DE202022105781U1

DE202022105781U1 - Bewegungsbahnen für unbemannte Luftfahrzeuge zum Versetzen und Rückgängigmachen des Versetzens

Info

Publication number: DE202022105781U1
Application number: DE202022105781.8U
Authority: DE
Original assignee: Wing Aviation LLC
Current assignee: Wing Aviation LLC
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2032-10-13
Also published as: AU2022252792B2; AU2022252792A1; US20230315123A1

Abstract

Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), umfassend:
einen Sensor; und
ein Steuerungssystem, das konfiguriert ist zum:
Veranlassen, dass das UAV zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort navigiert;
Ermitteln eines zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort;
Veranlassen, dass das UAV entlang einer sinkenden Bewegungsbahn navigiert, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist;
Veranlassen, dass das UAV eine Nutzlast an dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort ausliefert; und
nach dem Ausliefern der Nutzlast, Veranlassen, dass das UAV entlang einer steigenden Bewegungsbahn navigiert, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.

Description

In Übereinstimmung mit den Bestimmungen des Gebrauchsmustergesetzes sind nur Vorrichtungen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind, geschützt und Gegenstand des Gebrauchsmusters, nicht jedoch Verfahren. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung gegebenenfalls auf Verfahren Bezug genommen wird, dienen diese Bezugnahmen nur der beispielhaften Erläuterung der in den beigefügten Ansprüchen geschützten Vorrichtung(en).
HINTERGRUND
Ein unbemanntes Fahrzeug, auch als autonomes Fahrzeug bezeichnet, ist ein Fahrzeug, dass sich ohne einen physisch anwesenden menschlichen Bediener fortbewegen kann. Ein unbemanntes Fahrzeug kann in einem Fernsteuerungsmodus, in einem autonomen Modus oder in einem teilweise autonomen Modus betrieben werden.
Wenn ein unbemanntes Fahrzeug in einem Fernsteuerungsmodus betrieben wird, kann ein an einem entfernten Ort befindlicher Pilot oder Fahrer das unbemannte Fahrzeug mithilfe von Befehlen steuern, die über eine drahtlose Verbindung an das unbemannte Fahrzeug gesendet werden. Wenn das unbemannte Fahrzeug in dem autonomen Modus betrieben wird, bewegt sich das unbemannte Fahrzeug normalerweise basierend auf vorprogrammierten Navigationswegpunkten, dynamischen Automatisierungssystemen oder einer Kombination davon. Ferner können einige unbemannte Fahrzeuge sowohl in einem Fernsteuerungsmodus als auch in einem autonomen Modus betrieben werden, und zwar in einigen Fällen gleichzeitig. So kann beispielsweise ein entfernter Pilot oder Fahrer die Navigation einem autonomen System überlassen wollen, während er manuell eine andere Aufgabe durchführt, wie z. B. die Bedienung eines mechanischen Systems zum Aufnehmen von Objekten.
Für verschiedene Umgebungen existieren verschiedene Arten von unbemannten Fahrzeugen. So existieren beispielsweise unbemannte Fahrzeuge für den Betrieb in der Luft, am Boden, unter Wasser und im Weltraum. Beispiele beinhalten u. a. Multikopter und unbemannte Heckstarter-Luftfahrzeuge (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs). Unbemannte Fahrzeuge existieren auch für den Hybridbetrieb, bei dem ein Multiumgebungsbetrieb möglich ist. Beispiele für hybride unbemannte Fahrzeuge sind ein Amphibienfahrzeug, das sowohl auf Land als auch auf Wasser betrieben werden kann, oder ein Flugboot, das sowohl auf Wasser als auch auf Land landen kann. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
KURZDARSTELLUNG
Beispiele, die hierin offenbart werden, beinhalten technische Lösungen für die Navigation eines UAV, um eine Nutzlast auszuliefern, während Kollisionen vermieden werden, die durch die Auslieferung auf verschiedene Hindernisse an einem Auslieferungsort oder in deren unmittelbarer Nähe verursacht werden. Ein UAV, das oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes positioniert ist, kann einen zweite Auslieferungspunkt ermitteln. Das UAV könnte von einer Position oberhalb des ersten Auslieferungspunktes in einer ersten Höhe zu einer Position oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes in einer zweiten, niedrigeren Höhe sinken. Nach dem Ausliefern einer Nutzlast kann das UAV von einer Position oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes in einer dritten Höhe zu einer Position oberhalb des ersten Auslieferungspunktes in einer vierten, höheren Höhe steigen. Nach Rückkehr zu einer Position oberhalb des ersten Auslieferungspunktes kann das UAV den Auslieferungsort sicher verlassen.
In einem ersten Aspekt beinhaltet ein Verfahren das Navigieren, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort. Das Verfahren beinhaltet ferner das Ermitteln eines zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort durch das UAV. Das Verfahren beinhaltet auch das Navigieren, durch das UAV, entlang einer sinkenden Bewegungsbahn, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes am Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Ausliefern einer Nutzlast, durch das UAV, an dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort. Das Verfahren beinhaltet auch, nach dem Ausliefern der Nutzlast, das Navigieren, durch das UAV, entlang einer steigenden Bewegungsbahn, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.
In einem zweiten Aspekt umfasst ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) einen Sensor und ein Steuerungssystem. Das Steuerungssystem ist so konfiguriert, dass es, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort navigiert. Das Steuerungssystem ist auch konfiguriert, durch das UAV einen zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort zu ermitteln. Das Steuerungssystem ist ferner so konfiguriert, dass es, durch das UAV, entlang einer sinkenden Bewegungsbahn navigiert, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist. Das Steuerungssystem ist ferner so konfiguriert, dass es, durch das UAV, eine Nutzlast zu dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort. Das Steuerungssystem ist ebenfalls so konfiguriert, dass es nach der Auslieferung der Nutzlast durch das UAV entlang einer steigenden Bewegungsbahn navigiert, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.
In einem dritten Aspekt umfasst ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium Programmanweisungen, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden können, um Operationen durchzuführen, die das Navigieren, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort umfassen. Die Operationen umfassen ebenfalls das Ermitteln, durch das UAV, eines zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort. Die Operationen umfassen ferner das Navigieren, durch das UAV, entlang einer sinkenden Bewegungsbahn, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist. Die Operationen umfassen zusätzlich das Ausliefern einer Nutzlast, durch das UAV, an dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort. Die Operationen umfassen zusätzlich, nach dem Ausliefern der Nutzlast, das Navigieren, durch das UAV, entlang einer steigenden Bewegungsbahn, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.
Diese sowie andere Aspekte, Vorteile und Alternativen werden für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet durch das Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Es versteht sich ferner, dass die Beschreibung, die in diesem Kurzdarstellungs-Abschnitt und an anderer Stelle in diesem Dokument bereitgestellt wird, den beanspruchten Gegenstand beispielhaft und nicht einschränkend darstellen soll.
Figurenliste

1A ist eine vereinfachte Darstellung eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß beispielhaften Ausführungsformen gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
1B ist eine vereinfachte Darstellung eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß beispielhaften Ausführungsformen gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
1C ist eine vereinfachte Darstellung eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß beispielhaften Ausführungsformen gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
1D ist eine vereinfachte Darstellung eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß beispielhaften Ausführungsformen gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
1E ist eine vereinfachte Darstellung eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß beispielhaften Ausführungsformen gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm von Komponenten eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß bespielhaften Ausführungsformen.
3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein System gemäß beispielhaften Ausführungsformen darstellt.
4 ist ein Diagramm, das Trainings- und Inferenzphasen eines Maschinenlernmodells gemäß beispielhaften Ausführungsformen darstellt.
5 stellt ein UAV dar, das gemäß beispielhaften Ausführungsformen ein Bild eines Auslieferungsortes erfasst.
6 stellt ein Bild und ein Segmentierungsbild gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar.
7 stellt einen anfänglichen Auslieferungspunkt und einen versetzten Auslieferungspunkt gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar.
8 stellt eine nicht versetzte Bewegungsbahn und eine versetzte Bewegungsbahn gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar.
9 stellt eine sinkende Bewegungsbahn und eine steigende Bewegungsbahn gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar.
10 stellt Bilder von Hindernispixelbereichen gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar.
11 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
12 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
13 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
14 ist ein Versuchsergebnisdiagramm gemäß beispielhaften Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden an dieser Stelle exemplarische Verfahren und Systeme beschrieben. Es versteht sich, dass das Wort „exemplarisch“ hierin im Sinne von „als Beispiel, Instanz oder Veranschaulichung dienend“ verwendet wird. Jede Implementierung oder jedes Merkmal, die/das hierin „exemplarisch“ oder „veranschaulichend“ beschrieben wird, ist nicht zwangsläufig als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen oder Merkmalen zu verstehen. In den Figuren identifizieren gleiche Symbole normalerweise gleiche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes angibt. Die hier beschriebenen exemplarischen Implementierungen sind nicht als Einschränkung zu verstehen. Es versteht sich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenbarung, wie sie im Allgemeinen hierin beschrieben und in den Figuren dargestellt sind, in all den verschiedensten hierin vorgesehenen Konfigurationen angeordnet, ausgetauscht, kombiniert, getrennt und konzipiert werden können.
I. Überblick
Eine beispielhafte Verwendung von UAVs kann darin bestehen, verschiedene Artikel an Kunden auszuliefern. Beispielsweise kann ein UAV die Aufgabe erhalten, eine Nutzlast, die einen Artikel enthält, an einem Ort aufzunehmen und die Nutzlast an den Wohnort den Kunden, ein Geschäftsgebäude oder einen anderen Ort auszuliefern. Ein potentielles Problem, das bei diesem Auslieferungsprozess auftreten könnte, ist das Ermitteln eines geeigneten Auslieferungspunktes zur sicheren Auslieferung der Nutzlast. Ein anfänglicher Auslieferungspunkt, der sich neben dem Haus oder dem Geschäftsgebäude des Kunden oder an einer anderen Adresse befindet, könnte verschiedene Hindernisse, wie z. B. Bäume, Straßen, Gehwege, Autos, neben anderen Beispielen, aufweisen. Das Ausliefern der Nutzlast in der Nähe eines dieser Hindernisse könnte das UAV, die Nutzlast, den Inhalt der Nutzlast und/oder das Hindernis beschädigen.
Daher kann es bei der Auslieferung der Nutzlast durch das UAV wichtig sein, sicherzustellen, dass die Nutzlast an einem Auslieferungspunkt abgesetzt wird, wo dies keine Aktivitäten in dem Umgebungsbereich stört, z. B. dass die Nutzlast an einem relativ hindernisfreien Auslieferungspunkt abgesetzt wird. So könnte beispielsweise das UAV so navigieren, dass es das Paket eines Kunden neben der Garageneinfahrt des Kunden absetzt, anstatt auf dem Gehweg neben dem Haus des Kunden, wenn an dem Gehweg neben dem Haus des Kunden ein Baum ein Hindernis darstellt. Als weiteres Beispiel könnte sich das Haus des Kunden in einem Wald befinden, und das UAV könnte entscheiden, die Auslieferung aufgrund der vielen Hindernisse in der Umgebung abzubrechen.
Hierin sind Verfahren zum Beurteilen und/oder Anpassen von Auslieferungspunkten vorgesehen, um Kollisionen durch das Ausliefern auf verschiedenen Hindernissen und/oder in deren unmittelbarer Nähe zu vermeiden. In einigen Beispielen kann das UAV beabsichtigen, die Auslieferung an einem anfänglichen Auslieferungspunkt durchzuführen. Nach dem Navigieren zu diesem anfänglichen Auslieferungspunkt kann das UAV, etwa durch ein Bild, das unter Nutzung eines Sensors an dem UAV erfasst wird, erkennen, dass sich der anfängliche Auslieferungspunkt ziemlich nahe an einem oder mehreren Hindernissen befindet. In Reaktion auf diese Ermittlung könnte das UAV einen versetzten Auslieferungspunkt innerhalb eines bestimmten Abstands von dem anfänglichen Auslieferungspunkt ermitteln, wobei der versetzte Auslieferungspunkt weiter von dem entsprechenden nächsten Hindernis entfernt ist als der anfängliche Auslieferungspunkt von dem entsprechenden nächsten Hindernis. Darüber hinaus könnte das UAV beurteilen, ob dieser versetzte Auslieferungspunkt ein geeigneter Punkt zur Auslieferung der Nutzlast ist. Falls der versetzte Auslieferungspunkt ein geeigneter Punkt zum Ausliefern der Nutzlast ist, könnte das UAV so navigieren, dass es die Nutzlast an dem versetzten Auslieferungspunkt anstatt des anfänglichen Auslieferungspunktes ausliefert.
In einigen Beispielen kann das Ermitteln des anfänglichen Auslieferungspunktes das Ermitteln eines Segmentierungsbildes basierend auf einem von dem UAV erfassten Bild des Auslieferungsorts betreffen. Das Segmentierungsbild kann einen oder mehrere Pixelbereiche darstellen, die in verschiedene semantische Klassifizierungen kategorisiert sind. Beispielsweise könnte das Segmentierungsbild Bereiche des Bildes abbilden, die als repräsentativ für Vegetation, Gebäude, Straßen, Fahrzeuge, Gehwege oder Rasenflächen, neben anderen semantischen Klassifizierungen, kategorisiert sind. Diese semantischen Klassifizierungen können auch als Hindernis oder kein Hindernis kategorisiert werden. Beispielsweise können Gebäude, Vegetation, Straßen und Fahrzeuge alle als Hindernisse kategorisiert werden, während Rasenflächen und Gehwege als keine Hindernisse kategorisiert werden können.
Basierend auf dem Segmentierungsbild könnte das UAV ein Hindernisabstandsbild ermitteln, um das Ermitteln eines versetzten Auslieferungspunktes zu ermöglichen. Das Hindernisabstandsbild könnte ein oder mehrere Pixel beinhalten, und jedes Pixel könnte repräsentativ für einen Abstand von einem nächsten Pixelbereich in dem Segmentierungsbild sein, der eine semantische Klassifizierung aufweist, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angibt. Beispielsweise könnte das UAV für einen Punkt in dem Segmentierungsbild den Abstand von diesem Punkt im Segmentierungsbild zu jedem der Pixelbereiche berechnen, der eine semantischen Klassifizierung als Hindernis im Segmentierungsbild aufweist. Das UAV könnte diese Abstände vergleichen, um den kleinsten Abstand zu einem Hindernis zu ermitteln, der als der durch dieses Pixel dargestellte Abstand gekennzeichnet werden kann.
Ferner kann das UAV nur das Hindernisabstandsbild für einen Bereich innerhalb einer Auslieferungszone an dem Auslieferungsort ermitteln. Beispielsweise kann die Auslieferungszone einen Radius von zwei Metern um den anfänglichen Auslieferungspunkt herum darstellen, und das UAV kann nur das Hindernisabstandsbild für den Bereich innerhalb dieses Radius von zwei Metern ermitteln. Das Ermitteln des Hindernisabstandsbildes für nur einen Teil des Bildes kann Rechenraum und -zeit sparen, da ein Bild mehrere hundert Pixel und mehrere Bereiche aufweisen könnte, die als Hindernisse angegeben werden. Das Berechnen des Abstandes für jedes Pixel zu jedem Hindernis könnte auch unnötig sein, da es bevorzugt sein kann, dass das UAV eine Nutzlast niemals zu weit (z. B. mehr als zwei Meter) von dem vorgesehenen Auslieferungspunkt entfernt ausliefert.
Nach dem Ermitteln des Hindernisabstandsbildes für einen Bereich könnte das UAV einen Auslieferungspunkt in der Auslieferungszone auswählen. In einigen Beispielen könnte dieser ausgewählte Auslieferungspunkt ein Auslieferungspunkt in der Auslieferungszone sein, der den weitesten Abstand von einem Hindernis aufweist, z. B. ein Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort, der mit einem Pixel assoziiert ist, das den größten Abstand von dem nächsten Hindernis aufweist. In einigen Beispielen kann auch die Höhe eines Hindernisses beim Auswählen eines Auslieferungspunktes berücksichtigt werden. Beispielsweise kann das UAV einen Auslieferungspunkt auswählen, der am weitesten von dem höchsten Hindernis entfernt ist. Auch andere Faktoren können beim Auswählen eines Auslieferungspunktes berücksichtigt werden, einschließlich des Priorisierens des Vermeidens von Bereichen mit einer bestimmten Klassifizierung (z. B. Straßen, auf denen Nutzlasten Unfälle verursachen oder beschädigt werden könnten).
Nach dem Auswählen des Auslieferungspunktes könnte sich das UAV zum Ausliefern der Nutzlast oberhalb des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone positionieren. Wie erwähnt könnte dieser Auslieferungspunkt ein versetzter Auslieferungspunkt sein, der sich in der Nähe des anfänglichen Auslieferungspunktes befindet.
In einigen Beispielen könnte das UAV einer sinkenden Bewegungsbahn folgen, um sich von oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes nach oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes zu positionieren. Beispielsweise könnte das UAV in einer ersten Höhe oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes beginnen zu sinken und das UAV könnte in einer zweiten, niedrigeren Höhe oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes aufhören zu sinken. In einigen Beispielen könnte das UAV nach dem Navigieren bis oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes vertikal weiter sinken, um die Nutzlast auszuliefern.
Nach dem Ausliefern der Nutzlast an den versetzten Auslieferungspunkt könnte das UAV bis oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes zurück navigieren, indem es entlang einer steigenden Bewegungsbahn navigiert. Das UAV könnte nämlich von einer dritten Höhe oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes zu einer vierten, höheren Höhe oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes navigieren. Das Navigieren bis oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes vor dem Verlassen des Auslieferungsorts kann es dem UAV ermöglichen, den Auslieferungsort sicher zu verlassen. Insbesondere kann das UAV nach dem Zurücknavigieren bis oberhalb des anfänglichen Auslieferungsorts vertikal durch einen Bereich steigen, den das UAV bereits durchlaufen hat, um den Auslieferungsort zu verlassen.
In einigen Beispielen ist die steigende Bewegungsbahn, der das UAV folgt, um von oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes nach oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes zu navigieren, eine andere Bewegungsbahn als die zuerst verfolgte sinkende Bewegungsbahn. Insbesondere könnte die vierte Höhe der steigenden Bewegungsbahn von der ersten Höhe der sinkenden Bewegungsbahn verschieden sein, und/oder die dritte Höhe der steigenden Bewegungsbahn könnte von der zweiten Höhe der sinkenden Bewegungsbahn verschieden sein.
Ein potentielles Problem, das beim Zurücknavigieren entlang der steigenden Bewegungsbahn von oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes bis oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes auftreten könnte, besteht darin, dass das UAV auf dem Weg zurück nach oben mit einem Hindernis kollidieren könnte. Beispielsweise könnte das UAV einer sinkenden Bewegungsbahn folgen, die einem Baum knapp ausweicht. Wenn das UAV der gleichen Bewegungsbahn folgt, um zu steigen, könnte das UAV möglicherweise mit den Baum kollidieren, wenn Ungenauigkeiten oder Fremdfaktoren auftreten (z. B. könnte das UAV nicht in der Lage sein, der exakten Bewegungsbahn genau zu folgen und den Baum berühren, oder der Wind drückt die Äste des Baums näher an das UAV). Es kann daher vorteilhaft sein, wenn die steigende Bewegungsbahn einen Bereich oberhalb der sinkenden Bewegungsbahn durchläuft, z. B. indem die vierte Höhe der steigenden Bewegungsbahn höher ist als die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn, neben anderen Beispielen.
Ferner könnte das UAV in einigen Beispielen ein Halteseil beinhalten, das die Nutzlast auf den Boden absenkt, um eine Auslieferung abzuschließen. Das Halteseil kann zumindest für einen Teil der steigenden Bewegungsbahn noch teilweise ausgefahren ein. Das Zurückziehen des Halteseils, während das UAV den Auslieferungsort verlässt, kann die Gesamtzeit, die das UAV benötigt, um einen Artikel auszuliefern, verringern. Ein Problem, das durch das Navigieren des UAV mit einem teilweise ausgefahrenen Halteseil auftreten könnte, ist jedoch, dass das Halteseil unkontrolliert schwingen könnte, was Kollisionen mit verschiedenen Hindernissen verursachen könnte. Um Hindernisse zu vermeiden und/oder das Schwingen des Halteseils zu reduzieren, könnte das UAV daher mit einer langsameren Horizontalgeschwindigkeit entlang der steigenden Bewegungsbahn navigieren als bei der sinkenden Bewegungsbahn.
Ein weiteres Problem, das bei der Auslieferung der Nutzlast auftreten könnte, besteht darin, dass der Bereich um den Auslieferungspunkt herum so viele Hindernisse aufweisen kann, dass die Nutzlast nicht sicher ausgeliefert werden kann. Daher könnte das UAV in einigen Beispielen einen oder mehrere Auslieferungspunkte beurteilen, um zu ermitteln, ob die Nutzlast ausgeliefert oder die Auslieferung abgebrochen werden soll.
Beispielsweise könnte das UAV sowohl den anfänglichen Auslieferungspunkt als auch den versetzten Auslieferungspunkt beurteilen. In einigen Beispielen könnte das UAV, wenn der Umgebungsbereich des anfänglichen Auslieferungspunktes zu viele Hindernisse aufweist, die Auslieferung abbrechen, anstatt einen versetzten Auslieferungspunkt zu ermitteln. In weiteren Beispielen könnte das UAV, wenn es einen versetzten Auslieferungspunkt ermittelt, danach den Umgebungsbereich des versetzten Auslieferungspunktes beurteilen. Falls der Umgebungsbereich des versetzten Auslieferungspunktes zu viele Hindernisse aufweist, könnte das UAV danach die Auslieferung abbrechen. Der Umgebungsbereich kann ein vordefinierter Bereich um den Auslieferungspunkt herum sein (z. B. innerhalb von zwei Metern in alle seitlichen Richtungen von dem Auslieferungspunkt). In einigen Beispielen kann der Abbruchprozess durch ein separates Softwaremodul ausgeführt werden, das als zusätzliche Sicherheitsüberprüfung für das Softwaremodul dient, das den versetzten Auslieferungspunkt ermittelt hat.
Um den Umgebungsbereich eines Auslieferungspunktes zu beurteilen, um zu ermitteln, ob die Auslieferung der Nutzlast abgebrochen werden soll, könnte das UAV ein Segmentierungsbild ermitteln oder dasselbe Segmentierungsbild verwenden, das verwendet wurde, um den versetzten Auslieferungspunkt zu ermitteln. Wie erwähnt könnte das Segmentierungsbild auf einem Bild eines Auslieferungsorts basieren und den Auslieferungsort in einen oder mehrere Pixelbereiche mit entsprechenden semantischen Klassifizierungen segmentieren. Jede semantische Klassifizierung könnte mit einem Hindernis assoziiert sein oder nicht mit einem Hindernis assoziiert sein.
Das UAV könnte jeden Pixel innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes beurteilen und einen Prozentsatz von Pixeln in dem Umgebungsbereich mit einer entsprechenden semantischen Klassifizierung ermitteln, die ein Hindernis angibt, und das UAV könnte ermitteln, ob dieser Prozentsatz von Pixeln über einem Schwellenprozentsatz liegt. Beispielsweise könnte sich der Auslieferungspunkt in einem Waldstück befinden, und das UAV könnte ermitteln, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes mit einer entsprechenden semantischen Klassifizierung, die ein Hindernis angibt, 90 % beträgt. Der Schwellenprozentsatz zum Abbruch der Auslieferung könnte 60 % betragen. Basierend auf dem ermittelten Prozentsatz von Hindernispixeln von 90%, der über 60 % liegt, könnte das UAV ermitteln, dass es schwierig sein kann, die Nutzlast sicher auszuliefern, ohne mit einem Hindernis zu kollidieren, und die Auslieferung der Nutzlast abbrechen. Als weiteres Beispiel könnte das UAV, wenn der Auslieferungspunkt sich einem Neubaugebiet in einem Vorort mit wenigen großen Bäumen und anderen Hindernissen befindet, ermitteln, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs dieses Auslieferungspunktes 20 %. Basierend auf diesem ermittelten Prozentsatz von Hindernispixeln von 20 %, der weniger als 60 % beträgt, könnte das UAV ermitteln, dass die Nutzlast zuverlässig sicher ausgeliefert werden könnte, und den Auslieferungsprozess fortsetzen.
In einigen Beispielen kann der Schwellenwertprozentsatz basierend auf verschiedener Faktoren angepasst werden, einschließlich beispielsweise der Abmessungen der Nutzlast. Wenn die Nutzlast beispielsweise groß ist, könnte das UAV den ermittelten Prozentsatz von Hindernispixeln mit einem niedrigeren Schwellenprozentsatz vergleichen, um weniger Hindernisse in dem Umgebungsbereich des Auslieferungsorts zuzulassen. Wenn die Nutzlast klein ist, könnte das UAV den ermittelten Prozentsatz von Hindernispixeln mit einem höheren Schwellenprozentsatz vergleichen, um mehr Hindernisse in dem Umgebungsbereich des Auslieferungsorts zuzulassen und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Nutzlast erfolgreich ausgeliefert wird.
11. Beispielhafte unbemannte Fahrzeuge
Die Begriffe „unbemanntes Luftfahrzeug“ und „UAV“ beziehen sich dabei auf jedes autonome oder halbautonome Fahrzeug, das in der Lage ist, einige Funktionen ohne einen physisch anwesenden menschlichen Piloten auszuführen.
Ein UAV kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein. Beispielsweise kann ein UAV u. a. als Festflügelflugzeug, als Gleitflugzeug, als Heckstarterflugzeug, als Strahlflugzeug, als Mantelpropellerflugzeug, als Traggas-Lenkkörper, wie z. B. ein Prallluftschiff oder ein lenkbarer Ballon, als Drehflügelflugzeug, wie z. B. ein Hubschrauber oder Multikopter und/oder als Ornithopter ausgebildet sein. Ferner können auch die Begriffe „Drohne“, „unbemanntes Luftfahrzeugsystem“ (Unmanned Aerial Vehicle System, UAVS) oder „unbemanntes Luftsystem“ (Unmanned Aerial System, UAS) verwendet werden, um sich auf ein UAV zu beziehen.
1A ist eine isometrische Ansicht eines beispielhaften UAV 100. UAV 100 beinhaltet einen Flügel 102, Ausleger 104 und einen Rumpf 106. Die Flügel 102 können stationär sein und Auftrieb basierend auf der Flügelform und der Vorwärtsgeschwindigkeit des UAV erzeugen. Die beiden Flügel 102 können beispielsweise einen tragflächenförmigen Querschnitt haben, um eine aerodynamische Kraft zu erzeugen, die auf UAV 100 wirkt. In einigen Ausführungsformen kann der Flügel 102 horizontale Antriebseinheiten 108 tragen, und die Ausleger 104 können vertikale Antriebseinheiten 110 tragen. Im Betrieb kann der Strom für die Antriebseinheiten von einem Batteriefach 112 des Rumpfs 106 bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Rumpf 106 auch ein Avionikfach 114, ein zusätzliches Batteriefach (nicht dargestellt) und/oder eine Auslieferungseinheit (nicht dargestellt, z. B. ein Windensystem) zur Handhabung der Nutzlast. In einigen Ausführungsformen ist der Rumpf 106 modular, und zwei oder mehr Fächer (z. B. Batteriefach 112, Avionikfach 114, andere Nutzlast- und Auslieferungsfächer) können voneinander gelöst und aneinander befestigt werden (z. B. mechanisch, magnetisch oder anderweitig), um gemeinsam zumindest einen Teil des Rumpfs 106 zu bilden.
In einigen Ausführungsformen enden die Ausleger 104 in Rudern 116 zur verbesserten Giersteuerung von UAV 100. Ferner können die Flügel 102 in Flügelspitzen 117 enden, um den Auftrieb des UAV besser zu steuern.
In der dargestellten Konfiguration beinhaltet UAV 100 einen Strukturrahmen. Der Strukturrahmen kann als „H-Strukturrahmen“ oder „H-Rahmen“ (nicht dargestellt) des UAV bezeichnet werden. Der H-Rahmen kann innerhalb der Flügel 102 einen Flügelholm (nicht dargestellt) und innerhalb der Ausleger 104 Auslegerträger (nicht dargestellt) beinhalten. In einigen Ausführungsformen können der Flügelholm und die Auslegerträger aus Kohlefaser, Hartkunststoff, Aluminium, Leichtmetalllegierungen oder anderen Materialien bestehen. Der Flügelholm und die Auslegerträger können mit Klammern verbunden sein. Der Flügelholm kann vorgebohrte Löcher für horizontale Antriebseinheiten 108 beinhalten, und die Auslegerträger können vorgebohrte Löcher für vertikale Antriebseinheiten 110 beinhalten.
In einigen Ausführungsformen kann der Rumpf 106 entfernbar am H-Rahmen befestigt sein (z. B. durch Klammern am Flügelholm befestigt, die mit Nuten, Vorsprüngen oder anderen Merkmalen konfiguriert sind, die mit entsprechenden Merkmalen des H-Rahmens zusammenpassen usw.). In anderen Ausführungsformen kann der Rumpf 106 auf ähnliche Weise entfernbar an den Flügeln 102 befestigt sein. Die entfernbare Befestigung des Rumpfs 106 kann die Qualität und/oder Modularität des UAV 100 verbessern. Zum Beispiel können elektrische/mechanische Komponenten und/oder Untersysteme des Rumpfs 106 getrennt von dem H-Rahmen, und bevor sie an diesem befestigt werden, getestet werden. Auf ähnliche Weise können Leiterplatten (Printed Circuit Boards, PCBs) 118 getrennt von den Auslegerträgern, und bevor sie an diesen befestigt werden, getestet werden, sodass keine defekten Teile/Unterbaugruppen in dem UAV verbaut werden. So können beispielsweise Komponenten des Rumpfs 106 (z. B. Avionik, Batterieeinheit, Auslieferungseinheiten, ein zusätzliches Batteriefach usw.) elektrisch getestet werden, bevor der Rumpf 106 an dem H-Rahmen montiert wird. Ferner können die Motoren und die Elektronik der Leiterplatten 118 ebenfalls vor der Endmontage elektrisch getestet werden. Im Allgemeinen senkt die Identifizierung der defekten Teile und Unterbaugruppen frühzeitig im Montageprozess die Gesamtkosten und die Entwicklungszeit des UAV. Ferner können verschiedene Arten/Modelle des Rumpfs 106 an dem H-Rahmen angebracht werden, wodurch die Modularität des Designs verbessert wird. Diese Modularität erlaubt es, diese verschiedenen Teile des UAV 100 ohne wesentliche Überarbeitung des Herstellungsprozesses zu aktualisieren.
In einigen Ausführungsformen können eine Flügelschale und Auslegerschalen durch Klebeelemente (z. B. Klebeband, doppelseitiges Klebeband, Klebstoff usw.) an dem H-Rahmen befestigt werden. Daher können mehrere Schalen an dem H-Rahmen angebracht werden, anstatt einen zusammenhängenden Körper auf den H-Rahmen auszusprühen. In einigen Ausführungsformen verringert das Vorhandensein der mehreren Schalen die durch den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Strukturrahmens des UAV verursachte Belastung. Dadurch kann das UAV eine bessere Maßhaltigkeit und/oder eine verbesserte Zuverlässigkeit aufweisen.
Darüber hinaus kann in zumindest einigen Ausführungsformen derselbe H-Rahmen verwendet werden, während die Flügelschale und/oder die Auslegerschalen unterschiedliche Größen und/oder Ausführungen aufweisen, wodurch die Modularität und Vielseitigkeit der UAV-Konstruktionen verbessert werden. Die Flügelschale und/oder die Auslegerschalen können aus relativ leichten Polymeren (z. B. geschlossenzelligem Schaumstoff) bestehen, die von den härteren, aber relativ dünnen Kunststoffhäuten bedeckt sind.
Der Strom und/oder die Steuersignale von dem Rumpf 106 können über Kabel, die durch den Rumpf 106, die Flügel 102 und die Ausleger 104 verlaufen, zu den PCBs 118 geleitet werden. In der dargestellten Ausführungsform weist das UAV 100 vier PCBs auf, aber es sind auch andere Anzahlen von PCBs möglich. UAV 100 kann beispielsweise zwei PCBs beinhalten, eine pro Ausleger. Die PCBs tragen elektronische Komponenten 119, die beispielsweise Leistungswandler, Steuerungen, Speicher, passive Komponenten usw. beinhalten. Im Betrieb sind die Antriebseinheiten 108 und 110 des UAV 100 elektrisch mit den PCBs verbunden.
Viele Variationen des dargestellten UAV sind möglich. Zum Beispiel können Festflügel-UAVs mehr oder weniger Rotoreinheiten (vertikal oder horizontal) beinhalten und/oder einen Mantelpropeller oder mehrere Mantelpropeller zum Antrieb verwenden. Ferner sind auch UAVs mit mehr Flügeln (z. B. einer „X-Wing“-Konfiguration mit vier Flügeln) möglich. Obwohl 1 zwei Flügel 102, zwei Ausleger 104, zwei horizontale Antriebseinheiten 108 und sechs vertikale Antriebseinheiten 110 pro Ausleger 104 darstellt, versteht es sich, dass andere Varianten von UAV 100 mit mehr oder weniger dieser Komponenten implementiert werden können. UAV 100 kann beispielsweise vier Flügel 102, vier Ausleger 104 und mehr oder weniger Antriebseinheiten (horizontal oder vertikal) beinhalten.
Auf ähnliche Weise zeigt 1B ein weiteres Beispiel eines Festflügel-UAV 120. Das Festflügel-UAV 120 beinhaltet einen Rumpf 122, zwei Flügel 124 mit einem tragflächenförmigen Querschnitt, um Auftrieb für das UAV 120 bereitzustellen, einen vertikalen Stabilisator 126 (oder ein Leitwerk) zum Stabilisieren der Gierbewegung des Flugzeugs (Drehung nach links oder rechts), einen horizontalen Stabilisator 128 (auch als Höhenleitwerk oder Höhenruder bezeichnet) zum Stabilisieren der Nickbewegung (nach oben oder unten), ein Fahrwerk 130 und eine Antriebseinheit 132, die einen Motor, eine Welle und einen Propeller beinhalten kann.
1C zeigt ein Beispiel eines UAV 140 mit einem Propeller in einer Druckpropelleranordnung. Unter dem Begriff „Druckpropeller“ ist zu verstehen, dass an der Rückseite des UAV eine Antriebseinheit 142 angebracht ist, die das Fahrzeug vorschiebt, anstatt dass die Antriebseinheit an der Vorderseite des UAV angebracht ist. Ähnlich der Beschreibung von 1A und 1B, bildet 1C gewöhnlich in einem Druckpropellerflugzeug verwendete Strukturen ab, einschließlich eines Rumpfs 144, zweier Flügel 146, vertikaler Stabilisatoren 148 und der Antriebseinheit 142, die einen Motor, eine Welle und einen Propeller beinhalten kann.
1D zeigt ein Beispiel eines Heckstarter-UAV 160. In dem dargestellten Beispiel weist das Heckstarter-UAV 160 feststehende Flügel 162 auf, um Auftrieb bereitzustellen und es dem UAV 160 zu ermöglichen, horizontal zu gleiten (z. B. entlang der x-Achse in einer Position, die ungefähr senkrecht zu der in 1D gezeigten). Die feststehenden Flügel 162 erlauben es dem Heckstarter-UAV 160 jedoch auch, eigenständig vertikal zu starten und zu landen.
Beispielsweise kann das Heckstarter-UAV 160 an einem Startplatz vertikal (wie dargestellt) positioniert werden, wobei seine Leitwerke 164 und/oder Flügel 162 auf dem Boden aufliegen und das UAV 160 in der vertikalen Position stabilisieren. Das Heckstarter-UAV 160 kann dann abheben, indem seine Propeller 166 so betrieben werden, dass sie einen Aufwärtsschub (z. B. einen Schub, der im Allgemeinen entlang der y-Achse verläuft) erzeugen. Sobald sich das Heckstarter-UAV 160 in einer geeigneten Höhe befindet, kann es seine Landeklappen 168 verwenden, um sich in eine horizontale Position umzurichten, sodass sein Rumpf 170 eher an der x-Achse als an der y-Achse ausgerichtet ist. Horizontal positioniert, können die Propeller 166 Vorwärtsschub bereitstellen, sodass das Heckstarter-UAV 160 auf ähnliche Weise wie ein typisches Flugzeug fliegen kann.
Viele Variationen des dargestellten Festflügel-UAV sind möglich. Zum Beispiel können Festflügel-UAVs mehr oder weniger Propeller beinhalten und/oder einen Mantelpropeller oder mehrere Mantelpropeller zum Antrieb verwenden. Ferner sind auch UAVs mit mehr Flügeln (z. B. einer „X-Wing“-Konfiguration mit vier Flügeln), weniger Flügeln oder sogar ohne Flügel möglich.
Wie oben festgestellt, können einige Ausführungsformen andere Arten von UAVs zusätzlich zu oder alternativ zu Festflügel-UAVs betreffen. 1E zeigt ein Beispiel eines Drehflügelflugzeugs, das allgemein als Multicopter 180 bezeichnet wird. Der Multicopter 180 kann auch als Quadcopter bezeichnet werden, da er vier Rotoren 182 beinhaltet. Es versteht sich, dass die beispielhaften Ausführungsformen ein Drehflügelflugzeug mit mehr oder weniger Rotoren als bei dem Multicopter 180 betreffen können. Beispielsweise weist ein Hubschrauber normalerweise zwei Rotoren auf. Auch andere Beispiele mit drei oder mehr Rotoren sind möglich. Hierin bezieht sich der Begriff „Multicopter“ auf jedes Drehflügelflugzeug mit mehr als zwei Rotoren, und der Begriff „Hubschrauber“ auf Drehflügelflugzeuge mit zwei Rotoren.
Unter genauerer Bezugnahme auf den Multicopter 180 stellen die vier Rotoren 182 Antrieb und Manövrierbarkeit für den Multicopter 180 bereit. Insbesondere beinhaltet jeder Rotor 182 Rotorblätter, die an einem Motor 184 befestigt sind. Derart konfiguriert können die Rotoren 182 es dem Multikopierer 180 erlauben, vertikal zu starten und zu landen, in eine beliebige Richtung zu manövrieren und/oder zu schweben. Ferner kann die Neigung der Rotorblätter als Gruppe und/oder differenziell eingestellt werden und es dem Multicopter 180 erlauben, seine Neigung, Rollneigung, Gierrate und/oder Höhe zu steuern.
Es versteht sich, dass Bezugnahmen auf ein „unbemanntes“ Luftfahrzeug oder UAV hierin gleichermaßen auf autonome und halbautonome Luftfahrzeuge anwendbar sind. In einer autonomen Implementierung wird die gesamte Funktionalität des Luftfahrzeugs automatisiert, z. B. vorprogrammiert oder über eine Echtzeitcomputerfunktionalität gesteuert, die auf Eingaben von verschiedenen Sensoren und/oder vorbestimmte Informationen reagiert. Bei einer semiautonomen Implementierung können einige Funktionen eines Luftfahrzeugs von einem menschlichen Bediener gesteuert werden, während andere Funktionen autonom ausgeführt werden. Ferner kann ein UAV in einigen Ausführungsformen so konfiguriert sein, dass es einem entfernten Bediener ermöglicht, Funktionen zu übernehmen, die anderweitig autonom durch das UAV gesteuert werden können. Ferner kann eine bestimmte Art von Funktion auf einer Abstraktionsebene ferngesteuert und auf einer anderen Abstraktionsebene autonom durchgeführt werden. Beispielsweise könnte eine entfernte Bedienperson übergeordnete Navigationsentscheidungen für ein UAV steuern, beispielsweise durch Spezifizieren, dass sich das UAV von einem Ort zu einem anderen fortbewegen soll (z. B. von einem Warenlager in einem Vorort zu einer Lieferadresse in einer nahegelegenen Stadt), während das Navigationssystem des UAV autonom detailliertere Navigationsentscheidungen steuert, wie z. B. die spezifische Route, die zwischen den beiden Orten genutzt wird, spezifische Flugsteuerungen, um die Route umzusetzen und bei der Nutzung der Route Hindernisse zu vermeiden, und so weiter.
Allgemeiner gefasst versteht es sich, dass die hierin beschriebenen beispielhaften UAVs nicht einschränkend aufgefasst werden sollen. Beispielhafte Ausführungsformen können sich auf jede Art von unbemanntem Luftfahrzeug beziehen, innerhalb desselben implementiert sein oder in Form von diesen ausgeführt sein.
III. Exemplarische UAV-Komponenten
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das Komponenten eines UAV 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt. UAV 200 kann in der Form von einem der UAVs 100, 120, 140, 160 und 180, die unter Bezugnahme auf die 1A-1E beschrieben wurden, ausgeführt sein. UAV 200 kann jedoch auch andere Formen annehmen.
UAV 200 kann verschiedene Arten von Sensoren beinhalten und kann ein Computersystem beinhalten, das so konfiguriert ist, dass es die hierin beschriebene Funktionalität bereitstellt. In der dargestellten Ausführungsform beinhalten die Sensoren von UAV 200 eine Inertialmesseinheit (Inertial Measurement Unit, IMU) 202, (einen) Ultraschallsensor(en) 204 und ein GPS 206, neben anderen möglichen Sensoren und Sensorsystemen.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet UAV 200 auch einen oder mehrere Prozessoren 208. Ein Prozessor 208 kann ein Universalprozessor oder ein Spezialprozessor sein (z. B. ein digitaler Signalprozessor, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis usw.). Der eine oder die mehreren Prozessoren 208 können dazu konfiguriert sein, computerlesbare Programmanweisungen 212 auszuführen, die in dem Datenspeicher 210 gespeichert und ausführbar sind, um die hierin beschriebene Funktionalität eines UAV bereitzustellen.
Der Datenspeicher 210 kann ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien enthalten, die von zumindest einem Prozessor 208 gelesen werden können oder auf die er zugreifen kann, oder in dieser Form ausgeführt sein. Das eine oder die mehreren computerlesbaren Speichermedien können flüchtige und/oder nichtflüchtige Speicherkomponenten, wie z. B. optische, magnetische, organische oder sonstige Speicher oder Plattenspeicher, beinhalten, die ganz oder teilweise in zumindest einen des einen oder der mehreren Prozessoren 208 integriert sein können. In einigen Ausführungsformen kann der Datenspeicher 210 unter Nutzung eines einzelnen physischen Geräts (z. B. einem optischen, magnetischen, organischen oder sonstigen Speicher oder einer Plattenspeichereinheit) implementiert sein, während in anderen Ausführungsformen der Datenspeicher 210 unter Nutzung von zwei oder mehr physischen Geräten implementiert sein kann.
Wie festgestellt, kann der Datenspeicher 210 computerlesbare Programmanweisungen 212 und möglicherweise zusätzliche Daten, wie z. B. Diagnosedaten des UAV 200, beinhalten. Daher kann der Datenspeicher 210 Programmanweisungen 212 beinhalten, um einen Teil oder die Gesamtheit der hierin beschriebenen UAV-Funktionalitäten auszuführen oder zu ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform beinhalten die Programmanweisungen 212 zum Beispiel ein Navigationsmodul 214 und ein Drahtsteuerungsmodul 216.
i. A. Sensoren
In einer exemplarischen Ausführungsform kann IMU 202 sowohl einen Beschleunigungsmesser als auch ein Gyroskop beinhalten, die zusammen verwendet werden können, um eine Ausrichtung des UAV 200 zu ermitteln. Insbesondere kann der Beschleunigungsmesser die Ausrichtung des Fahrzeugs im Verhältnis zu der Erde messen, während das Gyroskop die Drehgeschwindigkeit um eine Achse misst. IMUs sind im Handel in kostengünstigen Paketen mit niedrigem Stromverbrauch erhältlich. Beispielsweise kann eine IMU 202 in der Form eines miniaturisierten MicroElectroMechanical System (MEMS) oder eines NanoElectroMechanical System (NEMS) ausgeführt sein oder ein solches beinhalten. Es können auch andere Arten von IMUs verwendet werden.
Eine IMU 202 kann zusätzlich zu Beschleunigungsmessern und Gyroskopen weitere Sensoren beinhalten, die dazu beitragen können, die Position besser zu ermitteln und/oder die Autonomie des UAV 200 zu erhöhen. Zwei Beispiele für diese Sensoren sind Magnetometer und Drucksensoren. In einigen Ausführungsformen kann ein UAV ein digitales 3-Achsen-Magnetometer mit niedrigem Stromverbrauch beinhalten, das verwendet werden kann, um einen orientierungsunabhängigen elektronischen Kompass für genaue Kursinformationen umzusetzen. Es können jedoch auch andere Arten von Magnetometern verwendet werden. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich. Ferner ist zu beachten, dass ein UAV einige oder alle der oben beschriebenen Trägheitssensoren als von einer IMU separate Komponenten enthalten könnte.
UAV 200 kann auch einen Drucksensor oder ein Barometer beinhalten, mit dem die Höhe des UAV 200 bestimmt werden kann. Alternativ können andere Sensoren, wie z. B. Schallhöhenmesser oder Radarhöhenmesser, verwendet werden, um eine Höhenangabe bereitzustellen, was dazu beitragen kann, die Genauigkeit einer IMU zu verbessern und/oder ein Driften einer IMU zu verhindern.
In einem weiteren Aspekt kann UAV 200 einen oder mehrere Sensoren beinhalten, die es dem UAV ermöglichen, Objekte in der Umgebung zu erfassen. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet UAV 200 beispielsweise (einen) Ultraschallsensor(en) 204. Ultraschallsensor(en) 204 kann/können den Abstand zu einem Objekt durch Erzeugen von Schallwellen und Bestimmen des Zeitintervalls zwischen der Übertragung der Welle und dem Empfangen des entsprechenden Echos von einem Objekt ermitteln. Typische Anwendungen eines Ultraschallsensors für unbemannte Fahrzeuge oder IMUs sind die bodennahe Höhensteuerung und die Hindernisvermeidung. Ein Ultraschallsensor kann auch für Fahrzeuge verwendet werden, die in einer bestimmten Höhe schweben müssen oder in der Lage sein müssen, Hindernisse zu erkennen. Andere Systeme können verwendet werden, um das Vorhandensein von Objekten in der Nähe zu ermitteln oder zu erfassen sowie entsprechende Abstände zu ermitteln, wie z. B. Lichterkennungs- und Abstandsmesssysteme (Light Detection and Ranging, LIDAR), Lasererkennungs- und Abstandsmesssysteme (Laser Detection and Ranging, LADAR) und/oder ein Infrarot- oder vorwärtsgerichtetes Infrarotsystem (Forward-Looking Infrared, FLIR), neben anderen Möglichkeiten.
In einigen Ausführungsformen kann UAV 200 auch ein oder mehrere Bildgebungssysteme beinhalten. Zum Beispiel können eine oder mehrere Standbild- und/oder Videokameras von UAV 200 verwendet werden, um Bilddaten von der Umgebung von UAV zu erfassen. Als konkretes Beispiel können bei unbemannten Fahrzeugen Kameras mit ladungsgekoppelten Vorrichtungen (Charge-Coupled Device, CCD) oder komplementäre Metalloxid-Halbleiter-(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)-Kameras eingesetzt werden. Diese bildgebenden Sensoren haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. die Hindernisvermeidung, Lokalisierungstechniken, Bodenverfolgung für eine genauere Navigation (z. B. durch Anwendung optischer Flusstechniken auf Bilder), Videorückkopplung und/oder Bilderkennung und -verarbeitung, neben anderen Möglichkeiten.
UAV 200 kann auch einen GPS-Empfänger 206 beinhalten. Der GPS-Empfänger 206 kann so konfiguriert sein, dass er Daten bereitstellt, die für bekannte GPS-Systeme typisch sind, wie z. B. die GPS-Koordinaten des UAV 200. Diese GPS-Daten können von dem UAV 200 für verschiedene Funktionen genutzt werden. Daher kann das UAV seinen GPS-Empfänger 206 als Hilfsmittel für eine Navigation zu dem Standort des Anrufers verwenden, der zumindest teilweise durch die GPS-Koordinaten angegeben wird, die von seinem mobilen Gerät bereitgestellt werden. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
i. B. Navigation und Standortbestimmung
Das Navigationsmodul 214 kann eine Funktionalität bereitstellen, die es dem UAV 200 ermöglicht, sich z. B. in seiner Umgebung zu bewegen und einen gewünschten Ort zu erreichen. Zu diesem Zweck kann das Navigationsmodul 214 die Flughöhe und/oder die Flugrichtung durch die Steuerung der mechanischen Merkmale des UAV steuern, die den Flug beeinflussen (z. B. sein(e) Ruder, Höhenleitwerk(e), Querruder und/oder die Geschwindigkeit seine(s/r) Propeller(s)).
Um das UAV 200 zu einem Zielort zu navigieren, kann das Navigationsmodul 214 verschiedene Navigationstechniken implementieren, wie z. B. eine kartenbasierte Navigation und eine lokalisierungsbasierte Navigation. Bei einer kartenbasierten Navigation kann das UAV 200 mit einer Karte seiner Umgebung versehen sein, die dann verwendet werden kann, um zu einem bestimmten Ort auf der Karte zu navigieren. Bei der lokalisierungsbasierten Navigation kann das UAV 200 in der Lage sein, unter Nutzung von Lokalisierung in einer unbekannten Umgebung zu navigieren. Die lokalisierungsbasierte Navigation kann betreffen, dass das UAV 200 eine eigene Karte seiner Umgebung erstellt und seine Position auf der Karte und/oder die Position von Objekten in der Umgebung berechnet. Wenn sich beispielsweise ein UAV 200 in seiner Umgebung bewegt, kann das UAV 200 eine kontinuierliche Lokalisierung verwenden, um seine Umgebungskarte zu aktualisieren. Dieser kontinuierliche Kartierungsprozess kann als simultane Lokalisierung und Kartierung (Simultaneous Localization and Mapping, SLAM) bezeichnet werden. Es können auch andere Navigationstechniken genutzt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Navigationsmodul 214 unter Nutzung einer Technik navigieren, die auf Wegpunkten beruht. Insbesondere sind Wegpunkte Sätze von Koordinaten, die Punkte im physischen Raum identifizieren. Beispielsweise kann ein Flug-Navigationswegpunkt durch eine bestimmte Breite, Länge und Höhe definiert werden. Dementsprechend kann das Navigationsmodul 214 das UAV 200 dazu veranlassen, sich von Wegpunkt zu Wegpunkt zu bewegen, um sich letztendlich zu einem endgültigen Ziel (z. B. einem endgültigen Wegpunkt in einer Sequenz von Wegpunkten) fortzubewegen.
In einem weiteren Aspekt können das Navigationsmodul 214 und/oder andere Komponenten und Systeme des UAV 200 für eine „Lokalisierung“ konfiguriert sein, um genauer zum Umfeld eines Zielorts zu navigieren. Insbesondere kann es in bestimmten Situationen wünschenswert sein, dass sich ein UAV innerhalb eines Schwellenabstands von dem Zielort befindet, an dem eine Nutzlast 228 von einem UAV ausgeliefert wird (z. B. innerhalb weniger Fuß von dem Zielort). Zu diesem Zweck kann ein UAV einen zweistufigen Ansatz verwenden, bei dem es eine allgemeinere Standortbestimmungstechnik verwendet, um zu einem allgemeinen Gebiet zu navigieren, das mit dem Zielort assoziiert ist, und dann eine verfeinerte Standortbestimmungstechnik verwendet, um den Zielort innerhalb des allgemeinen Gebiets zu identifizieren und/oder dorthin zu navigieren.
Das UAV 200 kann zum Beispiel unter Nutzung von Wegpunkten und/oder einer kartenbasierten Navigation zu dem allgemeinen Gebiet eines Zielorts navigieren, wo eine Nutzlast 228 ausgeliefert wird. Das UAV kann dann in einen Modus übergehen, in dem es einen Lokalisierungsprozess verwendet, um einen bestimmten Ort zu lokalisieren und sich dorthin fortzubewegen. Wenn das UAV 200 beispielsweise eine Nutzlast zu dem Haus eines Benutzers liefern soll, muss sich das UAV 200 im Wesentlichen in der Nähe des Zielorts befinden, um die Auslieferung der Nutzlast in unerwünschten Gebieten (z. B. auf ein Dach, in einen Pool, auf ein Nachbargrundstück usw.) zu vermeiden. Ein GPS-Signal erfüllt diesen Zweck für das UAV 200 jedoch nur teilweise (z. B. innerhalb eines Blocks von dem Haus des Benutzers). Eine genauere Standortsbestimmungstechnik kann dann dazu verwendet werden, den spezifischen Zielort zu finden.
Verschiedene Arten von Standortbestimmungstechniken können verwendet werden, um eine Lokalisierung des Zielauslieferungsorts zu erzielen, sobald das UAV 200 zu dem allgemeinen Gebiet des Zielauslieferungsorts navigiert hat. Das UAV 200 kann zum Beispiel mit einem oder mehreren Sensorsystemen ausgestattet sein, wie z. B. Ultraschallsensoren 204, Infrarotsensoren (nicht dargestellt) und/oder anderen Sensoren, die Eingaben bereitstellen können, die das Navigationsmodul 214 verwendet, um autonom oder halbautonom zu dem spezifischen Zielort zu navigieren.
Als weiteres Beispiel kann das UAV 200, sobald es das allgemeine Gebiet des Zielauslieferungsorts erreicht (oder eines sich bewegenden Subjekts, wie z. B. einer Person oder deren mobilen Geräts), in einen elektronischen Flugsteuerungsmodus umschalten, in dem es zumindest teilweise von einem entfernten Bediener gesteuert wird, der das UAV 200 zu dem spezifischen Zielort navigieren kann. Zu diesem Zweck können Sensordaten von dem UAV 200 an den entfernten Bediener gesendet werden, um ihn bei dem Navigieren des UAV 200 zu dem spezifischen Standort zu unterstützen.
Als noch ein weiteres Beispiel kann das UAV 200 ein Modul beinhalten, das in der Lage ist, einem Passanten Signale zu übermitteln, um beim Erreichen des spezifischen Zielauslieferungsorts Unterstützung zu erhalten. Beispielsweise kann das UAV 200 eine visuelle Nachricht anzeigen, die eine derartige Unterstützung auf einer grafischen Anzeige anfordert, oder eine Audionachricht oder einen Ton über Lautsprecher abspielen, um die Notwendigkeit einer derartigen Unterstützung anzuzeigen, neben anderen Möglichkeiten. Eine derartige visuelle oder akustische Nachricht könnte angeben, dass Unterstützung bei der Auslieferung des UAV 200 an eine bestimmte Person oder an einen bestimmten Ort erforderlich ist, und Informationen bereitstellen, um den Passanten bei der Auslieferung des UAV 200 an die Person oder den Ort zu unterstützen (z. B. eine Beschreibung oder ein Bild der Person oder des Ortes und/oder den Namen der Person oder des Ortes), neben anderen Möglichkeiten. Ein derartiges Merkmal kann in einem Szenario nützlich sein, in dem das UAV keine Sensorfunktionen oder eine andere Standortsbestimmungstechnik verwenden kann, um den spezifischen Zielort zu erreichen. Dieses Merkmal ist jedoch nicht auf diese Szenarien beschränkt.
In einigen Ausführungsformen kann das UAV 200, sobald es das allgemeine Gebiet eines Zielauslieferungsorts erreicht, eine Bake von dem entfernten Gerät eines Benutzers (z. B. dem Mobiltelefon des Benutzers) verwenden, um die Person zu lokalisieren. Eine derartige Bake kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein. Als Beispiel kann ein Szenario dienen, bei dem ein entferntes Gerät, wie z. B. das Mobiltelefon einer Person, die eine UAV-Lieferung angefordert hat, in der Lage ist, Richtungssignale (z. B. über ein HF-Signal, ein Lichtsignal und/oder ein Audiosignal) auszusenden. In diesem Szenario kann das UAV 200 so konfiguriert sein, dass es durch ein „Beschaffen“ dieser Richtungssignale navigiert, mit anderen Worten, durch ein Ermitteln, wo das Signal am stärksten ist, und entsprechendes Navigieren. Als weiteres Beispiel kann ein mobiles Gerät eine Frequenz entweder im menschlich wahrnehmbaren Bereich oder außerhalb des menschlich wahrnehmbaren Bereichs aussenden, und das UAV 200 kann diese Frequenz abhören und entsprechend navigieren. Als ein verwandtes Beispiel, könnte das UAV 200, wenn es gesprochene Befehle abhört, gesprochene Aussagen verwenden, wie z. B. „Ich bin hier drüben!“, um den spezifischen Standort der Person zu beschaffen, die die Auslieferung einer Nutzlast anfordert.
In einer alternativen Anordnung kann ein Navigationsmodul auf einem entfernten Computergerät implementiert sein, das drahtlos mit dem UAV 200 kommuniziert. Das entfernte Computergerät kann Daten, die den Betriebszustand des UAV 200 angeben, Sensordaten von dem UAV 200, die es ihm ermöglichen, die Umgebungsbedingungen zu beurteilen, denen UAV 200 ausgesetzt ist, und/oder Standortinformationen für das UAV 200 empfangen. Mit derartigen Informationen versehen, kann das entfernte Computergerät Breiten- und/oder Richtungsanpassungen ermitteln, die von dem UAV 200 vorgenommen werden sollten, und/oder ermitteln, wie das UAV 200 seine mechanischen Merkmale (z. B. sein(e) Ruder, Höhenleitwerk(e), Querruder und/oder die Geschwindigkeit seine(s/r) Propeller(s)) anpassen sollte, um diese Bewegungen zu bewirken. Das entfernte Computersystem kann diese Anpassungen daraufhin an das UAV 200 kommunizieren, sodass es sich auf die ermittelte Weise bewegen kann.
i. C. Kommunikationssysteme
In einem weiteren Aspekt beinhaltet das UAV 200 ein oder mehrere Kommunikationssysteme 218. Die Kommunikationssysteme 218 können eine oder mehrere drahtlose Schnittstellen und/oder eine oder mehrere drahtgebundene Schnittstellen beinhalten, die es dem UAV 200 ermöglichen, über ein oder mehrere Netzwerke zu kommunizieren. Diese drahtlosen Schnittstellen können Kommunikation im Rahmen eines oder mehrerer drahtloser Kommunikationsprotokolle bereitstellen, wie z. B. Bluetooth, WLAN (z. B. eines IEEE 802.11-Protokolls), Long-Term Evolution (LTE), WiMAX (z. B. eines IEEE 802.16-Standards), eines Radio-Frequency ID (RFID)-Protokolls, Nahfeldkommunikation (NFC) und/oder anderer drahtloser Kommunikationsprotokolle. Diese drahtgebundenen Schnittstellen können eine Ethernet-Schnittstelle, eine Universal Serial Bus (USB)-Schnittstelle oder eine ähnliche Schnittstelle beinhalten, um über einen Draht, verdrillte Drähte, ein Koaxialkabel, einen Lichtwellenleiter, eine LWL-Übertragungsleitung oder eine sonstige physische Verbindung mit einem drahtgebundenen Netzwerk zu kommunizieren.
In einigen Ausführungsformen kann ein UAV 200 Kommunikationssysteme 218 beinhalten, die sowohl eine Kurzstreckenkommunikation als auch eine Fernstreckenkommunikation ermöglichen. Das UAV 200 kann zum Beispiel für Kurzstreckenkommunikationen unter Nutzung von Bluetooth und für Langstreckenkommunikationen im Rahmen eines CDMA-Protokolls konfiguriert sein. In einer derartigen Ausführungsform kann das UAV 200 konfiguriert sein, als ein „Hot-Spot“ zu funktionieren; oder mit anderen Worten als ein Gateway oder Proxy zwischen einem entfernten Unterstützungsgerät und einem oder mehreren Datennetzwerken, wie z. B. einem Mobilfunknetzwerk und/oder dem Internet. Derart konfiguriert kann das UAV 200 Datenkommunikationen ermöglichen, die das entfernte Unterstützungsgerät anderenfalls nicht selbständig durchführen kann.
Das UAV 200 kann zum Beispiel eine WLAN-Verbindung zu einem entfernten Gerät bereitstellen und als Proxy oder Gateway zu einem Datennetz eines Mobilfunkanbieters dienen, mit dem sich das UAV zum Beispiel im Rahmen eines LTE- oder 3G-Protokolls verbinden könnte. Das UAV 200 könnte unter anderem auch als Proxy oder Gateway für ein Hochhöhenballonnetzwerk, ein Satellitennetzwerk oder eine Kombination dieser Netzwerke dienen, auf die ein entferntes Gerät möglicherweise nicht anderweitig zugreifen kann.
i. D. Stromsysteme
In einem weiteren Aspekt kann das UAV 200 Stromsystem(e) 220 beinhalten. Das Stromsystem 220 kann eine oder mehrere Batterien zum Bereitstellen von Strom für das UAV 200 beinhalten. In einem Beispiel können die eine oder die mehreren Batterien wiederaufladbar sein und jede Batterie kann über eine drahtgebundene Verbindung zwischen der Batterie und einer Stromversorgung und/oder über ein drahtloses Ladesystem, wie beispielsweise ein induktives Ladesystem, das ein externes zeitveränderliches Magnetfeld an eine interne Batterie anlegt, aufgeladen werden.
i. E. Nutzlastauslieferung
Das UAV 200 kann verschiedene Systeme und Konfigurationen verwenden, um eine Nutzlast 228 zu transportieren und auszuliefern. In einigen Implementierungen kann die Nutzlast 228 eines gegebenen UAV 200 ein „Pakets“ beinhalten oder in Form eines Pakets ausgeführt sein, das zum Transportieren verschiedener Waren zu einem Zielauslieferungsort ausgelegt ist. Das UAV 200 kann beispielsweise ein Fach beinhalten, in dem ein oder mehrere Artikel transportiert werden können. Eine derartiges Paket kann ein oder mehrere Lebensmittel, gekaufte Waren, Medizinprodukte oder einen anderen Gegenstand (andere Gegenstände) mit einer Größe und einem Gewicht beinhalten, die geeignet sind, um durch das UAV zwischen zwei Orten transportiert zu werden. In anderen Ausführungsformen kann eine Nutzlast 228 einfach der eine oder die mehreren Artikel sein, die ausgeliefert werden (z. B. ohne ein Paket, das die Gegenstände enthält).
In einigen Ausführungsformen kann die Nutzlast 228 an dem UAV angebracht sein und sich während eines Teils des Flugs oder des gesamten Flugs des UAV im Wesentlichen außerhalb des UAV befinden. Das Paket kann beispielsweise während des Flugs zu einem Zielort unter dem UAV angebunden oder anderweitig lösbar befestigt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Paket verschiedene Merkmale beinhalten, die seinen Inhalt vor der Umgebung schützen, den aerodynamischen Widerstand des Systems reduzieren und verhindern, dass sich der Inhalt des Pakets während des UAV-Flugs verschiebt. In anderen Ausführungsformen kann das Paket ein Standard-Postpaket sein, das nicht speziell für den UAV-Flug ausgelegt ist.
Um die Nutzlast auszuliefern, kann das UAV ein Windensystem 221 beinhalten, das durch das Halteseilsteuerungsmodul 216 gesteuert wird, um die Nutzlast 228 auf den Boden abzusenken, während das UAV darüber schwebt. Wie in 2 dargestellt, kann das Windensystem 221 ein Halteseil 224 beinhalten, und das Halteseil 224 kann durch ein Nutzlastrückholsystem 226 mit der Nutzlast 228 gekoppelt sein. Das Halteseil 224 kann auf eine Spule gewickelt sein, die mit einem Motor 222 des UAV gekoppelt ist. Der Motor 222 kann in der Form eines Gleichstrommotors (z. B. eines Servomotors) ausgeführt sein, der aktiv durch einen Geschwindigkeitsregler gesteuert werden kann. Das Halteseilsteuerungsmodul 216 kann den Geschwindigkeitsregler steuern, um den Motor 222 zu veranlassen, die Spule zu drehen, wodurch das Halteseil 224 abgewickelt oder zurückgezogen wird und die Nutzlastrückholvorrichtung 226 abgesenkt oder angehoben wird. In der Praxis kann der Geschwindigkeitsregler eine gewünschte Betriebsgeschwindigkeit (z. B. eine gewünschte Drehzahl) für die Spule ausgeben, die der Geschwindigkeit entsprechen kann, mit der das Halteseil 224 und die Nutzlast 228 zum Boden hin abgesenkt werden sollen. Der Motor 222 kann dann die Spule so drehen, dass sie die gewünschte Betriebsgeschwindigkeit beibehält.
Um den Motor 222 über den Geschwindigkeitsregler zu steuern, kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 Daten von einem Geschwindigkeitssensor (z. B. einem Encoder) empfangen, der so konfiguriert ist, dass er eine mechanische Position in ein entsprechendes analoges oder digitales Signal umwandelt. Insbesondere kann der Geschwindigkeitssensor einen Rotationsencoder beinhalten, der unter anderem Informationen, die die Drehposition (und/oder die Drehbewegung) einer Welle des Motors oder der Spule, die mit dem Motor gekoppelt sind, betreffen, bereitstellen kann. Ferner kann der Geschwindigkeitssensor unter anderem in Form eines Absolutencoders und/oder eines Inkrementalencoders ausgeführt sein. So kann in einer exemplarischen Implementierung ein Rotationsencoder verwendet werden, während der Motor 222 eine Drehung der Spule veranlasst, um diese Drehung zu messen. Dabei kann der Rotationsencoder verwendet werden, um eine Drehposition in ein analoges oder digitales elektronisches Signal, das von dem Halteseilsteuerungsmodul 216 verwendet wird, um den Betrag der Drehung der Spule gegenüber einem festen Referenzwinkel zu ermitteln, und/oder in ein analoges oder digitales elektronisches Signal, das eine neue Drehposition repräsentiert, umgewandelt wird, neben anderen Möglichkeiten. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
Basierend auf den Daten von dem Geschwindigkeitssensor kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 eine Drehzahl des Motors 222 und/oder der Spule ermitteln und den Motor 222 reaktiv steuern (z. B. durch Erhöhen oder Verringern eines elektrischen Stroms, der dem Motor 222 zugeführt wird), um zu veranlassen, dass die Drehzahl des Motors 222 mit einer gewünschten Drehzahl übereinstimmt. Bei der Anpassung des Motorstroms kann das Ausmaß der Stromanpassung basierend auf einer Proportional-Integral-Differential(PID)-Berechnung unter Nutzung der ermittelten und gewünschten Drehzahlen des Motors 222 erfolgen. Das Ausmaß der Stromanpassung kann beispielsweise auf einer aktuellen Differenz, einer vergangenen Differenz (basierend auf dem akkumulierten Fehler im Verlauf der Zeit) und einer zukünftigen Differenz (basierend auf den aktuellen Änderungsraten) zwischen den ermittelten und den gewünschten Drehzahlen der Spule basieren.
In einigen Ausführungsformen kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 die Rate variieren, mit der das Halteseil 224 und die Nutzlast 228 zum Boden abgesenkt werden. Beispielsweise kann der Geschwindigkeitsregler die gewünschte Betriebsgeschwindigkeit gemäß einem variablen Abwicklungsgeschwindigkeitsprofil und/oder in Reaktion auf andere Faktoren ändern, um die Geschwindigkeit zu ändern, mit der die Nutzlast 228 zum Boden hin absinkt. Dazu kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 eine Bremskraft oder ein Reibungsmaß anpassen, die/das auf das Halteseil 224 angewandt wird. Um beispielsweise die Halteseilabwicklungsgeschwindigkeit zu variieren, kann das UAV 200 Reibungskissen beinhalten, die einen variablen Druck auf das Halteseil 224 ausüben können. Als weiteres Beispiel kann das UAV 200 ein motorisiertes Bremssystem beinhalten, das die Geschwindigkeit variiert, mit der die Spule das Halteseil 224 abgibt. Ein derartiges Bremssystem kann in Form eines elektromechanischen Systems ausgeführt sein, bei dem der Motor 222 dazu betrieben wird, die Geschwindigkeit, mit der die Spule das Halteseil 224 abgibt, zu verringern. Ferner kann der Motor 222 den Betrag variieren, um den er die Geschwindigkeit (z. B. die Drehzahl) der Spule anpasst, und kann somit die Abwicklungsrate des Halteseils 224 variieren. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
In einigen Ausführungsformen kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 so konfiguriert sein, dass es den dem Motor 222 zugeführten Motorstrom auf einen Maximalwert begrenzt. Bei einer derartigen Begrenzung des Motorstroms kann es Situationen geben, in denen der Motor 222 nicht auf die Weise operieren kann, die durch den Geschwindigkeitsregler spezifiziert wird. So kann es beispielsweise, wie unten ausführlicher beschrieben, Situationen geben, in denen der Geschwindigkeitsregler eine gewünschte Betriebsgeschwindigkeit spezifiziert, mit der der Motor 222 das Halteseil 224 in Richtung des UAV 200 zurückziehen sollte, der Motorstrom jedoch so begrenzt ist, dass eine ausreichend große, nach unten gerichtete Kraft auf das Halteseil 224 der Rückzugskraft des Motors 222 entgegenwirken würde und das Halteseil 224 stattdessen dazu veranlasst würde, sich abzuwickeln. Und wie nachstehend weiter erläutert, kann eine Begrenzung des Motorstroms in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des UAV 200 vorgenommen und/oder verändert werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 konfiguriert sein, einen Status des Halteseils 224 und/oder der Nutzlast 228 basierend auf der Strommenge zu ermitteln, die dem Motor 222 zugeführt wird. Wenn beispielsweise eine nach unten gerichtete Kraft auf das Halteseil 224 ausgeübt wird (z. B. wenn die Nutzlast 228 an dem Halteseil 224 befestigt ist oder wenn das Halteseil 224 beim Zurückziehen in Richtung des UAV 200 an einem Objekt hängenbleibt), kann es erforderlich sin, dass das Halteseilsteuerungsmodul 216 den Motorstrom erhöht, um zu veranlassen, dass die ermittelte Drehgeschwindigkeit des Motors 222 und/oder der Spule mit der gewünschten Geschwindigkeit übereinstimmt. Auf ähnliche Weise kann es erforderlich sein, dass das Halteseilsteuerungsmodul 216, wenn die nach unten gerichtete Kraft von dem Halteseil 224 entfernt wird (z. B. nach der Auslieferung der Nutzlast 228 oder dem Lösen eines hängengebliebenen Halteseils), den Motorstrom verringern muss, um zu veranlassen, dass die ermittelte Drehgeschwindigkeit des Motors 222 und/oder der Spule mit der gewünschten Geschwindigkeit übereinstimmt. Daher kann das Halteseilsteuerungsmodul 216 so konfiguriert sein, dass es den dem Motor 222 zugeführten Motorstrom überwacht. Das Halteseilsteuerungsmodul 216 könnte beispielsweise den Motorstrom basierend auf Sensordaten ermitteln, die von einem Stromsensor des Motors oder einem Stromsensor des Energieversorgungssystems 220 empfangen werden. In jedem Fall wird basierend auf dem Strom, der dem Motor 222 zugeführt wird, ermittelt, ob die Nutzlast 228 an dem Halteseil 224 befestigt ist, ob eine Person oder etwas an dem Halteseil 224 zieht, und/oder ob die Nutzlastrückholvorrichtung 226 nach dem Zurückziehen des Halteseils 224 gegen das UAV 200 drückt. Andere Beispiele sind ebenfalls möglich.
Während der Auslieferung der Nutzlast 228 kann das Nutzlastrückholsystem 226 so konfiguriert sein, dass es die Nutzlast 228 sichert, während sie durch das Halteseil 224 von dem UAV abgesenkt wird, und ferner so konfiguriert sein, dass es die Nutzlast 228 bei Erreichen des Bodenniveaus freigibt. Das Nutzlastrückholsystem 226 kann dann durch das Aufwickeln des Halteseils 224 unter Verwendung des Motors 222 in das UAV zurückgezogen werden.
In einigen Implementierungen kann die Nutzlast 228 passiv freigegeben werden, sobald sie auf den Boden abgesenkt wurde. Ein passiver Freigabemechanismus kann beispielsweise einen oder mehrere Schwenkarme beinhalten, die so ausgelegt sind, dass sie sich in ein Gehäuse zurückziehen und aus diesem ausgefahren werden. Ein ausgefahrener Schwenkarm kann einen Haken bilden, an dem die Nutzlast 228 befestigt werden kann. Beim Absenken des Freigabemechanismus und der Nutzlast 228 auf den Boden über ein Halteseil können die Schwerkraft sowie eine nach unten gerichtete Trägheitskraft, die auf den Freigabemechanismus wirken, veranlassen, dass sich die Nutzlast 228 von dem Haken löst, sodass der Freigabemechanismus nach oben in Richtung des UAV angehoben werden kann. Der Auslösemechanismus kann ferner einen Federmechanismus beinhalten, der den Schwenkarm so vorspannt, dass er sich wieder in das Gehäuse zurückzieht, wenn keine anderen äußeren Kräfte auf den Schwenkarm wirken. Beispielsweise kann eine Feder eine Kraft auf den Schwenkarm ausüben, die den Schwenkarm in Richtung des Gehäuses drückt oder zieht, sodass sich der Schwenkarm in das Gehäuse zurückzieht, sobald das Gewicht der Nutzlast 228 den Schwenkarm nicht mehr dazu zwingt, sich aus dem Gehäuse zu strecken. Das Zurückziehen des Schwenkarms in das Gehäuse kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass der Freigabemechanismus an der Nutzlast 228 oder anderen Objekten in der Nähe hängenbleibt, wenn der Freigabemechanismus nach Auslieferung der Nutzlast 228 in Richtung des UAV angehoben wird.
Auch aktive Nutzlastfreigabemechanismen sind möglich. Beispielsweise können Sensoren, wie z. B. ein luftdruckbasierter Höhenmesser und/oder Beschleunigungsmesser dazu beitragen, die Position des Freigabemechanismus (und der Nutzlast) relativ zum Boden zu erfassen. Daten von den Sensoren können über eine drahtlose Verbindung an das UAV und/oder ein Steuerungssystem zurück übermittelt werden und dazu verwendet werden, das Ermitteln, wann der Freigabemechanismus das Bodenniveau erreicht hat, zu unterstützen (z. B. durch Erkennen einer für den Bodenaufprall charakteristischen Messung mit dem Beschleunigungsmesser). In anderen Beispielen kann das UAV basierend darauf, dass ein Gewichtssensor einen unteren Schwellenwert für eine nach unten gerichtete Kraft, die auf das Halteseil wirkt, erkennt, und/oder basierend auf der Messung eines unteren Schwellenwerts für die bei dem Absenken der Nutzlast durch die Winde aufgewandten Kraft ermitteln, dass die Nutzlast den Boden erreicht hat.
Andere Systeme und Techniken zur Auslieferung einer Nutzlast sind zusätzlich oder alternativ zu einem Halteseilauslieferungssystem möglich. Ein UAV 200 könnte beispielsweise ein Airbag-Abwurfsystem oder ein Fallschirm-Abwurfsystem umfassen. Alternativ könnte ein UAV 200, das eine Nutzlast trägt, einfach an einem Lieferort auf dem Boden landen. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
IV. Exemplarische UAV-Bereitstellungssysteme
UAV-Systeme können implementiert werden, um verschiedene UAV-bezogene Dienste bereitzustellen. Insbesondere können UAVs an einer Anzahl unterschiedlicher Startstellen vorgesehen sein, die mit regionalen und/oder zentralen Steuerungssystemen in Verbindung stehen können. Ein derartiges verteiltes UAV-System kann es ermöglichen, dass UAVs schnell eingesetzt werden, um Dienste über ein großes geografisches Gebiet hinweg bereitzustellen (das z. B. viel größer ist als die Flugreichweite eines einzelnen UAV). So können UAVs, die Nutzlasten tragen können, beispielsweise an einer Anzahl an Startplätzen über einen großen geografischen Bereich hinweg (möglicherweise sogar über ein ganzes Land hinweg oder sogar weltweit) verteilt werden, um einen Transport auf Anfrage von verschiedenen Artikeln zu Orten über den geografischen Bereich hinweg bereitzustellen. 3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein verteiltes UAV-System 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt.
In dem exemplarischen UAV-System 300 kann ein Zugangssystem 302 eine Interaktion mit einem Netzwerk von UAVs 304, dessen Steuerung und/oder dessen Nutzung ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann ein Zugangssystem 302 ein Computersystem sein, das eine durch Menschen gesteuerten Entsendung von UAVs 304 ermöglicht. Daher kann das Steuerungssystem eine Benutzeroberfläche beinhalten oder anderweitig bereitstellen, über die ein Benutzer auf die UAVs 304 zugreifen und/oder diese steuern kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Entsendung der UAVs 304 zusätzlich oder alternativ über einen oder mehrere automatisierte Prozesse erfolgen. Das Zugangssystem 302 kann beispielsweise eines der UAVs 304 entsenden, um eine Nutzlast zu einem Zielort zu transportieren, und das UAV kann autonom zum Zielort navigieren, indem es verschiedene Bordsensoren, wie beispielsweise einen GPS-Empfänger und/oder andere verschiedene Navigationssensoren, verwendet.
Ferner kann das Zugangssystem 302 einen Fernbetrieb eines UAV bereitstellen. Das Zugangssystem 302 kann es beispielsweise einem Bediener ermöglichen, den Flug eines UAV über seine Benutzeroberfläche zu steuern. Als spezifisches Beispiel kann ein Bediener das Zugangssystem 302 verwenden, um ein UAV 304 an einen Zielort zu entsenden. Das UAV 304 kann dann autonom zu dem allgemeinen Gebiet des Zielorts navigieren. An diesem Punkt kann der Bediener das Zugangssystem 302 verwenden, um die Steuerung des UAV 304 zu übernehmen und das UAV zu dem Zielort zu navigieren (z. B. zu einer bestimmten Person, zu der eine Nutzlast transportiert wird). Andere Beispiele für den Fernbetrieb eines UAV sind ebenfalls möglich.
In einer exemplarischen Ausführungsform können die UAVs 304 in verschiedenen Formen ausgeführt sein. Zum Beispiel kann jedes der UAVs 304 ein UAV sein, wie z. B. die in 1A-1E beschriebenen. Das UAV-System 300 kann jedoch auch andere Arten von UAVs verwenden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. In einigen Implementierungen können alle UAVs 304 die gleiche oder eine ähnliche Konfiguration aufweisen. In anderen Implementierungen können die UAVs 304 jedoch eine Anzahl an verschiedenen Arten von UAVs beinhalten. Die UAVs 304 können zum Beispiel eine Anzahl an Arten von UAVs beinhalten, wobei jede Art von UAV für eine andere Art oder andere Arten von Nutzlastauslieferungsfähigkeiten konfiguriert ist.
Das UAV-System 300 kann ferner eine entfernte Vorrichtung 306 beinhalten, die in verschiedenen Formen ausgeführt sein kann. Im Allgemeinen kann die entfernte Vorrichtung 306 eine Vorrichtung sein, über die eine direkte oder indirekte Anforderung zum Entsenden eines UAV erfolgen kann. (Zu beachten ist, dass eine indirekte Anfrage eine Kommunikation betreffen kann, die durch das Entsenden eines UAV beantwortet werden kann, wie z. B. das Anfordern einer Paketlieferung). Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das entfernte Gerät 306 ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer, ein Personal-Computer oder ein beliebiges netzwerkverbundenes Computergerät sein. Ferner ist die entfernte Vorrichtung 306 in einigen Fällen möglicherweise kein Computergerät. Als Beispiel kann ein Standardtelefon, das die Kommunikation über eine Festnetzverbindung (Plain Old Telephone Service, POTS) ermöglicht, als die entfernte Vorrichtung 306 dienen. Es sind auch andere Arten von entfernten Vorrichtungen möglich.
Ferner kann die entfernte Vorrichtung 306 so konfiguriert sein, dass sie über einen oder mehrere Arten von Kommunikationsnetzwerk(en) 308 mit dem Zugangssystem 302 kommuniziert. Die entfernte Vorrichtung 306 kann zum Beispiel durch Kommunikation über ein POTS-Netzwerk, ein Mobilfunknetzwerk und/oder ein Datennetzwerk, wie z. B. das Internet, mit dem Zugangssystem 302 (oder einem menschlichen Bediener des Zugangssystems 302) kommunizieren. Es können auch andere Arten von Netzwerken verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann die entfernte Vorrichtung 306 so konfiguriert sein, dass sie es einem Benutzer ermöglicht, die Lieferung von einem oder mehreren Artikeln an einen gewünschten Ort anzufordern. Beispielsweise könnte ein Benutzer die UAV-Lieferung eines Pakets zu seinem Haus über sein Mobiltelefon, Tablet oder seinen Laptop anfordern. Als weiteres Beispiel könnte ein Benutzer eine dynamische Auslieferung an den Ort anfordern, wo er sich zum Zeitpunkt der Auslieferung befindet. Um diese dynamische Lieferung bereitzustellen, kann das UAV-System 300 Standortinformationen (z. B. GPS-Koordinaten usw.) von dem Mobiltelefon des Benutzers oder einem anderen Gerät am Körper des Benutzers empfangen, sodass ein UAV zu dem Standort des Benutzers navigieren kann (wie durch sein Mobiltelefon angegeben).
In einer exemplarischen Anordnung kann das zentrale Entsendesystem 310 ein Server oder eine Gruppe von Servern sein, die konfiguriert ist, um Entsendenachrichtenanforderungen und/oder Entsendeanweisungen von dem Zugangssystem 302 zu empfangen. Diese Entsendenachrichten können bei dem zentralen Entsendesystem 310 anfordern oder dieses anweisen, den Einsatz von UAVs zu verschiedenen Zielorten zu koordinieren. Das zentrale Entsendesystem 310 kann ferner so konfiguriert sein, dass es diese Anforderungen oder Anweisungen an ein oder mehrere lokale Entsendesysteme 312 weiterleitet. Um eine derartige Funktionalität bereitzustellen, kann das zentrale Entsendesystem 310 über ein Datennetzwerk, wie z. B. das Internet oder ein privates Netzwerk, das für Kommunikationen zwischen Zugangssystemen und automatisierten Entsendesystemen eingerichtet ist, mit dem Zugangssystem 302 kommunizieren.
In der dargestellten Konfiguration kann das zentrale Entsendesystem 310 so konfiguriert sein, dass es die Entsendung von UAVs 304 von einer Anzahl an verschiedenen lokalen Entsendesystemen 312 koordiniert. Daher kann das zentrale Entsendesystem 310 verfolgen, welche UAVs 304 sich an welchen lokalen Entsendesystemen 312 befinden, welche UAVs 304 zur Zeit für den Einsatz verfügbar sind, und/oder für welche Dienste oder Operationen jedes der UAVs 304 konfiguriert ist (für den Fall, dass eine UAV-Flotte mehrere Arten von UAVs umfasst, die für verschiedene Dienste und/oder Operationen konfiguriert sind). Zusätzlich oder alternativ kann jedes lokale Entsendesystem 312 konfiguriert sein, zu verfolgen, welche der assoziierten UAVs 304 zur Zeit für den Einsatz verfügbar sind und/oder zur Zeit dabei sind, einen Artikel zu transportieren.
In einigen Fällen kann das zentrale Entsendesystem 310, wenn es eine Anforderung für UAV-bezogenen Dienst (z. B. den Transport eines Artikels) von dem Zugangssystem 302 empfängt, ein spezifisches UAV 304 zum Entsenden auswählen. Das zentrale Entsendesystem 310 kann dementsprechend das lokale Entsendesystem 312, das mit dem ausgewählten UAV assoziiert ist, anweisen, das ausgewählte UAV zu entsenden. Das lokale Entsendesystem 312 kann dann das assoziierte Einsatzsystem 314 so betreiben, dass es das ausgewählte UAV startet. In anderen Fällen kann das zentrale :Entsendesystem 310 eine Anforderung für einen UAV-bezogenen Dienst an ein lokales Entsendesystem 312 weiterleiten, das sich in der Nähe des Orts befindet, an dem der Support angefordert wird, und die Auswahl eines bestimmten UAV 304 dem lokalen Entsendesystem 312 überlassen.
In einer beispielhaften Konfiguration kann das lokale Entsendesystem 312 als ein Computersystem an demselben Ort wie das/die Einsatzsystem(e) 314, das/die es steuert/steuern, implementiert werden. Das lokale Entsendesystem 312 kann zum Beispiel durch ein Computersystem implementiert werden, das in einem Gebäude installiert ist, wie z. B. einem Lager, in dem sich auch das/die Einsatzsystem(e) 314 und UAV(s) 304 befinden, die mit dem bestimmten lokalen Entsendesystem 312 assoziiert sind. In anderen Ausführungsformen kann das lokale Entsendesystem 312 an einem Ort implementiert werden, der entfernt von de(m/n) assoziierten Einsatzsystem(en) 314 und UAV(s) 304 ist.
Es sind zahlreiche Variationen und Alternativen zu der dargestellten Konfiguration des UAV-Systems 300 möglich. In einigen Ausführungsformen könnte beispielsweise ein Benutzer des entfernten Geräts 306 die Lieferung eines Pakets direkt von dem zentralen Entsendesystem 310 anfordern. Dazu kann eine Anwendung auf dem entfernten Gerät 306 implementiert werden, die es dem Benutzer ermöglicht, Informationen bezüglich einer angeforderten Auslieferung bereitzustellen, und eine Datennachricht zu erzeugen und zu senden, um anzufordern, dass das UAV-System 300 die Auslieferung bereitstellt. In einer derartigen Ausführungsform kann das zentrale Entsendesystem 310 eine automatisierte Funktionalität beinhalten, um Anforderungen zu bearbeiten, die durch eine derartige Anwendung erzeugt werden, diese Anforderungen auszuwerten und sich gegebenenfalls mit einem geeigneten lokalen Entsendesystem 312 zu koordinieren, um ein UAV einzusetzen.
Ferner kann ein Teil oder die Gesamtheit der Funktionalität, die hierin dem zentralen Entsendesystem 310, dem/den lokalen Entsendesystem(en) 312, dem Zugangssystem 302 und/oder dem/den Einsatzsystem(en) 314 zugeordnet werden, in einem einzigen System kombiniert, in einem komplexeren System implementiert und/oder auf andere Weise zwischen dem zentralen Entsendesystem 310, dem/den lokalen Entsendesystem(en) 312, dem Zugangssystem 302 und/oder dem/den Einsatzsystem(en) 314 aufgeteilt werden.
Ferner kann, obwohl jedes lokale Entsendesystem 312 so dargestellt wird, dass es zwei assoziierte Einsatzsysteme 314 aufweist, ein bestimmtes lokales Entsendesystem 312 alternativ mehr oder weniger assoziierte Einsatzsysteme 314 aufweisen. Auf ähnlicher Weise kann, obwohl das zentrale Entsendesystem 310 so dargestellt wird, dass es mit zwei lokalen Entsendesystemen 312 in Kommunikation steht, das zentrale Entsendesystem 310 alternativ in Kommunikation mit mehr oder weniger lokalen Entsendesystemen 312 stehen.
In einem weiteren Aspekt können die Einsatzsysteme 314 in verschiedenen Formen ausgeführt sein. Im Allgemeinen können die Einsatzsysteme 314 in Form von Systemen zum physischen Starten eines oder mehrerer der UAVs 304 ausgeführt sein oder diese beinhalten. Diese Startsysteme können Merkmale, die einen automatisierten UAV-Start bereitstellen, und/oder Merkmale, die einen von Menschen unterstützten UAV-Start ermöglichen, beinhalten. Ferner können die Einsatzsysteme 314 jeweils so konfiguriert sein, dass sie ein bestimmtes UAV 304 oder mehrere UAVs 304 starten.
Die Einsatzsysteme 314 können ferner so konfiguriert sein, dass sie zusätzliche Funktionen bereitstellen, einschließlich beispielsweise diagnostischer Funktionen, wie z. B. des Verifizierens der Systemfunktionalität des UAV, des Verifizierens der Funktionalität von Geräten, die innerhalb eines UAV untergebracht sind (z. B. einer Nutzlastauslieferungsvorrichtung), und/oder der Wartung von Geräten oder anderen Elementen, die in dem UAV untergebracht sind (z. B. durch Überwachen eines Status einer Nutzlast, wie z. B. ihrer Temperatur, ihres Gewichts usw.).
In einigen Ausführungsformen können die Einsatzsysteme 314 und ihre entsprechenden UAVs 304 (und möglicherweise assoziierte lokale Entsendesysteme 312) strategisch über ein Gebiet, wie z. B. eine Stadt, verteilt sein. Die Einsatzsysteme 314 können zum Beispiel derart strategisch verteilt sein, dass sich jedes Einsatzsystem 314 in der Nähe eines oder mehrerer Nutzlastaufnahmeorte (z. B. in der Nähe eines Restaurant, eines Geschäfts oder eines Lagers) befindet. Die Einsatzsysteme 314 (und möglicherweise die lokalen Entsendesysteme 312) können jedoch auf andere Weise verteilt sein, je nach der speziellen Implementierung. Als weiteres Beispiel können Kioske, die es Benutzern ermöglichen, Pakete mithilfe von UAVs zu transportieren, an verschiedenen Orten installiert werden. Diese Kioske können neben anderen Möglichkeiten UAV-Startsysteme umfassen und es einem Benutzer ermöglichen, sein Paket zum Verladen auf ein UAV bereitzustellen und UAV-Versanddienste zu bezahlen. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
In einem weiteren Aspekt kann das UAV-System 300 eine Benutzerkontodatenbank 316 beinhalten oder auf diese Zugriff haben. Die Benutzerkontodatenbank 316 kann Daten für eine Anzahl an Benutzerkonten beinhalten, die jeweils mit einer oder mehreren Personen assoziiert sind. Für ein bestimmtes Benutzerkonto kann die Benutzerkontodatenbank 316 Daten beinhalten, die UAV-bezogene Dienste betreffen oder für diese von Nutzen sind. Normalerweise werden die mit dem jeweiligen Benutzerkonto assoziierten Benutzerdaten optional von einem assoziierten Benutzer bereitgestellt und/oder mit der Erlaubnis des assoziierten Benutzers erfasst.
Ferner kann es in einigen Ausführungsformen erforderlich sein, dass eine Person sich für ein Benutzerkonto bei dem UAV-System 300 registriert, wenn sie von dem UAV-System 300 UAV-bezogene Dienste durch die UAVs 304 erhalten möchte. Daher kann die Benutzerkontodatenbank 316 Berechtigungsinformationen für ein bestimmtes Benutzerkonto (z. B. einen Benutzernamen und ein Passwort) und/oder andere Informationen beinhalten, die verwendet werden können, um den Zugriff auf ein Benutzerkonto zu autorisieren.
In einigen Ausführungsformen kann eine Person eines oder mehrere ihrer Geräte mit ihrem Benutzerkonto assoziieren, sodass sie auf die Dienste des UAV-Systems 300 zugreifen kann. Wenn beispielsweise eine Person ein assoziiertes Mobiltelefon verwendet, z. B. um einen Anruf an einen Betreiber des Zugangssystems 302 durchzuführen oder eine Nachricht an ein Entsendesystem zu senden, um einen UAV-bezogenen Dienst anzufordern, kann das Telefon mithilfe einer eindeutigen Geräteidentifikationsnummer identifiziert werden und der Anruf oder die Nachricht kann dann dem assoziierten Benutzerkonto zugeordnet werden. Weitere Beispiele sind ebenfalls möglich.
V. Maschinenlernmodelle zur Erzeugung von Inferenzen/Vorhersagen
Ein UAV kann konfiguriert sein, ein oder mehrere Maschinenlernmodelle zu verwenden, um Wahrnehmung, Lokalisierung, Navigation und/oder andere UAV-Operationen zu ermöglichen. 4 zeigt ein Diagramm 400, das eine Trainingsphase 402 und eine Inferenzphase 404 des/der trainierten Maschinenlernmodell(s/e) 432 gemäß beispielhaften Ausführungsformen darstellt. Einige Maschinenlerntechniken betreffen das Trainieren eines oder mehrerer Maschinenlernalgorithmen anhand eines Eingabesatz von Trainingsdaten, um Muster in den Trainingsdaten zu erkennen und Ausgabeinferenzen und/oder -vorhersagen über (Muster in den) Trainingsdaten bereitzustellen. Der resultierende trainierte Maschinenlernalgorithmus kann als trainiertes Maschinenlernmodell bezeichnet werden. 4 zeigt beispielsweise die Trainingsphase 402, in der ein oder mehrere Maschinenlernalgorithmen 420 anhand der Trainingsdaten 410 trainiert werden, um zum trainierten Maschinenlernmodell 432 zu werden. Dann kann das trainierte Maschinenlernmodell 432 während der Inferenzphase 404 Eingabedaten 430 und eine oder mehrere Inferenz-/Vorhersageanforderungen 440 empfangen (möglicherweise als Teil der Eingabedaten 430) und in Reaktion als Ausgabe eine oder mehrere Inferenzen und/oder Vorhersagen 450 bereitstellen.
Daher kann/können (ein) trainierte(s) Maschinenlernmodell(e) 432 ein oder mehrere Modelle eines oder mehrerer Maschinenlernalgorithmen 420 beinhalten. Der/die Maschinenlernalgorithmus/algorthmen 420 kann/können Folgendes beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt: ein künstliches neuronales Netzwerk (z. B. ein hierin beschriebenes faltendes neuronales Netzwerk, ein rekurrentes neuronales Netzwerk, ein Bayes'sches Netzwerk, ein Hidden-Markov-Modell, einen Markov-Entscheidungsprozess, eine logistische Regressionsfunktion, eine Support Vector Machine, einen geeigneten statistischen Maschinenlernalgorithmus und/oder ein heuristisches Maschinenlernsystem). Der/die Maschinenlemalgorithmus/algorthmen 420 kann/können überwacht oder nicht überwacht sein und kann/können eine geeignete Kombination von Online- und Offline-Lernen implementieren.
In einigen Beispielen kann/können der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 und/oder das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 unter Verwendung von geräteinternen Coprozessoren, wie z. B. grafischen Verarbeitungseinheiten (Graphic Processing Units, GPUs), Tensorverarbeitungseinheiten (Tensor Processing Units, TPUs), digitalen Signalprozessoren (Digital Signal Processors, DSPs) und/oder anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs) beschleunigt werden. Diese geräteinternen Coprozessoren können verwendet werden, um den/die Maschinenlernalgorithmus/algorthmen 420 und/oder das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 zu beschleunigen. In einigen Beispielen kann/können das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 trainiert werden, eingebaut sein und ausgeführt werden, um Inferenzen hinsichtlich eines bestimmten UAV oder eines anderen Computergeräts bereitzustellen, und/oder auf andere Weise Inferenzen für das bestimmte UAV oder ein anderes Computergerät anstellen.
Während der Trainingsphase 402 kann/können der/die Maschinenlernalgorithmus/algorothmen 420 trainiert werden, indem unter Nutzung von nicht überwachten, überwachten, halbüberwachten und/oder bestärkenden Lerntechniken zumindest die Trainingsdaten 410 als Trainingseingabe bereitgestellt werden. Unüberwachtes Lernen betrifft das Bereitstellen eines Teils (oder der Gesamtheit) der Trainingsdaten 410 an den/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 und das Ermitteln einer oder mehrerer Ausgabeinferenzen basierend auf dem bereitgestellten Teil (oder der Gesamtheit) der Trainingsdaten 410 durch den/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420. Überwachtes Lernen betrifft das Bereitstellen eines Teils der Trainingsdaten 410 an den/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420, wobei der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 eine oder mehrere Ausgabeinferenzen basierend auf dem bereitgestellten Teil der Trainingsdaten 410 ermittelt/ermitteln und die Ausgabeinferenzen entweder akzeptiert oder basierend auf korrekten Ergebnissen, die mit den Trainingsdaten 410 assoziiert sind, korrigiert werden. In einigen Beispielen kann das überwachte Lernen des/der Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 einem Satz von Regeln und/oder einem Satz von Kennzeichnungen für die Trainingseingabe unterliegen, und der Satz von Regeln und/oder der Satz von Kennzeichnungen kann verwendet werden, um Inferenzen des/der Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 zu korrigieren. Das überwachte Lernen des/der Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 kann Trainingsdaten 410, die von menschlichen Bedienern bereitgestellt werden, und/oder einen vertrauenswürdigen Datensatz beinhalten, der in einigen Beispielen von einem Dritten bereitgestellt werden kann.
Halbüberwachtes Lernen betrifft, dass für einen Teil der Trainingsdaten 410, aber nicht für deren Gesamtheit, korrekte Ergebnisse vorliegen. Während des halbüberwachten Lernens wird überwachtes Lernen für einen Teil der Trainingsdaten 410 verwendet, der korrekte Ergebnisse aufweist, und unüberwachtes Lernen wird für einen Teil der Trainingsdaten 410 verwendet, der keine korrekten Ergebnisse aufweist. Bestärkendes Lernen betrifft, dass der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 ein Belohnungssignal in Bezug auf eine vorhergehende Inferenz erhält, wobei das Belohnungssignal ein numerischer Wert sein kann. Während des bestärkenden Lernens kann/können der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 eine Inferenz ausgeben und als Reaktion ein Belohnungssignal empfangen, wobei der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 konfiguriert ist/sind, zu versuchen, den numerischen Wert des Belohnungssignals zu maximieren. In einigen Beispielen verwendet das bestärkende Lernen auch eine Wertfunktion, die einen numerischen Wert bereitstellt, der eine erwartete Summe der numerischen Werte darstellt, die durch das Belohnungssignal im Verlauf der Zeit bereitgestellt werden. In einigen Beispielen kann/können der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 und/oder das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 unter Nutzung anderer Maschinenlerntechniken trainiert werden, einschließlich u. a. inkrementellen Lernens und geplanten Lernens.
In einigen Beispielen können der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 und/oder das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 Transferlerntechniken verwenden. Transferlerntechniken können beispielsweise betreffen, dass das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 mithilfe eines Datensatzes vortrainiert ist/sind und zusätzlich unter Nutzung der Trainingsdaten 410 trainiert wird/werden. Insbesondere kann/können der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 mithilfe von Daten von einem oder mehreren Computergeräten vortrainiert werden, und ein resultierendes trainiertes Maschinenlernmodell einem UAV bereitgestellt werden, wobei das UAV das trainierte Maschinenlernmodell während der Inferenzphase 404 ausführen soll. Dann kann das vortrainierte Maschinenlernmodell während der Trainingsphase 402 zusätzlich unter Nutzung von Trainingsdaten 410 trainiert werden, wobei die Trainingsdaten 410 von dem UAV abgeleitet werden können. Dieses weitere Training des/der Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 und/oder des vortrainierten Maschinenlernmodells unter Nutzung von Trainingsdaten 410 aus den eigenen Daten des UAV kann entweder unter Nutzung von überwachtem oder unüberwachtem Lernen durchgeführt werden. Sobald der/die Maschinenlernalgorithmus/algorithmen 420 und/oder das vortrainierte Maschinenlernmodell zumindest an den Trainingsdaten 410 trainiert wurden, kann die Trainingsphase 402 abgeschlossen werden. Das resultierende trainierte Maschinenlernmodell kann als zumindest eines der trainierten Maschinenlernmodelle 432 verwendet werden.
Insbesondere kann/können das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432, wenn die Trainingsphase 402 abgeschlossen ist, einem UAV bereitgestellt werden, falls es/sie sich noch nicht auf dem UAV befinde(t/n). Die Inferenzphase 404 kann beginnen, nachdem das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 dem UAV bereitgestellt wurde(n).
Während der Inferenzphase 404 kann/können das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 Eingabedaten 430 empfangen und eine oder mehrere entsprechende Inferenzen und/oder Vorhersagen 450 über die Eingabedaten 430 erzeugen und ausgeben. Daher können die Eingabedaten 430 als eine Eingabe für das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 verwendet werden, um (eine) entsprechende Inferenz(en) und/oder Vorhersage(n) 450 für ein UAV bereitzustellen. Das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 kann/können beispielsweise in Reaktion auf eine oder mehrere Inferenz-/Vorhersageanforderungen 440 (eine) Inferenz(en) und/oder (eine) Vorhersage(n) 450 erzeugen. Die Eingabedaten 430 können Daten von einem ersten UAV, das das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 ausführt, und/oder Eingabedaten von einem oder mehreren anderen UAVs beinhalten.
In einigen Beispielen können die Eingabedaten 430 eine Sammlung von Bildern beinhalten, die von einer oder mehreren Quellen bereitgestellt werden. Die Sammlung von Bildern kann Standbilder, Videoeinzelbilder, Bilder, die sich auf einem UAV befinden, und/oder andere Bilder beinhalten. In einigen Beispielen können die Eingabedaten 430 ein oder mehrere zweidimensionale (2D-) Bilder beinhalten, die von einer bodenseitigen Kamera an einem UAV erfasst werden und eine Umgebung des UAV darstellen. Die Bilder der Umgebung können, neben anderen Möglichkeiten, ein Gelände unterhalb des UAV beinhalten, wenn das UAV von einem Startort zu einem Zielort navigiert. Die Bilder der Umgebung können auch eine Auslieferungszone beinhalten, für die das UAV die Aufgabe erhalten hat, eine Nutzlast auszuliefern. Es sind auch andere Arten von Eingabedaten möglich.
Die Inferenz(en) und/oder die Vorhersage(n) 450 können Ausgabebilder, Ausgabezwischenbilder, numerische Werte und/oder andere Ausgabedaten beinhalten, die von (einem) trainierten Maschinenlernmodell(en) 432 erzeugt werden, das/die mit Eingabedaten 430 (und Trainingsdaten 410) arbeite(t/n). In einigen Beispielen kann/können das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 die Ausgabeinferenz(en) und/oder die Vorhersage(n) 450 als Eingaberückkopplung 460 verwenden. Das/die trainierte(n) Maschinenlernmodell(e) 432 kann/können auch auf vorhergehende Inferenzen als Eingaben zur Erzeugung neuer Inferenzen zurückgreifen.
In einigen Beispielen kann ein Ausgabebild, das in der/den Inferenz(en) und/oder der/den Vorhersage(n) 450 enthalten ist, ein semantisches Segmentierungsbild sein, das hierin auch als ein semantisches Bild oder ein Segmentierungsbild bezeichnet wird. Das semantische Segmentierungsbild kann semantische Kennzeichnungen umfassen, die hierin auch als semantische Klassifizierungen bezeichnet werden können. Die semantischen Kennzeichnungen können aus einem vorbestimmten Satz von Kennzeichnungen ausgewählt werden. In einigen Beispielen kann der Satz von Kennzeichnungen Kennzeichnungen beinhalten, die Gebäude, Straßen, Vegetation, Fahrzeuge, Einfahrten, Rasenflächen und Gehwege darstellen. In weiteren Beispielen können andere Kennzeichnungen ebenfalls oder stattdessen in einem Satz von semantischen Kennzeichnungen enthalten sein.
In weiteren Beispielen kann ein Ausgabebild, das in der/den Inferenz(en) und/oder der/den Vorhersage(n) 450 enthalten ist, ein Tiefenbild sein. Jedes Pixel des Tiefenbildes kann die Tiefe oder den Abstand des Pixels zu einer Bildgebungsvorrichtung darstellen, die das Bild erfasst hat. In Beispielen, in denen die Kamera eine 2D-Kamera ist, kann das durch ein Maschinenlernmodell erzeugte Tiefenbild als ein monokulares Tiefenbild bezeichnet werden.
Ausgabebilder, die in der/den Inferenz(en) und/oder der/den Vorhersage(n) 450 enthalten sind, können von einem UAV verwendet werden, um die Lokalisierung, Navigation, Nutzlastauslieferung und/oder andere Einsatzvorgänge des UAV zu ermöglichen. In weiteren Beispielen können die Inferenz(en) und/oder die Vorhersage(n) 450 andere Arten von Ausgabedaten beinhalten, die ebenfalls oder stattdessen verwendet werden können, um die gleichen oder andere UAV-Einsatzvorgänge zu ermöglichen.
VI. Datenerfassung und -verarbeitung für die semantische Analyse
In einigen Beispielen kann ein UAV zu einem Auslieferungsort navigieren und verifizieren, dass ein anfänglicher Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort weiterhin ein optimaler Punkt für die Auslieferung der Nutzlast ist. In einigen Beispielen kann das UAV, wenn es Änderungen an dem Auslieferungsort erkennt (z. B. ein ausladender Baum, der den anfänglichen Auslieferungpunkt versperrt oder sich in dessen unmittelbarer Nähe befindet), den Auslieferungspunkt versetzen und/oder die Auslieferung der Nutzlast abbrechen. Beim Navigieren zu dem Auslieferungsort könnte das UAV ein oder mehrere Bilder des Auslieferungsorts erfassen, um das Ermitteln und Beurteilen von Auslieferungspunkten zu ermöglichen.
5 stellt ein UAV 500 dar, das gemäß beispielhaften Ausführungsformen ein Bild von Auslieferungsort 510 erfasst. UAV 500 kann eine Konfiguration aufweisen, die ähnlich zu den zuvor beschriebenen Beispiel-UAVs ist, z. B. UAV 100. In einigen Beispielen kann UAV 500 Sensor 502 beinhalten, der eine Kamera (z. B. eine 2D-RGB-Kamera) sein kann, die nach unten gerichtet ist. UAV 500 kann den Sensor 502 so steuern, dass er Bilder der Umgebung aufnimmt, um, neben anderen Verwendungen, zu ermitteln, wo es navigieren kann, um Hindernisse zu vermeiden. Diese Bilder können für den Ort unterhalb des UAV repräsentativ sein.
Ferner kann UAV 500 andere Sensoranordnungen beinhalten, z. B. Tiefensensoranordnungen. In einigen Beispielen könnten diese Tiefensensoranordnungen zwei oder mehr Kameras beinhalten, die zusammenwirken, um eine Tiefenwahrnehmung zu ermöglichen. Tiefensensoranordnungen könnten auch einen einzigen Tiefensensor, z. B. einen LIDAR-Sensor, beinhalten. Diese Sensoranordnungen könnten dazu beitragen, neben anderen Informationen weitere Informationen über den Auslieferungsort, einschließlich der Höhen von zu vermeidenden Hindernissen, bereitzustellen.
In dem in 5 abgebildeten Beispiel beinhaltet der Auslieferungsort 510 neben anderen Elementen ein Gebäude 512, Bäume 514 und die Bodenfläche 516. Einige der Elemente des Auslieferungsorts 510, z. B. das Gebäude 512 und die Bäume 514, können Hindernisse sein, die bei der Auslieferung einer Nutzlast vermieden werden müssen, während andere Elemente des Auslieferungsorts 510, z. B. die Bodenfläche 516, geeignete Orte sein können, um eine Nutzlast auszuliefern.
6 stellt ein Bild 600 und ein Segmentierungsbild 650 gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar. UAV 500 kann das Bild 600 von dem Auslieferungsort 510 erfasst haben. In einigen Beispielen kann Bild 600 ein 2D-Bild sein, das durch den Sensor 502 des UAV 500 erfasst wurde. Das Bild 600 beinhaltet verschiedene Elemente des Auslieferungsorts 510, z. B. das Element 602, das das Gebäude 512 darstellt, das Element 604, das die Bäume 514 darstellt, und das Element 612, das die Bodenfläche 516 darstellt.
Um zu ermitteln, welche Elemente von Bild 600 Hindernisse sind, kann das UAV 500 das erfasste Bild 600 in ein trainiertes Maschinenlernmodell eingeben, um das Segmentierungsbild 650 zu erhalten, das semantische Klassifizierungen beinhalten kann. Wie erwähnt können diese semantischen Klassifizierungen neben anderen semantischen Klassifizierungen Pixel oder Pixelbereiche innerhalb des Bildes beschreiben, z. B. als Bäume, Straßen oder Gehwege.
Das Segmentierungsbild 650 kann beispielsweise das Element 602 in den Gebäude-Pixelbereich 652, das Element 604 in den Baum-Pixelbereich 654, das Element 606 in den Fahrzeug-Pixelbereich 656, das Element 614 in den Gehweg-Pixelbereich 664, das Element 610 in den Einfahrt-Pixelbereich 660 und das Element 612 in den Boden-Pixelbereich 662 klassifizieren. Jede dieser Segmentierungsklassifizierungen kann ein Hindernis angeben oder kein Hindernis angeben. Beispielsweise können die Pixelbereiche, die eine Segmentierungsklassifizierung als Gebäude, Baum und Fahrzeug (z. B. Gebäude-Pixelbereich 652, Baum-Pixelbereich 654 und Fahrzeug-Pixelbereich 656) aufweisen, alle Hindernisse angeben und daher Pixelbereiche angeben, die zu vermeiden sind. Andere Pixelbereiche, die eine Segmentierungsklassifizierung aufweisen, die kein Hindernis angibt, z. B. der Einfahrt-Pixelbereich 660, der Boden-Pixelbereich 662 und der Gehweg-Pixelbereich 664, können Pixelbereiche angeben, in denen das UAV die Nutzlast ausliefern kann.
VII. Semantisches Versetzen
7 stellt einen anfänglichen Auslieferungspunkt und einen versetzten Auslieferungspunkt gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar. 7 zeigt das Segmentierungsbild 700 des Auslieferungsorts, und das Segmentierungsbild 700 beinhaltet den anfänglichen Auslieferungspunkt 704. Basierend auf dem Segmentierungsbild kann das UAV ein Hindernisabstandsbild ermitteln, um das Ermitteln eines versetzten Auslieferungspunktes zu ermöglichen, der möglicherweise für die Auslieferung der Nutzlast bevorzugt ist. Wie zuvor erwähnt, könnte das Hindernisabstandsbild ein oder mehrere Pixel beinhalten, und jedes Pixel könnte repräsentativ für einen Abstand von einem nächsten Pixelbereich in dem Segmentierungsbild sein, der eine semantische Klassifizierung aufweist, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angibt.
Beispielsweise könnte das UAV den Abstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 zu jedem der Pixelbereiche mit einer semantischen Klassifizierung berechnen, die ein Hindernis angibt, und den kleinsten Abstand zu einem Hindernis ermitteln. Dieser Abstand kann als der Abstand gekennzeichnet werden, der durch dieses Pixel dargestellt wird. Für den anfänglichen Auslieferungspunkt 704 könnte das UAV einen Abstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 zu dem Gebäude-Pixelbereich 712, einen Abstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 zu dem Baum-Pixelbereich 714 und einen Abstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 zu dem Fahrzeug-Pixelbereich 716 berechnen. Das Ermitteln dieser Abstände kann das Ermitteln von 2D-Seitenabstandsmessungen betreffen. Das UAV könnte jeden der ermittelten Abstände vergleichen, ermitteln, dass der Abstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 zu dem Fahrzeug-Pixelbereich 716 der kleinste von allen ermittelten Abständen ist, und diesen Abstand als den Abstand kennzeichnen, der durch das Pixel an dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 des Hindernisabstandsbildes dargestellt wird.
In einigen Beispielen kann das UAV nur das Hindernisabstandsbild für einen Bereich innerhalb einer Auslieferungszone an dem Auslieferungsort ermitteln. Die Auslieferungszone kann ein Bereich des Segmentierungsbildes sein, der einem Bereich an dem Auslieferungsorts innerhalb eines Schwellenabstands von dem Auslieferungspunkt entspricht. Beispielsweise kann der anfängliche Auslieferungspunkt 704 mit der Auslieferungszone 702 assoziiert sein, die ein Bereich innerhalb von zwei Metern von dem Auslieferungspunkt 704 in allen seitlichen Richtungen sein kann. Der anfängliche Auslieferungspunkt 704 kann sich somit notwendigerweise in der Mitte der Auslieferungszone 702 befinden. In einigen Beispielen kann das UAV die Auslieferungszone basierend auf einem Winkel anpassen, aus dem das Bild erfasst wurde, z. B. wenn das UAV das Bild in einem Winkel von 30 Grad erfasst hat, kann das UAV eine Auslieferungszone mit einer ovalen Form verwenden, um den Winkel von 30 Grad zu berücksichtigen. Das Ermitteln des Hindernisabstandsbildes für nur einen Teil des Bildes kann Rechenraum und -zeit sparen, da ein Bild mehrere hundert Pixel und mehrere Bereiche aufweisen könnte, die als Hindernisse angegeben werden. Das Berechnen des Abstandes für jedes Pixel in dem Bild könnte auch unnötig sein, da es bevorzugt sein kann, dass das UAV die Nutzlast nicht zu weit (z. B. mehr als zwei Meter) von dem vorgesehenen Auslieferungspunkt, z. B. dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704, entfernt ausliefert.
Obwohl das Hindernisabstandsbild möglicherweise nur für die anfängliche Auslieferungszone 704 ermittelt wird, kann das nächstgelegene Hindernis eines bestimmten Pixels in der anfänglichen Auslieferungszone 704 außerhalb der anfänglichen Auslieferungszone 704 liegen. Wenn sich der Fahrzeug-Pixelbereich 716 beispielsweise nicht in dem Bild befindet, kann der nächstgelegene Pixelbereich für den anfänglichen Auslieferungspunkt 704 der Baum-Pixelbereich 714 sein. Das UAV kann somit das Pixel, das dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 in dem Hindernisabstandsbild entspricht, als Abstand zwischen dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 und dem Baum-Pixelbereich 714 kennzeichnen.
Basierend auf dem Hindernisabstandsbild kann das UAV einen Auslieferungspunkt in der Auslieferungszone auswählen. Beispielsweise kann das UAV basierend auf dem Segmentierungsbild 700 einen versetzten Auslieferungspunkt 724 auswählen, um die Nutzlast auszuliefern. In einigen Beispielen kann das UAV den Auslieferungspunkt basierend auf der Höhe (z. B. einen Auslieferungspunkt auswählen, der am weitesten von dem höchsten Hindernis entfernt ist), basierend auf bestimmten Klassifizierungen (z. B. einen Auslieferungsbereich auswählen, der am weitesten von Pixelbereichen mit semantischen Klassifizierung als Straßen entfernt ist, da Nutzlasten Unfälle verursachen oder beschädigt werden könnten), und/oder basierend darauf auswählen, dass der Auslieferungspunkt den größtmöglichen Abstand von einem Pixelbereich mit einer semantischen Klassifizierung, die ein Hindernis angibt, aufweist.
In weiteren Beispielen kann der Auslieferungspunkt 724 auch basierend auf einem dreidimensionalen (3D) Bild eines Auslieferungsorts ausgewählt werden. In einigen dieser Beispiele kann das UAV ein erfasstes Bild in ein trainiertes Maschinenlernmodell eingeben, um das 3D-Bild zu erhalten. Das 3D-Bild kann Tiefenmessungen beinhalten, und diese Tiefenmessungen können verwendet werden, um den Auslieferungspunkt auszuwählen. Beispielsweise kann das UAV einen versetzten Auslieferungspunkt basierend darauf auswählen, dass der Auslieferungspunkt zumindest einen Schwellenabstand von dem höchsten Hindernis und/oder Hindernissen oberhalb einer bestimmten Höhe entfernt ist.
Das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone kann auch das Ermitteln eines ersten Wertes in einer ersten Richtung und eines zweiten Wertes in einer zweiten Richtung beinhalten, wobei der erste und der zweite Wert den versetzten Auslieferungspunkt relativ zu einer aktuellen Position des UAV darstellen. Das UAV kann sich beispielsweise an einer aktuellen Position des anfänglichen Auslieferungspunktes 704 befinden. Das UAV kann den versetzten Auslieferungspunkt 724 unter Nutzung eines ersten Wertes in einer ersten Richtung und eines zweiten Wertes in einer zweiten Richtung darstellen, z. B. so, dass der versetzte Auslieferungspunkt 724 sich 1,5 Meter nördlich und 1,3 Meter östlich von dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 und dem aktuellen Standort des UAV befindet. Das UAV kann dann basierend auf diesen Werten und Richtungen zu dem angepassten Auslieferungspunkt navigieren.
In weiteren Beispielen kann das UAV unter Nutzung eines oder mehrerer Sensoren ein Tiefenbild erfassen oder ein Tiefenbild basierend auf einem durch das UAV erfassten Bild ermitteln. Das Tiefenbild kann Tiefenmessungen beinhalten, und das UAV kann das Tiefenbild verwenden, um während des Sinkend des UAV die horizontale Positionierung des UAV gegenüber dem Auslieferungspunkt anzupassen. Wenn das UAV beispielsweise erkennt, dass es sich in der Nähe eines hohen Hindernisses (z. B. eines Baums) befindet, kann das UAV seine horizontale Position so anpassen, dass sie sich von dem hohen Hindernis entfernt.
In einigen Beispielen kann das UAV vor dem Ermitteln des Hindernisabstandsbildes und vor dem Auswählen eines versetzten Auslieferungspunktes zuerst ermitteln, ob das Ermitteln eines versetzten Auslieferungspunktes erforderlich ist. Falls der anfängliche Auslieferungspunkt bereits ausreichend weit von Hindernissen entfernt ist, kann es unnötig sein, einen versetzten Auslieferungspunkt zu ermitteln. Daher kann das UAV zuerst ermitteln, dass der anfängliche Auslieferungspunkt weniger als einen Schwellenwertabstand von dem nächstgelegenen Hindernis (oder dem höchsten Hindernis, einem Hindernis mit einer bestimmten Klassifizierung oder einer Kombination davon) entfernt ist. Darüber hinaus kann das UAV in Reaktion auf das Ermitteln, dass der anfängliche Auslieferungspunkt weniger als den Schwellenabstand von dem Hindernis entfernt ist (z. B. so, dass das Versetzen des Auslieferungspunktes die Auslieferung der Nutzlast verbessern kann), das Hindernisabstandsbild ermitteln, um das Auswählen eines versetzten Auslieferungspunktes zu ermöglichen. Falls der Auslieferungspunkt mehr als den Schwellenabstand von dem nächsten Hindernis entfernt ist, kann das UAV stattdessen den anfänglichen Auslieferungspunkt als den versetzten Auslieferungspunkt in der Auslieferungszone auswählen.
In einigen Beispielen kann das UAV den versetzten Auslieferungspunkt 724 unter Nutzung von zwei oder mehr erfassten Bildern des Auslieferungsorts ermitteln. Das UAV kann beispielsweise während des Schwebens über dem anfänglichen Auslieferungspunkt 704 periodisch Bilder des Auslieferungsorts erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das UAV periodisch Bilder des Auslieferungsorts erfassen, während es oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 704 sinkt. Darüber hinaus kann das UAV basierend auf diesen zwei oder mehr erfassten Bildern des Auslieferungsorts zwei oder mehr Segmentierungsbilder und zwei oder mehr Hindernisabstandsbilder ermitteln. Das UAV kann dann anhand dieser Hindernisabstandsbilder einen angepassten Auslieferungspunkt ermitteln.
Das Erfassen von zwei oder mehr Bildern, die als Grundlage für das Ermitteln eines versetzten Auslieferungspunktes verwendet werden sollen, kann insbesondere bei Auslieferungsorten mit variabler Aktivität nützlich sein. Falls sich der Auslieferungspunkt beispielsweise auf einem Gehweg befindet, kann das Erfassen von zwei oder mehr Bildern eine Bewegung auf dem Gehweg angeben. Basierend auf dem Erkennen der Bewegung (z. B. Varianz in den Segmentierungsbildern und/oder Varianz in den Hindernisabstandsbildern) kann das UAV einen versetzten Auslieferungspunkt basierend darauf bestimmen, dass der versetzte Auslieferungspunkt sich nicht in der Nähe des Bereichs mit der erkannten Bewegung befindet.
Ferner kann das UAV zwei oder mehr Bilder erfassen, um die Zuverlässigkeit des versetzten Auslieferungspunktes zu erhöhen und zu verifizieren, dass der versetzte Auslieferungspunkt gleichbleibend ein Auslieferungspunkt ist, an dem die Auslieferung der Nutzlast abgeschlossen werden kann. Wenn das UAV über die zwei oder mehr erfassten Bilder hinweg denselben versetzten Auslieferungspunkt oder dieselben versetzten Auslieferungspunkte innerhalb eines allgemeinen Bereichs bestimmt, kann der versetzte Auslieferungspunkt ein Auslieferungspunkt sein, an dem das UAV die Nutzlast sicher ausliefern kann.
VIII. Bewegungsbahnen versetzen und das Versetzen rückgängig machen
8 stellt eine nicht versetzte Bewegungsbahn 802 und eine versetzte Bewegungsbahn 850 gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar. Die nicht versetzte Bewegungsbahn 802 kann die Bewegungsbahn sein, der das UAV folgt, wenn der anfängliche Auslieferungspunkt nicht versetzt wird. Das UAV kann zu dem Auslieferungspunkt navigieren und vor dem Ausliefern der Nutzlast direkt nach unten zum Boden oder bis zu einer bestimmte Höhe über dem Boden sinken. In einigen Beispielen kann sich die nicht versetzte Bewegungsbahn 802 jedoch in unmittelbarer Nähe zu einem oder mehreren Hindernissen befinden. So kann das UAV 800 während seines Sinkens durch den nicht versetzten Bewegungsbahnpunkt 804 navigieren, und UAV 800 kann sich an dem nicht versetzten Bewegungsbahnpunkt 804 gefährlich nah an den Bäumen 810 befinden. Wenn das UAV weiter entlang der nicht versetzten Bewegungsbahn 804 sinkt, um die Nutzlast an dem Auslieferungspunkt auszuliefern, kann die Nutzlast auf das Fahrzeug 812 ausgeliefert werden, was möglicherweise kein optimaler Ort für die Auslieferung einer Nutzlast ist.
Die versetzte Bewegungsbahn 850 kann eine bessere Bewegungsbahn sein, entlang derer das UAV zur Auslieferung der Nutzlast navigieren kann. Die versetzte Bewegungsbahn 850 kann unter Nutzung des zuvor offenbarten Prozesses ermittelt werden. UAV 800 kann nämlich so navigieren, dass es sich oberhalb eines anfänglichen Auslieferungspunktes befindet, und auf eine bestimmte Höhe sinken, bevor es ein oder mehrere Bilder erfasst, um einen versetzten Auslieferungspunkt zu ermitteln. Die versetzte Bewegungsbahn 850 kann eine sinkende Bewegungsbahn 852 und eine steigende Bewegungsbahn 854 beinhalten.
Das UAV kann der sinkenden Bewegungsbahn 852 folgen, um die Nutzlast auszuliefern, und das UAV kann der steigenden Bewegungsbahn 854 folgen, um nach der Auslieferung der Nutzlast auf eine höhere Höhe zurückzukehren. Um Kollisionen mit Hindernissen zu vermeiden, kann die steigende Bewegungsbahn 854 einen Bereich durchlaufen, der höher liegt als die sinkende Bewegungsbahn 852.
Die sinkende Bewegungsbahn 852 kann beispielsweise an einem ersten Punkt 870 in einer ersten Höhe oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes beginnen. UAV 800 kann dann zu einem zweiten Punkt 872 in einer zweiten Höhe oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes sinken. Der zweite Punkt 872 kann sich auf einer niedrigeren Höhe befinden als die erste Höhe. UAV 800 kann dann über dem versetzten Auslieferungspunkt weiter sinken, um die Nutzlast auszuliefern. Bei der versetzten Bewegungsbahn 850 bewegt sich UAV 800 möglicherweise nicht mehr so nahe an den Bäumen 860 fort wie bei der nicht versetzten Bewegungsbahn 802. UAV 800 kann auch in der Lage sein, die Nutzlast auf den Boden 862 statt auf das Fahrzeug 812 auszuliefern. Nachdem UAV 800 die Nutzlast ausgeliefert hat, kann es zurück zu dem zweiten Punkt 872 steigen. An dem zweiten Punkt 872 kann UAV 800 entlang der steigenden Bewegungsbahn 854 navigieren, um zu einem dritten Punkt 874 zu gelangen. Der dritte Punkt 874 kann oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes positioniert sein und sich höher befinden als der zweite Punkt 872. In einigen Beispielen, wie z. B. in 8 dargestellt, kann sich der dritte Punkt 874 auch höher befinden als der erste Punkt 870.
Die steigende Bewegungsbahn 854, der das UAV 800 folgt, um von oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes nach oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes zu navigieren, kann eine andere Bewegungsbahn sein als die zuerst verfolgte sinkende Bewegungsbahn. Diese unterschiedlichen Bewegungsbahnen können die Lösung eines potenziellen Problems ermöglichen, bei dem das UAV beim Steigen mit einem Hindernis kollidieren könnte. Beispielsweise könnte UAV 800 einer sinkenden Bewegungsbahn folgen, die einem Baum knapp ausweicht. Wenn UAV 800 der gleichen Bewegungsbahn folgt, um zu steigen, könnte das UAV möglicherweise mit dem Baum kollidieren, wenn Ungenauigkeiten oder Fremdfaktoren vorliegen. Es könnte daher vorteilhaft sein, wenn die steigende Bewegungsbahn einen anderen Bereich durchläuft als die sinkende Bewegungsbahn 852 (z. B. oberhalb derselben).
9 stellt eine sinkende Bewegungsbahn 910 und eine steigende Bewegungsbahn 920 gemäß beispielhaften Ausführungsformen dar. Die sinkende Bewegungsbahn 910 beginnt an einem ersten Punkt 912 und endet an einem zweiten Punkt 914, und die steigende Bewegungsbahn 920 beginnt an einem dritten Punkt 922 und endet an einem vierten Punkt 924. Das UAV kann die sinkende Bewegungsbahn 910 und die steigende Bewegungsbahn 920 basierend auf der Wahrscheinlichkeit, mit verschiedenen Hindernissen zu kollidieren, ermitteln. Die sinkende Bewegungsbahn 910 kann eine horizontale Sinkgeschwindigkeit und eine vertikale Sinkgeschwindigkeit beinhalten, und die steigende Bewegungsbahn 920 kann eine horizontale Steiggeschwindigkeit und eine vertikale Steiggeschwindigkeit beinhalten.
Sowohl der erste Punkt 912 und der zweite Punkt 914 der sinkenden Bewegungsbahn 910 als auch der dritte Punkt 922 und der vierte Punkt 924 der steigenden Bewegungsbahn 920 können sich in verschiedenen Höhen in der Umgebung befinden, um die Wahrscheinlichkeit eines Kollidierens mit verschiedenen Objekten zu verringern. In einigen Beispielen können Höhen basierend auf dem Abstand des Punktes zum Bodenniveau gemessen werden. Der dritte Punkt 914 kann sich beispielsweise in der Höhe 934 befinden.
Wie zuvor erwähnt, kann UAV 900 in einer ersten Höhe oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 an dem Auslieferungsort zu dem ersten Punkt 912 navigieren. Das Navigieren zu dem ersten Punkt 912 kann das Navigieren von UAV 900 von einem Startort (z. B. von einem Lager, einem zentralen UAV-Standort, einem vorherigen Auslieferungsort usw.) betreffen, wobei das UAV oberhalb des ersten Auslieferungspunktes 950 positioniert wird und oberhalb des ersten Auslieferungspunktes 950 absinkt, z. B. entlang der Bewegungsbahn 902, um die erste Höhe zu erreichen.
Nach dem Navigieren zu dem ersten Punkt 912 kann UAV 900 den versetzten Auslieferungspunkt 934 bestimmen, möglicherweise in Reaktion auf das Ermitteln, dass der anfängliche Auslieferungspunkt 950 ein Hindernis aufweist oder anderweitig kein günstiger Ort mehr ist, um die Nutzlast auszuliefern. Um einen versetzten Auslieferungspunkt 934 zu ermitteln, kann das UAV ein oder mehrere Bilder des Auslieferungsorts erfassen, während es über dem anfänglichen Auslieferungspunkt 950 schwebt oder während es zu der ersten Höhe oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 sinkt. Das UAV kann einen versetzten Auslieferungspunkt 960 basierend auf dem erfassten Bild ermitteln, möglicherweise unter Nutzung des zuvor erläuterten Verfahrens zum Ermitteln eines Segmentierungsbildes und eines Hindernisabstandsbildes der Auslieferungszone. Es können auch andere Verfahren zum Ermitteln eines alternativen Auslieferungspunktes verwendet werden.
Basierend auf dem versetzten Auslieferungspunkt 960 kann UAV 900 entlang einer sinkenden Bewegungsbahn navigieren, um das UAV von dem ersten Punkt 912 zu dem zweiten Punkt 914 zu bewegen. Der zweite Punkt 914 kann sich in einer zweiten Höhe oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 befinden und kann sich in einer niedrigeren Höhe befinden als der erste Punkt 912. Das Sinken beim Navigieren zu dem versetzten Auslieferungspunkt 960 kann zu einem schnelleren Abschluss der Auslieferungsaufgabe führen und gleichzeitig Kollisionen mit Hindernissen vermeiden.
An dem zweiten Punkt 914 kann UAV 900 dann die Nutzlast ausliefern oder oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 weiter sinken, um die Nutzlast auszuliefern. Insbesondere kann UAV 900 über dem versetzten Auslieferungspunkt 960 schweben und ein Halteseil zum Boden oder bis in dessen Nähe ausfahren, um die Nutzlast auszuliefern. Alternativ kann UAV 900 oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 weiter sinken, bevor es das Halteseil ausfährt, um die Nutzlast auszuliefern. In einigen Beispielen kann UAV 900 das Halteseil auch im Verlauf der sinkenden Bewegungsbahn 910 ausfahren.
Nachdem UAV 900 die Nutzlast ausgeliefert hat, kann es entlang der Bewegungsbahn 906 steigen, um zu dem dritten Punkt 922 zu gelangen. Der dritte Punkt 922 kann sich in einer dritten Höhe über dem versetzten Auslieferungspunkt 960 befinden. In einigen Beispielen kann UAV 900 das Halteseil zumindest teilweise zurückziehen, während es entlang der Bewegungsbahn 906 steigt.
Nach dem Erreichen des dritten Punktes 922 kann UAV 900 ausgehend von dem dritten Punkt 922 die steigende Bewegungsbahn 920 durchlaufen und an dem vierten Punkt 924 ankommen. Der vierte Punkt 924 kann sich in einer vierten Höhe oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 befinden, und der vierte Punkt 924 kann höher liegen als der dritte Punkt 922. Das Navigieren bis oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes vor dem Verlassen des Auslieferungsorts kann die Wahrscheinlichkeit senken, dass UAV 900 mit einem Hindernis kollidiert. Da UAV 900 möglicherweise keinen Sensor aufweist und/oder verwendet, der die Umgebung oberhalb des UAV 900 erfasst, kann sich möglicherweise ein Hindernis oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 befinden, und UAV 900 ist möglicherweise nicht in der Lage, die Anwesenheit eines derartigen Hindernisses zu erkennen. UAV 900 kann den versetzten Auslieferungspunkt 960 beispielsweise ermitteln, nachdem es zu einer Höhe navigiert hat, die unterhalb eines Überhangs eines Gebäudes liegt. UAV 900 kann daher versäumen, den Überhang zu berücksichtigen, wenn es den versetzten Auslieferungspunkt 960 ermittelt, und einen versetzten Auslieferungspunkt 960 ermitteln, der sich unterhalb des Überhangs befindet. Falls UAV 900 nicht zurück zu dem ersten Auslieferungspunkt 950 navigiert, kann UAV 900 mit dem Überhang kollidieren. Daher kann das Navigieren von dem dritten Punkt 922 oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 zu dem vierten Punkt 924 oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 zu erfolgreicheren UAV-Auslieferungen führen, indem die Wahrscheinlichkeit verringert wird, mit unerkannten Hindernissen oberhalb zu kollidieren.
In einigen Beispielen kann das Halteseil von UAV 900 während zumindest eines Teils der steigenden Bewegungsbahn 920 zumindest teilweise ausgefahren sein, und UAV 900 kann das Halteseil zurückziehen, während es entlang der ansteigenden Bewegungsbahn 920 navigiert. Wie oben erwähnt, kann das Zurückziehen des Halteseils, während das UAV den Auslieferungsort verlässt, die Gesamtzeit, die das UAV benötigt, um einen Artikel auszuliefern, verringern, aber das Halteseil kann unkontrolliert schwingen, was Kollisionen mit verschiedenen Hindernissen verursachen kann. Um Hindernisse zu vermeiden, könnte daher das UAV mit einer langsameren horizontalen Geschwindigkeit entlang der steigenden Bewegungsbahn 920 navigieren als entlang der sinkenden Bewegungsbahn 910, insbesondere in Fällen, in denen das Halteseil von UAV 900 während zumindest eines Teils der steigenden Bewegungsbahn teilweise ausgefahren ist.
Ferner sind auch Variationen der Höhen des ersten Punktes 912, des zweiten Punktes 914, des dritten Punktes 922 und des vierten Punktes 924 möglich. Der vierte Punkt 924 kann sich beispielsweise in einer vierten Höhe befinden, und diese vierte Höhe kann höher als die erste Höhe des ersten Punktes 912 der sinkenden Bewegungsbahn sein, wie in 9 dargestellt. Wenn der vierte Punkt 924 sich in einer höheren Höhe als der erste Punkt 912 befindet, kann dies die Vermeidung von Hindernissen in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Punkt 912 ermöglichen. Wenn der vierte Punkt 924 sich darüber hinaus in einer höheren Höhe als der erste Punkt 912 befindet, kann dies besonders nützlich sein, wenn das UAV ermittelt, dass ein Hindernis sich in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Punkt 912 befindet, möglicherweise basierend auf dem Bild des Auslieferungsorts, das erfasst wurde, um einen versetzten Auslieferungspunkt 960 zu ermitteln, oder basierend auf anderen Sensordaten, die die Höhe der jeweiligen Elemente an dem Auslieferungsort erfassen.
In einigen Beispielen kann sich der zweite Punkt 914 der sinkenden Bewegungsbahn 910 auf der gleichen Höhe wie der dritte Punkt 922 der steigenden Bewegungsbahn 920 befinden. Diese Bewegungsbahn ist in 8 dargestellt, wobei der zweite Punkt 914 und der dritte Punkt 922 etwa äquivalente Punkte sind, da beide Punkte oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes und in gleicher Höhe liegen. UAV 900 kann somit nach dem Ausliefern der Nutzlast bis zu demselben Punkt steigen, wo es das Sinken abgeschlossen hat. Wenn der zweite Punkt 914 auf derselben Höhe liegt wie der dritte Punkt 922, kann dies eine Minimierung von Kollisionen ermöglichen, insbesondere in Umgebungen mit Überhängen und insbesondere in Fällen, in denen der versetzte Auslieferungspunkt 960 nahe an einem niedrigen Überhang liegt. Da UAV 900 an dem versetzten Auslieferungspunkt 960 nicht oberhalb einer bestimmten Höhe navigiert, kann UAV 900 jegliche Hindernisse vermeiden, die sich oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 befinden.
Ferner kann sich der dritte Punkt 922 der steigenden Bewegungsbahn 920 in einer höheren Höhe befinden als der erste Punkt 912 der sinkenden Bewegungsbahn 910. Mit anderen Worten kann das UAV 900 nach dem Ausliefern der Nutzlast oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes auf eine Höhe steigen, die höher liegt als die des ersten Punktes 912, bevor es die steigende Bewegungsbahn durchläuft. Wenn der dritte Punkt 922 sich in einer höheren Höhe als der erste Punkt 912 befindet, kann dies die Vermeidung von Hindernissen in unmittelbarer Nähe zu der sinkenden Bewegungsbahn 910, wie z. B. den Bäumen 904, ermöglichen.
In einigen Beispielen kann der erste Punkt 912 die gleiche Höhe wie der vierte Punkt 924 der steigenden Bewegungsbahn 920 aufweisen. Mit anderen Worten kann das UAV 900 an derselben Position und in derselben Höhe beginnen, die sinkende Bewegungsbahn 910 zu durchlaufen, an denen es das Durchlaufen der steigenden Bewegungsbahn 920 beendet hat. Wenn sich der vierte Punkt 926 in derselben Höhe und Position befindet wie der erste Punkt 912, kann dies die Vermeidung von Hindernissen ermöglichen, insbesondere in Umgebungen mit niedrigen Überhängen. Wenn sich beispielsweise ein Überhang oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes 960 in derselben Höhe wie der erste Punkt 912 befindet, kann es dazu beitragen, dieses Hindernis zu vermeiden, wenn sich der vierte Punkt 924 in derselben Höhe befindet wir der erste Punkt 912.
In einigen Beispielen kann der dritte Punkt 922 höher liegen als der zweite Punkt 914. Mit anderen Worten kann das UAV 900 nach dem Ausliefern der Nutzlast oberhalb des versetzten Auslieferungspunktes auf eine Höhe steigen, die höher liegt als die des zweiten Punktes 914, bevor es die steigende Bewegungsbahn durchläuft. Wenn der dritte Punkt 922 in derselben Höhe und Position liegt wie der zweite Punkt 914, kann dies die Vermeidung von Hindernissen ermöglichen, insbesondere in Umgebungen, in denen sich der versetzte Auslieferungspunkt 960 und/oder die sinkende Bewegungsbahn 910 in der Nähe eines hohen Hindernisses befinden.
Ferner können, wie zuvor erwähnt, der anfängliche Auslieferungspunkt 950 und der versetzte Auslieferungspunkt 960 zumindest um einen vordefinierten Abstand voneinander entfernt sein. Wenn der erste Auslieferungspunkt 950 und der versetzte Auslieferungspunkt 960 um mehr als einen vordefinierten Abstand voneinander entfernt sind, ist der versetzte Auslieferungspunkt möglicherweise zu weit von dem gewünschten Auslieferungsort entfernt, um nützlich zu sein. In einigen Beispielen kann es auch nützlich sein, wenn der anfängliche Auslieferungspunkt 950 und der versetzte Auslieferungspunkt 960 um mehr als ein Schwellenabstand voneinander entfernt sind. Genauer gesagt, kann ein Versetzen für die Auslieferung der Nutzlast unnötig sein, wenn der anfängliche Auslieferungspunkt 950 und der versetzte Auslieferungspunkt 960 um weniger als einen vordefinierten Abstand voneinander entfernt sind.
In einigen Beispielen kann das UAV ermitteln, dass der anfängliche Auslieferungspunkt 950 ein nicht erreichbarer Auslieferungspunkt ist, an den die Nutzlast nicht erfolgreich ausgeliefert werden kann, und dass der versetzte Auslieferungspunkt 960 ein erreichbarer Auslieferungspunkt ist, an den die Nutzlast erfolgreich ausgeliefert werden kann. Wenn beispielsweise in 9 das UAV 900 direkt entlang der Bewegungsbahn 940 zu dem ersten Auslieferungspunkt 950 sinken würde, könnte UAV 900 entweder mit den Bäumen 904 oder mit einem Fahrzeug oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 kollidieren. Das UAV 900 kann die Nutzlast jedoch erfolgreich auf dem Boden ausliefern, indem es den Auslieferungspunkt zu dem versetzten Auslieferungspunkt 960 versetzt.
Ferner kann der erste Auslieferungspunkt 950 ein vordefinierter Auslieferungspunkt sein. Beispielsweise kann ein Computersystem (z. B. ein Server) den anfänglichen Auslieferungspunkt 950 speichern und/oder ermitteln und den anfänglichen Auslieferungspunkt 950 in Reaktion auf das Empfangen einer Anforderung von UAV 900 nach einem Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort an das UAV 900 senden. Zusätzlich oder alternativ kann UAV 900 den anfänglichen Auslieferungspunkt 950 als vordefinierten Auslieferungspunkt speichern und den vordefinierten Auslieferungspunkt aus dem Speicher abrufen, wenn es die Aufgabe erhält, die Nutzlast an den Auslieferungsort auszuliefern.
Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Höhen des ersten Punktes 912, des zweiten Punktes 914, des dritten Punktes 922 und des vierten Punktes 924 eine oder mehrere vordefinierte Höhen sein. Beispielsweise kann die erste Höhe des ersten Punktes 912 eine vordefinierte Höhe sein (z. B. 25 Meter oberhalb der Oberfläche des Auslieferungsorts und/oder des Bodens), und UAV 900 kann die erste Höhe aus dem Speicher von UAV 900 oder aus dem Speicher eines anderen Computergeräts (z. B. eines Servers) abrufen. Insbesondere kann UAV 900 eine Anforderung nach der ersten Höhe an dem Auslieferungsort an ein Computergerät senden und eine Antwort von dem Computergerät empfangen, die die erste Höhe angibt.
In einigen Beispielen kann das Ermitteln des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 auf einem Bild des Auslieferungsorts basieren. Beispielsweise kann UAV 900 historische Daten verwenden, um ein Bild des Auslieferungsorts zu ermitteln und/oder ein erfasstes Bild des Auslieferungsorts aus dem Speicher abrufen. Darüber hinaus kann UAV 900 den anfänglichen Auslieferungspunkt 950 basierend auf diesem ermittelten und/oder abgerufenen Bild des Auslieferungsorts ermitteln.
Wie zuvor erläutert, kann das Ermitteln des versetzten Auslieferungspunktes 960 auch auf einem Bild basieren, das von dem Auslieferungsort erfasst wurde. UAV 900 kann beispielsweise eine nach unten gerichtete Kamera beinhalten. UAV 900 kann so navigieren, dass es sich oberhalb des anfänglichen Auslieferungspunktes 950 befindet, und kann die nach unten gerichtete Kamera verwenden, um ein Bild des Auslieferungsorts zu erfassen. Basierend auf dem erfassten Bild kann UAV 900 ein Segmentationsbild und basierend auf dem Segmentationsbild ein Hindernisabstandsbild ermitteln. Das Segmentierungsbild kann basierend auf dem Anwenden eines vortrainierten Maschinenlernmodells auf zumindest einen Teil des erfassten Bildes des Auslieferungsorts ermittelt werden. Basierend auf dem Hindernisabstandsbild kann UAV 900 ermitteln, dass der versetzte Auslieferungspunkt 960 am weitesten von Hindernissen entfernt ist und/oder wo die Auslieferung der Nutzlast die größte Erfolgswahrscheinlichkeit aufweist.
IX. Semantischer Abbruch
In einigen Beispielen kann der Bereich um einen Auslieferungspunkt herum zu viele Hindernisse aufweisen, um die Nutzlast sicher und zuverlässig in einem angemessenen Abstand von dem vorgesehenen Auslieferungspunkt auszuliefern. Daher könnte das UAV einen oder mehrere Auslieferungspunkte beurteilen, um zu ermitteln, ob die Nutzlast ausgeliefert oder die Auslieferung der Nutzlast abgebrochen werden soll. In einigen Beispielen kann das UAV, wenn es entscheidet, die Auslieferung der Nutzlast abzubrechen, zu einem anderen Zeitpunkt zu dem Auslieferungsort zurückkehren, um den Auslieferungspunkt zu beurteilen, etwa dann, wenn die vorhergesagte Aktivität an dem Auslieferungsort basierend auf historischen Daten niedriger ist.
Um einen oder mehrere Auslieferungspunkte zu beurteilen, um zu ermitteln, ob die Nutzlast ausgeliefert oder die Auslieferung der Nutzlast abgebrochen werden soll, kann das UAV unter Nutzung des zuvor erläuterten Verfahrens ein Segmentierungsbild ermitteln. Insbesondere kann das UAV ein Bild des Auslieferungsorts unter Nutzung eines Sensors erfassen, z. B. kann das UAV das erfasste Bild 600 von 6 erfassen, und möglicherweise nach dem Sinken auf eine vordefinierte Höhe (z. B. auf einer ersten Höhe, die dem ersten Punkt 912 von 9 entspricht). In einigen Beispielen kann das UAV das Bild des Auslieferungsorts unter Nutzung eines nach unten gerichteten Sensors, z. B. einer Kamera, erfassen. Das erfasste Bild kann den Auslieferungsort unterhalb des UAV darstellen. Darüber hinaus kann das UAV basierend auf dem erfassten Bild 600 ein Segmentierungsbild ermitteln, das das Bild des Auslieferungsorts in eine Vielzahl von Pixelbereichen mit entsprechenden semantischen Klassifizierungen segmentiert. In einigen Beispielen kann das UAV die semantischen Klassifizierungen aus einem vorbestimmten Satz von semantischen Klassifizierungen auswählen, einschließlich zumindest semantischen Klassifizierungen, die Vegetation, Gebäuden und Straßen entsprechen.
Basierend auf dem Segmentierungsbild kann das UAV einen Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb eines Umgebungsbereichs eines Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort ermitteln, wobei jedes Hindernispixel eine semantische Klassifizierung aufweist, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angibt. Zur Veranschaulichung zeigt 10 Bild 1000 und Bild 1050, die gemäß beispielhaften Ausführungsformen Hindernispixelbereiche darstellen. Das Bild 1000 enthält den anfänglichen Auslieferungspunkt 1002. Der Umgebungsbereich 1004 ist ein Bereich innerhalb eines bestimmten Abstands von dem Auslieferungspunkt 1002 (z. B. 2 Meter). Ferner enthält das Bild 1050 einen versetzten Auslieferungspunkt 1052. Der Umgebungsbereich 1054 ist ein Bereich innerhalb eines bestimmten Abstands von dem Auslieferungspunkt 1052 (z. B. 2 Meter).
Um zu ermitteln, ob eine Nutzlast sicher an den anfänglichen Auslieferungspunkt 1002 und/oder an den versetzten Auslieferungspunkt 1052 ausgeliefert werden kann, kann das UAV einen Prozentsatz von Hindernispixeln in dem jeweiligen Umgebungsbereich ermitteln. Das UAV kann bestimmte semantische Klassifizierungen von Pixelbereichen als Hindernisse kennzeichnen. Als Hindernisse können beispielsweise Pixelbereiche gekennzeichnet werden, die unter anderem als Fahrzeuge, Vegetation, Gebäude, Wohngebäude und verwandte Kennzeichnungen gekennzeichnet werden. Währenddessen können Pixelbereiche, die als Gehsteige, Einfahrten, andere verwandte Kennzeichnungen usw. gekennzeichnet sind, als keine Hindernisse angesehen werden.
Daher kann das UAV in Bezug auf den anfänglichen Auslieferungspunkt 1002 und den Umgebungsbereich 1004 ermitteln, dass der Bereich 1006 neben anderen Bereichen in Bild 1000 Hindernisse darstellt, und ermitteln, dass 40 % der Pixel innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 des anfänglichen Auslieferungspunktes 1002 Hindernispixel sind. Insbesondere kann das UAV, um den Prozentsatz von Hindernispixeln zu ermitteln, innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 die Anzahl an Pixeln ermitteln, die einem Pixelbereich mit einer semantischen Klassifizierung entsprechen, die ein Hindernis, z. B. Fläche 1006, angibt. Das UAV kann diese Anzahl an Pixeln, die einem Pixelbereich entsprechen, durch die Gesamtzahl an Pixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 teilen, um den Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 des Auslieferungspunktes 1002 zu erhalten.
Um zu ermitteln, ob die Auslieferung an dem anfänglichen Auslieferungspunkt 1002 abgebrochen werden sollte, kann das UAV den Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 mit einem Schwellenprozentsatz vergleichen. Wenn der Schwellenprozentsatz beispielsweise 30 % beträgt, kann das UAV ermitteln, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 (z. B. als 40 % ermittelt) den Schwellenprozentsatz von 30 % übersteigt. Basierend auf dieser Ermittlung, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln über einem Schwellenprozentsatz liegt, kann das UAV die Auslieferung der Nutzlast an den Auslieferungspunkt 1002 abbrechen. In einigen Beispielen kann das UAV versuchen, die Nutzlast zu einem späteren Zeitpunkt auszuliefern, etwa dann, wenn der Umgebungsbereich 1004 weniger Hindernisse enthält.
Ähnliche Verfahren können auf andere Auslieferungspunkte angewendet werden, um zu beurteilen, ob der Umgebungsbereich sicher genug ist, um eine Nutzlast auszuliefern. Zum Beispiel kann das UAV in Bezug auf den versetzten Auslieferungspunkt 1052 und den Umgebungsbereich 1054 ermitteln, dass der Bereich 1056 neben anderen Bereichen in Bild 1050 Hindernisse darstellt. Basierend auf dieser Ermittlung kann das UAV berechnen, dass 5 % der Pixel innerhalb des Umgebungsbereichs 1054 Hindernispixel sind. Das UAV kann dann den Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1054 um den versetzten Auslieferungspunkt 1052 herum mit dem Schwellenprozentsatz von 30 % vergleichen. Darüber hinaus kann das UAV ermitteln, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1054 von 5 % den Schwellenprozentsatz von 30 % nicht überschreitet, und das UAV kann ermitteln, mit dem Prozess der Auslieferung der Nutzlast fortzufahren.
In einigen Beispielen kann das UAV diese Beurteilung eines Bereichs um einen Auslieferungspunkt herum verwenden, um zu ermitteln, ob es den Auslieferungspunkt versetzt oder die Auslieferung der Nutzlast abbricht. Wenn der Schwellenprozentsatz beispielsweise 60 % beträgt, kann das UAV dann ermitteln, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1004 den Schwellenprozentsatz nicht übersteigt, und das UAV kann den versetzten Auslieferungspunkt 1052 als den Punkt ermitteln, an dem es die Nutzlast ausliefert.
Ferner kann das UAV diese Beurteilung eines Bereichs um einen Auslieferungspunkt herum verwenden, um zu ermitteln, ob das UAV einen geeigneten versetzten Auslieferungspunkt ermittelt hat. Zum Beispiel kann das UAV den Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1054 berechnen, um zu beurteilen, ob der versetzte Auslieferungspunkt 1052 ein Auslieferungspunkt ist, an dem die Auslieferung der Nutzlast erfolgreich abgeschlossen werden kann. Wenn der Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs 1054 den Schwellenprozentsatz überschreitet, kann das UAV die Auslieferung der Nutzlast abbrechen oder zu dem vorherigen Auslieferungspunkt zurückkehren, z. B. dem Auslieferungspunkt 1002.
In einigen Beispielen kann der Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort durch ein Auslieferungspunktauswahlmodul ermittelt werden (z. B. der zuvor erläuterte Prozess, um einen versetzten Auslieferungspunkt zu ermitteln). Ferner kann das Ermitteln, die Auslieferung abzubrechen, auf einem Bild basieren, das oberhalb des vorgesehenen Auslieferungspunktes aufgenommen wurde. Daher kann das Abbrechen der Auslieferung der Nutzlast (oder das Nicht-Abbrechen der Auslieferung der Nutzlast) nach dem Ermitteln des Auslieferungspunktes und nach dem Navigieren zu dem Auslieferungspunkt erfolgen.
Ferner kann dieser Prozess des Ermittelns eines versetzten Auslieferungspunktes auf dem Abstand des anfänglichen Auslieferungspunktes von einem Hindernis basieren. Insbesondere kann das Ermitteln eines Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort das Ermitteln beinhalten, dass der anfängliche Auslieferungspunkt innerhalb eines Schwellenabstands von einem Hindernis liegt. Der Prozess des Ermittelns des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort kann ferner das Auswählen eines versetzten Auslieferungspunktes beinhalten, der zumindest den Schwellenabstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt entfernt ist, möglicherweise in Reaktion auf das Ermitteln, dass der anfängliche Auslieferungspunkt innerhalb des Schwellenabstands von einem Hindernis liegt.
Das UAV kann diesen Prozess des Ermittelns, ob der Auslieferungsprozess des UAV abgebrochen werden soll, als Teil eines Sinkprozesses des UAV durchführen, und das Abbrechen des Auslieferungsprozesses kann mit dem Abbrechen des Sinkprozesses des UAV einhergehen. Insbesondere kann sich das UAV in dem Prozess des Sinkens über einem Auslieferungspunkt befinden, während es diesen Prozess der Beurteilung durchführt, ob der Auslieferungsprozess abgebrochen werden soll. Wenn das UAV ermittelt, dass der Prozentsatz von Hindernispixeln einen Schwellenprozentsatz überschreitet, kann das UAV das Sinken beenden und den Sinkprozess abbrechen.
In einigen Beispielen kann die Beurteilung des Ermittelns, ob der Auslieferungsprozess abgebrochen werden soll, auf mehreren Bildern des Auslieferungsorts basieren, die möglicherweise während des Sinkens des UAV und möglicherweise periodisch während des Sinkprozesses oder während der Navigation des UAV an dem Auslieferungspunkt aufgenommen wurden. Das UAV kann ein Segmentierungsbild für jedes der mehreren Bilder ermitteln, und das UAV kann basierend auf den mehreren Segmentierungsbildern ermitteln, ob die Auslieferung der Nutzlast abgebrochen werden soll.
Das UAV kann zum Beispiel mehrere Prozentsätze von Hindernispixeln innerhalb eines Umgebungsbereichs eines Auslieferungspunktes ermitteln, und das UAV kann eine Gesamtanzahl der mehreren Prozentsätze von zusätzlichen Hindernispixeln ermitteln, die über einem Schwellenprozentsatz liegen. Und basierend darauf, dass die Gesamtanzahl größer als eine Schwellenanzahl ist, kann das UAV ermitteln, die Auslieferung der Nutzlast abzubrechen. Als ein spezifischeres Beispiel kann das UAV drei Bilder des Auslieferungsorts aufnehmen und das UAV kann ermitteln, dass der Prozentsatz der Hindernispixel 75 %, 60 % bzw. 30 % beträgt. Die Gesamtanzahl an oberhalb eines Schwellenprozentsatzes von 50 % liegenden Prozentsätzen von Hindernispixeln beträgt zwei. Die Schwellenanzahl kann eins betragen. Da die Gesamtanzahl von zwei größer ist als die Schwellenanzahl von eins, kann das UAV die Auslieferung der Nutzlast abbrechen.
Auch andere Verfahren, basierend auf mehreren Segmentierungsbildern, zum Ermitteln, ob die Auslieferung der Nutzlast abgebrochen werden soll, sind möglich. Das UAV kann zum Beispiel Prozentsätze von Hindernispixeln für jedes der mehreren Segmentierungsbilder ermitteln und das UAV kann einen Durchschnitt dieser ermittelten Prozentsätze ermitteln. Basierend darauf, dass der durchschnittliche Prozentsatz größer ist als ein durchschnittlicher Schwellenprozentsatz, kann das UAV den Auslieferungsprozess des UAV abbrechen. Als weiteres Beispiel kann das UAV auch basierend auf den Prozentsätzen von Hindernispixeln jedes der mehreren Bilder ein Unsicherheitsmaß ermitteln. Die Unsicherheitsmetrik kann ein statistisches Maß für die Unsicherheit sein, wie z. B. die Standardabweichung der ermittelten Prozentsätze von Hindernispixeln. Das Abbrechen des Auslieferungsprozesses kann darauf basieren, dass die Unsicherheitsmetrik größer als ein Schwellenunsicherheitsmaß ist.
In einigen Beispielen kann das UAV ein geneigtes Bild des Auslieferungsorts erfassen und das UAV kann den Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort basierend auf dem geneigten Bild des Auslieferungsorts ermitteln. Wenn das UAV das Bild beispielsweise aus einem Winkel von 30 Grad erfasst hat, kann das UAV den Umgebungsbereich des Auslieferungspunktes ovalförmig anpassen, um den Winkel von 30 Grad zu berücksichtigen, und das UAV kann den Prozentsatz von Hindernispixeln innerhalb dieses Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes ermitteln.
Ferner kann das Bild des Auslieferungsorts ein 2D-Bild sein und das UAV kann unter Nutzung des zuvor erläuterten Prozesses ein 3D-Bild aus dem 2D-Bild ermitteln. Das Ermitteln des Prozentsatzes von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes kann auf dem Segmentierungsbild sowie dem 3D-Bild, zusammen oder getrennt, basieren.
Zusätzlich oder alternativ kann das UAV einen Tiefensensor beinhalten und das UAV kann unter Nutzung des Tiefensensors ein Tiefenbild des Auslieferungsorts erfassen. Das Ermitteln des Prozentsatzes von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort kann ferner auf dem Tiefenbild basieren. Beispielsweise können Pixelbereiche mit semantischen Klassifizierungen, die ein Hindernis angeben, ignoriert werden, wenn die Pixelbereiche unterhalb einer bestimmten Höhe liegen.
In einigen Beispielen kann der Auslieferungsprozess darin bestehen, eine Nutzlast mit einer oder mehreren Dimensionen auszuliefern, und der Schwellenprozentsatz kann auf der einen oder den mehreren Dimensionen der Nutzlast basieren. Wenn beispielsweise die Abmessungen der Nutzlast groß sind, kann das UAV einen niedrigeren Schwellenprozentsatz ermitteln, sodass sich weniger Hindernisse in dem Umgebungsbereich des Auslieferungspunktes befinden müssen, um das Abbrechen des Auslieferungsprozesses auszulösen. Wenn die Abmessungen der Nutzlast klein sind, kann das UAV einen niedrigeren Schwellenprozentsatz ermitteln, sodass sich mehr Hindernisse in dem Umgebungsbereich des Auslieferungspunktes befinden müssen, um das Abbrechen des Auslieferungsprozesses auszulösen.
X. Beispielhafte Verfahren
11, 12 und 13 sind Blockdiagramme von Verfahren 1100, 1200 bzw. 1300 gemäß beispielhaften Ausführungsformen. In einigen Beispielen können eines oder alle der Verfahren 1100, 1200 und 1300 der 11, 12 bzw. 13 durch ein Steuerungssystem ausgeführt werden. In weiteren Beispielen können die Verfahren 1100, 1200 und 1300 durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, die Programmanweisungen ausführen, die in einem Datenspeicher gespeichert sind. Die Ausführung der Verfahren 1100, 1200 und 1300 kann ein UAV betreffen, wie z. B. das in Bezug auf 1-2 dargestellte und beschriebene UAV. Auch andere UAVs können bei der Durchführung der Verfahren 1100, 1200 und 1300 verwendet werden. In weiteren Beispielen können einige oder alle der Blöcke der Verfahren 1100, 1200 und 1300 durch ein von dem UAV entferntes Steuerungssystem durchgeführt werden. In noch weiteren Beispielen können verschiedene Blöcke der Verfahren 1100, 1200 und 1300 durch verschiedene Steuerungssysteme durchgeführt werden, die sich auf und/oder entfernt von einem UAV befinden.
Wie erwähnt ist 11 ein Blockdiagramm des Verfahrens 1100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
Bei Block 1102 beinhaltet das Verfahren 1100 das Erfassen eines Bildes eines Auslieferungsorts durch einen Sensor auf einem unbemannten Luftfahrzeug (UAV).
Bei Block 1104 beinhaltet das Verfahren 1100 das Ermitteln, basierend auf dem Bild des Auslieferungsorts, eines Segmentierungsbildes, wobei das Segmentierungsbild den Auslieferungsort in eine Vielzahl von Pixelbereichen mit entsprechenden semantischen Klassifizierungen segmentiert.
Bei Block 1106 beinhaltet das Verfahren 1100 das Ermitteln, basierend auf dem Segmentierungsbild, eines Hindernisabstandsbildes einer Auslieferungszone an dem Lieferort, wobei das Hindernisabstandsbild eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei jedes Pixel einen Abstand in dem Segmentierungsbild von einem nächsten Pixelbereich mit einer semantischen Klassifizierung darstellt, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angibt.
Bei Block 1108 beinhaltet das Verfahren 1100 das Auswählen eines Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone basierend auf dem Hindernisabstandsbild.
Bei Block 1110 beinhaltet das Verfahren 1100 das Positionieren des UAV oberhalb des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone zur Auslieferung einer Nutzlast.
In einigen Beispielen ist der Auslieferungspunkt ein zweiter Auslieferungspunkt und das Verfahren 1100 umfasst ferner das Navigieren, durch das UAV, bis oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone und, nach dem Navigieren bis oberhalb des ersten Auslieferungspunktes, das Sinken auf eine Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes, wobei das Positionieren des UAV oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone nach dem Sinken auf die Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes durchgeführt wird.
In einigen Beispielen ist der Auslieferungspunkt ein zweiter Auslieferungspunkt, wobei die Auslieferungszone ein Umgebungsbereich um einen ersten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort ist.
Ferner könnte das Verfahren 1100 ferner das Ermitteln eines ersten Abstands von dem ersten Auslieferungspunkt zu einem ersten nächsten Pixelbereich und das Ermitteln, dass der erste Abstand geringer als ein Schwellenwert ist, umfassen, wobei das Ermitteln des Hindernisabstandsbildes der Auslieferungszone an dem Auslieferungsort in Reaktion auf die Ermittlung erfolgt, dass der erste Abstand geringer als der Schwellenwert ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone das Ermitteln, basierend auf dem Hindernisabstandsbild der Auslieferungszone an dem Auslieferungsort, eines jeweiligen Abstands zwischen einem zentralen Auslieferungspunkt der Auslieferungszone und einem jeweiligen nächsten Pixelbereich mit einer semantischen Klassifizierung, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angibt. Das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone umfasst ferner das Ermitteln, dass der jeweilige Abstand größer als ein Schwellenabstand ist, und, in Reaktion auf das Ermitteln, dass der jeweilige Abstand größer als der Schwellenabstand ist, das Auswählen des zentralen Auslieferungspunktes als Auslieferungspunkt in der Auslieferungszone.
In einigen Beispielen umfasst das Ermitteln des Hindernisabstandsbildes der Auslieferungszone an dem Auslieferungsort das Ermitteln, für ein Pixel der Auslieferungszone, eines entsprechenden nächstgelegenen Pixelbereichs mit einer semantischen Klassifizierung, die ein Hindernis für das Pixel der Auslieferungszone angibt, wobei der entsprechende nächstgelegene Pixelbereich außerhalb der Auslieferungszone liegt.
In einigen Beispielen ist das Bild des Auslieferungsorts ein 2D-Bild, wobei das Verfahren 1100 ferner das Ermitteln eines 3D-Tiefenbildes des Auslieferungsorts basierend auf dem 2D-Bild umfasst, wobei das Auswählen des Auslieferungspunktes ferner auf dem 3D-Tiefenbild basiert.
In einigen Beispielen basiert das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone darauf, dass der Auslieferungspunkt einen größten Abstand zu einem Hindernis aufweist, das aus dem Segmentierungsbild ermittelt wurde. Zusätzlich oder alternativ basiert das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone darauf, dass der Auslieferungspunkt einen größten Abstand zu einem größten Hindernis aufweist, das aus dem Segmentierungsbild ermittelt wurde. Weiterhin zusätzlich oder alternativ basiert das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone darauf, dass der Auslieferungspunkt einen größten Abstand zu Hindernissen mit einer bestimmten Klassifizierung aufweist, die aus dem Segmentierungsbild ermittelt wurde.
In einigen Beispielen ist das Bild des Auslieferungsorts ein 2D-Bild, wobei das Ermitteln des Segmentierungsbildes auf dem Anwenden eines vortrainierten Maschinenlernmodells auf das Bild basiert.
In einigen Beispielen umfasst das Ermitteln des Hindernisabstandsbildes der Auslieferungszone an dem Auslieferungsort das Ermitteln einer 2D-Seitenabstandsmessung.
Ferner umfasst das Ermitteln des Hindernisabstandsbildes der Auslieferungszone in einigen Beispielen, für alle jeweiligen Pixel des Segmentierungsbildes innerhalb der Auslieferungszone einen Satz von Abständen zwischen dem jeweiligen Pixel der Auslieferungszone und einem oder mehreren Pixelbereichen mit semantischen Klassifizierungen, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angeben, zu ermitteln, wobei ein niedrigster Abstandswert aus dem Satz von Abständen ausgewählt und ein entsprechender Abstand bei dem jeweiligen Pixel als niedrigster Abstandswert eingestellt wird.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1100 ferner das Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher Bilder des Auslieferungsorts und das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Bildern des Auslieferungsorts, eines oder mehrerer zusätzlicher Segmentierungsbilder. Das Verfahren 1100 beinhaltet auch das Ermitteln eines oder mehrerer zusätzlicher Hindernisabstandsbilder der Auslieferungszone an dem Auslieferungsort basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Segmentierungsbildern und das Auswählen eines oder mehrerer zusätzlicher Auslieferungspunkte in der Auslieferungszone basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Hindernisabstandsbildern. Das Verfahren 1100 umfasst ferner das Ermitteln, dass der Auslieferungspunkt und der eine oder die mehreren zusätzlichen Auslieferungspunkte sich innerhalb eines bestimmten Bereichs um den Auslieferungspunkt herum befinden, wobei das Positionieren des UAV oberhalb des Auslieferungspunktes in Reaktion auf das Ermitteln erfolgt, dass der Auslieferungspunkt und der eine oder die mehreren zusätzlichen Auslieferungspunkte sich innerhalb des ermittelten Bereichs um den Auslieferungspunkt herum befinden.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1100 das Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher Bilder des Auslieferungsorts und das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Bildern des Auslieferungsorts, eines oder mehrerer zusätzlicher Segmentierungsbilder. Das Verfahren 1100 beinhaltet auch das Ermitteln eines oder mehrerer zusätzlicher Hindernisabstandsbilder der Auslieferungszone an dem Auslieferungsort basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Segmentierungsbildern und das Auswählen eines oder mehrerer zusätzlicher Auslieferungspunkte in der Auslieferungszone basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Hindernisabstandsbildern. Das Verfahren 1100 umfasst ferner auch das Ermitteln, dass der Auslieferungspunkt und der eine oder die mehreren zusätzlichen Auslieferungspunkte sich nicht innerhalb eines bestimmten Bereichs um den Auslieferungspunkt herum befinden, und, in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Auslieferungspunkt und der eine oder die mehreren zusätzlichen Auslieferungspunkte sich nicht innerhalb des ermittelten Bereichs um den Auslieferungspunkt herum befinden, das Abbrechen der Auslieferung der Nutzlast.
In einigen Bespielen umfasst das Auswählen des Auslieferungspunktes in der Auslieferungszone auch das Ermitteln eines ersten Wertes in einer ersten Richtung und eines zweiten Wertes in einer zweiten Richtung relativ zu dem UAV beinhalten, wobei der erste Wert in der ersten Richtung und der zweite Wert in der zweiten Richtung den Auslieferungspunkt relativ zu einer aktuellen Position des UAV darstellen.
In einigen Beispielen umfasst das UAV ferner einen Tiefensensor, wobei das Verfahren 1100 ferner das Erfassen eines Tiefenbildes des Auslieferungsorts und das Anpassen der horizontalen Positionierung des UAV von dem Auslieferungspunkt während des Sinkens des UAV basierend auf dem Tiefenbild beinhaltet.
In einigen Beispielen ist der Sensor eine Kamera, wobei die Kamera nach unten gerichtet ist und wobei das von der Kamera erfasste Bild den Ort unterhalb des UAV darstellt.
Wie erwähnt ist 12 ein Blockdiagramm des Verfahrens 1200 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
Bei Block 1202 beinhaltet ein Verfahren 1200 das Navigieren, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort.
Bei Block 1204 beinhaltet das Verfahren 1200 das Ermitteln eines zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort durch das UAV.
Bei Block 1206 beinhaltet das Verfahren 1200 das Navigieren, durch das UAV, entlang einer sinkenden Bewegungsbahn, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes am Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist.
Bei Block 1208 beinhaltet das Verfahren 1200 das Ausliefern einer Nutzlast, durch das UAV, an dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort.
Bei Block 1210 beinhaltet das Verfahren 1200, nach dem Ausliefern der Nutzlast, das Navigieren, durch das UAV, entlang einer steigenden Bewegungsbahn, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.
In einigen Beispielen umfasst die sinkende Bewegungsbahn eine horizontale Sinkgeschwindigkeit und eine vertikale Sinkgeschwindigkeit, die steigende Bewegungsbahn umfasst eine horizontale Steiggeschwindigkeit und eine vertikale Steiggeschwindigkeit und die horizontale Sinkgeschwindigkeit ist größer als die horizontale Steiggeschwindigkeit.
In einigen Beispielen beinhaltet das UAV ein Halteseil, und das Halteseil wird während zumindest eines Teils der steigenden Bewegungsbahn zumindest teilweise ausgefahren.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1200 nach dem Ausliefern der Nutzlast und vor dem Navigieren entlang der steigenden Bewegungsbahn das Steigen, durch das UAV, auf die dritte Höhe.
In einigen Beispielen ist die vierte Höhe der steigenden Bewegungsbahn höher als die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn. Zusätzlich oder alternativ ist die zweite Höhe der sinkenden Bewegungsbahn gleich der dritten Höhe der steigenden Bewegungsbahn. Weiterhin zusätzlich oder alternativ ist die dritte Höhe der steigenden Bewegungsbahn höher als die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn. Weiterhin zusätzlich oder alternativ ist die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn gleich der vierten Höhe der steigenden Bewegungsbahn. Zusätzlich oder alternativ ist die dritte Höhe höher als die zweite Höhe.
In einigen Beispielen sind der erste und zweite Auslieferungspunkt zumindest einen vordefinierten Abstand voneinander entfernt.
Ferner wird in einigen Beispielen ermittelt, dass der erste Auslieferungspunkt ein nicht erreichbarer Auslieferungspunkt ist, an den die Nutzlast nicht erfolgreich ausgeliefert werden kann, und es wird ermittelt, dass der zweite Auslieferungspunkt ein erreichbarer Auslieferungspunkt ist, an den die Nutzlast erfolgreich ausgeliefert werden kann.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1200 das Zugreifen auf einen vordefinierten Auslieferungspunkt für den Auslieferungsort aus einem Speicher, wobei der vordefinierte Auslieferungspunkt der erste Auslieferungspunkt ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1200 das Zugreifen auf zumindest eine vordefinierte Höhe aus dem Speicher, wobei die zumindest eine vordefinierte Höhe zumindest eine aus der ersten Höhe, der zweiten Höhe, der dritten Höhe oder der vierten Höhe ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1200 das Erfassen eines Bildes des Auslieferungsorts und das Ermitteln des ersten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort basierend auf dem Bild des Auslieferungsorts.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1200 das Erfassen eines Bildes des Auslieferungsorts, wobei das Ermitteln des ersten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort auf dem Bild des Auslieferungsorts basiert.
In einigen Beispielen umfasst das Ermitteln des zweiten Auslieferungspunktes das Anwenden eines Maschinenlernmodells auf zumindest ein Teilbild des Auslieferungsorts.
In einigen Beispielen umfasst das UAV ferner ein Halteseil zur Auslieferung der Nutzlast, wobei das Verfahren 1200 ferner beinhaltet, das UAV zu veranlassen, entlang zumindest eines Teils der steigenden Bewegungsbahn zu navigieren, während das Halteseil zumindest teilweise ausgefahren ist.
In einigen Beispielen umfasst das UAV ferner eine nach unten gerichtete Kamera, wobei das Verfahren 1200 ferner das Erfassen eines Bildes an dem Auslieferungsort unter Verwendung der nach unten gerichteten Kamera und das Ermitteln des zweiten Auslieferungspunktes basierend auf dem Bild an dem Auslieferungsort umfasst.
Wie erwähnt ist 13 ein Blockdiagramm des Verfahrens 1300 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
Bei Block 1302 beinhaltet das Verfahren 1300 das Erfassen eines Bildes eines Auslieferungsorts durch einen Sensor auf einem unbemannten Luftfahrzeug (UAV).
Bei Block 1304 beinhaltet das Verfahren 1300 das Ermitteln, basierend auf dem Bild des Auslieferungsorts, eines Segmentierungsbildes, wobei das Segmentierungsbild den Auslieferungsort in eine Vielzahl von Pixelbereichen mit entsprechenden semantischen Klassifizierungen segmentiert.
Bei Block 1306 beinhaltet das Verfahren 1300 das Ermitteln, basierend auf dem Segmentierungsbild, eines Prozentsatzes von Hindernispixeln innerhalb einer Umgebung eines Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort ermitteln, wobei jedes Hindernispixel eine semantische Klassifizierung aufweist, die ein Hindernis an dem Auslieferungsort angibt.
Bei Block 1308 beinhaltet das Verfahren 1300 das Abbrechen eines Auslieferungsprozesses des UAV, basierend auf dem Prozentsatz von Hindernispixeln, die über einem Schwellenwertprozentsatz liegen.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1300 das Ermitteln, durch ein Auslieferungspunktauswahlmodul, des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort und das Navigieren, durch das UAV, zu dem Auslieferungspunkt, wobei das Abbrechen des Auslieferungsprozesses des UAV nach dem Ermitteln des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort und nach dem Navigieren zu dem Auslieferungspunkt durchgeführt wird.
Ferner umfasst das Ermitteln des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort in einigen Beispielen das Ermitteln eines anfänglichen Auslieferungspunktes, das Ermitteln, dass der anfängliche Auslieferungspunkt sich innerhalb eines Schwellenabstands von einem Hindernis befindet, und das Auswählen eines angepassten Auslieferungspunktes, der zumindest den Schwellenabstand von dem anfänglichen Auslieferungspunkt entfernt ist, wobei der angepasste Auslieferungspunkt der Auslieferungspunkt an dem Lieferort ist.
In einigen Beispielen wird das Verfahren 1300 während eines Sinkprozesses des UAV durchgeführt, wobei das Abbrechen des Auslieferungsprozesses dem Abbrechen des Sinkprozesses des UAV entspricht.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1300 das Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher Bilder des Auslieferungsorts und das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Bildern des Auslieferungsorts, eines oder mehrerer zusätzlicher Segmentierungsbilder. Verfahren 1300 beinhaltet ferner das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Segmentierungsbildern, eines oder mehrerer zusätzlicher Prozentsätze von Hindernispixeln innerhalb eines Umgebungsbereichs eines Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort. Ferner beinhaltet das Verfahren 1300 auch das Ermitteln einer Gesamtanzahl des einen oder der mehreren Prozentsätze zusätzlicher Hindernispixel und des Prozentsatzes von Hindernispixeln, der über einem Schwellenprozentsatz liegt, und das Ermitteln, dass die Gesamtanzahl größer als eine Schwellenanzahl ist, wobei das Abbrechen des Auslieferungsprozesses des UAV ferner auf dem Ermitteln basiert, dass die Gesamtanzahl größer als die Schwellenanzahl ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1300 das Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher Bilder des Auslieferungsorts und das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Bildern des Auslieferungsorts, eines oder mehrerer zusätzlicher Segmentierungsbilder. Ferner beinhaltet das Verfahren 1300 das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Segmentierungsbildern, eines oder mehrerer zusätzlicher Prozentsätze von Hindernispixeln innerhalb eines Umgebungsbereichs eines Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort. Das Verfahren 1300 beinhaltet ferner das Ermitteln eines durchschnittlichen Prozentsatzes aus dem einen oder den mehreren zusätzlichen Prozentsätzen von Hindernispixeln und aus dem Prozentsatz von Hindernispixeln und das Ermitteln, dass der durchschnittliche Prozentsatz größer als ein durchschnittlicher Schwellenprozentsatz ist, wobei das Abbrechen des Auslieferungsprozesses des UAV ferner auf dem Ermitteln basiert, dass der durchschnittliche Prozentsatz größer als der durchschnittliche Schwellenprozentsatz ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1300 das Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher Bilder des Auslieferungsorts und das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Bildern des Auslieferungsorts, eines oder mehrerer zusätzlicher Segmentierungsbilder. Verfahren 1300 beinhaltet ferner das Ermitteln, basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Segmentierungsbildern, eines oder mehrerer zusätzlicher Prozentsätze von Hindernispixeln innerhalb eines Umgebungsbereichs eines Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort und das Ermitteln eines Unsicherheitsmaßes basierend auf dem einen oder den mehreren zusätzlichen Prozentsätzen von Hindernispixeln und dem Prozentsatz von Hindernispixeln, wobei das Abbrechen des Auslieferungsprozesses des UAV ferner auf dem Ermitteln basiert, dass das Unsicherheitsmaß größer als ein Schwellenunsicherheitsmaß ist.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1300 ferner das Erfassen eines oder mehrerer zusätzlicher Bilder des Auslieferungsorts in einem festgelegten Zeitintervall, wobei das Abbrechen des Auslieferungsprozesses des UAV ferner auf dem/den zusätzlichen Bild(ern) basiert.
In einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren 1300 ferner das Sinken des UAV auf eine vorbestimmte Höhe oberhalb des Auslieferungsorts, wobei das Erfassen des Bildes des Auslieferungsorts nach dem Sinken auf die vorbestimmte Höhe durchgeführt wird.
In einigen Beispielen ist der Auslieferungspunkt ein Punkt, über dem das UAV schwebt, wenn es das Bild des Auslieferungsorts erfasst.
In einigen Beispielen umfasst das Erfassen des Bildes des Auslieferungsorts das Erfassen eines geneigten Bildes des Auslieferungsorts und das Ermitteln eines Prozentsatzes von Hindernispixeln innerhalb eines Umgebungsbereichs eines Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort basiert auf dem geneigten Bild des Auslieferungsorts.
In einigen Beispielen ist das Bild des Auslieferungsorts ein 2D-Bild, und das Verfahren 1300 beinhaltet ferner das Ermitteln eines 3D-Tiefenbildes des Auslieferungsorts basierend auf dem 2D-Bild, wobei das Ermitteln des Prozentsatzes von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort ferner auf dem 3D-Tiefenbild basiert.
In einigen Beispielen ist das Bild des Auslieferungsorts ein 2D-Bild, wobei das Ermitteln des Segmentierungsbildes auf dem Anwenden eines vortrainierten Maschinenlernmodells auf das Bild basiert.
In einigen Beispielen besteht der Auslieferungsprozess darin, eine Nutzlast mit einer oder mehreren Dimensionen auszuliefern, wobei das Verfahren 1300 ferner das Ermitteln des Schwellenprozentsatzes basierend auf der einen oder den mehreren Dimensionen der Nutzlast beinhaltet.
In einigen Beispielen ist der Sensor des UAV nach unten gerichtet, wobei darüber hinaus das von dem Sensor erfasste Bild des Auslieferungsorts den Auslieferungsort unterhalb des UAV darstellt.
In einigen Beispielen werden die semantischen Klassifizierungen aus einem vorbestimmten Satz von semantischen Klassifizierungen ausgewählt, wobei der vorbestimmte Satz von semantischen Klassifizierungen zumindest semantische Klassifizierungen beinhaltet, die Vegetation, Gebäuden und Straßen entsprechen.
In einigen Beispielen ist der Sensor eine nach unten gerichtete Kamera, die an dem UAV befestigt ist, wobei darüber hinaus das von der nach unten gerichteten Kamera erfasste Bild des Auslieferungsorts den Auslieferungsort unterhalb des UAV darstellt.
In einigen Beispielen beinhaltet das UAV ferner einen Tiefensensor, und das Verfahren 1300 beinhaltet ferner das Erfassen eines Tiefenbildes des Auslieferungsorts, wobei das Ermitteln des Prozentsatzes von Hindernispixeln innerhalb des Umgebungsbereichs des Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort ferner auf dem Tiefenbild basiert.
XI. Versuchsergebnisse
14 zeigt ein Versuchsergebnisdiagramm 1400 gemäß beispielhaften Ausführungsformen. Das Versuchsergebnisdiagramm 1400 zeigt den Effekt des Versetzens auf den Abstand von dem Auslieferungspunkt zu dem nächstgelegenen Hindernis / der nächstgelegenen Straße innerhalb eines Meters. Wie gezeigt, wird für die meisten Missionen eine positive Abstandsänderung beobachtet, die angibt, dass sich der versetzte Auslieferungspunkt weiter von Hindernissen und anderen ungünstigen Landeelementen an dem Auslieferungsort (z. B. Straßen) entfernt befand. Da sich die versetzten Auslieferungspunkte im Allgemeinen weiter von Hindernissen und anderen ungünstigen Landeelementen an dem Auslieferungsort entfernt befinden, kann das UAV in der Lage sein, Nutzlasten bei einem höheren Prozentsatz von Auslieferungsprozessen/Missionen erfolgreich auszuliefern. Ferner kann diese Verbesserung eine Verringerung der Anzahl an Unfällen und/oder Kollisionen bei Auslieferungsprozessen/Missionen ermöglichen, da sich der versetzte Auslieferungspunkt im Allgemeinen weiter von Hindernissen und/oder anderen ungünstigen Landeelementen entfernt befindet.
XII. Schlussfolgerung
Die vorliegende Offenbarung soll in Bezug auf die in dieser Anmeldung beschriebenen besonderen Ausführungsformen, die als Veranschaulichungen verschiedener Aspekte bestimmt sind, nicht beschränkt werden. Es können zahlreiche Modifikationen und Variationen durchgeführt werden, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein wird. Im Umfang der Offenbarung werden Fachleuten auf dem Gebiet, zusätzlich zu den hierin aufgeführten, funktional äquivalente Verfahren und Vorrichtungen anhand der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Derartige Modifikationen und Variationen sollen in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung beschreibt verschiedene Merkmale und Funktionen der offenbarten Systeme, Geräte und Verfahren unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. In den Figuren identifizieren gleiche Symbole normalerweise gleiche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes angibt. Die hierin und in den Figuren beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen sind nicht als Einschränkung zu verstehen. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, und andere Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken oder Umfang des hierin dargestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich natürlich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenbarung, wie sie im Allgemeinen hierin beschrieben und in den Figuren dargestellt sind, in vielen verschiedenen unterschiedlichen Konfigurationen angeordnet, ausgetauscht, kombiniert, getrennt und konzipiert werden können, von denen hierin alle explizit vorgesehen sind.
Ein Block, der eine Verarbeitung von Informationen darstellt, kann Schaltungen entsprechen, die zur Durchführung der spezifischen logischen Funktionen eines hierin beschriebenen Verfahrens oder einer Technik konfiguriert sein können. Alternativ oder zusätzlich kann ein Block, der eine Verarbeitung von Informationen darstellt, einem Modul, einem Segment oder einem Teil eines Programmcodes (einschließlich zugehöriger Daten) entsprechen. Der Programmcode kann eine oder mehrere durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen zur Implementierung spezifischer logischer Funktionen oder Aktionen in dem Verfahren oder der Technik beinhalten. Der Programmcode oder die zugehörigen Daten können auf jeder Art von computerlesbarem Medium, wie z. B. einem Speichergerät, das ein Laufwerk oder eine Festplatte beinhaltet, oder auf einem anderen Speichermedium gespeichert werden.
Das computerlesbare Medium kann auch nicht-flüchtige computerlesbare Medien, wie z. B. computerlesbare Medien, die Daten für kurze Zeiträume speichern, wie beispielsweise Registerspeicher, Prozessor-Zwischenspeicher und Direktzugriffsspeicher (RAM), beinhalten. Die computerlesbaren Speichermedien können auch nicht-flüchtige computerlesbare Medien beinhalten, die Programmcode oder Daten für längere Zeiträume speichern, wie z. B. einen sekundären oder persistenten Langzeitspeicher, wie beispielsweise Nur-Lese-Speicher (ROM), optische oder magnetische Datenträger Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM). Bei den computerlesbaren Medien kann es sich außerdem um beliebige andere flüchtige oder nicht-flüchtige Speichersysteme handeln. Ein computerlesbares Medium kann beispielsweise als computerlesbares Speichermedium oder als ein physisches Speichergerät betrachtet werden.
Darüber hinaus kann ein Block, der eine oder mehrere Informationsübermittlungen darstellt, Informationsübermittlungen zwischen Software- oder Hardwaremodulen in demselben physischen Gerät entsprechen. Es können jedoch auch andere Informationsübermittlungen zwischen Softwaremodulen oder Hardwaremodulen in verschiedenen physischen Geräten erfolgen.
Die bestimmten in den Figuren dargestellten Anordnungen sollten nicht als Einschränkung angesehen werden. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen mehr oder weniger der jeweiligen Elemente, die in einer gegebenen Figur dargestellt sind, beinhalten können. Des Weiteren können einige der dargestellten Elemente kombiniert oder weggelassen werden. Weiterhin kann eine exemplarische Ausführungsform Elemente beinhalten, die in den Figuren nicht dargestellt sind.
Obgleich hierin verschiedene Aspekte und Ausführungsformen offenbart wurden, sind erfahrenen Personen auf dem Fachgebiet auch andere Aspekte und Ausführungsformen ersichtlich. Die verschiedenen hierin offenbarten Aspekte und Ausführungsformen dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend zu verstehen, wobei der wahre Umfang durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.

Claims

Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), umfassend: einen Sensor; und ein Steuerungssystem, das konfiguriert ist zum: Veranlassen, dass das UAV zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort navigiert; Ermitteln eines zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort; Veranlassen, dass das UAV entlang einer sinkenden Bewegungsbahn navigiert, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist; Veranlassen, dass das UAV eine Nutzlast an dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort ausliefert; und nach dem Ausliefern der Nutzlast, Veranlassen, dass das UAV entlang einer steigenden Bewegungsbahn navigiert, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.
UAV nach Anspruch 1, wobei die sinkende Bewegungsbahn eine horizontale Sinkgeschwindigkeit und eine vertikale Sinkgeschwindigkeit umfasst, wobei die steigende Bewegungsbahn eine horizontale Steiggeschwindigkeit und eine vertikale Steiggeschwindigkeit umfasst, wobei die horizontale Sinkgeschwindigkeit größer als die horizontale Steiggeschwindigkeit ist.
UAV nach Anspruch 2, wobei das UAV ein Halteseil umfasst, wobei das Halteseil während zumindest eines Teils der steigenden Bewegungsbahn zumindest teilweise ausgefahren ist.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ferner zu Folgendem konfiguriert ist: nach dem Ausliefern der Nutzlast und vor dem Navigieren entlang der steigenden Bewegungsbahn, Veranlassen, dass das UAV auf die dritte Höhe steigt.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die vierte Höhe der steigenden Bewegungsbahn höher ist als die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die zweite Höhe der sinkenden Bewegungsbahn gleich der dritten Höhe der steigenden Bewegungsbahn ist.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die dritte Höhe der steigenden Bewegungsbahn höher ist als die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die erste Höhe der sinkenden Bewegungsbahn gleich der vierten Höhe der steigenden Bewegungsbahn ist.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die dritte Höhe höher ist als die zweite Höhe.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Auslieferungspunkt zumindest um einen vordefinierten Abstand voneinander entfernt sind.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei ermittelt wird, dass der erste Auslieferungspunkt ein nicht erreichbarer Auslieferungspunkt ist, an den die Nutzlast nicht erfolgreich ausgeliefert werden kann, und wobei ermittelt wird, dass der zweite Auslieferungspunkt ein erreichbarer Auslieferungspunkt ist, an den die Nutzlast erfolgreich ausgeliefert werden kann.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Zugreifen auf einen vordefinierten Auslieferungspunkt für den Auslieferungsort aus einem Speicher, wobei der vordefinierte Auslieferungspunkt der erste Auslieferungspunkt ist.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Zugreifen auf zumindest eine vordefinierte Höhe aus dem Speicher, wobei die zumindest eine vordefinierte Höhe zumindest eine aus der ersten Höhe, der zweiten Höhe, der dritten Höhe oder der vierten Höhe ist.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Erfassen eines Bildes des Auslieferungsorts; und Ermitteln des ersten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort basierend auf dem Bild des Auslieferungsorts.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Erfassen eines Bildes des Auslieferungsorts, wobei das Ermitteln des ersten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort auf dem Bild des Auslieferungsorts basiert.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des zweiten Auslieferungspunktes das Anwenden eines Maschinenlernmodells auf zumindest ein Teilbild des Auslieferungsorts umfasst.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das UAV ferner ein Halteseil zum Ausliefern der Nutzlast umfasst, wobei das Steuerungssystem so konfiguriert ist, dass es das UAV veranlasst, entlang zumindest eines Teils der steigenden Bewegungsbahn zu navigieren, während das Halteseil zumindest teilweise ausgefahren ist.
UAV nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, das ferner eine nach unten gerichtete Kamera umfasst, wobei das Steuerungssystem ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Erfassen eines Bildes an dem Auslieferungsort unter Verwendung der nach unten gerichteten Kamera, wobei das Steuerungssystem so konfiguriert ist, dass es den zweiten Auslieferungspunkte basierend auf dem Bild an dem Auslieferungsort ermittelt.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Programmanweisungen umfasst, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausführbar sind, um Operationen durchzuführen, wobei die Operationen Folgendes umfassen: Navigieren, durch ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), zu einer ersten Höhe oberhalb eines ersten Auslieferungspunktes an einem Auslieferungsort; Ermitteln eines zweiten Auslieferungspunktes an dem Auslieferungsort durch das UAV; Navigieren, durch das UAV, entlang einer sinkenden Bewegungsbahn, um das UAV von der ersten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu einer zweiten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes am Auslieferungsort zu bewegen, wobei die zweite Höhe niedriger als die erste Höhe ist; Ausliefern einer Nutzlast, durch das UAV, an dem zweiten Auslieferungspunkt an dem Auslieferungsort; und nach dem Ausliefern der Nutzlast, Navigieren, durch das UAV, entlang einer steigenden Bewegungsbahn, um das UAV von einer dritten Höhe oberhalb des zweiten Auslieferungspunktes zu einer vierten Höhe oberhalb des ersten Auslieferungspunktes zu bewegen, wobei die vierte Höhe höher als die dritte Höhe ist.