操作以将交流电转换为给UAV的一个或多个电池充电的直流电的AC/DC转换器。例如，电力接口可以包括用于连接到110V、120V、220V或240VAC电源的电源插头或其他电耦合。这种电力系统可以促进接收方协助的充电过程，其中接收方可以将UAV连接到递送地点的标准电源，诸如接收方的家或办公室。附加地或可替代地，(多个)电力系统220可以包括感应充电接口，使得接收方协助的充电可以经由安装在递送地点或以其他方式可在递送地点获得的感应充电系统无线地完成。
E.有效载荷递送
UAV 200可以采用各种系统和配置来运输和递送有效载荷228。在一些实现方式中，UAV 200的有效载荷228可以包括设计为将各种货物运输到目标递送地点的“包裹”或采取设计为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。这样的包裹可以包括一种或多种食品、购买的货物、医疗用品或任何其他具有适合由UAV在两个地点之间运输的大小和重量的物品。在一些实施例中，有效载荷228可以仅是正在递送的一个或多个物品(例如，没有容纳物品的任何包裹)。并且，在一些实施例中，正在递送的物品、其中运输物品的容器或包裹、和/或其他组件都可以认为是有效载荷的部分。
在一些实施例中，有效载荷228可以附接到UAV，并且在UAV的航行的一些或全部期间基本上位于UAV的外部。例如，在到目标地点的航行期间，包裹可以拴系或以其他方式可释放地附接在UAV下方。在包裹承载UAV下方的货物的实施例中，包裹可以包括各种特征，这些特征保护其内容物免受环境影响，减少系统上的空气动力阻力，并防止包裹的内容物在UAV航行期间移动。
例如，当有效载荷228采取用于运输物品的包裹的形式时，该包裹可以包括由防水纸板、塑料或任何其他轻质防水材料构成的外壳。此外，为了减小阻力，包裹可以具有光滑表面，该表面具有尖的前部，从而减小前部横截区域。此外，包裹的侧面可以从宽底部到窄顶部逐渐变细，这允许包裹用作窄挂架(pylon)，以减少对UAV的(多个)机翼的干扰影响。这可能会使包裹的一些正面区域和体积远离UAV的(多个)机翼，从而防止由包裹引起的(多个)机翼上的升力的减小。此外，在一些实施例中，包裹的外壳可以由单片材料构成，以减少气隙(air gap)或额外材料，这两者都可能增加系统的阻力。附加地或可替代地，包裹可以包括稳定器以抑制包裹颤振。这种颤振的减少可能会使包裹具有与UAV不那么牢固的连接，并且可能导致包裹的内容物在航行期间较少移动。
为了递送有效载荷，UAV可以包括系绳系统221，该系绳系统221可以由系绳控制模块216控制，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，其可耦合到有效载荷228(例如，包裹)。该系绳可以绕在耦合到UAV的马达的线轴(spool)上(尽管无源实现方式(没有马达)也是可能的)。马达可以是可以由速度控制器主动控制的DC马达(例如，伺服(servo)马达)，尽管其他马达配置也是可能的。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马达旋转线轴，从而解开或收回系绳并降低或升高有效载荷耦合装置。在实践中，速度控制器可以输出线轴的期望的操作速率(例如，期望的RPM(转每分))，该期望的操作速率可以对应于系绳系统应当将有效载荷降向地面的速度。然后，马达可以旋转线轴，以使其保持期望的操作速率(或在一些允许的操作速率范围内)。
为了经由速度控制器控制马达，系绳控制模块216可以从被配置为将机械位置转换为代表模拟或数字信号的速度传感器(例如，编码器)接收数据。特别地，速度传感器可以包括可以提供与马达的轴或连接到马达的线轴的旋转位置(和/或旋转运动)相关的信息的旋转编码器以及其他可能性。此外，速度传感器可以采取绝对编码器和/或增量编码器等形式。因此，在示例实现方式中，当马达使线轴的旋转时，可以使用旋转编码器来测量该旋转。在这样做时，旋转编码器可以用于将旋转位置转换为由系绳控制模块216使用的模拟或数字电子信号，以确定线轴从固定参考角度的旋转量和/或表示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，有效载荷耦合组件或装置(例如，挂钩或另一类型的耦合组件)可以配置为在通过系绳从UAV降下有效载荷时固定(secure)有效载荷228。该耦合装置或组件还可以配置为在经由耦合组件的电气或机电特征到达地面时释放有效载荷228。然后，有效载荷耦合组件可以通过使用马达卷起系绳而被收回到UAV上。
在一些实现方式中，一旦有效载荷228降低到地面，有效载荷可以被动地释放。例如，有效载荷耦合组件可以提供被动释放机制，诸如一个或多个适于收回到壳体中和从壳体中伸出的摆臂。伸出的摆臂可以形成有效载荷228可以附接在其上的挂钩。在经由系绳将释放机制和有效载荷228降低到地面时，释放机制上的重力以及向下的惯性力可以导致有效载荷228从挂钩脱离，从而允许释放机制朝向UAV向上升。释放机制还可以包括弹簧机制，当摆臂上没有其他外力时，该弹簧机制偏压(bias)该摆臂以使其收回到壳体中。例如，弹簧可以在摆臂上施加朝向壳体推动或拉动摆臂的力，使得一旦有效载荷228的重量不再迫使摆臂从壳体伸出，摆臂收回到壳体中。将摆臂收回到壳体中可以降低当释放机制在有效载荷228的递送时朝向UAV提升时释放机制阻碍有效载荷228或其他附近物体的可能性。
在另一实现方式中，有效载荷耦合组件可以包括挂钩特征，当有效载荷接触地面时，该挂钩特征被动地释放有效载荷。例如，有效载荷耦合组件可以采取挂钩特征或包括挂钩特征的形式，该挂钩特征的大小和形状设计为与采取容器或搬运箱(tote)形式的有效载荷上相应的附接特征(例如，手柄或孔)相互作用。该挂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航行期间将有效载荷容器保持固定到挂钩特征上。然而，挂钩特征和有效载荷容器可以设计为使得当容器接触地面并从下方被支撑时，挂钩特征滑出容器的附接特征，从而被动地释放有效载荷容器。其他被动释放配置也是可能的。
主动有效载荷释放机制也是可能的。例如，诸如基于大气压力的高度计和/或加速度计的传感器可以帮助检测释放机制(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传送回UAV和/或控制系统，并用于帮助确定释放机制何时到达地面(例如，通过检测使用具有地面撞击特性的加速度计的测量)。在其他示例中，UAV可以基于重量传感器检测到系绳上的阈值低向下力和/或基于在降低有效载荷时、由绞盘消耗的功率的阈值低测量来确定有效载荷已经到达地面。
除了系绳递送系统之外或作为系绳递送系统的替代，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可以包括气囊投送系统或降落伞投送系统。可替代地，承载有效载荷的UAV 200可以仅在递送地点着陆。其他示例也是可能的。
在一些布置中，UAV可能不包括系绳系统221。例如，UAV可以包括运输期间UAV可以在其中存放物品的内部舱或隔间(bay)。这种舱可以配置为顶部装载室、侧部装载室和/或底部装载室。UAV可以包括允许UAV的内部舱打开和关闭的电气和/或机械装置(例如，门)。因此，UAV可以在各种情况下打开舱，诸如：(a)当在物品源地点拾取要递送的物品时，使得物品可以放置在UAV中以用于递送，(b)当到达递送地点时，使得接收方可以将用于返回的物品放置在UAV中，和/或(c)在其他情况下。此外，还可以设想，用于将有效载荷物品固定到UAV上的其他非系绳机制(诸如用于将物品固定到UAV壳体上的各种紧固件，以及其他可能性)也是可能的。此外，除了系绳系统221之外或作为系绳系统221的替代，UAV可以包括用于运输物品的内部舱和/或用于固定有效载荷物品的其他非系绳机制。
IV.说明性UAV部署系统
UAV系统可以用于提供各种UAV相关的服务。具体地，UAV可以在可以与区域和/或中央控制系统通信地多个不同的发射场中提供。这种分布式UAV系统可以允许UAV快速部署，以提供跨大地理区域(例如，比任何单个UAV的航行范围大得多)的服务。例如，能够承载有效载荷的UAV可以分布在跨大地理区域的多个发射场处(甚至可能分布在整个国家，或者甚至全世界)，以便提供到整个地理区域的地点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UAV系统300中，接入系统302可以允许与UAV 304的网络的交互、控制和/或利用。在一些实施例中，接入系统302可以是允许UAV 304的人工控制的派遣的计算系统。这样，控制系统可以包括或以其他方式提供用户可以通过其访问和/或控制UAV 304的用户界面。
在一些实施例中，UAV 304的派遣可以附加地或可替代地经由一个或多个自动化的过程来完成。例如，接入系统302可以派遣UAV 304中的一个来将有效载荷运输到目标地点，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)自动地导航到目标地点。
此外，接入系统302可以提供UAV的远程操作。例如，接入系统302可以允许操作员经由其用户界面控制UAV的航行。作为具体的示例，操作员可以使用接入系统302将UAV 304中的一个派遣到目标地点。然后，派遣的UAV可以自动地导航到目标地点的一般区域。在这点上，操作员可以使用接入系统302来控制所派遣的UAV，并将所派遣的UAV导航到目标地点(例如，正向其运输有效载荷的特定人员)。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中的每一个可以是如图1A、1B、1C、1D、1E或图2所示的UAV。然而，UAV系统300也可以利用其他类型的UAV，而不脱离本发明的范围。在一些实现方式中，UAV 304中的所有可以具有相同或相似的配置。然而，在其他实现方式中，UAV 304可以包括多种不同类型的UAV。例如，UAV 304可以包括多种类型的UAV，每种类型的UAV配置为用于不同类型的有效载荷递送能力。
UAV系统300还可以包括远程设备306，该远程设备可以采取各种形式。一般地，远程设备306可以是任何可以直接或间接请求派遣UAV的设备。注意，间接请求可能包括任何可以通过派遣UAV来响应的通信，诸如请求包裹递送。在示例实施例中，远程设备306可以是手机、平板计算机、膝上型计算机、个人计算机或任何网络连接的计算设备。此外，在一些情况下，远程设备306可以不是计算设备。例如，允许经由普通老式电话服务(plain oldtelephone service，POTS)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可以配置为经由一种或多种类型的通信网络308与接入系统302通信。例如，远程设备306可以通过在POTS网络、蜂窝网络和/或诸如互联网的数据网络上通信来与接入系统302(或接入系统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可以配置为允许用户请求从某个源地点拾取一个或多个物品和/或将一个或多个物品递送到期望的地点。例如，用户可以经由他们的手机、平板计算机或膝上型计算机请求UAV将包裹递送到他们的家中。作为另一示例，用户可以在递送时请求到他们所位于的地方的动态递送。为了提供这样的动态递送，UAV系统300可以接收来自用户的手机或用户身上的任何其他设备的地点信息(例如，GPS坐标等)，使得UAV可以导航到用户的地点(如由用户的手机所指示的)。
在一些实施例中，企业用户(例如，餐厅)可以利用一个或多个远程设备306来请求派遣UAV从源地点(例如，餐厅的地点)拾取一个或多个物品(例如，食物订单)，然后将一个或多个物品递送到目标地点(例如，顾客的地点)。此外，在这样的实施例中，可能存在与公共物品提供商账户(例如，由特定餐厅的多个雇员和/或所有者使用的账户)相关联的远程设备306的多个实例。此外，在这样的实施例中，远程设备306可以用来向运输提供商计算系统(例如，中央派遣系统310和/或本地派遣系统312)发送物品提供商提交，每个物品提供商提交指示在给定的未来时间处、给定UAV运输服务的量的各自的定量测量。例如，远程设备306可以用于生成和发送物品提供商提交，该物品提供商提交指定在特定时间或在未来的特定时间段期间期望的UAV运输服务的级别(例如，期望的UAV递送航行的数量和/或速率)，和/或与物品提供商对UAV运输服务的需求相对应的货币价值。
在说明性布置中，中央派遣系统310可以是服务器或服务器组，其配置为从接入系统302接收派遣消息请求和/或派遣指令。这种派遣消息可以请求或指示中央派遣系统310协调UAV到各种目标地点的部署。中央派遣系统310还可以配置为将这样的请求或指令路由到一个或多个本地派遣系统312。为了提供这种功能，中央派遣系统310可以经由数据网络(诸如为接入系统和自动化的派遣系统之间的通信而建立的互联网或专用网络)与接入系统302通信。
在所示的配置中，中央派遣系统310可以配置为协调来自多个不同的本地派遣系统312的UAV 304的派遣。这样，中央派遣系统310可以跟踪UAV304中的哪些位于本地派遣系统312中的哪些，哪些UAV 304当前可用于部署，和/或UAV 304中的每一个配置为用于哪些服务或操作(在UAV机群包括配置为用于不同服务和/或操作的多种类型的UAV的情况下)。附加地或可替代地，每个本地派遣系统312可以被配置为跟踪其的相关联的UAV 304中的哪些当前可用于部署和/或当前处于物品运输中。
在一些情况下，当中央派遣系统310从接入系统302接收到对UAV相关的服务(例如，物品的运输)的请求时，中央派遣系统310可以选择UAV 304中的特定一个来派遣。中央派遣系统310可以相应地指示与所选UAV相关联的本地派遣系统312派遣所选UAV。然后，本地派遣系统312可以操作其的相关联的部署系统314来发射该所选UAV。在其他情况下，中央派遣系统310可以向请求支持的地点附近的本地派遣系统312中的一个转发对UAV相关的服务的请求，并将对UAV 304中的特定一个的选择留给本地派遣系统312。
在示例配置中，本地派遣系统312可以实现为与本地派遣系统控制的(多个)部署系统314位于相同地点的计算系统。例如，本地派遣系统312中的特定一个可以由安装在建筑物(诸如仓库)的计算系统来实现，与本地派遣系统312中的特定一个相关联的部署系统314和UAV 304也位于该建筑物中。在其他实施例中，本地派遣系统312中的特定一个可以在远离本地派遣系统的相关联的部署系统314和UAV 304的地点实现。
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的用户可以直接从中央派遣系统310请求包裹的递送。为此，可以在远程设备306上实现应用，该应用允许用户提供关于所请求的递送的信息，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，中央派遣系统310可以包括自动化的功能，以处理由这样的应用生成的请求，评估这样的请求，并且如果合适的话，与适当的本地派遣系统312协调以部署UAV。
此外，本文归属于中央派遣系统310、(多个)本地派遣系统312、接入系统302和/或(多个)部署系统314的功能的一些或全部可以组合在单个系统中，在更复杂的系统(例如，具有更多控制层)中实现，和/或以各种方式在中央派遣系统310、(多个)本地派遣系统312、接入系统302和/或(多个)部署系统314之间重新分派。
此外，尽管每个本地派遣系统312被示出为具有两个相关联的部署系统314，但是给定的本地派遣系统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，尽管中央派遣系统310被示出为与两个本地派遣系统312通信，但是中央派遣系统310可以可替代地与更多或更少的本地派遣系统312通信。
在另一方面，部署系统314可以采取各种形式。在一些实现方式中，部署系统314中的一些或所有可以是被动地促进UAV从静止地点起飞以开始航行的结构或系统。例如，部署系统314中的一些或全部可以采取着陆垫、机库(hangar)和/或跑道等形式。这样，给定的部署系统314可以布置为促进一次一个UAV 304的部署，或者多个UAV的部署(例如，足够大以供多个UAV同时使用的着陆垫)。
附加地或可替代地，部署系统314中的一些或全部可以采取主动发射UAV 304中的一个或多个的形式或包括主动发射UAV 304中的一个或多个的系统。这种发射系统可以包括提供自动化的UAV发射的特征和/或允许人工协助的UAV发射的特征。此外，给定的部署系统314可以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还可以配置为在着陆时被动地促进和/或主动地协助UAV。例如，相同的着陆垫可以用于起飞和着陆。附加地或可替代地，部署系统可以包括可操作以接收进入UAV的机械臂。部署系统314还可以包括其他结构和/或系统，以协助和/或促进UAV着陆过程。此外，协助和/或促进UAV着陆过程的结构和/或系统可以实现为单独的结构和/或系统，只要UAV可以从着陆结构或系统移动或被移动到部署系统314用于重新部署。
部署系统314还可以配置为提供附加功能，例如，包括诊断相关的功能(诸如验证UAV的系统功能、验证UAV内所装设备(例如有效载荷递送装置)的功能)，和/或维护UAV内所装设备或其他物品(例如通过监控有效载荷的状态，诸如有效载荷温度、重量等)。
在一些实施例中，本地派遣系统312(连同它们各自的(多个)部署系统314)可以策略性地分布在整个区域(诸如城市)。例如，本地派遣系统312可以策略性地分布，使得每个本地派遣系统312接近一个或多个有效载荷拾取地点(例如，在餐厅、商店或仓库附近)。然而，取决于特定的实现方式，本地派遣系统312可以以其他方式分布。
作为另一示例，允许用户经由UAV运输包裹的信息亭(kiosk)可以安装在不同的地点。这种信息亭可以包括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，并且支付UAV运输服务费用，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可以包括或能够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。对于给定的用户账户，用户账户数据库316可以包括与提供UAV相关的服务相关或在提供UAV相关的服务中有用的数据。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/或在相关联的用户的许可下收集。
此外，在一些实施例中，如果人希望由UAV 304从UAV系统300向其提供UAV相关的服务，则可能需要该人向UAV系统300注册用户账户。这样，用户账户数据库316可以包括给定用户账户的授权信息(例如，用户名和密码)，和/或可以用于授权访问用户账户的其他信息。
在一些实施例中，人可以将他们设备中的一个或多个与他们的用户账户相关联，使得这些设备可以访问UAV系统300的服务。例如，当人使用相关联的手机来例如向接入系统302的操作员发出呼叫或者向派遣系统发送请求UAV相关的服务的消息时，可以经由唯一的设备标识号来识别该电话，然后该呼叫或消息可以归属于相关联的用户账户。其他示例也是可能的。
附加地或可替代地，希望使用由ATSP提供的UAV运输服务来递送他们的产品的物品提供商，可以向UAV系统300注册物品提供商账户。这样，用户账户数据库316可以包括给定物品提供商账户的授权信息(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商账户的其他信息。可替代地，物品提供商账户的数据可以与接收方用户账户保存在分离的数据库中。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.具有位于不同地点的物品提供商和UAV中枢的UAV运输服务
图4A是示出空运服务提供商控制系统401的示例布置的框图，该空运服务提供商控制系统401为位于远离服务提供商的中央UAV派遣地点(例如，UAV巢)的多个物品提供商协调UAV运输服务。ATSP可以是独立于物品提供商的实体。如图所示，ATSP控制系统401可以通信地耦合到UAV巢404a、404b、404c和404d(即UAV巢404a-d)的计算或控制系统，并且通信地耦合到物品提供商406a、406b、406c和406d(即物品提供商406a-d)的计算系统。这种通信耦合可以使用各种类型的有线和/或无线通信协议和网络来实现。
UAV巢404a-d中的每一个都是UAV可以存储至少一小段时间，并且UAV可以从这里开始执行UAV运输任务(例如，UAV可以起飞的地方)的设施。在一些实现方式中，UAV巢中的一些或所有可以采取本地派遣系统和一个或多个部署系统的形式，诸如上面参考图3描述的那些。当然，UAV巢中的一些或所有也可以采取其他形式和/或执行不同的功能。
物品提供商406a-d的计算系统中的每一个可以与不同的物品提供商账户相关联。这样，与物品提供商406a-d相关联的计算系统中的一个或多个可以包括被授权访问与ATSP相对应的物品提供商账户的一个或多个计算设备。此外，ATSP可以将物品提供商账户的数据存储在物品提供商账户数据库407中。
在实践中，物品提供商406a-d的计算系统中的一个或多个可以包括一个或多个远程计算设备(例如，诸如参考图3描述的一个或多个远程设备306)，一个或多个远程计算设备已经登录或被授权访问相同的物品提供商账户(例如，手机、膝上型计算机和/或企业的雇员的计算设备)。附加地或可替代地，物品提供商406a-d的计算系统中的一个或多个可以用较少的临时的(ad-hoc)方法来实现；例如在物品提供商的设施中安装一个或多个用户界面终端。其他类型的物品提供商计算系统也是可能的。
为了以高效和灵活的方式向各种物品提供商提供UAV运输服务，ATSP控制系统401可以基于需求和/或其他因素将不同的UAV动态地分配给不同的物品提供商运输任务，而不是将每个UAV永久地分配给特定的物品提供商。因此，为给定的第三方物品提供商执行运输任务的特定的一个或多个UAV可能会随时间变化。
与将特定的UAV永久地分配给特定物品提供商的布置相比，将UAV动态地分配给多个不同物品提供商的航行可以帮助ATSP更有效地利用UAV组(例如，通过减少不必要的UAV停机时间)。更具体地，为了动态地将UAV分配给来自第三方物品提供商的运输请求，ATSP控制系统401可以根据服务区域内不同地点或子区域的时变需求水平，在服务区域内的多个UAV部署地点(例如，可以称为“中枢”或“巢”)之间动态地重新分派UAV。
UAV巢404a-d的每个各自的UAV巢被示为分别具有与其相关联的相应的地理区域405a、405b、405c和405d(即，地理区域405a-d)，在该地理区域内，各自的UAV巢的UAV向物品提供商和/或物品接收方提供运输服务。由给定的UAV巢服务的地理区域可以至少部分地由位于或计划位于给定的UAV巢的UAV的(多个)航行范围来定义。在一些实现方式中，与UAV巢404a-d相对应的地理区域405a-d可以每个具有固定的大小，该大小不随时间变化。在其他实现方式中，地理区域405a-d中的每一个的大小可以基于各种因素(诸如地理区域和/或附近地理区域中对UAV运输服务的需求、分配为从相应的UAV巢进行操作的UAV的数量和/或能力、和/或位于UAV巢附近的物品提供商的数量和/或特性，以及其他可能性)随时间变化。
附加地或可替代地，每个地理区域405a-d的大小可以在逐个订单的基础上变化，和/或根据物品提供商而变化。更具体地，当运输任务包括三个或更多个航段时(例如，如图4B所示并参考图4B所述，从UAV巢到物品提供商进行拾取的航行、从物品提供商到递送地点的航行以及到UAV巢的返回航行)，在递送物品之前可能有两个或更多个航段。因此，对于给定的运输任务，对给定的物品提供商是否在UAV巢的地理服务区域内的评估可以取决于从UAV巢到物品拾取地点的距离、从拾取地点到递送地点的距离以及从递送地点到UAV巢的距离的组合。因此，对于一个运输任务，给定的UAV巢能够服务给定的物品提供商，但对于另一个运输任务，给定的UAV巢不能服务给定的物品提供商。在这种情况下，可能根本没有利用定义的“地理服务区域”的概念。相反，ATSP控制系统401可以仅评估在给定任务的完成的所有参数的情况下，UAV运输任务是否可以在逐个任务的基础上实现。
由于某些物品提供商只能由某个或多个UAV巢提供服务(或更好地由某个或多个UAV巢提供服务)，并且由于不同物品提供商对UAV运输服务的需求可能不同，ATSP控制系统401可以对于给定的地理/服务区域，在共同服务于给定区域的UAV巢404a-d之间实现分派和重新分派UAV的持续过程。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商406a-d的需求和/或其他因素，并确定在UAV巢404a-d中的每一个处期望的UAV的相对数量，以便满足在相应的地理区域中的UAV运输任务的需求。附加地或可替代地，ATSP控制系统401可以确定在UAV巢404a-d中的每一个处期望的UAV的相对数量，使得UAV巢404a-d可以共同满足由UAV巢404a-d共同服务的更大区域中的UAV运输服务的需求。
在此，在给定时间，将某数量的UAV分派或分配给多个UAV巢中的每一个，以及与巢相关联或位于巢附近的预备地点，可以称为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机群或组和/或它们提供运输服务的集体能力)。为了在某时间实现UAV的期望分布，ATSP控制系统401可以预先地指示特定UAV在UAV巢之间和/或在预备地点之间移动。通过这样做，ATSP控制系统401可以根据特定地点的需求改变重新分派UAV能力。
图4B示出了ATSP可以用来在地理区域内执行运输任务的示例布置。所示的地理区域可以表示地理区域405a，其中包括UAV巢404a、多个物品提供商406a、409b、409c和409d(即物品提供商406a和409b-d)以及多个物品接收方408a、408b、408c和408d(即物品接收方408a-d)。物品提供商409b-d可以是位于地理区域405a(图4A中未示出)内的其他物品提供商，并且每个物品提供商可以与相应的计算系统相关联。地理区域可能包含比图示更多或更少的UAV巢、物品提供商和物品接收方。
物品提供商406a和409b-d可以包括将物品递送给地理区域内或地理区域外的其他实体或地点的任何实体，包括商家、供应商、经销商、零售商、卖方、托运人和非专业人员。物品接收方408a-d可以包括能够接收物品递送的任何实体或地点。物品提供商406a和409b-d以及物品接收方408a-d可以每个与地理区域内的地理地点(例如，GPS坐标)相关联。在示例实施例中，物品提供商406a和409b-d可以是该地理区域内的餐厅或其他食品供应商，并且物品接收方408a-d可以是从餐厅406a和409b-d订购食品递送的地点。
ATSP可以从巢404a提供UAV，以代表物品提供商406a和409b-d在地理区域内执行运输任务。运输任务可以涉及使用UAV将一个或多个物品从源地点(例如，物品提供商的地点)移动到目的地或目标地点(例如，物品接收方的地点)。当UAV不执行运输任务时，UAV可以存储或驻留在UAV巢404a中。也就是说，UAV巢404a可以作为UAV在其中进行维护、修理、物理重新配置和电池充电以及其他操作的中枢或家地点。在一些实施例中，UAV巢404a可以是具有固定地点的建筑物。可替代地，UAV巢404a可以是能够穿过该地理区域并容纳多个UAV的运载工具。
当物品提供商406a从ATSP请求UAV以执行运输任务时，UAV可以从UAV巢404a派遣，并且可以行进到物品提供商406a，如航段410所示，以拾取待运输的物品。物品提供商406a可以将物品装载到UAV上，并且可以指示ATSP将拾取的物品递送给物品接收方408a。因此，如航段411所示，UAV可以带着拾取的物品行进到物品接收方408a。递送物品后，UAV可返回UAV巢404a，如航段412所示。可替代地，在返回到UAV巢404a之前，UAV可以被派遣以从物品提供商406a和409b-d中的一个拾取另一物品，并将该物品递送到物品接收方408a-d中的一个。
类似地，物品提供商409b、409c和409d可以从ATSP请求相应的UAV以执行额外的运输任务，并且ATSP可以响应地将相应的UAV从UAV巢404a派遣到物品提供商409b、409c和409d，分别如航段413、416和419所示，以拾取要运输的相应的物品。物品提供商409b、409c和409d可以将相应的物品装载到相对的UAV上，并且可以分别指定物品接收方408b、408c和408d作为递送目的地。然后，相应的UAV可以带着相应的物品行进到物品接收方408b、408c和408d，如航段414、417和420所示。在递送物品后，UAV可以返回UAV巢404a，如航段415、418和421所示，或者可以派遣UAV以从地理区域内的物品提供商处拾取额外的物品。
因此，物品提供商406a和409b-d可以提供UAV递送他们的货物和产品，而不必实现、管理或维护与UAV相关的任何基础设施。此外，物品提供商406a和409b-d可以提供UAV递送，而不必首先将它们的库存移动到从其派遣UAV的集中地点(例如，仓库)。
与递送UAV驻扎在物品的源地点(诸如经销商或分销商仓库或餐厅)的布置相比，在这种布置下，递送航行可能涉及从UAV巢飞到物品提供商的地点(例如，航段410、413、416和419)的额外的航段，以便在飞往递送地点之前拾取一个或多个物品进行运输。因此，由于UAV存储在UAV巢404a中，而不是存储在物品提供商406a和409b-d的地点，所以在一些情况下，在请求UAV执行运输任务时和UAV实际到达以开始运输任务时之间可能存在延迟。例如，当物品提供商409b请求UAV执行运输任务时，UAV可能必须在到达物品提供商409b之前穿过航段413，从而导致延迟。分别在到达物品提供商406a、409c和409d之前穿过航段410、416和419，可能导致类似的延迟。
尽管UAV巢和拾取地点之间的航段有相关联的成本，但这些成本可以通过每个UAV的更高效的使用来抵消(例如，在给定的时间段内，增加航行次数，并且减少不必要的地面时间)，这反过来又可以允许针对给定数量的运输任务利用较少数量的UAV。此外，基于对UAV运输任务的预期的需求，通过预测性地将UAV从UAV巢派遣到整个地理区域的预备地点，可以降低或消除UAV巢和拾取地点之间的航段成本。
VI.示例预计的需求
图5示出了地理区域内运输任务的预计的需求水平的示例。预计的需求水平可以由ATSP使用，以在UAV巢对UAV进行物理上预配置，为预计的运输任务类型做准备，并在需求水平出现之前在整个地理区域对UAV进行预备。在预计的需求水平出现之前预配置UAV可以允许至少第一数量的UAV在地理区域内可用，其中第一数量的UAV中的每一个能够运输预计有效载荷物品的类型。预备，即在需要UAV之前将UAV部署到物品提供商处，可以减少或最大限度地减少请求UAV以执行运输任务时和UAV到达以开始执行所请求的运输任务时之间的延迟。也就是说，预备可以降低UAV巢和拾取地点之间的航段的成本。
图5示出了地理区域500的地图。在地理区域500内，多个标记501、502、503、504、505、506、507、508、509、510、511、512、513、514、515、516、517、518、519、520、521、522、523、524、525、526和527(即，标记501-527)指示预计要请求一个或多个UAV进行运输任务的物品提供商和物品接收方。具有第一图案阴影的标记501-521可以指示预计从ATSP请求UAV运输任务的物品提供商。具有第二不同图案阴影的标记522-527可以指示预计直接从ATSP或者通过从地理区域500内的物品提供商中的一个订购货物来请求UAV运输任务的物品接收方。标记528指示ATSP的UAV巢，其可以配置为提供UAV以在至少所示的地理区域内执行运输任务，并且其可以对应于图4B的UAV巢404a。值得注意的是，大部分标记501-527位于地理区域500的西半部，而UAV巢位于地理区域500的东半部。因此，在西半部的物品提供商可以从在整个地理区域500的西半部的UAV的预备中受益。
标记501-527中的每一个可以与至少一个相应的时间值(即，T1-T27)、至少一个相应的地点值(即，L1-L27)、以及至少一个相应的物品类型值(即，I1-I27)相关联，所述时间值表示相应的物品提供商或接收方预计请求运输任务的时间，所述地点值表示相应的物品提供商或接收方预计请求运输任务的地点，所述物品类型值表示相应的物品提供商或接收方预计请求运输的有效载荷物品的类型。标记501-527可以表示预定未来时间窗口(例如，10分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、小时等)内的预计运输任务。有效载荷物品的类型可以从ATSP被配置为运输的多个不同的有效载荷物品的类型中选择。有效载荷物品的类型可以是基于有效载荷的多个参数的分类，包括大小、重量、形状、易碎性、温度和价值以及其他可能的有效载荷物品属性。
地理区域500的预计的需求水平可以基于需求的历史模式来确定。在一个示例中，机器学习算法(例如，人工神经网络)可以配置为基于多个输入(例如一年中的某一天、一周中的某一天、一天中的某一时间和天气模式，以及其他因素)，使用历史需求数据来确定预计的需求水平。此外，在一些实施例中，预计的需求水平可以基于由物品提供商提交的、用于将来要执行的UAV运输任务的预订单。地理区域500的预计的需求水平可以允许ATSP准备由标记528表示的UAV巢的UAV以处理预期的运输任务。
VII.示例UAV预备操作
在预期到预计的需求的情况下，准备UAV巢的UAV可能涉及在整个地理区域500预备UAV。预备可能涉及将UAV从UAV巢部署到地理区域内的地点，这些地点在与预计要请求的运输任务相关联的预计的源地点和/或目的地地点的相应阈值距离内。UAV可以在由ATSP接收到运输任务请求之前部署，或者，如果运输任务是预订的，可以在预订了UAV的时间之前部署。值得注意的是，UAV可能以足够的提前时间(lead time)部署，以便在需要UAV时提前或接近时间到达。因此，预备可以将UAV移动至更靠近UAV预计开始或执行运输任务的地点，从而减少或消除UAV必须从UAV巢飞到物品提供商的延迟。
UAV可以在分布于整个地理区域500的着陆结构上，或者在地理区域500的物理特征(例如，屋顶、树木、灯柱、电线杆等)上预备。因此，预备地点可以配置为在等待接收执行运输任务的请求时或者在开始预订的运输任务之前，使UAV着陆和/或停泊在其上。在一些实施例中，UAV可以悬停在运输任务预计开始的地点附近，而不着陆。然而，通过使用预备地点而不是悬停，UAV可以减少其能量消耗，从而允许UAV在其当前电池电量的情况下增加航行时间。以这种方式，在物品提供商没有准确地将有效载荷的装载与UAV的到达同步的情况下(即，当物品提供商在等待物品提供商装载有效载荷时造成迫使UAV悬停的延迟时)，ATSP可以减少UAV的浪费的能量消耗。
图6A、6B和6C示出了示例预备地点和结构，UAV可以在这些地点和结构上着陆、停泊和等待，以预期运输任务的请求。图6A示出了安装在建筑物上的多个着陆结构600A、600B和600C(即，600A-C)，UAV 625A、625B和625C可以在其上预备。着陆结构600A-C中的每一个可以分别包括垂直支撑结构645A、645B和645C(即645A-C)，以及其他组件。垂直支撑结构645A-C可以包括电梯平台、传送机平台或其他类型的运输装置，以从下方用户将有效载荷物品提升或移动到UAV 625A-C，反之亦然。图6A还示出了UAV 630A和630B直接在建筑物的屋顶上预备。UAV 630A-B可以使用着陆结构600A-C在UAV 625A-C完成其有效载荷的拾取或放下并离开着陆结构600A-C之后拾取或放下有效载荷物品。
例如，建筑物可以是地理区域500内的餐厅或仓库。该建筑物可能与预计请求UAV进行运输任务的物品提供商相关联或位于该物品提供商附近。通过在建筑物上预备UAV625A-C和630A-B，当与建筑物相关的物品提供商或附近的另一物品提供商请求或订购运输任务时，这些UAV将是准备好了的，以减少的或最小的延迟开始执行运输任务。也就是说，在请求运输任务后，物品提供商将不必等待UAV 625A-C和630A-B从UAV巢到达建筑物。
UAV 625A-C可以经由着陆结构600A-C的多个地点访问。例如，着陆结构600A可以靠近建筑物的门，允许用户在进入或离开建筑物时放下或拾取不同的有效载荷物品。着陆结构600B可以安装为建筑物的屋顶的部分或穿过建筑物的屋顶，并且因此可以向建筑物内(诸如在厨房中)的用户提供UAV运输服务(即，递送/放下)。例如，UAV 625B可以通过着陆在着陆结构600B上，经由垂直支撑结构645B向厨房中的厨师递送农产品或其他配料。着陆结构600C可以靠近或耦合到建筑物的窗户，允许经由窗户拾取/放下有效载荷物品。
图6B示出了着陆结构650，其可以包括着陆平台655和空腔(cavity)665。在示例中，着陆平台655可以附接到建筑物的外墙。着陆平台655可以占据非常小的空间，并且可以被放置在墙壁上的几乎任何地方，允许物品提供商和物品接收方利用UAV运输服务，而不干扰现有的结构或者需要很多的施工。着地(touchdown)区域，或者UAV 660接触并最初着陆在着陆平台655上的区域，可以被倾斜以通过利用重力将UAV 660引导到对接(docked)位置。空腔665的大小可以容纳有效载荷或者使有效载荷在装载和卸载过程中穿过其中。
图6C示出了另一个着陆结构670，其可以包括着陆平台675和空腔680。着陆平台675可以足够大以同时容纳或停靠多个UAV 685A和685B。空腔680也可以足够大，使得多个UAV 685A和685B可以同时装载或卸载。着陆结构670可以安装在商家的商店或餐厅的服务窗口690上。这样，商家或商家的顾客可以容易地接触到由UAV 685A和685B放下或拾取的有效载荷。
在一些实施例中，在预备地点的着陆结构可以配有电池充电器。因此，在UAV在预备地点等待服务请求时，UAV的电池可能会被充电或加满。因此，UAV可以运输有效载荷物品的范围可以扩大。
图7示出了用于从UAV上装载或卸载有效载荷的着陆结构。特别地，着陆结构700可以包括着陆平台705和垂直支撑结构745，该垂直支撑结构745可以附接到建筑物的外墙。在其他实施例中，垂直支撑结构745可以是自支撑的(freestanding)，或者可以采用现有基础设施的形式，诸如城市灯柱或蜂窝塔。UAV 725示出为停泊在着陆结构700上，并且包括绞盘马达790、系绳732和有效载荷耦合装置730。着陆结构600A-C、650和675可以以类似于着陆结构700的方式使用。
UAV 725可以着陆在着陆平台705上，并且可以从UAV 725中的绞盘系统解开系绳732，从而将有效载荷耦合装置730降到地面。在地面上，用户可以将有效载荷735固定到有效载荷耦合装置730上(即，在有效载荷物品拾取期间)，或者用户可以从有效载荷耦合装置730上移除有效载荷735(即，在有效载荷物品放下期间)。有效载荷耦合装置730可以包括挂钩，并且有效载荷735可以是具有手柄的袋子，该手柄可以围绕有效载荷耦合装置730的挂钩放置，从而将有效载荷735固定到有效载荷耦合装置730。
在有效载荷物品拾取的情况下，在固定有效载荷735之后，绞盘马达790可以绕系绳732以将有效载荷735和有效载荷耦合装置730提升至着陆平台705，直到有效载荷735已经完全穿过着陆平台705的空腔(未示出)。在有效载荷物品放下的情况下，在UAV 725着陆在着陆平台705上之后，绞盘马达790可以解开系绳732并朝着地面垂直向下延伸，从而降低有效载荷735。
基于UAV运输任务的预计的需求水平，ATSP的UAV可以在整个地理区域500的地点进行预备。图8示出了UAV在地理区域500内的预备地点800、802、804、806和808之间的示例分布。预备地点可以包括环境特征(例如，树木、灯柱、蜂窝塔等)和专用着陆结构(诸如着陆结构600A-C、650、675和700)的任意组合。例如，预备地点800和806可以是安装在与由标记514和517指示的物品提供商相关联的建筑物上的着陆结构。预备地点802、804和808可以是物品提供商附近的着陆结构或环境特征。预备地点800、802、804、806和808中的每一个可以包含多个UAV。
此外，预备地点800、802、804、806和808中的每一个可以位于相应的阈值距离内，分别由至少一个物品提供商的区域801、803、805、807和809示出。例如，预备地点800可以包括在其阈值距离内由标记512、513、514和515指示的物品提供商，预备地点802可以包括在其阈值距离内由标记508、510、511和512指示的物品提供商以及由标记522指示的物品接收方，预备地点804可以包括在其阈值距离内由标记520和521指示的物品提供商，预备地点806可以包括在其阈值距离内由标记516、517和518指示物品提供商，并且预备地点808可以包括由其阈值距离内的标记502、503、505和506指示的物品提供商。图8中未示出的额外的预备地点可以包括在地理区域500中，例如，以容纳与标记501、504、507、507和519相对应的物品提供商，以及与标记523、524、525、526和527相对应的物品接收方。
预备地点和物品提供商之间的这种接近可以允许UAV在阈值时间量内(例如，保证期望的平均响应时间)一致地响应物品提供商请求。例如，在预备地点800处预备的UAV可以在30秒内到达由标记512、513、514和515指示的物品提供商中的每一个。在一些实施例中，由预备的UAV执行的运输服务可以以与从UAV巢派遣的UAV执行的运输服务不同的费率出售给物品提供商。也就是说，物品提供商能够支付额外费用，以减少UAV到达进行有效载荷拾取的等待时间。此外，在一些情况下，为运输任务预订UAV的物品提供商因此允许ATSP更准确地调度和配置其的UAV机群，可能会为预备的UAV支付比没有预订预备的UAV的物品提供商更低的费率。
在计划由UAV执行运输任务的物品提供商请求这些运输任务或已经预订了这些运输任务之前，每个UAV可以在相应的地点进行预备。因此，例如，计划为由标记508指示的物品提供商服务的第一UAV可以在T8之前到达预备地点802，计划为由标记510指示的物品提供商服务的第二UAV可以在T10之前到达预备地点802，计划为由标记511指示的物品提供商服务的第三UAV可以在T11之前到达预备地点802，计划为由标记512指示的物品提供商服务的第四UAV可以在T12之前到达预备地点802，并且计划为由标记522指示的物品接收方服务的第五UAV可以在T22之前到达预备地点802。
在特定地点预备的UAV的数量可能取决于预计的需求水平的准确性、可靠性或置信(confidence)水平。例如，当置信水平低时，可能实际上预备比预计的需求水平指示的更少的UAV，以避免UAV在没有随后被物品提供商请求的情况下行进到预备地点。例如，预备的UAV中的一些可以被分配为预备地点的阈值距离内的一个以上的物品提供商服务。可替代地，可能实际上预备了超过预计的需求水平的UAV以在UAV故障或接收到超过预期数量的请求提供冗余能力。
为物品提供商预备UAV可涉及从UAV巢或从另一地点部署到预备地点的空的UAV，该空的UAV当前不承载有效载荷物品，并且因此能够从物品提供商处拾取有效载荷物品。另一方面，为物品接收方预备UAV可能涉及将装载有预测物品接收方会在未来时间窗口内订购的有效载荷物品的UAV部署到预备地点。这可能包括在将UAV部署到预备地点之前，将UAV发送给物品提供商，以拾取预测要订购的有效载荷物品。在一个示例中，ATSP可以预测物品接收方将订购有效载荷物品，并且作为响应，从物品提供商处购买并拾取该有效载荷物品。然后，ATSP可以在物品接收方附近用购买的有效载荷物品预备UAV，并等待物品接收方从ATSP订购物品。可替代地，物品提供商可以预测物品接收方将订购有效载荷物品，并且可以从ATSP订购要用物品接收方附近的物品预备的UAV。在一些情况下，ATSP和物品提供商可以以其他方式进行协调，以允许在物品接收方附近的有效载荷的预备，以预期物品接收方的订单。
在一些实施例中，被派遣为物品提供商执行运输任务的UAV可以是在物品提供商的阈值距离内的UAV中的一个。可替代地，可以选择不在物品提供商的阈值距离内的UAV来执行运输任务。例如，当当前在物品提供商的阈值距离内没有任何预备的UAV时，可以从离物品提供商最近但超出阈值距离的预备地点派遣UAV。类似地，当在物品提供商的阈值距离之外预备的UAV比在物品提供商的阈值距离之内预备的UAV更适合(例如，能够承载更重的有效载荷)于执行运输任务时，可以派遣更适合的UAV。此外，对用于运输任务的UAV的选择可以基于以下因素的组合：(i)预备地点和物品拾取地点之间的距离，(ii)拾取地点和递送地点之间的距离，以及(iii)递送地点和预备地点、派遣了UAV的随后的物品提供商、和/或UAV巢之间的距离。
VIII.示例UAV预配置操作
在预期到预计的需求的情况下，准备UAV巢的UAV也可涉及在在整个地理区域500中派遣UAV和/或预备UAV之前预配置UAV。每个UAV可以在多种物理配置之间进行物理上可重新配置，以适应不同类型的有效载荷物品。也就是说，ATSP可以利用其物理能力可以适应预计的需求水平和预计要运输的有效载荷物品的类型的一群可重新配置的UAV，而不是具有有固定的、不可重新配置的组件的专用UAV。
图9A、9B、10A和10B示出了基于预计要在地理区域500内运输的有效载荷物品的类型的UAV的示例预配置。图9A示出了UAV配置180A，其包括机身900A和四个旋翼182A以及四个相应的马达184A。类似地，图9B示出了UAV配置180B，其包括机身900B和四个旋翼182B以及四个相应的马达184B。尽管两种UAV配置180A和180B的机身900A和900B分别具有相同的大小，但是旋翼182B比旋翼182A大，并且马达184B比马达184A大并且功率更大。因此，通过使用小旋翼182A和小马达184A，UAV配置180A可以更好地适用于长距离运输小有效载荷物品。另一方面，通过使用大旋翼182B和大马达184B，UAV配置180B可以更好地适用于短距离运输大有效载荷物品。
如图5所示，当预计的需求水平指示预计第一数量的物品提供商将请求UAV进行小有效载荷(例如，阈值重量或体积内的有效载荷)的运输时，可以根据UAV配置180A重新配置UAV巢中的第一数量的UAV。类似地，当预计的需求水平指示第二数量的物品提供商期望将请求UAV进行大有效载荷(例如，超过阈值重量或体积的有效载荷)的运输时，可以根据UAV配置180B重新配置UAV巢中的第二数量的UAV。任何剩余的UAV都可以重新配置为使用不同的旋翼和马达，例如，可以提供有效载荷承载能力和能量消耗之间的平衡。尽管如此，物品提供商预计运输的有效载荷物品的类型和物品接收方预计接收的有效载荷物品的类型可以确定被派遣来完成这些运输任务的UAV的物理配置。
图10A示出了UAV配置1000A，其包括连接到UAV 1001A的有效载荷挂钩1002。类似地，图10B示出了UAV配置1000B，其包括连接到UAV1001B的隔热容器1004。尽管两种UAV配置1000A和1000B的UAV 1001A和1001B可以分别具有相似或相同的配置，但是UAV配置1000A和1000B在它们能够使用挂钩1002和隔热容器1004拾取和运输的有效载荷物品的类型上是不同的。通过使用挂钩1002，UAV配置1000A一般可以适于运输大范围的有效载荷。另一方面，通过使用隔热容器1004，UAV配置1000B可以特别适于运输对温度敏感的有效载荷，诸如食品、化学品或生物样品，以及其他可能性。
当预计的需求水平指示预计第一数量的物品提供商将请求UAV进行食品的运输时(例如，在午餐或晚餐时间左右)，可以根据UAV配置1000B重新配置UAV巢中的第一数量的UAV。可以根据UAV配置1000A或具有不同类型有效载荷耦合装置的另一UAV配置，对任何剩余的UAV进行重新配置，以准备在地理区域中其他任务的执行。同样，对各种运输任务的需求可能会驱动被派遣来完成这些运输任务的UAV的物理配置。
额外的UAV配置是可能的。也就是说，可以选择多个可交换UAV组件中的每一个，以便为特定任务准备或优化UAV。例如，可以根据包括大旋翼182B和大马达184B以及多个隔热容器1004(或一个较大隔热容器)的UAV配置来预配置预计要运输餐饮食品订单的UAV。在一些实现方式中，可以预配置UAV以用于一系列预计要执行的运输任务。也就是说，可以预配置UAV为处理一系列可能类型的有效载荷物品，而不是适于运输一种特定类型的有效载荷物品。例如，UAV可能配置有足以提升有效载荷物品范围中最重的有效载荷物品的马达和旋翼。
IX.额外示例操作
图11示出了与基于预计的需求水平的UAV的派遣相关的示例操作的流程图1100。这些操作可以由UAV 200、系统300、ATSP控制系统401或本文所讨论的一个或多个其他计算设备或系统来执行。
框1102可以包括通过控制系统确定与无人机(UAV)的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平。第一类型的运输任务可以与多个有效载荷类型的第一有效载荷类型相关联。UAV中的每一个可以在至少与第一有效载荷类型相对应的第一配置和与有效载荷类型的第二有效载荷类型相对应的第二配置之间物理上可重新配置。
UAV可以由空运服务提供商(ATSP)操作。ATSP可以将UAV容纳在可以为地理区域内的多个物品提供商提供服务的UAV巢中。该UAV巢的地点可以不同于物品提供商的地点(例如，ATSP和物品提供商可以是分离的实体)。
框1104可以包括由控制系统基于运输任务的第一类型的预计的需求水平来确定(i)第一数量的具有第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有第二配置的UAV。
框1106可以包括，在与预计的需求水平相对应的时间或接近该时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务。一个或多个UAV可以包括至少第一数量的具有第一配置的UAV。
在一些实施例中，一个或多个UAV还可以包括第二数量的具有第二配置的UAV。
在一些实施例中，提供一个或多个UAV来执行运输任务可以包括，在与预计的需求水平相对应的时间之前，将一个或多个UAV派遣到分布在预计的需求水平对应的地理区域内的多个预备地点。多个预备地点中的每一个可以配置为在其上具有至少一个UAV着陆。响应于接收到对第一类型的运输任务的请求，可以从多个预备地点派遣具有第一配置的UAV以执行所请求的第一类型的运输任务。
在一些实施例中，多个预备地点可以包括分布在整个地理区域的着陆结构。
在一些实施例中，多个预备地点可以包括地理区域内的环境特征。
在一些实施例中，可以基于预计的需求水平确定将一个或多个UAV派遣到的多个预备地点。
在一些实施例中，多个有效载荷类型的有效载荷物品可以由地理区域中的物品提供商提供。空运服务提供商(ATSP)可以操作UAV。ATSP可以将UAV容纳在不同于物品提供商地点的UAV巢穴地点。多个预备地点中的至少一个预备地点可以在至少一个物品提供商的阈值距离内。
在一些实施例中，多个有效载荷类型的有效载荷物品可以由物品提供商提供。空运服务提供商(ATSP)可以操作UAV。ATSP可以将UAV容纳在不同于物品提供商地点的UAV巢穴地点。第一类型的运输任务的预计的需求水平可以指示预测由物品提供商请求第一类型的运输任务的预计的时间。基于UAV巢地点和物品提供商的地点之间的距离，可以确定UAV巢地点和物品提供商地点之间的中转时间(transit time)。基于该中转时间，可以从UAV巢地点派遣一个或多个UAV，以在预计的时间或之前到达物品提供商的地点。
在一些实施例中，多个有效载荷类型的有效载荷物品可以由地理区域中的物品提供商提供。可以从地理区域中的物品提供商的第一物品提供商接收第一有效载荷类型的第一有效载荷物品，并且由第一数量的具有第一配置的UAV中的第一UAV接收第一有效载荷类型的第一有效载荷物品。可以从第一物品提供商接收第一有效载荷物品的目的地。可以使第一UAV将第一有效载荷物品从第一物品提供商的地点运输到目的地。可以在从UAV巢派遣第一UAV之前、在从预备地点派遣第一UAV之前、在第一UAV从UAV巢中转(transit)到预备地点或者从预备地点中转到第一物品提供商的过程中、或者在第一UAV从第一物品提供商处获得第一有效载荷物品之后，从第一物品提供商处接收第一有效载荷物品的目的地。
在一些实施例中，第一类型的运输任务的预计的需求水平指示(i)从其拾取第一有效载荷类型的有效载荷物品的源地点和(ii)预测将请求一类型的运输任务的第预计的时间。
在一些实施例中，第一类型的运输任务的预计的需求水平指示(i)将第一有效载荷类型的有效载荷物品递送到的目的地，以及(ii)预测将请求第一有效载荷类型的有效载荷物品的递送的预计的时间。提供一个或多个UAV来执行运输任务可以包括基于预计的时间将承载第一类型的有效载荷物品的第一数量的UAV派遣到目的地。
在一些实施例中，第一数量的具有第一配置的UAV中的每一个都可以配置为运输第一有效载荷类型的有效载荷物品。
在一些实施例中，可以通过将第一数量的UAV的一个或多个组件调换为第一类型的组件，将第一数量的UAV配置为具有第一配置。可以通过将第二数量的UAV的一个或多个组件调换为第二类型的组件，将第二数量的UAV配置为具有第二配置。提供来执行运输任务的一个或多个UAV还可以包括具有至少第二数量的第二配置的UAV。
在一些实施例中，将第一数量的UAV配置为具有第一配置可以包括将第一数量的UAV配置为具有被配置为承载第一有效载荷类型的第一类型的有效载荷物品的有效载荷容器。将第二数量的UAV配置为具有第二配置包括将第二数量的UAV配置为具有被配置为承载多个有效载荷类型的第二有效载荷类型的第二类型的有效载荷物品的有效载荷容器。该第二有效载荷类型可以不同于该第一有效载荷类型。
在一些实施例中，第一有效载荷类型的有效载荷物品可以包括食品。第一类型的有效载荷容器可以包括配置为接收食品的隔热腔。
在一些实施例中，预计的需求水平可以是第一预计的需求水平。对于第一预计的需求水平对应的地理区域，可以确定多种类型的运输任务的第二类型的运输任务的第二预计的需求水平。该第二类型的运输任务的可以与多个有效载荷类型的第二有效载荷类型相关联。第一数量的具有第一配置的UAV和第二数量的具有第二配置的UAV还可以基于第二类型的运输任务的第二预计的需求水平来确定。提供来执行运输任务的一个或多个UAV还可以包括至少第二数量的具有第二配置的UAV。
在一些实施例中，第一数量的具有第一配置的UAV和第二数量的具有第二配置的UAV可以每个包括零个或更多个UAV。
图12示出了与基于预计的需求水平的UAV的派遣相关的示例操作的流程图1200。这些操作可以由UAV 200、系统300、ATSP控制系统401或本文所讨论的一个或多个其他计算设备或系统来执行。
框1202可以包括由控制系统且针对地理区域，确定与该地理区域中的物品提供商对无人机(UAV)的运输任务的需求相对应的预计的需求水平。
框1204可以包括由控制系统基于预计的需求水平，在开始一个或多个运输任务之前，确定一个或多个UAV可以着陆的地理区域内的一个或多个预备地点。
框1206可以在与预计的需求水平相对应的时间之前，将一个或多个UAV派遣到一个或多个预备地点。
在一些实施例中，空运服务提供商(ATSP)可以操作UAV。ATSP可以将UAV容纳在不同于物品提供商地点的UAV巢穴地点。将一个或多个UAV哦爱钱到一个或多个预备地点可能包括将UAV从UAV巢地点派遣到一个或多个预备地点。
在一些实施例中，预计的需求水平可以指示预计要请求运输任务的地理区域中的物品提供商的分布。一个或多个预备地点中的至少一个预备地点可以在地理区域内的至少一个物品提供商的阈值距离内。
X.结论
本公开不限于本申请中所描述的特定实施例，其旨在作为各个方面的说明。在不脱离本公开范围的情况下，可以进行多种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是清晰的。除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能等同的方法和装置对于本领域技术人员来说从前面的描述中将是清晰的。这种修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。
以上详细描述参考附图描述了所公开的系统、设备和方法的各种特征和功能。本文和附图中描述的示例实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。容易理解的是，如本文中一般描述的和附图中示出的，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，在本文中明确考虑了所有上述内容。
表示信息的处理的块可以对应于可以被配置为执行本文描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。可替代地或附加地，表示信息的处理的块可以对应于模块、段或程序代码的部分(包括相关的数据)。程序代码可以包括由处理器可执行的一个或多个指令，用于实现方法或技术中的特定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关的数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘或硬盘驱动器或者其他存储介质的存储设备。
计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如存储短时期数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(random accessmemory，RAM)。计算机可读介质还可以包括存储长时期程序代码和/或数据的非暂时性计算机可读介质，诸如二级或永久长期存储，如只读存储器(read only memory，ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(compact-disc read only memory，CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。例如，可以认为计算机可读介质是计算机可读存储介质，或者有形存储设备。
此外，表示一个或多个信息传输的块可以对应于同一物理设备中的软件和/或硬件模块之间的信息传输。然而，其他信息传输可以在不同物理设备中的软件模块和/或硬件模块之间进行。
图中所示的特定布置不应被视为限制性的。应当理解，其他实施例可以包括给定附图中所示的或多或少的每个元件。此外，一些图示的元件可以组合或省略。此外，示例实施例可以包括图中未示出的元件。
此外，本说明书或权利要求中的元件、块或步骤的任何列举都是为了清楚的目的。因此，这种列举不应被解释为要求或暗示这些元件、块或步骤遵循特定的布置或以特定的顺序执行。
尽管本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是清晰的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的，而不是为了限制，真正的范围由所附的权利要求指示。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
由控制系统确定与无人机UAV的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平，其中所述第一类型的运输任务与多种有效载荷类型的第一有效载荷类型相关联，其中所述UAV中的每个在至少与所述第一有效载荷类型相对应的第一配置和与所述有效载荷类型的第二有效载荷类型相对应的第二配置之间物理上可重新配置；
由所述控制系统基于所述第一类型的运输任务的预计的需求水平确定(i)第一数量的具有所述第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有所述第二配置的UAV；以及
在与所述预计的需求水平相对应的时间处或接近所述时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务，其中所述一个或多个UAV包括至少所述第一数量的具有所述第一配置的UAV。
2.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述一个或多个UAV来执行运输任务包括：
在与所述预计的需求水平相对应的时间之前，将所述一个或多个UAV派遣到分布在所述预计的需求水平对应的地理区域内的多个预备地点，其中所述多个预备地点中的每一个被配置为在其上具有至少一个UAV着陆；以及
响应于接收到对所述第一类型的运输任务的请求，从所述多个预备地点派遣具有所述第一配置的UAV以执行请求的第一类型的运输任务。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个预备地点包括分布在整个所述地理区域的着陆结构。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个预备地点包括所述地理区域内的环境特征。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括：
基于所述预计的需求水平，确定将所述一个或多个UAV派遣到的所述多个预备地点。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个有效载荷类型的有效载荷物品由所述地理区域中的物品提供商提供，其中空运服务提供商ATSP操作所述UAV，其中所述ATSP将所述UAV容纳在不同于所述物品提供商的地点的UAV巢地点处，并且其中所述多个预备地点中的至少一个预备地点在所述物品提供商中的至少一个的阈值距离内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个有效载荷类型的有效载荷物品由物品提供商提供，其中空运服务提供商ATSP操作所述UAV，其中所述ATSP将所述UAV容纳在不同于所述物品提供商的地点的UAV巢地点，其中所述第一类型的运输任务的预计的需求水平指示预测由所述物品提供商请求的所述第一类型的运输任务的预计的时间，并且其中所述方法还包括：
基于所述UAV巢地点和所述物品提供商地点之间的距离，确定所述UAV巢地点和所述物品提供商地点之间的中转时间；以及
根据所述中转时间，从所述UAV巢地点派遣所述一个或多个UAV，以在所述预计的时间或之前到达所述物品提供商的地点。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个有效载荷类型的有效载荷物品由地理区域中的物品提供商提供，并且其中所述方法还包括：
由所述第一数量的具有所述第一配置的UAV中的第一UAV，从所述地理区域中的所述物品提供商的第一物品提供商接收所述第一有效载荷类型的第一有效载荷物品；
从所述第一物品提供商接收所述第一有效载荷物品的目的地；以及
使所述第一UAV将所述第一有效载荷物品从所述第一物品提供商的地点运输到所述目的地。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一类型的运输任务的预计的需求水平指示(i)从其拾取所述第一有效载荷类型的有效载荷物品的源地点，以及(ii)预测将请求的所述第一类型的运输任务的预计的时间。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一类型的运输任务的预计的需求水平指示(i)将所述第一有效载荷类型的有效载荷物品递送到的目的地，以及(ii)预测将请求的所述第一有效载荷类型的有效载荷物品的递送的预计的时间，并且其中，提供所述一个或多个UAV以执行运输任务包括：
基于所述预计的时间，将承载所述第一类型的有效载荷物品的所述第一数量的UAV派遣到所述目的地。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一数量的具有所述第一配置的UAV中的每一个被配置为运输所述第一有效载荷类型的有效载荷物品。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过将所述第一数量的UAV中的一个或多个组件调换为第一类型的组件，将所述第一数量的UAV配置为具有所述第一配置；以及
通过将所述第二数量的UAV中的一个或多个组件调换为第二类型的组件，将所述第二数量的UAV配置为具有所述第二配置，其中，提供来执行运输任务的一个或多个UAV还包括至少所述第二数量的具有所述第二配置的UAV。
13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述第一数量的UAV配置为具有所述第一配置包括将所述第一数量的UAV配置为具有被配置为承载所述第一有效载荷类型的有效载荷物品的第一类型的有效载荷容器，其中将所述第二数量的UAV配置为具有所述第二配置包括将所述第二数量的UAV配置为具有被配置为承载所述多个有效载荷类型的第二有效载荷类型的有效载荷物品的第二类型的有效载荷容器，其中所述第二有效载荷类型不同于所述第一有效载荷类型。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一有效载荷类型的有效载荷物品包括食品，并且其中，所述第一类型的有效载荷容器包括配置为接收所述食品的隔热腔。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述预计的需求水平是第一预计的需求水平，并且其中所述方法还包括：
对于所述第一预计的需求水平对应的地理区域，确定所述多种类型的运输任务的第二类型的运输任务的第二预计的需求水平，其中所述第二类型的运输任务与所述多种有效载荷类型的第二有效载荷类型相关联；以及
还基于所述第二类型的运输任务的第二预计的需求水平来确定所述第一数量的具有所述第一配置的UAV和所述第二数量的具有所述第二配置的UAV，其中提供来执行运输任务的所述一个或多个UAV还包括至少所述第二数量的具有所述第二配置的UAV。
16.一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当由计算设备执行时，所述指令使得所述计算设备执行操作，所述操作包括：
确定与无人机UAV的多种类型的运输任务的第一类型的需求相对应的预计的需求水平，其中所述第一类型的运输任务与多种有效载荷类型的第一有效载荷类型相关联，其中所述UAV中的每个在至少与所述第一有效载荷类型相对应的第一配置和与所述有效载荷类型的第二有效载荷类型相对应的第二配置之间物理上可重新配置；
基于所述第一类型的运输任务的预计的需求水平确定(i)第一数量的具有所述第一配置的UAV和(ii)第二数量的具有所述第二配置的UAV；以及
在与所述预计的需求水平相对应的时间或接近所述时间，提供一个或多个UAV来执行运输任务，其中所述一个或多个UAV包括至少所述第一数量的具有所述第一配置的UAV。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，提供所述一个或多个UAV来执行运输任务包括：
在与所述预计的需求水平相对应的时间之前，将所述一个或多个UAV派遣到分布在所述预计的需求水平对应的地理区域内的多个预备地点，其中所述多个预备地点中的每一个被配置为在其上具有至少一个UAV着陆；以及
响应于接收到对所述第一类型的运输任务的请求，从所述多个预备地点派遣具有所述第一配置的UAV以执行请求的第一类型的运输任务。
18.一种方法，包括：
由控制系统且针对地理区域，确定与所述地理区域中的物品提供商对无人机(UAV)的运输任务的需求相对应的预计的需求水平；
由所述控制系统基于所述预计的需求水平，在开始一个或多个运输任务之前，确定所述地理区域内一个或多个所述UAV可以着陆的一个或多个预备地点；以及
在与所述预计的需求水平相对应的时间之前，将所述一个或多个UAV派遣到所述一个或多个预备地点。
19.根据权利要求18所述的方法，其中空运服务提供商ATSP操作所述UAV，其中所述ATSP将所述UAV容纳在不同于所述物品提供商的地点的UAV巢地点，并且其中将所述一个或多个UAV派遣到所述一个或多个预备地点包括将所述一个或多个UAV从所述UAV巢地点派遣到所述一个或多个预备地点。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述预计的需求水平指示预计要请求所述运输任务的所述地理区域中的物品提供商的分布，并且其中，所述一个或多个预备地点中的至少一个预备地点在所述地理区域内的至少一个物品提供商的阈值距离内。
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