CN115867459A - Uav机群中电池容量管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括确定与至少第一无人机(UAV)和第二UAV相关联的阈值容量。方法包括基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态。方法包括在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较。方法包括，基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

Description

UAV机群中电池容量管理的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年10月29日提交的美国专利申请第17/083293号，标题为“Systems and Methods for Battery capacity Management in a Fleet of UAVs(UAV机群中电池容量管理的系统和方法)”的优先权，其公开内容如在本说明书中完全阐述的通过引用整体并入本文。

背景技术

无人载具(也称为自动载具)是一种能够在没有实际人类操作员的情况下行驶的载具。无人载具可在远程控制模式、自动模式或部分自动模式下操作。

当无人载具在远程控制模式下运行时，位于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载具的命令来控制无人载具。当无人载具在自动模式下运行时，无人载具通常基于预先编程的导航航路点(navigation waypoints)、动态自动化系统或其组合进行移动。此外，一些无人载具可以在远程控制模式和自动模式下运行，并且在某些情况下可以同时进行。例如，远程飞行员或驾驶员可能希望在手动执行另一任务(诸如操作用于拾取物体的机械系统)的同时将导航任务留给自动系统。

各种类型的无人载具适用于各种不同的环境。例如，无人载具存在于空中、地面、水下和太空的操作中。示例包括四旋翼机和尾座UAV等。无人载具也存在于混合操作中，其中多环境操作是可能的。混合式无人载具的示例包括能够在陆地和水上操作的两栖飞行器，或者能够在陆地上和水上着陆的浮动飞行器。还可能包括其他示例。

发明内容

本文中公开的示例提供了一种方法、系统和非暂时性计算机可读介质，用于管理飞行器(诸如自动或无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV))机群中的电池容量。可以将电池容量与机群的一个或多个特性或由机群执行的一个或多个操作相关联的阈值容量进行比较，并且可以基于将其容量与阈值容量进行比较来对每个UAV的电池进行充电。这些示例可以允许一致和可靠的UAV机群的飞行操作性能。

在一个实施例中，提供了一种方法。方法包括确定与至少第一无人机(UAV)和第二UAV相关联的阈值容量。方法包括基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态。方法包括在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较。方法包括，基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

在另一实施例中，提供了一种系统。系统包括第一无人机(UAV)、第二UAV、一个或多个处理器、非暂时性计算机可读介质、以及存储在非暂时性计算机可读介质上的程序指令。程序指令可由一个或多个处理器执行，以确定与至少第一UAV和第二UAV相关联的阈值容量。程序指令可由一个或多个处理器执行，以基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态。程序指令可由一个或多个处理器执行，以在第一UAV的第一电池的寿命期间周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较。程序指令可由一个或多个处理器执行，以基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

在另一实施例中，提供了一种非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质中存储有可由一个或多个处理器执行以使计算系统执行功能的指令。这些功能包括确定与至少第一无人机(UAV)和第二UAV相关联的阈值容量。这些功能包括基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态。这些功能包括，在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较。功能包括，基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

在另一实施例中，提供了一种系统。系统包括用于确定与至少第一无人机(UAV)和第二UAV相关联的阈值容量的构件。系统包括用于基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态的构件。系统包括用于在第一UAV的第一电池的寿命期间周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较的构件。系统包括用于基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加的构件。

这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员来说，通过阅读以下详细描述并适当参考附图，将变得显而易见。此外，应当理解，在本概要部分和本文档其他地方提供的描述旨在通过示例而非限制的方式来说明所要求保护的主题。

附图说明

图1A是根据示例实施例的无人机的图示。

图1B是根据示例实施例的无人机的简化图示。

图1C是根据示例实施例的无人机的简化图示。

图1D是根据示例实施例的无人机的简化图示。

图1E是根据示例实施例的无人机的简化图示。

图2是示出根据示例实施例的无人机系统组件的简化框图。

图3是示出根据示例实施例的分布式UAV系统的简化框图。

图4是显示根据示例实施例，航空运输提供商控制系统的示例布置的框图。

图5示出了根据示例实施例的系统框图。

图6示出了根据示例实施例，多个UAV电池的充电状态信息。

图7A示出了根据示例实施例，UAV电池在多个飞行操作上的电池容量信息。

图7B示出了根据示例实施例，UAV电池在多个飞行操作上的充电电压信息。

图8示出了根据示例实施例的UAV机群。

图9示出了根据示例实施例的方法的框图。

具体实施方式

本文描述了示例方法、装置和系统。应当理解，此处使用的词语“示例”和“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为更佳或优于其他实施例或特征，除非另有说明。在不脱离本文所呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。

因此，这里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各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计。

在本说明书中，文章“一”或“一个”用于介绍示例实施例的元素。除非另有规定或上下文另有明确规定，否则对“一”或“一个”的任何引用均指“至少一个”，对“这个”的任何提及均指“该至少一个。”在所描述的至少两个术语列表中使用连词“或”的目的是表示所列术语中的任何一个或所列术语的任何组合。

使用序数(如“第一”、“第二”、“第三”等)是为了区分各个元素，而不是表示这些元素的特定顺序。在本说明书中，术语“多个”和“多个的”是指“两个或多个”或“一个以上”

此外，除非上下文另有说明，否则各图中所示的特征可相互结合使用。因此，这些图通常应被视为一个或多个总体实施例的组成方面，但应理解并非所有所示特征对于每个实施例都是必要的。在图中，除非上下文另有规定，否则类似符号通常标识类似组件。此外，除非另有说明，否则附图不按比例绘制，仅用于说明目的。此外，这些图只是代表性的，并没有显示所有组件。例如，可能不会显示其他结构或约束组件。

此外，本说明书或权利要求中的任何元素、方框或步骤的列举都是为了清楚起见。因此，此类列举不应被解释为要求或暗示这些元素、方框或步骤遵循特定安排或以特定顺序执行。

I.概述

诸如无人机(UAV)或更一般地，飞行载具的系统可在包括配置用于执行飞行操作的多个UAV的机群中操作。机群中的UAV可各自包括电池，用于在执行飞行操作(诸如包裹递送)时为UAV供电。机群中的不同UAV可能在不同的时间执行不同的操作，可能在不同时间开始操作，或具有具有不同特性的电池。因此，可能很难将机群中的给定UAV分配至给定的飞行操作。

因此，可能需要调整机群中UAV电池的一个或多个特性。这可以有利地允许更可靠及更可预测的UAV机群执行的飞行操作的性能。

示例实施例可以包括或以其他方式涉及管理一个或多个无人机(UAV)的电池。特别是，示例涉及管理UAV机群的电池容量。如本文在电池的上下文中所使用的，术语“容量”是指电池存储的能量总量，并且可以用功率乘以单位时间(例如，瓦特小时)来表示。

电池容量会随着使用和时间的推移而减少，并且在持续充电至最大容量时可能会减少得更快。其他因素也会影响电池容量的下降，诸如电池的使用频率和再充电时电池的充电水平。在被配置为执行类似任务的多个电池供电设备(例如，电池供电的UAV机群)的上下文中，每个电池通常将以不同的速率下降，这导致一些设备具有比其他设备更多的容量。因此，将操作任务分配至给定设备可能会导致不一致的性能。

例如，在UAV机群的情况下，飞行计划可能会因具有较低容量的UAV不能够飞行期望的距离，而其他UAV却能够执行该任务而变得复杂。当基于哪个UAV可以飞行一定距离来调度任务时，由于不断充电到满充电容量，较新的电池可能会更快地退化，而较旧的电池可能在较短的时间内就会废弃。替代地，可能需要更复杂的规划和范围划分。在这样的规划不可行的情况下，诸如当飞行路径必须随机分配给飞行器时，可能很难防止电池性能的相对快速下降。

在示例中，UAV电池容量可以调整为多个UAV共享的公共容量。例如，可以确定与UAV机群相关联的阈值容量，且每个电池可以单独充电以满足或超过阈值容量。因为每个电池可能具有不同的容量和不同的关联充电特性，这可能涉及改变UAV的一个或多个电池的目标充电电压，以调整每个电池的容量从而与阈值容量对齐。以这种方式，系统可以基于具有相同预定容量的每个UAV，一致且可靠地向UAV分配任务。此外，通过有效地将至少一些UAV电池的容量降低到低于满充电容量的水平，系统可以降低机群中电池的退化率。换言之，根据本文描述的系统和方法管理每个UAV的电池容量，可以延长UAV机群中的每个电池寿命。如本文所使用的，术语“阈值容量”是指用于为UAV机群中的电池充电的目标能量水平。

在某些场景下，从操作的角度来看，在电池达到一定的年龄后将其循环出来的做法可能是有益的。例如，随着电池的老化，可以开发出更有效的电池，因此，在电池达到一定的时间段(例如，在电池的预期使用寿命结束时)之后，可能需要将一些电池从电池组中循环出来。随着电池的老化，其各自的充电电压可朝最大充电水平进行调整，以保持机群的公共电池容量，从而导致电池的更快速退化，并允许其更快地从机群循环出来。因此，在一些上下文中，可以基于期望的电池寿命(例如，期望的充电/放电循环次数)来确定用于管理机群中的电池的阈值容量，并且如果期望寿命改变，则可以针对至少一些电池调整阈值容量。

在替代上下文中，UAV机群可能包括与不同任务或飞行半径相关联的多个类别的UAV。例如，较新的电池可以是与较长飞行相关联的第一类别的一部分，而标称退化的电池可以被分配给与较短飞行相关联的第二类别。第一类别和第二类别可以各自具有相关联的电池容量。

在示例中，系统可包括充当UAV机群控制器的计算设备。计算设备可以与UAV和/或UAV的一个或多个充电器通信，以确定每个电池的满充电容量或健康状态，从而确定电池的期望目标充电电压，并指示一个或多个充电器相应地对UAV进行充电。如本文在电池上下文中使用的，术语“健康状态”是指电池相对于其规格的性能。例如，这可能与年龄、充放电循环次数、退化容量、自放电特性或与电池性能相关的其他因素有关。

现在将详细参考各种实施例，其示例如附图所示。在以下的详细描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本公开和所描述实施例的彻底理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他情况下，尚未详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以避免不必要地混淆实施例的方面。

II.示例无人载具

此处，术语“无人机系统”和“UAV”指的是能够在没有实际存在的人类驾驶员的情况下执行某些功能的任何自动或半自动载具。UAV可以采取各种形式。例如，UAV可以采取固定翼飞行器、滑翔机、尾座飞行器、喷气式飞行器、管道风扇飞行器、轻于空气的飞艇(诸如软式飞艇或可操纵气球)、旋翼机(诸如直升机或多旋翼机)和/或扑翼机等形式。此外，术语“无人飞行器”、“无人机系统”(UAVS)或“无人机”也可用于指代UAV。

图1A是示例UAV 100的等距视图。UAV 100包括机翼102、悬臂104和机身106。机翼102可以是固定的，并且可以根据机翼形状和UAV的前进空速产生升力。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可以携带水平推进单元108，悬臂104可以携带垂直推进单元110。在操作中，推进单元的动力可以从机身106的电池隔间112提供。在一些实施例中，机身106还包括用于处理装载货物的航空电子隔间114、附加电池隔间(未示出)和/或递送单元(未示出，例如绞盘系统)。在一些实施例中，机身106是模块化的，并且两个或更多个隔间(例如，电池隔间112、航空电子隔间114、其他货物装载和递送隔间)可彼此分离并可彼此(例如，机械地、磁性地或通过其他方式)固定，以连续地形成机身106的至少部分。

在一些实施例中，悬臂104终止于方向舵116，以改善UAV 100的偏航控制。此外，机翼102可终止于翼尖117，以改善对UAV升力的控制。

在图示配置中，UAV 100包括结构框架。结构框架可称为UAV的“结构H型框架”或“H型框架(未示出)”。H型框架可包括在机翼102内的翼梁(未示出)，以及在悬臂104内的悬臂托架(未示出)。在一些实施例中，翼梁和悬臂托架可由碳纤维、硬塑料、铝、轻金属合金或其他材料制成。翼梁和悬臂托架可以用夹具连接。翼梁可包括用于水平推进单元108的预钻孔，悬臂托架可包括用于垂直推进单元110的预钻孔。

在一些实施例中，机身106可以可移除地附接到H型框架(例如，通过夹具附接到翼梁，配置有凹槽、突起或其他特征以与相应的H型框架特征配合等)。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的可移除附接可以提高UAV 100的质量和/或模块化。例如，机身106的电气/机械组件和/或子系统可在附接到H型框架之前与H型框架分开测试。类似地，印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)118可以在附接到悬臂托架之前与悬臂托架分开测试，从而在完成UAV之前消除有缺陷的零件/子配件。例如，机身106的组件(例如，航空电子设备、电池单元、递送单元、附加电池隔间等)可以在机身106安装到H型框架之前进行电气测试。此外，PCB 118的电机和电子器件也可以在最终组装之前进行电气测试。通常，在装配过程早期识别有缺陷的零件和子配件可以降低UAV的总体成本和递送周期。此外，不同类型/型号的机身106可以附接到H型框架，因此提高了设计的模块化。该模块化允许UAV 100的此类不同部件升级，而无需对制造过程进行实质性大修。

在一些实施例中，翼壳和悬臂壳可通过粘合元件(例如，胶带、双面胶带、胶水等)附接到H型框架。因此，可以将多个壳体附接到H型框架，而不是将整体喷涂到H型框架上。在一些实施例中，多个壳体的存在减少了由UAV结构框架的热膨胀系数引起的应力。因此，UAV可以具有更好的尺寸精度和/或改进的可靠性。

此外，在至少一些实施例中，相同的H型框架可与具有不同尺寸和/或设计的翼壳和/或悬臂壳一起使用，因此提高了UAV设计的模块化和通用性。翼壳和/或悬臂壳可由相对较轻的聚合物(例如闭孔泡沫)制成，聚合物被较硬但相对较薄的塑料外皮覆盖。

来自机身106的电力和/或控制信号可通过穿过机身106、机翼102和悬臂104的电缆路由至PCB 118。在所示实施例中，UAV 100具有四个PCB，但也可以具有其他数量的PCB。例如，UAV 100可以包括两个PCB，每个悬臂一个。PCB承载电子组件119，包括例如功率转换器、控制器、存储器、无源组件等。在操作中，UAV 100的推进单元108和110电连接到PCB。

所示UAV可能有许多变化。例如，固定翼UAV可包括更多或更少的(垂直或水平)旋翼单元，和/或可利用管道风扇或多个管道风扇进行推进。此外，还可以包括具有更多机翼的UAV(例如，具有四个机翼的“x翼”配置)。尽管图1示出了两个机翼102、两个悬臂104、两个水平推进单元108和每个悬臂104六个垂直推进单元110，但是应当理解，UAV 100的其他变型可以用更多或更少的此类组件来实现。例如，UAV 100可包括四个机翼102、四个悬臂104和更多或更少的(水平或垂直)推进单元。

类似地，图1B显示了固定翼UAV 120的另一个示例。固定翼UAV 120包括机身122、具有翼型横截面的用于为UAV提供升力的两个机翼124、用于稳定飞行器偏航(向左或向右转弯)的垂直稳定器126(或尾翼)、用于稳定俯仰(向上或向下倾斜)的水平稳定器128(也称为升降舵或尾翼)，起落架130和推进单元132，其可包括电机、轴和推进器。

图1C显示了在推进器配置中具有螺旋桨的UAV 140的示例。术语“推进器”指的是对比于推进单元142安装在UAV 140的前部，推进单元142安装在UAV 140的后部，并将载具向前“推动”。与图1A和1B的描述类似，图1C描述了推进器飞机中使用的常见结构，包括机身144、两个机翼146、垂直稳定器148、以及推进单元142，其可以包括电机、轴和螺旋桨。

图1D显示了一个示例尾座UAV 160。在所示示例中，尾座UAV具有固定翼162，以提供升力并允许UAV 160(例如，沿着x轴，在大致垂直于图1D所示位置的位置)水平滑动。然而，固定翼162也允许尾座UAV 160自行垂直起降。

例如，在发射场，尾座UAV 160可垂直定位(如图所示)，翼片164和/或机翼162搁置在地面上，并将UAV 160稳定在垂直位置。然后尾座UAV160可以通过操作螺旋桨166起飞以产生向上的推力(例如，通常沿着y轴的推力)。一旦处于合适的高度，尾座UAV 160就可以使用襟翼168将其自身重新定向在水平位置，使得机身170比y轴更接近于与x轴对齐。水平定位的螺旋桨166可提供向前推力，使得尾座UAV 160可以与典型飞机类似的方式飞行。

所示固定翼UAV可以有许多变化。例如，固定翼UAV可包括更多或更少的螺旋桨，和/或可利用管道风扇或多个管道风扇进行推进。此外，UAV也可以具有更多机翼(例如，具有四个机翼的“x翼”配置)，更少机翼，或甚至无机翼。

如上所述，除了固定翼UAV之外或作为固定翼UAV的替代，一些实施例可能涉及其他类型的UAV。例如，图1E显示了通常称为多旋翼机的旋翼飞行器180的示例。多旋翼机180因其包括四个旋翼182也可以被称为四旋翼机。应理解，示例实施例可以包括旋翼机，旋翼机的旋翼比多旋翼机180的旋翼多或少。例如，直升机通常有两个旋翼。还可以包括具有三个或更多旋翼的其他示例。这里，术语“多旋翼机”是指具有两个以上旋翼的任何旋翼飞行器，术语“直升机”是指有两个旋翼的旋翼飞行器。

更详细地参考多旋翼机180，四个旋翼182为多旋翼机180提供推进力和机动性。更具体地，每个旋翼182包括连接到电机184的叶片。如此配置，旋翼182可允许多旋翼机180垂直起降、在任何方向机动和/或悬停。此外，叶片的桨距可以作为一组和/或进行不同调整，且可允许多旋翼机180控制其桨距、横滚、偏航和/或高度。

应理解，此处提及的“无人驾驶”飞行器或UAV可同等适用于自动和半自动飞行器。在自动实现中，飞行载具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预先编程或控制。在半自动实现中，飞行载具的一些功能可以由人类操作员控制，而其他功能可以自动实施。此外，在一些实施例中，UAV可以被配置为允许远程操作员接管能够由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上远程控制，并在另一抽象级别上自动执行。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应从一个地点移动到另一个地点(例如，从郊区的仓库到附近城市的交货地址)，而UAV的导航系统自动控制更精细的导航决策，诸如在两个地点之间采取的特定路线、实现路线并在导航路线时避开障碍物的特定飞行控制等等。

更一般地，应理解，本文的示例UAV并非旨在限制。示例实施例可以涉及任何类型的无人机，可以在任何类型的无人机内实现，或采取任何类型无人机的形式。

III.示例UAV组件

图2是示出根据示例实施例的UAV 200组件的简化框图。UAV 200可以采用参考图1A至1E描述的UAV 100、120、140、160和180中的一种形式，或与之类似的形式。然而，UAV200也可以采取其他形式。

UAV 200可以包括各种类型的传感器，并且可以包括被配置为提供本文功能的计算系统。在所示实施例中，UAV 200的传感器包括惯性测量单元(Inertial MeasurementUnit，IMU)202、超声波传感器204、和GPS接收器206、以及其他可能的传感器和感测系统。

在所示实施例中，UAV 200还包括(多个)处理器208。处理器208可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。(多个)处理器208可被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，并且可执行以提供本文描述的UAV功能。

数据存储210可以包括一个或多个可由至少一个处理器208读取或访问的计算机可读存储介质。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，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或盘存储器，其可以全部或部分地与(多个)处理器208中的至少一个集成。在一些实施例中，可以使用单个物理设备(例如，一个光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储单元)来实现数据存储210，而在其他实施例中可以使用两个或多个物理设备来实现数据存储210。

如前所述，数据存储210可包括计算机可读程序指令212，以及可能的附加数据，例如UAV 200的诊断数据。因此，数据存储210可包括程序指令212以执行或促进本文描述的部分或全部UAV功能。例如，在所示实施例中，程序指令212包括导航模块214和系绳(tether)控制模块216。

A.传感器

在一个示例性实施例中，IMU 202可以包括加速计和陀螺仪，两者可以一起用于确定UAV 200的方位。特别地，加速计可以测量载具相对于地球的方位，而陀螺仪测量绕轴的旋转速率。IMU以低成本、低功耗的封装形式在市场上出售。例如，IMU 202可以采取小型化微机电系统(MicroElectroMechanical System，MEMS)或纳米机电系统(NanoElectroMechanical System，NEMS)的形式或包括以上两者的系统。也可以使用其他类型的IMU。

除了加速计和陀螺仪之外，IMU 202还可以包括其他传感器，这些传感器可以帮助更好地确定位置和/或帮助提高UAV 200的自动性。此类传感器的两个示例是磁力计和压力传感器。在一些实施例中，UAV可包括低功率数字3轴磁强计，其可用于实现精确航向信息的方位无关电子罗盘。然而，也可以使用其他类型的磁力计。还可以包括其他示例。此外，请注意，UAV可以包括一些或所有上述惯性传感器，作为与IMU分离的组件。

UAV 200还可包括压力传感器或气压计，可用于确定UAV 200的高度。替代地，可使用其他传感器，诸如声波高度计或雷达高度计，用于提供高度指示，这可能有助于提高IMU的精度和/或防止IMU漂移。

在另一方面，UAV 200可包括一个或多个传感器，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声波发射和从物体接收相应回波之间的时间间隔来确定到物体的距离。无人载具或IMU的超声波传感器的典型应用是低空高度控制和障碍物回避。超声波传感器也可用于需要悬停在特定高度或需要能够检测障碍物的载具。其他系统可用于确定、感测附近物体的存在，和/或确定到附近物体的距离，诸如光探测和测距(Light DetectionAnd Ranging，LIDAR)系统、激光探测和测距系统(Laser Detection And Ranging，LADAR)、和/或红外或前视红外(Forward-Looking InfraRed，FLIR)系统等。

在一些实施例中，UAV 200还可以包括一个或多个成像系统。例如，UAV200可以利用一个或多个静态和/或视频摄像机以从UAV的环境中捕获图像数据。作为具体示例，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)相机可用于无人载具。这种(多个)成像传感器具有许多可能的应用，诸如障碍物回避、定位技术、(例如，通过将光流技术应用于图像的)用于更精确导航的地面跟踪、视频反馈、和/或图像识别和处理等。

UAV 200还可包括GPS接收器206。GPS接收器206可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。UAV 200可将此类GPS数据用于各种功能。这样，UAV就可以使用GPS接收器206至少部分地根据呼叫者移动设备提供的GPS坐标指示，来帮助导航至呼叫者的地点。还可以包括其他示例。

B.导航和地点确定

导航模块214可以提供功能允许UAV 200，例如，在其环境中移动并到达期望地点。为此，导航模块214可以通过控制影响飞行的UAV的机械特征(例如，其(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼和/或其(多个)螺旋桨的速率)来控制飞行的高度和/或方向。

为了将UAV 200导航至目标地点，导航模块214可以实施各种导航技术，诸如基于地图的导航和基于定位的导航。通过基于地图的导航，可以向UAV 200提供其环境的地图，然后将地图用于导航至地图上的特定地点。利用基于定位的导航，UAV 200能够使用定位在未知环境中导航。基于定位的导航可涉及UAV 200构建其自身的环境地图，并计算其在地图内的位置和/或环境中物体的位置。例如，当UAV 200在其整个环境中移动时，UAV 200可以连续地使用定位来更新其环境地图。这种连续映射过程可以称为同时定位和映射(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)。也可以使用其他导航技术。

在一些实施例中，导航模块214可以使用依赖于航路点的技术进行导航。特别地，航路点是标识物理空间中点的坐标集。例如，空中导航航路点可以由某个纬度、经度和高度定义。因此，导航模块214可以使UAV 200从一个航路点移动到另一个航路点，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被配置为“定位”，以更精确地导航至目标地点的现场。更具体地，在某些情况下，可能希望UAV位于UAV正在递送装载货物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可以使用双层方法，其中UAV使用更一般的地点确定技术来导航至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识别和/或导航至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至装载货物228正在被递送的目标目的地的一般区域。然后，UAV可以切换到一种模式，在此模式中，UAV利用定位过程来定位并移动到更具体的地点。例如，如果UAV 200要向用户的家中递送装载货物，UAV 200可能需要大致靠近目标地点，以避免将装载货物递送到不期望的区域(例如，到屋顶、到水池、到邻居的房屋等)。然而，GPS信号只能将UAV 200导航至此程度(例如，精确到用户家的一个街区内)。然后可以使用更精确的地点确定技术来找到特定目标地点。

一旦UAV 200导航至目标递送地点的一般区域，可用各种类型的地点确定技术实现目标递送地点定位。例如，UAV 200可以配备有一个或多个感测系统，诸如，例如超声波传感器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用于自动或半自动导航至特定目标地点的输入。

作为另一个示例，一旦UAV 200到达目标递送地点的一般区域(或移动对象，诸如人员或其移动设备)，UAV 200可以切换到控制其的“电传飞行(fly-by-wire)”模式，在此模式下，UAV至少部分由远程操作员控制，远程操作员可以将UAV 200导航至特定目标地点。为此，可将来自UAV 200的感官数据发送给远程操作员，以帮助其将UAV 200导航至特定地点。

作为又一示例，UAV 200可以包括能够向路人发出信号以辅助到达特定目标递送地点的模块。例如，UAV 200可以在图形显示中显示请求此类辅助的视觉消息，或者通过扬声器播放音频消息或声音信号，指示对此类辅助的需要。此类视觉或音频消息可以指示在向特定人员或特定地点递送UAV 200时需要辅助，并且可以提供信息以辅助路人将UAV 200递送至人员或地点(例如，人员或地点的描述或图片、和/或人员或地点的名称)等。此类特征在UAV无法使用感官功能或其他地点确定技术来到达特定目标地点的场景中可能有用。然而，该特征不限于此类场景。

在一些实施例中，一旦UAV 200到达目标递送地点的一般区域，UAV200可以利用来自用户的远程设备(例如，用户的移动电话)的信标来定位人员。这种信标可以采取各种形式。例如，考虑远程设备(诸如请求UAV递送的人员的移动电话)能够发送定向信号(例如，经由RF信号、光信号和/或音频信号)的场景。在这种场景下，UAV 200可以被配置为通过“获取”这种定向信号来导航——换句话说，通过确定信号最强的地点并相应地导航。作为另一示例，移动设备可以在人员范围内或人员范围外发射频率，并且UAV 200可以监听频率并相应地导航。作为一个相关示例，如果UAV 200正在监听口头命令，那么UAV 200可以利用口头陈述，诸如“我在这里！”以获取请求递送装载货物的人员的特定地点。

在另一种布置中，导航模块可在远程计算设备处实现，远程计算设备与UAV 200进行无线通信。远程计算设备可接收指示UAV 200操作状态的数据、来自UAV 200的允许其评估UAV 200所经历环境条件的传感器数据、和/或UAV 200的地点信息。提供了此类信息，远程计算设备可以确定UAV200应进行的高度和/或方向调整，和/或可以确定UAV 200应如何调整其机械特征(例如，其(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼和/或其(多个)螺旋桨的速率)，以实现此类运动。然后远程计算系统可以将此类调整传送给UAV 200，从而UAV200可以确定的方式移动。

C.通信系统

在另一方面，UAV 200包括一个或多个通信系统218。(多个)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，使得UAV 200能够经由一个或多个网络进行通信。此类无线接口可以提供在一个或多个无线通信协议下的通信，诸如蓝牙、WiFi(例如，IEEE 902.11协议)、长期演进(Long-Term Evolution，LTE)、WiMAX(例如，IEEE902.16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。此类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的类似接口。

在一些实施例中，UAV 200可以包括允许短距离通信和长距离通信的通信系统218。例如，UAV 200可以被配置为使用蓝牙进行短距离通信和在CDMA协议下进行长距离通信。在这样的实施例中，UAV 200可以被配置为充当“热点”，或换句话说，作为远程支持设备和一个或多个数据网络(诸如蜂窝网络和/或因特网)之间的网关或代理。如此配置，UAV200可以促进远程支持设备本身无法执行的数据通信。

例如，UAV 200可以提供远程设备的WiFi连接，并充当蜂窝服务提供商的数据网络的代理或网关，例如UAV可以根据LTE或3G协议连接到网络。当远程设备可能无法以其他方式访问以下网络时，UAV 200还可以充当高空气球网络、卫星网络或这些网络的组合等的代理或网关。

D.电力系统

在另一方面，UAV 200可包括(多个)电力系统220。(多个)电力系统220可包括一个或多个电池，用于向UAV 200供电。在一个示例中，一个或多个电池是可再充电的，且每个电池可经由电池和电源之间的有线连接和/或经由无线充电系统再充电，诸如向内部电池施加外部时变磁场的感应充电系统。

E、装载货物递送

UAV 200可采用各种系统和配置来运输和递送装载货物228。在一些现中，UAV 200的装载货物228可包括或采取“包裹”的形式，以将各种货物运输到目标递送地点。例如，UAV200可包括其中可运输一个或多个物品的隔间。这样的包裹可以是一个或多个食品、购买的货物、医疗物品或任何其他(多个)物体，其具有适合UAV在两地之间运输的尺寸和重量。在其他实施例中，装载货物228可以简单地是正在递送的一个或多个物品(例如，不包括容纳物品的任何包裹)。

在一些实施例中，装载货物228可以附接到UAV，并且在UAV的部分或全程飞行期间基本位于UAV的外部。例如，在飞行到目标地点的过程中，包裹可以系绳或以其他方式可释放地附接在无人机下方。在包裹位于UAV下方运载货物的实施例中，包裹可包括保护其内容物免受环境影响、减少系统上的空气动力阻力以及防止包裹内容物在UAV飞行期间移动的各种特征。

例如，当装载货物228采用用于运输物品的包裹形式时，包裹可包括由防水纸板、塑料或任何其他轻质防水材料制成的外壳。此外，为了减少阻力，包裹可以具有前部较尖的光滑表面，从而减少正面横截面积。此外，包裹的侧面可以从较宽的底部逐渐变细至较窄的顶部，这样使得包裹可作为一个狭窄挂架，减少对UAV的(多个)机翼的干扰影响。这可能会使包裹的部分前部区域和体积远离UAV的(多个)机翼，从而防止包裹导致的(多个)机翼升力降低。此外，在一些实施例中，包裹的外壳可以由单片材料构造，以减少气隙或额外材料；气隙或额外材料都可能增加系统阻力。附加地或替代地，包裹可包括稳定器以抑制包裹颤振。减少此类颤振可以使包裹与UAV的刚性连接减少，并且可使包裹内容物在飞行过程中发生的移动更少。

为了递送装载货物，UAV可包括由系绳控制模块216控制的绞盘系统221，以便在UAV 200悬停于上方时将装载货物228降至地面。如图2所示，绞盘系统221可包括系绳224，系绳224可通过装载货物联接装置226联接至装载货物228。系绳224可以缠绕在联接至UAV的电机222的线轴上。电机222可以采用可由速率控制器主动控制的直流(DC)电机(例如伺服电机)形式。系绳控制模块216可控制速率控制器以使电机222旋转线轴，从而展开或缩回系绳224并降低或升高装载货物联接装置226。在实践中，速率控制器可以输出线轴的期望操作速率(例如，期望RPM)，期望操作速率可以对应于系绳224和装载货物228应朝地面下降的速率。然后，电机222可以旋转线轴，使其保持期望的操作速率。

为了经由速率控制器控制电机222，系绳控制模块216可以从速率传感器(例如，编码器)接收数据，速率传感器被配置为将机械位置转换为代表性模拟或数字信号。特别地，速率传感器可以包括旋转编码器，旋转编码器可以提供与电机的轴或联接到电机的线轴的旋转位置(和/或旋转运动)相关的信息。此外，速率传感器可以采取绝对编码器和/或增量编码器等的形式。因此，在示例实现中，当电机222导致线轴旋转时，旋转编码器可用于测量该旋转。在此过程中，旋转编码器可用于将旋转位置转换为系绳控制模块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/或转换为代表新旋转位置的模拟或数字电子信号等。还可以包括其他示例。

基于来自速率传感器的数据，系绳控制模块216可以确定电机222和/或线轴的转速，并(例如，通过增加或减少供应给电机222的电流)响应地控制电机222，以使电机222的转速与所需速率相匹配。当调整电机电流时，电流调整的幅度可以基于使用电机222的确定的和期望的速率的比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)计算。例如，电流调整的幅度可以基于确定的和期望的线轴速率之间的当前差、过去差(基于随时间累积的误差)和未来差(基于当前变化率)。

在一些实施例中，系绳控制模块216可以改变系绳224和装载货物228下降到地面的速率。例如，速率控制器可以根据可变部署速率分布和/或响应于其他因素来改变期望的操作速率，以便改变装载货物228向地面下降的速率。为此，系绳控制模块216可以调整施加到系绳224的制动量或摩擦量。例如，为了改变系绳部署速率，UAV 200可以包括摩擦垫，摩擦垫可以向系绳224施加可变量的压力。作为另一个示例，UAV可以包括机动制动系统，机动制动系统可以改变线轴放出系绳224的速率。这种制动系统可以采用机电系统的形式，其中电机222进行操作以减慢线轴放出系绳224的速率。此外，电机222可以改变其调整线轴速率(例如，RPM)的量，从而可以改变系绳224部署速率。还可以包括其他示例。

在一些实施例中，系绳控制模块216可被配置为将提供给电机222的电机电流限制到最大值。由于对电机电流设置了这样的限制，可能存在电机222不能以速率控制器指定的期望速率运行的情况。例如，可能存在这样的情况，其中速率控制器指定了电机222应朝UAV200缩回系绳224的期望操作速率，但电机电流可能受到限制，使得系绳224上足够大的向下力抵消电机222的缩回力，反而导致系绳224展开。根据UAV 200的操作状态，可以施加和/或改变对电机电流的限制。

在一些实施例中，系绳控制模块216可被配置为基于提供给电机222的电流量确定系绳224和/或装载货物228的状态。例如，如果向系绳224施加向下的力(例如，如果装载货物228附接到系绳224或者如果系绳224在向UAV 200缩回时被物体钩住)，系绳控制模块216可能需要增加电机电流，以便使电机222和/或线轴的确定转速匹配期望速率。类似地，当向下的力从系绳224移除时(例如，在递送装载货物228或移除系绳障碍物时)，系绳控制模块216可能需要减小电机电流，以便使电机222和/或线轴的确定转速匹配期望速率。因此，系绳控制模块216可以被配置为监测供应给电机222的电流。例如，系绳控制模块216可以基于从电机的电流传感器或电力系统220的电流传感器接收的传感器数据来确定电机电流，系绳控制模块216可以确定装载货物228是否附接到系绳224，是否有人或某物在系绳224上拉动，和/或装载货物联接装置226在缩回系绳224之后是否压在UAV 200上。还可以包括其他示例。

在装载货物228的递送过程中，装载货物联接装置226可被配置为在通过系绳224从UAV上降下时固定装载货物228，并且可被进一步配置为在到达地面时释放装载货物228。然后，使用电机222卷绕系绳224，可以将装载货物联接装置226缩回到UAV。

在一些实现中，装载货物228一旦下降到地面，就可以被动释放。例如，被动释放机构可包括一个或多个摆臂，摆臂适于缩回壳体并从壳体伸出。伸出的摆臂可以形成钩，装载货物228可以附接到钩上。在经由系绳将释放机构和装载货物228降低到地面时，重力以及释放机构上的向下惯性力可导致装载货物228从吊钩分离，从而使得释放机构向上朝UAV升起。释放机构还可以包括弹簧机构，当在摆臂上没有其他外力时，弹簧机构偏置摆臂以缩回到壳体中。例如，弹簧可在摆臂上施加力，力朝着壳体推动或拉动摆臂，使得一旦装载货物228的重量不再迫使摆臂从壳体伸出，摆臂便缩回壳体。在递送装载货物228时向UAV提升释放机构的时候，将摆臂缩回壳体中可降低释放机构卡住装载货物228或其他附近物体的可能性。

还可能是主动装载货物释放机构。例如，诸如基于气压的高度计和/或加速计的传感器可以帮助检测释放机构(和装载货物)相对于地面的位置。来自传感器的数据可以通过无线链路传送回UAV和/或控制系统，并用于帮助确定释放机构何时到达地面(例如，通过检测加速率计的测量值，测量值是地面撞击的特性)。在其他示例中，UAV可以基于重量传感器检测到系绳上的向下力开始变低和/或基于在降低装载货物时绞盘所汲取的功率测量开始变低，来确定装载货物已经到达地面。

除了系留式递送系统之外，或作为系留式递送系统的替代方案，还包括用于递送装载货物的其他系统和技术。例如，UAV 200可以包括气囊降落系统或降落伞降落系统。替代地，携带装载货物的UAV 200可以简单地降落在地面上的递送地点。其他示例也是可能的。

IV.示例UAV部署系统

可实施UAV系统以提供各种UAV相关服务。特别地，UAV可以设置在多个不同的发射场，这些发射场可与区域和/或中央控制系统通信。这样的分布式UAV系统可以使UAV快速部署以在大范围地理区域(例如，远大于任何单个UAV的飞行范围)提供服务。例如，能够携带装载货物的UAV可以分布在大范围地理区域的多个发射场(甚至可能分布在整个国家，甚至全球)，以便按需将各种物品运输到整个地理区域的各个地点。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。

在示例性UAV系统300中，接入系统302可以允许UAV 304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的人员控制调度的计算系统。如此，控制系统可以包括或以其他方式提供用户接口，用户可以通过用户接口访问和/或控制UAV304。

在一些实施例中，UAV 304的调度可以经由一个或多个自动化过程附加地或替代地完成。例如，接入系统302可以调度UAV 304中的一个将装载货物运输到目标地点，并且UAV可以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)自动导航至目标地点。

此外，接入系统302可提供UAV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的飞行。作为一个具体示例，操作员可以使用接入系统302将UAV 304之一调度到目标地点。然后，被调度的UAV可以自动导航至目标地点的一般区域。此时，操作员可以使用接入系统302来控制被调度的UAV，并将被调度的UAV导航至目标地点(例如，向其运送装载货物的特定人员)。UAV远程操作的其他示例也是可能的。

在示例性实施例中，UAV 304可以采取各种形式。例如，每个UAV 304可以是如图1A、1B、1C、1D、1E或2中所示的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。在一些实现中，所有UAV 304可以具有相同或类似的配置。然而，在其他实现中，UAV 304可以包括许多不同类型的UAV。例如，UAV 304可以包括多种类型的UAV，每种类型的UAV针对不同类型的装载货物递送能力进行配置。

UAV系统300还可以包括远程设备306，其可以采取各种形式。通常，远程设备306可以是可以通过其发出直接或间接请求以调度UAV的任何设备。注意，间接请求可能涉及可通过调度UAV来响应的任何通信，诸如请求包裹递送。在示例实施例中，远程设备306可以是移动电话、平板计算机、膝上型计算机、个人计算机或网络连接的任何计算设备。此外，在一些情况下，远程设备306可以不是计算设备。例如，经由普通老式电话服务(Plain OldTelephone Service，POTS)进行通信的标准电话可以用作远程设备306。其他类型的远程设备也是可能的。

此外，远程设备306可以被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308可以通过POTS网络、蜂窝网络和/或数据网络(诸如互联网)进行通信，从而与接入系统302(或接入系统302的人类操作员)通信。也可以使用其他类型的网络。

在一些实施例中，远程设备306可以被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，用户可以经由移动电话、平板或膝上型计算机请求UAV将包裹送到家中。作为另一个示例，用户可以请求动态递送到递送时用户所处于的任何地点。为了提供这种动态递送，UAV系统300可以从用户的移动电话或用户人身上的任何其他设备接收地点信息(例如，GPS坐标等)，使得UAV可以(如根据其移动电话所指示)导航至用户的地点。

在一些实施例中，商业用户(例如，餐馆)可以利用一个或多个远程设备306请求调度UAV从源地点(例如，餐厅的地址)拾取一个或多个物品(例如，食品订单)，然后将一个或多个物品递送到目标地点(例如客户的地址)。此外，在这样的实施例中，可以存在与公共物品提供者帐户(例如，由特定餐厅的多个员工和/或所有者使用的帐户)相关联的远程设备306的多个实例。附加地，在这样的实施例中，远程设备306可用于向运输提供商计算系统(例如，中央调度系统310和/或本地调度系统312)发送物品提供者多项建议，其各自指示在给定将来时间给定量的UAV运输服务的相应定量度量。例如，远程设备306可用于在特定时间或在将来特定时间段内生成和发送物品提供者建议，物品提供者建议指定了期望的UAV运输服务水平(例如，预期的UAV递送航班数量和/或速率)和/或与物品提供者对UAV运输业务的需求相对应的货币值。

在一个说明性布置中，中央调度系统310可以是一个服务器或一组服务器，其被配置为从接入系统302接收调度消息请求和/或调度指令。此类调度消息可以请求或指示中央调度系统310协调UAV到各个目标地点的部署。中央调度系统310还可以被配置为将此类请求或指令路由到一个或多个本地调度系统312。为了提供此类功能，中央调度系统320可以经由数据网络(诸如，因特网或为接入系统和自动调度系统之间的通信而建立的专用网络)与接入系统302通信。

在所示配置中，中央调度系统310可被配置为协调来自多个不同本地调度系统312的UAV 304的调度。因此，中央调度系统310可以跟踪哪些UAV304位于本地调度系统312的哪些处、哪些UAV 302当前可用于部署、和/或每个UAV 304被配置用于哪些服务或操作(在UAV机群包括被配置用于不同服务和/或操作的多个类型的UAV的情况下)。附加地或替代地，每个本地调度系统312可以被配置为跟踪其相关联的UAV 304中的哪些当前可用于部署和/或当前处于物品运输过程中。

在一些情况下，当中央调度系统310从接入系统302接收到与UAV相关的服务(例如，物品运输)请求时，中央调度系统可以选择UAV 304中特定的一个进行调度。中央调度系统310可以相应地指示与所选择的UAV相关联的本地调度系统312调度所选择的UAV。然后，本地调度系统312可以操作其相关联的部署系统314以发射所选择的UAV。在其他情况下，中央调度系统310可以将UAV相关服务的请求转发到位于请求支持的地点附近的本地调度系统312中的一个，并将UAV 304的特定一个的选择留给本地调度系统312。

在示例配置中，本地调度系统312可以被实现为与其控制的(多个)部署系统314位于相同地点的计算系统。例如，本地调度系统312中的特定一个可以由安装在诸如仓库的建筑物处的计算系统来实现，其中与本地调度系统312的特定一个相关联的(多个)部署系统314和(多个)UAV 304也位于建筑物处。在其他实施例中，本地调度系统312中的特定一个可以在远离其相关联的(多个)部署系统314和(多个)UAV 304的地点处实现。

UAV系统300图示配置的多种变化和替代方案也是可能的。例如，在一些实施例中，远程设备306的用户可以直接从中央调度系统310请求递送包裹。为此，可以在远程设备306上实现应用，应用允许用户提供关于请求递送的信息，并生成和发送数据消息以请求UAV系统300提供递送。在这样的实施例中，中央调度系统310可以包括自动功能，以处理由此类应用生成的请求，评估此类请求，并且如果适当的话，与适当的本地调度系统312进行协调以部署UAV。

此外，本文中归属于中央调度系统310、(多个)本地调度系统312、接入系统302和/或(多个)部署系统314的部分或全部功能可以组合在单个系统中，在更复杂(例如，具有更多控制层)的系统中实现，和/或以各种方式在中央调度系统310、(多个)本地调度系统312、接入系统302和/或(多个)部署系统314之间重新分配。

此外，尽管每个本地调度系统312被示出为具有两个相关联的部署系统314，但是给定本地调度系统310可以替代地具有更多或更少的相关联的部署系统314。类似的，尽管中央调度系统310被示出为与两个本地调度系统312通信，但是中央调度系统312可以替代地与更多或更少的本地调度系统310通信。

在再一方面，部署系统314可以采取各种形式。在一些实现中，部署系统314中的部分或全部可以是被动促进UAV从停留位置起飞以开始飞行的结构或系统。例如，部署系统314中的部分或全部可以采取着陆台、机库和/或跑道等形式。这样，给定部署系统314可以被布置为便于一次部署一个UAV 304，或者部署多个UAV(例如，以供多个UAV同时使用的足够大的着陆台)。

附加地或替代地，部署系统314的部分或全部可以采取主动发射UAV304中的一个或多个的系统形式或包括主动发射UAV 304中的一个或多个的系统。此类发射系统可以包括提供自动UAV发射的功能和/或允许人类辅助的UAV发射功能。此外，给定部署系统314可以被配置为发射一个特定的UAV 304，或发射多个UAV 304。

注意，部署系统314也可被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。附加地或替代地，部署系统可以包括可操作以接收到达UAV的机械臂。部署系统314还可以包括其他结构和/或系统以辅助和/或促进UAV着陆过程。此外，辅助和/或促进UAV着陆过程的结构和/或系统可以被实现为单独的结构和或系统，只要UAV可以从着陆结构或系统移动或被移动到部署系统314以重新部署即可。

部署系统314还可被配置为提供附加功能，包括例如诊断相关功能，诸如验证UAV的系统功能、验证UAV内容纳的设备(例如，装载货物递送装置)的功能，和/或维护UAV内容纳的设备或其他物品(例如通过监测装载货物的状态，例如其温度、重量等)。

在一些实施例中，本地调度系统312(及其各自的(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，本地调度系统312可以被策略性地分布，使得每个本地调度系统314靠近一个或多个装载货物拾取地点(例如，餐馆、商店或仓库附近)。然而，根据具体实现，本地调度系统312可以其他方式分布。

作为另一个示例，允许用户经由UAV运输包裹的小亭可以安装在不同的地点。这样的小亭可以包括UAV发射系统，并且可以允许用户提供装载到UAV上的包裹，以及支付UAV运输服务等。还可以包括其他示例。。

在另一方面，UAV系统300可以包括或访问用户帐户数据库316。用户帐户数据库304可以包括多个用户帐户的数据，每个用户帐户都与一个或多个人员相关联。对于给定用户帐户，用户帐户数据库316可以包括与提供UAV相关服务相关或在提供UAV服务中有用的数据。通常，与每个用户帐户相关联的用户数据可选地由相关联用户提供和/或在相关联用户的许可下收集。

此外，在一些实施例中，如果人员希望由UAV 304从UAV系统300提供UAV相关服务，则可能需要向UAV系统300注册用户帐户。因此，用户帐户数据库316可以包括给定用户帐户的授权信息(例如，用户名和密码)，和/或可用于授权访问用户帐户的其他信息。

在一些实施例中，人员可以将其设备中的一个或多个与其用户帐户相关联，以便访问UAV系统300的服务。例如，当人员使用相关联的移动电话向接入系统302的操作员打电话或向调度系统发送请求UAV相关服务的消息时，可以经由唯一的设备识别号码来识别电话，然后可以将呼叫或消息归属于相关联的用户帐户。其他示例也是可能的。

附加地或替代地，希望使用空运服务提供商(Aerial Transport ServiceProvider，ATSP)提供的UAV运输服务递送其产品的物品提供者可以向UAV系统300注册物品提供者帐户。如此，用户帐户数据库316可以包括给定物品提供者帐户的授权信息(例如，一个或多个用户名和密码组合)、和/或可用于授权访问给定物品提供者帐户的其他信息。替代地，物品提供者帐户的数据可以与接收者用户帐户保存在单独的数据库中。用于存储此类帐户数据的其他数据结构和存储配置也是可能的。

V.具有分开定位的物品提供者和UAV枢纽的UAV运输服务

空运服务提供商(Aerial Transport Service Provider，ATSP)可以是与提供正在运输的物品和/或与请求递送这些物品的接收者对接的实体或多个实体分开的实体。例如，一家运营配置用于物品递送的UAV机群的公司可以为第三方实体提供递送服务，诸如餐馆、服装店、杂货店和其他“实体店”和/或在线零售商等。这些第三方实体可能拥有ATSP帐户，第三方可以经由帐户向ATSP请求和/或购买UAV运输服务。此外，第三方实体可以直接或通过ATSP提供的计算系统(例如，应用和/或服务器系统)与接收者(例如，客户)对接。

图4是一个框图，显示了空运服务提供商控制系统401的示例布置，系统协调多个物品提供者的UAV运输服务，这些物品提供者远离服务提供商的中心UAV调度地点(例如，UAV巢)。ATSP可以是与物品提供者分开的实体。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，并可通信地耦合到物品提供者406a、406b、406c和406d(即物品提供者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中的每一个都是一个设施，UAV可以在其中存放至少一段时间，并且UAV可以从中开始执行UAV运输任务(例如，UAV可在其中起飞)。在一些实现中，UAV巢的部分或全部可以采用本地调度系统和一个或多个部署系统的形式，诸如上文参考图3所描述的内容。当然，UAV巢的部分或全部也可以采取其他形式和/或执行不同的功能。

物品提供者406a-d的每个计算系统可与不同的物品提供者帐户相关联。这样，与物品提供者406a-d相关联的一个或多个计算系统可以包括被授权使用ATSP访问相应物品提供者帐户的一个或多个计算设备。此外，ATSP可以将物品提供者帐户的数据存储在物品提供者帐户数据库407中。

在实践中，物品提供者406a-d的一个或多个计算系统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)，这些设备已经登录到或以其他方式被授权访问同一物品提供者帐户(例如，企业员工的移动电话、膝上型计算机和/或计算设备)。附加地或替代地，物品提供者406a-d的计算系统中的一个或多个可以不太特别方法来实现；例如，具有安装在物品提供者设施处的一个或多个用户接口终端。其他类型的物品提供者计算系统也是可能的。

为了以高效灵活的方式向各种物品提供者提供UAV运输服务，ATSP控制系统401可以基于需求和/或其他因素针对不同物品提供者动态地为UAV分配不同的运输任务，而不是将每个UAV永久地分配给特定的物品提供者。因此，为给定第三方物品提供者执行运输任务的特定UAV或多个UAV可能会随时间而变化。

与将特定UAV永久分配给物品提供者的安排相比，将UAV动态分配给多个不同物品提供者的飞行可以帮助ATSP(例如，通过减少不必要的UAV停机时间)更有效地利用一组UAV。更具体地，为了动态地为UAV分配来自第三方物品提供者的运输请求，ATSP控制系统401可以根据服务区域内各个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(可称为例如“枢纽”或“巢”)之间动态地重新分配UAV。

UAV巢404a-d的每个相应UAV巢被显示为分别与相应的地理区域405a、405b、405c和405d相关联(即，地理区域405a-d)，在地理区域405a-d内，相应UAV巢的UAV向物品提供者和/或物品接收者提供运输服务。给定UAV巢所服务的地理区域可以至少部分地由位于或计划位于给定UAV巢穴的UAV的(多个)飞行范围来定义。在一些实现中，与UAV巢404a-d相对应的地理区域405a-d可以各自具有固定的尺寸，其不随时间变化。在其他实施中，地理区域405a-d中每一个的尺寸可以基于各种因素而随时间变化，诸如地理区域和/或附近地理区域中对UAV运输服务的需求、分配用于从对应的UAV巢中进行操作的UAV的数量和/或能力、以及其他可能因素。

附加地或替代地，地理区域405a-d中每一个的尺寸可以根据订单而变化，和/或根据物品提供者而变化。更具体地，当运输任务涉及三个或更多个飞行航段(例如，从UAV巢到物品提供者的取货飞行、从物品提供者到递送地点的飞行以及到UAV巢的回程飞行)时，在递送物品之前，可能有两个或更多个飞行航段。因此，对于给定运输任务，评估给定物品提供者是否在UAV巢的地理服务区域内可以取决于从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巢之间的距离的组合。因此，给定的UAV巢可能能够针对一个运输任务，而不能针对另一个任务，服务于给定的物品提供者。在这种情况下，可能根本不使用所定义概念“地理服务区”。相反，ATSP控制系统401可以简单地评估在给定用于完成任务的所有参数的情况下，UAV运输任务是否可以逐个实现。

由于某些物品提供者只能由某个或多个UAV巢提供服务(或更好地由某个或多个UAV巢穴提供服务)，并且由于对UAV运输服务的需求在物品提供者之间可能有所不同，ATSP控制系统401可以针对给定地理/服务区域，实施正在进行的过程，以在共同服务于给定区域的UAV巢404a-d之间分配和重新分配UAV。特别地，ATSP控制系统401可以连续地、周期性地或不时地评估每个物品提供者406a-d的需求和/或其他因素，并确定在UAV巢404a-d的每一个处期望的相应数量的UAV，以满足相应地理区域中UAV运输任务的需求。附加地或替代地，ATSP控制系统401可以确定在UAV巢404a-d的每一个处期望的相应数量的UAV，使得UAV巢404a-d可以共同满足UAV巢所共同服务的更大区域中的UAV运输服务需求。

VI.为UAV充电的示例系统和方法

图5示出了根据示例实施例的系统的框图。特别地，图5显示了系统500。系统500包括计算设备502，计算设备充当UAV机群的控制器，UAV机群包括第一UAV 510、第二UAV 512和第n UAV 514。UAV机群可以包括多个额外的UAV，这些UAV共同用于执行飞行操作，诸如递送装载货物。系统500或其组件(例如，计算设备502)可以操作于以上关于图4描述的一个或多个巢中。例如，系统500可以协调多个巢之间的充电操作，或者可以具体地管理单个巢中的充电操作。在示例中，系统500可以包括或是计算设备网络的一部分，这些计算设备彼此交互以管理UAV机群的充电电池。

计算设备502包括(多个)处理器504、存储器506和存储在存储器506中并可由(多个)处理器504执行以实现功能的指令508。计算设备可以作为UAV机群中多个电池的电池管理系统(Battery Management System，BMS)来操作。

(多个)处理器504可以包括通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。一个或多个处理器504可以被配置为执行存储在存储器506中并且可执行以实现本文描述功能的计算机可读程序指令，。

存储器506可以包括一个或多个计算机可读存储介质，或采用一个或多个计算机可读存储介质的形式，一个或多个计算机可读存储介质可以由(多个)处理器504中至少一个处理器读取或访问。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，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或盘存储器，其可以全部或部分地与(多个)处理器504中的至少一个集成。在一些实施例中，可以使用单个物理设备(例如，一个光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储单元)来实现存储器506，而在其他实施例中可以使用两个或更多个物理设备来实现存储器506。

存储器506可以包括指令508，诸如计算机可读程序指令，以及可能的附加数据，诸如存储的电池容量指示和UAV机群中电池的健康状态。这样，存储器506可以包括指令508，以执行或促进本文中关于系统500描述的部分或全部功能。

系统500还包括一个或多个充电设备516，其被配置为对UAV机群充电。计算设备502可以向一个或多个充电设备516发送控制指令，以便对第一UAV 510、第二UAV 512、第nUAV 514或机群中的任何其他UAV充电。每个UAV可以基于UAV供电电池的一个或多个电池特性充电至不同的水平。

每个UAV可以包括配置为类似于(多个)处理器504的一个或多个处理器，以及配置为类似于存储器506的存储器。此外，每个UAV都可以包括存储在存储器上的指令，这些指令可以由一个或多个处理器执行，或与计算设备502或一个或多个充电设备516交互以执行本文中描述的一个或多个功能。一个或多个充电设备516可以包括配置为类似于(多个)处理器504的一个或多个处理器，以及配置为类似于存储器506的存储器。此外，每个充电设备可包括存储在存储器上的指令，这些指令可由一个或多个处理器执行，或与计算设备502或UAV交互以执行本文中描述的一个或多个功能。

计算设备502、一个或多个充电设备516或UAV中的一个或多个可以确定UAV的电池容量。容量可以对应于UAV的满充电容量或UAV的当前充电容量。例如，第一UAV 510可以包括电流感测组件(例如，安培计)，电流感测组件确定在为第一UAV提供电力时从电池接收的电流量。第一UAV 520、一个或多个充电设备516或计算设备502可以随时间对电池输出的电流进行积分，以确定电池的容量。作为另一示例，第一UAV 510可以附加地包括电压感测组件(例如，电压表)，电压感测组件确定电池在给定时间的电压输出。第一UAV 510、一个或多个充电设备516或计算设备502可以基于一类电池的已知特性(例如，基于电池的特定品牌和型号的规格)使用电池的并发电流和电压测量推断电池的容量。在又一示例中，一个或多个充电设备516可以包括电阻感测组件(例如，欧姆计)，并在电池充电时确定电池的内部电阻。第一UAV 510、一个或多个充电设备516或计算设备502可以基于一类电池的已知特性(例如，基于电池的特定品牌和型号的规格)使用电池的内部电阻测量值推断电池的容量。确定电池容量的其他方法也是可能的。

计算设备502可以跟踪和存储由UAV或一个或多个充电设备516测量的数据，以便自适应地为每个UAV分配目标充电特性，将UAV分配于不同类别，将飞行操作分配给特定的UAV，或安排维护或更换特定电池或UAV。

电池的容量可在多个充放电循环中变化。相应地，计算设备502可以设置UAV机群中电池充电的公共容量(也称为“阈值容量”)，以促进一致且可预测的充电。例如，第一UAV510可以是新部署的UAV，其电池具有零充放电循环并且可以具有等于特定电池类型预定容量的满充电容量(例如，满充时电池的容量)。第二UAV 512可以是先前部署的UAV，其电池具有多个充放电循环和退化的满充电容量。基于机群中的至少一个电池具有退化的满充电容量，计算设备502可以确定用于调整每个UAV充电的目标充电电压水平的阈值容量。

如上，阈值容量与用于为UAV机群中多个电池中的每一个充电的目标能量水平相关。可以基于UAV机群中的最大容量来确定阈值容量。例如，阈值容量可以对应于电池类型的新电池的满充电容量的预定百分比。在其他示例中，第二UAV 512可以具有UAV机群中满充电容量最低的电池，且阈值容量可以基于最低满充电容量。在其他示例中，阈值容量可以对应于机群中电池容量的平均值。在这些示例的每一个中，阈值容量用于为UAV机群中的每个电池充电。例如，阈值容量可以用作每个电池的目标充电水平，以便平衡机群中每个电池的容量。确定阈值容量的其他方式也是可能的。

计算设备502可以为整个UAV机群设置阈值容量，并确定UAV机群中每个电池的目标充电电压。例如，计算设备502、UAV或一个或多个充电设备516可以确定特定电池将达到阈值容量的最小电压，并将目标电压设置为大于或等于最小电压。计算设备502可以指示一个或多个充电设备516监测第一UAV 510的充电电压，并在达到对应于阈值容量的充电电压之后停止充电。以此方式，UAV机群中的每个电池可以具有基于电池容量和基于阈值容量单独确定的目标充电电压。当电池退化或阈值容量改变时，计算设备502可以调整电池的目标电压，以满足阈值容量。关于充电电压和电池容量的更多详情，请参见图5和图6。

虽然电池的容量在本文中被用于设置电池的目标充电电压的目的，但更一般地，可以使用电池的健康状态。例如，电池的充放电循环数、电池的寿命或电池的其他特性可用于确定电池的目标充电电压。

图6示出了根据示例实施例，多个UAV电池的充电状态信息。特别地，图6示出了充电状态信息600，其包括对应于第一UAV的第一充电信息602、对应于第二UAV的第二充电信息604以及对应于多个UAV的平均充电状态的第三充电信息。

第一充电信息602示出了与第一UAV相对应的充电水平范围。充电水平包括满充电水平(100％)到零充电水平(0％)。第一充电信息602还示出了第一UAV的第一电池的电池容量范围。容量范围从满充电水平时的50Ah到零充电水平时的0Ah。不同充电水平下的这些容量可能对应于具有零充放电循环的新电池。充电设备可以将目标充电电压设置为低于满充电电压的水平，以达到第一电池的期望容量。例如，在UAV机群中，可以通过初始地将新电池充电至与新电池80％充电状态相对应的阈值电压(例如，与40Ah相对应的充电电压)来实现电池的期望寿命。

第二充电信息604显示了与第二UAV相对应的充电水平范围。充电水平包括满充电水平(100％)到零充电水平(0％)。第二充电信息604还显示了第二UAV的第二电池的电池容量范围。容量范围从满充电水平时的40Ah到零充电水平时的0Ah。电池容量范围可能对应由于多次充放电循环而具有退化满充电容量的电池。因此，第二UAV的第二电池的满充电容量明显小于第一UAV的第一电池的满充电容量。当设置电池充电的阈值容量时，电池管理系统可以考虑这些不同的容量。例如，如果阈值容量大于第二UAV的电池的满充电容量(例如，大于40Ah)，则可以将第二电池切换为新电池，或者可以将第二UAV指定给与需要较小容量的飞行操作相关联的不同类别的UAV(例如，在较小的飞行半径内递送装载货物)。

第三充电信息606显示了与UAV机群的平均值相对应的充电水平范围。充电水平包括满充电电压(100％)到零充电电压(0％)。第三充电信息606还显示了UAV机群中电池的平均值的电池容量范围。容量范围从满充电水平的45Ah到零充电水平的0Ah。在示例中，电池管理系统可以将容量阈值设置为机群的平均容量。例如，在UAV机群中，可通过初始地将新电池充电至与机群中平均电池的80％充电状态相对应的阈值电压(例如，与37Ah相对应的充电电压)来实现电池的期望寿命。这样可以逐步停用或更换相对于机群中的其他电池下降更快的电池，因此阈值容量可以作为电池管理系统的被动指示器，指示一个或多个新电池应安装在UAV机群中。在其他示例中，阈值容量可以是恒定的(例如，新电池的满充电容量的百分比)。确定阈值容量的其他方式也是可能的。

如下文关于图7A和7B所描述的，可以确定每个UAV的充电电压，该电压对应于满足或超过阈值容量。随着每个电池老化而退化，其满充电容量降低(例如，如第二充电信息604中所示)，且充电时达到阈值容量所需的充电电压增加。因此，应当理解，与对应于第二充电信息604的第二电池相比，对应于第一充电信息602的第一电池需要较低的充电电压以达到阈值容量(例如，40Ah)。

图7A示出了根据示例实施例，UAV电池在多个飞行操作中的电池容量信息。特别地，图7A示出了曲线图700，其示出了电池的满充电容量702随着老化而下降，直到满充电容量704与阈值容量708相交。例如，以下示例可以对应于上文关于图6描述的第一电池的寿命的部分。图7A还示出了第一容量曲线704，其示出了根据第一周期(例如，50次飞行操作)周期性地改变电池的充电电压，第二容量曲线706示出了根据第二周期(例如25次飞行)周期性改变电池的充电电压。可以使用不同类型的时段，例诸如时段(例如，30天)、活跃使用时段(例如100飞行小时)、或电池老化和/或退化的一些其他度量。

第一容量曲线704或第二容量曲线706的确定涉及将电池的满充电容量702与阈值容量708进行比较。确定满充电容量702可以包括在电池的完全充电/放电条件或电池的部分充电/放电条件下的库仑计数、使用库仑数据和/或内部电阻数据训练的机器学习模型、或基于电池的电池类型的已知特性和所确定的电池使用水平的估计中的一个或多个。确定电池的满充电容量702的其他方式也是可能的。基于将电池的满充电容量702与阈值容量708进行比较，计算设备(例如，计算设备502)可以设置电池的目标充电电压(如图7B所示)，目标充电电压对应于电池的充电容量。如图7A所示，第一容量曲线704和第二容量曲线706中的电池的充电容量都保持在满充电容量702以下。充电容量高于阈值容量708，以便在重新调整目标充电电压之前允许电池进行多次充电/放电循环。

此外，如图7A所示，第一容量曲线704和第二容量曲线706都保持在标称阈值容量710之上，标称阈值容量通过误差项712区分于阈值容量708。误差项712对应于确定满充电容量702时的估计误差和计算在多个充电/放电循环之后容量曲线接近阈值容量708的速率时的估计误差，并进一步确保第一容量曲线704或第二容量曲线706在几个充电/放电循环之后不低于阈值容量708。确定误差项712可以基于观察到的来自多个电池的容量曲线的变化。例如，不同电池、每个电池中不同单元、或飞行操作之间的变化可能导致误差项712。

在实践中，第二容量曲线706可以将电池的寿命延长到超过第一容量曲线704的寿命，因为第二容量曲线将电池的充电容量保持在更接近阈值容量708的水平。由于更频繁地调整目标充电电压，更频繁地确定满充电容量702使得充电容量更低，如图7B所示。甚至更频繁地确定电池的满充电容量(例如，在每次完成飞行操作之后)可以进一步延长电池寿命，尽管这可能会增加操作负担。因此，与阈值容量708类似，可以基于期望的电池寿命来设置确定满充电容量702的频率。

图7B示出了根据示例实施例，UAV电池在多个飞行操作中的充电电压信息。特别地，图7B示出了图720，其示出了第一目标电压722和第二目标电压724，这两者都随着电池老化而增加。例如，以下示例可能对应于上文关于图6描述的第一电池的寿命的部分。出于参考目的，图7B还显示了随着目标电压的增加，电池的满充电容量702随时间的推移而下降的表示。如图7B所示，周期性地改变第一目标电压722以对电池进行充电从而匹配第一容量曲线704。第二目标充电电压724不匹配第二容量曲线706，而是示出了在每次飞行操作之后调整目标充电电压。尽管示出第一目标电压722和第二目标电压724以恒定速率增加，但实际上，电压可以不规则速率增加。目标电压可以基于电池的当前满充电容量，例如，根据电池的电池类型的已知放电曲线，或基于观察到的容量水平和已经随时间退化的多个电池的目标充电电压。如图7B所示，电池的最大充电电压为25.2V，可能对应于单电池或多电池。例如，电池可以包括六个单元，每个单元的最大充电电压为4.2V。电池的其他配置也是可能的。

图8示出了根据示例实施例的UAV机群。特别地，图8显示了包括第一类别的UAV802和第二类别的UAV 804的机群800。机群800可通过与上文关于图4描述的方式类似的方式进行操作，并且可以包括在一个或多个巢地点。第一类别的UAV 802可对应于第一阈值容量，第二类别的UAV 804可对应于小于第一阈值容量的第二阈值容量。第一类别的UAV 802包括具有第一电池的第一UAV 806，第一电池的满充电容量超过第一阈值容量。第二类别的UAV包括具有第二电池的第二UAV 808，第二电池的满充电容量超过第二阈值容量，但小于第一阈值容量。

机群800可由计算设备810控制，计算设备810作为机群的控制器和机群800电池的电池管理系统的控制器进行操作。计算设备810可以被配置为确定第一阈值和第二阈值，追踪机群800中电池的容量，并基于所追踪的电池容量来指定每个UAV被分配到哪个类别。此外，计算设备810可以基于UAV的类别来分配飞行操作。例如，计算设备810可以确定与执行飞行操作相关联的操作容量，确定第一阈值容量超过操作容量，且第二阈值容量不超过操作容量；并基于第一阈值容量超过操作容量为第一UAV 806分配飞行操作。以此方式，由计算设备810控制的电池管理系统可以通过确保一类UAV中的任何UAV具有足够的容量来执行给定操作，从而提高机群管理的可靠性。

图9示出了根据示例实施例的方法的框图。特别地，图9示出了方法900。方法900可由上文关于图1-8描述的任何系统执行。例如，方法900可通过电池管理系统执行，电池管理系统配置为协调UAV机群内的电池充电操作。

此外，对于图9所示的方法以及本文中公开的其他过程和方法，流程图显示了本实施例的一种可能实现的功能和操作。在此方面，一些方框可以表示程序代码的模块、段或部分，其包括可由处理器执行以实现过程中特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，例如，诸如，包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如，诸如寄存器存储器、处理器高速缓存、和随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等存储短时间段数据的计算机可读介质。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，例如辅助或持久性长期存储，如只读存储器(Read Only Memory，ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(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，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质、有形存储设备或其他制造物品。

此外，对于本文中公开的方法和其他过程和方法，图9中的每个方框可以表示连线以执行过程中特定逻辑功能的电路。

在方框902，方法900包括确定与至少第一无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)和第二UAV相关联的阈值容量。阈值容量可以被确定为机群使用的电池类型的满充电容量的百分比，可以相对于UAV机群中的UAV的平均满充电容量来确定，或可基于为机群执行操作所需的容量来确定(例如，在机群的最大飞行半径内的装载货物递送)。确定阈值容量的其他方式也是可能的。

在方框904，方法900包括基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态。例如，目标充电电压可以对应于调整目标充电电压之前第一电池的充电/放电循环的估计数量。通常，目标充电电压对应于将第一个电池充电至高于阈值容量的水平，如图7A所示。

在方框906，方法900包括在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较。例如，这可以在自上次调整目标充电电压以来已经执行了阈值数量的飞行操作之后，在自上次调整目标充电电压起已经过了阈值时间之后，或者在自上次调整目标充电电压之后第一UAV的飞行时数的阈值数量之后执行。

在方框908，方法900包括，基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。例如，这可以根据图7B及其相应描述进行。

在示例中，确定阈值容量包括基于至少两个其他UAV的至少两个其它电池的容量来确定阈值容量。例如，阈值容量可基于UAV机群的电池的平均容量的百分比来确定，或可基于确定UAV机群中多个电池的最小容量来确定。

在示例中，确定阈值容量包括基于第一UAV和第二UAV的最大飞行半径确定阈值容量。例如，UAV机群可以在预定区域内操作，并可使用最大飞行半径来确定至少需要阈值容量的最大飞行路径距离。

在示例中，阈值容量对应于多个UAV共享的满充电容量。例如，满充电容量可以是针对UAV机群公共的电池类型指定的满充电容量。阈值容量可以表示为电池类型的新电池的满充电容量的百分比。

在示例中，确定阈值容量包括确定UAV机群中多个电池的期望平均寿命(例如，与飞行操作的阈值数量相对应的寿命)，确定与达到期望平均寿命相关联的电池容量，以及将与达到期望平均寿命相关联的电池容量设置为阈值容量。确定与达到期望平均寿命相关联的电池容量可以包括基于多个UAV电池随时间的容量数据确定电池容量。在这些示例中，确定与达到期望平均寿命相关联的电池容量可以基于特定电池类型的一个或多个电池退化特性。例如，特定电池类型可以是锂离子电池类型，且一个或多个电池退化特性可以包括锂离子电池类型的内部电阻升高、平衡损失和自放电率中的一个或多个。这些特性可用于估算容量损失，而无需直接测量电池容量，尽管这样做可能不如实际测量精确。因此，当确定对应的目标充电电压水平时，可以使用误差项来解释所确定电池容量可能的非精确性。此外，使用一个或多个电池退化特性确定的估计电池容量可以在更精确的测量之间执行，以确保电池中的充足充电水平。

在示例中，初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压包括将目标充电电压设置为新电池的小于满充电电压。例如，这可以根据关于图7B描述的内容执行。

在示例中，初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压包括将目标充电电压设置为与电池容量相对应的充电电压，电池容量大于阈值容量至少误差项，误差项与测量第一电池的满充电容量相关联。例如，这可以根据关于图7A和7B所描述的内容执行。

在示例中，第一电池的初始目标充电电压不同于第二UAV的第二电池的当前目标充电电压。例如，第一电池和第二电池可以具有不同的容量，且可以基于所确定的容量来确定目标充电电压。

在示例中，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较包括周期性地确定第一UAV已经完成飞行操作，以及响应于确定第一UAV已经完成飞行操作确定第一电池的满充电容量。在其他示例中，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较包括在自上次确定满充电容量以来第一UAV已经完成预定数量的飞行操作之后确定第一电池的满充电容量。例如，这可以根据关于图7A和7B所描述的内容执行。

在示例中，方法900还包括确定包括第一UAV和第二UAV的UAV机群内的最小电池容量，并基于UAV机群中的最小电池容量确定阈值容量。

在示例中，方法900还包括确定UAV机群中的UAV的多个类别。第一类别对应于第一阈值容量，第二类别对应于小于第一阈值容量的第二阈值容量。方法900还可以包括启动由UAV机群中的UAV执行的飞行操作，确定第一类别的UAV对应于能够执行飞行操作的阈值容量，以及基于第一UAV处于第一类别的UAV中为第一UAV分配飞行操作。以此方式，UAV机群的控制器可以基于UAV所属的UAV类别，快速一致地确定要分配给操作的UAV。在这些示例中，方法900还可以包括基于第一电池的第一容量将第一UAV分配至第一类别。方法900可以附加地或替代地包括基于第一电池的健康状态将第一UAV分配至第一类别。

在示例中，方法900还包括确定标称充电电压，标称充电电压在至少阈值数量的充电周期(例如，50个充电周期)内保持至少第一电池的阈值电池容量。在这些示例中，调整目标充电电压包括将目标充电电压调整为标称目标充电电压。

在示例中，方法900还包括确定多个UAV的公共目标充电电压，多个UAV在充电循环的阈值数量内至少保持阈值电池容量。例如，可以将目标充电电压设置为与高于阈值容量的容量相对应的水平，从而可以在不调整目标充电电压的情况下可靠地施加UAV的几个充电周期。在这些示例中，调整第一电池的第一目标充电电压包括将第一目标充电电压调整为公共目标充电电压。

在示例中，确定至少与第一UAV和第二UAV相关联的阈值容量包括确定包括第一UAV与第二UAV的多个UAV的阈值电池容量。确定多个UAV的阈值电池容量包括基于多个UAV中的每一个能够执行相同的飞行操作确定阈值电池容量。例如，相同的飞行操作可以对应于由UAV机群执行的公共飞行半径或飞行路径。

在示例中，第一UAV和第二UAV是多个UAV的部分。在这些示例中，方法900还可以包括初始地将UAV机群中每个电池的目标充电电压设置为相同的目标充电电压；在多个UAV的每个电池的寿命期间，周期性地将电池的满充电容量与阈值容量进行比较；以及基于比较，周期性地调整每个电池的目标充电电压，从而随着每个电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝电池的满充电电压增加。通过这种方式，系统可一致地方式管理整个UAV机群中的电池，同时还考虑到每个电池的独特退化特性，诸如内部电阻升高、失去平衡和自放电率。

上述关于图1-8描述的其他功能也可包含在方法900中。

VII.结论

本公开不限于本申请中描述的旨在说明各个方面的特定实施例。在不脱离其精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。除了本文中列举的那些方法和装置之外，在本公开的范围内的功能等效的方法和装置对于本领域的技术人员来说将从上述描述中显而易见。这种修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。

上述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。在图中，除非上下文另有规定，否则类似符号通常标识类似组件。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，本公开的各方面，如本文中一般描述的和如图中所示，可以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在本文中明确考虑。

表示信息处理的方框可对应于可被配置为执行本文方法或技术的特定逻辑功能的电路。替代地或附加地，表示信息处理的方框可以对应于程序代码(包括相关数据)的模块、段或部分。程序代码可以包括可由处理器执行的以实现方法或技术中的特定逻辑功能或动作的一个或多个指令。程序代码或相关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的存储设备或其他存储介质。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，例如在短时间段内存储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(RAM))。计算机可读介质还可以包括存储更长时间段的程序代码或数据的非暂时性计算机可读介质，例如辅助或持久性长期存储，如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(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。计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，例如，或有形存储设备。

此外，表示一次或多次信息传输的方框可以对应于同一物理设备中的软件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或硬件模块之间进行。

图中所示的特殊布置不应视为限制。应当理解，其他实施例可以包括给定图中所示的或多或少的每种元件。此外，可以组合或省略部分所示元件。此外，示例实施例可以包括图中未示出的元件。

虽然本文中公开了各个方面和实施例，但本领域的技术人员将清楚其他方面和实施例。本文中公开的各个方面和实施例是出于说明的目的，并非旨在限制，真实范围由以下权利要求指示。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

确定与至少第一无人机(UAV)和第二UAV相关联的阈值容量；

基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态；

在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较；以及

基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定阈值容量包括基于至少两个其他UAV的至少两个其它电池的容量来确定阈值容量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定阈值容量包括基于第一UAV和第二UAV的最大飞行半径确定阈值容量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定阈值容量包括：

确定UAV机群中多个电池的期望平均寿命；

确定与达到期望平均寿命相关联的电池容量；以及

将与达到期望平均寿命相关联的电池容量设置为阈值容量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定与达到期望平均寿命相关联的电池容量是基于特定电池类型的一个或多个电池退化特性。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，特定电池类型是锂离子电池类型，且其中一个或多个电池退化特性包括内部电阻升高、平衡损失和自放电率中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压包括将目标充电电压设置为新电池的小于满充电电压。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压包括将目标充电电压设置为与电池容量相对应的充电电压，所述电池容量大于阈值容量至少误差项，所述误差项与测量第一电池的满充电容量相关联。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，第一电池的初始目标充电电压不同于第二UAV的第二电池的当前目标充电电压。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较包括：

周期性地确定第一UAV已经完成飞行操作，以及

响应于确定第一UAV已经完成飞行操作确定第一电池的满充电容量。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较包括：

在自上次确定满充电容量以来第一UAV已经完成预定数量的飞行操作之后确定第一电池的满充电容量。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括确定UAV机群中的UAV的多个类别，其中，第一类别对应于第一阈值容量，且其中第二类别对应于小于第一阈值容量的第二阈值容量。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

启动飞行操作；

确定第一类别的UAV对应于能够执行飞行操作的阈值容量；以及

基于第一UAV处于第一类别的UAV中，为第一UAV分配飞行操作。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

基于第一电池的满充电容量大于第一阈值容量，将第一UAV分配至第一类别。

15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定标称充电电压，所述标称充电电压在至少阈值数量的充电周期内保持至少第一电池的阈值电池容量，其中，调整目标充电电压包括将目标充电电压调整为标称目标充电电压。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，确定阈值容量包括：确定包括第一UAV的多个UAV的电池容量，其中，确定多个UAV的电池容量包括基于多个UAV中的每一个能够执行相同飞行操作来确定阈值电池容量。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，第一UAV包括在UAV机群中，所述方法还包括：

初始地将UAV机群中每个电池的目标充电电压设置为相同的目标充电电压；

在UAV机群的每个电池的寿命期间，周期性地将电池的满充电容量与阈值容量进行比较；以及

基于比较，周期性地调整每个电池的目标充电电压，从而随着每个电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝电池的满充电电压增加。

18.一种系统，包括：

第一无人机(UAV)；

第二UAV；

一个或多个处理器；

非暂时性计算机可读介质；和

存储在非暂时性计算机可读介质上并可由一个或多个处理器执行的程序指令，以：

确定与至少第一UAV和第二UAV相关联的阈值容量；

基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态；

在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较；并

基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，第一UAV和第二UAV是UAV机群的部分，并且其中程序指令还可由一个或多个处理器执行以确定UAV机群中的UAV的多个类别，其中第一类别对应于第一阈值容量，且其中第二类别对应于小于第一阈值容量的第二阈值容量。

20.一种非暂时性计算机可读介质，其中存储有可由一个或多个处理器执行以使计算系统执行以下功能的指令：

确定与至少第一无人机(UAV)和第二UAV相关联的阈值容量；

基于阈值容量初始地将第一UAV的第一电池的目标充电电压设置为小于满充电电压以限制第一电池的充电状态；

在第一UAV的第一电池的寿命期间，周期性地将第一电池的满充电容量与阈值容量进行比较；以及

基于比较，周期性地调整第一电池的目标充电电压，从而随着第一电池的满充电容量随着年龄减少，目标充电电压朝第一电池的满充电电压增加。

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