CN118119991A - 生成和更新无人飞行器的可飞行领空的处理 - Google Patents

Abstract

一种方法包括接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型。数字表面模型表示该区域中的环境表面。该方法包括对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值，以及至少基于在网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。该方法包括确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为网格单元确定的地形间距值。该方法包括使UAV使用所确定的路线导航通过该区域。

Description

生成和更新无人飞行器的可飞行领空的处理

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年10月19日提交的美国临时专利申请号63/262,746的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

无人载具也可以被称为自主载具(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。无人载具可以在远程控制模式、自主模式或部分自主模式中操作。

当无人载具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。当无人载具以自主模式操作时，无人载具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来移动。此外，一些无人载具可以以远程控制模式和自主模式两者操作，并且在一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将导航交托给自主系统，同时手动执行另一任务，诸如操作用于接载对象的机械系统。

存在用于各种不同环境的各种类型的无人载具。例如，存在用于在空中、地面、水下和太空中操作的无人载具。无人飞行器(UAV)的示例包括四旋翼飞机(quad-copters)和立式起落UAV。也存在用于混合操作的无人载具，其中，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着陆的水上飞机。其他示例也是可能的。

发明内容

本文公开的示例包括用于生成和更新UAV的可飞行领空的系统和方法。可以基于区域的数字表面模型(DSM)来确定UAVS的路线。更具体地，可以通过确定环境表面的海拔的置信度值和多个网格单元中的每个网格单元处的相关联的地形间距值来确定路线。

在一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。该方法还包括对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定网格单元处环境表面的海拔的置信度值。该方法还包括：对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。该方法另外包括确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。该方法还包括使UAV使用所确定的路线导航通过该区域。

在另一实施例中，提供了一种计算设备。计算设备被配置为接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。计算设备还被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定该网格单元处环境表面的海拔的置信度值。计算设备还被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。计算设备另外被配置为确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。计算设备还被配置为由计算设备向UAV发送UAV的路线。

在另一实施例中，提供了一种无人飞行器(UAV)。UAV被配置为接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。所述UAV还被配置为：对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，确定在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值。UAV还被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。UAV另外被配置为确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。UAV还被配置为使用所确定的路线导航通过该区域。

在另一实施例中，提供了一种系统。该系统包括一个或多个处理器、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的程序指令。程序指令可由一个或多个处理器执行以接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。程序指令可由一个或多个处理器执行以对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定该网格单元处环境表面的海拔的置信度值。程序指令可由一个或多个处理器执行，以对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。程序指令可由一个或多个处理器执行以确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。程序指令可由一个或多个处理器执行以使UAV使用所确定的路线导航通过该区域。

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。功能包括接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。所述功能还包括对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值。所述功能还包括：对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。功能还包括确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。功能还包括使UAV使用所确定的路线导航通过该区域。

在另一实施例中，提供了一种系统。该系统包括用于接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型的部件，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。该系统还包括用于对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定该网格单元处环境表面的海拔的置信度值的部件。该系统还包括用于对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元至少基于该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值的部件。该系统另外包括用于确定UAV通过该区域的路线的部件，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。该系统还包括用于使UAV使用所确定的路线导航通过该区域的部件。

通过在适当的情况下参考附图阅读以下详细描述，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将变得显而易见。此外，应当理解，在本发明内容部分和本文件中其他地方提供的描述旨在通过示例而非限制的方式说明所要求保护的主题。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和支付必要费用后由专利局提供。

图1A是根据示例实施例的无人飞行器的图示。

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驾驶空中系统的部件的简化框图。

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空中运输提供方控制系统的示例布置的框图。

图5示出根据示例实施例的环境的置信度值和地形间距值。

图6示出根据示例实施例的环境的置信度值和地形间距值的调整。

图7示出根据示例实施例的置信度值的示例确定。

图8A示出根据示例实施例的从地面收集的传感器数据。

图8B示出根据示例实施例的附加传感器数据。

图8C示出根据示例实施例的由UAV收集的传感器数据。

图8D示出根据示例实施例的传感器数据的编译。

图9是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、设备和系统。应当理解，词语“示例”和“示例性”在本文中用于表示“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比其他实施例或特征优选或有利，除非如此指明。在不脱离本文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，本文描述的示例实施例并不意味着限制。容易理解的是，如本文一般描述的并且在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计。

在整个说明书中，冠词“一”或“一个”用于介绍示例实施例的元件。除非另有说明，或者除非上下文另有明确规定，否则对“一个/种(a)”或“一个/种(an)”的任何引用是指“至少一个/种”，并且对“该/所述(the)”的任何引用是指“至少一个/种”。在所描述的至少两个术语的列表内使用连词“或”的意图是指示所列出的术语中的任一个或所列出的术语的任何组合。

诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数的使用是为了区分相应的元件，而不是表示这些元件的特定顺序。出于本说明书的目的，术语“多个”和“多个”是指“两个或更多个”或“多于一个”。

此外，除非上下文另有说明，否则每个附图中所示的特征可以彼此组合使用。因此，附图通常应被视为一个或多个整体实施例的组成方面，应理解，并非所有示出的特征对于每个实施例都是必需的。在附图中，除非上下文另有规定，否则类似的符号通常标识类似的部件。此外，除非另有说明，否则附图未按比例绘制，并且仅用于说明目的。此外，附图仅是代表性的，并非所有部件都被示出。例如，可能未示出附加的结构或约束部件。

另外，本说明书或权利要求书中的元件、块或步骤的任何列举是出于清楚的目的。因此，这种列举不应被解释为要求或暗示这些元件、块或步骤遵循特定布置或以特定顺序执行。

I.概述

在本文描述的示例中，规划器(例如，为一个或多个UAV生成飞行路径的软件程序)可能需要知道UAV可以飞越的所有潜在区域的地形高度，以确保规划的飞行不会导致UAV接触(或接近)地形。因此，规划器可以利用世界的数字表面模型(DSM)表示。DSM指捕获环境的自然特征和人工特征两者的高程模型。为了使规划器生成飞行路径，DSM可能需要是准确且新鲜的。用于大区域的DSM可以从卫星图像提供方获得，但是这些DSM通常可能是几年的(因此可能不代表现实世界)。

可以使用从UAV捕获的图像来生成DSM。然而，为了生成DSM，UAV可能需要在捕获图像的同时执行大量飞行。在没有准确且新鲜的DSM的情况下进行许多任务可能是有问题的。

因此，本文描述的示例涉及在开始时使用现有(并且因此降低的准确度和新鲜度)的DSM(例如，来自卫星图像提供方)并确保所有规划的飞行保持与地形的显著间距以解决DSM的不准确度和陈旧性。地形间距的量可以与DSM的预期陈旧性和不准确性匹配。在开始时使用增加的地形间距可以帮助防止UAV与地形接触，即使在规划过程期间使用不完美的世界模型时也是如此。

当UAV使用现有DSM飞越该区域时，它们可能正在收集图像(连同其相关联的GPS位置)，然后可以将其用于精确地地理参考3D重建。然后可以使用这些3D重建来更新DSM。另外，它们可以被用于更新DSM的置信度值(在每个地理小区的基础上)。可以基于该置信度值来调整规划器使用的地形间距值。例如，当更新的DSM可用于给定地理区域时，该区域的置信度值可以增加，并且继而，该区域的地形间距值可以减小。以这种方式，释放更多的领空供UAV飞行，并且UAV的范围也增加(因为在更低的地形间距值的情况下，飞行器然后可能不需要上升太多以执行任务)。

即使更新的DSM可用于给定区域，在执行这些更新之后，UAV也可能不会在该区域上方飞行延长的时间段。在这种情况下，可以针对那些区域减小DSM置信度值，并且继而可以增加地形间距值，使得规划器在不确信DSM时通常可以使用更高的地形间距。

替代方法可以依赖于用于障碍物和UAV飞行路径评估的手动现场检查。然而，这些方法可能是耗时的，易于出现人为错误，不合理地限制了可用领空，并且减小了飞行器的范围。因此，可能期望定义飞行区域的置信度值和地形间距值以反映DSM的置信度。这可以有利地允许更可靠地执行飞行操作，包括降低UAV碰撞环境中的对象的可能性。

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透彻理解。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，没有详细描述公知的方法、过程和组件以及电路，以免不必要地模糊实施例的各方面。

II.示例无人载具

术语“无人飞行系统”和“UAV”是指能够在没有物理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载具。UAV能够采取各种形式。例如，UAV可以采取固定翼飞机、滑翔机、立式起落飞机、喷气式飞机、管道风扇式飞机、诸如飞艇或可操纵气球的轻于空气的飞船、诸如直升机或多旋翼飞机的旋翼飞机和/或扑翼飞机等形式。此外，术语“无人机”、“无人飞行器系统”(UAVS)或“无人空中系统”(UAS)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的前向空速来产生升力。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，并且悬臂104可以承载垂直推进单元110。在操作中，用于推进单元的电力可以从机身106的电池隔舱112提供。在一些实施例中，机身106还包括航空电子隔舱114、附加电池隔舱(未示出)和/或用于操纵有效载荷的递送单元(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、磁性地或以其他方式)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可以终止于翼尖端117，以改善对UAV的升力的控制。

在所示的配置中，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)，并且在悬臂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、突出部或用于与对应的H-框架特征配合的其他特征等)。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的可移除附接可以提高UAV100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(PCBs)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之前消除有缺陷的部件/子组件。例如，可以在将机身106安装到H-框架之前对机身106的组件(例如，航空电子设备、电池单元、递送单元、附加电池隔舱等)进行电测试。此外，还可以在最终组装之前对PCB 118的电机和电子器件进行电测试。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了UAV的总体成本和交付时间。此外，不同类型/型号的机身106可以附接到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，多个壳体可以附接到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。因此，UAV可以具有更好的尺寸精度和/或提高的可靠性。

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

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的电缆路由到PCB 118。在所示实施例中，UAV 100具有四个PCB，但是其他数量的PCBs也是可能的。例如，UAV 100可以包括两个PCB，每个悬臂一个PCB。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电连接到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能够包括电机、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142安装在UAV 140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能够包括电机、轴和螺旋桨。

图1D示出了示例立式起落UAV 160。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自行垂直起飞和着陆。

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可以提供向前推力，使得立式起落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，一些实施例可以涉及其他类型的UAV。例如，图1E示出了旋翼飞行器180的示例，旋翼飞行器通常被称为多旋翼飞机。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，示例实施例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垂直地起飞和着陆、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能够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，在一些实施例中，UAV可以被配置为允许远程操作员接管原本能够由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，远程操作员能够控制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的同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。示例实施例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。

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接收器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还包括处理器(或多个)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)。处理器(或多个)208能够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可以包括能够由至少一个处理器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形式。一个或多个计算机可读存储介质能够包括易失性和/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，其能够整体或部分地与处理器(或多个)208中的至少一个集成。在一些实施例中，数据存储210能够使用单个物理设备(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能够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能够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。

在说明性实施例中，IMU 202可以包括加速度计和陀螺仪两者，其可以一起用于确定UAV 200的方位。具体地，加速度计能够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可以采用小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)的形式或包括小型化微机电系统(MEMS)或纳米机电系统(NEMS)。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还可以包括其他传感器，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可以包括低功率数字3轴磁力计，其能够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能够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还可以包括压力传感器或气压计，其能够用于确定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)能够用于提供高度的指示，这会有助于提高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能够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。超声传感器还能够用于需要悬停在一定高度或需要能够检测障碍物的载具。其他系统能够用于确定、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)相机能够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。

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，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可以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，随着UAV 200在其整个环境中移动，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，航路点是识别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，会希望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会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信号会只能使得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，该远程操作员能够将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以指示在将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能够是有用的。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，移动设备能够发射人类范围内或人类范围外的频率，并且UAV 200能够侦听该频率并相应地导航。作为相关示例，如果UAV 200正在侦听口头命令，则UAV 200能够利用口头陈述，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，以使其能够以确定的方式移动。

在另一方面，UAV 200包括一个或多个通信系统218。通信系统(或多个)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。这样的无线接口可以提供一种或多种无线通信协议(诸如蓝牙、WiFi(例如，IEEE902.11协议)、长期演进(LTE)、WiMAX(例如，IEEE 902.16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的短程通信和CDMA协议下的远程通信。在这样的实施例中，UAV 200可以被配置为用作“热点”，或者换句话说，用作远程支持设备与诸如蜂窝网络和/或互联网的一个或多个数据网络之间的网关或代理。如此配置，UAV 200可以促进远程支持设备原本不能自己执行的数据通信。

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方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。

在另一方面，UAV 200可以包括电力系统(或多个)220。电力系统(或多个)220可以包括用于向UAV 200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。

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，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能够包括可以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裹)。

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，包裹可以包括各种特征，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，该突出前部减小了前部横截面区域。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区域和体积从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控制的绞盘系统221，以便在UAV 200悬停在上方时将有效载荷228降低到地面。如图2所示，绞盘系统221可以包括系绳224，系绳224可以通过有效载荷耦接装置226耦接到有效载荷228。系绳224可以缠绕在耦接到UAV的电机222的卷轴上。电机222可以采用能够由速度控制器主动控制的DC电机(例如，伺服电机)的形式。系绳控制模块216能够控制速度控制器以使电机222旋转卷轴，从而解绕或回缩系绳224并降低或升高有效载荷耦接装置226。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RPM)，其可以对应于系绳224和有效载荷228应该朝向地面降低的速度。然后，电机222可以旋转卷轴，使得其保持期望的操作速率。

为了经由速度控制器控制电机222，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。特别地，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接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，随着电机222引起卷轴的旋转，可以使用旋转编码器来测量该旋转。在这样做时，旋转编码器可以用于将旋转位置转换为由系绳控制模块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/或转换为表示新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。

基于来自速度传感器的数据，系绳控制模块216可以确定电机222和/或卷轴的旋转速度，并响应地控制电机222(例如通过增加或减少提供给电机222的电流)以使电机222的旋转速度匹配期望的速度。当调节电机电流时，电流调节的幅度可以基于使用电机222的确定速度和期望速度的比例-积分-微分(PID)计算。例如，电流调节的大小可以基于卷轴的确定速度与期望速度之间的当前差、过去差(基于随时间的累积误差)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和有效载荷228降低到地面的速率。例如，速度控制器可以根据可变展开速率曲线和/或响应于其他因素来改变期望的操作速率，以便改变有效载荷228朝向地面下降的速率。为此，系绳控制模块216可以调节施加到系绳224的制动量或摩擦量。例如，为了改变系绳展开速率，UAV 200可以包括摩擦垫，其能够向系绳224施加可变量的压力。作为另一示例，UAV 200能够包括机动化制动系统，其改变卷轴放出系绳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进行操作以减慢卷轴放出系绳224的速率。此外，电机222可以改变其调节卷轴的速度(例如RPM)的量，并且因此可以改变系绳224的展开速率。其他示例也是可能的。

在一些实施例中，系绳控制模块216可以被配置为将供应给电机222的电机电流限制到最大值。通过对电机电流施加这样的限制，可能存在电机222不能在由速度控制器指定的期望速率下操作的情况。例如，可能存在以下情况：速度控制器指定电机222应该将系绳224朝向UAV 200回缩的期望操作速率，但是电机电流可能被限制以致系绳224上的足够大的向下力将抵消电机222的回缩力并使系绳224展开。可以根据UAV 200的操作状态来施加和/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可以被配置为基于提供给电机222的电流量来确定系绳224和/或有效载荷228的状态。例如，如果向下的力被施加到系绳224(例如如果有效载荷228被附接到系绳224或者如果系绳224在朝向UAV 200回缩时钩在对象上)，则系绳控制模块216可能需要增加电机电流，以便使电机222和/或卷轴的所确定的旋转速度匹配期望的速度。类似地，当从系绳224移除向下的力时(例如在递送有效载荷228或移除系绳钩时)，系绳控制模块216可能需要减小电机电流，以便使电机222和/或卷轴的所确定的旋转速度匹配期望的速度。这样，系绳控制模块216可以被配置为监视提供给电机222的电流。例如，系绳控制模块216能够基于从电机的当前传感器或电力系统的当前传感器接收的传感器数据来确定电机电流。在任何情况下，基于提供给电机222的电流，系绳控制模块216可以确定有效载荷228是否附接到系绳224，是否有人或某物正在拉动系绳224，和/或有效载荷耦接装置226是否在回缩系绳224之后压靠在UAV 200上。其他示例也是可能的。

在有效载荷228的递送期间，有效载荷耦接装置226能够被配置为在通过系绳224从UAV降低的同时固定有效载荷228，并且能够进一步被配置为在到达地平面时释放有效载荷228。然后，有效载荷耦接装置226能够通过使用电机222卷绕系绳224而回缩到UAV。

在一些实施方式中，有效载荷228一旦降低到地面就可以被动地释放。例如，被动释放机构可以包括适于回缩到壳体中并从壳体延伸的一个或多个摆臂。延伸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与钩分离，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，该弹簧机构偏置摆臂以回缩到壳体中。例如，弹簧可以在摆臂上施加力，该力将摆臂推向或拉向壳体，使得一旦有效载荷228的重量不再迫使摆臂从壳体伸出，摆臂就回缩到壳体中。将摆臂回缩到壳体中可以降低当在递送有效载荷228时朝向UAV升高释放机构时释放机构钩住有效载荷228或其他附近对象的可能性。

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。来自传感器的数据能够通过无线链路传送回UAV和/或控制系统，并且用于帮助确定释放机构何时达到地平面(例如，通过用加速度计检测作为地面冲击的特征的测量值)。在其他示例中，UAV可以基于重量传感器检测到系绳上的阈值低向下力和/或基于当降低有效载荷时由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，UAV 200可以包括气囊降落系统或降落伞降落系统。替代地，携带有效载荷的UAV 200能够简单地在递送位置处着陆在地面上。其他示例也是可能的。

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之一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中的一个调度到目标位置。然后，所调度的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来控制所调度的UAV 304，并将所调度的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1A、图1B、图1C、图1D、图1E或图2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可以包括多个不同类型的UAV。例如，UAV304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可以是能够通过其进行调度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可以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从某个源位置接驾一个或多个物品和/或将一个或多个物品递送到期望位置。例如，用户能够经由其移动电话、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，用户能够请求请求动态递送到递送时他们所在的任何地方。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)，使得UAV能够导航到用户的位置(如由其移动电话指示)。

在一些实施例中，企业用户(例如，餐馆)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，餐馆的地址)接驾一个或多个物品(例如，食品订单)，然后将一个或多个物品递送到目标位置(例如，客户的地址)。此外，在这样的实施例中，可以存在与共同物品提供方账户(例如，由特定餐馆的多个雇员和/或所有者使用的账户)相关联的远程设备306的多个实例。另外，在这样的实施例中，远程设备306可以被用于将物品提供方提交发送到运输提供方计算系统(例如，中央调度系统310和/或本地调度系统312)，每个物品提供方提交指示在给定未来时间的给定量的UAV运输服务的相应定量测量。例如，远程设备306可以被用于生成和发送物品提供方提交，该物品提供方提交指定在特定时间或在未来的特定时间段期间期望的UAV运输服务的级别(例如，预期的UAV递送飞行的数量和/或速率)和/或与物品提供方对UAV运输服务的需求相对应的货币值。

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UAV 304中的哪些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。

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UAV 304中的具体的一个进行调度。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中的一个，并且将对UAV 304中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部署系统314(或多个)相同位置处的计算系统。例如，本地调度系统312中的特定一个可以由安装在建筑物(例如仓库)处的计算系统实现，其中与本地调度系统312中的特定一个相关联的部署系统(或多个)314和UAV(或多个)304也位于该建筑物中。在其他实施方案中，本地调度系统312中的特定一个可以在远离其相关联的部署系统(或多个)314和UAV(或多个)304的位置处实现。

UAV系统300的所示配置的许多变型和替代方案是可能的。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，该应用允许用户提供关于所请求的递送的信息，并且生成并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，并且在适当的情况下，与适当的本地调度系统312协调以部署UAV。

此外，本文归因于中央调度系统310、本地调度系统(或多个)312、访问系统302和/或部署系统(或多个)314的一些或全部功能可以组合在单个系统中，在更复杂的系统(例如，具有更多控制层)中实现，和/或以各种方式在中央调度系统310、本地调度系统(或多个)312、访问系统302和/或部署系统(或多个)314之间重新分配。

此外，虽然每个本地调度系统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，虽然中央调度系统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可以采取各种形式。在一些实现方式中，部署系统314中的一些或全部可以是被动地促进UAV从静止位置起飞以开始飞行的结构或系统。例如，部署系统314中的一些或全部可以采取着陆垫、机库和/或跑道以及其他可能性的形式。这样，给定的部署系统314可以被布置成便于一次部署一个UAV 304，或者部署多个UAV(例如，足够大以由多个UAV同时利用的着陆垫)。

附加地或替代地，部署系统314中的一些或全部可以采取用于主动发射UAV 304中的一个或多个的系统的形式或包括用于主动发射UAV 304中的一个或多个的系统。此类发射系统可包括提供自动UAV发射的特征和/或允许人工辅助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还可以被配置为在着陆时被动地促进和/或主动地辅助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进入的UAV的机器人臂。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还可以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、验证容纳在UAV内的装置(例如，有效载荷递送设备)的功能、和/或维护容纳在UAV中的装置或其他物品(例如，通过监测有效载荷的状态，诸如其温度、重量等)。

在一些实施例中，本地调度系统312(连同它们各自的部署系统(或多个)314)可以策略性地分布在诸如城市的整个区域中。例如，本地调度系统312可以策略性地分布，使得每个本地调度系统312接近一个或多个有效载荷接驾位置(例如，靠近餐馆、商店或仓库)。然而，本地调度系统312可以以其他方式分布，这取决于特定的实施方式。

作为附加示例，允许用户经由UAV运输包裹的自助服务终端可以被安装在各种位置。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包裹以装载到UAV上并支付UAV运输服务，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。对于给定的用户账户，用户账户数据库316可以包括与提供UAV相关服务相关或在提供UAV相关服务时有用的数据。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，如果人们希望从UAV系统300由UAV 304提供与UAV相关的服务，则可能需要他们向UAV系统300注册用户账户。这样，用户账户数据库316可以包括给定用户账户的授权信息(例如，用户名和密码)和/或可以用于授权访问用户账户的其他信息。

在一些实施例中，人们可以将他们的设备中的一个或多个与他们的用户账户相关联，使得他们可以访问UAV系统300的服务。例如，当人使用相关联的移动电话例如向访问系统302的操作者发出呼叫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来识别电话，然后可以将呼叫或消息归属于相关联的用户账户。其他示例也是可能的。

附加地或替代地，希望使用由空中运输服务提供方(ATSP)提供的UAV运输服务来递送其产品的物品提供方可以向UAV系统300注册物品提供方账户。这样，用户账户数据库316可以包括给定物品提供方账户的授权信息(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方账户的其他信息。可替代地，物品提供方账户的数据可以保存在与接收方用户账户分开的数据库中。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。

空中运输服务提供方(ATSP)可以是与提供被运输的物品的一个或多个实体分离的实体和/或与请求递送这些物品的接收方对接的实体。例如，操作被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”和/或在线零售商等。这些第三方实体可以具有ATSP的账户，第三方可以经由该账户从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由ATSP提供的计算系统(例如，应用和/或服务器系统)与接收方(例如，客户)接口连接。

图4是示出用于空中运输服务提供方控制系统401的示例布置的框图，该空中运输服务提供方控制系统401协调用于远离服务提供方的中央UAV调度位置(例如，UAV巢)定位的多个物品提供方的UAV运输服务。ATSP可以是与物品提供方分开的实体。如图所示，ATSP控制系统401可以通信地耦接到UAV巢404a、404b、404c和404d(即，UAV巢404a-d)的计算或控制系统，并且通信地耦接到物品提供方406a、406b、406c和406d(即，物品提供方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中的每一个是UAV可以被存放至少短时间段的设施，并且UAV可以从该设施开始执行UAV运输任务(例如，UAV可以起飞的地方)。在一些实现方式中，UAV巢中的一些或全部可以采取本地调度系统和一个或多个部署系统的形式，诸如上面参考图3描述的那些。当然，UAV巢中的一些或全部也可以采取其他形式和/或执行不同的功能。

物品提供方406a-d的每个计算系统可以与不同的物品提供方账户相关联。这样，与物品提供方406a-d相关联的一个或多个计算系统可以包括被授权访问具有ATSP的对应物品提供方账户的一个或多个计算设备。此外，ATSP可以将物品提供方账户的数据存储在物品提供方账户数据库407中。

在实践中，物品提供方406a-d的计算系统中的一个或多个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)，其已经登录或以其他方式被授权访问相同的物品提供方账户(例如，蜂窝电话、膝上型计算机和/或企业雇员的计算设备)。附加地或替代地，物品提供方406a-d的计算系统中的一个或多个可以用较少的自组织方法来实现；例如，利用安装在物品提供方的设施处的一个或多个用户界面终端。其他类型的物品提供方计算系统也是可能的。

为了以有效且灵活的方式向各种物品提供方提供UAV运输服务，ATSP控制系统401可以基于需求和/或其他因素动态地分配不同的UAV以用于不同物品提供方的运输任务，而不是将每个UAV永久地分配给特定物品提供方。这样，为给定的第三方物品提供方执行运输任务的一个或多个特定UAV可以随时间变化。

与将特定UAV永久分配给特定物品提供方的布置相比，将UAV动态分配给用于多个不同物品提供方的飞行可以帮助ATSP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，为了动态地将UAV分配给来自第三方物品提供方的运输请求，ATSP控制系统401可以根据服务区域内的各种位置或子区域处的时变需求水平，贯穿服务区域在多个UAV部署位置(其可以称为例如“集线器”或“巢”)之间动态地重新分配UAV。

UAV巢404a-d中的每个相应的UAV巢被示出为分别具有与其相关联的对应的地理区域405a、405b、405c和405d(即，地理区域405a-d)，在该地理区域内，相应的UAV巢的UAV向物品提供方和/或物品接收方提供运输服务。由给定UAV巢提供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巢处的UAV的飞行范围限定。在一些实现中，对应于UAV巢404a-d的地理区域405a-d可以各自具有固定尺寸，其不随时间变化。在其他实现方式中，地理区域405a-d中的每一个的尺寸可以基于各种因素随时间变化，诸如对地理区域和/或附近地理区域中的UAV运输服务的需求、被分配以从对应的UAV巢操作的UAV的数量和/或能力、和/或位于UAV巢附近的物品提供方的数量和/或特性，以及其他可能性。

附加地或替代地，地理区域405a-d中的每一个的尺寸可以在逐个订单的基础上变化，和/或根据物品提供方而变化。更具体地，当运输任务涉及三个或更多个航段(例如，从UAV巢到物品提供方以进行接驾的飞行、从物品提供方到递送位置的飞行以及返回UAV巢的飞行)时，在递送物品之前可能存在两个或更多个航段。因此，对于给定运输任务，给定物品提供方是否在UAV巢的地理服务区域内的评估可以取决于从UAV巢到物品接驾位置的距离、从接驾位置到递送位置的距离以及从递送位置到UAV巢的距离的组合。因此，给定的UAV巢可能能够为给定的物品提供方服务一个运输任务，但不能为另一个运输任务服务。在这种情境下，可以根本不利用定义的“地理服务区域”的概念。相反，给定用于完成任务的所有参数，ATSP控制系统401可以简单地评估UAV运输任务是否可以在逐个任务的基础上实现。

由于某些物品提供方只能由某一个或多个UAV巢服务(或由某一个或多个UAV巢服务更好)，并且因为对UAV运输服务的需求可以在物品提供方之间变化，所以ATSP控制系统401可以针对给定的地理/服务区域实现正在进行的过程，以在共同为给定区域提供服务的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方406a-d的需求和/或其他因素，并且确定在每个UAV巢404a-d处期望的相应数量的UAV，以便满足对应地理区域中的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中的每一个处期望的相应数量的UAV，使得UAV巢404a-d可以共同满足对由UAV巢404a-d共同服务的更大区域中的UAV运输服务的需求。

III.用于生成和更新UAV的可飞行领空的示例系统和方法

图5描绘了根据示例实施例的环境500和包括环境500中的置信度值和地形间距值的地形模型520。为了使UAV飞越环境500，UAV可以检索DSM，该DSM可以包含关于环境500中的对象的海拔的信息。UAV可以使用DSM来确定它应该飞多高以便不与环境中的对象碰撞。然而，在一些示例中，DSM可能是过时的，以致DSM可能不再准确地表示环境中的状况。例如，DSM可能在一年之前已经进行了最后一次更新，并且在该年期间，新的建筑物被建造了。如果UAV要使用该DSM，仿佛它准确地表示环境并且飞行得合理地远离该DSM中的对象的海拔，则UAV可能碰撞到新建造的建筑物。

作为示例，环境500可以包括对象502，对象502的至少一部分可能由于各种原因而从DSM中缺失(例如，DSM可能在建筑物被完全建造之前已经被最后更新，当DSM被最后更新时由于不准确的传感器数据建筑物可能尚未被完全检测到，等等)。环境500还可以包括各种其他对象，包括天然存在的那些对象(例如，树)以及人造对象(例如，房屋、摩天大楼、其他建筑物)。提供环境500作为示例，并且环境通常可以包括本文未描述的许多其他对象和特征。例如，环境还可以包括丘陵、山脉、电力线和在路线规划中可能需要考虑的其他对象。

为了允许环境中的任何变化和/或不准确，UAV或服务器设备可以确定置信度值和地形间距值。对于长时间未被更新的DSM，置信度值可以被设置为相对较低，以反映DSM的准确度的低置信度。然后可以基于低置信度值将地形间距值设置为相对较高。

例如，环境500的地形模型520包括竖直区域526和528。区域526包括：区域522，对应于如DSM所描绘的环境500中的竖直区域526中的对象的海拔；以及区域524，对应于环境500中的竖直区域526的地形间距值。竖直区域528类似地包括：区域530，对应于如DSM所描绘的竖直区域528中的对象的海拔；以及区域532，对应于竖直区域528的地形间距值。区域524和区域532(两者都对应于地形间距值)被描绘为更暗区域，以表示海拔准确的低置信度。

可以观察到，表示竖直区域528中的对象的海拔的区域530不完全覆盖对象502。并且因此，如果UAV要采取靠近区域522和530的路线，则UAV可能与对象502碰撞。如上所述，环境中的这些不一致性可能由各种原因引起，并且对于具有不确定准确度的DSM，可以将地形间距值设置为相对较高。

图6示出根据示例实施例的调整环境的置信度值和地形间距值。图6包括地形模型600、620和640，其可以表示与环境500相同的环境。可以根据地形模型520的描述来描述地形模型600。

UAV可以在根据地形模型600导航通过环境500时收集表示环境500的传感器数据。当UAV收集表示环境500的附加数据时，UAV可以调整置信度水平和地形间距值以与其对环境的观察更一致。

例如，UAV可以使用地形模型600来导航通过环境500以收集表示环境500的附加信息。在一些示例中，UAV可以在高于海拔水平和地形间距水平的水平下导航通过环境，例如，通过由路线602标记的路径。在收集和分析传感器数据之后，UAV可以确定调整后的置信度水平和调整后的地形间距值与地形模型620一致。

具体地，地形模型600的两个区域可以被调整为区域622、624、626、628、630、632和634。因为UAV可能已经在更近的时间点收集了表示环境的传感器数据，所以可以调整地形模型620的许多区域以与更高的置信度水平相关联。具体地，竖直区域622、624、626、628、630和634可以被调整以具有更高的置信度水平。并且基于这些更高的置信度水平，与地形模型600相比，地形间距值也可以降低。此外，由于更高的置信度、更低的地形间距值和/或附加的收集的传感器数据，地形模型620还可以被分配比地形模型600更小的网格尺寸。

改进的地形模型可以用于UAV导航，使得生成更靠近环境中的对象的UAV路线。例如，根据调整后的地形间距值和调整后的海拔，使用地形模型620导航通过环境500的UAV可以将路线636确定为导航通过的可能路径。与路线602相比，路线636通常可以更靠近地面，使得路线636在导航通过所需的时间和资源方面更便宜，同时保持合理的精度水平。

在一些示例中，每个网格单元(例如，如图5和图6中所描绘的每个竖直区域)可以根据已经收集的传感器数据、区域中的UAV活动和/或其他因素具有不同的置信度值和地形间距值。例如，竖直单元632可以具有比地形模型620中的其他竖直区域更低的置信度值。这可能是由于各种因素。例如，UAV可能已经确定了更低的置信度值，因为它先前在该位置处检测到更高的点，并且因此它在更低的海拔上较不自信(例如，由于竖直单元632包含难以检测的对象，例如建筑物尖顶或电力线)。然而，对应于其他竖直区域的海拔可以与先前的数据一致。

在一些示例中，每一网格单元的置信度值可以由已通过指示针对网格单元收集了多少样本的频率计数在网格单元处收集的传感器数据的量确定。例如，一个或多个UAV可以通过环境500导航若干次，通过各种路线穿过区域622、624、626、628、630和634。相反，UAV可以仅导航通过区域632一次或两次，从而使表示区域632处的环境500的收集多少样本的频率计数小于表示区域622、624、626、628、630和634处的环境500的收集多少样本的频率计数。因此，与在区域622、624、626、628、630和634处具有准确海拔的DSM中的置信度相对应的区域622、624、626、628、630和634处的置信度值可以高于与在区域632处具有准确海拔的DSM中的置信度相对应的区域632处的置信度值。如上所述，网格单元处的地形间距值可以取决于置信度值。因此，区域632处的地形间距值可以大于区域622、624、626、628、630和634处的地形间距值。

在一些示例中，网格单元的地形间距值也可以基于UAV准确定位自身的置信度来确定。例如，UAV可以在具有许多不同特征(例如，建筑物、树、家庭和其他对象)的环境500中导航，这导致UAV能够相对准确地定位自身(例如，在特定建筑物上方)。然而，在可能具有更少种类的特征(例如，在玉米田中)的不同环境中导航的UAV可能具有更艰难的时间来准确地定位自身。然而，在任一环境中导航的UAV可能需要避免与环境中的潜在特征碰撞，但是在后一示例中，除了不确定DSM之外，UAV还可能不确定其在环境中的位置。因此，地形间距值还可以基于UAV对其在环境中的位置的自信程度，以避免与环境中的特征碰撞，并且地形间距值可以随着UAV变得更确信其已经准确地定位其自身而减小。

在一些示例中，每个网格单元的地形间距值可以基于通过统计分布，例如，累积分布函数，计算的值。具体地，UAV可以确定该网格单元处的环境海拔海拔低于估计的环境海拔加上地形间距值的概率的统计分布，并且基于统计分布，确定与统计分布的某个百分位值相关联的地形间距值。例如，统计分布的某个百分位值可以是第99.99个百分位。可以检索统计分布的第99.99个百分位数处的值以获得要使用的地形间距值，使得该网格单元处的环境海拔低于估计的环境海拔加上所获得的地形间距值的概率为99.99％。

使用北、东、下(NED)坐标，如果具有XY坐标(x,y)的列的网格单元处的环境海拔为z，则体素(x,y,z)被占据，并且其中z'<z的所有体素(x,y,z')都是空的。在一些示例中，可以假设未观察到的体素具有最大不确定性/熵(例如，占用概率O为0.5)。可以考虑具有坐标(x，y，z)的体素。该体素表示位置(x,y)处的表面的概率是其中O_x,y,z表示由笛卡尔坐标(x，y，z)表征的体素的占用随机变量，并且z表示传感器度量的集合。令最大化该概率的体素(在列中)的坐标为(x，y，z*)。如果P(H＝z*|Z)>α(其中α是接受阈值(例如，0.9))，则H的估计可以被设置为z*。否则，H可以被设置为NED z-floor,z(体素空间中的最负z坐标)，α可以被设置为大于0.5的值，以确保未观察到的体素不会被识别为自由空间。这可能产生对网格单元处的环境海拔的高估。然而，这种高估可能是可接受的，因为所提出的方法可能涉及进行探索这种未观察到的体素的飞行，导致它们与更准确的占用概率相关联。确定网格单元处的环境海拔的其他方法也是可能的(例如，占用随机变量的最大后验估计)。

在一些示例中，阈值百分位值可以基于UAV的应用。例如，如果UAV被应用于将包裹直接递送给人，则特定百分位值可以被设置得更高，因为UAV正在具有人的位置中操作。然而，如果UAV被应用于确定偏远地区的土地的景观和特征，则特定百分位值可以被设置为更低的值。

在一些示例中，置信度值和/或地形间距值可以基于UAV活动。在一段时间内具有更少(或没有)UAV活动的区域中，可以减小置信度值，并且在该区域中可以增加地形间距值以反映DSM准确度的更低置信度。例如，UAV可能在一段时间内没有导航通过区域632。因此，与先前相比，置信度值可能已经减少(例如，如由地形模型600显示的)。

在一些示例中，置信度值和/或地形间距值可以基于传感器数据的准确度。如果该区域缺少准确的传感器数据(例如，针对该区域收集的唯一传感器数据是在暴风雪期间)，则可以降低该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值，并且可以增加该网格单元处的地形间距值以反映传感器数据缺乏置信度(以及缺乏准确性)。

在一些示例中，置信度值和/或地形间距值可以简单地基于具有传感器数据。例如，如果针对区域收集了传感器数据，则该区域的置信度值可能由于已经收集了新的传感器数据而增加。并且地形间距值可以在置信度值增加之后减小。

在一些示例中，可以基于UAV活动的水平周期性地更新置信度值和/或地形间距值。如果区域中存在更高的UAV活动，则与具有更少UAV活动的区域相比，可以更频繁地更新该区域的置信度值和地形间距值。

在一些示例中，地形间距值可以基于与位于一个或多个网格单元处的对象(或潜在对象)相关联的监管高度。例如，区域可以潜在地具有电力线，其可以被调节为至少15.5英尺。因此，该区域处的地形间距值可以被确定为导致总海拔(例如，海拔加上地形间距值)高于15.5英尺。

在一些示例中，网格单元的维度可以基于位于区域中的对象的尺寸。例如，如果该区域是由许多建筑物填充的大都市区域，则与更少填充的区域(例如，草地)相比，可以使用相对更小的网格单元尺寸，因为具有许多建筑物的大都市区域可能具有更多的海拔变化。

在一些示例中，一个区域中的一些网格单元可以具有比其他区域更低的置信度值和/或更高的地形间距值，并且UAV(或其他计算设备)可以根据哪些区域具有更低的置信度值和/或更高的地形间距值来确定路线，以便增加整个区域的置信度。例如，在环境500的地形模型620中，区域622、624、626、628、630和634可以具有比区域632更高的置信度值和/或更低的地形间距值。基于这些差异，UAV(或其他计算设备)可以确定导航通过区域632的路线，以增加地形模型620准确地表示环境500的置信度。

类似地，UAV可以根据哪些区域具有更高置信度值和/或更低地形间距值来确定路线，以便避开其不确定的区域。例如，UAV的任务可能是在某个位置可靠地投放包裹。为了可靠性，UAV可以有意地避开具有更低置信度值和更高地形间距值的区域。

本文描述的示例可以涉及一个UAV，但是可以理解，这样的方法可以用多于一个UAV来执行。例如，系统可以包括一个或多个(或多个)UAVs，并且UAV可以各自向中央服务器发送数据，中央服务器可以聚合传感器数据以确定何时更新置信度值、地形间距值和网格单元尺寸以及更新到哪些值。类似地，本文描述的一些示例可以涉及多个UAV，但是可以理解，这样的方法可以仅用一个UAV来执行。

可以重复收集传感器数据并调整置信度值、地形间距值和/或网格单元尺寸的该过程。例如，在已经确定地形模型620之后，UAV可以收集附加的传感器数据，并且根据传感器数据将DSM中的海拔调整到地形模型640中。利用附加的传感器数据，UAV还可以增加某些置信度值，减小某些地形间距值，并且减小网格单元尺寸，如地形模型640中所示。使用地形模型640的UAV可以确定导航通过路线642，路线642的海拔通常可以低于先前路线，例如路线602和636。

如图6所示，随着更多的传感器数据被收集并且随着置信度值的增加和地形间距值的降低，可用领空的量增加并且UAV能够更靠近环境中的对象。从长远来看，这可以促进更快的服务和更有效的能量使用，因为UAV不再必须到达高海拔，同时增加UAV不会与环境中的对象碰撞的可靠性。

图7示出根据示例实施例的置信度值的示例确定。在一些示例中，可以根据网格单元上方的三维网格单元的垂直堆叠的多个置信度值来确定置信度值。三维网格单元的垂直堆叠的置信度值可以通过与该网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据来确定。

例如，图7描绘了UAV 702，其可能已经从各种角度观察和收集了表示网格单元710上方的区域(包括由射线704、706和708指示的区域)的数据。因此，网格单元710处的网格单元的垂直堆叠的置信度值可以由通过三维网格单元的观察的数量来确定。例如，由三维网格单元712指示的区域可能已经通过射线704、706和708中的每一个被观察为空三次，并且因此具有0.95的高置信度值。相反，由三维网格单元714指示的区域可能仅通过射线706和708被观察为空两次，并且因此具有相对更低的置信度值0.92。由三维网格单元716指示的区域可能仅被光线706观察到为空一次，并且因此可以具有甚至更低的置信度值0.90。

网格单元710上方的三维网格单元的这些置信度值可以被聚合成0.85的单个合成置信度值，以反映网格单元710处的对象720的海拔的置信度。

在一些示例中，由射线704、706和708指示的区域可能已经由单独的UAV观察到。来自这些单独的UAV的传感器数据可以被发送到服务器设备，其中可以组合观察并且可以确定合成置信度值。如上所述，特定网格单元的地形间距值可以基于该特定网格单元处的置信度值。因此，服务器设备还可以基于合成置信度值来确定网格单元的地形间距值。

在一些示例中，传感器数据可以从多个源收集并且被编译以用于确定置信度值和地形间距值。编译来自各种源和各种角度的传感器数据可以允许更准确地表示环境，因为某个传感器可以检测其他传感器错过的环境中的特征(例如，人造障碍物、自然发生的对象等)。各种传感器数据可以由空域中的一个或多个附加UAV、地面上的操作者、地面上的机器人设备、卫星图像、安全相机和/或其他传感器收集。

在另外的示例中，可以从各种角度更容易地检测环境中的对象。例如，第一射线可以不识别对象(例如，细线，诸如电话或电缆)。第二光线可以用于通过从图像上方或下方捕获图像来补充第一光线。例如，可以从车辆、持有相机的人、第二UAV等拍摄图像。基于这些传感器数据源的汇编做出决定(例如，路线规划)的UAV可以具有在对环境和环境中的对象具有更多的视角的同时做出决定的益处。

例如，图8A、图8B、图8C和图8D描绘了可以被编译以更准确地描绘环境的各种传感器数据。图8A示出根据示例实施例的从地平面处的相机收集的传感器数据800。传感器数据800可以是环境的街道级视图，并且包括诸如电线802的对象。

图8B示出根据示例实施例的附加传感器数据820。附加传感器数据820可以是环境的卫星视图。传感器数据820与传感器数据800的不同之处在于，线802不再可见，而是被检测为阴影线822。传感器数据820的阴影线822可能比传感器数据800的线802更难以观察。

图8C示出根据示例实施例的由UAV收集的传感器数据840。当UAV在环境中导航时，UAV可以使用UAV上的一个或多个传感器来收集传感器数据840。附加传感器数据840可以与传感器数据800和传感器数据820不同，因为附加传感器数据840不包括线的任何指示，如标签842所示。

图8D示出根据示例实施例的编译的传感器数据860。如所显示的，传感器数据860可以是传感器数据800、820和840的汇编，并且包括来自每个传感器数据源的特征，使得传感器数据860可能呈现环境的最准确的表示。例如，传感器数据860可以包括线862，线862可以根本不包括或几乎不包括在传感器数据820和/或传感器数据840中。传感器数据860可以包括来自传感器数据820和840的信息，以相对于UAV准确地定位环境的其他特征。因此，作为传感器数据800、820和840的汇编的传感器数据860可以一起呈现环境的最有用和准确的表示。

在一些示例中，当更多传感器检测到对象时，可以使用更高的置信度值(和更低的地形间距阈值)。例如，在图8A-8C中，电线在三个传感器数据样本中的两个中可以是可见的。如果电线替代地仅在三个传感器数据样本中的一个中可见，则置信度值可以被设置为更低，并且地形间距阈值可以被设置为更高。可替代地，如果电线存在于所有传感器数据样本中，则置信度值可以被设置得更高并且地形间距阈值可以被设置得更低。并且可能如果收集了附加样本并且这些样本包括电线，则置信度值可以进一步增加并且地形间距阈值可以进一步减小。

这些不同的传感器数据集合可以从各种来源收集。例如，传感器数据的各种来源可以在中央数据库中聚合，并且UAV或规划器可以在每次导航到区域和/或更新该区域的置信度值和/或地形置信度值时从数据库中拉取。在一些示例中，传感器数据的各种源可以被存储在各种服务器中，并且UAV或规划器可以从每个数据库中拉取传感器数据。在另外的示例中，传感器数据的各种源也可以由规划器发送到UAV。在一些示例中，UAV可以仅使用在其正在操作时的阈值时间帧内收集的传感器数据。

在一些示例中，计算设备可以基于环境区域的置信度值来确定UAV的路线。例如，计算设备可以确定环境的一个或多个区域包括低置信度值，并且计算设备可以确定路线，使得UAV以低置信度值导航通过一个或多个区域中的每一个。另外和/或替代地，计算设备可以优化UAV路线规划的总成本函数，以平衡利用现有世界状态信息与探索新区域。在一些示例中，总成本函数可以包括基于不同区域的置信度值的勘探效益分量。这样，优化问题的路径规划解决方案可以沿着路径引导UAV，以便确定尚未确定置信度值的区域的置信度值和/或增加不太频繁行进和/或最近未行进的区域的置信度值。因此，计算设备可以利用反馈回路，其中某些区域处的低地形置信度值可以使UAV在这些区域上飞行进行更多任务，这进而可以驱动这些区域处的地形置信度值的增加。

在另外的示例中，计算设备可以确定环境的语义理解，并且计算设备可以基于该语义理解来确定环境中的区域的置信度值。计算设备可以使用UAV上的各种传感器收集表示环境的数据，并且基于该数据，计算设备可以确定环境中的区域的语义分类。例如，UAV可以捕获环境的图像，并且计算设备可以使用该捕获的图像数据来对图像数据内的区域进行分割和分类。附加地和/或替代地，计算设备可以确定表示环境中的表面的点云并对点云的区域进行分类。对于给定网格单元，计算设备可以确定给定网格单元处的表面的语义分类，并相应地确定该网格单元处的置信度值。例如，计算设备可以确定在由给定单元表示的位置处的环境中有河流。因为河流的海拔不太可能显著变化，所以计算设备可以为该网格单元确定更高的置信度值。作为另一示例，如果计算设备确定建筑物在由网格单元表示的位置处的环境中，则计算设备可以确定该网格单元的更低置信度值，因为建筑物可能包括不同的特征，使得它们的海拔更难以自信地确定。

图9示出根据示例实施例的方法的框图。特别地，图9示出方法900。方法900可以由UAV、服务器设备或其他计算设备执行。

另外，对于图8所示的方法和本文公开的其他过程和方法，流程图示出了本实施例的一个可能的实施方式的功能和操作。在这方面，一些框可以表示模块、段或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行的用于实现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，诸如短时间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非暂时性介质，诸如二级或持久长期存储装置，例如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还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。

另外，对于本文公开的方法和其他过程和方法，图8中的每个框可以表示被布线以执行过程中的特定逻辑功能的电路。

在框902处，方法900包括接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。如上所述，DSM可以用作用于飞行规划目的的占用网格，以确保UAV的路径保持与世界中的地形和对象的垂直和水平间距。

在框904处，方法900包括对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定该网格单元处环境表面的海拔的置信度值。

在框906处，方法900包括对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。

在框908处，方法900包括确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值。

在框910处，方法900包括使UAV使用所确定的路线导航通过该区域。

在一些示例中，确定每个网格单元的置信度值包括将置信度值初始设置为默认低置信度值，其中确定每个网格单元的地形间距值包括至少基于网格单元的默认低置信度值将地形间距值初始设置为默认高地形间距值。

在一些示例中，区域中的多个网格单元中的每个网格单元与最后更新的时间戳相关联，其中确定每个网格单元的置信度值基于该网格单元的最后更新的时间戳。

在一些示例中，基于网格单元的最后更新的时间戳来确定每个网格单元的置信度值包括确定置信度值，使得具有更早时间戳的网格单元比具有更晚时间戳的网格单元具有更低的置信度值和更高的地形间距值。

在一些示例中，确定每个网格单元的置信度值包括接收与该网格单元处的环境表面的海拔相关联的传感器数据；基于与该网格单元处的表面环境的海拔相关联的传感器数据来确定指示针对网格单元收集了多少样本的频率计数；以及基于频率计数来确定该网格单元处的置信度值。

在一些示例中，确定每个网格单元的置信度值包括：接收与该网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据；基于与网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据来确定指示有多少传感器射线穿过网格单元处的三维单元的垂直堆叠中的每一个的多个频率计数；以及基于多个频率计数来确定网格单元的置信度值。

在一些实例中，确定每个网格单元的置信度值包括：接收与网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据；基于与网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据确定多个置信度值，多个置信度值中的每一个指示在三维网格单元的垂直堆叠的三维网格单元处存在对象的置信度；以及基于多个置信度值确定网格单元的置信度值。

在一些示例中，方法900还包括基于所确定的UAV的位置来确定所确定的UAV的位置的位置置信度值，其中确定网格单元的地形间距值也基于所确定的UAV的位置置信度值。

在一些示例中，确定每个网格单元的地形间距值包括：确定网格单元处的环境海拔海拔低于地形间距值的概率的统计分布；并且基于统计分布确定与统计分布的某个百分位值相关联的地形间距值。

在一些示例中，确定每个网格单元的地形间距值还包括基于UAV的应用来确定特定百分位值。

在一些示例中，统计分布是累积分布函数。

在一些示例中，方法900还包括：确定多个网格单元中在一段时间内缺少UAV活动的地区中的一个或多个网格单元；对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，减小该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值；并且对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，增加该网格单元处的地形间距值。

在一些示例中，方法900还包括：确定多个网格单元中缺少一致传感器数据的地区中的一个或多个网格单元；对于一个或多个网格单元中的每个网格单元，减小该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值；并且对于一个或多个网格单元中的每个网格单元，增加该网格单元处的地形间距值。

在一些示例中，方法900还包括：接收与环境表面相关联的传感器数据，基于与环境表面相关联的传感器数据确定与环境表面相关联的传感器数据中包括的一个或多个网格单元；对于一个或多个网格单元中的每个网格单元，增加该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值；并且对于一个或多个网格单元中的每个网格单元，减小该网格单元处的地形间距值。

在一些示例中，方法900还包括减小在与环境表面相关联的传感器数据中包括的一个或多个网格单元的网格单元尺寸。

在一些示例中，方法900还包括：基于UAV频率确定与导航通过区域的UAV的频率相对应的UAV频率；确定区域中的多个网格单元的置信度值和多个网格单元的地形间距值的更新频率；并且基于更新频率，确定和更新多个网格单元中的每个网格单元的置信度值和地形间距值。

在一些示例中，确定一个或多个网格单元的地形间距值还基于与位于一个或多个网格单元处的对象相关联的监管高度。

在一些示例中，方法900还包括确定区域中的多个网格单元，其中多个网格单元的维度基于位于区域中的对象的尺寸。

在一些示例中，方法900还包括：从区域中的多个网格单元中确定网格单元的子集，其中网格单元的子集中的每个网格单元与网格单元处的低置信度值和高地形间距值相关联；基于所确定的来自多个网格单元的网格单元的子集，为一个或多个UAV确定多条路线以增加接近网格单元的子集的UAV活动；以及向一个或多个UAV传输多条路线。

在一些示例中，计算设备和/或UAV可以被配置为执行上述步骤。在一些实施例中，一种系统可以包括处理器和其上存储有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时使处理器根据上面和/或下面描述的任何方法执行操作。并且在一些实施例中，一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有指令，所述指令在由计算设备执行时可以使计算设备执行根据上面和/或下面描述的任何方法的操作。

例如，计算设备可以被配置为接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。计算设备还可以被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值。计算设备还可以被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。计算设备可以另外被配置为确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为网格单元确定的地形间距值。计算设备还可以被配置为由计算设备向UAV发送UAV的路线。

计算设备还可以被配置为：从区域中的多个网格单元中确定网格单元的子集，其中网格单元的子集中的每个网格单元与网格单元处的低置信度值和高地形间距值相关联；基于所确定的多个网格单元的网格单元的子集来为一个或多个UAV确定多条路线以增加接近网格单元的子集的UAV活动；并且向一个或多个UAV传输多条路线。

在一些示例中，UAV可以被配置为接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中数字表面模型表示区域中的环境表面。UAV还可以被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元确定该网格单元处的环境表面的海拔的置信度值。UAV还可以被配置为对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于网格单元处的环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值。UAV可以另外被配置为确定UAV通过该区域的路线，使得UAV的海拔在路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为网格单元确定的地形间距值。UAV还可以被配置为使用所确定的路线导航通过该区域。

IV.示例实现

DSM是指捕获环境的自然和人工特征两者的高程模型(例如，世界的2.5D表示)。数字表面模型(DSM)用于飞行规划目的的占用网格，以确保无人飞行器(UAV)的路径保持与世界中的地形和对象的垂直和水平间距。DSM可以从航空图像导出并被处理成成为世界模型的光栅图像。然后可以通过手动勘测的数据层来增强DSM，该数据层可以包括由于数据的分辨率或新鲜度而不包括在DSM中的对象(例如，当捕获的航拍图像的分辨率太低而不能识别电力线时，电力线可以不包括在DSM中)。规划器(例如，为一个或多个UAV生成飞行路径的软件程序)可以生成路径以维持与DSM中的对象的垂直和水平分离。

如本文所提及的，地形分析流水线(TAP)是指被布置为基于多个数据源来更新DSM的软件处理组件链。作为TAP的一部分，可以针对UAV的若干巢周期性地更新DSM。这些更新的DSM可以由TAP输出为组合TAP DSM和基线DSM两者的合成层。基线DSM是指从第三方(例如，Google Maps)获得的数字表面模型。TAP DSM是指使用由TAP生成的3D重建构建的数字表面模型。地形合成层是指由规划器用于检查规划的飞行的可行性的地形层。

除了合成层之外，TAP generate-DSM流水线可以输出缓冲层。缓冲层可以是光栅层，并且该层的每个像素可以被设置为具有TAP地形缓冲器的值或被标记为未设置的地形像素。未设置的地形像素是指缺少足够的TAP数据来设置值的像素。另外，并且在TAPgenerate-DSM流水线之外，可以生成和维护默认地形缓冲层。默认地形缓冲层可以由定义应用于每个区域的基线地形缓冲值的非重叠多边形组成。

此外，还可以在TAP generate-DSM流水线外部生成和维护地形覆盖层。地形覆盖层可以是由多边形组成的向量层，其中地形间距值应当被设置为特定值，忽略来自TAP地形缓冲层和默认地形缓冲层两者的该多边形内的任何值。

后处理系统可以消耗TAP地形缓冲层(表示为光栅层)、地形覆盖层(表示为矢量层)和默认地形缓冲层(表示为矢量层)以产生规划器最小地平面上方高度(AGL)层。规划器最小AGL层可以是定义每个飞行区域的最小AGL的非重叠多边形的单个矢量层。对于所考虑的每个像素，输出规划器最小AGL层可以包括默认地形缓冲器(如果没有其他重叠数据)、地形覆盖层值(如果存在)和TAP地形缓冲值(如果存在)。

当计算可以用于给定飞行体积的地形间距(最小AGL)值时，规划器可以使用以下步骤：(1)从如上定义的规划器最小AGL层读取重叠多边形；(2)如果从规划器最小AGL区域检索的区域具有比飞行体积更小的区域(例如，可能存在来自规划器最小AGL的丢失数据)，则飞行体积可以被认为是不可行的；(3)否则，用于每个飞行体积的最小AGL可以被设置为在先前步骤中检索的所有多边形的最大值。

如上所述，TAP地形缓冲层可以是地形光栅层。可以通过将阈值应用于存储在TAP分布层中的置信度值来生成TAP地形缓冲层。TAP地形缓冲层可以与日期串以及可能的位置相关联。从相同运行生成的TAP地形缓冲层可以共享相同的日期字符串。

可以对于每次游程针对TAP DSM中的每个有效像素更新置信度值，即使游程中不存在针对该像素的TAP数据。可以针对分布层中的所有有效像素更新置信度值，所述有效像素包括在过去以及在当前运行中从至少一次重构收集数据的所有像素。

可以通过查看来自一些示例运行的置信度值来确定要对置信度值使用以决定是否将该像素的TAP地形缓冲值设置为有效数量的阈值。

如果TAP地形缓冲层是具有最小值和最大值的地形提升器(例如，具有float 32类型的光栅类型的单个平面的层)，使得其可以在geostore查看器中可视化，则给定像素的两个浮点可以具有相同的值，并且可以检查规划器以忽略具有不同最小值和/或最大值的任何像素。

基线地形缓冲器可以反映基线DSM中缺少什么的知识。例如，可以计算基线DSM与TAP DSM可用的所有地方的TAP DSM之间的差。然后可以计算该差值的累积分布函数(CDF)，并且可以将基线地形缓冲器设置为等于该CDF的第99.99个百分位值。在实践中，百分位值可以被选择为足够大以给出良好的置信度(根据CDF)并且足够小以使一些空域可用于飞行。可以评估置信度值是否满足安全操作。

此外，可以在每个分片的基础上指定基线地形缓冲层值(例如，可以将其添加到数据库中的分片表)。这意味着如果需要(例如，由于监管要求/原因)，可以在每个城域区域的基础上设置基线地形缓冲器。

如果没有准确/新鲜的DSM用于与TAP数据进行比较，则找到TAP地形缓冲器的合理值可能是困难的。为此使用手动勘测的障碍物数据可能无法很好地工作，因为手动勘测可能高估障碍物高度。一种方法可以涉及将TAP数据与航拍图像数据进行比较，以获得对TAP可能错过的对象的类型的理解。

关于测试和验证，存在可以运行的一些测试，包括以下：(1)验证TAP地形缓冲层中从未设置改变为有效值的所有像素都包含在覆盖多边形内；以及(2)验证在所述观察到的DSM中未被设置的所有像素在所述TAP地形缓冲层中未设置。

为了处理具有障碍物覆盖但没有DSM覆盖的现有巢，可以采取几种方法。例如，可以在UAV开始在某些区域中飞行之前执行手动障碍物调查。在另外的示例中，由于障碍物勘测的存在，30m的最小AGL值或不同的默认高度可以用于这些特定区域。

用于来自这些巢的飞行的地形间距也可以以以下方式改变：(1)对于存在覆盖的区域，地形间距可以从30m或不同的默认高度改变到TAP地形缓冲器的值(其可以至少高达30m，但可以更低)；以及(2)对于没有覆盖的区域，地形间距可以从30m或不同的默认高度改变为基线地形缓冲器的值(其很可能远大于30m)。

假设TAP地形缓冲器被正确地设置，则用于存在覆盖的区域的这种方法不应该是问题。然而，针对没有覆盖的区域的这种方法可能导致针对已经进行障碍物勘测但没有覆盖的区域飞行的可用领空的减少。

对于当前启用或可以启用TAP DSM更新的所有巢，没有覆盖的区域的总可飞行区域可能很小。此外，由于障碍物勘测可能过期了一年或更久，因此将这些区域的地形间距从30m或不同的默认高度增加到基线地形缓冲器的值可能是合理的，直到获得这些区域的覆盖。

对于可能未启用TAP DSM更新的巢，基线地形缓冲值可以被设置为30m或不同的默认高度。该值可以在每个分片的基础上设置，使得分片等同于城域区域。这可以导致在本文描述的方法的实施方式之前/之后那些巢的地形间距值没有变化。

上述方法的一些替代方案如下。作为generate-DSM流水线的一部分，TAP可以输出新的高置信度合成(光栅)层。这可以有助于区分TAP当前生成的合成层和本文提出的新的高置信度合成层。传统TAP合成层在本文中可用于指前者。

高置信度合成层的最小值可以与传统TAP合成层的最小值相同。对于其中足够数据可用的像素，高置信度层的最大值可以等于传统层的最大值加上TAP地形缓冲器的值。这里的TAP地形缓冲器可以用于考虑TAP可能看不到的事物(例如，电力线)。对于没有足够数据(并且因此仅具有基线DSM来推断地形)的像素，高置信度层最大值可以等于传统层最大值加上基线地形缓冲器的值。在这种情况下，传统TAP合成层最大值可以是基线DSM或基线数字地形模型(DTM)，以较大者为准。

上述方法的一个问题可能是它没有解决地形间距超控要求，因为上面详细描述的方法可以将地形间距值与DSM生成过程紧密地集成。为了解决这个问题，可以修改上述方法，使得generate-DSM流水线继续输出传统TAP合成层。然而，代替高置信度合成层，它可以输出地形缓冲(光栅)层。地形缓冲层中的像素可以是二进制值，并且指示将被添加到传统合成层以创建高置信度合成层的缓冲值(这可以是两个值中的一个：基线地形缓冲值或TAP地形缓冲值)。高置信度合成层本身可能不再需要输出，因为规划器可以通过将传统TAP合成层添加到地形缓冲层来导出高置信度合成层。

这样，可以通过将规划器配置为在地形覆盖层中读取并且在将地形缓冲器应用于合成层之前将在该层上指定的覆盖应用于地形缓冲层来解决地形间距覆盖要求。覆盖层可以由具有需要应用在传统合成层上的绝对地形间距(而不是需要应用于地形缓冲层的增量)的多边形组成。在这些多边形内，规划器可以忽略地形缓冲层的值。

V.结论

本公开不限于本申请中描述的特定实施例，其旨在作为各个方面的说明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。除了本文列举的那些之外，在本公开范围内的功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员来说从前面的描述中将是显而易见的。这些修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。

以上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。在附图中，除非上下文另有规定，否则类似的符号通常标识类似的部件。本文和附图中描述的示例实施例并不意味着限制。在不脱离本文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，如本文一般描述的并且在附图中示出的本公开的各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明确地预期。

表示信息处理的框可以对应于可以被配置为执行本文描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。替代地或附加地，表示信息处理的块可以对应于模块、段或程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实现方法或技术中的特定逻辑功能或动作。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或其他存储介质的存储设备。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如短时间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程序代码或数据达较长时间段的非暂时性计算机可读介质，诸如二级或持久长期存储装置，例如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还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例如计算机可读存储介质或有形存储设备。

此外，表示一个或多个信息传输的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。

附图中所示的特定布置不应被视为限制。应当理解，其他实施例可以包括更多或更少的给定图中所示的每个元件。此外，可以组合或省略所示元件中的一些。此外，示例实施例可以包括图中未示出的元件。

虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是出于说明的目的，而不是限制性的，真正的范围由所附权利要求指示。

Claims (23)

1.一种方法，包括：

接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中，数字表面模型表示区域中的环境表面；

对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，确定在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值；

对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值；

确定UAV通过所述区域的路线，使得UAV的海拔在所述路线的网格单元序列中的每个网格单元处比所述环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值；以及

使UAV使用所确定的路线导航通过所述区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个网格单元的置信度值包括将置信度值初始设置为默认低置信度值，其中，确定每个网格单元的地形间距值包括至少基于该网格单元的默认低置信度值将所述地形间距值初始设置为默认高地形间距值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述区域中的多个网格单元中的每个网格单元与最后更新的时间戳相关联，其中，确定每个网格单元的置信度值基于该网格单元的最后更新的时间戳。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于该网格单元的最后更新的时间戳来确定每个网格单元的置信度值包括：确定置信度值，使得具有更早时间戳的网格单元比具有更晚时间戳的网格单元具有更低的置信度值和更高的地形间距值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个网格单元的置信度值包括：

接收与该网格单元处的环境表面的海拔相关联的传感器数据；

基于与该网格单元处的表面环境的海拔相关联的传感器数据，确定指示针对该网格单元收集了多少样本的频率计数；以及

基于频率计数确定该网格单元处的置信度值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个网格单元的置信度值包括：

接收与该网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据；

基于与该网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据，确定指示多少传感器射线穿过该网格单元处的三维单元的垂直堆叠中的每一个的多个频率计数；以及

基于多个频率计数来确定该网格单元的置信度值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个网格单元的置信度值包括：

接收与该网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据；

基于与该网格单元处的三维单元的垂直堆叠相关联的传感器数据，确定多个置信度值，所述多个置信度值中的每一个指示在三维网格单元的垂直堆叠的三维网格单元处存在对象的置信度；以及

基于多个置信度值来确定该网格单元的置信度值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

基于UAV的所确定的位置来确定UAV的所确定的位置的位置置信度值，其中，确定网格单元的地形间距值也基于UAV的所确定的位置置信度值。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定每个网格单元的地形间距值包括：

确定该网格单元处的环境海拔低于地形间距值的概率的统计分布；以及

基于统计分布来确定与所述统计分布的特定百分位值相关联的地形间距值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定每个网格单元的地形间距值还包括：

基于UAV的应用来确定所述特定百分位值。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，统计分布是累积分布函数。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定所述多个网格单元中在一时间段内缺少UAV活动的地区中的一个或多个网格单元；

对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，减小在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值；以及

对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，增加该网格单元处的地形间距值。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定多个网格单元中在缺乏一致传感器数据的地区中的一或多个网格单元；

对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，减小在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值；以及

对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，增加该网格单元处的地形间距值。

14.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收与环境表面相关联的传感器数据；

基于与环境表面相关联的传感器数据，确定在与环境表面相关联的传感器数据中包括的一个或多个网格单元；

对于所述一个或多个网格单元中的每个网格单元，增加在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值；以及

对于一个或多个网格单元中的每个网格单元，减小该网格单元处的地形间距值。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

减小在与环境表面相关联的传感器数据中包括的一个或多个网格单元的网格单元尺寸。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定与导航通过所述区域的UAV的频率相对应的UAV频率；

基于UAV频率，确定关于所述区域中的多个网格单元的置信度值和关于多个网格单元的地形间距值的更新频率；以及

基于更新频率，确定并更新多个网格单元中的每个网格单元的置信度值和地形间距值。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或多个网格单元的地形间距值还基于与位于所述一个或多个网格单元处的对象相关联的监管高度。

18.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定区域中的多个网格单元，其中，多个网格单元的维度基于位于所述区域中的对象的尺寸。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，确定UAV通过所述区域的路线基于最小化总成本值，其中，总成本值包括基于网格单元序列中的每个网格单元处的置信度值的勘探效益分量。

20.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定区域中的多个网格单元中的每个网格单元处的环境表面的语义分类，其中，确定在区域中的多个网格单元中的每个网格单元处环境表面的海拔的置信度值基于该网格单元的语义分类。

21.一种计算设备，被配置为：

接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中，数字表面模型表示区域中的环境表面；

对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，确定在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值；

对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值；

确定UAV通过所述区域的路线，使得UAV的海拔在所述路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值；以及

由计算设备向UAV发送UAV的路线。

22.根据权利要求21所述的计算设备，其中，所述计算设备还被配置为：

确定区域中的多个网格单元中的网格单元的子集，其中，网格单元的子集中的每个网格单元与该网格单元处的低置信度值和高地形间距值相关联；

基于多个网格单元中的所确定的网格单元的子集，为一个或多个UAV确定多个路线以增加接近网格单元的子集的UAV活动；以及

向一个或多个UAV发送所述多个路线。

23.一种无人飞行器(UAV)，被配置为：

接收用于无人飞行器(UAV)导航的区域的数字表面模型，其中，数字表面模型表示区域中的环境表面；

对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，确定在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值；

对于区域中的多个网格单元中的每个网格单元，至少基于在该网格单元处环境表面的海拔的置信度值来确定地形间距值；

确定UAV通过所述区域的路线，使得UAV的海拔在所述路线的网格单元序列中的每个网格单元处比环境表面的海拔高至少为该网格单元确定的地形间距值；以及

使用所确定的路线导航通过所述区域。