CN116331473A - 用于飞行器的基于非对称can的通信 - Google Patents

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Abstract

示例实施例包括多个飞行模块，该多个飞行模块包括主飞行模块和辅飞行模块。该实施例包括CAN控制器、第二CAN控制器、被配置为将主控制信号从第一CAN控制器发送到主飞行模块和辅飞行模块的第一CAN总线、和被配置为将辅控制信号从第二CAN控制器发送到主飞行模块和辅飞行模块的第二CAN总线。主飞行模块被配置为响应于接收到主控制信号而不响应于接收到辅控制信号来执行功能，并且辅飞行模块被配置为响应于接收到辅控制信号而不响应于接收到主控制信号来执行功能。

Description

用于飞行器的基于非对称CAN的通信
本申请是申请日为2018年7月27日、申请号为201880061953.5的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及用于飞行器的基于非对称CAN的通信。
背景技术
无人系统，也可称为自主飞行器(vehicle)，是在没有物理存在的人类操作员的情况下能够行进的飞行器。无人系统可以在远程控制模式下、在自主模式下、或在部分自主模式下操作。
当无人系统在远程控制模式下操作时，在远程位置的飞行员或驾驶员可以通过经由无线链路发送到无人飞行器的命令来控制无人飞行器。当无人系统在自主模式下操作时，无人系统通常基于预先编程的导航路点、动态自动化系统、或这些的组合来移动。此外，一些无人系统可以在远程控制模式和自主模式两者下操作，并且在一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将导航留给自主系统，同时手动执行另一任务，诸如操作机械系统来拾取物体，作为示例。
各种类型的无人系统存在于各种不同的环境中。例如，存在在空中、在地面上、水下、和太空中操作的无人系统。示例包括四旋翼直升机和尾架UAV等。也存在混合操作的无人系统，其中多环境操作是可能的。混合无人飞行器的示例包括既能在陆地上也能在水上操作的两栖飞行器，或者既能在陆地上也能在水上着陆的水上飞机。其他示例也是可能的。
发明内容
示例系统和方法可涉及飞行器，诸如无人航空系统(unmanned aerial system，UAS)，内通过控制器局域网络(controller area network，CAN)的通信。该网络可以包括由两条或更多条CAN总线连接的多个CAN节点。CAN节点可以包括具有两个或更多个CAN控制器的控制层和由CAN控制器控制的多个飞行模块。该网络还可以包括将CAN控制器连接到飞行模块的两条或更多条CAN总线。CAN控制器、飞行模块、和CAN总线都可以执行冗余(redundant)功能，使得如果网络的一个组件发生故障，飞行器可以正常工作。允许组件以这种方式发生故障可以使含有该网络的飞行器更加安全且可靠。
在一个示例中，提供了一种系统，该系统包括多个飞行模块，该多个飞行模块包括主飞行模块和辅飞行模块。辅飞行模块被配置为执行与由主飞行模块执行的功能冗余的功能。该系统还包括第一控制器局域网络(CAN)控制器、第二CAN控制器、被配置为将主控制信号从第一CAN控制器发送到主飞行模块和辅飞行模块的第一CAN总线、和被配置为将辅控制信号从第二CAN控制器发送到主飞行模块和辅飞行模块的第二CAN总线。在正常操作状态期间，主飞行模块被配置为响应于接收到主控制信号而不响应于接收到辅控制信号来执行功能，并且辅飞行模块被配置为响应于接收到辅控制信号而不响应于接收到主控制信号来执行功能。
在另一示例中，提供了一种方法，该方法包括由第一CAN控制器向主飞行模块和辅飞行模块发送主控制信号。该方法还包括，响应于从第一CAN控制器接收到主控制信号，由主飞行模块而不由辅飞行模块执行飞行相关功能。该方法还包括由第二CAN控制器向辅飞行模块和主飞行模块发送辅控制信号。该方法还包括，响应于从第二CAN控制器接收到辅控制信号，由辅飞行模块而不由主飞行模块执行与由主飞行模块执行的飞行相关功能冗余的飞行相关功能。
在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括飞行器、包括主飞行模块和辅飞行模块的多个飞行模块、包括第一CAN控制器和第二CAN控制器的多个CAN控制器、多个处理器、和非暂时性计算机可读介质。该系统还包括程序指令，该程序指令存储在非暂时性计算机可读介质上并可由多个处理器执行以由第一控制器局域网络(CAN)控制器向主飞行模块和辅飞行模块发送主控制信号。程序指令还包括，响应于从第一CAN控制器接收到主控制信号，由主飞行模块而不由辅飞行模块执行飞行相关功能。程序指令还包括，由第二CAN控制器向辅飞行模块和主飞行模块发送辅控制信号。程序指令附加地包括，响应于从第二CAN控制器接收到辅控制信号，由辅飞行模块而不由主飞行模块执行与由主飞行模块执行的飞行相关功能冗余的飞行相关功能。
前面的概述仅仅是说明性的，并不意图以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和下面的详细描述以及附图，进一步的方面、实施例和特征将变得明显。
附图说明
图1A是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1B是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1C是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1D是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图1E是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。
图2是示出根据示例实施例的无人飞行器的组件的简化框图。
图3A是根据示例实施例的CAN节点的简化框图。
图3B是根据示例实施例的另一CAN节点的简化框图。
图4是根据示例实施例的CAN通信系统的简化框图。
图5A是根据另一示例实施例的另一CAN通信系统的简化框图。
图5B、5C、5D、5E和5F是根据示例实施例的处于各种发生故障状态的CAN通信系统的简化图。
图6是根据示例实施例的飞行器的简化图示。
图7是根据示例实施例的由CAN节点接收的信号的简化图示。
图8是根据示例实施例的方法的简化框图。
具体实施方式
本文描述了示例方法和系统。本文描述的任何示例实施例或特征不一定被解释为相对于其他实施例或特征是优选的或者有利的。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，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种不同的配置来进行布置和组合，所有这些都在本文中被考虑。
此外，附图中所示的具体布置不应被视为限制性的。应当理解，其他实施例可以包括更多或更少的给定附图中所示的每个元件。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。此外，示例实施例可以包括附图中未示出的元件。
I.概观
示例实施例可以包括或以其他方式涉及用于基于CAN的通信的系统和方法。例如，飞行器可以包括多个CAN节点。CAN节点可以包括具有多个CAN控制器的控制层。CAN控制器中的至少两个可以执行冗余功能。CAN节点也可以包括多个飞行模块。飞行模块中的至少两个也可以执行冗余功能。CAN控制器可以经由连接到相同CAN控制器和飞行模块的两条或更多条CAN总线来控制飞行模块。具有冗余的CAN控制器、飞行模块、和CAN总线允许一个或多个组件发发生故障，同时仍然允许飞行器正常操作。这些冗余可以使飞行器更安全、更可靠。
基于CAN的通信系统可以以非对称方式连接。也就是说，一些飞行模块可以响应于从一个CAN控制器接收到的控制信号来执行功能，但是不能响应于从另一个CAN控制器接收到的控制信号来执行功能。在其他示例中，CAN控制器或飞行模块可以经由一条CAN总线发送信号，但不能经由另一条总线发送信号。通信系统内的这种不对称交互可以允许一个组件发生故障，而不会影响系统的其他组件。例如，飞行模块可能会发生故障，从而它使信号充斥在一条CAN总线中，但是，由于它没有被配置为经由另一条CAN总线发送信号，所以另一条CAN总线可以继续正常工作。因此，这些非对称连接可以允许鲁棒和自适应的系统。
基于CAN的通信系统可以根据系统的操作状态而不同地操作。在正常操作状态期间，主飞行模块可以经由第一CAN总线从第一CAN控制器接收主控制信号，并经由第二CAN总线从第二CAN控制器接收辅控制信号。响应于接收到主控制信号，并且在没有来自任何辅控制信号的任何附加指导的情况下，主飞行模块可以执行功能。例如，全球定位系统(globalpositioning system，GPS)可以响应于接收到主控制信号而确定飞行器的当前位置，或者马达控制器可以响应于接收到主控制信号而使螺旋桨以特定速度旋转。类似地，在正常操作状态期间，辅飞行模块可以接收主控制信号和辅控制信号。响应于接收到辅控制信号，并且在没有来自主控制信号的任何附加指导的情况下，辅飞行模块可以执行与由主飞行模块执行的功能冗余的功能。
在一些示例中，基于CAN的通信系统的一个或多个CAN节点可以确定系统的故障状态。例如，CAN控制器、飞行模块、或CAN总线可能会停止像正常那样工作。例如，CAN节点可以确定特定的CAN控制器已经停止发送控制信号，或者飞行模块正在提供不正确的数据。响应于确定故障状态，可以根据故障状态的环境执行多个动作。也就是说，可以基于哪个组件已经停止工作以及该组件以何种方式发生故障来执行不同的动作。
在一些示例中，可以确定CAN控制器已经停止发送控制信号。响应于确定CAN控制器的故障状态，系统的不同CAN控制器可以向先前由发生故障的CAN控制器控制的飞行模块发送附加控制信号。飞行模块反过来又可以响应于由该不同的CAN控制器发送的控制信号来执行功能。
在其他示例中，系统的CAN节点可以确定飞行模块的故障状态。响应于确定飞行模块的故障状态，不同的飞行模块可以控制先前由发生故障的飞行模块控制的可控元件。例如，飞行模块可以控制先前由发生故障的飞行模块控制的一个或多个马达。
在其他示例中，不同的飞行模块可以继续执行与由发生故障的飞行模块先前执行的功能冗余的功能。系统内的其他故障状态可以由系统确定，并且可以响应于确定故障状态而执行其他动作。这样，基于CAN的通信系统可以适应多种故障环境，并且可以继续执行功能，而不管系统的一个或多个组件的故障状态如何。这种适应可以提高合并了基于CAN的通信系统的飞行器的安全性和可靠性。
在一些示例中，响应于确定系统的一个或多个检测到的故障状态，基于CAN的通信可以使飞行器执行动作。例如，该系统可以使飞行器着陆。在其他示例中，该系统可以使飞行器返回到家庭基地。在其他示例中，该系统可以使飞行器在着陆或返回家庭基地之前卸载飞行器携带的包件。其他动作也是可能的。这样的动作可以避免飞行器被损坏，并且可以节省与这样的损坏相关联的成本。
现在将详细参考各种实施例，其示例在附图中示出。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本公开和所描述的实施例的全面理解。然而，本公开可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地模糊实施例的各个方面。
II.说明性无人飞行器
这里，术语“无人飞行系统”和“UAS”指的是能够在没有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主或半自主飞行器。
UAS可以有各种形式。例如，UAS可以采用固定翼飞机、滑翔机、尾翼飞机、喷气式飞机、涵道风扇飞机、轻于空气的飞艇(诸如飞艇或可操纵气球)、旋翼机(诸如直升机或多翼机)、和/或扑翼机等的形式。此外，术语“无人驾驶飞机”、“无人飞行器系统(unmannedaerial vehicle system，UAVS)”、或“无人飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)”也可用于指代UAS。
图1A是提供根据示例实施例的UAS的各种视图的简化图示。具体地，图1A示出了固定翼UAS 1100a的示例，它也可以被称为固定翼飞机、班机、双翼飞机、滑翔机、或飞机等。顾名思义，固定翼UAS 1100a有基于翼形状和该飞行器的前向空速生成升力的固定翼1102。例如，两个翼1102可以具有翼型横截面，以在UAS 1100a上产生空气动力。
如所描绘的，固定翼UAS 1100a可以包括翼身或机身1104。翼身1104可以包含例如控制电子设备(诸如惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)和/或电子速度控制器)、电池、其他传感器、和/或有效载荷(payload)等。说明性的UAS 1100a还可以包括起落架(未示出)，以辅助受控的起飞和着陆。在其他实施例中，没有起落架的其他类型的UAV也是可能的。
UAS 1100a还包括位于翼1106(或机身)上的推进单元1106，每个推进单元可以包括马达、轴、和螺旋桨，用于推进UAS 1100a。稳定器1108(或鳍)也可以被附接到UAS 1110a，以在飞行期间稳定UAS的偏航(向左或向右转弯)。在一些实施例中，UAS 1100a也可以被配置为用作滑翔机。为此，UAS 1100a可以关闭其马达、推进单元等，并滑行一段时间。在UAS1100a中，一对旋翼支撑件1110在翼1106下方延伸，并且多个旋翼1112附接到旋翼支撑件1110。可以在悬停模式期间使用旋翼1110，其中UAS 1110a下降到递送位置，或者在递送之后上升。在示例UAS 1100a中，稳定器1108被示为附接到旋翼支撑件1110。
在飞行期间，UAS 1100a可以通过控制其俯仰、滚转、偏航、和/或高度来控制其移动的方向和/或速度。例如，稳定器1108可包括用于控制UAS的偏航的一个或多个方向舵1108a，并且翼1102可包括用于控制UAS俯仰的一个或多个升降舵和/或用于控制UAS滚转的一个或多个副翼1102a。作为另一示例，同时增加或降低所有螺旋桨的速度可以分别使UAS1100a增加或降低其高度。
类似地，图1B示出了固定翼UAS 120的另一示例。固定翼UAS 120包括机身122、为UAS 120提供升力的具有翼型横截面的两个翼124、稳定飞机的偏航(向左或向右转弯)的垂直稳定器126(或尾翼)、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，推进单元132可以包括马达、轴、和螺旋桨。
图1C示出了以推进器配置的具有螺旋桨的UAS 140的示例。术语“推进器”指的是推进单元142安装在UAS的后部并“推动”该飞行器向前的事实，这与推进单元安装在UAS的前部形成对比。类似于所提供的对图1A和1B的描述，图1C描绘了推进器飞机中使用的公共结构，包括机身144、两个翼146、垂直稳定器148、和推进单元142，推进单元142可以包括马达、轴、和螺旋桨。
图1D示出了尾架UAS 160的示例。在图示的示例中，尾架UAS 160具有固定翼162以提供升力并允许UAS 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，固定翼162也允许尾架UAS 160自己垂直起飞和降落。
例如，在发射地点，尾架UAS 160可以被垂直定位(如所示出的)，其鳍164和/或翼162搁置在地面上并将UAS 160稳定在垂直位置。尾架UAS 160然后可以通过操作其螺旋桨166来产生向上的推力(例如，通常沿着y轴的推力)而起飞。一旦处于合适的高度，尾架UAS160可以使用其襟翼168将自身重新定向在水平位置，使得其机身170相比y轴更接近于与x轴对准。被水平定位的螺旋桨166可以提供向前的推力，使得尾架UAS 160可以以类似于典型飞机的方式飞行。
图示的固定翼UAS可能有许多变化。例如，固定翼UAS可以包括更多或更少的螺旋桨，和/或可以利用涵道风扇或多个涵道风扇来推进。此外，具有更多翼的UAS(例如，具有四个翼的“x翼”配置)、具有更少翼的UAS、或甚至没有翼的UAS也是可能的。
如上所述，除了固定翼UAS之外或作为固定翼UAS的替代，一些实施例可以涉及其他类型的UAS。例如，图1E示出了通常被称为多翼机180的旋翼机的示例。多翼机180也可以被称为四翼直升机，因为它包括四个旋翼182。应当理解，示例实施例可以涉及旋翼机，其具有比多翼机180更多或更少的旋翼。例如，直升机通常有两个旋翼。具有三个或更多个旋翼的其他示例也是可能的。在本文中，术语“多翼机”是指具有多于两个的旋翼的任何旋翼机，并且术语“直升机”是指具有两个旋翼的旋翼机。
更详细地参考多翼机180，四个旋翼182为多翼机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。如此配置，旋翼182可允许多翼机180垂直起飞和降落、以任何方向机动、和/或悬停。此外，叶片的俯仰可以按组和/或有差别地调节，并且可以允许多翼机180控制其俯仰、滚转、偏航、和/或高度。
应当理解，本文提及的“无人”飞行器或UAS可以同样适用于自主和半自主飞行器。在自主实施方式中，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。在半自主实施方式中，飞行器的一些功能可以由人类操作员控制，而其他功能是自主执行的。此外，在一些实施例中，UAS可以被配置为允许远程操作员接管可以以其他方式由UAS自主控制的功能。此外，可以在一个抽象级别远程控制给定类型的功能，并在另一抽象级别自主执行该给定类型的功能。例如，远程操作员可以控制UAS的高级导航决策，诸如通过指定UAS应该从一个位置行进到另一位置(例如，从郊区的仓库行进到附近城市的递送地址)，而UAS的导航系统自主地控制更细粒度的导航决策，诸如在两个位置之间采取的特定路线、实现路线并在导航该路线的同时避开障碍的特定飞行控制，等等。
更一般地说，应该理解，本文描述的示例UAS不是限制性的。示例实施例可以涉及任何类型的无人飞行器，或者在任何类型的无人飞行器中实施，或者采取任何类型的无人飞行器的形式。
III.说明性UAS组件
图2是示出根据示例实施例的UAS 200的组件的简化框图。UAS 200可以采取参考图1A-1E描述的UAS系统100、120、140、160和180之一的形式，或者在形式上与其类似。然而，UAS 200也可以采取其他形式。
UAS 200可以包括各种类型的传感器，并且可以包括被配置为提供本文描述的功能的计算系统。在所示实施例中，UAS 200的传感器包括惯性测量单元(IMU)202、(多个)超声波传感器204、和GPS 206，以及其他可能的传感器和传感系统。
在所示实施例中，UAS 200还包括一个或多个处理器208。处理器208可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。一个或多个处理器208可以被配置为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UAS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，该计算机可读存储介质可以被至少一个处理器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，其可以全部或部分地与一个或多个处理器208中的至少一个集成。在一些实施例中，数据存储210可以使用单个物理设备(例如，一个光、磁、有机、或其他存储器或盘存储单元)来实施，而在其他实施例中，数据存储210可以使用两个或更多个物理设备来实施。
如上所述，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UAS 200的诊断数据。这样，数据存储210可以包括执行或促进本文描述的UAS功能中的一些或全部的程序指令212。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
在所示实施例中，IMU 202可以包括加速度计和陀螺仪两者，它们可以一起用于确定UAS 200的方位。具体地，加速度计可以测量飞行器相对于地球的方位，而陀螺仪测量绕轴的旋转速率。IMU以低成本、低功耗封装在市场上销售。例如，IMU 202可以采取或包括小型化微机电系统(MicroElectroMechanical System，MEMS)或纳米机电系统(NanoElectroMechanical System，NEMS)的形式。也可以利用其他类型的IMU。
除了加速度计和陀螺仪之外，IMU 202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UAS 200的自主性。这样的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，UAS可以包括低功率数字3轴磁力计，其可以用于实现用于精确航向信息的方位独立的电子罗盘。然而，也可以使用其他类型的磁力计。其他示例也是可能的。此外，请注意，UAS可以包括上述惯性传感器中的一些或全部，作为独立于IMU的组件。
UAS 200还可以包括压力传感器或气压计，其可以用于确定UAS 200的高度。或者，其他传感器(诸如声波高度表或雷达高度表)可用于提供高度指示，这可有助于提高IMU的精度和/或防止IMU的漂移。
在另一方面，UAS 200可以包括允许UAS感测环境中的物体的一个或多个传感器。例如，在所示实施例中，UAS 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、并确定发送波和从物体接收到对应回波之间的时间间隔，来确定到物体的距离。用于无人飞行器或IMU的超声波传感器的典型应用是低水平高度控制和避障。超声波传感器也可用于需要在一定高度盘旋或需要能够检测障碍的飞行器。可以使用其他系统来确定附近物体的存在、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 detection and ranging，LIDAR)系统、激光探测和测距(laser detectionand ranging，LADAR)系统、和/或红外或前视红外(forward-looking infrared，FLIR)系统，等等。
在一些实施例中，UAS 200还可以包括一个或多个成像系统。例如，UAS200可以利用一个或多个静态和/或视频相机来从UAS的环境中捕获图像数据。作为具体示例，电荷耦接器件(charge-coupled device，CCD)相机或互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)相机可以用于无人飞行器。这样的(多个)成像传感器具有多种可能的应用，诸如避障、定位技术、用于更精确导航的地面跟踪(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，等等。
UAS 200还可以包括GPS接收器206。GPS接收器206可被配置为提供众所周知的GPS的典型数据，诸如UAS 200的GPS坐标。这种GPS数据可以被UAS 200用于各种功能。这样，UAS可以使用其GPS接收器206来帮助导航到呼叫者的位置，如至少部分地由他们的移动设备提供的GPS坐标来指示的。其他示例也是可能的。
B.导航和位置确定
导航模块214可以提供允许UAS 200例如在其环境中移动并到达期望位置的功能。为此，导航模块214可以通过控制影响飞行的UAS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)螺旋桨的速度)来控制飞行的高度和/或方向。
例如，为了将UAS 200导航到目标位置，导航模块214可以实施各种导航技术，诸如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UAS 200提供其环境的地图，该地图然后可以用于导航到地图上的特定位置。利用基于定位的导航，UAS 200可能能够使用定位来在未知环境中导航。基于定位的导航可以涉及UAS 200构建其自己的环境地图，并计算其在地图中的位置和/或环境中的物体的位置。例如，当UAS 200在其整个环境中移动时，UAS 200可以连续使用定位来更新其环境地图。这种连续的地图构建过程可以称为同时定位和地图构建(simultaneous localization and mapping，SLAM)。也可以利用其他导航技术。
在一些实施例中，导航模块214可以使用依赖于路点的技术来导航。具体地，路点是在物理空间中对点进行标识的坐标的集合。例如，空中导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UAS200从一个路点移动到另一路点，以便最终行进到最终目的地(例如，路点序列中的最终路点)。
在另一方面，导航模块214和/或UAS 200的其他组件和系统可以被配置用于“定位”，以更精确地导航到目标位置的场景。更具体地，在某些情况下，可能期望UAS在UAS目标位置的阈值距离内(例如，在目标目的地的几英尺内)，在该目标位置处UAS递送有效载荷228。为此，UAS可以使用两层次的方法，其中它使用更一般的位置确定技术来导航到与目标位置相关联的一般区域，然后使用更细化的位置确定技术来识别和/或导航到一般区域内的目标位置。
例如，UAS 200可以使用路点和/或基于地图的导航来导航到目标目的地的一般区域，在该目标目的地有效载荷228被递送。然后，UAS可以切换到一种模式，在该模式中，它利用定位过程来定位并行进到更具体的位置。例如，如果UAS 200要将有效载荷递送到用户的家，UAS 200可能需要基本上靠近目标位置，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、到邻居的房产上，等等)。然而，GPS信号可能只能使UAS 200到达这么远(例如，在用户家的一个街区内)。然后可以使用更精确的位置确定技术来找到特定目标位置。
一旦UAS 200已经导航到目标递送位置的一般区域，各种类型的位置确定技术可以用于实现目标递送位置的定位。例如，UAS 200可以配备有一个或多个传感系统(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用来自主或半自主地导航到特定目标位置的输入。
作为另一示例，一旦UAS 200到达目标递送位置的一般区域(或诸如人或他们的移动设备的移动对象的一般区域)，UAS 200可以切换到“电传操纵”模式，在该模式中，它至少部分地由可以将UAS 200导航到特定目标位置的远程操作员控制。为此，可以将来自UAS200的传感数据发送给远程操作员，以帮助他们将UAS 200导航到特定位置。
作为又一示例，UAS 200可以包括能够向路人发信号通知以寻求帮助到达特定的目标递送位置的模块；例如，UAS 200可以在图形显示器中显示请求这种帮助的视觉消息，通过扬声器播放指示需要这种帮助的音频消息或音调，等等。这种视觉或听觉消息可以指示在将UAS 200递送到特定的人或特定的位置时需要帮助，并且可以提供帮助路人将UAS200递送到该人或位置的信息(例如，对该人或位置的描述或图片，和/或该人或地点的名字)，等等。这种特征在UAS不能使用传感功能或另一位置确定技术来到达特定目标位置的场景中是有用的。然而，该特征不限于这样的场景。
在一些实施例中，一旦UAS 200到达目标递送位置的一般区域，UAS 200可以利用来自用户的远程设备(例如，用户的移动电话)的信标来定位该人。这种信标可以采取各种形式。例如，考虑远程设备(诸如请求UAS递送的人的移动电话)能够发出定向信号(例如，经由RF信号、光信号、和/或音频信号)的场景。在这种场景中，UAS 200可以被配置为通过“寻源”这样的定向信号来导航—换句话说，通过确定信号最强的位置并相应地导航。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UAS200可以监听该频率并相应地导航。作为相关示例，如果UAS 200正在监听口头命令，那么UAS 200可以利用口头陈述(诸如“我在这里！”)以寻源请求递送有效载荷的人的特定位置。
在替代布置中，导航模块可以在与UAS 200无线通信的远程计算设备处实施。远程计算设备可以接收指示UAS 200的操作状态的数据、来自UAS200的允许其评估UAS 200正遭遇的环境条件的传感器数据、和/或UAS 200的位置信息。根据这种信息，远程计算设备可以确定UAS 200应该进行的高度和/或方向调整，和/或可以确定UAS 200应该如何调整其机械特征(例如，它的(多个)方向舵、(多个)升降舵、(多个)副翼和/或、它的(多个)螺旋桨的速度)，以便实现这样的移动。远程计算系统然后可以将这样的调整传达给UAS 200，以便它可以以确定的方式移动。
C.通信系统
在另一方面，UAS 200包括一个或多个通信系统218。通信系统218可以包括一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口，其允许UAS 200经由一个或多个网络进行通信。这样的无线接口可以提供在一个或多个无线通信协议下的通信，该无线通信协议诸如蓝牙、WiFi(例如，IEEE 802.11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-fieldcommunication，NFC)、和/或其他无线通信协议。这样的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，UAS 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，UAS 200可以被配置用于使用蓝牙的短距离通信和在CDMA协议下的长距离通信。在这种实施例中，UAS 200可以被配置为作为“热点”运作或者换句话说，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，UAS200可以促进远程支持设备以其他方式将无法独自执行的数据通信。
例如，UAS 200可以提供到远程设备的WiFi连接，并且用作到蜂窝服务提供商的数据网络的代理或网关，例如，UAS可以根据LTE或3G协议连接到该数据网络。UAS 200还可以用作到高空气球网络、卫星网络、或这些网络的组合等的代理或网关，其中远程设备以其他方式可能无法访问这些网络。
D.电力系统
在另一方面，UAS 200可以包括(多个)电力系统220。电力系统220可以包括用于向UAS 200供电的一个或多个电池。在一个示例中，一个或多个电池可以是可再充电的，并且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对每个电池再充电，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。
E.有效载荷递送
UAS 200可以采用各种系统和配置来运输和递送有效载荷228。在一些实施方式中，给定UAS 200的有效载荷228可以包括被设计成将各种商品运输到目标递送位置的“包件”或可以采取该“包件”的形式。例如，UAS 200可以包括隔间，在该隔间中可以运输一个或多个物品。这种包件可以运输一种或多种食品、购买的商品、医疗用品、或具有适合由UAS在两个位置之间运输的尺寸和重量的(多个)任何其他物体。在其他实施例中，有效载荷228可以简单地是正被递送的一个或多个物品(例如，没有容纳物品的任何包件)。
在一些实施例中，有效载荷228可以附接到UAS，并且在由UAS进行的一些或全部飞行期间基本上位于UAS之外。例如，在到目标位置的飞行期间，包件可以被系绳或以其他方式可释放地附接在UAS下方。在包件在UAS下方携带货物的实施例中，包件可以包括保护其内容物免受环境影响、减少对系统的空气动力阻力、并防止包件的内容物在UAS飞行期间移位的各种特征。
例如，当有效载荷228采取用于运输物品的包件的形式时，该包件可以包括由防水纸板、塑料、或任何其他轻质且防水材料构成的外壳。此外，为了减小阻力，包件可以具有光滑表面，该表面具有尖的前部，从而减小正面横截面积。此外，包件的侧面可以从宽底部到窄顶部逐渐变细，这允许包件用作减小对UAS的(多个)翼的干扰影响的窄塔架。这可以使包件的一些正面区域和体积远离UAS的(多个)翼，从而防止包件使(多个)翼的升力减小。此外，在一些实施例中，包件的外壳可以由单片材料构成，以减少空气间隙或额外材料，这两者都可能增加系统的阻力。附加地或替代地，包件可以包括稳定器以抑制包件颤动。这种颤动的减少可以使包件与UAS的连接的刚性更小，并且可以使包件的内容物在飞行期间移位得更少。
为了递送有效载荷，UAV可以包括系绳系统221，系绳系统221可以由系绳控制模块216控制，以便在UAV悬停在上方的同时将有效载荷228放低到地面。系绳系统221可包括系绳，该系绳可耦接到有效载荷228(例如，包件)。系绳224可以缠绕在耦接到UAV的马达222的卷轴上(尽管没有马达的被动实施方式也是可能的)。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222旋转卷轴，从而解开或缩回系绳并放低或拉高有效载荷耦接装置。在实践中，速度控制器可以输出卷轴的期望操作速率(例如，期望的RPM)，其可以对应于系绳系统应当朝向地面放低有效载荷的速度。然后，马达可以旋转卷轴，以使其保持期望操作速率(或在操作速率的某个允许范围内)。
为了经由速度控制器控制马达，系绳控制模块216可以从速度传感器(例如，编码器)接收数据，该速度传感器被配置为将机械位置转换成代表性的模拟或数字信号。具体地，速度传感器可以包括旋转编码器，该旋转编码器可以提供与马达的轴或耦接到马达的卷轴等等的旋转位置(和/或旋转移动)相关的信息。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，在示例实施方式中，当马达使卷轴旋转时，可以使用旋转编码器来测量该旋转。在这样做时，旋转编码器可用于将旋转位置转换成由系绳控制模块216用来确定卷轴从固定参考角度的旋转量的模拟或数字电子信号，和/或转换成代表新旋转位置的模拟或数字电子信号，等等。其他示例也是可能的。
在一些实施例中，有效载荷耦接组件(例如，钩或另一种类型的耦接组件)可以被配置为在通过系绳从UAV放低有效载荷228的同时固定有效载荷228。耦接装置或组件还可以被配置为在到达地面时经由耦接组件的电气或机电特征释放有效载荷228。然后，可以通过使用马达卷起系绳将有效载荷耦接组件收缩到UAV。
在一些实施方式中，一旦有效载荷228被放低到地面，该有效载荷228就可以被被动地释放。例如，有效载荷耦接组件可以提供被动释放机构，诸如适于收缩到壳体中和从壳体伸出的一个或多个摆臂。伸出的摆臂可以形成有效载荷228可以附接在其上的钩。在经由系绳将释放机构和有效载荷228放低到地面时，释放机构上的重力以及向下的惯性力可以使有效载荷228从钩上脱离，从而允许朝向UAV拉高释放机构。释放机构还可以包括弹簧机构，当摆臂上没有其他外力时，该弹簧机构使摆臂偏移以收缩到壳体中。例如，弹簧可以在摆臂上施加力，该力朝向壳体推动或拉动摆臂，使得一旦有效载荷228的重量不再迫使摆臂从壳体伸出，摆臂就缩回到壳体中。当在递送有效载荷228时朝向UAV拉高释放机构时，将摆臂缩回到壳体中可以降低释放机构钩住有效载荷228或其他附近物体的可能性。
在另一实施方式中，有效载荷耦接组件可以包括当有效载荷接触地面时被动地释放有效载荷的钩特征。例如，有效载荷耦接组件可以采取钩特征的形式或包括钩特征，该钩特征的尺寸和形状被设计成与采取容器或手提箱形式的有效载荷上的对应附接特征(例如，手柄或孔)相互作用。钩可以插入有效载荷容器的手柄或孔中，使得在飞行期间有效载荷的重量保持有效载荷容器固定在钩特征上。然而，钩特征和有效载荷容器可以被设计成使得当容器接触地面并从下方被支撑时，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构(和有效载荷)相对于地面的位置。来自传感器的数据可以通过无线链路传达回UAS和/或控制系统，并用于帮助确定释放机构何时到达地面水平(例如，通过用加速度计检测作为地面撞击特征的测量值)。在其他示例中，UAS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绞盘汲取的功率的阈值低测量值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，UAS 200可以包括气囊下落系统或降落伞下落系统。或者，携带有效载荷的UAS 200可以简单地在递送位置着陆。其他示例也是可能的。
IV.说明性的基于CAN的通信
图3A是根据示例实施例的系统300内包括的控制器局域网络(CAN)节点的框图。在本示例中，CAN节点包括CAN控制器302。在本示例中，CAN节点可以被包括作为控制多个模块的控制层的一部分。控制器302包括处理器和计算机可读介质。计算机可读介质可以具有存储在其上的指令，当由处理器执行时，该指令使得CAN控制器302执行功能。例如，指令可以确定CAN节点发送给系统300内的另一CAN节点的控制信号。
控制器302经由收发器306和308连接到系统300的其他CAN节点。在本示例中，并且贯穿所有附图，每个收发器都被标记为“XCRV”。尽管收发器306和308被描绘为与CAN控制器302分离，但是应当理解，在一些实施例中，CAN控制器可以包括一个或多个收发器。此外，尽管在本示例中仅描绘了两个收发器，但是附加的收发器可以连接到CAN节点。
在本示例中，收发器306允许与系统300的其他CAN节点进行双向通信。也就是说，CAN控制器302可以经由收发器306接收信号，也可以经由收发器306发送信号。相反，收发器308被描绘为仅允许单向通信。例如，CAN控制器302可以被配置为经由收发器308接收信号，而不发送信号。
在本示例中，以及在整个详细描述中，参考基于CAN的通信系统的信号。本领域技术人员应该容易理解，这样的信号可以指被配置用于从一个CAN节点向另一CAN节点发送信息的高速CAN信号、低速CAN信号、或其他信号。此外，这样的信号可以使用基本帧格式、扩展帧格式、或包括允许接收信号的CAN节点识别特定信号源或类型的结构的任何格式来传送信息。
图3B是根据示例实施例的可以包括在系统300内的另一CAN节点的框图。在本示例中，CAN节点310包括飞行模块312、收发器316和320、以及连接器314和318。飞行模块312包括处理器和计算机可读介质。计算机可读介质可以具有存储在其上的指令，该指令使得飞行模块312执行功能。例如，指令可以基于收发器316和320接收到的信号来确定要执行的飞行相关功能，并且可以使飞行模块312执行该功能。飞行相关功能可以包括从系统300的另一CAN节点获取和/或向其发送传感器数据。在其他示例中，飞行相关功能可以包括操作传感器、致动器、马达、伺服系统、螺旋桨、通信终端、或飞行器的其他可控元件。在一些示例中，在收发器处接收到的信号可以包括从CAN控制器(诸如以上关于图3A所描述的CAN控制器302)发送的控制信号。信号还可以包括由系统300内的其他飞行模块发送的信号。
系统300内的飞行模块(诸如飞行模块312)可以控制或包括马达、伺服系统、空气传感器、天气传感器、全球定位系统(GPS)传感器、电池系统、包件系统、或飞行器的其他部件。它们中的一些可以执行对于飞行器的飞行来说是关键的的功能。例如，系统的马达、伺服系统、和空气传感器可以是飞行器保持飞行所必需的。控制或包括飞行器的这样的组件的飞行模块可被称为“飞行关键模块”。其他飞行模块对于飞行可能不是必需的。例如，指示灯对于飞行器保持在空中可能不是绝对必需的。控制或包括这样的组件的飞行模块可被称为“非飞行关键模块”。
在一些示例中，某些飞行关键模块可以执行与由其他飞行关键模块执行的功能冗余的功能。这样，如果一个飞行关键模块发生故障，另一个模块可以执行相同的功能并使飞行器保持在空中，或者使飞行器像正常情况下那样操作。或者，执行冗余功能的模块可以使飞行器安全着陆。
图4是根据示例实施例的基于CAN的通信系统400的简化框图。系统400包括形成控制层402的CAN节点和多个飞行模块。控制层包括第一CAN控制器404和第二CAN控制器406。系统400附加地包括将CAN控制器404和408连接到飞行模块412和414的CAN总线416和418。
在本示例中，第一CAN控制器404被配置为根据系统400的操作状态来控制飞行模块412和414中的一个或两个。例如，在正常操作状态下，第一CAN控制器404可以被配置为经由CAN总线416排他地控制飞行模块412，尽管在正常操作状态下CAN总线418可以将信号从第一CAN控制器404发送到飞行模块414。在正常操作状态期间，尽管飞行模块414可以从CAN控制器404和406两者接收控制信号，但是飞行模块414可以被配置为仅响应于从第二CAN控制器406接收到的控制信号来执行功能。类似地，在正常操作状态期间，飞行模块412可以被配置为仅响应于从第一CAN控制器404接收到控制信号来执行功能。
在本示例中，飞行模块412被配置为经由CAN总线416但不经由CAN总线418发送飞行信号，并且飞行模块414被配置为经由CAN总线418但不经由CAN总线416发送飞行信号。然而，CAN控制器404和406可以从飞行模块412和414两者接收飞行信号，因为两个CAN控制器都连接到两条CAN总线。这样，即使一个CAN控制器发生故障，另一个CAN控制器也能够从飞行模块412和414接收飞行信号。
如以上关于图3B所描述的，一些飞行模块可以执行与其他飞行模块冗余的功能。在本示例中，飞行模块414可以执行与由飞行模块412执行的功能冗余的功能。因此，飞行模块412可以被称为主飞行模块，并且飞行模块414可以被称为辅飞行模块。以这种方式，系统400可以具有多个冗余点。如果第一CAN控制器404发生故障，第二CAN控制器406可以控制飞行模块412和414，并且如果主飞行模块412发生故障，辅飞行模块414可以继续执行功能。以下描述了附加的示例实施例，其解释了基于CAN的通信系统可以在其中操作的各种环境。
在本示例和下面的示例中，系统的各种CAN节点不对称连接。也就是说，CAN节点被连接，使得它们可以经由一条CAN总线接收和发送信号，但只能从另一条CAN总线接收信号。例如，飞行模块412可以经由CAN总线416发送和接收信号，但是只能经由CAN总线418接收信号。类似地，飞行模块414可以经由CAN总线418发送和接收信号，但是只能经由CAN总线416接收信号。控制器404和406类似地连接到CAN总线416和418。以这种方式，如果一个CAN节点发生故障，使得它连续地通过一条CAN总线发送信号并淹没或干扰该CAN总线上的其他信号，则另一条CAN总线可以继续在CAN节点之间传递信号。
图5A是根据示例实施例的基于CAN的通信系统500的简化框图。系统500包括控制层402和多个飞行模块。控制层402包括以上关于图4描述的CAN控制器404和406，并且附加地包括CAN控制器508。飞行模块包括非飞行关键模块522和524以及飞行关键模块520，以及以上关于图4描述的模块412和414。尽管在图5中仅描绘了三个CAN控制器和五个飞行模块，但是本领域技术人员应该容易理解，系统500内可以包括附加的控制器或模块。
系统500还包括以上关于图4描述的CAN总线416和418。在本示例中，CAN总线416连接CAN控制器404、508和406以及飞行模块522、524、520、416和418中的每一个。CAN总线418连接CAN控制器404、508和406以及飞行模块520、412、414和524中的每一个，但是不连接非飞行关键模块522。因此，CAN总线418可以比CAN总线416具有更少的潜在故障点。例如，飞行模块522可能发生故障，使得它用信号充斥CAN总线416，使得系统的其它CAN节点难以解释系统500内的信号。然而，这种故障不会影响CAN总线418的操作，并且飞行模块520、524、412和414可以基于从CAN总线418接收到的信号而不基于从CAN总线416接收到的信号来操作。
尽管在本示例中，飞行模块522被描绘为仅经由CAN总线416接收控制信号，但是应当理解，每个飞行模块可以连接到系统的每条CAN总线。在其他示例中，若干飞行模块可能只连接到一条CAN总线，而没有连接到另一条CAN总线。在其他示例中，每个非飞行关键模块可以以与模块424相同的方式配置，其中模块424被配置为经由CAN总线416和CAN总线418两者接收信号，但是仅经由CAN总线416发送飞行信号。飞行模块的其他配置也是可能的。
图5B是在其中一个CAN控制器发生故障的基于CAN的通信系统500的简化框图。在本示例中，CAN控制器508已经遭遇了故障。CAN控制器的故障可能包括收发器故障或处理器故障，但其他类型的故障也是可能的。在本示例中，CAN控制器508发生故障，使得它不能发送控制信号。
在系统500的正常操作状态下，CAN控制器404和CAN控制器508可以主要在CAN总线416上操作。也就是说，它们都可以经由CAN总线416接收和发送信号，而只经由CAN总线418接收信号。因为有两个CAN控制器主要在CAN总线416上操作，因此它们可以对信号进行协调以控制飞行模块。例如，多个飞行模块中的一些飞行模块可以对从CAN控制器404发送的控制信号赋予更高的优先级，而其他飞行模块可以对从CAN控制器508发送的控制信号赋予更高的优先级。在其他示例中，CAN控制器404可以发送预定集合的控制信号，而CAN控制器508可以发送另一预定集合的控制信号。在附加的示例中，CAN控制器404可以只发送用于控制某些飞行模块(诸如模块520和412)的控制信号，而CAN控制器508可以只发送用于控制其他飞行模块(诸如模块522和524)的控制信号。在其他示例中，飞行模块可以将从CAN控制器404和508接收到的命令转换成单个可动作的命令。在这些示例中，飞行模块可以使用中间值选择算法来组合这些命令，尽管其他算法也是可能的。
在本示例中，系统500已经遭遇了故障状态，因为CAN控制器508不能向飞行模块发送控制信号。然而，因为CAN控制器404在CAN总线416上操作，CAN控制器404可以控制每个飞行模块，就像CAN控制器508正在正常操作一样。例如，响应于确定CAN控制器508的故障状态，CAN控制器404可以发送CAN控制器508在正常时会发送的附加控制信号。在其他示例中，CAN控制器可以改变其控制信号来控制每个飞行模块。在其他示例中，飞行模块可以确定CAN控制器508的故障状态，并且响应于确定CAN控制器508的故障状态，可以对从CAN控制器404接收到的控制信号赋予更高的优先级。以这种方式，系统500可以为以上关于图4描述的系统400提供附加的冗余。
确定CAN控制器508的故障状态可以包括通过系统500的CAN节点(诸如CAN控制器404或飞行模块522、524、520、412或414之一)接收CAN控制器508在某个时间段内没有发送控制信号。例如，如果CAN控制器508在满足或超过控制信号等待阈值的时段内没有发送控制信号，CAN控制器404可以开始控制先前由CAN控制器508控制的飞行模块，就像CAN控制器508正在正常操作一样。确定CAN节点的故障状态的其他方式也是可能的。
图5C是在其中两个CAN控制器发生故障的基于CAN的通信系统500的简化框图。在本示例中，CAN控制器404和508发生故障。也就是说，CAN控制器404和CAN控制器508都不能向飞行模块发送控制信号。因为CAN控制器404和508已经发生故障，使得两者都不能发送控制信号，因此飞行模块520、412和414只可以从CAN控制器406接收控制信号，且飞行模块522根本不可以接收任何控制信号。飞行模块可以单独地或共同地确定CAN控制器404和508的故障状态。在其他示例中，系统500的另一CAN控制器可以确定另一CAN控制器的故障状态。在本示例中，CAN控制器406可以确定CAN控制器404和508的故障状态。
响应于确定故障状态，CAN控制器406可以经由CAN总线418向飞行模块520、412和414发送控制信号，使得CAN控制器406控制飞行模块520、412和414。在一些示例中，CAN控制器406可以响应于确定故障状态而发送附加控制信号。这样的附加控制信号可以向飞行模块520、412和414指示它们应该遵守通过CAN总线418接收到的控制信号。例如，附加控制信号可以具有比在确定CAN控制器404和508的故障状态之前发送的控制信号更高的优先级。在其他示例中，控制信号可以向飞行模块指示CAN控制器404和508的故障状态，并且飞行模块可以响应于从CAN控制器406接收到控制信号而单独地确定从而执行功能。在其他示例中，附加控制信号可以保持不改变，并且飞行模块可以确定故障状态。
在本示例中，飞行模块522和524不从CAN控制器404和406接收任何控制信号。飞行模块522和524可以被配置为单独地或共同地确定没有接收到信号。响应于确定没有接收到控制信号，飞行模块522和524两者都可以恢复到默认操作状态。在默认操作状态下，飞行模块522和524可以依赖于存储在与飞行模块相关联的存储器上的指令。例如，在飞行模块522和524包括飞行传感器的示例中，指令可以由与飞行模块522和524相关联的处理器执行，以使飞行模块继续发送飞行传感器数据，尽管没有接收到控制信号。系统500的每个飞行模块可以基于系统500的环境在默认操作状态下类似地操作。
在本示例中，尽管CAN控制器404和508发生故障，但飞行模块可以继续通过CAN总线416发送信号。例如，飞行模块520、412或414中的一个或多个可以用作CAN控制器406和飞行模块522之间的中继站。此外，飞行模块522、524、520和412可以继续经由CAN总线416向CAN控制器406发送飞行信号。CAN控制器406可以使用从飞行模块接收到的飞行信号来确定经由CAN总线418发送给飞行模块的控制信号。
尽管在本示例中，CAN控制器404和508被描绘为不能通过CAN总线416发送控制信号，但是系统500的CAN控制器的故障状态可以包括不能接收信号。例如，与CAN控制器404相关联的收发器可能发生故障，使得CAN控制器404不能经由CAN总线416接收信号。控制器404可以向系统500的其它CAN节点发送指示其不能经由CAN总线416接收信号的信号。响应于接收到这样的信号，另一CAN控制器(诸如CAN控制器406)或者飞行模块(诸如飞行模块414)可以用作中继站，并且经由CAN总线418向CAN控制器404发送信号。
图5D是在其中一个CAN控制器发生故障的基于CAN的通信系统500的简化框图。在本示例中，CAN控制器406已经遭遇了故障，使得它不能经由CAN总线418发送控制信号。在本示例中，CAN控制器404和508可以正常操作，使得它们可以经由CAN总线416发送和接收信号，同时经由CAN总线418接收其他信号。这样，非飞行关键模块522可以正常操作，因为它只在CAN总线416上操作，并且飞行关键模块520和412也可以正常操作，因为它们被配置为响应于经由CAN总线416接收到的信号来执行功能。
响应于确定CAN控制器406的故障状态，CAN控制器404、CAN控制器508、或两者可以发送用于控制飞行模块414的附加控制信号。飞行模块414可以继续经由CAN总线418发送飞行信号，并且CAN控制器404和508可以接收飞行信号。在其他示例中，CAN控制器404和508可以不发送附加信号。而是，因为飞行模块414可以执行与由飞行模块412执行的功能冗余的功能，所以飞行模块414可以简单地响应于接收到经由CAN总线416接收到的指向飞行模块412的控制信号来执行功能。
图5E是在其中一条CAN总线发生故障的基于CAN的通信系统500的简化框图。在本示例中，CAN总线416发生故障，使得系统500的CAN节点不能经由CAN总线416发送或接收信号。结果，CAN控制器404和508不能发送控制信号，非飞行关键模块522不能接收或发送信号，并且飞行模块520、522和412只能经由CAN总线418接收信号但不能发送信号。在本示例中，只有飞行模块414可以正常操作。这样，与系统500相关联的飞行器可能必须着陆。
控制器406可以通过确定其在信号等待阈值时间内没有经由总线416接收到任何信号来确定总线416的故障状态。响应于确定故障状态，CAN控制器406可以向飞行模块520和412发送控制信号。因为系统500的控制器可以基于从飞行模块接收到的信号(诸如传感信号)来确定控制信号，所以控制信号可以简单地指导飞行模块执行预定动作。例如，控制信号可以指导飞行模块执行着陆功能。
图5F是在其中一条CAN总线发生故障的基于CAN的通信系统500的简化框图。在本示例中，CAN总线418发生故障，使得系统500的CAN节点都不能经由CAN总线418发送或接收信号。结果，CAN控制器406不能发送控制信号，并且飞行模块414只能经由CAN总线418接收信号。在本示例中，CAN控制器404和508以及飞行模块522、524、520和412可以正常操作。
CAN控制器404、CAN控制器508、或两者都可以确定它们在信号等待阈值时间内没有经由总线418接收到任何信号来确定总线418的故障状态。响应于确定故障状态，CAN控制器404和508可以向飞行模块414发送控制信号。因为系统500的控制器可以基于从飞行模块接收到的信号(诸如传感信号)来确定控制信号，所以控制信号可以基于从飞行模块522、524、520和/或412接收到的信号。因为更多的控制器和飞行模块可以主要在CAN总线416上操作，而不是在CAN总线418上操作，所以尽管CAN总线416发生故障，但是与系统500相关联的飞行器可以继续操作。
尽管在图4-5F中只描绘了一组冗余飞行模块(飞行模块412和414)，但是应该理解，几个飞行模块可以执行与由系统中的其他飞行模块执行的功能冗余的功能。例如，系统500可以包括执行与由飞行模块520执行的功能冗余的功能的附加飞行模块。这样，即使在诸如CAN总线416的CAN总线发生故障的情况下，与系统500相关联的飞行器也可以保持在空中，或者甚至正常操作。然而，CAN控制器可以发送控制信号，该控制信号被配置为减轻与系统500中的附加故障相关联的风险，该控制信号诸如使飞行模块将飞行器着陆的控制信号。
图6是根据示例实施例的飞行器600的俯视图。在本示例中，飞行器600包括控制区610、612、614、616和618。控制区610包括具有多个螺旋桨604和多个副翼606的翼602。控制区616和618各自包括多个螺旋桨604，并且控制区608和614各自包括多个螺旋桨604和稳定器608。这些组件可以与飞行器600的基于CAN的通信系统的CAN节点相关联。例如，每个控制区可以包括以上关于图5A-5F描述的系统500的一个或多个CAN节点。因为螺旋桨、副翼、和稳定器可能直接影响飞行器600是否能够保持在空中，所以这些组件可以由基于CAN的通信系统的飞行关键模块控制。
在一些示例中，响应于确定系统的一个或多个检测到的故障状态，基于CAN的通信可以使飞行器600执行动作。例如，该系统可以使飞行器600着陆。在其他示例中，该系统可以使飞行器600返回到家庭基地。在其他示例中，该系统可以使飞行器600在着陆或返回家庭基地之前卸载飞行器携带的包件。其他动作也是可能的。
如以上关于图5A-5F所描述的，基于CAN的通信系统的某些故障状态可能会阻止飞行关键模块发送或接收信号。飞行模块也可能独立地发生故障。例如，飞行器600的螺旋桨604中的一个或多个可能发生故障。
在示例场景中，与控制区614相关联的飞行模块可能发生故障。由于故障，控制区614的的螺旋桨604中的一个或多个可能停止操作，从而产生围绕飞行器600的中心轴的俯仰力矩。
系统的一个或多个CAN节点可以确定飞行模块的故障状态。例如，CAN控制器可以确定飞行模块已经停止发送信号，并且从而确定故障状态。在其他示例中，传感器可以确定故障。例如，方位传感器可以确定飞行器600正朝着控制区614的不可操作的螺旋桨倾斜。作为响应，一个或多个CAN控制器可以向与控制区610、612、616和618相关联的飞行模块发送控制信号，该控制信号指导飞行模块对不可操作的螺旋桨进行补偿并使飞行器缓慢下降以便着陆。在其他示例场景中，冗余飞行模块可被指导以接管对控制区614的控制。
响应于确定飞行器600的故障状态来确定要执行的飞行相关功能可以根据哪个组件已经遭遇了故障状态以及其他组件发生故障的可能性。例如，一个或多个CAN控制器可以确定统计学上的故障可能性度量，并且只要所确定的故障可能性度量保持在第一故障可能性阈值以下，就控制飞行器600继续执行任务，并且如果故障可能性度量满足或超过该阈值，则可以控制飞行器600着陆。不同的动作可以基于不同的故障可能性阈值。例如，返回家庭基地可以与第二阈值相关联，而放下飞行器携带的包件可以与第三阈值相关联。其他动作和阈值也是可能的。
计算故障可能性度量可以基于与飞行器600的现有组件相关联的故障可能性。例如，物体避让传感器可以具有在一千个飞行小时中出现一次故障的可能性，CAN总线可以具有在五十万个飞行小时中出现一次故障的可能性，并且CAN控制器可以具有在两万个飞行小时中出现一次故障的可能性。其他组件可以具有其他故障可能性。故障可能性度量可以基于这些值中的每一个，并且可以在一个组件发生故障时进行调整。例如，如果飞行模块发生故障，则可以调整故障可能性度量以反映飞行模块已经发生故障。此外，该度量可以附加地对各种组件赋予不同的权重。例如，CAN总线可以被赋予比CAN控制器更多的权重，CAN控制器可以被赋予比飞行关键模块更多的权重，飞行关键模块可以被赋予比非飞行关键模块更多的权重。冗余组件也可以被赋予不同的权重。例如，三冗余的飞行模块可以被赋予比双冗余的飞行模块更少的权重。计算故障可能性度量的其他方法也是可能的。
图7示出了根据示例实施例的多个信号。如上所述，确定CAN控制器或飞行模块的故障状态可以包括从CAN总线接收信号并分析接收到的信号。例如，CAN控制器可以预期在时间t1和t2之间接收信号700。例如，预期信号可以指定特定飞行模块的标识符或特定消息标识符。
替代的，CAN控制器可以接收诸如信号702的信号，该信号简单地包括以基于CAN的通信系统的公共电压为中心的噪声。在其他示例中，CAN控制器可以接收偏离预期信号的信号，诸如信号704。在任一情况下，CAN控制器可以确定飞行模块已经遭遇了故障状态，并如上所述做出响应。
应当理解，尽管信号700和704描绘了高速CAN信令，但是也可以使用低速CAN信令或其他类型的信令。
图8是示出示例方法800的流程图。图8所示的方法可以由以上参考图3-6描述的任何系统来执行。
此外，对于图8所示的方法以及本文公开的其他过程和方法，流程图示出了本实施例的一种可能实施方式的功能和操作。在这点上，一些块可以表示程序代码的模块、分段、或部分，该程序代码包括可由处理器执行以实施过程中的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，诸如像寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)那样的短时间存储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，诸如像只读存储器(read only memory，ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(ompact-disc read onlymemory，CD-ROM)那样的辅助或持久长期存储。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、或其他制品。
此外，对于本文公开的方法和其他过程和方法，图8中的每个块可以表示被连线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。
块802可被执行以通过第一CAN控制器(诸如CAN控制器404)向主飞行模块和辅飞行模块(诸如飞行模块412和414)发送主控制信号。
块804可被执行以响应于从第一CAN控制器接收到主控制信号，由主飞行模块而不由辅飞行模块执行飞行相关功能。
块806可被执行以通过第二CAN控制器(诸如CAN控制器406)向辅飞行模块和主飞行模块发送辅控制信号。
块808可被执行以响应于从第二CAN控制器接收到辅控制信号，由辅飞行模块而不由主飞行模块执行与由主飞行模块执行的飞行相关功能冗余的飞行相关功能。
在一些实施例中，方法800还可以包括由第一CAN控制器从主飞行模块和从辅飞行模块接收飞行信号。该方法还可以包括由第一CAN控制器基于接收到的飞行信号确定附加的主控制信号。该方法还可以包括由第二CAN控制器从辅飞行模块和主飞行模块接收飞行信号。该方法还可以进一步包括由第二CAN控制器基于接收到的飞行信号确定附加的辅控制信号。
在这些实施例中，在正常操作状态期间，第一CAN控制器可以基于从主飞行模块接收到的飞行信号而不基于从辅飞行模块接收到的飞行信号来确定附加的主控制信号。此外，在正常操作状态期间，第二CAN控制器可以基于从辅飞行模块接收到的飞行信号而不基于从主飞行模块接收到的飞行信号来确定附加的辅控制信号。
在一些实施例中，方法800还可以包括确定主飞行模块的故障状态。该方法还可以包括，响应于确定主飞行模块的故障状态，由第一CAN控制器和第二CAN控制器基于从辅飞行模块接收到的飞行信号而不基于从主飞行模块接收到的飞行信号来确定附加控制信号。
在一些实施例中，方法800还可以包括由诸如控制器508的第三CAN控制器向主飞行模块发送第三(tertiary)控制信号，其中第三控制信号与由第一CAN控制器发送的主控制信号冗余。该方法还可以包括确定第一CAN控制器的故障状态。确定第一CAN控制器的故障状态可以包括确定第一CAN控制器已经停止发送主控制信号。该方法还可以包括，响应于确定第一CAN控制器的故障状态，由第三CAN控制器改变第三控制信号，使得主飞行模块继续执行飞行任务，就好像第一CAN控制器仍在发送主控制信号一样。
在一些实施例中，主飞行模块和辅飞行模块可以被包括在多个飞行关键模块中。在这些实施例中，方法800还可以包括确定非飞行关键模块的故障状态。该方法还可以包括，响应于确定非飞行关键模块的故障状态，由第一CAN控制器和第二CAN控制器继续分别发送主控制信号和辅控制信号。
在一些实施例中，方法800还可以包括确定第一CAN总线的故障状态，其中该第一CAN总线被配置为将主控制信号从第一CAN控制器发送到主飞行模块。该方法还可以包括，响应于确定第一CAN总线的故障状态，由主飞行模块基于由第二CAN控制器经由第二CAN总线发送的控制信号执行飞行相关功能。
V.结论
附图中所示的特定布置不应被视为限制性的。应当理解，其他实施方式可以包括更多或更少的给定图中所示的每个元件。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。此外，示例性实施方式可以包括图中未示出的元件。
此外，虽然本文已经公开了各种方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对于本领域技术人员来说将是明显的。本文公开的各种方面和实施方式是为了说明的目的，而不是旨在限制，真正的范围和精神由所附权利要求来指示。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，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以及在附图中示出的，本公开的各个方面可以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被考虑。
在本文中，术语飞行操作包括由飞行器或系统执行的任何操作或飞行相关功能，包括由飞行器或系统的任何传感器、致动器、处理器、模块、或组件在飞行期间执行的动作，或者直接进行或跟随飞行器或系统的飞行而执行的动作。

Claims (30)

1.一种方法，包括：
基于多个故障可能性确定飞行器的统计故障可能性度量，其中所述多个故障可能性中的每个各自故障可能性表示飞行器的多个控制器局域网(CAN)节点中的相应CAN节点将在飞行器的给定时间范围内发生故障的概率，并且其中确定统计故障可能性度量包括基于所述多个CAN节点中的第一CAN节点是至少双冗余的，与所述多个CAN节点中的非冗余CAN节点的相应故障可能性不同地对第一CAN节点的相应故障可能性进行加权；
根据统计故障可能性度量执行飞行器的动作；
由第一CAN节点经由连接到所述多个CAN节点的CAN总线发送信号；
基于接收到第一CAN节点发送的信号，由所述多个CAN节点中的第二CAN节点确定第一CAN节点的故障状态；
基于确定第一CAN节点的故障状态，调整飞行器的统计故障可能性度量，其中调整后的统计故障可能性度量指示由第一CAN节点的故障状态引起的、与第一CAN节点相关联的冗余的减少；
确定飞行器的调整后的统计故障可能性度量满足或超过故障可能性阈值；以及
响应于确定飞行器的调整后的统计故障可能性度量满足或超过故障可能性阈值，由CAN控制器改变飞行器的动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定统计故障可能性度量包括基于与所述多个CAN节点相关联的飞行器的多个组件的故障可能性来确定统计故障可能性度量。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
基于与所述多个组件中的每一个相关联的飞行次数来确定飞行器的所述多个组件的故障可能性。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定与第一CAN节点相对应的飞行器的组件的类型，其中确定调整后的统计故障可能性度量包括基于与第一CAN节点相对应的组件的类型确定调整后的统计故障可能性度量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于与第一CAN节点相对应的组件的类型确定调整后的统计故障可能性度量包括基于第一CAN节点是否是飞行关键飞行模块来确定调整后的统计故障可能性度量。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，第一CAN节点在经历第一CAN节点的故障状态之前是三冗余的，并且其中基于与第一CAN节点相对应的组件的类型确定调整后的统计故障可能性度量包括基于确定与第一CAN节点相关联的冗余在经历第一CAN节点的故障状态之后减少到双冗余，来确定调整后的统计故障可能性度量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，基于确定与第一CAN节点相关联的冗余在经历第一CAN节点的故障状态之后减少到双冗余来确定调整后的统计故障可能性度量包括基于确定第一CAN节点在经历第一CAN节点的故障状态之前是三冗余并且在经历第一CAN节点的故障状态之后与双冗余相关联，在确定调整后的统计故障可能性度量时比在确定统计故障可能性度量时对第一CAN节点加权更多。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述故障可能性阈值是多个故障可能性阈值之一，其中所述多个故障可能性阈值中的每个故障可能性阈值对应于飞行器的不同动作，并且其中改变飞行器的动作包括基于调整后的统计故障可能性度量满足或超过所述多个故障可能性阈值中的哪一个来改变飞行器的动作。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，改变飞行器的动作包括使飞行器着陆。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，飞行器的动作包括使飞行器返回基地。
11.一种系统，包括：
飞行器；
多个控制器局域网(CAN)节点，包括第一CAN节点和第二CAN节点；
多个处理器；
非暂时性计算机可读介质；以及
程序指令，其被存储在所述非暂时性计算机可读介质上并可由所述多个处理器执行以执行权利要求1-10中任一项的方法。
12.一种系统，包括:
多个飞行模块，包括主飞行模块和辅飞行模块，其中所述主飞行模块和所述辅飞行模块被配置为冗余地执行功能，使得当所述主飞行模块发生故障时，冗余功能继续使所述系统执行飞行操作；
第一控制器局域网络(CAN)控制器；
第二CAN控制器；
第一CAN总线，被配置为将主控制信号从所述第一CAN控制器发送到所述主飞行模块和所述辅飞行模块；和
第二CAN总线，被配置为将辅控制信号从所述第二CAN控制器发送到所述主飞行模块和所述辅飞行模块；
其中，在正常操作状态期间，所述主飞行模块被配置为响应于接收到所述主控制信号，而不响应于接收到所述辅控制信号，来执行功能，并且
其中，所述辅飞行模块被配置为响应于接收到所述辅控制信号，而不响应于接收到所述主控制信号，来执行功能。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述冗余功能被配置为在正常操作状态期间引起飞行操作。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一CAN控制器还被配置为响应于确定所述第二CAN控制器的故障状态来控制所述辅飞行模块，并且其中，所述第二CAN控制器还被配置为响应于确定所述第一CAN控制器的故障状态来控制所述辅飞行模块。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一CAN控制器还被配置为接收由所述第二CAN控制器经由所述第二CAN总线发送的所述辅控制信号，并且其中，所述第二CAN控制器还被配置为接收由所述第一CAN控制器经由所述第一CAN总线发送的所述主控制信号。
16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个飞行模块包括非飞行关键模块和多个飞行关键模块，并且其中，所述多个飞行关键模块包括所述主飞行模块和所述辅飞行模块。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一CAN控制器还被配置为控制所述非飞行关键模块，并且其中，所述第二CAN控制器不被配置为控制所述非飞行关键模块。
18.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一CAN控制器、第二CAN控制器、和所述多个飞行模块中的每一个被包含在所述系统的多个CAN节点内，并且其中，所述多个CAN节点中的CAN节点经由所述第一CAN总线而不经由所述第二CAN总线发送信号，并且其中所述多个CAN节点中的其他CAN节点经由所述第二CAN总线而不经由所述第一CAN总线发送信号。
19.根据权利要求12所述的系统，还包括第三CAN控制器，被配置为控制主飞行模块，所述第三CAN控制器对于所述第一CAN控制器是冗余的。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第三CAN控制器被配置为:
经由所述第一CAN总线向所述主飞行模块发送第三控制信号；
经由所述第一CAN总线向所述辅飞行模块发送第三控制信号；和
经由所述第一CAN总线从所述主飞行模块接收主飞行信号。
21.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一CAN控制器和所述第二CAN控制器各自包括处理器，所述处理器被配置为确定所述系统的故障状态，并响应于确定所述故障状态来发送控制信号。
22.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一CAN控制器、所述第二CAN控制器、所述主飞行模块和所述辅飞行模块每个包括所述系统的多个处理器中的处理器。
23.一种方法，包括:
由第一控制器局域网络(CAN)控制器向主飞行模块和辅飞行模块发送主控制信号；
响应于从所述第一CAN控制器接收到所述主控制信号，由所述主飞行模块而不由所述辅飞行模块执行飞行相关功能；
由第二CAN控制器向所述辅飞行模块和所述主飞行模块发送辅控制信号；和
响应于从所述第二CAN控制器接收到所述辅控制信号，由所述辅飞行模块而不由所述主飞行模块执行对于由所述主飞行模块执行的飞行相关功能冗余的飞行相关功能。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括:
由所述第一CAN控制器从所述主飞行模块和从所述辅飞行模块接收飞行信号；
由所述第一CAN控制器基于接收到的飞行信号确定附加的主控制信号；
由所述第二CAN控制器从所述辅飞行模块和从所述主飞行模块接收飞行信号；和
由所述第二CAN控制器基于接收到的飞行信号确定附加的辅控制信号。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，在正常操作状态期间，所述第一CAN控制器基于从所述主飞行模块接收到的飞行信号，而不基于从所述辅飞行模块接收到的飞行信号，来确定所述附加的主控制信号，并且其中，在正常操作状态期间，所述第二CAN控制器基于从所述辅飞行模块接收到的飞行信号，而不基于从所述主飞行模块接收到的飞行信号，来确定所述附加的辅控制信号。
26.根据权利要求24所述的方法，还包括:
确定所述主飞行模块的故障状态；和
响应于确定所述主飞行模块的故障状态，由所述第一CAN控制器和所述第二CAN控制器基于从所述辅飞行模块接收到的飞行信号而不基于从所述主飞行模块接收到的飞行信号来确定附加控制信号。
27.根据权利要求23所述的方法，还包括:
由第三CAN控制器向所述主飞行模块发送第三控制信号，其中，所述第三控制信号对于由所述第一CAN控制器发送的所述主控制信号是冗余的；
确定所述第一CAN控制器的故障状态，其中，确定所述第一CAN控制器的故障状态包括确定所述第一CAN控制器已经停止发送所述主控制信号；和
响应于确定所述第一CAN控制器的故障状态，由所述第三CAN控制器改变第三控制信号，使得所述主飞行模块继续执行飞行任务，如同所述第一CAN控制器仍在发送主控制信号一样。
28.根据权利要求23所述的方法，其中，所述主飞行模块和辅飞行模块被包含在多个飞行关键模块内，该方法还包括:
确定非飞行关键模块的故障状态；和
响应于确定非飞行关键模块的故障状态，由所述第一CAN控制器和所述第二CAN控制器继续分别发送所述主控制信号和所述辅控制信号。
29.根据权利要求23所述的方法，还包括:
确定第一CAN总线的故障状态，所述第一CAN总线被配置为将所述主控制信号从所述第一CAN控制器发送到所述主飞行模块；和
响应于确定所述第一CAN总线的故障状态，由所述主飞行模块基于所述第二CAN控制器经由第二CAN总线发送的控制信号来执行飞行相关功能。
30.一种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行权利要求1-10和23-29中任一项的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10494095B2 (en) * 2017-08-18 2019-12-03 Textron Innovations Inc. Hybrid powered unmanned aircraft system
US11155341B2 (en) * 2018-07-30 2021-10-26 Honeywell International Inc. Redundant fly-by-wire systems with fault resiliency
US11136118B2 (en) * 2018-08-30 2021-10-05 Amazon Technologies, Inc. Six degree of freedom aerial vehicle control methods responsive to motor out situations
US11097834B2 (en) 2019-02-19 2021-08-24 Honeywell International Inc. Fly-by-wire systems and related operating methods
EP3931098A4 (en) 2019-03-01 2022-11-16 Pratt & Whitney Canada Corp. NORMAL OPERATION OF HYBRID ELECTRIC DRIVE SYSTEMS
CA3132290A1 (en) 2019-03-01 2020-09-10 Michael Krenz Indicators for hybrid electrical powerplants
CA3134499A1 (en) 2019-04-25 2020-10-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Control systems for hybrid electric powerplants
US11273906B2 (en) * 2019-05-10 2022-03-15 Honeywell International Inc. Redundant fly-by-wire systems with fault resiliency
CN111045451B (zh) * 2019-12-16 2022-10-18 西安航空学院 飞机的控制系统和飞机
JP2023523396A (ja) * 2020-05-04 2023-06-05 オーテリオン・アクチェンゲゼルシャフト ソフトウェア定義ドローンのためのシステムおよび方法
US11794917B2 (en) 2020-05-15 2023-10-24 Pratt & Whitney Canada Corp. Parallel control loops for hybrid electric aircraft
US11958622B2 (en) 2020-05-15 2024-04-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Protection functions
CN112147928B (zh) * 2020-09-15 2022-02-25 北京神州飞航科技有限责任公司 一种双can总线多冗余热备份飞控计算机系统及方法
CN112491678A (zh) * 2020-11-16 2021-03-12 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司 数字电平传输电路及方法
EP3998200B1 (en) * 2021-02-19 2024-04-24 Lilium eAircraft GmbH Fault tolerant aircraft flight control system
US20220306294A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 Textron Systems Corporation Flight control arrangement using separate fixed-wing and vtol control modules
US11435761B1 (en) * 2021-07-23 2022-09-06 Beta Air, Llc System and method for distributed flight control system for an electric vehicle
CN113848977B (zh) * 2021-10-09 2023-12-22 广东汇天航空航天科技有限公司 飞行器控制方法、系统及飞行控制器
WO2023062751A1 (ja) * 2021-10-13 2023-04-20 株式会社Acsl コントローラおよびドローンシステム
CN114281744A (zh) * 2021-12-23 2022-04-05 北京天融信网络安全技术有限公司 一种can总线中继电路、控制方法、装置、电子设备

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050129037A1 (en) * 2003-11-19 2005-06-16 Honeywell International, Inc. Ring interface unit
JP2009523658A (ja) * 2006-01-17 2009-06-25 ガルフストリーム・エアロスペース・コーポレイション 分散型飛行制御システムのバックアップ制御のための装置及び方法
US8151024B2 (en) * 2009-05-28 2012-04-03 Honeywell International Inc. Reconfigurable virtual backplane systems and methods
US8515609B2 (en) * 2009-07-06 2013-08-20 Honeywell International Inc. Flight technical control management for an unmanned aerial vehicle
US8447553B1 (en) * 2010-07-22 2013-05-21 Kevin Roe Expert system reliability assistance for electronics
US8935015B2 (en) 2011-05-09 2015-01-13 Parker-Hannifin Corporation Flight control system with alternate control path
US9187182B2 (en) * 2011-06-29 2015-11-17 Orbital Australia Pty Limited Method of controlling operation of an unmanned aerial vehicle
FR2996651B1 (fr) 2012-10-05 2014-12-12 Airbus Operations Sas Systeme de commande de vol utilisant des calculateurs simplex et aeronef le comportant
JP6133506B2 (ja) * 2014-04-17 2017-05-24 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 飛行制限区域に対する飛行制御
US9310221B1 (en) 2014-05-12 2016-04-12 Unmanned Innovation, Inc. Distributed unmanned aerial vehicle architecture
FR3027477B1 (fr) * 2014-10-17 2017-12-29 Thales Sa Commutateur de transmission de donnees entre reseaux heterogenes pour aeronef
US20160307447A1 (en) * 2015-02-13 2016-10-20 Unmanned Innovation, Inc. Unmanned aerial vehicle remote flight planning system
US9825918B2 (en) * 2015-05-22 2017-11-21 Nxp B.V. Controller area network (CAN) device and method for operating a CAN device
US10059459B2 (en) * 2015-05-28 2018-08-28 Kespry Inc. Unmanned aerial vehicle recovery system
US10766627B2 (en) * 2015-05-29 2020-09-08 Verity Studios Ag Aerial vehicle
US10423884B2 (en) * 2015-06-04 2019-09-24 The Mathworks, Inc. Extension of model-based design to identify and analyze impact of reliability information on systems and components
US9986036B2 (en) * 2015-07-16 2018-05-29 Ge Aviation Systems, Llc Apparatus and method of operating a system
AU2016314770A1 (en) 2015-09-03 2018-03-29 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Unmanned aerial vehicle control techniques
US9471064B1 (en) * 2015-12-08 2016-10-18 International Business Machines Corporation System and method to operate a drone
US10202088B2 (en) * 2016-01-15 2019-02-12 Hamilton Sundstrand Corporation Combined remote sensing, processing, and solid state power control system

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