CN113257041A - 使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于跨载具载具导航的方法、系统和非暂态计算机可读介质。例如，方法可包括：从多个检测节点中的检测节点接收检测消息，该检测消息包括用于检测到的载具的检测到的载具信息；获取附近载具状态信息，该附近载具状态信息包括指示除所检测到的载具之外的多个附近载具的位置、速度、轨道、航向或飞行路径的信息；执行对所检测到的载具信息和附近载具状态信息的分析以确认所检测到的载具的状态，或者确定所检测到的载具为入侵载具；以及基于该分析将消息从多个附近载具中传输到相关载具。

Description

使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的系统和方法
技术领域
本公开的各种实施方案整体涉及用于载具导航的系统和方法，并且更具体地，涉及用于使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的系统和方法。
背景技术
城市空中交通(UAM)的基础设施和过程可面临若干挑战。例如，UAM可需要大量的数据收集、通信、处理和报告，以确保及时、安全且有效的资源分配以用于UAM环境中的行进。例如，认证机构可要求UAM载具的操作员确保对载具操作的特定容差，诸如除了别的之外，交通限制内足够的载具间距以及入侵躲避。这些类型的容差中的每一者的数据可能需要在UAM载具的飞行过程期间每隔几秒或甚至每秒多次进行报告和检查，以确保城市环境中的UAM载具安全地运行。此外，相同的数据可用于有效地管理UAM载具(例如，用于维护和调度目的)。随着UAM交通量的增加，在没有附加基础设施和过程的情况下确保交通间距和入侵躲避的挑战可能变得困难，以检测载具定位和入侵载具、确定载具的状态、确定是否满足安全容差以及报告纠正动作或躲避动作。
本公开涉及克服上文所述的挑战中的一者或多者。
发明内容
根据本公开的某些方面，公开了使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的系统和方法。
例如，方法可包括：从多个检测节点中的检测节点接收检测消息，该检测消息包括用于检测到的载具的检测到的载具信息；获取附近载具状态信息，所述附近载具状态信息包括指示除所检测到的载具之外的多个附近载具的位置、速度、轨道、航向或飞行路径的信息；执行对所检测到的载具信息和所述附近载具状态信息的分析以确认所检测到的载具的状态，或者确定所检测到的载具为入侵载具；以及基于该分析将消息从多个附近载具中传输到相关载具。
系统可包括：多个检测节点；和服务。该服务可包括：存储指令的存储器，以及执行指令以执行过程的处理器。该过程可包括：从多个检测节点中的检测节点接收检测消息，该检测消息包括用于检测到的载具的检测到的载具信息；获取附近载具状态信息，所述附近载具状态信息包括指示除所检测到的载具之外的多个附近载具的位置、速度、轨道、航向或飞行路径的信息；执行对所检测到的载具信息和所述附近载具状态信息的分析以确认所检测到的载具的状态，或者确定所检测到的载具为入侵载具；以及基于该分析将消息从多个附近载具中传输到相关载具。
非暂态计算机可读介质可存储指令，指令在由处理器执行时使得处理器执行方法。该方法可包括：从多个检测节点中的检测节点接收检测消息，该检测消息包括用于检测到的载具的检测到的载具信息；获取附近载具状态信息，所述附近载具状态信息包括指示除所检测到的载具之外的多个附近载具的位置、速度、轨道、航向或飞行路径的信息；执行对所检测到的载具信息和所述附近载具状态信息的分析以确认所检测到的载具的状态，或者确定所检测到的载具为入侵载具；以及基于该分析将消息从多个附近载具中传输到相关载具。
所公开的实施方案的附加目的和优点将在下面的说明书中部分地阐述，并且部分地将根据说明书变得显而易见，或者可通过实施所公开的实施方案来认识。
应当理解，前述大体描述和下文详细描述均仅为示例性的和说明性的，而非局限于所公开的受权利要求书保护的实施方案。
附图说明
结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施方案，并且连同说明书一起用于解释所公开的实施方案的原理。
图1示出了示例性环境，其中可实现本公开的用于自动化跨载具导航的方法、系统和其他方面。
图2示出了根据一个或多个实施方案的用于自动化跨载具导航的示例性系统。
图3A和图3B示出了根据一个或多个实施方案的用于自动化跨载具导航的载具和计算系统的示例性框图。
图4示出了根据一个或多个实施方案的用于使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的流程图。
图5示出了根据一个或多个实施方案的用于使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的流程图。
图6示出了根据一个或多个实施方案的用于使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的流程图。
图7示出了可执行本文给出的技术的示例性系统。
具体实施方式
本公开的各种实施方案整体涉及使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航。
一般来讲，本公开涉及用于使用传感器数据融合进行载具导航的系统和方法。本公开的系统可包括在整个UAM环境中能够充当信标和传感器的多个节点。使用节点作为检测和询问系统，节点可以检测已知载具和入侵载具，并且将两者的准确位置信息报告给云服务。云服务可以组合来自节点和已知载具两者的信息，以确保所有已知载具的安全容差。例如，云服务可以从节点接收未知载具的检测消息；云服务可以确定未知载具是否正在影响任何本地已知载具的分离阈值；并且，如果是，则将入侵消息传输到那些受影响的载具。此外，云服务还可以接收已知载具的检测消息；确认所述已知载具位置；并且如果已知载具遵循/未遵循计划/非计划飞行路径，则传输确认或警示消息以便帮助已知载具导航。
虽然本公开描述了涉及飞行器的系统和方法，但应当理解，本公开的系统和方法适用于载具的管理，包括无人机、汽车、船舶或者任何其他自主和/或互联网连接载具的管理。
如图1所示，图1示出了可实现本公开的方法、系统和其他方面的示例性环境。图1的环境可包括空域100和一个或多个中心港111-117。中心港(诸如111-117中的任一者)可以是其中飞行器可起飞、着陆或保持停放的地面设施(例如，机场、垂直升降机场、直升机机场、垂直升降停机坪、直升机停机坪、临时着陆/起飞设施等)。空域100可容纳各种类型的飞行器131-133(统称为“飞行器131”，除非本文另外指明)，这些飞行器在各种高度并经由各种路线141飞行。飞行器(诸如飞行器131a-133b中的任一者)可以是能够在两个或更多个中心港111-117之间行进的任何空中运输装置或载具，诸如飞机、垂直起飞和着陆飞行器(VTOL)、无人机、直升机、无人驾驶航空载具(UAV)、热气球、军用飞行器等。飞行器131a-133b中的任一者可使用对应于每个飞行器或每个中心港的载具管理计算机通过通信网络来彼此连接和/或连接到中心港111-117中的一者或多者。每个载具管理计算机可包括计算设备和/或通信设备，如下文在图3A和图3B中更详细地描述。如图1所示，示出了共享空域100的不同类型的飞行器，这些飞行器以举例的方式被区分为模型131(飞行器131a和131b)、模型132(飞行器132a、132b和132c)和模型133(飞行器133a和133b)。
如图1进一步所示，空域100可具有一个或多个天气约束121、空间限制122(例如，建筑物)和临时飞行限制(TFR)123。这些是可要求飞行器的载具管理计算机考虑和/或分析以便导出飞行器的最安全和最佳飞行轨迹的示例性因素。例如，如果计划从中心港112行进到中心港115的飞行器的载具管理计算机预测飞行器可能受到空域中的不利天气条件(诸如天气约束121)的影响，则载具管理计算机可通过远离天气约束121的轻微弯曲(例如，向北绕行)来修改直接路径(例如，中心港112和中心港115之间的路线141)以形成偏离的路线142。例如，偏离的路线142可确保飞行器的路径和时间(例如，飞行轨迹的4-D坐标)不与天气约束121的任何位置和时间坐标(例如，天气约束121的4-D坐标)相交。
作为另一个示例，飞行器131b的载具管理计算机可在起飞之前预测由建筑物引起的空间限制122将阻碍飞行器131b从中心港112飞行到中心港117的直接飞行路径，如图1所示。响应于该预测，飞行器131b的载具管理计算机可生成具有绕过与那些特定建筑物相关联的三维区(例如，包括位置和高度的区)的载具路径的4-D轨迹。作为又一个示例，飞行器133b的载具管理计算机可在起飞之前预测TFR 123以及另一飞行器132c的一些可能4-D轨迹将阻碍飞行器133b的直接飞行路径或与其冲突，如图1所示。作为响应，飞行器133b的载具管理计算机可生成具有不与TFR 123的4-D坐标或其他飞行器132c的4-D轨迹相交的路径和时间坐标的4-D轨迹。在这种情况下，TFR 123以及与另一飞行器132c的碰撞风险是动态因素的示例，这些动态因素可以是有效的或无效的，这取决于计划的行进时间、TFR的有效时间以及其他飞行器132c的路径和时间表。如这些示例中所述，可在飞行器的起飞之前完成4-D轨迹导出过程，包括任何修改或重新协商。
作为另一个示例，飞行器131b的载具管理计算机可确定使用被留出以专用于或非专用于飞行器131的路线141中的一者。飞行器131b可生成具有遵循路线141中的一条路线的载具路径的4-D轨迹。
如上所指示，图1仅设置为包括示例性类型的飞行器、中心港、区、限制和路线的空域的示例性环境。关于飞行器、中心港、区、限制和路线的具体细节，其他示例也是可能的，并且可与相对于图1所述的内容不同。例如，除了上述那些之外，可成为轨迹导出因素的区和限制的类型可包括中心港的可用性、预留路径或天空车道(例如，路线141)、向外延伸到特定高度水平的任何源于地面的障碍物、任何已知的避开区(例如，噪声敏感区)、空中运输法规(例如，与机场的接近度)等。在导出过程期间，可考虑使得能够从两个中心港之间的直接路径或最短路径修改4-D轨迹的任何因素。
图2示出了根据一个或多个实施方案的示例性系统。图2中示出的系统200可包括一个或多个飞行器(诸如飞行器131)、一个或多个入侵飞行器230、云服务205、一个或多个通信站210和/或一个或多个地面站215。一个或多个飞行器131可沿路线141中的路线从第一中心港(例如，中心港114)行进到第二中心港(例如，中心港112)。在中心港(诸如中心港111-117)之间、中心港附近和/或中心港上，一个或多个地面站215可沿着路线141/靠近路线/在路线上/在路线下分布(例如，均匀地、基于交通考虑等)。在中心港(诸如中心港111-117)之间、中心港附近和/或中心港上，一个或多个通信站210可分布(例如，均匀地、基于交通考虑等)。一个或多个地面站215中的一些(或全部)可与一个或多个通信站210中的通信站210配对。
一个或多个地面站215中的每个地面站可包括应答器系统、雷达系统和/或数据链路系统。
地面站215的雷达系统可包括定向雷达系统。定向雷达系统可向上指向(例如，从地面朝向天空)，并且定向雷达系统可传输波束220以在路线141的一部分上提供三维覆盖。波束220可以是窄波束。波束220的三维覆盖可在地面站215的正上方或以各种倾斜角(相对于竖直方向)。定向雷达系统可检测波束220的三维覆盖内的对象，诸如飞行器131。定向雷达系统可通过皮肤检测来检测对象。在地面站215定位在中心港(诸如中心港112)上的情况下，定向雷达系统可传输波束225以在中心港112上方提供三维覆盖。波束225也可以一定角度(从竖直方向)倾斜以检测到达、下降到和着陆在中心港112上的对象。波束220/225可通过机械方式(通过移动雷达系统)、电子方式(例如，相控阵列)或通过软件(例如，数字相控阵雷达)或它们的任何组合来控制。
地面站215的应答器系统可包括ADS-B和/或模式S应答器，和/或其他应答器系统(统称为询问器系统)。询问器系统可具有至少一个定向天线。定向天线可瞄准路线141的一部分。例如，瞄准路线141的部分可减小用询问覆盖生态系统(例如，飞行器131)的可能性，如询问器系统使用全向天线的情况那样。定向天线可通过以与上文针对雷达系统所讨论的波束220/225相同或不同的波束模式传输信号来瞄准路线141的特定部分。询问器系统可在路线141的部分内将询问消息传输到的飞行器诸如飞行器131。询问消息可包括询问器系统的标识符和/或请求飞行器诸如飞行器131传输识别消息。询问器系统可接收来自飞行器诸如飞行器131的识别消息。识别消息可包括飞行器的标识符和/或飞行器的应答器飞行器数据(例如，速度、位置、轨道等)。
如果雷达系统检测到对象并且应答器系统没有从对象接收到对应的识别消息(或者确实接收到识别消息，但是该识别消息是不合法的识别消息，例如，未授权飞行器的标识符)，则地面站215可确定对象是入侵飞行器230。地面站215然后可将入侵警示消息传输到云服务205。如果雷达系统检测到对象并且应答器系统从对象接收到对应的识别消息，则地面站215可确定对象是合法飞行器。地面站215然后可将合法飞行器消息传输到云服务205。除此之外或另选地，地面站215可基于对象的检测以及地面站215是否接收到识别消息(“响应消息”)来传输检测消息；因此，地面站215可不确定所检测的对象是入侵飞行器还是合法飞行器，而是向云服务205发送检测消息以供云服务205确定所检测的对象是入侵飞行器还是合法飞行器。
地面站215的数据链路系统可与一个或多个通信站210中的至少一者通信。一个或多个通信站210中的每一者可与通信站210周围区域内的一个或多个地面站215中的至少一者进行通信，以从一个或多个地面站215接收数据或将数据传输到一个或多个地面站。一些通信站210或没有通信站可以不与地面站215直接通信，而是可以替代地为从与地面站215直接通信的其他通信站210的中继器。例如，地面站215中的每一者可与通信站210中的最近通信站(直接或间接地)通信。除此之外或另选地，地面站215可与具有针对地面站215的最佳信号、最佳带宽等的通信站210通信。一个或多个通信站210可包括无线通信系统以与地面站215的数据链路系统通信。无线通信系统可根据例如3G/4G/5G标准实现蜂窝通信。无线通信系统可启用Wi-Fi通信、蓝牙通信、或其他短程无线通信。除此之外或另选地，一个或多个通信站210可基于有线通信(诸如以太网、光纤等)与一个或多个地面站215中的一者或多者进行通信。
例如，地面站215可将入侵警示消息或合法飞行器消息(和/或检测消息)传输到通信站210。然后，通信站210可(直接地或通过另一个通信站210间接地)将入侵警示消息或合法飞行器消息(和/或检测消息)中继到云服务205。
一个或多个通信站210还可以与一个或多个飞行器诸如飞行器131通信，以从一个或多个飞行器接收数据以及将数据传输到该一个或多个飞行器。例如，一个或多个通信站210可在云服务205和载具诸如飞行器131之间中继数据。
云服务205可与一个或多个通信站210通信和/或直接(例如，经由卫星通信)与飞行器诸如飞行器131通信。云服务205可向飞行器131提供指令、数据和/或警告。云服务205可接收来自飞行器131的确认、来自飞行器131的飞行器数据和/或来自飞行器131的其他信息。例如，云服务205可向飞行器131提供天气数据、交通数据、中心港(诸如中心港111-117)的着陆区数据、更新的障碍物数据、飞行计划数据等。云服务205还可将软件即服务(SaaS)提供给飞行器131以根据服务合同、来自飞行器131的API请求等执行各种软件功能，诸如导航服务、飞行管理系统(FMS)服务等。
图3A和图3B示出了根据一个或多个实施方案的系统的载具的示例性框图。图3A和图3B可分别示出载具(诸如飞行器131-133)的框图300A和框图300B。一般来讲，框图300A可示出飞行员驾驶的或半自主载具的系统、信息/数据和该系统之间的通信，而框图300B可示出全自主载具的系统、信息/数据和该系统之间的通信。飞行器131可以是飞行员驾驶的或半自主载具和/或完全自主载具中的一者。
飞行器131的框图300A可包括载具管理计算机302以及电气、机械和/或软件系统(统称为“载具系统”)。该载具系统可包括：一个或多个显示器304；通信系统306；一个或多个应答器308；飞行员/用户界面324，其用于接收和传送来自飞行器131的飞行员和/或用户310的信息；飞行器131的结构346(诸如门、座椅、轮胎等)上的边缘传感器312；电力系统378，其用于向致动系统360提供电力；相机316；GPS系统354；机载载具导航系统314；飞行控制计算机370；和/或一个或多个数据存储系统。载具管理计算机302和载具系统可通过有线或无线通信接口中的一者或组合来连接，诸如通过Wi-Fi或以太网的TCP/IP通信(具有或不具有交换机)、RS-422、ARINC-429或其他通信标准(根据需要具有或不具有协议交换机)。
载具管理计算机302可至少包括网络接口、处理器和存储器，其各自经由总线彼此耦接或经由有线或无线连接(例如，Wi-Fi、以太网、并行或串行ATA等)间接地彼此耦接。存储器可存储载具管理程序，并且处理器可执行载具管理程序。该载具管理程序可包括天气程序322、检测/感测和避开(D/S&A)程序334、飞行路线选择程序344、载具状态/健康程序352、通信程序368、飞行控制程序370和/或垂直升降机场状态程序372(统称为“子程序”)。根据载具管理程序的程序代码，载具管理程序可从子程序获得输入并且将输出发送到子程序以管理飞行器131。根据载具管理程序的程序代码，载具管理程序还可从载具系统获得输入并且将指令/数据输出到载具系统。
载具管理计算机302可将指令/数据/图形用户界面传输到一个或多个显示器304和/或飞行员/用户界面324。一个或多个显示器304和/或飞行员/用户界面324可接收用户输入，并且将用户输入传输到载具管理计算机302。
通信系统306可包括各种数据链路系统(例如，卫星通信系统)、蜂窝通信系统(例如，LTE、4G、5G等)、无线电通信系统(例如，HF、VHF等)和/或无线局域网通信系统(例如，Wi-Fi、蓝牙等)。通信系统306可根据通信程序368启用以上讨论的飞行器131与外部网络、服务和云服务205之间的通信。外部网络的示例可包括广域网(诸如互联网)。服务的示例可包括天气信息服务318、交通信息服务等。
一个或多个应答器308可包括询问器系统。飞行器131的询问器系统可为ADS-B、模式S应答器和/或其他应答器系统。询问器系统可具有全向天线和/或定向天线(询问器系统天线)。询问器系统天线可传输/接收信号以传输/接收询问消息和传输/接收识别消息。例如，响应于接收到询问消息，询问器系统可例如从机载载具导航系统314获得飞行器131的标识符和/或飞行器131的应答器飞行器数据(例如，速度、位置、轨道等)；以及传输识别消息。相反，询问器系统可将询问消息传输到附近飞行器；以及接收识别消息。一个或多个应答器308可将消息发送到载具管理计算机302，以报告从其他飞行器和/或地面站215接收/传输到其的询问消息和/或识别消息。如上所讨论，询问消息可包括询问器系统(在这种情况下，飞行器131)的标识符，请求附近的飞行器传输识别消息，和/或飞行器131的(不同于上文的)应答器飞行器数据(例如，速度、位置、轨道等)；识别消息可包括飞行器131的标识符和/或飞行器131的应答器飞行器数据。
飞行器131的结构346上的边缘传感器312可以是用于检测各种环境和/或系统状态信息的传感器。例如，边缘传感器312中的一些边缘传感器可监测离散信号，诸如飞行器131的座椅(例如，已占用或未占用)、门(例如，已关闭或未关闭)等上的边缘传感器。边缘传感器312中的一些边缘传感器可监测连续信号，诸如飞行器131的轮胎(例如，轮胎压力)、制动器(例如，已接合或未接合、磨损量等)、乘客舱(例如，舱空气压力、空气组成、温度等)、支撑结构(例如，变形、应变等)等上的边缘传感器。边缘传感器312可将边缘传感器数据传输到载具管理计算机302以报告离散信号和/或连续信号。
电力系统378可包括一个或多个电池系统、燃料电池系统和/或其他化学电力系统，以便向致动系统360和/或大体的载具系统供电。在本公开的一个方面中，电力系统378可以是电池组。电力系统378可具有各种传感器以检测温度、剩余的燃料/电荷、放电速率等(统称为电力系统数据348)中的一者或多者。电力系统378可将电力系统数据348传输到载具管理计算机302，使得电力系统状态350(或电池组状态)可以由载具状态/健康程序352监测。
致动系统360可包括：马达、引擎和/或推进器，其用于为飞行器131生成推力、升力和/或定向力；襟翼或其他表面控件，其用于增强飞行器131的推力、升力和/或定向力；和/或飞行器机械系统(例如，用于部署起落架、挡风玻璃刮水片、信号灯等)。根据飞行控制程序370，载具管理计算机302可通过传输指令来控制致动系统360，并且致动系统360可将致动系统360的反馈/当前状态(其可被称为致动系统数据)传输到载具管理计算机302。
相机316可包括推断或光学相机、LIDAR、或其他视觉成像系统以记录飞行器131的内部环境或外部环境。相机316可获得推断图像；光学图像；和/或LIDAR点云数据，或它们的任何组合(统称为“成像数据”)。LIDAR点云数据可包括由LIDAR接收的每个数据点的坐标(其可包括例如位置、强度、时间信息等)。相机316和/或载具管理计算机302可包括机器视觉功能。机器视觉功能可处理所获得的成像数据以检测对象、所检测的对象的位置、所检测的对象的速度/速率(相对和/或绝对)、所检测的对象的尺寸和/或形状等(统称为“机器视觉输出”)。例如，机器视觉功能可用于对着陆区进行成像以确认着陆区是畅通的/无阻挡的(着陆区(LZ)状态362)。除此之外或另选地，机器视觉功能可确定飞行器131周围和/或路线141上/附近的物理环境(例如，建筑物、结构、起重机等)是否可在或将在飞行器131的安全飞行包线内(例如，基于飞行器131的位置、速度、飞行计划)。成像数据和/或机器视觉输出可被称为“成像输出数据”。相机316可将成像数据和/或机器视觉功能的机器视觉输出传输到载具管理计算机302。相机316可基于存储在障碍物数据库356中的障碍物数据来确定在物理环境中检测到的元素是已知的还是未知的，诸如通过确定所检测的对象的位置以及确定障碍物数据库中的障碍物是否具有相同位置(或在限定的距离范围内)。成像输出数据可包括被确定为不在障碍物数据库356的障碍物数据中的任何障碍物(未知障碍物信息)。
GPS系统354可包括一个或多个全球导航卫星(GNSS)接收器。GNSS接收器可接收来自以下的信号：美国开发的全球定位系统(GPS)、俄罗斯开发的全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟开发的伽利略系统、和/或中国开发的北斗系统、或者其他全球或区域卫星导航系统。GNSS接收器可确定飞行器131的定位信息。定位信息可包括关于下列中一者或多者的信息：载具的位置(例如，纬度和经度、或笛卡尔坐标)、高度、速度、航向或轨道等。GPS系统354可将定位信息传输到机载载具导航系统314和/或载具管理计算机302。
机载载具导航系统314可包括一个或多个雷达、一个或多个磁力计、姿态航向基准系统(AHRS)、一个或多个惯性测量单元(IMU)和/或一个或多个大气数据模块。一个或多个雷达可以是用于扫描天气的天气雷达和/或用于扫描地形/地面/对象/障碍物的数字相控阵雷达(全向和/或定向)。一个或多个雷达(统称为“雷达系统”)可获得雷达信息。该雷达信息可包括关于本地天气和地形/地面/对象/障碍物(例如，飞行器或障碍物和相关联的位置/移动)的信息。一个或多个磁力计可测量磁力以获得飞行器131的方位信息。AHRS可包括传感器(例如，三个轴上的三个传感器)以获得飞行器131的姿态信息。姿态信息可包括飞行器131的滚转、俯仰和偏航。一个或多个IMU可各自包括一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪和/或一个或多个磁力仪，以基于来自一个或多个加速度计的加速度、来自一个或多个陀螺仪的角速率以及来自一个或多个磁力仪的主体的取向的积分来确定当前位置和/或当前取向。当前位置和当前取向可以是IMU信息。大气数据模块可感测外部空气压力以获得飞行器131的空速信息。雷达信息、方位信息、姿态信息、IMU信息、空速信息和/或定位信息(统称为导航信息)可被传输到载具管理计算机302。
天气程序322可使用通信系统306来传输和/或接收来自天气信息服务318中的一者或多者的天气信息。例如，天气程序322可从天气雷达和机载载具导航系统314(诸如大气数据模块)获得本地天气信息。天气程序还可传输对天气信息320的请求。例如，请求可以是针对沿飞行器131的路线141的天气信息320(路线天气信息)。路线天气信息可包括关于飞行器131的外部环境的沿着/靠近飞行路径，在目的地和/或出发位置(例如，中心港111-117中的一者)处，或针对围绕飞行路径、目的地位置和/或出发位置的一般区域的降水、风、湍流、风暴、云覆盖、可见度等的信息。天气信息服务318中的一者或多者可传输包括路线天气信息的响应。除此之外或另选地，天气信息服务318中的一者或多者可将更新消息传输到飞行器131，该更新消息包括路线天气信息和/或对路线天气信息的更新。
DS&AA程序334可使用一个或多个应答器308和/或飞行员/用户界面324来检测和躲避可对飞行器131造成潜在威胁的对象。例如，飞行员/用户界面324可从载具310的飞行员和/或用户接收用户输入(或雷达/成像检测)以指示对象的检测；飞行员/用户界面324(或雷达/成像检测)可将用户输入(或雷达或成像信息)传输到载具管理计算机302；载具管理计算机302可调用D/S&A程序334以执行对象检测过程328，从而确定所检测的对象是否为非协作对象332(例如，它是不参与应答器通信的飞行器)；任选地，载具管理计算机302可诸如通过雷达跟踪或图像跟踪来确定非协作对象332的位置、速度、轨道(非协作对象信息)；响应于确定对象是非协作对象332，载具管理计算机302可以确定动作过程，诸如指示飞行控制程序370避开非协作对象332。作为另一个示例，一个或多个应答器308可基于来自入侵飞行器的识别消息来检测入侵飞行器(诸如入侵飞行器230)；一个或多个应答器308可将消息传输到载具管理计算机302，该消息包括来自入侵飞行器的识别消息；载具管理计算机302可从识别消息中提取标识符和/或应答器飞行器数据以获得入侵飞行器的标识符和/或速度、位置、轨道等；载具管理计算机302可调用D/S&A程序334以执行位置检测过程326，从而确定所检测的对象是否为协作对象330及其位置、速度、航向、轨道等；响应于确定对象是协作对象330，载具管理计算机302可以确定动作过程，诸如指示飞行控制程序370避开协作对象330。例如，根据基于法规和/或场景的规则，对于非协作和协作对象330/332来说，动作过程可以是不同的或相同的。
飞行路线选择程序344可使用通信系统306来生成/接收飞行计划信息338并且从云服务205接收系统载具信息336。飞行计划信息338可包括出发位置(例如，中心港111-117中的一者)、目的地位置(例如，中心港111-117中的一者)、出发位置和目的地位置之间的中间位置(如果有的话)(例如，路径点或中心港111-117中的一者或多者)、和/或要使用(或不使用)的一个或多个路线141。系统载具信息336可包括其他飞行器相对于飞行器131(称为“接收飞行器131”以供参考)的其他飞行器定位信息。例如，其他飞行器定位信息可包括其他飞行器的定位信息。其他飞行器可包括：所有的飞行器131-133和/或入侵飞行器230；在接收飞行器131的阈值距离内的飞行器131-133和/或入侵飞行器230；使用接收飞行器的相同路线141(或将使用相同路线141或越过相同路线141)的飞行器131-133和/或入侵飞行器230；和/或接收飞行器的相同地理区域(例如，城市、城镇、大都市区或其子分区)内的飞行器131-133和/或入侵飞行器230。
飞行路线选择程序344可确定或接收计划飞行路径340。飞行路线选择程序344可从另一个飞行器131或云服务205(或其他服务，诸如飞行器131的操作服务)接收计划飞行路径340。飞行路线选择程序344可使用各种计划算法(例如，飞行器131上或外的飞行计划服务)、飞行器131的飞行器约束(例如，巡航速度、最大速度、最大/最小高度、最大范围等)和/或外部约束(例如，受限空域、降噪区等)来确定计划飞行路径340。根据飞行计划信息338和/或系统载具信息336，计划/接收的飞行路径可包括具有4-D坐标的飞行轨迹、基于路点的飞行路径、飞行器131的任何合适的飞行路径、或它们的任何组合的4-D轨迹。4-D坐标可包括飞行路径的空间的3-D坐标(例如，纬度、经度和高度)和时间坐标。
飞行路线选择程序344可基于计划飞行路径340和非计划事件触发并且使用各种计划算法、飞行器131的飞行器约束和/或外部约束来确定非计划飞行路径342。载具管理计算机302可以基于载具管理计算302从其他载具系统或从云服务205接收的数据/信息来确定非计划事件触发器。非计划事件触发器可包括以下中的一者或组合：(1)紧急着陆，如下面讨论的载具状态/健康程序352所指示的，或者到一个或多个显示器304和/或飞行员/用户界面324的用户输入所指示的；(2)侵占在飞行器131的安全飞行包线上的入侵飞行器230、协作对象330或非协作对象332；(3)由路线天气信息(或其更新)指示的天气变化；(4)指示物理环境的一部分可在或将在飞行器131的安全飞行包线内的机器视觉输出；和/或(5)指示着陆区被阻挡的机器视觉输出。
非计划飞行路径342/计划飞行路径340和其他飞行器定位信息可统称为飞行计划数据。
载具状态/健康程序352可监测载具系统的状态/健康，并且基于所监测的状态/健康来执行动作，诸如周期性地报告状态/健康、指示紧急情况等。载具可获得边缘传感器数据和电力系统数据348。载具状态/健康程序352可处理边缘传感器数据和电力系统数据348，以确定电力系统378以及由边缘传感器312监测的各种结构和系统的状态，和/或跟踪电力系统378以及由边缘传感器312监测的结构和系统的健康。例如，载具状态/健康程序352可获得电力系统数据348；确定电池状态350；并且基于此执行动作，诸如减小非基本系统的消耗、报告电池状态等。载具状态/健康程序352可基于电力系统378中的一者或多者来确定紧急着陆条件，并且由边缘传感器312监测的结构和系统具有指示电力系统378以及由边缘传感器312监测的结构和系统已经失效或将很快失效的状态。此外，载具状态/健康程序352可将状态/健康数据作为状态/健康消息(或作为到云服务的其他消息的一部分)传输到云服务205。状态/健康数据可包括致动系统数据、所有的边缘传感器数据和/或电力系统数据(其部分)、边缘传感器数据和电力系统数据的汇总、和/或基于边缘传感器数据和电力系统数据的系统状态指示符(例如，操作正常、磨损降低、不可操作等)。
飞行控制程序370可根据非计划飞行路径342/计划飞行路径340、其他飞行器定位信息、控制规律358、导航规则374和/或(例如，如果飞行器131是飞行员驾驶或半自主载具，则为飞行员的)用户输入来控制致动系统360。飞行控制程序370可接收计划飞行路径340/非计划飞行路径342和/或用户输入(统称为“路线”)，并且基于控制规律358和导航规则374确定对致动系统360的输入以改变飞行器131的速度、航向、姿态以匹配路线。控制规律358可规定致动系统360的可能的动作范围，并且将输入映射到动作范围以通过例如飞行器131的飞行的物理来实现路线。导航规则374可基于位置、路点、飞行路径的部分、环境等(统称为“情况”)指示可接受的动作。例如，导航规则374可针对给定情况指示最小/最大高度、最小/最大速度、最小分离距离、航向或可接受航向的范围等。
垂直升降机场状态程序372可在起飞期间(通过执行起飞过程364)和着陆期间(通过执行着陆过程366)控制飞行器131。起飞过程364可确定飞行器131将离开的着陆区和上升期间的飞行环境是否畅通(例如，基于控制规律358、导航规则374、成像数据、障碍物数据、非计划飞行路径342/计划飞行路径340、其他飞行器定位信息、用户输入等)，并且控制飞行器或引导飞行员完成上升(例如，基于控制规律358、导航规则374、成像数据、障碍物数据、飞行计划数据、用户输入等)。着陆过程366可确定飞行器131将着陆在的着陆区和下降期间的飞行环境是否畅通(例如，基于控制规律358、导航规则374、成像数据、障碍物数据、飞行计划数据、用户输入、着陆区状态等)，并且控制飞行器或引导飞行员完成下降(例如，基于控制规律358、导航规则374、成像数据、障碍物数据、飞行计划数据、用户输入、着陆区状态等)。
一个或多个数据存储系统可存储在飞行器上接收、生成或获得的数据/信息。一个或多个数据存储系统还可以存储飞行器上的一个或多个计算机的软件。
框图300B可以与框图300A相同，但框图300B可以省略飞行员/用户界面324和/或一个或多个显示器304，并且包括载具位置/速度/高度系统376。载具位置/速度/高度系统376可包括或不包括以上讨论的机载载具导航系统314和/或GPS系统354。在载具位置/速度/高度系统376不包括机载载具导航系统314和/或GPS系统354的情况下，载具位置/速度/高度系统376可以从云服务205获得导航信息。
在本公开的一个方面，地面站215(称为一个或多个“节点”)可控制相应节点的雷达系统和询问器系统以在节点的波束220的三维覆盖范围内扫描载具，诸如飞行器131；使用来自雷达系统的雷达返回信息或基于询问器系统的询问器信号检测载具诸如飞行器131；以及响应于检测到载具，将检测消息传输到云服务205。
例如，节点可使用询问器系统和雷达系统以各种顺序扫描和检测载具。在本公开的一个方面，如下图4所示，节点可使用雷达系统扫描载具以检测载具；使用询问器系统询问检测到的载具；等待来自所检测到的载具的响应(例如，识别消息)；以及基于是否接收到响应来将检测消息传输到云服务205。在本公开的另一方面，除此之外或作为另外一种选择，节点可通过使用询问器系统传输询问消息来扫描载具；使用询问器系统等待来自载具的响应；任选地，使用雷达系统确认载具位置、速度、轨道等；以及将检测消息传输到云服务205。在本公开的另一方面，除此之外或作为另外一种选择，节点可接收来自载具的询问器消息；对所述载具作出响应；任选地，使用雷达系统确认载具位置、速度、轨道等；以及将检测消息传输到云服务205。本领域技术人员将认识到，节点可被编程为以如上所述的各种组合扫描和检测载具，以及将检测消息传输到云服务205。
在检测到的载具用识别消息响应或传输由节点接收的询问器消息的情况下，节点可以继续生成第一类型的检测消息。如上文相对于图3A和图3B所述，来自飞行器131的识别消息或询问器消息可包括飞行器131的载具标识符和转发器飞行器数据。第一类型的检测消息可包括节点的标识符、协作载具指示符、载具标识符、应答器飞行器数据和/或确认数据。协作载具指示符可指示载具响应于询问器系统而协作。确认数据可包括(1)由雷达系统确定的所检测到的载具的速度、位置、轨道等；和(2)载具配置数据。载具配置数据可指示载具的尺寸、形状等。另选地，确认数据可包括确认数据与应答器飞行器数据相同或在阈值范围内的指示符。
在所检测到的载具在阈值等待周期内没有用识别消息作出响应的情况下，节点可以继续生成第二类型的检测消息。第二类型的检测消息可以包括节点的标识符、载具的标识符、非协作载具指示符和/或确认数据。载具的标识符可以是非协作载具的预定义标识符。非协作载具指示符可指示载具未响应于询问器系统而协作。
如上所述，节点可经由节点的数据链路系统将检测消息传输到云服务205。云服务205可从节点接收检测消息。响应于从节点接收到检测消息，云服务205然后可通过执行跨载具分析程序来发起跨载具分析过程。为了执行跨载具分析程序的跨载具分析，云服务205可以基于检测消息获得载具状态信息；对所述检测消息和所述载具状态信息执行分析；以及将状态消息传输到相关载具。云服务205可继续等待从节点或另一个节点接收到另一个检测消息以再次发起跨载具分析过程。对于如下所述的所有其他载具的列表，载具状态信息可以包括(1)从其他飞行器131接收的计划飞行路径340/非计划飞行路径342和/或(2)其他飞行器131(包括非协作飞行器)的速度、位置、轨道。
如上所述，云服务205可以连续地/周期性地从飞行器131接收飞行器定位数据。云服务205能够以跟踪飞行器131的方式存储所接收的飞行器定位数据(下文称为“集体载具状态信息”)。当各个飞行器131报告其飞行器定位数据时，云服务205可以更新集体载具状态信息。云服务205还可以接收其他载具(例如，非协作飞行器)的先前检测消息，并且跟踪其在集体载具状态信息中的位置(或其估计)。
云服务205还可以接收飞行器131的所有计划飞行路径340/非计划飞行路径342。云服务205可以将所接收的计划飞行路径340/非计划飞行路径342存储在集体载具状态信息中。
为了基于检测消息获得载具状态信息，云服务205可从检测消息中提取节点的标识符；基于所述节点的所述标识符确定所述节点的位置/定位；以及基于节点的位置/定位获得载具状态信息。为了确定节点的位置/定位，云服务205可从例如与节点的位置/定位相关联的节点的标识符的数据库中检索位置/定位。
为了基于节点的位置/定位获得载具状态信息，云服务205可以基于集体载具状态信息来确定所有其他载具的列表；以及基于所有其他载具的列表获得载具状态信息。例如，云服务205可通过以下方式确定列表：确定具有在节点的位置/定位的阈值距离内的位置的飞行器131；确定飞行器131具有在围绕节点的位置/定位的任意三维体积的空间内的位置；确定飞行器131具有在节点的同一路线141上的位置(如果节点与路线141相关联)；确定飞行器131具有在同一地理区域(例如，城市、都市或它们的部分)内的位置；和/或确定飞行器131可能拦截时间段内的任何一个进行条件(例如，基于检测到的对象的速度)。为了获得载具状态信息，云服务205可以过滤集体载具状态信息以获得(1)从其他飞行器131接收的计划飞行路径340/非计划飞行路径342和/或(2)其他飞行器131(包括非协作飞行器)的速度、位置、轨道。
为了对检测消息和载具状态信息执行分析，云服务205可从检测消息中提取载具标识符(或标识号(ID))和载具信息；确定所述载具ID是否已知；并且基于载具ID是否已知来执行两个过程(已知载具过程或未知载具过程)中的一个。
为了提取载具ID，云服务205可以解析检测消息并检索第一类型的检测消息的载具标识符或第二类型的检测消息的载具标识符。为了提取载具信息，云服务205可解析检测消息并检索(1)第一类型的检测消息的应答器飞行器数据和/或确认数据(如果与应答器飞行器数据不同)或(2)第二类型的检测消息的确认数据。
为了确定载具ID是否是已知的，云服务205可以使用载具ID搜索例如已知载具数据库，并确定是否有任何已知载具具有匹配的ID。如果载具ID是已知的，则云服务205可执行已知载具过程；如果载具ID未知，则云服务205可以执行未知载具过程。
未知载具过程可以(基于其他载具的计划/非计划飞行路径的当前速度、位置等)确定检测到的(未知)载具是否对任何其他载具造成危险。为了执行未知载具过程，云服务205可以将载具信息与载具状态信息进行比较；确定检测到的(未知)载具是否在载具状态信息的任何载具的第一阈值包络内和/或在载具状态信息的任何载具的计划飞行路径340/非计划飞行路径342的第一阈值包络内；以及基于该确定的结果生成消息。
已知载具过程可以确定检测到的(已知)载具是否：(1)遵循计划/非计划飞行路径；和/或(2)处于任何其他载具造成的危险中。为了执行已知载具过程，云服务205可以将载具信息与载具状态信息进行比较；确定检测到的(已知)载具是否在载具状态信息的任何载具的第二阈值包络内和/或检测到的(已知)载具的计划飞行路径340/非计划飞行路径342的第二阈值包络内；以及基于该确定的结果生成消息。
为了将载具信息与载具状态信息进行比较，云服务205可以(1)将检测到的载具的速度、位置等与所有载具的速度、位置等进行比较；(2)将检测到的载具的速度、位置等与所有载具的计划/非计划飞行路径的(针对时间、行程、轨道等进行调整的)速度、位置进行比较；并且如果检测到的(已知)载具(3)将检测到的载具的速度、位置等与检测到的载具的计划/非计划飞行路径的速度、位置等进行比较。云服务205可将载具列表过滤为可能在检测到的载具附近的载具列表。
为了确定检测到的载具是否在载具状态信息的任何载具的阈值包络内，云服务205可确定检测到的载具的位置在载具位置的阈值距离内；确定所检测到的载具具有在载具位置周围的任意三维体积的空间内的位置；和/或确定检测到的载具可能拦截时间段内的任何一个进行条件(例如，基于检测到的对象的速度)。
为了确定检测到的载具是否在计划飞行路径340/未计划飞行路径342中的任一者的阈值包络内，云服务205可确定检测到的载具的位置在载具的计划飞行路径340/未计划飞行路径342的位置的阈值距离内；确定检测到的载具具有在围绕载具的计划飞行路径340/非计划飞行路径342的位置的任意三维体积的空间内的位置；和/或确定检测到的载具可能拦截时间段内的任何一个进行条件(例如，基于检测到的对象的速度)。
第一阈值包络和第二阈值包络可相同或不同。对于第一阈值包络和第二阈值包络，位置、任意三维体积和拦截可能性的阈值可以相同或不同。对于已知载具和对于由云服务205跟踪的非协作载具而言，位置、任意三维体积和拦截可能性的阈值可以相同或不同。
通常，云服务205可以确定：(1)检测到的(已知)载具：(A)遵循其计划/非计划飞行路径，(B)基于另一已知载具的位置或飞行路径处于另一已知载具造成的危险中，和/或(C)基于另一非协作载具的位置处于另一非协作载具造成的危险中；和/或(2)检测到的(未知)载具：(A)基于另一个已知载具的位置或飞行路径将另一个已知载具置于危险中。
例如，云服务205可基于已知载具过程或未知载具过程的分析结果来生成一个或多个消息。一个或多个消息可以是：(1)如果检测到的(已知)载具在检测到的(已知)载具的计划/非计划飞行路径的第二阈值包络内和/或不处于任何其他载具造成的危险中，则为确认消息(图6中所示)；(2)如果检测到的已知载具在检测到的(已知)载具的计划/非计划飞行路径的第二阈值包络之外，则为警示消息(图6中所示)；(3)如果检测到的(已知)载具处于任何其他载具造成的危险中，则为警示消息(图6中未示出)；(4)如果检测到的(未知)载具在任何其他载具(例如，也已被检测到的已知载具)的第一阈值包络内，则为入侵消息(图6中所示)；以及(5)如果检测到的(未知)载具不在任何其他载具的第一阈值包络内，则为可能的入侵消息(图6所示)。
确认消息可包括时间戳、指示符和/或确认数据。时间戳可对应于检测到(已知)载具的时间或节点传输检测消息的时间。
警示消息可包括时间戳、指示符、确认数据和/或指令。指令可以包括校正动作，使得检测到的(已知)载具可以改变路线以保持在计划/非计划飞行路径的第二包络内，和/或避免载具将检测到的(已知)载具置于危险中的动作。
入侵消息可包括入侵时间戳、指示符、检测到的(未知)载具的确认数据和/或入侵指令。可能的入侵消息可包括入侵时间戳、指示符、检测到的(未知)载具的确认数据和/或入侵指令。入侵时间戳可与上述时间戳相同，但用于检测到的(未知)载具。入侵指令可包括避免载具现在将接收载具置于危险中的动作或躲避载具(如果遇到的话)的动作。
指示符可以是确认指示符、警示指示符、入侵指示符和/或可能的入侵指示符。确认指示符可指示检测到的(已知)载具遵循第二阈值包络内的计划/非计划路径。警示指示符可指示以下中的一者或两者：(1)检测到的(已知)载具在第二阈值包络外，以及(2)其他载具将检测到的(已知载具)置于危险中。入侵指示符可指示检测到的(未知)载具现在将载具置于危险中。可能的入侵指示符可指示检测到的(未知)载具可能将载具置于危险中。
云服务205可以将一个或多个消息传输到相关载具。例如，如果检测到的(未知)载具导致生成入侵消息，则云服务205可将入侵消息传输到可能被所检测到的(未知)载具危及的载具；如果检测到的(未知)载具导致生成可能的入侵消息，则云服务205可将可能的入侵消息传输到与检测到的(未知)载具在同一区域/路线141中的载具；如果检测到的(已知)载具导致生成确认消息，则云服务205可将确认消息传输到检测到的(已知)载具；如果检测到的(已知)载具致使生成警示消息，则云服务205可以将警示消息传输到检测到的(已知)载具，以通知检测到的(已知)载具该检测到的(已知)载具在计划/非计划飞行路径的第二阈值包络之外。
在本公开的另一方面，云服务205可以确定是否要将其他信息传输到检测到的(已知)载具或其他相关载具(例如，处于检测到的(未知)载具造成的危险中的已知载具)。例如，其他信息可包括(1)垂直升降机场状态；(2)垂直升降着陆-起飞排序；(3)载具间距信息；和/或(4)更新的天气信息。例如，云服务205可确定检测到的(已知)载具正接近垂直升降机场(例如，当传输检测消息的节点位于垂直升降机场或通向垂直升降机场的一个或若干个处时)，则云服务可确定传输垂直升降机场状态和/或垂直升降机场着陆-起飞排序信息；云服务205可确定自上次将天气信息传输到检测到的(已知)载具以来节点附近(或节点与下一个节点之间)的天气已经改变，则云服务205可确定传输更新的天气信息。此外，云服务205可基于检测到的(未知)载具来确定待被传递消息的载具可将目的地改变为最近的垂直升降机场，因此，云服务205可包括最近的垂直升降机场的垂直升降机场状态和/或着陆起飞排序信息以及将目的地改变为最近的垂直升降机场的指令，以便避免与检测到的(未知)载具的空中碰撞。
在本公开的另一方面，飞行器131可突然失去位置跟踪(例如，由于密集城市环境中GPS信号较差)，并且机载载具导航系统314(或载具管理计算机302)可指示雷达系统(例如，数字相控阵雷达)向前看以执行载具位置的雷达确认。例如，机载载具导航系统314的一个或多个IMU可跟踪飞行器131的当前位置。飞行器131可以与一个或多个地面实况数据库对当前位置进行交叉引用，以确定相关地面参考(例如，基于在飞行器1341的当前位置的阈值距离内的地面参考的位置)。飞行器131可控制雷达系统以确认相关地面参考(从飞行器131到相关地面参考)的存在和/或相对位置。响应于确认相关地面参考的存在和/或相对位置，飞行器131可确定确认的载具位置。确认的载具位置可以包括在导航信息中，使得飞行器131可以导航。这是可能的，因为UAM飞行具有相对较短的距离，因此较短的曝光时间导致较低的IMU漂移。由于可能存在较低的IMU漂移，因此飞行器131可能能够保持在载具分离和间距的安全参数内。除此之外或作为另外一种选择，位置信息也可作为备份从5G蜂窝系统获得。
因此，本公开的方法和系统可通过在整个城市空中环境中使用地面站来确保交通间距和入侵躲避。本公开的方法和系统可以使用地面站来检测载具定位和入侵载具，确定载具的状态，确定是否满足安全容差，和/或报告校正或躲避动作。
图4示出了根据一个或多个实施方案的用于使用传感器数据融合进行载具导航的流程图。流程图400可以示出检测和报告载具的过程。流程图400可由地面站215(称为“节点”)中的地面站215(称为“节点”)执行。
节点可开始流程图400的过程以控制节点的雷达来扫描载具(框405)。例如，节点可控制雷达以扫描路线141上方的区域的一部分，并且使用来自雷达的雷达返回信息来检测载具，如上所述。响应于确定尚未检测到载具(框410：否)，节点可继续该过程以控制雷达扫描载具(框405)。
响应于确定已经检测到载具(框410：是)，节点可继续该过程以控制节点的应答器来询问载具(框415)。例如，节点可传输询问消息，如上所述。节点可继续该过程以确定是否已接收到响应(框420)。
响应于确定已接收到响应(框420：是)，节点可继续该过程以基于响应生成并传输检测消息(框425)。例如，节点可生成并传输第一类型的检测消息，如上所述。节点可继续该过程以控制雷达扫描载具(框405)。
响应于确定尚未接收到响应(框420：否)，节点可继续该过程以确定是否已超过阈值等待周期(框430)。响应于确定尚未超过阈值等待周期(框430：否)，节点可继续该过程以确定是否已接收到响应(框420)。响应于确定已超过阈值等待周期(框430：是)，节点可继续该过程以基于无响应来生成并传输检测消息(框435)。例如，节点可生成并传输第二类型的检测消息，如上所述。节点可继续该过程以控制雷达扫描载具(框405)。
图5示出了根据一个或多个实施方案的用于使用传感器数据融合进行载具导航的流程图。流程图500可示出跨载具分析程序的跨载具分析过程的流程。流程图500可由云服务205执行。
云服务205可启动流程图500的过程以从节点接收检测消息(框505)。例如，云服务205可从一个或多个通信站210中的一个通信站接收检测消息，该检测消息对来自一个或多个地面站215中的一个地面站的检测进行中继，如上所述。
云服务205可继续该过程以基于检测消息获得载具状态信息(框510)。例如，云服务205可以确定节点的位置并基于节点的位置获得载具状态信息，如上所述。
云服务205可继续该过程以对检测消息和载具状态信息(框515)执行分析。例如，云服务205可提取信息并确定检测到的载具处于危险中或正将另一载具置于危险中，如上所述。
云服务205可以继续该过程以将状态消息传输到相关载具(框520)。例如，云服务205可传输确认消息、警示消息、入侵消息和/或可能的入侵消息中的一者或多者，如上所述。
云服务205可继续该过程以等待从节点或另一个节点接收到另一个检测消息(方框505)。
图6示出了根据一个或多个实施方案的用于使用传感器数据融合进行载具导航的流程图。流程图600可示出对检测消息和载具状态信息的分析，如上文框515所示。流程图600可由云服务205执行。
云服务205可以启动流程图600的过程以从检测消息中提取载具标识号(ID)和载具信息(框605)。例如，云服务205可以解析载具ID和载具信息并从检测消息中检索载具ID和载具信息，如上所述。
云服务205可以继续该过程以确定载具ID是否是已知的(框610)。例如，云服务205可搜索已知载具的数据库，如上所述。
响应于确定载具ID不是已知的(框610：否)，云服务205可以继续该过程以将载具信息与载具状态信息进行比较(框615)。云服务205可以继续该过程以确定检测消息的检测到的未知载具是否在一个或多个载具的第一阈值包络或一个或多个载具的飞行路径内(框620)。响应于确定检测消息的检测到的未知载具在第一阈值包络内(框620：是)，云服务205可继续该过程以生成入侵消息(框625)。响应于确定检测消息的检测到的未知载具不在第一阈值包络内(框620：否)，云服务205可继续该过程以生成可能的入侵消息(框630)。例如，可如上文参考图3A和图3B所讨论的那样执行确定检测消息的检测到的未知载具是否在第一阈值包络内/不在第一阈值包络内。
响应于确定载具ID是已知的(框610：是)，云服务205可以继续该过程以将载具信息与载具状态信息进行比较(框640)。云服务205可继续该过程以确定检测消息的检测到的已知载具是否在一个或多个载具的第二阈值包络、一个或多个载具的飞行路径或检测到的已知载具的飞行路径内(框640)。响应于确定检测消息的检测到的已知载具在第二阈值包络内(框640：是)，云服务205可继续该过程以生成确认消息(框645)。响应于确定检测消息的检测到的已知载具不在第二阈值包络内(框640：否)，云服务205可继续该过程以生成警示消息(框650)。例如，可如上文参考图3A和图3B所讨论的那样执行确定检测消息的检测到的已知载具是否在第二阈值包络内/不在第二阈值包络内。
响应于生成消息中的一个消息，云服务205可继续该过程以确定是否要传输其他信息(框660)。响应于确定将不传输其他信息(框660：否)，云服务205可继续该过程以将消息传输到载具(框675)。例如，云服务205可将入侵消息传输到被检测到的(未知)载具危及的载具；在与检测到的(未知)载具相同的路线141上向载具传输可能的入侵消息；将确认消息传输到所检测到的(已知)载具；将警示消息传输到检测到的(已知)载具，如上面关于图3A和图3B所讨论的。
响应于确定要传输其他信息(框660：是)，云服务205可继续该过程以生成另一信息消息(框665)。例如，云服务205可确定相关载具可能需要垂直升降机场状态信息、垂直升降机场着陆-起飞信息和/或更新的天气信息，如上文参考图3A和图3B所讨论的。云服务205可继续该过程以将消息和其他信息消息传输到载具(框670)。
图7示出了可执行本文给出的技术的示例性系统。图7是根据本公开的示例性实施方案的计算机的简化功能框图，该计算机可被配置为执行本文所述的技术。具体地，计算机(或“平台”，因为其可能不是单个物理计算机基础结构)可包括用于分组数据通信的数据通信接口760。平台还可包括用于执行程序指令的一个或多个处理器形式的中央处理单元(“CPU”)720。平台可包括内部通信总线710，并且平台还可包括用于待由平台处理和/或传送的各种数据文件的程序存储装置和/或数据存储装置，诸如ROM 730和RAM 740，尽管系统700可经由网络通信接收编程和数据。系统700还可包括输入和输出端口750以与输入和输出设备诸如键盘、鼠标、触摸屏、监视器、显示器等连接。当然，可在多个类似平台上以分布式方式实现各种系统功能，以分配处理负载。另选地，系统可通过一个计算机硬件平台的适当编程来实现。
本公开的大体论述提供了对可实现本公开的合适的计算环境的简要总体描述。在一个实施方案中，所公开的系统、方法和/或图形用户界面中的任一者都可由与本公开中所示出和/或解释的计算系统一致或类似的计算系统来执行或实现。尽管不是必需的，但是在计算机可执行指令的背景中描述了本公开的各方面，诸如由数据处理设备例如，服务器计算机、无线设备和/或个人计算机执行的例程。本领域的技术人员将会知道，本公开的各方面可使用其它通信、数据处理或计算机系统配置来实践，包括互联网设备、手持设备(包括个人数字助理(“PDA”))、可穿戴计算机、各种蜂窝电话或移动电话(包括IP语音(“VoIP”)电话)、哑终端、媒体播放器、游戏设备、虚拟现实设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子器件、机顶盒、网络PC、微型计算机、大型计算机等。实际上，术语“计算机”、“服务器”等在本文中通常可互换使用，并且是指任何上述设备和系统以及任何数据处理器。
本公开的各方面可在专用计算机和/或数据处理器中实施，该专用计算机和/或数据处理器被具体编程、配置和/或构造成执行本文详细说明的一个或多个计算机可执行指令。虽然本公开的各方面诸如某些功能被描述为仅在单个设备上执行，但本公开也可在分布式环境中实践，其中功能或模块在通过通信网络(诸如局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)和/或互联网)链接的不同处理设备之间共享。类似地，本文所呈现为涉及多个设备的技术可在单个设备中实现。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地存储器存储设备和/或远程存储器存储设备中。
本公开的各方面可存储和/或分布在非暂态计算机可读介质上，包括磁性或光学可读计算机盘、硬连线或预编程芯片(例如，EEPROM半导体芯片)、纳米技术存储器、生物存储器或其他数据存储介质。另选地，本公开的各方面下的计算机实现的指令、数据结构、屏幕显示器和其他数据可在一段时间内通过互联网和/或通过其他网络(包括无线网络)分布在传播介质(例如，一个或多个电磁波、声波等)上的传播信号上，并且/或者它们可在任何模拟或数字网络(分组交换、电路交换或其他方案)上提供。
技术的程序方面可被认为是通常以可执行代码和/或相关联的数据的形式的“产品”或“制品”，该可执行代码和/或相关联的数据被承载或体现在一种类型的机器可读介质中。“存储”类型介质包括计算机、处理器等或其相关联模块的任何或所有有形存储器，诸如各种半导体存储器、带驱动器、盘驱动器等，其可随时为软件编程提供非暂态存储。软件的全部或部分有时可通过互联网或各种其他电信网络进行通信。例如，此类通信可使得软件从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器中，例如从移动通信网络的管理服务器或主机加载到服务器的计算机平台和/或从服务器加载到移动设备。因此，可承载软件元件的另一种类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如在本地设备之间的物理接口上、通过有线和光学地线网络以及通过各种空中链路所使用的。携带此类波的物理元件诸如有线或无线链路、光学链路等也可被视为承载软件的介质。如本文所用，除非限于非暂态有形“存储”介质，否则术语诸如计算机或机器“可读介质”是指参与向处理器提供用于执行的指令的任何介质。
上文所用的术语可以其最广泛的合理方式来解释，即使将其与本公开的某些具体示例的具体实施方式一起使用也是如此。实际上，某些术语甚至可在上文加以强调；然而，任何旨在以任何受限方式解释的术语将在本具体实施方式部分中被明确地和具体地定义。前述大体实施方式和具体实施方式均仅为示例性的和说明性的，而非局限于受权利要求书保护的特征。
如本文所用，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或者它们的其他变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括元素列表的过程、方法、制品或设备不包括只有那些元素而是可包括未明确列出的或者这些过程、方法、制品或设备固有的其他元素。
在本公开中，相对术语诸如例如“约”、“基本上”、“一般”和“大约”用来表示指定值中±10％的可能变化。
术语“示例性”以“示例”而非“理想”的意义使用。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文中另外指出其他情况。
从本文所公开的本发明的说明书和具体实践考虑，本公开的其它实施方案对于本领域的技术人员将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被视为示例性的，其中本发明的真实范围和实质由以下权利要求书所指示。

Claims (10)

1.一种用于跨载具载具导航的方法，所述方法包括：
从多个检测节点中的检测节点接收检测消息，检测消息包括检测到的载具的检测到的载具信息；
获取附近载具状态信息，所述附近载具状态信息包括指示除所检测到的载具之外的多个附近载具的位置、速度、轨道、航向或飞行路径的信息；
执行对所检测到的载具信息和所述附近载具状态信息的分析以确认所检测到的载具的状态，或者确定所检测到的载具为入侵载具；以及
基于所述分析将消息从所述多个附近载具中传输到相关载具。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测节点包括雷达系统、询问器系统和数据链路系统，并且所述检测节点被配置为：
通过以下方式检测所述多个载具中的一个载具的存在：
控制所述雷达系统以扫描多个载具中的所述一个载具的存在；和/或
控制所述询问器系统以传输询问消息、接收载具发送的询问消息或接收来自所述多个载具中的所述一个载具的载具发送的识别消息；以及
响应于检测到所述多个载具中的所述一个载具的所述存在，控制所述数据链路系统以传输所述检测消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述获取所述载具状态信息包括：
从所述检测消息提取节点标识符；
基于所述节点标识符确定所述节点的位置；
基于所述节点的所述位置获取所述载具状态信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述基于所述节点的所述位置获取所述载具状态信息包括：
获取集体状态载具信息，所述集体状态载具信息包括第二多个载具的载具定位数据；
基于所述集体载具状态信息和所述节点的所述位置来确定所述第二多个载具中的载具列表，所述载具列表对应于所述多个载具；以及
基于所述列表过滤所述集体载具状态信息以获得所述载具状态信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述执行对所述载具信息和所述载具状态信息的所述分析包括：
从所述检测消息提取所检测到的载具的载具识别号(ID)；
基于所述载具ID确定所检测到的载具是否是已知载具；
响应于确定所述载具是已知载具，执行已知载具过程；以及
响应于确定所述载具不是已知载具，执行未知载具过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述未知载具过程包括：
将所述载具信息与所述载具状态信息进行比较；
确定所检测到的载具是否
在所述载具状态信息的任何载具的第一阈值包络内，和/或
在所述载具状态信息的任何载具的飞行路径的所述第一阈值包络内；
响应于确定所检测到的载具在所述载具状态信息的任何载具的所述第一阈值包络内，或者响应于确定所检测到的载具在所述载具状态信息的任何载具的所述飞行路径的所述第一阈值包络内，将入侵消息作为所述消息发送到被所检测到的载具置于危险中的载具，以确定所检测到的载具为所述入侵载具；以及
响应于确定所检测到的载具不在所述载具状态信息的任何载具的所述第一阈值包络内，并且响应于确定所检测到的载具不在所述载具状态信息的任何载具的所述飞行路径的所述第一阈值包络内，将可能的入侵消息作为所述消息传输到所检测到的载具附近的一组载具。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述已知载具过程包括：
将所述载具信息与所述载具状态信息进行比较；
确定所检测到的载具是否
在所述载具状态信息的任何载具的第二阈值包络内和/或所述载具状态信息的任何载具的飞行路径的第二阈值包络内，和/或
在所检测到的载具的飞行路径的所述第二阈值包络内；
响应于确定所检测到的载具在所述载具状态信息的任何载具的所述第二阈值包络内和/或所述载具状态信息的任何载具的飞行路径的所述第二阈值包络内，或者响应于确定所检测到的载具不在所检测到的载具的所述飞行路径的所述第二阈值包络内，将警示消息作为所述消息传输到所检测到的载具；以及
响应于确定所检测到的载具在所检测到的载具的所述飞行路径的所述第二阈值包络内，或者响应于确定所检测到的载具不在所述载具状态信息的任何载具的所述第二阈值包络内和/或所述载具状态信息的任何载具的飞行路径的所述第二阈值包络内，将确认消息作为所述消息传输到所检测到的载具，以确认所检测到的载具的状态。
8.一种用于跨载具载具导航的系统，所述系统包括：
多个检测节点；和
服务，所述服务包括：存储器，所述存储器存储指令；和处理器，所述处理器执行所述指令以执行过程，所述过程包括：
从多个检测节点中的检测节点接收检测消息，检测消息包括检测到的载具的检测到的载具信息；
获取附近载具状态信息，所述附近载具状态信息包括指示除所检测到的载具之外的多个附近载具的位置、速度、轨道、航向或飞行路径的信息；
执行对所检测到的载具信息和所述附近载具状态信息的分析以确认所检测到的载具的状态，或者确定所检测到的载具为入侵载具；以及
基于所述分析将消息从所述多个附近载具中传输到相关载具。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述检测节点包括雷达系统、询问器系统和数据链路系统，并且所述检测节点被配置为：
通过以下方式检测所述多个载具中的一个载具的存在：
控制所述雷达系统以扫描多个载具中的所述一个载具的存在；和/或
控制所述询问器系统以传输询问消息、接收载具发送的询问消息或接收来自所述多个载具中的所述一个载具的载具发送的识别消息；以及
响应于检测到所述多个载具中的所述一个载具的所述存在，控制所述数据链路系统以传输所述检测消息。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述获取所述载具状态信息包括：
从所述检测消息提取节点标识符；
基于所述节点标识符确定所述节点的位置；
基于所述节点的所述位置获取所述载具状态信息。
CN202110187514.2A 2020-02-13 2021-02-18 使用传感器数据融合进行自动化跨载具导航的系统和方法 Withdrawn CN113257041A (zh)

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