CN114144353A - 具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统 - Google Patents

Abstract

一种悬挂式飞行器系统，其包括具有推进器组件的飞行器和附接至飞行器的支撑线，该支撑线能够支撑飞行器的至少一些重量。支撑线可以具有可调节的长度，当该可调节长度变化时，并且与飞行器的推力特性的变化相协调，可以改变飞行器的位置。还对其它方面进行描述并且要求保护。

Description

具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统

本申请要求于2019年6月7日提交的美国临时申请No.62/858,330的优先权，该美国临时申请的全部公开内容通过引用清楚地并入本文。

技术领域

本公开的一个方面涉及飞行器，具体涉及协调支撑线和推进器稳定性的飞行器。还对其它方面进行描述。

背景技术

航空电子设备从最近的电池创新和诸如处理器等复杂电子器件的小型化中受益匪浅。在业余爱好者和专业用途中，该领域内扩展最多的一个部分是通常称为无人机的小型无人驾驶飞行器。这种新兴技术在诸如摄影、军事、野生动物保护和建筑等各种领域中具有创造性的应用。

在开发和探索未来应用的同时，仍然需要克服无人机技术的发展方面挑战。例如，无人机的行进距离继续涉及诸如尺寸、电池成本和噪声产生等因素之间的权衡。这些考虑在可能使无人机在密集城市环境中导航或诸如包裹递送等长距离运载重负载的应用中较为重要。当要让监管机构信服所开发系统为可行并且安全时，这些因素是息息相关的。传统解决方案继续专注于管理距离、尺寸和机动性之间的折衷。

发明内容

本公开的一个方面涉及飞行器，其中通过与飞行器连接的支撑线使推力能力得到增强。具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统(suspended aerial vehicle system withthruster stabilization)为当前无人机领域的挑战提供了通用解决方案，该通用解决方案减小了占用空间并且提供了诸如延长的飞行时间和高于传统无人机产品的负载能力的其它益处。

在实施例中，支撑线附接至飞行器上的承载点。支撑线可以构造成能够支撑飞行器的重量并且将飞行器的重量分配到位于飞行器外部的“接地”锚点中。例如，支撑线可以与能够缠绕支撑线的绞盘系统连接，从而增加支撑线内的张力并且可以将飞行器拉向绞盘系统。

飞行器可以具有定向推力产生的形式，诸如旋翼等。例如，飞行器可以是“四轴飞行器”构造。可以通过卷入或放出支撑线的绞盘系统以及可以改变产生力的大小和相对于支撑线产生的推力角度的推进器的协调动作使控制器能够操纵飞行器的位置。这种协调允许控制器对移动或维持飞行器位置所需的能量输出进行优化，这是因为可能需要抵消重力的推力反而可以由支撑线补偿。如果推进器需要较小力输出，则在飞行器可以在诸如飞行时间和负载能力的方面中维持相等或更大能力的同时，推进器的尺寸以及支撑结构(诸如电池)可以减小。飞行器内较小的推进器和支撑结构给予飞行器较小的占用空间和噪声分布，从而增加了飞行器的机动性。

绞盘系统和推进器之间的协调可以允许其它益处。例如，由于支撑线能够转移推进器对抗环境力(诸如重力或风载荷等)的必要性，推进器可以用于使飞行器有效取向。例如，通过最大化支撑线内的张力，飞行器可以在与重力方向垂直取向的同时维持在静态位置。

在实施例中，可以通过支撑线将飞行器与另一载具连接。例如，载具可以是“母舰”构造中的飞行器，这允许母舰承受飞行器的至少一部分重量。母舰可以具有增强长期飞行效率的特性，从而在维持小型飞行器提供的可接近性的同时，可以给予大型飞机的系统优势。

系统可以构造为用于特定功能。例如，飞行器可以能够附接至有效载荷、清洁远程表面、解除军备或通过由系统提供的益处所实现的各种功能中的任何一个。

附图说明

图1示出了示例性的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统；

图2示出了与外表面连接的示例性的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统；

图3A至图3C示出了具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图4A至图4C示出了相对于静止区域的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图5示出了相对于静止区域的多个具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图6示出了固定至能够平移锚点位置的系统的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图7示出了在示例性飞行路径上的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的位置；

图8示出了包括母舰的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图9示出了包括与母舰连接的多个飞行器的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图10示出了在母舰处于保持模式(holding pattern)时示例性的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统；

图11示出了具有多个母舰的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图12示出了具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的电子部件的示例性示意图；

图13示出了对具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统进行操作的示例性方法；

图14示出了具有有效载荷附件的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图15示出了具有特定功能用途的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图16示出了在清洁光伏阵列系统时具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的示例性构造；

图17示出了具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统的有效载荷转移的示例性方法；并且

图18示出了在有效载荷转移期间示例性的具有推进器稳定性的悬挂式飞行器系统。

在附图的各图中，通过示例而非限制的方式来示出本公开的几个方面，其中，相同的附图标记指示相似的元件。应当注意的是，本公开中涉及的“一”或“一个”方面不一定是相同方面，并且该“一”或“一个”是指至少一个。此外，为了简明和减少附图的总数，可以使用给定附图来示出本公开的一个方面以上的特征，并且对于给定的方面可能不需要附图中的所有元件。

具体实施方式

现在将参照附图对本公开的几个方面进行解释。只要没有对部件的形状、相对位置和其它方面做出明确限定，本发明的范围就不仅局限于仅用于说明目的的所示部件。此外，虽然阐述了许多细节，但是应当理解的是，可以在没有这些细节的情况下实践本公开的一些方面。在其它实例中，没有详细示出众所周知的电路、结构和技术，以免模糊对本说明书的理解。

除其它事项外，本公开的实施例还涉及推进器稳定化的悬挂式飞行器系统(thruster-stabilized suspended aerial vehicle system)。推进器稳定化的悬挂式飞行器系统可以包括与支撑线连接的飞行器，其中支撑线可以远程锚定至锚点。在示例性实施例中，飞行器系统可以包括无人驾驶飞行器(UAV)，该UAV附接至将UAV与锚点连接的支撑线，使得支撑线的第一端与UAV连接。虽然本公开讨论的是飞行器上没有人类飞行员的应用，但可以设想在本公开的方面中，在不脱离本发明构思的情况下，飞行器可以具有飞行员或人类用户。锚点可以包括绞盘系统，绞盘系统可以可操作地改变所部署的支撑线或绞盘线的长度。附接有绞盘系统的锚点可以根据应用而变化。例如，锚点可以是诸如建筑物顶部等稳定表面或者是诸如第二飞行器等移动表面。

以绞盘系统的形式向UAV提供竖直提升力放大了UAV的期望特性，使以绞盘系统的形式向UAV提供竖直提升力成为应用范围广泛的理想解决方案，同时解决了UAV的一些核心缺陷。绞盘系统允许减少UAV的能量消耗，这是因为UAV需要产生以维持期望高程(elevation)的推力量减少或消除。诸如通过减小产生足够升力所需的推进器尺寸，以及通过从UAV卸载必要并且可以经由支撑线连接的部件(诸如电池或控制器等)，还可以减小UAV本身的占用空间。另外，由于UAV不必在竖直方向上完全自支撑，所以其它轴(横向和姿态控制)的可用推力/功率大大增加。

另外，可以提供各种类型的锚点和UAV功能的系统的多功能性允许多种应用。例如，绞盘系统可以允许UAV在非常规方向上产生推力。当通过绞盘系统使UAV主动悬挂时，UAV上的推进器可以无需提供升力来维持UAV的高程。推进器可以用于提供垂直于重力的方向上的力。例如，如果UAV的任务是在摩天大楼的外窗上的指定放置点上放置贴标，则绞盘系统可以锚定在放置点上方。在绞盘系统将UAV支撑在期望高程处的情况下，UAV上的推进器可以产生针对窗户的推力，该推力足以将贴标粘合至窗户上。另外，绞盘系统可以动态调节支撑线长度，以便允许UAV在与重力正交的平面中行进。

UAV可以构造成执行通过UAV在狭窄空域中有效导航的能力所实现的服务。例如，UAV能够绕开挑檐(overhang)和狭窄围墙，从而可以能够将包裹运送到阳台上。这种能力允许UAV在其它密集和限制性的城市环境中执行递送。可以通过这种方式递送的包装的示例包括来自仓库、运营中心(fulfillment center)或中途站的诸如书、衣服或电子用品等消费品。其它示例可以包括诸如食物、医疗设备和药物等点对点递送。这些示例是非限制性的，这是因为可以想象的是，UAV能够拾取和递送符合系统可以实现的扩展尺寸和重量阈值内的任何货物。

在本文中，术语“无人驾驶飞行器”和“UAV”是指在没有实际存在的人类飞行员的情况下能够执行一些功能的任何自主或半自主飞行器。飞行相关功能的示例可以包括但不局限于感测飞行环境或在无需操作者输入的情况下在空中进行操作等。

UAV可以是自主或半自主的。例如，可以由远程操作人员来控制一些功能，而其他功能则可以自主执行。此外，UAV可以构造成允许远程操作者接管原本可以由UAV自主控制的功能。此外，给定类型的功能可以在一个抽象级(level of abstraction)远程控制，并且在另一个抽象级自主执行。例如，远程操作者可以控制UAV的高级导航决策，诸如指定UAV应当改变位置，而UAV的导航系统自主控制更细致的导航决策，诸如路线选择、避障等。其它示例也是可能的。

UAV可以是各种形式。例如，UAV可以采取旋翼机(诸如直升机或多旋翼机等)、固定翼飞机、喷气式飞机、涵道风扇飞机、诸如飞艇或可操纵气球等轻于空气的飞船、立式起落飞机、滑翔机和/或扑翼机，以及其它可能的形式。此外，术语“无人机”、“无人驾驶飞行器系统”(“UAVS”)或“无人驾驶飞行系统”(“UAS”)也可以用来指代UAV。

图1示出了在本文中将称为悬挂式飞行器系统的推进器稳定化的悬挂式飞行器系统的示例性方面。悬挂式飞行器系统可以包括UAV104和支撑线107。在本图示中，UAV 104采取包括使用四个旋翼109的推进器组件105的多旋翼机形式，但是具有五个以上旋翼、少于四个旋翼、以及旋翼和用于调节相对于旋翼机的旋翼推力的致动器的组合的其它示例也是可能的。如前所述，可以设想的是，UAV 104可以采取不依赖或不完全依赖产生推力的旋翼的飞行器的形式。例如，UAV104可以包含可以定向取向的推进器。推进器可以与能够向推进器供应材料的罐或软管连接，这些材料从推进器喷射以提供力。一些示例是气体型推进器、化学推进剂和定向气流鼓风机。还可以确认的是，UAV104可以利用燃烧式电机来产生推力。在不偏离本发明构思的情况下，可以设想能够产生定向集中推进的推进器的其它示例。因此，虽然推进器组件105示出了本公开的实施例，但是本文使用的术语“推进器”和“推力发动机”可以指本领域已知的任何形式的可定向取向的推力产生系统。

UAV 104可以具有机动能力，使得可以通过各种手段来调节UAV104的桨距(pitch)、滚转、偏航和/或海拔高度。例如，旋翼109为UAV 104提供推进和机动性。更具体地，每个旋翼109包括附接至电机的叶片111。这种构造的旋翼109可以允许UAV 104竖直起降、沿任何方向机动和/或悬停。此外，可以分组调节和/或差异地调节叶片111的桨距，并且可以允许UAV 104执行诸如倒置悬停、连续尾部向下“垂尾(tic-toc)”、筋斗(loop)、具有回旋的筋斗、具有回旋的失速转弯、刀尖(knife-edge)、殷麦曼翻转(immelmann)、拍击(slapper)和行进式滚翻等的三维空中机动。当调节所有叶片111的桨距以执行这种空中机动时，这可以称为调节UAV 104的“总桨距(collective pitch)”。另外或可替代地，UAV 104可以以集体或差异的方式来调节旋翼109的旋转速率以便进行机动。例如，通过维持三个旋翼109的恒定速度并且降低第四个旋翼的速度，UAV 104取决于选定的减速的旋翼109可以向右滚动、向左滚动、前倾(pitch forward)或后倾(pitch backward)。具体地，UAV 104可以沿具有降低的速度的旋翼109的方向滚动。作为另一示例，同时增加或减小所有旋翼109的速度可以分别导致增加或减小UAV 104的海拔高度。作为又一示例，增加或降低沿相同方向转动的旋翼109的速度可以导致UAV 104执行左偏航或右偏航移动。这些只是可以通过单独或集体调节RPM和/或旋翼109旋转的方向来实现的不同类型的运动的一些示例。在不利用用于推力的旋翼的实施例中，可以设想类似的机动。

UAV 104还可以包括外壳112。外壳112可以包含和/或连接旋翼109，并且包含其它必要或期望部件，例如，电机、控制电子器件(诸如惯性测量单元(IMU)和/或电子速度控制器等)、电池、其它传感器和/或有效载荷，以及其它可能性。所示的UAV 104包括两个外壳112，其中，外壳112中的每一个构造成包含两个旋翼109，并且两个外壳112通过轴117连接。然而，可以设想的是，单个外壳112可包含UAV 104的所有旋翼109。可替代地，可以使用三个以上的外壳112，其中外壳112中的每一个包含至少一个旋翼109，并且其中连接外壳112中的每一个外壳以便形成UAV 104的一部分。

轴117可以允许与轴117连接的外壳112中的每一个外壳独立旋转，使得轴117的近端上的第一外壳可以沿第一方向旋转，并且轴117的远端上的第二外壳可以沿第二方向旋转。另外，轴117可以允许第一外壳沿与第二外壳旋转相同的方向、但以与第二外壳不同的程度或不同的速度旋转。在第二外壳可以相对于第一外壳旋转的同时，轴117还可以允许第一外壳保持为静态取向。在一些实施例中，UAV 104可以利用多个轴117。例如，轴可以正交连接，其中轴中的每一个能够独立于其它轴旋转，使得与第一轴连接的旋翼可以维持独立于与第二轴连接的旋翼的取向。

在另一方面，UAV 104包括旋翼保护器122。这种旋翼保护器122可以用于多种目的，诸如保护旋翼109免受损坏，保护UAV 104结构免受损坏，以及保护附近物体免受旋翼109的损坏。此外，旋翼保护器122可以用作消音器，以减轻由旋翼109的高速旋转产生的声音。应当理解的是，不包括旋翼保护器122的实施例也是可能的。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，不同形状、尺寸和功能的旋翼保护器122是可能的。

在另一方面，UAV 104包括一个或多个通信系统。通信系统可以包括允许UAV 104经由一个或多个网络进行通信的一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口。这种无线接口可以提供在一个或多个无线通信协议下的通信，无线通信协议诸如为蓝牙、WiFi(例如，IEEE802.11协议)、长期演进(LTE)、WiMAX(例如，IEEE 802.16标准)、射频ID(RFID)协议、近场通信(NFC)和/或其它无线通信协议。这种有线接口可以包括以太网接口、通用串行总线(USB)接口或类似接口，以经由导线、双绞线、同轴电缆、光链路、光纤链路或有线网络的其他物理连接进行通信。

在示例性实施例中，UAV 104可以包括允许短程通信和长程通信的通信系统。例如，UAV 104可以构造为使用蓝牙的短程通信和CDMA协议下的长程通信。在这种实施例中，UAV 104可以构造成用作“热点”；或者换言之，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/或因特网)之间的网关或代理。如此构造，UAV 104可以促进远程支持设备原本自身无法执行的数据通信。

例如，UAV 104可以提供到远程设备的WiFi连接，并且用作到蜂窝服务提供商的数据网络的代理或网关，例如，UAV 104可以在LTE或5G协议下与该蜂窝服务提供商的数据网络连接。UAV 104还可以用作远程设备可能原本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。

一个方面涉及与UAV 104连接的支撑线107。支撑线107可以在其第一端处与UAV104连接。支撑线107可以由各种材料制成。例如，如果支撑线107需要为柔性的，那么支撑线107可以包括高抗拉强度的聚合物纤维、金属和/或合成线缆、绳索和表现出足够强度和柔性的其它材料。另一方面，支撑线107可以为刚性的，使得支撑线107的第一端和支撑线107的第二端之间的距离为基本固定的。在又一方面，支撑线107可以包括诸如为链式构造或伸缩杆构造的多个刚性构件。

支撑线107可以与UAV 104上的点连接，该点设计为将UAV 104的一些或全部重量分配到支撑线107中。例如，支撑线107可以与UAV104的诸如轴117或推进器组件105等元件直接连接。支撑线107可以包括在支撑线107的第一端处的扣环(snap link)，该扣环可以与附接至UAV 104的元件的U形螺栓连接件配合，尽管在不脱离本发明构思的情况下，可以构想类似的附接装置。可替代地，支撑线107可以与专门设计的支撑线附接机构连接，该支撑线附接机构与UAV 104上的点连接，或者与连接至UAV 104的另一个或多个构件连接。支撑线107可以以这种方式附接至UAV 104：在维持承受悬挂式飞行器系统的部分或全部重力和惯性载荷的能力的同时，允许相对于推进器组件105的自由旋转自由度。例如，如图所示，支撑线107可以与位于轴117上的旋转轴承138连接。

支撑线107可以包括将UAV 104与电源或数据源连接的导管。例如，在配电系统的至少一部分不“机载”在UAV 104上的实施例中，导管可以将电力从位于UAV 104外部的电源(诸如在支撑线107的第二端处的电源)传输至UAV 104。在这种情况下，导管可以包括将在支撑线107的第二端处的电池与UAV 104上的机载配电系统连接的电缆。可以设想的是，能量存储部可以位于机载配电系统内，在这种情况下，导管内的电力电缆可以用于对诸如电池等机载能量存储设备充电。在另一示例中，导管可以承载由导电材料(例如，用于传送数据编码的电信号)和/或光纤线路(例如，用于传送数据编码的光信号)形成的数据传输线。可以位于支撑线107的第二端处的中心控制器和/或操作者可以由通过信号线缆向可以具有机载处理器的UAV 104发送指令来远程控制UAV 104的操作。同样，UAV 104可以使用信号线缆将传感器数据发送回中心控制器和/或操作者。

图2示出了本实施例的一个方面，其中支撑线107的第二端可以基本连接至位于UAV 104外部的锚点203。锚点203可以固定至诸如建筑物的柱或屋顶等外部表面，使得锚点203不能相对于锚点203所附接的外部表面独立改变位置。支撑线107的第二端可以附接至锚点203。例如，锚点203可以是栓接至外部表面的钩，并且支撑线107的第二端可以紧固至该钩。

锚点203可以包括允许支撑线107的第一端与支撑线107的第二端之间的支撑线107的长度或张力变化的机械设备。这种机械设备的示例是绞盘系统，其中，绞盘系统可以包括绞盘207，当由电机致动线轴时，绞盘207将支撑线107拉入(卷起)或放出(展开)至线轴中，该绞盘207的示例为缓冲绞盘(snubbing winch)、尾流绞盘(wakeskate winch)、滑车绞盘和气动绞盘。尽管已经提供了具体实施例，但是在不脱离本发明构思的情况下，可以设想术语“绞盘系统”可以指任何改变支撑线107的长度的各种系统和装置中的任何一种。

在锚点203包括绞盘系统的实施例中，绞盘207可以是可固定的。例如，诸如通过将绞盘系统栓接至外部表面或通过将绞盘系统与位于外部表面上的配对机构连接，可以使绞盘系统永久或暂时附接至锚点203附近的表面或锚点203上的表面。如果悬挂式飞行器系统将邻近建筑物使用，则绞盘207可以附接在建筑物的顶部上或附近。绞盘207还可以与诸如伸缩杆等可移动支撑件连接，从而允许移动锚点203的位置。

图3A示出了包括具有多个支撑线107的悬挂式飞行器系统的实施例。UAV 104可以具有用于两个以上的支撑线107的附接点。当两个以上的支撑线附接至UAV 104时，可以独立地或协调地操纵支撑线。例如，第一支撑线可以附接至UAV 104的第一端，并且第二支撑线可以附接至UAV 104的第二端。可以通过UAV 104的第二端使UAV 104的第一端平衡。当期望倾斜UAV 104使得第一端的高程与第二端的高程不同时，例如为了使UAV 104与重力方向平行取向，第一支撑线的长度可以在与第二支撑线的长度协调的情况下被改变，以便在第二支撑线可以为基本静态的同时通过降低或升高UAV 104的第一端来实现调节UAV 104的第一端的高程的期望操作，从而维持UAV 104的第二端相对于UAV 104的第一端的高程。三个支撑线附接至UAV 104可以实现更好地控制UAV 104的取向。可以设想的是，诸如图3B所示，多个支撑线可以与单个锚点连接，其中支撑线中的每一个与一个或多个UAV连接。可以设想的是，可以通过单个绞盘系统来操纵所有支撑线。

图3C示出了绞盘306可以位于支撑线107的第一端处的示例，使得绞盘306“机载”在UAV 104上。此外，在利用多个绞盘系统的实施例中，可以设想的是，可以存在位于支撑线107的第一端处或附近的第一绞盘306和位于支撑线107的第二端处或附近的第二绞盘307。在示例中，相对于可以对支撑线107的长度进行粗略调节的第二绞盘307，第一绞盘306可以进行“更精细”或更灵敏的长度校正。在不偏离本发明构思的情况下，能够设想绞盘系统和支撑线的额外构造。

在一方面，锚点203可以是临时的、可改变的、或者是在悬挂式飞行器系统的操作期间诸如通过抓钩建立的。图4A示出了位于静止区域上的锚点203。在图4B中，锚点203位于能够相对于静止区域沿单轴运动的运输工具404上。例如，运输工具404可以是能将锚点203移动至预定位置的基于轨道的运输系统。在图4C中，锚点203位于能够相对于静止区域跨越多个轴平移的运输工具404上。例如，运输工具404可以是这样的载具：该载具能够穿过二维或三维场所并且将悬挂式飞行器系统移动至载具范围内的任何位置。在另一示例中，运输工具404可以是诸如机架系统等运动台。如图5所示，可以在静止区域的附近内使用多个运输工具404，使得运输工具404中的每一个可以访问相同工作体积的部分，并且悬挂式飞行器系统中的每一个可以具有图4A至图4C中的所述构造中的任何一个。

图6示出了本公开的另一方面，其中锚点203可以固定地连接至能够平移锚点203的位置的系统。所示系统是可以通过对旋转基部603与伸缩臂607进行组合来重新定位锚点203的起重机602。旋转基部603可以能够将伸缩臂607旋转至高达360度的任何取向，尽管旋转基部603的旋转可以被限制在该范围内，从而使旋转基部603的旋转自由度降低。伸缩臂607可以具有可调节的长度，使得当长度减小时，锚点203可以平移得更靠近旋转基部603，并且当伸缩臂607的长度增加时，锚点203可以平移得更远离旋转基部603。

在支撑线107与绞盘系统连接的实施例中，通过改变支撑线107的长度和通过改变推进器的推力特性可以沿多达六个自由度来调节UAV 104的运动。如图7所示，可以通过“包络”来控制UAV 104的可能定位，其中包络定义为包围绞盘系统的球体的体积，使得支撑线107的距UAV 104最远的端部(该端部可以与绞盘或锚点203连接)为球体中心，并且球体的半径是支撑线107的长度。球体的外边界是支撑线107可以在所有方向上延伸的最远距离。通常，改变支撑线107的长度可以影响UAV 104在包络内的竖直位置。例如，如果绞盘系统在位置A处，绞盘系统可以将更多的支撑线107拉至线轴上，这可以用于将无人机104相对于锚点203朝向位置B的高度移动。如果当UAV104在位置B处时，绞盘系统从线轴放出更多的支撑线，则UAV 104可以朝向位置A移动。通过这种方式，可以通过增加或减少主动用于支撑UAV104重量的支撑线的量来增加或减少绞盘系统和UAV 104之间的距离，从而允许沿竖直轴线操纵UAV 104的位置。可以通过其它方式来调节主动用于支撑UAV 104的重量的支撑线107的长度，诸如通过使用线性致动器来改变支撑线107的长度。

类似地，对推进器的推力特性的调节可以使UAV 104在包络内移动。例如，为了使UAV 104从位置A朝向位置C的方向移动，推进器可以取向成向右产生推力，从而向左推进UAV 104。

图7还示出了悬挂式飞行器系统如何通过与由UAV 104机载的推进器产生的推力的特性的变化相协调的支撑线107的长度变化来实现UAV 104在包络内的定位，其中UAV104在包络内的位置可用性基本包括包络内的三维空间中的所有点。在一方面，可以期望UAV 104在包络内从第一位置移动到第二位置。悬挂式飞行器系统可以指导绞盘系统卷绕或退绕一段支撑线107，并且悬挂式飞行器系统可以同时和/或同期指导推进器产生相对于UAV 104的方向和大小的推力，以便以协调的方式将UAV 104移动至期望位置。当UAV 104从位置A移动到位置B时，在推进器使UAV 104取向以便推进器可以产生将UAV104向右推动的推力的同时，减小支撑线107的长度以向上拉动UAV104，从而允许UAV 104以基本对角的方式向上并且向右行进。如果UAV 104从位置A定位到位置C，则在推进器使UAV 104取向以便推进器可以产生将UAV 104向左推动的推力的同时，需要延伸支撑线107的长度，从而允许UAV 104基本水平行进。

推进器的大小和提升方向与支撑线107的长度和角度之间的这种协调，与由于支撑线107的负载能力而导致的非竖直轴线上的可变推力可用性相结合，能够实现精确定位。例如，通过对支撑线107的长度和推进器取向的协调操纵，UAV 104可以在不改变竖直位置的情况下在水平面中平移。这使悬挂式飞行器系统能够在飞行期间的一些或所有点处相对于绞盘系统的位置将UAV 104置于特定位置处，以便诸如在狭窄的进入窗口中导航。UAV104的推进器可以将UAV 104的取向调节成相对于最低点的角度，同时在UAV 104接近进入窗口时可以调节支撑线107的长度，以维持支撑线107相对于最低点的最佳或期望角度。

图8示出了本公开的一个方面，其中锚点203位于载具上。载具可以是各种陆上、海上、空中载具和多模式载具中的任何一种。在所示示例中，载具可以是本文中称为“母舰”的飞行器808，其中当母舰808在途中时，母舰808大到足以支撑UAV 104的一些或全部重量。母舰808可以是纯固定翼飞机、旋翼机和能够实现飞行的任何其它飞机。在图示中，所示母舰808是同时具有固定翼飞机的典型升力面811和螺旋桨813、以及旋翼机的推进器816特征二者的组合/过渡飞机。所示母舰808的构造具有允许固定翼飞机的远程巡航的优点，并且具有旋翼机的悬停和精确定位能力。母舰808还可以具有旋翼机支持的竖直起降(VTOL)能力。

在图示中，锚点203位于母舰808的下侧，尽管锚点203可能是其它位置。当UAV 104“停放”或不在飞行中时，UAV 104可以牢固附接至母舰808。当UAV 104不在飞行中时，母舰808可以具有供UAV104驻留的机坞(未示出)。机坞可以为内部的(使得UAV 104基本存储在母舰808内)、外部的(使得UAV 104附接至母舰808的外表面)或两者的组合。机坞可以包括将UAV 104牢固保持就位的夹具。当UAV 104准备飞行时，机坞可以释放UAV 104，从而允许UAV 104从母舰808离开。可以通过绞盘系统来增加支撑线107的长度，从而将UAV 104从母舰降低。当UAV 104已经离开母舰808时，可以启动UAV 104的推进器，单独指导或与绞盘系统协调指导UAV 104的飞行。当UAV 104完成飞行并且准备停放时，UAV 104可以返回至母舰808并且附接至机坞。

图9示出了悬挂式飞行器系统可以如何以如图7所示的类似方式通过与由UAV 104机载的推进器产生的推力的特性变化相协调的支撑线107的长度变化来实现UAV 104相对于母舰808在包络内的精确定位。通过绞盘系统和推进器的协调，可以通过各种可能轨迹中的任何一个使UAV 104相对于母舰从位置A重新定位至位置B。

本文所述的由悬挂式飞行器系统实现的UAV 104的精确定位可以允许母舰808在母舰808的飞行模式期间改变位置的同时将UAV104维持在静态位置。例如，图10示出了母舰808，在UAV 104相对于诸如地面上的参照表面等固定参照点维持基本静止位置的同时，母舰808可以具有由圆形保持模式组成的飞行模式。推力发动机和绞盘系统的协调变化可以相对于母舰808重新定位UAV 104。例如，如果将母舰808用作UAV 104的固定参照点，使得忽略母舰808相对于地面的移动，则会出现UAV 104以与母舰808在图示中呈现的保持模式类似的方式在母舰808下方盘旋，可以表明的是，在绞盘系统可以连续调节支撑线107的长度的同时，UAV 104可以连续调节推力发动机的推力矢量，以便相对于固定点维持期望位置。在母舰808处于运动的同时，可以发生UAV 104的位置或矢量的这种连续调节处理，使得例如UAV 104和母舰808二者反向旋转。因此，UAV 104能够在由于母舰808的移动使包络移动的情况下在包络内实现任何位置，而不必改变母舰808的飞行模式。可以由支撑线107的最大长度来控制在UAV104相对于固定参照点维持静态位置的情况下母舰808可以维持的保持模式的最大周长。

图11示出了的本公开的一个方面，其中单个UAV 104可以与多个母舰相连接。在图示中，UAV 104分别经由第一支撑线808a和第二支撑线808b由第一母舰808a和第二母舰808b支撑。可以由单个绞盘系统或多个绞盘系统来操作支撑线808a和支撑线808b中的每一个。在悬挂式飞行器系统的操作期间，第一支撑线808a和第二支撑线808b的长度可以在与UAV 104的推进器系统协调并且与第一母舰808a和第二母舰808b的飞行模式协调的情况下被调节。UAV 104可以能够基本实现母舰808a和母舰808b中的每一个的包络内的任何位置。

图12示出了控制系统的框图，该控制系统可以协调支撑线107和推力发动机1207的操纵，以便将UAV 104定位在包络内的期望位置和/或取向。系统控制器可以包括接收各种命令输入(诸如UAV 104的期望位置)的控制器1203。控制器1203可以通过绞盘致动器1212和推力发动机1207确定需要对支撑线107的长度做出必要调节，以便将UAV 104从初始位置移动至期望位置。控制器1203可以指导推力发动机1207内的各个推进器或推进器组件在期望方向和大小上产生推力，以便实现UAV 104的任何位置和取向，使得第一推进器或第二推进器组件可以具有第一方向和/或第一大小，并且第二推进器或第二推进器组件可以具有第二方向和/或第二大小。还可以确认的是，由推力发动机1207产生的推力相对于UAV104的取向可以是静态的。可以通过改变由UAV 104上的各个推进器产生的推力来改变UAV104的取向，以及通过由卷绕支撑线107和改变推力的组合以通过支撑线107改变张力来改变UAV 104的取向。减小或增加支撑线107内的张力还可以用于其它目的。例如，如果UAV104通过复杂路线行进，则在UAV 104和锚点之间可能不存在直接视线。在这种情况下，UAV104可能需要支撑线107内更大的“松弛”，并且因此控制器1203可以减小支撑线107内的张力。

在悬挂式飞行器系统包括母舰808的实施例中，推力发动机1207可以包括母舰808机载的推进器，使得系统控制器1203可以协调和控制UAV 104和母舰808机载的推进器。因此，系统控制器1203可以协调对母舰的推力、UAV 104的推力和支撑线107长度变化的操纵。应当理解的是，当系统控制器1203正在协调支撑线107的长度变化、母舰808的推力属性和UAV 104的推力属性时，当系统控制器1203确定不改变所提及属性的任何组合是期望的时，这种协调可以包括不改变支撑线107长度、母舰808的推力属性和UAV 104的推力属性，直到并且包括从UAV 104和母舰808中的至少一者产生零推力是期望的场景。例如，系统控制器1203可以响应于UAV 104的位置变化而动态操纵支撑线107的长度，以便维持支撑线107的张紧度并且防止UAV 104的急动。同时或并发地，系统控制器1203可以动态操纵母舰和/或UAV104的推力条件，以实现UAV 104的期望位置和取向。

系统控制器1203可以从传感器1216接收反馈(“传感器数据”)，该传感器1216可以用于若干目的中的任何目的，诸如优化由悬挂式飞行器系统输出的总能量，以及在对UAV104进行定位的同时执行闭环控制。例如，根据所用支撑线107的长度和/或支撑线107和/或UAV 104的相对取向，传感器数据可以允许控制器1203计算出可以由推力发动机1207产生的相对于由支撑线107产生的提升方向和大小的优化提升方向和大小。传感器1216可以测量UAV 104和支撑线107的属性，诸如支撑线107的张力和力分布以及UAV 104的惯性测量值。传感器1216可以测量母舰808的飞行属性。在悬挂式飞行器系统的操作期间，可以使用来自母舰808和UAV 104的传感器反馈，以在协调母舰808和UAV 104通过支撑线107连接的同时协调母舰808和UAV 104中的每一者的飞行。可以设想的是，可以间接测量或估计这些属性。系统控制器1203可以使用各种输入来确定最佳支撑线107角度以及推力角度和大小。例如，悬挂式飞行器系统可以包括计算阵风方向和大小的风传感器。系统控制器1203可以指导推力发动机1207产生反推力，以基本消除风对UAV 104的位置的影响。支撑线107可以承担UAV 104的大部分竖直载荷，以便允许推力发动机1207产生用于阵风载荷的横向推力。传感器1216可以提供与系统操作相关的其它数据，控制器1203可以使用该其它数据以指导绞盘致动器1212和推进器发动机1207。例如，光学传感器可以用于确定飞行路径是否是没有障碍物，并且如果存在障碍物，则确定什么替代飞行路径可以是没有障碍物的。传感器1216可以体现为单个传感器或多个传感器，并且传感器1216在仍能够测量与系统操作相关的属性的同时，可以位于系统内、与系统相邻或远离系统。

图13示出了在悬挂式飞行器系统将UAV 104从初始位置重新定位到期望位置时悬挂式飞行器系统的操作的流程图。在步骤1306中，控制器1203可以确定将UAV 104从初始位置移动至期望位置的飞行路径。控制器1203可以接收期望位置作为输入。控制器1203还可以接收或确定UAV 104的初始位置。确定飞行路径可以涉及确定支撑线104的最佳长度以及最佳推力角度和大小。

在步骤1307中，控制器1203可以指导支撑线107进行调节，而在步骤1309中，控制器1203可指导推力发动机1207进行调节，使得支撑线107的长度和推力发动机1207可以以协调的方式进行调节。这可以导致可以以协调的方式发生步骤1315中的推进器致动和步骤1312中的支撑线致动。

在步骤1319中，尽管控制器1203可以结束循环，但控制器1203可以确定UAV 104何时到达期望位置，并且可以指导支撑线107和推力发动机1207进行调节，以便维持UAV 104的位置。可以基于时间来进行对支撑线107和推力发动机1207的调节，换言之，控制器1203可以确定在沿飞行路径的若干或基本所有点处的支撑线107的最佳长度以及推进器角度和大小，以便确保平稳的飞行体验或导航通过复杂飞行路径。

步骤1331示出了控制器1203可以如何接收诸如来自传感器1216的反馈。控制器1203可以“实时”确定支撑线107的最佳长度以及推力角度和大小，换言之，控制器1203可以定期或连续使用来自系统的反馈，以通过协调的方式优化悬挂式飞行器系统的操作。例如，控制器1203可以使用来自传感器1216的数据来确定UAV 104在途中的最佳飞行。在步骤1335中，控制器1203可以利用来自传感器1216的反馈，以便连续调节支撑线107的长度以及推力角度和大小，直到控制器1203确定UAV 104已经到达期望位置处。

在步骤1331期间控制器1203可以接收其它类型的反馈，并且控制器1203在指导悬挂式飞行器系统的操作的同时可以使用该其它类型的反馈。可以从能够与控制器1203通信的任何数量的有线源或无线源(诸如指挥中心、第二无人机和收发机)接收反馈。例如，控制器1203可以接收可以影响悬挂式飞行器系统的飞行路径的天气数据。控制器1203可以利用天气数据来开发新的飞行路径。

图13还包括操作包括母舰808的悬挂式飞行器系统的步骤，如可选步骤1301所示。控制器1203可以接收UAV 104的期望位置作为输入。步骤1302示出了控制器可以确定母舰808的接近位置，其中该接近位置是当部署UAV 104时使UAV 104能够到达期望位置的母舰808的位置。在步骤1303中，控制器1203可以确定将母舰808从母舰808的初始位置移动至接近位置的母舰808的飞行路径。控制器1203还可以接收或确定母舰808的初始位置。确定母舰808的飞行路径可以涉及确定母舰808的初始位置和接近位置之间的优化路线。优化的路线可以平衡行进速度、飞行持续时间、长程与短程飞行装置的使用、障碍物、能量效率、期望进入角度以及影响母舰飞行的其它因素。当母舰808基本到达接近位置时，控制器1203可以指导母舰悬停或盘旋。如步骤1304所示，控制器1203然后可以指导从母舰808部署UAV 104。UAV 104还可以在母舰808的在途期间的任何点处从母舰808部署。一旦被部署，UAV 104就可以使用本文概述的方法以到达期望位置处。

可以由一个或多个人类用户来实施图13中概述的处理的不同方面。例如，远程操作者可以诸如通过远程操纵母舰来确定母舰的路线并且协调母舰的飞行。类似地，远程操作者可以能够控制UAV 104的部署、UAV 104的飞行以及操作绞盘系统。

系统控制器1203可以至少部分体现为一个或多个嵌入式或通用处理器、计算机、处理设备或具有存储器的计算设备。系统控制器1203还可以部分体现为执行或操作以执行本文所述实施例的各方面的各种功能和/或逻辑(例如，计算机可读指令、代码、设备、电路、处理电路等)元件。系统控制器1203可以安装并且固定在悬挂式飞行器系统的任何构件内或与悬挂式飞行器系统的任何构件连接。此外，系统控制器1203可以位于远离系统的位置，并且可以通过其它方式与系统直接或间接通信。

系统控制器1203可以包括处理器、存储器、存储设备和输入/输出(I/O)设备。可以经由系统总线使一些或所有组件互连。处理器可以是单线程或多线程的，并且可以具有一个或多个内核。处理器可以执行诸如存储在存储器和/或存储设备中的那些指令。可以使用一个或多个I/O设备接收和输出信息。

存储器可以存储信息，并且可以是诸如易失性或非易失性存储器的计算机可读介质。一个或多个存储设备可以为计算机系统提供存储，并且可以是计算机可读介质。在各种实施例中，一个或多个存储设备可以是闪存设备、硬盘设备、光盘设备、磁带设备或任何其它类型的存储设备中的一种或多种。

I/O设备可以为计算机系统提供输入/输出操作。I/O设备可以包括键盘、定点设备和/或麦克风。I/O设备还可以包括显示图形用户界面的显示单元、扬声器和/或打印机。外部数据可以存储在一个或多个可接入外部数据库中。

本文描述的本实施例的特征可以在数字电子电路中和/或在计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。本实施例的特征可以在计算机程序产品中实现，该计算机程序产品有形体现在诸如机器可读存储设备等信息载体中和/或在传播信号中，并由可编程处理器执行。可以由执行指令程序的可编程处理器来执行本方法步骤的实施例，以通过操作输入数据并且生成输出来执行所述实现的功能。

本文描述的本实施例的特征可以在一个或多个计算机程序中实现，可以在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行该一个或多个计算机程序，该至少一个可编程处理器被联接以从数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和/或指令，并且向数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备发送数据和/或指令。计算机程序可以包括可以在计算机中直接或间接使用以执行特定活动或产生特定结果的指令集。可以以包括编译或解释语言的任何形式的编程语言来编写计算机程序，并且可以以包括作为独立程序或作为模块、组件、子程序或适于在计算环境中使用的其它单元的任何形式来部署该编程语言。

执行指令程序的合适处理器可以包括例如通用和专用处理器，和/或任何种类的计算机的单个处理器或多个处理器中的一个。通常，处理器可以从只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)或两者接收指令和/或数据。这种计算机可以包括执行指令的处理器和存储指令和/或数据的一个或多个存储器。

通常，计算机还可以包括存储数据文件的一个或多个大容量存储设备，或者可操作联接以与该大容量存储设备通信。这种设备包括诸如内部硬盘和/或可移动盘等磁盘、磁光盘和/或光盘。适于有形体现计算机程序指令和/或数据的存储设备可以包括所有形式的非易失性存储器，例如包括诸如EPROM、EEPROM和闪存设备等半导体存储器设备，诸如内部硬盘和可移动盘等磁盘、磁光盘、以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由一个或多个ASIC(专用集成电路)补充或者并入一个或多个ASIC中。

为了提供与用户的交互，本实施例的特征可以在具有向用户显示信息的诸如LCD(液晶显示器)监视器等显示设备的计算机上实现。计算机还可以包括键盘、诸如鼠标或跟踪球等定点设备、和/或可以供用户向计算机提供输入的触摸屏。

本实施例的特征可以在计算机系统中实现，该计算机系统包括诸如数据服务器等后端部件，和/或包括诸如应用服务器或互联网服务器等中间件部件，和/或包括诸如具有图形用户界面(GUI)和/或互联网浏览器的客户端计算机等前端部件，或这些的任何组合。可以通过任何形式或介质的数字数据通信(诸如通信网络)来连接系统的部件。通信网络的示例可以包括例如LAN(局域网)、WAN(广域网)和/或形成互联网的计算机和网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器可以彼此远离并且通过诸如本文所述的那些网络进行交互。可以通过在各自计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。

图14示出了本公开的一方面，其中UAV 104可以包括有效载荷附接机构1426，使得UAV 104能够与有效载荷连接。在所示实施例中，有效载荷连接机构1426包括可以固定至有效载荷的平台1428。有效载荷附接机构1426可以包括可以附接至平台1428的支架1433(诸如旋转轴承或弯曲件等)，使得轴117可以固定在支架1433内并且与平台1428基本连接。支架1433可以允许轴117相对于平台1428沿单轴线或多轴线旋转。

平台1428可以包括用于夹持有效载荷并且随后根据信号或者其它释放指示器在指定位置处释放有效载荷的装置。例如，用户可以使用包含在平台1428中或与平台1428连接的扣具(未示出)将有效载荷夹至平台1428。当UAV 104到达递送点处时，扣具可以释放有效载荷。夹持有效载荷的其它形式也是可能的。例如，平台1428可以包括诸如磁性附接系统等非接触附接的装置。

平台1428可以利用配合系统，其中平台1428上的扣具可以与有效载荷上的接口互锁。配合系统可以远程操作，即，飞行员可以确定UAV 104何时到达递送点，并且指示UAV104收回扣具，使得有效载荷可以与UAV 104分离并且放置在递送点处。配合系统还可以自主操作，或者无需人工干预。例如，UAV 104可以例如根据GPS定位或机器视觉来确定UAV104处于递送点处，并且释放有效载荷上的扣具，从而将有效载荷留在递送点处。类似地，UAV 104可以用于通过将UAV104发送至指定位置来取回有效载荷，其中平台1428可以能够固定所述有效载荷。在一方面，平台1428可包括外壳，使得在飞行前可以将有效载荷固定在外壳内。

平台1428可以与UAV 104的轴117连接，这可以使得平台1428能够独立于UAV 104旋转。在本公开的一个方面，有效载荷附接机构1426还可以包括实现有效载荷的额外旋转、定位和/或平移自由度的装置。例如，有效载荷附接机构1426可以包括将平台1428与有效载荷连接的万向机构(gimbal mechanism)1436。万向机构1436还可以是滑块机构。有效载荷相对于平台1428的额外自由度可以被动或主动实现。有效载荷附接机构1426可以包括连接平台1428和UAV 104的装置，使得平台1428和UAV 104可以不直接接触。例如，第二支撑线可以连接平台1428和UAV 104，使得例如平台1428能够独立于UAV 104的取向悬挂。在本图示中，UAV 104和有效载荷之间的万向连接允许有效载荷与组件的净推力矢量独立对准，从而实现有效载荷的精确定位，使得有效载荷可以在UAV 104可以倾斜的同时维持中性取向。

在本公开的一个方面，悬挂式飞行器系统可以配备成特定功能用途。UAV 104可以附接至设计成允许悬挂式飞行器系统参与特定任务或特定范围的任务的功能模块。例如，可以期望使用悬挂式飞行器系统在诸如高层窗户、风力涡轮机叶片和太阳能电池板等难以接近的位置执行清洁。在这种情况下，如图15所示，模块可以包括可以允许悬挂式飞行器系统接近并且执行清洁的软件、固件和/或硬件。例如，清洁模块可以包括诸如肥皂容器、水容器和刮板或诸如压力清洗机构等其它清洁工具的清洁硬件。清洁模块还可以包括允许UAV104维持与表面接触的机构，诸如选择性激活的吸盘。在操作期间，可以通过支撑线107和推进器的协调将UAV 104带到期望清洁的表面的适当高程。可以期望利用位于期望清洁位置上方(诸如建筑物顶部附近)的锚点203。在所示示例中，锚点203固定至位于建筑物顶部处的延伸杆。在支撑线承载UAV 104重量的必要量的同时，UAV 104可以指导推进器在允许UAV104与窗户清洁模块的表面接触的方向上产生力。悬挂式飞行器系统可以激活清洁模块以执行有必要使表面处于清洁状态的任务。

功能模块的另一个示例可以是拆除处置模块。拆除处置模块可以包括例如由抗爆机器人使用的工具，诸如机器可视相机、致动臂和炸弹无效化装置。UAV 104可以下降至可疑设备上方，确定该设备是否构成威胁，如果是，则使可疑设备无效。

在一些实施例中，UAV 104可以不包括平台。功能模块可以与UAV 104的其它元件直接连接，使得UAV 104可以设计为特定功能，而不是具有提供可互换功能的装置。例如，在悬挂式飞行器系统构造成灭火的构造中，UAV 104可以具有与消防水带的直接连接和/或永久连接。

图16示出了飞行器系统构造成清洁和/或维持光伏阵列(PV)系统的示例。母舰808可以到达PV系统附近并且进入保持模式。可替代地，当悬挂式飞行器系统不包含母舰808时，诸如当锚点203固定至静止区域时，悬挂式飞行器系统可以具有位于PV系统上方的固定锚点203。UAV 104可以部署至第一PV面板。UAV 104可以包括清洁PV系统的功能模块，诸如类似于所述窗户清洁模块的功能模块。当UAV104完成充分清洁第一PV面板时，UAV 104可以重新定位至第二PV面板并且开始清洁第二PV面板。可以继续进行本处理，直到PV阵列系统得到充分清洁。单个母舰或锚点203可以附接至多个UAV，使得多个UAV中的每个UAV可以参与清洁PV阵列系统。这在提高清洁效率的同时，具有减少参与清洁总时间的效果。

如图17所示，在本公开的一个方面，悬挂平台用于有效载荷递送。有效载荷可以附接至UAV 104。有效载荷可以通过平台1428固定，这可以手动地或自主地进行。可以在发射点处将有效载荷附接至UAV104。可以预先确定发射点，诸如仓库或物流航点。在UAV 104停靠在母舰808上的同时，有效载荷可以附接至地面上的UAV 104。如图17A所示，一旦具有有效载荷的母舰808在空中，母舰808就可以在包括降落点的路线上巡航。

图17B示出了当母舰808靠近降落点时，母舰808可以部署UAV104。这可以涉及母舰808从飞行模式转换至悬停模式。如图17C中所示，UAV 104可以通过使用先前概述的处理飞至降落点，并且与有效载荷分离，将有效载荷留在降落点处。可以将UAV 104召回至母舰808。

如图17D至图17F所示，可以使用发送系统以从取回点取回有效载荷的本处理的逆处理。类似地，系统可以用于从取回点取回有效载荷并且递送至降落点。

图18中示出了UAV 104在递送有效载荷时在狭小空间导航的能力。在本示例中，悬挂式飞行器系统能够将有效载荷递送至阳台或者从阳台回收有效载荷，该阳台可能诸如被挑檐部分地或基本地封闭。通过从狭小空间递送和取回有效载荷的能力，悬挂式飞行器系统可以类似接近特定的有效载荷地点和有效载荷存储设备(诸如包裹储物柜)。有效载荷地点和有效载荷存储设备可以是与自动、手动、静止和移动系统相关的任何或所有特性。

应当理解的是，本文提供的功能的先前示例不旨在受到限制。在不脱离本发明的范围的情况下，UAV 104可以构造成提供其它类型的功能性。

虽然已经对某些方面进行描述并且在附图中示出，但是应当理解的是，这些仅为说明性而非对广泛发明进行限制，并且因为本领域普通技术人员可以想到各种其它变型，所以本发明不局限于所示出和所述的具体结构和布置。

Claims (37)

1.一种悬挂式飞行器系统，包括：

母舰，

飞行器，其与所述母舰物理连接，

控制器，其配置成协调所述母舰的推力特性和所述飞行器的推力特性。

2.根据权利要求1所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述母舰能够飞行。

3.根据权利要求2所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述母舰具有固定翼飞机的升力面和旋翼机的推进器特性。

4.根据权利要求1所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述飞行器通过支撑线与所述母舰物理连接。

5.根据权利要求4所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述母舰通过所述支撑线支撑所述飞行器的重量的至少一部分。

6.根据权利要求4所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述支撑线是绞盘系统的一部分，所述绞盘系统能够致动以调节所述支撑线的长度。

7.根据权利要求6所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述控制器还配置成协调所述绞盘系统的致动。

8.根据权利要求7所述的悬挂式飞行器系统，其中，协调所述母舰、所述飞行器和所述绞盘系统包括改变由所述飞行器上机载的所述推进器产生的推力的特性、改变所述支撑线的长度以及管理所述母舰的飞行模式。

9.根据权利要求1所述的悬挂式飞行器系统，还包括位于所述母舰上的机坞，所述机坞连接在所述母舰与所述飞行器之间。

10.根据权利要求1所述的悬挂式飞行器系统，还包括与所述母舰物理连接的第二飞行器。

11.一种运输有效载荷的方法，包括：

在飞行器在位于母舰的机坞中的情况下将所述母舰送至接近位置，

部署所述飞行器，并且

在降落点处将有效载荷与所述飞行器脱离，或者如果所述飞行器在拾取点处则拾取所述有效载荷。

12.根据权利要求11所述的运输有效载荷的方法，还包括通过如下方法将所述飞行器召回至所述母舰：在与改变位于所述飞行器上的推力发动机协调的情况下改变所述支撑线的长度，直到所述飞行器定位在所述机坞中。

13.根据权利要求11所述的运输有效载荷的方法，其中，通过支撑线将所述飞行器与所述母舰连接，并且通过绞盘系统调节所述支撑线的长度。

14.根据权利要求11所述的运输有效载荷的方法，其中，部署所述飞行器包括从所述机坞释放所述飞行器，以及在与改变位于所述飞行器上的推力发动机协调的情况下改变所述支撑线的长度，直到所述飞行器定位在所述降落处或所述拾取点处。

15.一种控制悬挂式飞行器系统的系统，所述系统包括：

控制器，其配置成

在飞行器在位于母舰的机坞中的情况下将所述母舰送至接近位置，

部署所述飞行器，并且

在降落点处将有效载荷与所述飞行器脱离，或者如果所述飞行器在拾取点处则拾取所述有效载荷。

16.根据权利要求15所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，所述系统还构造成将所述飞行器召回至所述母舰。

17.根据权利要求15所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，通过支撑线将所述飞行器与所述母舰连接，并且通过绞盘系统调节所述支撑线的长度。

18.根据权利要求15所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，部署所述飞行器包括从所述机坞释放所述飞行器，以及在与改变位于所述飞行器上的推力发动机协调的情况下改变所述支撑线的长度，直到所述飞行器定位在所述降落处或所述拾取点处。

19.一种悬挂式飞行器系统，包括：

具有推进器的飞行器，所述推进器构造成产生定向集中的推进，以及

支撑线，所述支撑线的第一端附接至所述飞行器上的承载点，并且所述支撑线布置成能够支撑所述飞行器的至少一些重量。

20.根据权利要求19所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述支撑线的第二端附接至锚点。

21.根据权利要求19所述的悬挂式飞行器系统，还包括机械设备，所述机械设备与所述支撑线连接并且所述机械设备允许所述支撑线的长度或张力变化。

22.根据权利要求21所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述机械设备是绞盘系统。

23.根据权利要求22所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述绞盘系统包括位于锚点附近的绞盘。

24.根据权利要求21所述的悬挂式飞行器系统，还包括控制器，所述控制器通过所述机械设备来指导所述支撑线的操纵并且指导所述推进器推进的操纵，以便将所述飞行器定位在期望位置处。

25.根据权利要求24所述的悬挂式飞行器系统，其中，通过协调的方式来执行所述支撑线的操纵和所述推进器推进的操纵。

26.根据权利要求19所述的悬挂式飞行器系统，其中，所述飞行器是无人驾驶飞行器。

27.根据权利要求19所述的悬挂式飞行器系统，还包括第二支撑线，所述第二支撑线的第一端附接至所述飞行器上的承载点并且所述第二支撑线布置成能够支撑所述飞行器的至少一些重量。

28.一种控制悬挂式飞行器系统的系统，所述系统包括：

控制器，其配置成

接收关于飞行器的期望位置的信息，

确定所述飞行器的飞行路径，包括：

确定需要对附接至所述飞行器的支撑线的长度进行的调节，以及

确定需要对所述飞行器上的推进器进行的调节，以及

协调所述支撑线的经机械设备的操纵和所述推进器的操纵，以便将所述飞行器定位到期望位置。

29.根据权利要求28所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，能够在连续基础上确定所述飞行路径。

30.根据权利要求29所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，所述飞行路径包括沿所述飞行器的当前位置和所述期望位置之间的路线的一系列增量位置，其中需要对附接至所述飞行器的支撑线的长度进行的调节和需要对所述飞行器上的推进器进行的调节是将所述飞行器从第一增量位置移动至第二增量位置所需的调节。

31.根据权利要求28所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，确定所述飞行路径还包括定期使用反馈以确定需要对附接至所述飞行器的支撑线的长度进行的调节和需要对所述飞行器上的推进器进行的调节。

32.根据权利要求28所述的控制悬挂式飞行器系统的系统，其中，所述支撑线的操纵包括指导机械设备以改变所述支撑线的长度或张力。

33.一种控制悬挂式飞行器的装置，包括：

确定飞行器的飞行路径，包括：

确定需要对附接至所述飞行器的支撑线的长度进行的调节，

确定需要对所述飞行器上的推进器进行的调节，

协调所述支撑线的经机械设备的操纵和所述推进器的操纵，以便将所述飞行器定位到期望位置处。

34.根据权利要求33所述的控制悬挂式飞行器的装置，其中，能够在连续基础上确定所述飞行路径。

35.根据权利要求34所述的控制悬挂式飞行器的装置，其中，所述飞行路径包括沿所述飞行器的当前位置和所述期望位置之间的路线的一系列增量位置，其中需要对附接至所述飞行器的支撑线的长度进行的调节和需要对所述飞行器上的推进器进行的调节是将所述飞行器从第一增量位置移动至第二增量位置所需的调节。

36.根据权利要求33所述的控制悬挂式飞行器的装置，其中，确定所述飞行路径还包括定期使用反馈以确定需要对附接至所述飞行器的支撑线的长度进行的调节和需要对所述飞行器上的推进器进行的调节。

37.根据权利要求33所述的控制悬挂式飞行器的装置，其中，所述支撑线的操纵包括指导机械设备以改变所述支撑线的长度或张力。

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