CN117002764A - 无人飞行器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

公开了无人飞行器及其操作方法。该无人飞行器，包括：可充电电池；电源接口，用于电耦接到外部电源；充电电路，可操作以使用来自电源接口的电流对可充电电池充电；以及一个或多个控制系统，被配置为执行操作，包括：确定无人飞行器在执行运输任务时已经到达递送位置；响应于确定无人飞行器已经到达递送位置，启动通知过程以请求接收者辅助的再充电过程；确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平；基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，启动附加通知过程以请求(i)无人飞行器与电源的手动辅助的断开，以及(ii)接收者辅助将无人飞行器放置在无人飞行器能够启动第二飞行段的位置。

Description

无人飞行器及其操作方法

本申请是申请日为2018年12月17日，申请号为201880083106.9，发明名称为“航空运输任务期间的递送位置再充电方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及无人飞行器及其操作方法。

背景技术

无人(unmanned)系统，也可以称为自主载具(autonomous vehicle)，是能够在没有物理上存在的人类操作员的情况下行进的载具。无人系统可以以远程控制模式、自主模式或部分自主模式操作。

当无人系统以远程控制模式操作时，位于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载具的命令来控制无人载具。当无人系统以自主模式操作时，无人系统通常基于预编程的导航航路点(waypoint)、动态自动化系统或这些的组合进行移动。此外，一些无人系统可以以远程控制模式和自主模式两者操作，并且在某些情况下可以同时这样做。例如，作为示例，远程飞行员或驾驶员可能希望在手动执行另一任务(诸如操作用于接载对象的机械系统)时将导航交托给自主系统。

存在用于各种不同环境的各种类型的无人系统。例如，无人飞行器(UAV)被配置用于在空中操作(例如，飞行)。示例包括四旋翼飞机(quad-copters)和立式起落UAV等等。还存在用于混合操作的无人系统，在混合操作中，多环境操作是可能的。混合无人载具的示例包括能够在陆地和水上进行操作的两栖船(amphibious craft)或能够在水上和陆地上降落的水上飞机。其他示例也是可能的。

发明内容

无人飞行器(UAV)可用于将物品(诸如各种货物或食品)递送到接收者。在某些情况下，UAV递送任务可以涉及将一个或多个物品运输到指定递送位置处的接收者以及还将一个或多个物品从递送位置运回两者。在这种场景下，经常会存在停机(down-time)时间，其中UAV等待接收者提供要退还的一个或多个物品(等待退还用于消费递送的食品的可重复使用的器皿，或者等待接收者试穿递送的衣物)。这种停机时间可能会降低UAV提供递送服务的效率，因为它会减少UAV在给定时间量内能够完成的递送的数量。因此，示例实施例可以通过启动或请求启动递送位置处的接收者辅助的再充电过程来帮助在物品退还场景中更有效地利用UAV停机时间，使得UAV可以在这样的停机时间期间对其一个或多个电池再充电。

在一个方面，一种示例方法涉及：(a)在由UAV执行运输任务期间，确定UAV已经到达递送位置，其中，运输任务至少包括将有效载荷从装载位置运输到递送位置的第一飞行段(flight segment)、在递送位置处有效载荷的递送、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；(b)响应于确定UAV已经到达递送位置，启动通知过程，该通知过程指示应在递送位置处或附近启动接收者辅助的再充电过程；以及(d)确定接收者辅助的再充电过程已经将UAV的电池再充电到目标水平(level)，并响应地：(i)确定何时有效载荷的不可退还部分已经从UAV被移除以及有效载荷的可退还部分被耦接到UAV或由UAV保持；以及(ii)在不可退还部分被移除并且可退还部分被固定(secure)之后，启动运输任务的第二飞行段。

在另一方面，一种示例方法涉及：(a)在由UAV执行运输任务期间，确定UAV已经到达递送位置，其中，运输任务至少包括从源位置到用于递送有效载荷的递送位置的第一飞行段、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；(b)响应于确定UAV已经降落在递送位置：(i)提供接口，用于经由UAV的一个或多个接口组件来接收关于是否将在递送位置装载退还有效载荷的指示；以及(ii)启动通知过程，以指示应启动接收者辅助的再充电过程；(c)确定接收者辅助的再充电过程已经将UAV的电池再充电到目标水平；(d)当接收到没有退还有效载荷将在递送位置被装载以及接收者辅助的再充电过程已将电池再充电到目标水平的指示时，启动第二飞行段；以及(d)当接收到退还有效载荷将在递送位置被装载以及接收者辅助的再充电过程已将电池再充电到目标水平的指示时：确定何时有效载荷的退还部分被装载到UAV上或UAV中，以及响应地启动第二飞行段。

在另一方面，一种飞行器包括：可再充电电池；电源接口，用于电耦接至外部AC电源；AC/DC转换器，耦接至电源接口并且可操作以将交流电流转换成直流电流；充电电路，可操作以使用来自AC/DC转换器的直流电流来对可再充电电池充电；以及一个或多个控制系统。该一个或多个控制系统可操作以：(i)使UAV执行从装载位置到递送位置的第一飞行段，其中，第一飞行段是UAV执行的运输任务的一部分；(ii)确定UAV已经到达递送位置；(iii)响应于确定UAV已经到达递送位置：(a)确定何时有效载荷的不可退还部分从有效载荷隔舱被移除以及有效载荷的可退还部分被固定到有效载荷隔舱或在有效载荷隔舱内；以及(b)启动通知过程，以指示应启动接收者辅助的再充电过程，其中，接收者辅助的再充电过程涉及将电源接口连接到递送位置处的外部AC电源；以及(iv)响应于(a)确定接收者辅助的再充电过程已将UAV电池再充电到目标水平，以及(b)确定不可退还部分被移除以及可退还部分被固定，启动运输任务的第二飞行段。

在另一方面，一种无人飞行器的操作方法：确定无人飞行器在执行运输任务时已经到达递送位置，其中，所述运输任务至少包括将有效载荷从装载位置运输到递送位置的第一飞行段、在递送位置递送有效载荷、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；响应于确定无人飞行器已经到达递送位置，启动通知过程，请求接收者辅助的再充电过程，该过程包括无人飞行器与递送位置处或附近的电源的手动辅助的耦接；确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平；基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，启动附加通知过程，该过程包括请求(i)无人飞行器与电源的手动辅助的断开，以及(ii)接收者辅助将无人飞行器放置在无人飞行器能够启动第二飞行段的位置；确定有效载荷的不可返回部分何时已经从无人飞行器移除，并且有效载荷的可返回部分何时耦接到无人飞行器或由无人飞行器保持；以及在不可退还部分被移除并且可退还部分被固定之后，启动运输任务的第二飞行段。

在另一方面，一种无人飞行器，包括：可充电电池；电源接口，用于电耦接到外部电源；充电电路，可操作以使用来自电源接口的电流对可充电电池充电；以及一个或多个控制系统，被配置为执行操作，包括：确定无人飞行器在执行运输任务时已经到达递送位置，其中，所述运输任务至少包括将有效载荷从装载位置运输到递送位置的第一飞行段、在递送位置递送有效载荷、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；响应于确定无人飞行器已经到达递送位置，启动通知过程，请求接收者辅助的再充电过程，该过程包括无人飞行器的电力接口与递送位置处或附近的电源的手动辅助的耦接；确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平；基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，启动附加通知过程，该过程包括请求(i)无人飞行器与电源的手动辅助的断开，以及(ii)接收者辅助将无人飞行器放置在无人飞行器能够启动第二飞行段的位置；确定有效载荷的不可返回部分何时已经从无人飞行器移除，并且有效载荷的可返回部分何时耦接到无人飞行器或由无人飞行器保持；以及在不可退还部分被移除并且可退还部分被固定之后，启动运输任务的第二飞行段。

通过适当参考附图阅读以下详细描述，这些以及其他方面、优点和替选对于本领域普通技术人员而言将是清楚的。

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系统(unmanned aerial system)的组件的简化框图。

图3是示出根据示例实施例的分布式UAV系统的简化框图。

图4是示出根据示例实施例的用于航空运输提供者控制系统的示例布置的框图。

图5是示出根据示例实施例的方法的流程图。

图6是示出根据示例实施例的另一方法的流程图。

具体实施方式

本文描述了示例方法和系统。应当理解，词语“示例”和“示例”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例”或“示例”的任何实施例或特征不一定被解释为比其他实施例或特征优选或有利。本文描述的示例实施例不意味着是限制性的。将容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种不同的配置进行布置和组合，所有这些在本文中都被考虑。

此外，附图中所示的特定布置不应视为限制性的。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。更进一步，示例实施例可以包括图中未示出的元件。

I.概述

在无人飞行器(UAV)操作者利用UAV将物品运输到接收者(例如，从商户到消费者的UAV递送)的布置中，递送物品的运输任务可以涉及至少两个飞行航段(flight leg)——从物品的源(例如，商户的仓库或餐厅)到递送位置(例如，消费者的住所或递送地址)的第一飞行、以及从递送位置回到UAV操作者的位置的第二飞行，其中UAV可以被再充电以用于其下一物品运输任务。在这种配置下，用于运输任务的UAV航程(range)通常被考虑为是UAV在给定其电池的充电状态下可以行进的距离的一半(或少于一半)，以允许往返于递送位置的飞行。

在某些情况下，UAV递送任务可以涉及将一个或多个物品运输到指定的递送位置处的接收者以及还将一个或多个物品从递送位置运回两者。例如，当由UAV递送食品时，接收者可能会吃掉他们的食品，然后将可重复使用或可回收的器皿、餐具(tableware)、餐盘(dishware)或食品包装放回UAV中，使得UAV可以将其带回以重新用于后续递送和/或回收。作为另一示例，UAV可以将衣物递送给接收者，并在降落在递送位置处之后提供指定的试穿时段，在此期间，接收者具有将递送的衣物中的一些或全部放回同一UAV以退还给卖方的选项。

作为又一示例，UAV可以提供产品交换，其中UAV将新产品运输到接收者指定的递送位置(例如，接收者的住所或工作地址)。在递送新产品后，UAV可以允许接收者在一定时间段内将先前订购的(相同或不同类型)的产品放入UAV的隔舱(bay)中，或者以其他方式将先前订购的产品固定到UAV或者UAV有效载荷，以便将先前订购的产品退还给卖方。

在以上和其他场景中，经常存在停机时间，其中UAV在递送位置处等待接收者提供用于退还的一个或多个物品(或更一般地，用于从递送位置运走)。这种停机时间可能会降低UAV提供递送服务的效率，因为它减少UAV在给定时间量中能够完成的递送的数量。因此，示例实施例可以帮助更有效地利用物品退还场景中的UAV停机时间。更具体地，UAV可以启动或请求启动递送位置处的接收者辅助的再充电过程，使得UAV可以在这样的停机时间期间对其一个或多个电池再充电。

在另一方面，当一组电池供电的无人飞行器(UAV)被用于物品运输服务(例如，货物的递送)时，可以在一时间段内完成的运输飞行的量根据UAV需要对其电池再充电的时间量和频率而变化。此外，航程或覆盖范围将根据电池寿命而变化，这在很大程度上决定了UAV可以飞多远以递送物品。因此，改善电池容量、减轻电池重量、更有效地使用电池电力以及更快速且有效地对电池再充电的方法和系统是有益的。

在使用没有接收者辅助的再充电的电动载具的典型的递送场景中，递送航程被限制为完全充电时载具可以行进的距离的一半(以允许往返于递送位置的行进)。通过利用这种在递送位置处接收者辅助的再充电过程，示例方法可以帮助将UAV运输任务的递送航程扩展到多于UAV在其电池的当前充电状态下可以行进的距离的一半。具体地，通过利用允许UAV在递送位置处被(部分或完全)再充电的接收者辅助的再充电过程，UAV不需要为返航节省那么多(或可能的任何)电池电力。

II.说明性无人载具

在本文中，术语“无人飞行系统”和“UAV”是指能够在没有物理上存在的人类飞行员的情况下执行某些功能的任何自主或半自主载具。

UAV可以采用各种形式。例如，UAV可以采用固定翼飞机、滑翔机、立式起落飞机、喷气飞机、管道风扇式飞机、比空气轻的飞船(诸如飞艇或可操纵气球)、旋翼飞行器(诸如直升飞机或多旋翼飞机)和/或扑翼飞机以及其他可能性的形式。此外，术语“无人机(drone)”、“无人飞行器系统(UAVS)”或“无人飞行器(UAV)”也可以用于指代UAV。

图1A是示例UAV 100的等距视图。UAV 100包括机翼102、悬臂(boom)104和机身106。机翼102可以是固定的，并且可以基于机翼形状和UAV的前向空速产生升力。例如，两个机翼102可以具有翼型形状的横截面以在UAV 100上产生空气动力。在一些实施例中，机翼102可以承载水平推进单元108，而悬臂104可以承载垂直推进单元110。在操作时，可以从机身106的电池隔舱112提供用于推进单元的电力。在一些实施例中，机身106还包括航空电子隔舱114、附加的电池隔舱(未示出)和/或递送单元(未示出，例如，绞盘系统)用于处理有效载荷。在一些实施例中，机身106是模块化的，并且两个或更多个隔舱(例如，电池隔舱112、航空电子隔舱114、其他有效载荷和递送隔舱)从彼此可拆卸并且(例如，机械地、磁性地或其他方式)可固定到彼此，以连续地形成机身106的至少一部分。

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

在示出的配置中，UAV 100包括结构框架。该结构框架可以被称为UAV的“结构H-框架”或“H-框架”(未示出)。H-框架可以在机翼102内包括翼梁(未示出)，以及在悬臂104内包括悬臂托架(boom carrier)(未示出)。在一些实施例中，翼梁和悬臂托架可以由碳纤维、硬塑料、铝、轻金属合金或其他材料制成。翼梁和悬臂托架可以用夹具连接。翼梁可以包括用于水平推进单元108的预钻孔，并且悬臂托架可以包括用于垂直推进单元110的预钻孔。

在一些实施例中，机身106可以可移除地附接到H-框架(例如，通过夹具附接到翼梁，该夹具配置有凹槽、突出部或其他特征等以与对应的H-框架特征配合)。在其他实施例中，类似地，机身106可以可移除地附接到机翼102。机身106的可移除附接可以改善UAV 100的质量和/或模块化。例如，机身106的电气/机械组件和/或子系统可以在附接到H-框架之前与H-框架分开地进行测试。类似地，印刷电路板(PCB)118可以在附接到悬臂托架之前与悬臂托架分开地进行测试，因此在完成UAV之前消除了有缺陷的部件/子组件。例如，在将机身106安装到H-框架之前，可以对机身106的组件(例如，航空电子设备、电池单元、递送单元、附加的电池隔舱等)进行电测试。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测试。通常，在组装过程的早期识别出有缺陷的部件和子组件降低UAV的总体成本和交货时间。此外，不同类型/型号的机身106可以被附接到H-框架，因此改善了设计的模块化。这样的模块化允许UAV 100的这些各种部件被升级，而无需对制造过程进行实质性的大修。

在一些实施例中，机翼壳体和悬臂壳体可以通过粘合元件(例如，粘合带、双面粘合带、胶水等)附接到H-框架。因此，可以将多个壳体附接到H-框架，而不是将整体式主体喷涂到H-框架上。在一些实施例中，多个壳体的存在减小了由UAV的结构框架的热膨胀系数引起的应力。结果，UAV可以具有更好的尺寸精度和/或改善的可靠性。

此外，在至少一些实施例中，相同的H-框架可与具有不同大小和/或设计的机翼壳体和/或悬臂壳体一起使用，因此改善了UAV设计的模块化和通用性。机翼壳体和/或悬臂壳体可以由相对轻的聚合物(例如闭孔泡沫)制成，该相对轻的聚合物被较硬但相对较薄的塑料蒙皮覆盖。

来自机身106的电力和/或控制信号可以通过穿过机身106、机翼102和悬臂104的电缆被路由到PCB 118。在所示的实施例中，UAV 100具有四个PCB，但是其他数量的PCB是也有可能。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，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电连接至PCB。

对所示的UAV的许多变化是可能的。例如，固定翼UAV可以包括更多或更少的旋翼单元(垂直的或水平的)，和/或可以利用管道风扇或多个管道风扇进行推进。此外，具有更多机翼(例如，具有四个机翼的“x-机翼”配置)的UAV也是可能的。尽管图1A示出了的两个机翼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的其他变体可以用更多或更少的这些组件来实施。例如，UAV 100可以包括四个机翼102、四个悬臂104以及更多或更少的推进单元(水平的或垂直的)。

类似地，图1B示出了固定翼UAV 120的另一示例。固定翼UAV 120包括机身122，具有翼型形状的横截面的两个机翼124以为UAV 120提供升力，垂直稳定器126(或鳍片)以稳定飞机的偏航(向左或向右转)，水平稳定器128(也称为升降舵或水平尾翼)以稳定俯仰(向上或向下倾斜)，起落架130和推进单元132，推进单元132可以包括电机、轴和螺旋桨。

图1C示出了具有处于推动器(pusher)配置的螺旋桨的UAV 140的示例。术语“推动器”是指这样的事实，与将推进单元安装在UAV的前部相比，推进单元142被安装在UAV的后部，并且向前“推动”载具。类似于针对图1A和图1B提供的描述，图1C描绘了在推动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和推进单元142，推进单元142可以包括电机、轴和螺旋桨。

图1D示出了立式起落UAV 160的示例。在所示示例中，立式起落UAV 160具有固定机翼162，以提供升力并允许UAV 160水平滑动(例如，沿x轴，其位置近似垂直于图1D中所示的位置)。然而，固定机翼162还允许立式起落UAV 160自行垂直起飞和降落。

例如，在发射站点，可以将立式起落UAV 160垂直定位(如图所示)，其中，其鳍片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，可以通过操作立式起落UAV 160的螺旋桨166以产生向上的推力(例如，通常沿y轴的推力)来起飞。一旦处于合适的高度，立式起落UAV 160就可以使用其襟翼(flap)168将其自身重新定向在水平位置，使得其机身170与y轴相比更靠近与x轴对准。水平定位时，螺旋桨166可提供向前推力，以使立式起落UAV 160能够以与一般飞机类似的方式飞行。

对所示的固定翼UAV的许多变化是可能的。例如，固定翼UAV可以包括更多或更少的螺旋桨，和/或可以利用一个管道风扇或多个管道风扇进行推进。此外，具有更多机翼(例如，具有四个机翼的“x-机翼”配置)、具有更少机翼、甚至没有机翼的UAV也是可能的。

如上所述，除了固定翼UAV之外或作为固定翼UAV的替代，一些实施方式可以涉及其他类型的UAV。例如，图1E示出了旋翼飞行器的示例，旋翼飞行器通常被称为多旋翼飞机180。多旋翼飞机180因为它包括四个旋翼182也可以被称为四旋翼飞机。应当理解，示例实施方式可以涉及具有比多旋翼飞机180更多或更少的旋翼的旋翼飞行器。例如，直升飞机通常具有两个旋翼。具有三个或更多个旋翼的其他示例也是可能的。在本文中，术语“多旋翼飞机”是指具有多于两个旋翼的任何旋翼飞行器，并且术语“直升飞机”是指具有两个旋翼的旋翼飞行器。

更详细地参考多旋翼飞机180，四个旋翼182为多旋翼飞机180提供推进和机动性。更具体地，每个旋翼182包括附接到电机184的叶片。如此配置，旋翼182可以允许多旋翼飞机180垂直地起飞和降落、在任何方向上调遣和/或悬停。此外，叶片的俯仰可以成组和/或不同地调节，并且可以允许多旋翼飞机180控制其俯仰、滚动、偏航和/或高度。

应当理解，本文中提及“无人”飞行器或UAV可以等同地适用于自主和半自主飞行器。在自主的实施方式中，飞行器的所有功能都是自动化的；例如，响应来自各种传感器的输入和/或预定信息的预编程或经由实时计算机控制的功能。在半自主的实施方式中，飞行器的某些功能可以由人类操作员来控制，而其他功能则自主执行。此外，在一些实施方式中，UAV可以被配置为允许远程操作员接管原本可以由UAV自主控制的功能。另外，给定类型的功能可以在一个抽象级别上被远程控制，而在另一抽象级别上被自主执行。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应当从一个位置行进到另一位置(例如，从郊区的仓库到附近城市的递送地址)，而UAV的导航系统则自主地控制更细粒度的导航决策，诸如在两个位置之间采用的具体路线、用于实现路线并在导航路线时避开障碍物的具体飞行控制等。

更一般地，应当理解，本文描述的示例UAV并非旨在进行限制。示例实施方式可以涉及任何类型的无人飞行器、在任何类型的无人飞行器内实施或采用任何类型的无人飞行器的形式。

III.说明性UAV组件

图2是示出根据示例实施例的UAV 200的组件的简化框图。UAV 200可以采用参考图1A-图1E描述的UAV 100、120、140、160和180中的一个或与之类似的形式。然而，UAV 200也可以采用其他形式。

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描述的功能的计算系统。在所示的实施例中，UAV 200的传感器包括惯性测量单元(IMU)202、超声传感器204和GPS 206、以及其他可能的传感器和感测系统。

在所示的实施例中，UAV 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可以被配置为运行计算机可读程序指令212，该计算机可读程序指令212被存储在数据存储210中并且可运行以提供本文描述的UAV的功能。

数据存储210可以包括可由至少一个处理器208读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质或采取其的形式。一个或多个计算机可读存储介质可包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储，其可以整体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，一个光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储单元)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。

如所指出的，数据存储210可以包括计算机可读程序指令212以及可能的附加数据，诸如UAV 200的诊断数据。这样，数据存储210可以包括程序指令212以执行或促进本文所述的一些或全部UAV功能。例如，在所示的实施例中，程序指令212包括导航模块214和系绳控制模块216。

A.传感器

在说明性实施例中，IMU 202可包括加速度计和陀螺仪两者，其可一起用于确定UAV 200的方位。具体地，加速度计可测量载具相对于地球的方位，而陀螺仪测量绕轴旋转的速率。IMU以低成本、低功耗的封装在市场上有售。例如，IMU 202可以包括小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)或采用其形式。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还可包括其他传感器，其可以帮助更好地确定位置和/或帮助增加UAV 200的自主性。这种传感器的两个示例是磁力计和压力传感器。在一些实施例中，UAV可包括低功率数字3轴磁力计，其可用于实现与方位无关的电子罗盘，以获取准确的航向信息。但是，也可以利用其他类型的磁力计。其他示例也是可能的。此外，注意，UAV可以包括一些或全部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，其可用于确定UAV 200的高度。替选地，其他传感器(诸如声波高度计或雷达高度计)可用于提供高度的指示，这可能有助于提高IMU的准确性和/或防止IMU的漂移。

在另一方面，UAV 200可以包括一个或多个传感器，其允许UAV感测环境中的对象。例如，在所示的实施例中，UAV 200包括超声传感器204。超声传感器204可以通过产生声波并确定波的发射与接收来自对象的对应的回波之间的时间间隔来确定到对象的距离。用于无人载具的超声传感器或IMU的典型应用是低空高度控制和避障。超声传感器还可用于需要悬停在一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、感测附近对象的存在和/或确定到附近对象的距离，诸如光检测和测距(LIDAR)系统、激光检测和测距(LADAR)系统和/或红外或前视红外(FLIR)系统以及其他可能性。

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，UAV 200可以利用一个或多个静态和/或视频相机以从UAV的环境捕获图像数据。作为具体示例，电荷耦接器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机可与无人载具一起使用。这样的成像传感器具有多种可能的应用，诸如避障、定位技术、用于更准确的导航的地面跟踪(例如，通过对图像应用光流技术)、视频反馈和/或图像识别和处理以及其他可能性。

UAV 200还可以包括GPS接收器206。GPS接收器206可以被配置为提供众所周知的GPS系统典型的数据，诸如UAV 200的GPS坐标。这样的GPS数据可以由UAV 200用于各种功能。这样，UAV可以使用其GPS接收器206来帮助导航到呼叫者的位置，如至少部分地由其移动设备提供的GPS坐标所指示的。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UAV 200例如在其环境周围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UAV的机械特征(例如，其方向舵、升降舵、副翼和/或其螺旋桨的速度)来控制飞行的高度和/或方向。

为了将UAV 200导航到目标位置(例如，递送位置)，导航模块214可以实施各种导航技术，诸如，例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，UAV 200可以被提供有其环境的地图，然后该地图可以被用来导航到地图上的特定位置。利用基于定位的导航，UAV 200可能能够使用定位在未知环境中导航。基于定位的导航可以涉及UAV 200构建其自身的其环境的地图并计算其在地图内的位置和/或环境中对象的位置。例如，当UAV 200在其整个环境中移动时，UAV 200可以连续使用定位来更新其环境的地图。该连续地图构建过程可以被称为即时定位和地图构建(SLAM)。也可以利用其他导航技术。

在一些实施例中，导航模块214可以使用依赖于航路点的技术来导航。具体地，航路点是标识物理空间中的点的坐标的集合。例如，空中导航航路点可以由一定的纬度、经度和高度定义。因此，导航模块214可以使UAV 200从航路点移动到航路点，以便最终行进到最终目的地(例如，一系列航路点中的最终航路点)。

在另一方面，导航模块214和/或UAV 200的其他组件和系统可以被配置用于“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，可能希望UAV在由UAV递送的有效载荷228的目标位置的阈值距离之内(例如，在目标目的地的几英尺之内)。为此，UAV可以使用两层方法，在该方法中，其使用较大致的位置确定技术导航到与目标位置相关联的大致区域，以及然后使用更精细的位置确定技术以识别和/或导航到大致区域内的目标位置。

例如，UAV 200可以使用航路点和/或基于地图的导航而导航到正在递送有效载荷228的目标目的地的大致区域，然后，UAV可以切换到在其中其利用定位过程来定位并行进到更具体的位置的模式。例如，如果UAV 200要将有效载荷递送到用户的住所，则UAV 200可能需要基本靠近目标位置，以避免将有效载荷递送到不希望的区域(例如，到屋顶上、到池中或到邻居的地产上等)。但是，GPS信号可能只能使得UAV 200到达这么远(例如，在用户住所的街区内)。然后可以使用更精确的位置确定技术来找到具体的目标位置。

一旦UAV 200已经导航到目标递送位置的大致区域，各种类型的位置确定技术就可以用于完成目标递送位置的定位。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具体目标位置的输入。

作为另一示例，一旦UAV 200到达目标递送位置的(或，诸如人或他们的移动设备的移动对象的)大致区域，则UAV 200可以切换到在其中远程操作员至少部分地对其进行控制的“电传操纵(fly-by-wire)”模式，该远程操作员可以将UAV 200导航到具体目标位置。为此，可以将来自UAV 200的感测数据发送到远程操作员，以帮助他们将UAV 200导航到具体位置。

作为又一示例，UAV 200可以包括能够向过路人发信号以帮助到达具体目标递送位置的模块；例如，UAV 200可以在图形显示器中显示请求这样的帮助的视觉消息，通过扬声器播放指示需要这样的帮助的音频消息或音调，以及其他可能性。这样的视觉或音频消息可能指示在将UAV 200递送到特定人或特定位置时需要帮助，并且可以提供信息以帮助过路人将UAV 200递送到该人或位置(例如，该人或位置的图片的描述，和/或该人或位置的名称)，以及其他可能性。这样的特征在UAV无法使用感测功能或另一位置确定技术到达具体目标位置的场景下可能是有用的。但是，此特征不限于这样的场景。

在一些实施例中，一旦UAV 200到达目标递送位置的大致区域，则UAV 200可以利用来自用户的远程设备(例如，用户的移动电话)的信标来定位人。这样的信标可以采用各种形式。作为示例，考虑这样的场景，其中，远程设备(诸如请求UAV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)。在这种场景下，UAV 200可以被配置为通过“溯源(sourcing)”这样的定向信号进行导航——换句话说，通过确定哪里信号最强并相应地进行导航。作为另一示例，移动设备可以发射人类范围内或人类范围外的频率，并且UAV 200可以收听该频率并相应地导航。作为相关示例，如果UAV 200正在收听口头命令，则UAV 200可以利用口头陈述，诸如“我在这里！”以溯源请求递送有效载荷的人的具体位置。

在替选布置中，可以在远程计算设备处实施导航模块，该远程计算设备与UAV 200无线通信。远程计算设备可以接收指示UAV 200的操作状态的数据、来自UAV 200的传感器数据(允许其评估UAV 200所经历的环境条件)和/或UAV 200的位置信息。被提供这样的信息时，远程计算设备可以确定UAV 200应当进行的高度和/或方向调节和/或可以确定UAV200应当如何调节其机械特征(例如，其方向舵、升降舵、副翼和/或其螺旋桨的速度)以实现这样的移动。然后，远程计算系统可以将这样的调节通信传达给UAV 200，以使其可以以确定的方式移动。

C.通信系统

在另一方面，UAV 200包括一个或多个通信系统218。通信系统218可以包括一个或多个无线接口和/或一个或多个有线接口，其允许UAV 200经由一个或多个网络进行通信。这样的无线接口可提供一种或多种无线通信协议(诸如蓝牙、WiFi(例如，IEEE 802.11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/或其他无线通信协议下的通信。这样的有线接口可以包括以太网接口、通用串行总线(USB)接口或类似的接口，以经由电线、双绞线对、同轴电缆、光链路、光纤链路或到有线网络的其他物理连接进行通信。

在一些实施例中，UAV 200可以包括允许短程通信和远程通信两者的通信系统218。例如，UAV 200可以被配置用于使用蓝牙进行短程通信以及在CDMA协议下进行远程通信。在这样的实施方例中，UAV 200可以被配置为用作“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/或互联网)之间的网关或代理。如此被配置时，UAV 200可以促进原本远程支持设备将无法独自执行的数据通信。

例如，UAV 200可以提供到远程设备的WiFi连接，并且用作到蜂窝服务提供者的数据网络的代理或网关，在例如LTE或3G协议下UAV可以连接到该数据网络。UAV 200还可以用作到远程设备原本可能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。

D.电力系统

在另一方面，UAV 200可以包括电力系统220。电力系统220可以包括用于向UAV200提供电力的一个或多个电池。在一个示例中，一个或多个电池可以是可再充电的并且每个电池可以经由电池和电源之间的有线连接和/或经由无线充电系统(诸如将外部时变磁场施加到内部电池的感应充电系统)被再充电。

在另一方面，UAV 200的电力系统220，用于电耦接至外部AC电源的电力接口，以及耦接至该电力接口并且可操作以将交流转换为直流的AC/DC转换器对UAV的一个或多个电池充电。例如，电力接口可以包括用于连接至110V、120V、220V或240V AC电源的电力插孔或其他电耦接器。这样的电力系统可以促进接收者辅助的再充电过程，其中接收者可以将UAV连接到递送位置(诸如接收者的住所或办公室)处的标准电源。附加地或替选地，电力系统220可以包括感应充电接口，使得可以经由在递送位置处安装或以其他方式可用的感应充电系统来无线地实现接收者辅助的再充电。

E.有效载荷递送

UAV 200可以采用各种系统和配置以便运输和递送有效载荷228。在一些实施方式中，给定UAV 200的有效载荷228可以包括被设计为将各种货物运输到目标递送位置的“包裹”或采取其形式。例如，UAV 200可包括可在其中运输一个或多个物品的隔舱。这样的包裹可以是一个或多个食品、购买的货物、医疗物品或具有适合于由UAV在两个位置之间运输的大小和重量的任何其他对象。在一些实施例中，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裹)。并且，在一些实施例中，被递送的物品，在其中运输物品的容器或包裹装和/或其他组件都可以被认为是有效载荷的一部分。

在一些实施例中，有效载荷228可以被附接到UAV并且在由UAV进行的一些或全部飞行期间基本上位于UAV的外部。例如，在飞行到目标位置期间，包裹可以被束缚或以其他方式可释放地附接在UAV下方。在包裹在UAV下方运载货物的实施例中，包裹可包括各种特征，这些特征保护其内容物免受环境影响，减少系统上的气动阻力，并防止包裹的内容物在UAV飞行期间移位。

例如，当有效载荷228采取用于运输物品的包裹的形式时，包裹可以包括由防水纸板、塑料或任何其他质量轻的防水材料构成的外壳体。此外，为了减小阻力，包裹可以具有带有突出前部的光滑表面的特征，该突出前部减少了前部横截面面积。此外，包裹的侧面可以从宽底部到窄顶部逐渐变细，这允许包裹用作窄的挂架(pylon)，其减少对UAV的机翼的干扰影响。这可以使包裹的一些前部面积和体积从UAV的机翼移开，从而防止由包裹引起的机翼上的升力的减小。此外，在一些实施例中，包裹的外壳体可以由单片材料构成，以便减少都可以增加系统上的阻力的气隙或额外的材料。附加地或替选地，包裹可以包括稳定器以抑制包裹颤动。这种颤动的减少可以允许包裹具有到UAV的较小刚性连接，并且可能导致包裹的内容在飞行期间移位较少。

为了递送有效载荷，UAV可以包括可以由系绳控制模块216控制的系绳系统221，以便在UAV悬停在上方时将有效载荷228降低到地面。系绳系统221可以包括系绳，系绳可耦接至有效载荷228(例如包裹)。系绳224可缠绕在耦接至UAV的电机222的卷轴上(尽管没有电机的无源实施方式也是可能的)。电机可以是可由速度控制器主动控制的DC电机(例如，伺服电机)，尽管其他电机配置也是可能的。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222旋转卷轴，从而解绕或收回系绳并降低或升高有效载荷耦接装置。实际上，速度控制器可以输出用于卷轴的期望的操作速率(例如，期望的RPM)，其可以对应于系绳系统应将有效载荷朝向地面降低的速度。然后，电机可以使卷轴旋转，使得其保持期望的操作速率(或在操作速率的某些可允许范围内)。

为了经由速度控制器控制电机，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为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电机的轴或耦合到电机的卷轴的旋转位置(和/或旋转运动)有关的信息，以及其他可能性。此外，速度传感器可以采用绝对编码器和/或增量编码器等的形式。因此，在示例实施方式中，在电机引起卷轴的旋转时，可以使用旋转编码器来测量该旋转。在这样做时，旋转编码器可用于将旋转位置转换为系绳控制模块216用于确定卷轴从固定参考角度旋转的量的模拟或数字电子信号、和/或代表新的旋转位置的模拟或数字电子信号，以及其他选项。其他示例也是可能的。

在一些实施例中，有效载荷耦接组件(例如，钩或另一类型的耦接组件)可以被配置为在有效载荷228被系绳从UAV降低时固定有效载荷228。耦接装置或组件还可以被配置为在到达地平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，可以通过使用电机卷绕(reel)系绳，将有效载荷耦接组件收回至UAV。

在一些实施方式中，一旦有效载荷228被降低到地面就可以被被动释放。例如，有效载荷耦接组件可提供被动释放机构，诸如适于收回外壳中并从外壳延伸的一个或多个摆臂。延伸的摆臂可以形成钩，有效载荷228可以附接在该钩上。在经由系绳将释放机构和有效载荷228降低到地面时，重力以及释放机构上的向下惯性力可以使有效载荷228从钩脱离，从而允许释放机构朝向UAV向上升高。释放机构还可以包括弹簧机构，当摆臂上没有其他外力时，弹簧机构使摆臂偏置以收回到外壳中。例如，弹簧可以对摆臂施加力，该力朝向外壳推或拉摆臂，使得一旦有效载荷228的重量不再迫使摆臂从外壳延伸，摆臂就收回到外壳中。摆臂收回到外壳中可以降低释放机构在递送有效载荷228后朝向UAV升高释放机构时对有效载荷228或其他附近对象造成阻碍的可能性。

在另一个实施方式中，有效载荷耦接组件可以包括钩特征，当有效载荷接触地面时，该钩特征被动地释放有效载荷。例如，有效载荷耦接组件可以采用钩特征的形式或包括钩特征，该钩特征的大小和形状形成为与采用容器或手提袋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，使得有效载荷的重量在飞行期间将有效载荷容器保持固定到钩特征。但是，钩特征和有效载荷容器可以被设计为使得当容器接触地面并从下方被支撑时，钩特征会滑出容器的附接特征，从而被动释放有效载荷容器。其他被动释放配置也是可能的。

主动有效载荷释放机构也是可能的。例如，诸如基于气压的高度计和/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通信传送回UAV和/或控制系统，并且用于帮助确定释放机构何时已到达地平面(例如，通过利用具有地面撞击的特性的加速度计检测测量)。在其他示例中，UAV可以基于在降低有效载荷时重量传感器检测到系绳上的阈值低向下力(threshold low downwardforce)和/或基于由绞盘汲取的动力的阈值低测量(threshold low measurement)来确定有效载荷已到达地面。

除了系绳递送系统之外或替代系绳递送系统，用于递送有效载荷的其他系统和技术也是可能的。例如，UAV 200可以包括气囊降落系统或降落伞降落系统。替选地，运载有效载荷的UAV 200可以简单地在递送位置处降落在地面上。其他示例也是可能的。

在一些布置中，UAV可以不包括系绳系统221。例如，UAV可以包括内部隔舱或隔间，在运输期间UAV可以在其中容纳物品。这样的隔舱可以被配置为顶部装载、侧面装载和/或底部装载室。UAV可以包括允许该UAV中的内部隔舱被打开和关闭的电气和/或机械装置(例如，门)。因此，UAV可以在各种情况下打开隔舱，诸如：(a)在物品源位置处接载用于递送的物品时，使得可以将物品放在UAV中用于递送，(b)到达递送位置时，使得接收者可以将物品放回UAV中，和/或(c)在其他情况下。此外，还可以想到，用于将有效载荷物品固定到UAV的其他非系绳机构也是可能的，诸如用于将物品固定到UAV外壳的各种紧固件，以及其他可能性。此外，除系绳系统221之外替代系绳系统221，UAV可包括用于运输物品的内部隔舱和/或用于固定有效载荷物品的其他非系绳机构。

IV.说明性UAV部署系统

可以实施UAV系统以便提供各种与UAV有关的服务。具体地，可以在可以与区域和/或中央控制系统通信的多个不同的发射站点处提供UAV。这样的分布式UAV系统可以允许UAV被快速部署以跨(例如，比任何单个UAV的飞行范围大得多的)大的地理区域提供服务。例如，能够运载有效载荷的UAV可以分布在跨大的地理区域的多个发射站点(可能甚至遍布整个国家，甚至全世界)，以便提供各种物品到遍布地理区域的位置的按需运输。图3是示出根据示例实施例的分布式UAV系统300的简化框图。

在说明性UAV系统300中，访问系统302可以允许与UAV 304的网络交互、控制和/或利用该网络。在一些实施例中，访问系统302可以是允许对UAV 304进行人工控制的调度(dispatch)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，用户可以通过该用户接口访问和/或控制UAV 304。

在一些实施例中，UAV 304的调度可以附加地或替选地经由一个或多个自动化过程来完成。例如，访问系统302可以调度UAV 304中的一个以将有效载荷运输到目标位置，并且UAV可以通过利用各种机载传感器(诸如GPS接收器和/或其他各种导航传感器)自主地导航到目标位置。

此外，访问系统302可以提供UAV的远程操作。例如，访问系统302可以允许操作员经由其用户接口来控制UAV的飞行。作为具体示例，操作员可以使用访问系统302将UAV 304调度到目标位置。然后，UAV 304可以自主地导航到目标位置的大致区域。此时，操作员可以使用访问系统302来控制UAV 304，并将UAV导航到目标位置(例如，到正在向其运输有效载荷的特定人)。UAV的远程操作的其他示例也是可能的。

在说明性实施例中，UAV 304可以采用各种形式。例如，UAV 304中的每一个可以是诸如图1、2、3、4中所示的UAV。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，UAV系统300还可以利用其他类型的UAV。在一些实施方式中，所有UAV 304可以具有相同或相似的配置。然而，在其他实施方式中，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，其中，每种类型的UAV针对一种或多种不同类型的有效载荷递送能力而被配置。

UAV系统300还可以包括可以采用各种形式的远程设备306。通常，远程设备306可以是可以通过其进行调度UAV的直接或间接请求的任何设备。(请注意，间接请求可以涉及可以通过调度UAV来进行响应的任何通信，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、个人计算机或任何连接网络的计算设备。此外，在某些情况下，远程设备306可以不是计算设备。作为示例，允许经由普通老式电话服务(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可被配置为经由一种或多种类型的通信网络308与访问系统302通信。例如，远程设备306可以通过在POTS网络、蜂窝网络和/或数据网络(诸如互联网)上进行通信而与访问系统302(或访问系统302的人类操作员)通信。也可以利用其他类型的网络。

在一些实施例中，远程设备306可以被配置为允许用户请求将一个或多个物品从某个源位置接载和/或将一个或多个物品递送到期望位置。例如，用户可以经由其移动电话、平板计算机或膝上型计算机请求UAV将包裹递送到其住所。作为另一示例，用户可以请求到在递送时他们所处的任何位置的动态递送。为了提供这样的动态递送，UAV系统300可以从用户的移动电话或用户身上的任何其他设备接收位置信息(例如GPS坐标等)，以使UAV可以导航到用户的位置(如由其移动电话指示)。

在一些实施例中，商业用户(例如，餐厅)可以利用一个或多个远程设备306来请求调度UAV以从源位置(例如，餐厅的地址)接载一个或多个物品(例如，食品订单)，以及然后将一个或多个物品递送到目标位置(例如，客户的地址)。此外，在这样的实施例中，可能存在与公共物品提供者账户(例如，由特定餐厅的多个雇员和/或所有者使用的账户)相关联的多个远程设备306。另外，在这样的实施例中，可以利用远程设备306来将物品提供者提交(submission)发送到运输提供者计算系统(例如，中央调度系统310和/或本地调度系统312)，其各自指示在给定的未来时间针对给定量的UAV运输服务的相应定量测量。例如，可以利用远程设备306来生成并发送物品提供者提交，该物品提供者提交指定在未来的特定时间段期间或特定时间内期望的UAV运输服务的水平(例如，期望的UAV递送飞行的数量和/或速率)，和/或与物品提供者对UAV运输服务的需求对应的货币价值。

在说明性布置中，中央调度系统310可以是服务器或服务器群，其被配置为从访问系统302接收调度消息请求和/或调度指令。这样的调度消息可以请求或指示中央调度系统310协调UAV到各个目标位置的部署。中央调度系统310还可以被配置为将这样的请求或指令路由到一个或多个本地调度系统312。为了提供这样的功能，中央调度系统310可以经由诸如互联网或为访问系统和自动化调度系统之间的通信而建立的专用网络的数据网络与访问系统302通信。

在所示的配置中，中央调度系统310可以被配置为协调UAV 304从多个不同的本地调度系统312的调度。如此，中央调度系统310可以跟踪哪些UAV 304位于哪些本地调度系统312、哪些UAV 304当前可用于部署和/或UAV 304中的每一个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/或操作的多种类型的UAV的情况下)。附加地或替选地，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中。

在某些情况下，当中央调度系统310从访问系统302接收与UAV有关的服务(例如，物品的运输)的请求时，中央调度系统310可以选择具体的UAV 304进行调度。中央调度系统310可以相应地指令与所选择的UAV相关联的本地调度系统312来调度选择的UAV。然后，本地调度系统312可以操作其相关联的部署系统314以发射选择的UAV。在其他情况下，中央调度系统310可以将对与UAV有关的服务的请求转发到在请求支持的位置附近的本地调度系统312，并且将对特定UAV 304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可以被实施为在与其控制的部署系统314相同的位置的计算系统。例如，本地调度系统312可以由安装在诸如仓库的建筑物处的计算设备来实施，其中，与特定本地调度系统312相关联的部署系统314和UAV 304也位于该建筑物处。在其他实施例中，本地调度系统312可以在远离其相关联的部署系统314和UAV 304的位置处实现。

UAV系统300的所示配置的多种变型和替代是可能的。例如，在一些实施例中，远程设备306的用户可以请求直接从中央调度系统310递送包裹。为此，可以在远程设备306上实施应用，该应用允许用户提供关于请求的递送的信息，并生成和发送数据消息以请求UAV系统300提供递送。在这样的实施例中，中央调度系统310可以包括自动化功能以处理由这样的应用生成的请求、评估这样的请求并且如果适当则与适当的本地调度系统312协调以部署UAV。

此外，在本文中归属于中央调度系统310、本地调度系统312、访问系统302和/或部署系统314的一些或全部功能可以组合在单个系统中、实施在(例如，具有更多层控制的)更复杂的系统中和/或以各种方式在中央调度系统310、本地调度系统312、访问系统302和/或部署系统314之中重新分布。

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

在另一方面，部署系统314可以采用各种形式。在一些实施方式中，一些或全部部署系统314可以是被动地促进UAV从静止位置起飞以开始飞行的结构或系统。例如，一些或全部部署系统314可采用降落平台、机库和/或跑道的形式以及其他可能性。这样，给定的部署系统314可以被布置为促进一次部署一个UAV 304，或者部署多个UAV(例如，大到足以被多个UAV同时利用的降落平台)。

附加地或替选地，一些或全部部署系统314可以包括用于主动发射一个或多个UAV304的系统或采用其形式。这样的发射系统可以包括提供自动UAV发射的特征和/或允许人员辅助UAV发射的特征。此外，给定的部署系统314可以被配置为发射一个特定的UAV 304，或者发射多个UAV 304。

注意，部署系统314还可以被配置为在降落时被动地促进和/或主动辅助UAV。例如，相同的降落平台可用于起飞和降落。附加地或替选地，部署系统可以包括可操作以接收进入的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降落过程。此外，辅助和/或促进UAV降落过程的结构和/或系统可以被实现为单独的结构和/或系统，只要UAV可以移动或从降落结构或系统移动到部署系统314用于重新部署即可。

部署系统314可以还被配置为提供附加功能，包括例如与诊断有关的功能，诸如验证UAV的系统功能，验证容纳在UAV内的设备的功能(例如，有效载荷递送装置)和/或维护容纳在UAV中的设备或其他物品(例如，通过监视有效载荷的状态，诸如其温度、重量等)。

在一些实施例中，本地调度系统312(连同其相应的部署系统314)可以遍布诸如城市的区域策略性地分布。例如，本地调度系统312可以策略性地分布成使得每个本地调度系统312都接近一个或多个有效载荷接载位置(例如，在餐厅、商店或仓库附近)。然而，取决于特定实施方式，可以以其他方式来分布本地调度系统312。

作为附加示例，可以在各种位置安装允许用户经由UAV运输包裹的自助服务终端(kiosk)。这样的自助服务终端可以包括UAV发射系统，并且可以允许用户提供他们的用于装载到UAV上的包裹，并为UAV运送服务支付以及其他可能性。其他示例也是可能的。

在另一方面，UAV系统300可以包括或可以访问用户账户数据库316。用户账户数据库316可以包括多个用户账户的数据，并且每个用户账户与一个或多个人相关联。对于给定的用户帐户，用户帐户数据库316可以包括与提供UAV有关的服务有关或在提供UAV有关的服务时有用的数据。通常，与每个用户帐户相关联的用户数据可选地由相关联的用户提供和/或在相关联的用户的许可下收集。

此外，在一些实施例中，如果有人希望由来自UAV系统300的UAV 304向其提供UAV有关的服务，则可能需要他们向UAV系统300注册用户帐户。如此，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/或可以用于授权访问用户帐户的其他信息。

在一些实施例中，某人可以将其设备中的一个或多个与其用户帐户相关联，使得他们可以访问UAV系统300的服务。例如，当某人使用相关联的移动电话(例如向访问系统302的操作员拨打电话或向调度系统发送请求UAV有关的服务的消息)时，可以经由唯一设备识别号来识别电话，然后可以将该呼叫或消息归属于相关联的用户帐号。其他示例也是可能的。

附加地或替选地，希望使用由用于递送的ATSP提供的UAV运输服务来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。这样，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/或可以用于授权访问给定物品提供者帐户的其他信息。替选地，可以将物品提供者帐户的数据保存在与接收者用户帐户分离的数据库中。用于存储这种账户数据的其他数据结构和存储配置也是可能的。

IV.具有分开定位的物品提供者和UAV中心(hub)的UAV运输服务

如上所述，ATSP可以是与提供要运输的物品和/或与请求递送这些物品的接收者对接的一个或多个实体分开的实体。例如，运营被配置用于物品递送的UAV机群的公司可以为第三方实体(诸如餐厅、服装店、杂货店和其他“实体店(brick and mortar)”和/或线上零售商、以及其他可能性)提供递送服务性。这些第三方实体可能在UAV运输服务提供者处拥有帐户，第三方可以经由帐户向运输服务提供者请求和/或购买UAV运输服务。此外，第三方实体可以直接或通过UAV运输服务提供者提供的计算系统(例如，应用和/或服务器系统)与接收者(例如，客户)对接。

图4是示出了用于航空运输提供者控制系统402的示例布置的框图，该系统协调针对远离服务提供者的调度位置并且由在各个位置处的多个UAV中心服务的多个物品提供者的UAV运输服务。如图所示，航空运输服务提供者(ATSP)402可以通信地耦合到UAV机巢404a至404d，并且通信地耦合到物品提供者计算系统406a至406d。可以使用各种类型的有线和/或无线通信协议和网络来实施这种通信耦合。

每个UAV机巢404a至404d是下述设施，在该设施中UAV可以被存放至少一段短时间段，并且UAV可以从该设施开始执行UAV运输任务(例如，在此处UAV可以起飞)。在一些实施方式中，UAV机巢404a至404d中的一些或全部可以采用本地调度系统和一个或多个部署系统(例如以上参考图3所描述的那些)的形式。当然，一些或所有UAV机巢404a至404d也可以采用其他形式和/或执行不同的功能。

每个物品提供者计算系统406a至406d可以与不同的物品提供者帐户相关联。这样，给定的物品提供者计算系统406a至406d可以包括被授权使用ATSP 402访问相应的物品提供者帐户的一个或多个计算设备。此外，ATSP 402可以在物品提供者帐户数据库407中存储用于物品提供者帐户的数据。

在实践中，给定的物品提供者计算系统406a至406d可包括已登录或以其他方式被授权访问同一物品提供者帐户(例如，企业员工的手机、膝上型计算机和/或计算设备)的一个或多个远程计算设备(例如，诸如参考图3所述的一个或多个远程设备306)。附加地或替选地，可以以更少的特定(ad-hoc)方法来实现物品提供者计算系统406a至406d；例如，在物品提供者的设施处安装有一个或多个专用用户接口终端。其他类型的物品提供者计算系统也是可能的。

为了以有效和灵活的方式向各种物品提供者提供UAV运输服务，UAV运输服务提供者402可以基于需求和/或其他因素来动态地将不同UAV分配给针对不同物品提供者的运输任务，而不是将每个UAV永久分配给特定的物品提供者。这样，执行针对给定的第三方物品提供者的运输任务的一个或多个特定的UAV可能会随时间变化。

与特定UAV被永久分配给特定的物品提供者的布置相比，将UAV动态分配给针对多个不同物品提供者的飞行(flight)可以帮助UAV运输服务提供者更有效地利用一组UAV(例如，通过减少不必要的UAV停机时间)。更具体地，为了将UAV动态地分配给来自第三方物品提供者的运输请求，UAV运输服务提供者402可以根据在服务区域内的各个位置或子区域处的需求的时变水平来在贯穿服务区域的多个UAV部署位置(可以称为例如“中心”或“机巢”)之间动态地重新分布UAV。

通过这种布置，与递送UAV被安置在物品的源位置(例如，分销商或零售商仓库或餐厅)的布置相比，递送飞行可能涉及在飞到递送位置之前从UAV中心飞到物品提供者的位置以接载用于运输的一个或多个物品的附加飞行航段(flight leg)。虽然UAV中心和接载位置之间的飞行航段具有关联的成本，但是可以通过更有效地使用每个UAV(例如，在给定的时间段内，更多的飞行、以及更少的不必要的地面时间)来抵消这些成本，这进而可以允许更少数量的UAV用于给定数量的运输任务。

V.用于UAV的递送位置充电的方法

如所指出的，一些示例实施例在执行物品运输任务期间利用接收者辅助的再充电过程来对UAV再充电。具体地，当UAV到达递送位置时，UAV可以发信号通知UAV已准备就绪和/或需要执行接收者辅助的再充电过程以对UAV的电池再充电。此外，在用于物品运输任务的下一个飞行航段的起飞之前(例如，在返回到UAV中心或飞到随后的递送位置之前)，UAV可以等待直到电池被再充电到一定水平和/或直到检测到其他条件。

A.部分退还递送期间的再充电

在一些实施方式中，可以在部分退还递送的运输任务期间实施接收者辅助的再充电。在这种情况下，UAV可以运输具有可退还部分和不可退还部分的有效载荷。这样，当UAV到达接收者移除有效载荷的递送位置时，UAV可以在起飞之前等待有效载荷的可退还部分被退还。此外，在等待可退还部分被退还时，UAV可以利用接收者辅助的再充电过程来对其电池充电。

作为具体示例，考虑以下场景，在该场景中，接收者订购要由UAV递送的食品，而UAV在可回收和/或可重复使用的容器中运输食品，接收者也可以从该容器中消耗食品。当UAV带着这种容器中的食品到达时，UAV可以向接收者发信号以将有效载荷(例如，其中具有食品的容器)以及可能UAV本身带入内部，并插入(plug)UAV以便对它再充电。然后，接收者可以在UAV再充电时吃他们的食品。当接收者吃完时和/或当UAV指示其电池已被再充电到可接受的水平时，接收者可以将食品容器放回UAV内部或以其他方式将食品容器固定到UAV。当UAV确定食品容器已固定到其并且其电池水平(battery level)可接受时，UAV可起飞以进行其下一飞行航段，从而随身携带食品容器(例如，用于回收或再使用)。当然，其他示例也是可能的。

图5是示出根据示例实施例的方法500的流程图。为了便于说明，通过示例的方式将方法500描述为由UAV执行。应当理解，被描述为由UAV执行的动作可以由UAV的机载计算系统和/或由UAV的其他组件执行。此外，除了由UAV实现之外或作为由UAV实现的替代，方法500或其部分可以由诸如UAV的远程控制计算系统的其他系统和设备来实现。

如框502所示，方法500涉及在由UAV执行的运输任务期间确定UAV已经到达递送位置。在示例实施例中，在框502执行的运输任务涉及：(a)从物品源位置到递送位置的第一飞行段，(b)在递送位置处有效载荷的至少一部分的递送，以及(c)从递送位置到下一位置的第二飞行段。

当UAV确定其已经到达递送位置时，UAV启动通知过程，以指示应在递送位置处或附近启动接收者辅助的再充电过程，如框504所示。然后，UAV可以监视或周期性地检查其电池充电水平，并将其与期望的充电水平和/或其他标准进行比较。这样，UAV随后可以确定接收者辅助的再充电过程已经将UAV的电池再充电到目标水平，如框506所示。当电池被再充电到目标水平时，UAV响应地检测何时(i)有效载荷的不可退还部分已经从UAV被移除，以及(ii)有效载荷的可退还部分被耦接到或以其他方式固定到UAV或在UAV内，如框508所示。当不可退还部分已经被移除并且有效载荷的可退还部分固定到UAV或在UAV内时，UAV响应地启动运输任务的第二飞行段，如框510所示。

i.确定UAV在递送位置处

通常，递送位置可以是为UAV指定的在运输任务期间停止或悬停在上方的任何位置，或者是在飞行航段的末端(end)的任何航路点，其不是运输任务结束的最终位置(例如，UAV充电中心或机巢)，使得一个或多个物品可以由UAV转交到接收者和/或由UAV留在递送位置。

在框502处，UAV和/或其他计算系统可以使用各种技术来确定UAV何时已经到达递送位置。例如，UAV可以使用全球定位系统(GPS)、遥测系统、WiFi或基于蜂窝的三角测量和/或其他定位技术来确定其已经到达递送位置。此外，UAV可以基于UAV的位置匹配特定递送位置(例如，特定GPS坐标)，或与递送位置相关联的区域(例如，距GPS坐标一定距离内的区域，或由两个或更多个GPS坐标定义的区域，来确定其已经到达。在进一步的方面，确定UAV已经到达递送位置可以基于二维位置(例如，GPS坐标)，或将高度(altitude)考虑在内的三维位置(例如，UAV的GPS坐标和高度)。

另外，应当理解，框502或其部分可以由远程计算系统而不是由UAV执行。例如，UAV可以周期性地或不时将其位置报告给远程计算系统，然后远程计算系统可以将UAV的位置与通过分配给该UAV的运输任务指定的递送位置进行比较，以检测UAV何时已经到达。用于检测UAV何时已经到达递送位置的其他技术也是可能的。

ii.启动用于接收者辅助的再充电的通知过程

在框504处，通知过程可以采用各种形式。例如，UAV可以简单地经由UAV、有效载荷、递送的物品和/或物品包装上的扬声器播放出可听通知(例如，预先记录的语音消息或一种或多种简单的通知声音)。附加地或替选地，例如，UAV可以使用UAV、有效载荷、递送的物品和/或物品包装上的一个或多个灯和/或图形显示器来播放出视觉通知。

在一些实施例中，框504可以附加地或替选地涉及UAV启动过程以经由接收者的计算设备(例如，接收者的移动电话、平板计算机、可穿戴计算设备、膝上型计算机或台式计算机)上的应用来通知接收者。例如，UAV可以通知(例如，由ATSP操作的)远程计算系统其已经到达，这进而使远程计算系统直接或间接地将通知传达给接收者的计算设备上运行的应用。接收者的计算设备然后可以通知接收者该接收者应例如将UAV插入充电器中，或者将UAV放在无线充电器上或附近。

在另一方面，UAV可以使用机载计算系统和接收者的计算设备之间的直接连接来启动通知过程。例如，UAV可以使用WiFi、NFC或蓝牙以及其他可能性与接收者的移动电话建立无线连接。然后，UAV可以发送消息，该消息指示在移动电话上运行的应用应通知接收者采取动作，以将UAV连接或耦接至递送位置处的充电系统。

在一些实施例中，通知过程可以进一步涉及UAV和/或与UAV通信的远程系统向接收者的计算设备(或向可以从接收者的计算设备访问的接收者账户)提供更新的信息和/或后续通知。例如，在UAV充电时，UAV可以发送更新，所述更新指示UAV电池的水平(例如，作为完全充电的百分比)、从接收者辅助的再充电开始的时间起电池水平的增加(例如，作为百分比增加)、和/或达到目标充电水平或完全充电剩余的时间量，以及其他可能性。被提供有这样的信息，在接收者辅助的再充电过程期间，运行在接收者的设备上的应用可以提供更新的充电信息(可能是实时的)和/或使用通知向接收者更新。

附加地或替选地，可以在接收者辅助的再充电过程期间的预定时间或里程碑处在接收者的设备上提供更新和/或通知。例如，UAV可以监视或周期性地计算直到UAV的电池达到目标充电状态(SOC)或完全充电估计的剩余时间，并在特定预定点经由接收者的计算设备发送更新的信息和/或启动通知。作为具体示例，UAV可以发送消息，该消息指示在接收者辅助的再充电过程中何时剩余五分钟(或两分钟，或一分钟，等等)，使得接收者可以采取任何必要的动作。例如，两分钟通知可以指示，从通知时间起两分钟内，接收者将需要将UAV移动到一位置，在该位置处UAV可以起飞以进行运输任务中的下一飞行航段。这种通知的其他示例也是可能的。

iii.接收者辅助的再充电过程

在另一方面，利用各种类型的充电系统的各种类型的接收者辅助的再充电过程是可能的。例如，接收者辅助的再充电过程可以涉及接收者将UAV插入有线充电系统中或以其他方式将UAV耦接至有线充电系统，该有线充电系统可以连接到递送位置处(例如，在接收者的住所或办公室处)的电源。这可以涉及接收者将UAV移动到接收者可以将其插入的位置，或者简单地将充电电缆连接到UAV降落的位置处的UAV(而不移动UAV)。

接收者辅助的再充电过程还可以涉及接收者将UAV放置在无线充电板上，或以其他方式将UAV耦接至无线充电系统(例如，感应充电系统)。这可以涉及接收者将UAV移动和/或定位在无线充电系统上或其范围内。替选地，接收者可以简单地将无线充电系统带到UAV降落的位置处的UAV，并定位无线充电系统以便为UAV的电池充电(这可能或可能不需要接收者移动UAV)。

为了促进这样的接收者辅助的再充电过程，ATSP可以向接收者提供有线和/或无线充电系统，使得接收者可以使用它们来在递送位置处对UAV再充电。这样的充电系统可以是便携式的和/或可以被配置用于永久安装。此外，这种充电系统可以被配置用于室内或室外的各种安装位置。

在一些实施例中，接收者辅助的再充电过程可以涉及接收者调换UAV上的电池。例如，ATSP可以在向接收者的UAV递送之前向接收者提供一个或多个UAV电池。这些电池可以是预先充电的，或者可以由接收者在随后的UAV递送之前充电。在UAV的随后物品递送时，接收者可以移除UAV的电池，并用完全充电(或充电到某预定水平)的不同的电池更换。

此外，接收者可以保留移除的电池，并将它连接到递送位置处(例如，接收者的住所或办公室中)的有线或无线充电器。在对移除的电池充电后，接收者可以在向接收者的下一UAV递送发生时使用它来重复调换过程。这样，UAV可以用完全充电的电池开始运输任务中的下一飞行航段。更一般地，在递送位置处调换电池的能力可以允许UAV扩展其递送航程和/或改善其执行多个递送运输任务的能力(例如，通过将物品递送到多个递送位置)。

在一些实施例中，UAV的电池可以位于UAV的有效载荷内或以其他方式耦接至UAV的有效载荷(例如，在图2所示的有效载荷228内或耦接至图2所示的有效载荷228)，而不是位于UAV本身的主体内或耦接至UAV本身的主体。在这样的实施例中，接收者辅助的再充电可以涉及：(a)从UAV移除有效载荷，使得电池可以被耦接至有线或无线充电器，然后在充电达到一定水平时被退还；(b)有效载荷在耦接至UAV时移动，但是不移动UAV(例如，通过放出将有效载荷耦接至UAV的系绳)，使得电池可以耦接至有线或无线充电器，或(c)有效载荷和UAV一起移动，使得电池可以耦接至有线或无线充电器，以及其他可能性。

iv.接收者辅助的再充电的目标水平

UAV可以实现框506和508，以便确定或作为更大的确定过程的一部分，何时离开递送位置以开始运输任务中的下一飞行航段(例如，回到UAV机巢或第二递送位置)。

更具体地，为了实现框506，一旦UAV连接到递送位置处的充电系统，UAV就可以连续地或周期性地将其电池水平与目标水平进行比较。在某些情况下，目标水平可以是完全充电(例如100％)。在其他情况下，目标水平可以是完全充电的某一预定百分比(例如80％)。

此外，UAV和/或远程系统可以在UAV执行运输任务之前或期间的各个时间确定接收者辅助的再充电的目标水平。例如，UAV和/或ATSP系统(例如，图3中所示的组件中的一个或多个)可以在UAV运输任务的排程(scheduled)时间之前的某点或紧接在UAV运输任务开始之前(例如，在UAV开始任务中的第一飞行航段之前)确定递送位置处的接收者辅助的再充电的目标水平。附加地或替选地，当UAV执行运输任务时(例如，在UAV已经起飞以进行任务中的第一飞行航段之后的某点)，UAV和/或ATSP系统可以确定接收者辅助的再充电的目标水平，和/或更新先前确定的目标水平。

作为示例，ATSP系统(和/或UAV)可以估计UAV完成运输任务的在物品递送之后的部分(例如，在递送位置处递送物品和降落在任务指定的后续最终位置之间)将需要的预期的电池电力量(例如，以mAh为单位)。然后，ATSP系统(和/或UAV)可以将用于运输任务的递送后部分的预期的电池电力量用作确定在递送位置处接收者辅助的再充电的目标水平的基础。在一些实施例中，作为预防措施，可以将“缓冲(cushion)”添加到估计的电力需求中。前述过程可以在运输任务开始之前和/或在运输任务期间(例如，当UAV到达或将要到达递送位置时)由ATSP系统和/或UAV实现。

在另一方面，UAV(和/或ATSP系统)可以在到达递送位置时估计对UAV预期的电池水平。再次，该估计可以在运输任务开始之前和/或在运输任务期间(例如，当UAV到达或将要到达递送位置时)由ATSP系统和/或UAV做出。然后，ATSP系统(和/或UAV)可以使用UAV到达递送位置时剩余电池电力的估计，作为确定在递送位置处接收者辅助的再充电的目标水平的基础。

在另一方面，当确定在给定的运输任务期间接收者辅助的再充电的目标水平时，UAV(和/或ATSP系统)可以附加地或替选地将对后续运输任务的电池电力要求或预期考虑在内。例如，ATSP系统还可以确定对当前分配给给定UAV或预期要分配给该UAV的后续运输任务的电池电力要求或预期。当确定对后续运输任务的电池电力要求或预期时，ATSP还可以评估在后续运输任务期间预期接收者辅助的再充电是否可用。因此，当在为分配给UAV的给定任务期间的接收者辅助的再充电设置目标水平时，ATSP系统可以将对后续任务的电池电力要求和/或预期考虑在内。作为具体示例，当UAV被分配了需要更多飞行时间的后续任务和/或在接收者辅助的再充电不可用的情况下，ATSP可以为在给定的运输任务期间的接收者辅助的再充电设置更高的目标水平，反之亦然。当然，其他示例也是可能的。

应理解，除了上述示例之外，或者作为上述示例的替选，ATSP系统(和/或UAV)可以使用其他信息来确定在递送位置处接收者辅助的再充电的目标水平。此外，注意，在以上示例中以及在其他情况下，可以基于执行运输任务的UAV的状态和/或运输任务本身的特性，在逐任务的基础上(例如，为每个单独的UAV递送)确定目标水平。当然，目标水平可以针对多组任务并发地(concurrently)被确定，针对特定类型的UAV递送被设置为特定值，或者可能甚至在整个机队范围内被设置，也是可能的。此外，目标水平可以随时间改变；例如，基于给定区域中UAV运输服务的时变需求和/或其他时变因素，也是可能的。

v.部分退还递送完成

在框508处，可以使用各种技术来确定何时有效载荷的可退还部分(例如，食品容器)被固定以用于飞行，而不可退还部分(例如，食品或其他可消耗物品)已经被移除。例如，有效载荷外壳或容器可以具有秤(scale)，使得可以通过检测重量改变来检测有效载荷内容的改变。

附加地或替选地，可以使用各种传感器或传感器的组合来确定何时有效载荷的可退还部分被固定以用于飞行，和/或何时不可退还部分(例如，食品或其他可消耗物品)已经被接收者移除。例如，一个或多个图像传感器可以用于经由物品上的QR码和/或基于物品的其他视觉代码或特性来识别可退还物品和/或不可退还物品。作为另一示例，可退还物品和/或不可退还物品可以经由物品上的RFID或NFC标签被识别并定位(并且无法检测到此类标签可以被解释为物品移除的指示)。其他示例也是可能的。

在框508处，可以在各种情况下认为有效载荷的可退还部分被固定以用于飞行。例如，当可退还部分被放置在UAV内的隔室或隔舱中，直接或间接地耦接至系绳(其进而耦接至UAV)，或以其他方式耦接或固定至UAV以用于飞行时，可以认为可退还部分被固定。

vi.启动运输任务中的下一飞行段

在框510处，一旦UAV已经被再充电到目标水平并且有效载荷的可退还部分(例如，可退还物品或包装)与不可退还部分分离并且被固定以用于飞行，则UAV可以从递送位置起飞。

如上所述，可以实现示例方法以利用在部分退还UAV运输任务期间的停机时间，该停机时间可以在例如接收者从可退还容器或包装中消费食品时发生。通过实现框506和508，并使在框510处启动下一飞行航段以在框506处(a)接收者退还订单的可退还部分(或分离有效载荷的不可退还部分，使得仅可退还部分保留在UAV有效载荷隔舱中)，以及在框508处(ii)经由接收者辅助的再充电将电池再充电到一定水平两者为条件，示例性方法可以帮助UAV利用在部分退还递送期间的停机时间。

此外，尽管未在图5中具体示出，但应理解，UAV可以结合框506和/或508实现超时过程。例如，UAV可以要求在一定的预定时间段内退还和/或固定可退还部分以用于飞行。该超时时段可以在UAV降落时开始，或者可能在接收者将不可退还部分和可退还部分两者从UAV移除时开始。此外，可以根据接收者辅助的再充电过程将UAV的电池充电到目标水平所需的预期时间来设置或调整超时时段(例如，因此超时时段允许足够时间用于接收者辅助的再充电到目标水平，并且可能之后有一些附加缓冲时间)。在任何这样的情况下，如果在超时时段结束时不满足框506和/或框508的条件，则UAV可以在没有有效载荷的可退还部分的情况下从递送位置起飞。

B.在可选-退还递送期间的再充电方法

在一些实施方式中，可以在“可选-退还”UAV递送的运输任务期间利用接收者辅助的再充电，其中接收者能够在递送时决定是否保留或退还递送的一个或多个物品。在这样的实施例中，在UAV到达递送位置并且接收者获取递送的物品之后，UAV可以接收指示接收者希望退还刚刚递送的一个或多个物品的输入数据。然后，UAV可以接收这些退还物品(例如，在用于将物品运输到递送位置的同一个UAV有效载荷隔舱或同一个系绳容器中)，并可以将物品运输回到其源位置(例如，第三方物品提供者)、ATSP运营的UAV机巢或另一指定的退还位置。

用于可选-退还递送的UAV运输任务可以指定预定的“试用”时间段。在到达递送位置时，当接收者物理地从UAV移除其物品时，或在另一指定的开始时间，UAV可以开始试用时段。如果在试用时段结束时不存在接收者希望退还物品的指示，和/或如果接收者在试用时段内未将退还物品提供给UAV，则UAV可以在没有任何退还物品的情况下起飞，以继续进行运输任务中的下一飞行航段。

因此，UAV可以实现示例方法，以致力于在可选-退还递送中的试用时段期间启动接收者辅助的再充电过程。由于在试用时段或其一部分期间可能需要UAV在递送位置处等待，因此在此时段期间使用示例方法对UAV充电可能有助于在多运输任务的过程中改善UAV的效率(例如，通过减少停机时间以用于在运输任务之间进行充电)。

作为具体示例，考虑以下场景，在该场景中，接收者订购将要由UAV递送的服装，并且UAV将服装运输到递送位置。当UAV带着衣物到达时，UAV可以向接收者发信号通知何时移除服装是安全的，并且还可以向接收者指示他们应采取动作来启动接收者辅助的再充电过程。接收者可以将UAV连接到接收者的位置处的充电器，并继续试穿服装(例如，确保它适合他们和/或他们喜欢穿着时服装看起来的样子)。在接收者已经试穿递送的服装之后，UAV可以提供输入接口，接收者可以经由该输入接口提供指示他们是否想退还递送的服装中的一些或全部的输入。在此时间期间，UAV还可以监视其电池水平。当UAV确定(a)它的电池已经被可接受地再充电，并且(b)被退还的任何物品已经被再固定以用于飞行时，UAV可以随身携带退还的服装起飞以进行其下一飞行航段。

在另一示例中，示例方法可以用于提供工具租赁服务。例如，考虑以下场景，在该场景中，接收者租赁将由UAV递送的工具(例如钻、锯、万用表)。在该场景中，接收者可能只需要短时间完成某项任务的工具(例如，仅一次或两次切割所需要的专用锯)。当UAV带着工具和/或其他租赁物品到达时，UAV可以向接收者发信号通知何时移除工具和/或其他租赁物品是安全的，并且还可以向接收者指示他们应采取动作以启动接收者辅助的再充电过程。接收者可以将UAV连接到接收者的位置处的充电器，并且继续使用租赁工具(例如，接收者可以使用专用锯以进行几次切割)。在接收者已经使用完租赁物品(例如，用租赁锯完成几次专用切割)之后，接收者可以将租赁物品退还至UAV。在此时间期间，UAV还可以监视其电池水平。当UAV确定(a)其电池已经被可接受地再充电，并且(b)租赁物品已经被退还并已经被再固定以用于飞行时，UAV可以起飞以进行其下一飞行航段(例如，以退还租赁物品至租赁公司)。

更一般地，图6是示出根据示例实施例的方法600的流程图。为了便于说明，方法600通过示例的方式被描述为由UAV执行。应当理解，被描述为由UAV执行的动作可以由UAV的机载计算系统和/或由UAV的其他组件执行。此外，除了由UAV实现之外或作为由UAV实现的替选，方法600或其部分可以由其他系统和设备来实现，诸如用于UAV的远程控制计算系统。

如框602所示，方法600涉及UAV在由UAV执行运输任务期间确定UAV已经到达递送位置。在所示的示例中，运输任务至少包括从装载位置到用于递送有效载荷的递送位置的第一飞行段、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段。可以使用与参考方法500的框502所描述的技术相同或相似的技术来执行框602。

继续方法600，响应于确定UAV已经降落在递送位置，UAV提供接口，以用于经由UAV的一个或多个接口组件来接收关于有效载荷或其部分是否将被退还的指示，如框604所示。UAV还启动通知过程以指示应启动接收者辅助的再充电过程，如框606所示。

然后，在框608处，UAV确定接收者辅助的再充电过程是否已将UAV的电池再充电到目标水平。可以使用与参考方法500的框506描述的技术相同或相似的技术来执行框608。UAV还等待输入数据中的关于有效载荷(或其一部分)是否将被退还的指示，如框610所示。

当接收到有效载荷的至少一部分将被退还的指示时，UAV可以在启动运输任务中的下一飞行段之前，等待至少一些时段以将有效载荷的该部分退还至UAV。在框612处，当UAV确定有效载荷或其退还部分被装载在UAV上或UAV中时，UAV响应地启动运输任务中的下一飞行段，如框614所示。另一方面，当接收到有效载荷将不被退还的指示时，UAV简单地等待接收者辅助的再充电过程以将电池再充电到目标水平，并且然后在框614处启动第二飞行段。

在框604处，可以提供各种类型的接口，接收者可以经由所述各种类型的接口指示他们是否要经由刚递送物品的同一UAV来退还物品(并且如果是，则退还哪些物品)。例如，UAV可以通知(例如，由ATSP操作的)远程计算系统它已经到达，这进而使远程计算系统直接或间接地向运行在接收者的计算设备(例如，接收者的移动电话、平板计算机、可穿戴计算设备、膝上型计算机或台式计算机)上的应用通信。

这样，可以经由这样的应用提示接收者以指示他们是否要退还刚递送的任何物品，并且可能提供有接口以指定来自递送的用于立即退还的特定物品。这样的应用可以经由视觉提示或通知、听觉提示或通知和/或触觉提示或通知(例如，振动)来通知接收者请求了这样的输入。此外，指示接收者的意图的输入数据可以采用各种形式，并且可以经由各种类型的用户接口设备来提供，诸如图形显示器、触摸屏、触摸板、键盘、麦克风、图像传感器、运动传感器等。

在另一方面，可以以与以上参考方法500的框504所描述的相同或相似的方式来实现框606处的通知过程。此外，在经由接收者的计算设备上的应用提供指定退还物品的接口(例如，在框604处)的实施例中，相同的应用可以用于通知过程(例如，在框606处)和/或本文描述的这些应用的其他功能。

在另一方面，可以使用与以上参考方法500的框508所述的技术类似的技术来实现框610。具体地，UAV可以使用各种传感器(例如，成像传感器、秤、RFID读取器等)来检测何时未指定用于退还的物品已被移除，而指定用于退还的物品已被退还并固定至UAV以用于飞行(例如，在其有效载荷内)。

此外，本领域技术人员将理解，可以使用与参考方法500的框510所描述的技术相同或相似的技术来实现方法600的框614。另外，方法600可以涉及超时过程(未显示)，其类似于以上参考方法500的框506和508所述的超时过程。具体地，可以结合方法600实现超时过程，使得在接收者不提供关于他们是否希望退还任何物品的任何输入的情况下，和/或在接收者提供指示他们想要退还物品的输入，但未能在某预定的时间段内退还该物品的情况下，UAV将在某预定时间段之后起飞。

VI.结论

尽管本文已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员而言将是清楚的。本文所公开的各个方面和实施例是出于说明的目的，而不是旨在进行限制，其真实的范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (15)

1.一种无人飞行器的操作方法：

确定无人飞行器在执行运输任务时已经到达递送位置，其中，所述运输任务至少包括将有效载荷从装载位置运输到递送位置的第一飞行段、在递送位置递送有效载荷、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；

响应于确定无人飞行器已经到达递送位置，启动通知过程，请求接收者辅助的再充电过程，该过程包括无人飞行器与递送位置处或附近的电源的手动辅助的耦接；

确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平；

基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，启动附加通知过程，该过程包括请求(i)无人飞行器与电源的手动辅助的断开，以及(ii)接收者辅助将无人飞行器放置在无人飞行器能够启动第二飞行段的位置；

确定有效载荷的不可返回部分何时已经从无人飞行器移除，并且有效载荷的可返回部分何时耦接到无人飞行器或由无人飞行器保持；以及

在不可退还部分被移除并且可退还部分被固定之后，启动运输任务的第二飞行段。

2.一种无人飞行器，包括：

可充电电池；

电源接口，用于电耦接到外部电源；

充电电路，可操作以使用来自电源接口的电流对可充电电池充电；以及

一个或多个控制系统，被配置为执行操作，包括：

确定无人飞行器在执行运输任务时已经到达递送位置，其中，所述运输任务至少包括将有效载荷从装载位置运输到递送位置的第一飞行段、在递送位置递送有效载荷、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；

响应于确定无人飞行器已经到达递送位置，启动通知过程，请求接收者辅助的再充电过程，该过程包括无人飞行器的电力接口与递送位置处或附近的电源的手动辅助的耦接；

确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平；

基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，启动附加通知过程，该过程包括请求(i)无人飞行器与电源的手动辅助的断开，以及(ii)接收者辅助将无人飞行器放置在无人飞行器能够启动第二飞行段的位置；

确定有效载荷的不可返回部分何时已经从无人飞行器移除，并且有效载荷的可返回部分何时耦接到无人飞行器或由无人飞行器保持；以及

在不可退还部分被移除并且可退还部分被固定之后，启动运输任务的第二飞行段。

3.一种计算机可读存储介质，包括用于执行一种方法的计算机可读程序指令，该方法包括：

确定无人飞行器在执行运输任务时已经到达递送位置，其中，所述运输任务至少包括将有效载荷从装载位置运输到递送位置的第一飞行段、在递送位置递送有效载荷、以及从递送位置到下一位置的第二飞行段；

响应于确定无人飞行器已经到达递送位置，启动通知过程，请求接收者辅助的再充电过程，该过程包括无人飞行器与递送位置处或附近的电源的手动辅助的耦接；

确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平；

基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，启动附加通知过程，该过程包括请求(i)无人飞行器与电源的手动辅助的断开，以及(ii)接收者辅助将无人飞行器放置在无人飞行器能够启动第二飞行段的位置；

确定有效载荷的不可返回部分何时已经从无人飞行器移除，并且有效载荷的可返回部分何时耦接到无人飞行器或由无人飞行器保持；以及

在不可退还部分被移除并且可退还部分被固定之后，启动运输任务的第二飞行段。

4.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述有效载荷的不可退还部分包括物品，并且其中，所述有效载荷的可退还部分包括所述物品的包装或容器。

5.根据权利要求4所述的方法、根据权利要求4所述的无人飞行器或根据权利要求4所述的计算机可读存储介质，其中，所述包装或容器由一种或多种可回收材料形成，并且其中，所述运输任务还包括将所述包装或容器运输到回收位置的一个或多个飞行段。

6.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述下一位置包括运营者运营的位置或物品运输的源位置。

7.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述运输任务是多递送任务，其中，所述有效载荷包括第一有效载荷和第二有效载荷，其中，第一有效载荷包括可退还部分和不可退还部分，并且其中，第二有效载荷包括第二可退还部分和第二不可退还部分，并且其中，所述下一位置是对应于第二有效载荷的第二递送位置。

8.根据权利要求7所述的方法、根据权利要求7所述的无人飞行器或根据权利要求7所述的计算机可读存储介质，还包括，在第二递送位置递送第二有效载荷的不可退还部分之后，启动从第二递送位置到第三位置的第三飞行段。

9.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述有效载荷的不可退还部分包括至少一种食品，并且其中，所述有效载荷的可退还部分包括至少一种可重复使用的器具、餐盘或餐具。

10.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，还包括：

基于在一个或多个后续运输任务期间接收者辅助的再充电的预期可用性来确定将无人飞行器的电池再充电到的目标水平。

11.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述附加通知过程包括将所述请求发送至与有效载荷的接收者相关联的计算设备。

12.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述通知过程包括向与有效载荷的接收者相关联的计算设备发送请求，请求接收者在有效载荷递送给接收者之后采取行动将无人飞行器耦接到电源。

13.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，所述无人飞行器包括绞盘系统，所述绞盘系统包括布置在卷轴上的系绳和可操作以向卷轴施加扭矩的马达，其中，所述电池形成有效载荷的一部分，其中，所述有效载荷被耦接到系绳的前端，并且其中，所述方法还包括：

在确定无人飞行器已经到达递送位置之后，使马达旋转卷轴以解开系绳，其中，请求接收者辅助的再充电过程的通知过程包括，在系绳已经被解开之后并且在电池通过系绳保持与无人飞行器耦接的同时，请求手动将电池耦接到电源；以及

基于确定接收者辅助的再充电过程已经将无人飞行器的电池再充电到目标水平，使得马达旋转线轴以将系绳和电池收回到无人飞行器。

14.根据权利要求13所述的方法、根据权利要求13所述的无人飞行器或根据权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中，请求接收者辅助的再充电过程的通知过程包括，请求在不移动无人飞行器的情况下将电池手动耦接到电源。

15.根据权利要求1所述的方法、根据权利要求2所述的无人飞行器或根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其中，请求接收者辅助的再充电过程的通知过程包括，请求有效载荷的接收者(i)将无人飞行器从无人飞行器的着陆位置移开，以及(ii)将无人飞行器的电接口插入递送位置处或附近的标准化AC电源。