JP6445510B2 - 無人型航空輸送機格納装置、乗り物、及び無人型航空輸送機を格納する方法 - Google Patents

無人型航空輸送機格納装置、乗り物、及び無人型航空輸送機を格納する方法 Download PDF

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無人型航空輸送機（ＵＡＶ）などの航空輸送機は、軍事および民間の用途のための監視、偵察、および探査作業を行うために使用され得る。このような航空輸送機は、特定の機能を行うように構成されたペイロードを運ぶことができる。
いくつかの場合では、人が乗り物に乗り、乗り物内からでは容易に識別することができない乗り物の周囲に関する情報を収集したい場合がある。
いくつかの場合では、乗り物が乗り物の周囲に関する情報を集めるために無人型航空輸送機（ＵＡＶ）などの航空輸送機と通信できることが望ましい場合がある。それ故に、ＵＡＶが乗り物とドッキングすることを可能にすることができる改善されたＵＡＶドッキングシステムの必要性が存在する。本発明は、乗り物の周囲に関する情報を集めて乗り物と通信するために乗り物に関連付けられたＵＡＶの使用に関連するシステム、方法、およびデバイスを提供する。ＵＡＶは乗り物から離陸する、および／または着陸することができる。これは、ＵＡＶと乗り物との間の認識と、障害物回避を行うことと、を含み得る。ＵＡＶと乗り物との間の通信は、移動可能な乗り物と飛行するＵＡＶとの間の堅牢な通信を確保するために実現され得る。
本発明の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）を乗り物に結合するための方法を対象とし、この方法は、（ａ）乗り物を他の乗り物から差別する乗り物上のマーカーを検出することと、（ｂ）マーカーに基づいて、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットを駆動し、それによってＵＡＶの横方向速度を乗り物の横方向速度に対して所定の範囲内に入るように制御するコマンド信号を生成することと、（ｃ）ＵＡＶの横方向速度が所定の範囲内にある間にＵＡＶを乗り物上に結合することと、を含む。
一部の実施形態では、この方法は、ＵＡＶを乗り物上に結合する前にＵＡＶの高度を減少させることをさらに含み得る。所定の範囲は、ＵＡＶを損傷させずにＵＡＶを乗り物に結合することを可能にすることができる。
乗り物上のマーカーは、乗り物の５キロメートル以内で乗り物を他の乗り物から一意的に差別することができる。マーカーは、光学的センサによって検出可能な視覚的マーカーであり得る。マーカーは、ＱＲコード（登録商標）であってもよい。マーカーは、黒と白の交互するパターンを含み得る。マーカーは、レーザースポットを含み得る。マーカーは、赤外線センサによって検出可能であり得る。マーカーは、乗り物上のＵＡＶの着陸位置を示すことができる。
横方向速度は、乗り物の前進速度とすることができる。前進速度はゼロよりも大きくすることができる。ＵＡＶの横方向速度は、１つ以上の推進ユニットの出力を変える、または維持することによって制御することができる。コマンド信号は、プロセッサを用いて生成され得る。その信号は、着陸シーケンスを開始するためのＵＡＶへのコマンドに応じて生成され得る。プロセッサは、ＵＡＶの機内にあってもよい。あるいは、プロセッサは、乗り物の機内にあってもよい。１つ以上の推進ユニットはローターであってもよく、ＵＡＶの横方向速度は、１つ以上のローターの回転速度を変える、または維持することによって制御することができる。
所定の範囲は、乗り物の横方向速度より大きいまたは小さい毎時５マイル以内であり得る。この方法は、ＵＡＶで、乗り物の横方向速度を受け取ることと、所定の範囲内に入るＵＡＶの目標の横方向速度を計算することと、をさらに含む。この方法は、ＵＡＶで、所定の範囲内に入るＵＡＶの目標の横方向速度を受け取ることをさらに含むことができ、その目標の速度は、乗り物の横方向速度に基づいて乗り物の機内で計算される。
いくつかの実装形態では、ＵＡＶは回転翼機であり得る。ＵＡＶの高度は、１つ以上のローターの回転速度を減少させることによって減少させることができる。結合は、機械的接続を介して形成され得る。結合は、磁気的接続を介して形成してもよい。結合は、乗り物の屋根の上で起こり得る。マーカーは、乗り物の屋根の上にあってもよい。結合は、乗り物が毎時３０マイル〜毎時１００マイルで移動しているときでも、ＵＡＶと乗り物の脱離を防ぐように構成され得る。ステップ（ａ）〜（ｃ）は、人間の介入を必要とせずに自動的に起こり得る。結合は、自動化することができ、乗り物の操作者の介入なしで起こり得る。結合は、自動化することができ、乗り物の内外の一切の人間の介入なしで起こり得る。
本発明のさらなる態様は、移動する乗り物に結合できる無人型航空輸送機（ＵＡＶ）を対象とすることができ、このＵＡＶは、（ａ）ＵＡＶの揚力を生成するように構成された１つ以上の推進ユニットと、（ｂ）乗り物上のマーカーを検出するように構成された１つ以上のセンサと、（ｃ）検出されたマーカーに基づいてコマンド信号を生成するように個別にまたは集合的に構成されて、そのコマンド信号に応じて１つ以上の推進ユニットがＵＡＶの横方向速度を乗り物の評価された横方向速度に対して所定の範囲内に入るように制御する、１つ以上のプロセッサと、（ｄ）ＵＡＶを乗り物上に結合するように構成された１つ以上の着陸構成要素と、を備える。
１つ以上の推進ユニットは、コマンド信号に応じて、ＵＡＶの高度を減少させることができる。１つ以上の推進ユニットは、乗り物上にＵＡＶを結合する前にＵＡＶの高度を減少させることができる。所定の範囲は、ＵＡＶを損傷させずにＵＡＶを乗り物に結合することを可能にすることができる。
乗り物上のマーカーは、乗り物の５キロメートル以内で乗り物を他の乗り物から一意的に判別することができる。マーカーは、光学的センサによって検出可能な視覚的なマーカーであり得る。マーカーは、ＱＲコード（登録商標）であってもよい。マーカーは、黒と白の交互するパターンを含み得る。マーカーは、レーザースポットを含み得る。マーカーは、赤外線センサによって検出可能であり得る。マーカーは、乗り物上のＵＡＶの着陸位置を示すことができる。
横方向速度は、乗り物の前進速度とすることができる。前進速度は、ゼロより大きくすることができる。１つ以上の推進ユニットはローターであってもよく、ＵＡＶの横方向速度は、１つ以上のローターの回転速度を変える、または維持することによって制御され得る。所定の範囲は、乗り物の横方向速度より大きいまたは小さい毎時５マイル以内であり得る。
一部の実施形態では、ＵＡＶは回転翼機であり得る。ＵＡＶの高度は、１つ以上のローターの回転速度を減少させることによって減少させることができる。１つ以上の着陸構成要素は、機械的接続を提供するように構成され得る。１つ以上の着陸構成要素は、磁気的接続を提供するように構成されてもよい。１つ以上の着陸構成要素は、乗り物の屋根に結合するように構成され得る。マーカーは、乗り物の屋根の上にあってもよい。１つ以上の着陸構成要素は、乗り物が毎時３０マイル〜毎時１００マイルで移動しているときでも、ＵＡＶと乗り物の脱離を防ぐように構成され得る。
無人型航空輸送機（ＵＡＶ）に結合するように構成された乗り物は、本発明の別の態様に従って提供され得る。この乗り物は、乗り物を他の乗り物から区別するＵＡＶが検出することができるマーカーと、ＵＡＶを乗り物に結合するように構成された１つ以上の結合接続構成要素と、を含み得る。
乗り物は、ＵＡＶの場所を特定することができるプロセッサをさらに備えることができる。乗り物は、ＵＡＶと通信することができる通信ユニットをさらに備えることができる。乗り物は、乗り物の速度を決定することができる場所ユニットをさらに備えることができる。通信ユニットは、乗り物の速度情報をＵＡＶに送信するように構成され得る。マーカーは、乗り物の屋根の上にあってもよい。１つ以上の結合接続構成要素は、乗り物の屋根の上にあってもよい。
さらに、本発明の態様は、乗り物に取り付けられるように構成された装着構成要素と、ＵＡＶとＵＡＶ格納装置の脱離を防ぐＵＡＶとの接続を形成するように構成された着陸接続構成要素と、ＵＡＶが着陸接続構成要素に接続されているとき、ＵＡＶを少なくとも部分的に囲むように構成されたカバーと、を備える無人型航空輸送機（ＵＡＶ）格納装置を提供することができる。
装着構成要素は、乗り物の屋根に取り付けられるように構成することができる。装着構成要素は、乗り物に分離可能に取り付けられるように構成することができる。装着構成要素は、乗り物に恒久的に取り付けることができる。
一部の実施形態では、着陸接続構成要素は機械的接続を提供することができる。着陸接続構成要素は、磁気的接続を提供することができる。着陸接続構成要素は、乗り物が毎時３０マイル〜毎時１００マイルの間で移動しているときに、ＵＡＶと乗り物の脱離を防ぐように構成され得る。着陸接続構成要素は、ＵＡＶが着陸接続構成要素に接続されている間、ＵＡＶの充電を可能にすることができる。着陸接続構成要素は、ＵＡＶが着陸接続構成要素に接続されている間、着陸接続構成要素を介してＵＡＶと乗り物との間のデータの交換を可能にすることができる。
カバーは、ＵＡＶが着陸接続構成要素に接続されているとき、ＵＡＶを完全に囲むように構成される。カバーは、開位置と閉位置との間でカバーを駆動するように構成されたアクチュエータに結合され得る。カバーは、乗り物が移動している間、開閉するように構成され得る。カバーは、カバーが開位置にあるとき、通信デバイスとして機能することが可能であり得る。通信デバイスは、衛星受信アンテナであり得る。通信デバイスは、ＵＡＶと通信するために使用され得る。
ＵＡＶは、ＵＡＶが着陸して着陸接続構成要素に接続されると、カバーを閉じる信号を生成するように構成されたプロセッサをさらに備えることができる。ＵＡＶは、ＵＡＶが乗り物から離陸しようとするとき、カバーを開く信号を生成するように構成されたプロセッサをさらに備えることができる。カバーは耐水性であり得る。カバーは、ソーラーパワーによって動力供給され得る。カバーは、ＵＡＶが着陸接続構成要素に接続されているときにＵＡＶを充電する、かつ／または動力供給するために使用されるエネルギーを保存することができる。着陸接続構成要素は、複数のＵＡＶとの接続を同時に形成するように構成され得る。カバーは、複数のＵＡＶを同時に少なくとも部分的に囲むように構成され得る。
本発明の態様によれば、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）が離陸または着陸することができるプラットフォームを形成する乗り物を提供することができる。この乗り物は、前述のようなＵＡＶ格納装置と、乗り物を推進するように構成された１つ以上の推進ユニットと、を備えることができる。
乗り物は、車、トラック、バン、またはバスであり得る。乗り物は、複数の車輪を備えることができる。乗り物は、ＵＡＶと無線通信可能である１つ以上の通信ユニットをさらに備えることができる。通信は、ＵＡＶとの双方向通信を含み得る。カバーは、開閉することができる乗り物の屋根であり得る。
本発明のその他の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）を格納する方法を含むことができ、この方法は、前述のようなＵＡＶ格納装置を提供することと、ＵＡＶの状態を検出することと、ＵＡＶの状態に基づいてカバーの位置を変える、または維持することと、を含む。
この方法は、ＵＡＶが着陸して着陸接続構成要素への接続が形成されたとき、カバーを閉じることをさらに含み得る。この方法は、ＵＡＶが乗り物から離陸しようとするとき、カバーを開くことをさらに含み得る。
さらに、本発明の態様は、移動する随伴乗り物上に無人型航空輸送機（ＵＡＶ）を着陸させる方法を含むことができ、この方法は、ＵＡＶが移動する随伴乗り物と一致した移動軌道に沿って移動するようにＵＡＶの１つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって移動する乗り物に対するＵＡＶの位置決めを制御するコマンド信号を生成することと、移動軌道に沿って障害物を検出することと、障害物を回避するためにＵＡＶの移動軌道を変更することと、を含む。
乗り物に対するＵＡＶの位置は、遠隔制御器を介するユーザーからの入力によって制御することができる。乗り物に対するＵＡＶの位置は、所定の飛行経路に従って制御することができる。
移動軌道は、計画されたＵＡＶの飛行経路を含み得る。ＵＡＶの飛行経路は、ＵＡＶが乗り物上に着陸するための飛行経路を含み得る。ＵＡＶの飛行経路は、ＵＡＶが乗り物から離陸するための飛行経路を含み得る。ＵＡＶの飛行経路は、ＵＡＶが乗り物の前方を所定の距離で移動するための飛行経路を含み得る。ＵＡＶの飛行経路は、ＵＡＶが乗り物の所定の範囲内を移動するための飛行経路を含み得る。変更されたＵＡＶ飛行経路は、障害物がクリアされた後、ＵＡＶの移動軌道に一致することができる。
一部の実施例では、障害物は構築物を含む。障害物は可動物体を含み得る。障害物は、１つ以上のセンサを用いて検出され得る。障害物は、地理的情報を利用するＵＡＶによって検出され得る。地理的情報は、地図情報を含み得る。
本発明の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）が移動する随伴乗り物から離陸することを可能にする方法を対象にすることができ、この方法は、ＵＡＶが移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動するように設定されるように、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって移動する乗り物に対するＵＡＶの位置決めを制御するコマンド信号を生成することと、移動軌道に沿って障害物を検出することと、障害物が移動軌道に存在しなくなるまでＵＡＶが離陸することを阻止すること、または障害物を回避するようにＵＡＶの移動軌道を変更することと、を含む。
さらに、本発明の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）の動作を制御する制御器を含むことができ、この制御器は、乗り物の一部であるように構成された１つ以上のユーザー入力構成要素と、ユーザー入力構成要素から信号を受け取ってＵＡＶの動作を制御するためにＵＡＶに送信されるコマンドを生成するように構成されたプロセッサと、を備える。
１つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物の操舵輪の少なくとも一部であってもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物のシフト制御装置の少なくとも一部であってもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物のダッシュボードの少なくとも一部であってもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物の表示器の少なくとも一部であってもよい。
一部の実施形態では、１つ以上のユーザー入力構成要素はボタンを備えることができる。１つ以上のユーザー入力構成要素は、ジョイスティックを備えてもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素は、タッチスクリーンを備えてもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素は、マイクロホンを備えてもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素は、カメラを備えてもよい。
任意選択的に、ＵＡＶの動作を制御することは、ＵＡＶの飛行を制御することを含み得る。ＵＡＶの動作を制御することは、ＵＡＶのセンサの位置決めを制御することを含み得る。センサは、カメラであってもよい。ＵＡＶの動作を制御することは、ＵＡＶのセンサの動作を制御することを含み得る。
本発明の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）の動作を制御するための乗り物を含むことができ、この乗り物は、前述のような制御器と、乗り物を推進するように構成された１つ以上の推進ユニットと、を含む。
乗り物は、車、トラック、バン、またはバスであり得る。乗り物は、複数の車輪を備えることができる。乗り物は、ＵＡＶと無線通信可能である１つ以上の通信ユニットをさらに備えることができる。通信は、ＵＡＶとの双方向通信を含み得る。
無人型航空輸送機（ＵＡＶ）の動作を制御する方法は、本発明の態様に従って提供することができる。この方法は、乗り物の一部である乗り物の１つ以上のユーザー入力構成要素で、ユーザーからのＵＡＶ制御入力を受け取ることと、プロセッサを用いて、ユーザー入力構成要素からの信号に基づいてＵＡＶの動作を制御するためにＵＡＶに送信されるコマンドを生成することと、を含み得る。
１つ以上の入力構成要素は、乗り物の操舵輪内に組み込むことができる。１つ以上の入力構成要素は、乗り物のシフト制御装置内に組み込むことができる。１つ以上の入力構成要素は、乗り物のダッシュボード内に組み込むことができる。１つ以上の入力構成要素は、乗り物の表示器の少なくとも一部であってもよい。
いくつかの実装形態では、１つ以上のユーザー入力構成要素はボタンを含むことができる。１つ以上のユーザー入力構成要素は、タッチスクリーンを含むことができる。１つ以上のユーザー入力構成要素は、マイクロホンを含むことができる。１つ以上のユーザー入力構成要素は、カメラを含むことができる。
ユーザー入力は、ユーザーからのタッチ入力を含むことができる。ユーザー入力は、ユーザーからの音声入力を含むことができる。ユーザー入力は、ユーザーによるジェスチャを含むことができる。ユーザー入力は、乗り物が移動している間に提供され得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物を操作している間に提供され得る。
コマンドは、ＵＡＶの飛行を制御することができる。コマンドは、ＵＡＶの機内のセンサを制御することができる。コマンドは、乗り物からのＵＡＶの離陸シーケンスを開始することができる。コマンドは、乗り物上へのＵＡＶの着陸シーケンスを開始することができる。
無人型航空輸送機（ＵＡＶ）からの情報を表示する方法を提供することができる。この方法は、乗り物が動作している間にＵＡＶが乗り物から離陸する、および／または乗り物上に着陸することを可能にすることができる乗り物を提供することと、ＵＡＶからの情報を乗り物の通信ユニットで受け取ることと、乗り物が動作している間にＵＡＶからの情報を乗り物内の表示ユニットで表示することと、を含み得る。
乗り物は、ＵＡＶが乗り物の屋根から離陸する、および／または着陸することを可能にするように構成された屋根装着具を備え得る。ＵＡＶからの情報は、ＵＡＶに関する場所情報を含み得る。ＵＡＶからの情報は、ＵＡＶの機内のカメラによって撮影された画像を含み得る。ＵＡＶからの情報は、ＵＡＶのエネルギー保存デバイスの充電状態を含み得る。
いくつかの場合では、表示ユニットは、乗り物内に組み込むことができ、乗り物から分離することができない。あるいは、表示ユニットは乗り物から分離可能であり得る。情報は、実時間でユニット上に表示することができる。情報は、ＵＡＶが飛行している間、表示することができる。情報は、ＵＡＶが乗り物上に着陸している間、表示することができる。
通信ユニットはまた、乗り物からＵＡＶへ情報を送信することができる。
さらに、本発明の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）からの情報を表示する乗り物を対象とすることができ、この乗り物は、乗り物が動作している間、ＵＡＶが乗り物から離陸する、および／または乗り物上に着陸することを可能にするように構成された装着具と、ＵＡＶから情報を受け取るように構成された通信ユニットと、乗り物が動作している間、ＵＡＶからの情報を表示するように構成された表示ユニットと、を備える。
本発明の態様に従って、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）と乗り物との間の通信を提供する方法を提供することができ、この方法は、乗り物が動作している間、ＵＡＶと通信することができる乗り物を提供することと、乗り物の通信ユニットによって間接の通信方法を介してＵＡＶと通信することと、を含む。
乗り物は、乗り物が動作している間にＵＡＶが乗り物から離陸する、かつ／または乗り物上に着陸することを可能にするように構成することができる。乗り物は、ＵＡＶが乗り物の屋根から離陸する、かつ／または着陸することを可能にするように構成された屋根装着具を備えることができる。
間接の通信方法は、携帯電話ネットワークを介する通信を含み得る。携帯電話ネットワークは、３Ｇまたは４Ｇネットワークであり得る。間接の通信方法は、乗り物とＵＡＶとの間の通信で１つ以上の中間デバイスを使用することができる。間接の通信は、乗り物が動作している間に起こり得る。
この方法は、プロセッサを用いて、直接の通信方法に切り換えることを決定することと、直接の通信方法を介してＵＡＶと通信することと、をさらに含み得る。この方法は、乗り物上の指向性アンテナを用いる直接の通信方法を介してＵＡＶと通信することをさらに含み得る。指向性アンテナはまた、ＵＡＶが乗り物に結合しているとき、ＵＡＶのカバーとして機能することができる。
本発明のその他の態様は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）と乗り物との間の通信を提供する方法を提供することができ、この方法は、乗り物が動作している間にＵＡＶと通信することができる乗り物を提供することと、プロセッサを用いて、乗り物の指向性アンテナを配置する角度を計算することと、乗り物の指向性アンテナによる直接の通信方法を介してＵＡＶと通信することと、を含む。
乗り物は、乗り物が動作している間にＵＡＶが乗り物から離陸する、かつ／または乗り物上に着陸することを可能にするように構成され得る。指向性アンテナを配置する角度は、乗り物に対するＵＡＶの位置に基づいて計算され得る。この位置は、相対的高度および相対横方向位置を含み得る。指向性アンテナは、ＵＡＶが乗り物に結合されているときのＵＡＶのためのカバーから形成され得る。この方法は、プロセッサを用いて、間接の通信方法に切り換えることを決定することと、間接の通信方法を介してＵＡＶと通信することと、をさらに含み得る。
本発明の様々な態様は、個別に、集合的に、または互いに組み合わせて認識され得ることを理解されたい。本明細書で説明される本発明の様々な態様は、以下に示される任意の特定の用途、または任意の他の類型の可動物体に適用され得る。無人型航空輸送機などの航空輸送機の本明細書の任意の説明は、任意の乗り物体などの任意の可動物体に適用および使用され得る。さらに、空中運動（例えば、飛行）に関連して本明細書で開示されたシステム、デバイス、および方法はまた、地上または水上の運動、水中の運動、または宇宙の運動などの他の類型の運動に関連して適用され得る。
本発明の他の目的および特徴は、明細書、特許請求の範囲、および添付の図面の検討によって明らかになるであろう。
文献の援用
本明細書で言及した全ての刊行物、特許、および特許出願は、個別の刊行物、特許、または特許出願のそれぞれが具体的にかつ個別に示されて参照によって組み込まれるのと同程度に参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲において、詳細に示される。本発明の特徴および利点のより良い理解が、その中で本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明、および以下の付随する図面を参照することによって得られるであろう。
本発明の実施形態に従って、乗り物に関連付けられ、乗り物から離陸することができる無人型航空輸送機（ＵＡＶ）の実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、乗り物上に着陸することができるＵＡＶの実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、ＵＡＶが乗り物上に着陸することを試みるときに障害物回避を実現する実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、ＵＡＶが乗り物から離陸することを試みるときに障害物回避を実現する実施例を示す。 本発明の実施形態に従うＵＡＶと乗り物との間の機械的接続の実施例を示す。 本発明の実施形態に従うＵＡＶと乗り物との間の機能的接続の実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、カバー内で乗り物にドッキングされたＵＡＶの実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、乗り物内にドッキングされたＵＡＶの実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、ＵＡＶによって識別され得る複数の乗り物の図を示す。 本発明の実施形態に従って、関連する乗り物と通信可能であるＵＡＶの実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、複数の乗り物と通信可能である複数のＵＡＶの実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、ＵＡＶと通信可能であり得る乗り物上のアンテナの実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、指向性アンテナの垂直方向の角度を計算するための乗り物とＵＡＶとの間の垂直方向の関係の実施例を示す。 本発明の実施形態に従って、指向性アンテナの水平方向の角度を計算するための乗り物とＵＡＶとの間の水平方向の関係の実施例を示す。 本発明の実施形態に従うＵＡＶと乗り物との間の直接および間接の通信の実施例を示す。 本発明の実施形態に従う通信フローの実施例を示す。 本発明の実施形態に従うＵＡＶの制御機構の実施例を示す。 本発明の実施形態に従う無人型航空輸送機を示す。 本発明の実施形態に従って、キャリアおよびペイロードを備える可動物体を示す。 本発明の実施形態に従って、可動物体を制御するためのシステムのブロック図による概略図である。
本発明のシステム、デバイス、および方法は、無人型航空輸送機（ＵＡＶ）と乗り物との間の相互作用を提供する。ＵＡＶの説明は、任意の他の類型の無人型乗り物、または任意の他の類型の可動物体に適用され得る。乗り物の説明は、地上、地下、水中、水面、空中、または宇宙用乗り物に適用され得る。ＵＡＶと乗り物との間の相互作用は、ＵＡＶと乗り物との間のドッキングを含み得る。通信は、ＵＡＶが乗り物から外されている間に、および／またはＵＡＶが乗り物に接続されている間に、ＵＡＶと乗り物との間で起こり得る。
乗り物の機内の人は、人が乗り物の機内にいながらにして集めることができない情報を集めることを望むことがある。いくつかの場合では、人が情報を集めることを希望するときに、乗り物が動作している、かつ／または移動している場合もある。ＵＡＶは、乗り物内にあるときには容易にアクセスすることができない情報を集めることが可能であり得る。例えば、乗り物の運転手または乗員が前方にあるものを見たいとき、彼らの視界が他の乗り物、地勢、構築物、または他の類型の障害物によって妨げられる場合がある。ＵＡＶは、乗り物から離陸して頭上を飛行することができる。ＵＡＶはまた、任意選択的に、乗り物に対して前方、または任意のパターンで飛行することができる。ＵＡＶは、実時間で画像を乗り物にストリーミングすることができるカメラを有することができる。このように、乗り物の運転手または乗員は、前方にあるものをみる、または周囲の環境に関する任意の他の情報を収集することが可能であり得る。
ＵＡＶは、乗り物から離陸する、および着陸することが可能であり得る。これは、乗り物が静止している、または移動している間に起こり得る。ＵＡＶは、随伴乗り物を他の乗り物から識別することが可能であり得る。これは、複数の乗り物が交通渋滞または市街地走行などの小さな領域に存在する状況において役に立つことができる。ＵＡＶは、このように正しい乗り物上に確実に着陸することが可能であり得る。ＵＡＶは、組み込まれた適当な障害物回避を有し得る。ＵＡＶは、離陸および／または着陸時に障害物を検出して回避することが可能であり得る。ＵＡＶは、飛行中に障害物を検出して回避することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物の機内のユーザーによって手動で制御することができる。他の場合では、ＵＡＶは、自律または半自律飛行モードを有し得る。ユーザーは異なる飛行モード間を切り替えることが可能であり得る、または異なる飛行モードが異なる状況で始動することができる。
ＵＡＶは、乗り物とドッキングしている間、乗り物と物理的接続を形成することができる。物理的接続は、乗り物が移動している間、乗り物に接続されたＵＡＶを維持することができる。カバーは、ＵＡＶが乗り物にドッキングされると、ＵＡＶを覆う、かつ／または保護するために任意選択的に提供され得る。ＵＡＶが乗り物にドッキングされている間、ＵＡＶと乗り物との間に電気的接続および／またはデータ接続が形成され得る。
ＵＡＶと乗り物との間に通信を提供することができる。この通信は、ＵＡＶが乗り物にドッキングされている間、およびＵＡＶが飛行している間、提供することができる。通信の直接および／または間接モードを使用することができる。ＵＡＶは、乗り物の一部であり得るユーザー入力構成要素を使用して制御することができる。ＵＡＶからのデータは、乗り物内のモニターにストリーミングすることができる。
図１は、本発明の実施形態に従って、乗り物に関連付けられ、乗り物から離陸することができる無人型航空輸送機（ＵＡＶ）の実施例を示す。乗り物ドッキングシステム１００は、本発明の実施形態に従って提供され得る。このドッキングシステムは、ＵＡＶ１１０と乗り物１２０とを備えることができる。乗り物は、１つ以上の推進ユニット１３０を有することができる。
ＵＡＶ１１０についての本明細書の一切の説明は、任意の類型の可動物体に適用することができる。ＵＡＶについての説明は、任意の類型の無人型可動物体（例えば、空気、土地、水、または宇宙を横切る）に適用することができる。このＵＡＶは、遠隔制御器からのコマンドに応答することが可能であり得る。遠隔制御器は、ＵＡＶに接続されなくてもよい。いくつかの場合では、ＵＡＶは、自律的にまたは半自律的に動作することが可能であり得る。ＵＡＶは、予めプログラムされた命令のセットに従うことが可能であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、遠隔制御器からの１つ以上のコマンドに応答することによって半自律的に動作することができ、それ以外の場合は自律的に動作する。
ＵＡＶ１１０は、航空輸送機であり得る。ＵＡＶは、ＵＡＶが空中を移動することを可能することができる１つ以上の推進ユニットを有することができる。１つ以上の推進ユニットは、ＵＡＶが１つ以上、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上の自由度で動くことを可能にすることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶは、１つ、２つ、３つ以上の回転軸の周りで回転することが可能であり得る。それらの回転軸は、互いに直交することができる。それらの回転軸は、ＵＡＶの飛行の航路全体にわたって互いに直交したままであり得る。それらの回転軸は、ピッチ軸、ロール軸、および／またはヨー軸を含み得る。ＵＡＶは、１つ以上の次元に沿って移動することが可能であり得る。例えば、ＵＡＶは、１つ以上のローターによって生成される揚力によって上方に移動することが可能であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、Ｚ軸（ＵＡＶの向きに対して上向きであり得る）、Ｘ軸および／またはＹ軸（横方向であり得る）に沿って移動することが可能であり得る。ＵＡＶは、互いに直交することができる１つ、２つ、または３つの軸に沿って移動することが可能であり得る。
ＵＡＶ１１０は、回転翼機であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、複数のローターを備えることができる多重回転翼機であり得る。複数のローターは、回転してＵＡＶのための揚力を生成することが可能であり得る。ローターは、ＵＡＶが空中を自由に移動することを可能にすることができる推進ユニットであり得る。ローターは、同じ速度で回転することができる、かつ／または同じ量の揚力またはスラストを生成することができる。ローターは、任意選択的に可変速度で回転することができ、異なる量の揚力またはスラストを生成することができる、かつ／またはＵＡＶが回転することを可能にすることができる。いくつかの場合では、１台のＵＡＶに１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個以上のローターを設けることができる。ローターは、それらの回転軸が互いに平行であるように配設され得る。いくつかの場合では、ローターは、ＵＡＶの運動に影響を与えることができる互いに任意の角度にある回転軸を有することができる。
ＵＡＶの垂直方向の位置および／または速度は、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットへの出力を維持する、かつ／または調整することによって制御することができる。例えば、ＵＡＶの１つ以上のローターの回転速度を増加させることは、ＵＡＶに高度を増加させる、またはより高速で高度を増加させることに有用となり得る。１つ以上のローターの回転速度を増加させると、ローターのスラストを増加させることができる。ＵＡＶの１つ以上のローターの回転速度を減少させることは、ＵＡＶが高度を減少させる、またはより高速で高度を減少させることに有用となり得る。１つ以上のローターの回転速度を減少させると、１つ以上のローターのスラストを減少させることができる。ＵＡＶが乗り物などから離陸するとき、推進ユニットに提供され得る出力は、以前の着陸した状態から増加され得る。ＵＡＶが乗り物上などに着陸する時、推進ユニットに提供される出力は、以前の飛行状態から減少され得る。
ＵＡＶの横方向の位置および／または速度は、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットへの出力を維持する、かつ／または調整することによって制御され得る。ＵＡＶの姿勢およびＵＡＶの１つ以上のローターの回転速度は、ＵＡＶの横方向の移動に影響を与えることができる。例えば、ＵＡＶは、特定の方向に移動するためにその方向に傾斜することができ、ＵＡＶのローターの速度は、横方向の移動の速度および／または移動の軌跡に影響を与えることができる。ＵＡＶの横方向の位置および／または速度は、ＵＡＶの１つ以上のローターの回転速度を変える、または維持することによって制御され得る。
ＵＡＶ１１０は、小さな寸法のものであり得る。ＵＡＶは、人が持ち上げる、かつ／または担持することが可能であり得る。ＵＡＶは、人が片手で担持することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物１２０の上部または内部に収まることが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物の屋根に担持することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物のトランクの上部に担持することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物のフロントフードに担持することが可能であり得る。ＵＡＶの寸法は、任意選択的に乗り物の幅を超えなくてもよい。ＵＡＶの寸法は、任意選択的に乗り物の長さを超えなくてもよい。
ＵＡＶ１１０は、１００ｃｍ以下の最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、対角線、直径）を有することができる。いくつかの場合では、最大寸法は、１ｍｍ、５ｍｍ、１ｃｍ、３ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、１２ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍ、３５ｃｍ、４０ｃｍ、４５ｃｍ、５０ｃｍ、５５ｃｍ、６０ｃｍ、６５ｃｍ、７０ｃｍ、７５ｃｍ、８０ｃｍ、８５ｃｍ、９０ｃｍ、９５ｃｍ、１００ｃｍ、１１０ｃｍ、１２０ｃｍ、１３０ｃｍ、１４０ｃｍ、１５０ｃｍ、１６０ｃｍ、１７０ｃｍ、１８０ｃｍ、１９０ｃｍ、２００ｃｍ、２２０ｃｍ、２５０ｃｍ、または３００ｃｍ以下であり得る。任意選択的に、ＵＡＶの最大寸法は、本明細書に記載のいずれかの値以上であってもよい。ＵＡＶは、本明細書に記載の任意の２つの値の間の範囲内に入る最大寸法を有することができる。
ＵＡＶ１１０は、軽量であり得る。例えば、ＵＡＶは、１ｍｇ、５ｍｇ、１０ｍｇ、５０ｍｇ、１００ｍｇ、５００ｍｇ、１ｇ、２ｇ、３ｇ、５ｇ、７ｇ、１０ｇ、１２ｇ、１５ｇ、２０ｇ、２５ｇ、３０ｇ、３５ｇ、４０ｇ、４５ｇ、５０ｇ、６０ｇ、７０ｇ、８０ｇ、９０ｇ、１００ｇ、１２０ｇ、１５０ｇ、２００ｇ、２５０ｇ、３００ｇ、３５０ｇ、４００ｇ、４５０ｇ、５００ｇ、６００ｇ、７００ｇ、８００ｇ、９００ｇ、１ｋｇ、１．１ｋｇ、１．２ｋｇ、１．３ｋｇ、１．４ｋｇ、１．５ｋｇ、１．７ｋｇ、２ｋｇ、２．２ｋｇ、２．５ｋｇ、３ｋｇ、３．５ｋｇ、４ｋｇ、４．５ｋｇ、５ｋｇ、５．５ｋｇ、６ｋｇ、６．５ｋｇ、７ｋｇ、７．５ｋｇ、８ｋｇ、８．５ｋｇ、９ｋｇ、９．５ｋｇ、１０ｋｇ、１１ｋｇ、１２ｋｇ、１３ｋｇ、１４ｋｇ、１５ｋｇ、１７ｋｇ、または２０ｋｇ以下の重さであり得る。ＵＡＶは、本明細書に記載のいずれかの値以上の重さを有することができる。ＵＡＶは、本明細書に記載の任意の２つの値の間の範囲内に入る重さを有することができる。
ＵＡＶ１１０は、乗り物１２０と相互作用することが可能であり得る。乗り物についての説明は、任意の類型の可動物体（例えば、空気、土地、水、または宇宙を横切る）に適用することができる。乗り物は、乗り物内部の人によって操作することができる。人は、乗り物に接触することができる、または乗り物に局在することができる。あるいは、乗り物は、遠隔制御器からのコマンドに応答することが可能であり得る。遠隔制御器は、乗り物に接続されなくてもよい。いくつかの場合では、乗り物は、自律的にまたは半自律的に動作することが可能であり得る。乗り物は、予めプログラムされた命令のセットに従うことが可能であり得る。
乗り物１２０は、乗り物が移動することを可能にすることができる１つ以上の推進ユニット１３０を有することができる。乗り物は、土地、空気、水、または宇宙を横切ることができる。乗り物は、地上、地下、水中、水面、空中、および／または宇宙を移動することが可能であり得る。１つ以上の推進ユニットは、乗り物が１つ以上、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上の自由度で移動することを可能にすることができる。１つ以上の推進ユニットは、乗り物が任意の媒体内を移動することを可能にすることができる。例えば、推進ユニットは、乗り物が地上を移動することを可能にすることができる車輪を備えることができる。推進ユニットの他の実施例は、限定されないが、トレッド、プロペラ、ローター、ジェット、脚、または任意の他の類型の推進ユニットを含み得る。推進ユニットは、乗り物が単一の類型または複数の類型の地形上を移動することを可能にすることができる。推進ユニットは、乗り物が斜面を上がる、または斜面を下ることを可能にすることができる。乗り物は自己推進型であり得る。
乗り物は、エンジン、バッテリ、または任意の類型のドライバーを有することができる。いくつかの場合では、乗り物は内燃機関を有することができる。乗り物は、燃料および／または電気で運行することができる。乗り物の推進ユニットは、エンジン、バッテリ、または他の類型のドライバーによって駆動され得る。
乗り物１２０は、任意の類型の可動物体であり得る。乗り物の実施例は、限定されないが、車、トラック、セミトレーラー、バス、バン、ＳＵＶ車、ミニバン、戦車、ジープ、オートバイ、三輪車、自転車、トロリー、電車、地下鉄、モノレール、飛行機、ヘリコプター、飛行船、熱気球、宇宙船、ボート、船、ヨット、潜水艦、または任意の類型の乗り物を含み得る。乗り物は乗用車であってもよい。乗り物は、中に１人以上の搭乗者を保持することが可能であり得る。１人以上の搭乗者は、乗り物を操作することができる。１人以上の搭乗者は、乗り物の移動および／または乗り物の他の機能を指示することができる。例えば、搭乗者は、車もしくは他の陸路用乗り物の運転手、または飛行機、船舶、宇宙船、もしくは他の類型の空路用、海路用、もしくは宇宙用乗り物のパイロットであり得る。
乗り物１２０は、ＵＡＶ１１０がドッキングすることができるドッキング乗り物であり得る。ＵＡＶは、乗り物上に着陸することができる。ＵＡＶは、乗り物から離陸することができる。ＵＡＶは、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、乗り物によって担持され得る。一部の実施形態では、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、ＵＡＶと乗り物との間に機械的接続が形成され得る。乗り物は、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、移動することができる。乗り物は、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、静止したままでいる、かつ／または移動することができる。
ＵＡＶ１１０は、乗り物の任意の部分で乗り物１２０にドッキングすることができる。例えば、ＵＡＶは、乗り物の屋根にドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物の上面にドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物のトランクにドッキングすることができる。例えば、ＵＡＶは、乗り物のトランクの上面に担持することができる。別の実施例では、ＵＡＶは乗り物のフロントフードにドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物のフロントフードの上面に担持することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶは、乗り物によって牽引されるトレーラーに、または乗り物の側部にドッキングすることができる。
ＵＡＶ１１０は、乗り物１２０から離陸することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶは、乗り物が動作している間に離陸することができる。ＵＡＶは、乗り物が動力投入されている、かつ／または人が乗り物を操作している間に離陸することができる。ＵＡＶは、乗り物のエンジンが稼働している間に離陸することができる。ＵＡＶは、乗り物が静止している、かつ／または乗り物が移動している間に離陸することができる。離陸時、ＵＡＶは乗り物に対して上昇することができる。例えば、ＵＡＶが多重回転翼機である場合、ＵＡＶの１つ以上のローターが回転してＵＡＶのための揚力を生成することができる。ＵＡＶは、高度を増加させて乗り物から外すことができる。いくつかの場合では、乗り物からＵＡＶのドッキングを解除するために、その他の取外しステップが起こり得る。
ＵＡＶは、乗り物が辺りを運転している間、飛行することができる。一部の実施形態では、ＵＡＶは、乗り物と通信可能のままであり得る。ＵＡＶは、乗り物に情報を送ることができる。乗り物は、ＵＡＶが飛行している間、ＵＡＶに情報を送っても送らなくてもよい。
図２は、本発明の実施形態に従って、乗り物上に着陸することができるＵＡＶの実施例を示す。乗り物ドッキングシステム２００は、本発明の実施形態に従って提供され得る。このドッキングシステムは、ＵＡＶ２１０および乗り物２２０を備え得る。
ＵＡＶ２１０は、飛行することができ、乗り物２２０から外すことができる。ＵＡＶは、関連するドッキング乗り物上に着陸することが可能であり得る。ＵＡＶは、着陸すると乗り物にドッキングすることができる。一旦着陸すると、ＵＡＶは乗り物によって担持され得る。
乗り物２２０は、速度ＶＶＥＨＩＣＬＥで移動することができる。これは、乗り物の前方移動および／または乗り物の後方移動を含み得る。これは、乗り物の上方または下方移動を含む場合も含まない場合もある。乗り物は、直線で横切る、かつ／または向きを変えることが可能であり得る。乗り物は、乗り物の向きを変更せずに側方に移動することが可能な場合も不能な場合もある。乗り物は、任意の速度で移動することができる。いくつかの場合では、ＶＶＥＨＩＣＬＥはゼロより大きくてもよい。他の場合では、ＶＶＥＨＩＣＬＥはゼロであってもよい。乗り物の移動の速度および／または方向は、変化してもよい。ＶＶＥＨＩＣＬＥは、乗り物の横方向速度を指すことができる。乗り物が陸地や水域などの表面の上を移動するとき、乗り物は、その表面に対する横方向速度で移動することができる。
乗り物上に着陸することを試みることができるＵＡＶ２１０は、速度ＶＵＡＶで移動することができる。いくつかの場合では、ＶＵＡＶは、横方向成分ＶＵＡＶ＿Ｘおよび垂直方向成分ＶＵＡＶ＿Ｙを有することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶの速度の横方向成分ＶＵＡＶ＿Ｘは、乗り物の速度ＶＶＥＨＩＣＬＥの横方向成分に平行であり得る。したがって、ＵＡＶが乗り物上に着陸している間、それは乗り物と同様の横方向の経路に従うことができる。それは、乗り物と実質的に同じ方向に移動することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶと乗り物との間の方向の差は、ＵＡＶが乗り物上への着陸に間近のとき、約０度、１度、２度、３度、４度、５度、７度、１０度、１２度、１５度、または２０度以下であり得る。ＵＡＶはまた、乗り物とほぼ同じ横方向速度で移動することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶと乗り物との間の横方向速度の差は、ＵＡＶが乗り物上への着陸に間近のとき、約毎時０マイル、毎時１マイル、毎時２マイル、毎時３マイル、毎時５マイル、毎時７マイル、毎時１０マイル、毎時１２マイル、毎時１５マイル、または毎時２０マイル以下であり得る。ＵＡＶを乗り物上に着陸させるとき、ＵＡＶは乗り物に対して所定の横方向速度範囲に収められ得る。所定の範囲は、本明細書に記載の任意の値であり得る。所定の範囲は、ＵＡＶおよび／または乗り物を損傷させずにＵＡＶを乗り物に結合することを可能にすることができる。ＵＡＶと乗り物との間の横方向速度の差は、ＵＡＶが乗り物上への着陸に間近のとき、乗り物の速度の約０％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１２％または１５％以下であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、それが６０秒、４５秒、３０秒、２５秒、２０秒、１５秒、１０秒、５秒、３秒、２秒、または１秒以内に着陸するための軌道上にある場合、乗り物上への着陸に間近であり得る。
一部の実施形態では、乗り物の横方向速度を決定することができる。目標の横方向速度は、所定の範囲内に入ることができ、ＵＡＶについて計算され得る。目標の横方向速度は、ＵＡＶの機内で、または乗り物の機内で計算され得る。ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットは、ＵＡＶが目標の速度で、および／または所定の範囲内で、飛行するように制御され得る。
ＵＡＶの速度の垂直方向成分ＶＵＡＶ＿Ｙは、乗り物の上面に着陸するためのＵＡＶの降下を含み得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、乗り物上に着陸するためにより高い高度から降下することができる。代替の実施形態では、ＵＡＶは、同じ高度から、および／またはより低い高度から乗り物の着陸スポットに近づくことができる。例えば、ＵＡＶは、ほぼ同じ高度で乗り物の後方を飛行し、次にその横方向速度を乗り物の横方向速度よりも大きくなるように増加させることができる。次に、ＵＡＶは乗り物に着陸するために後方から急進することができる。垂直方向の成分は、ゼロの値を有することができる、または正もしくは負の値を有することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶの速度の垂直方向成分は、ＵＡＶが乗り物上に穏やかに着陸することを可能にするように低くあり得る。一部の実施形態では、垂直方向成分は、ＵＡＶが乗り物への着陸に間近であるとき、正または負の方向で毎時１０マイル、毎時９マイル、毎時８マイル、毎時７マイル、毎時６マイル、毎時５マイル、毎時４マイル、毎時３マイル、毎時２マイル、または毎時１マイル以下であり得る。
乗り物上にＵＡＶを着陸させる方法は、本発明の実施形態に従って提供することができる。コマンド信号は、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって乗り物に対するＵＡＶの位置決めを制御するために、生成され得る。乗り物は、ＵＡＶが着陸している間、動作する、かつ／または移動することができる。ＵＡＶは、移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動することができる。１つ以上の推進ユニットを駆動するコマンド信号は、ＵＡＶの機内で生成され得る。あるいは、コマンド信号は乗り物の機内で生成され得る。別の実施例では、コマンド信号は、外部コンピュータまたはサーバーなどの任意の他のデバイスで生成され得る。
コマンド信号は、乗り物および／またはＵＡＶの移動に関するデータに応じて生成され得る。例えば、乗り物の位置および／または速度に関する情報が提供され得る。乗り物の移動の方向に関する情報が提供され得る。ＵＡＶの位置、向きおよび／または速度に関する情報が提供され得る。いくつかの場合では、コマンド信号は、１つ以上のプロセッサを用いて、このデータに基づいて生成され得る。一実施例では、コマンド信号はＵＡＶの機内で生成され得る。ＵＡＶは、乗り物の位置、速度、および／または方向に関する情報を受け取ることができる。ＵＡＶは、コマンド信号を生成するためにＵＡＶの位置／向き／速度情報と共に乗り物の情報を使用することができる。別の実施例では、コマンド信号は乗り物の機内で生成され得る。乗り物は、ＵＡＶの位置、向き、および／または速度に関する情報を受け取ることができる。乗り物は、ＵＡＶに送ることができるコマンド信号を生成するために乗り物の情報と共にＵＡＶの情報を使用することができる。その他の実施例では、外部デバイスが乗り物およびＵＡＶに関する情報を受け取ることができ、ＵＡＶに送信することができるコマンド信号を生成することができる。コマンド信号を生成するために使用されるプロセッサは、ＵＡＶの機内に、乗り物の機内に、または外部デバイスの機器内に提供され得る。コマンド信号は、着陸シーケンスを開始するためにＵＡＶへのコマンドに応じて生成され得る。コマンドは、乗り物から提供され得る。いくつかの場合では、着陸するためのコマンドは、エラー状態が検出されたときに、ＵＡＶの機内で生成され得る。例えば、１つ以上の構成要素が故障している場合、またはバッテリ充電が危険なまでに低い場合、ＵＡＶは自動的に着陸シーケンスを開始することができる。
一実施例では、乗り物は、実時間でその座標をＵＡＶに送ることができる。乗り物は、乗り物の場所を決定するために有用であり得る場所ユニットを有することができる。一実施例では、場所ユニットはＧＰＳを利用することができる。乗り物は、そのＧＰＳ座標をＵＡＶに送ることができる。ＵＡＶが着陸しようとするとき、それは乗り物のＧＰＳ座標の近くに飛行することができる。いくつかの場合では、ＧＰＳ座標に若干の誤差が存在する場合もあるので、ＵＡＶを乗り物上に着陸させるためにその他の補助が提供され得る。例えば、本明細書の別の箇所でより詳細に説明されたようにマーカーを提供することができる。マーカーは、より正確な位置決めを提供するためにＵＡＶの機内のカメラを利用するビジョンに基づくマーカーであり得る。マーカーは、本明細書の別の箇所で説明されたような任意の他の類型のマーカーであってもよい。
ＵＡＶは、乗り物が移動している間に乗り物上に着陸することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物が直線的に移動していない場合であっても乗り物上に着陸することが可能であり得る。例えば、ＵＡＶは、乗り物が鋭く向きを変える、または波状の経路に沿って移動する場合であっても、乗り物上に着陸することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物が少なくとも約５度、１０度、１５度、２０度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度、１０５度、１２０度、１３５度、１５０度、１６５度、１８０度、２７０度、または３６０度向きを変える間に、乗り物上に着陸することが可能であり得る。
ＵＡＶは、乗り物が様々な速度で移動しているときに乗り物上に着陸することが可能であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、乗り物が約毎時５マイル、毎時１０マイル、毎時１５マイル、毎時２０マイル、毎時２５マイル、毎時３０マイル、毎時３５マイル、毎時４０マイル、毎時４５マイル、毎時５０マイル、毎時５５マイル、毎時６０マイル、毎時６５マイル、毎時７０マイル、毎時８０マイル、毎時９０マイル、または毎時１００マイルより大きな速度で移動しているときに、乗り物上に着陸することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物が本明細書に記載の任意の速度未満で移動しているときに乗り物上に着陸することが可能であり得る。ＵＡＶは、乗り物が本明細書に記載の任意の２つの速度の間の範囲内の速度で移動しているときに乗り物上に着陸することが可能であり得る。
ＵＡＶは、乗り物上に着陸して乗り物にドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物と接続を形成することによって乗り物にドッキングすることができる。この接続は、機械的接続を含むことができる。この接続は、十分に強力であり、乗り物が移動している間にＵＡＶが乗り物から落下することを防ぐことができる。例えば、この接続は、十分に強力であることができ、乗り物が約毎時５マイル、毎時１０マイル、毎時１５マイル、毎時２０マイル、毎時２５マイル、毎時３０マイル、毎時３５マイル、毎時４０マイル、毎時４５マイル、毎時５０マイル、毎時５５マイル、毎時６０マイル、毎時６５マイル、毎時７０マイル、毎時８０マイル、毎時９０マイル、または毎時１００マイル以下で移動している間、ＵＡＶは乗り物上に留まることができる。この接続は、十分に強力であることができ、乗り物が本明細書に記載の任意の速度より大きな速度で移動している間、または乗り物が本明細書に記載の任意の２つの速度の間の範囲内の速度で移動しているとき、乗り物にドッキングされたＵＡＶを維持することができる。
図３は、本発明の実施形態に従って、ＵＡＶが乗り物上に着陸をすることを試みるときに障害物回避を実現する実施例を示す。例えば、ＵＡＶ３１０は、乗り物３２０上に着陸することを試みる場合がある。障害物３３０は、乗り物上に着陸するためのＵＡＶの飛行軌道内に存在する場合がある。ＵＡＶは、障害物を回避するためにその飛行軌道を変更することができる。
一実施例では、ＵＡＶ３１０は、乗り物３２０上に着陸することを試みることができる。乗り物は動作していてもよい。いくつかの場合では、乗り物は、ＵＡＶが乗り物に着陸することを試みる間に移動している場合がある。乗り物は、速度ＶＶＥＨＩＣＬＥで移動することができる。ＵＡＶは、乗り物上に着陸するための飛行経路を有することができる。ＵＡＶの飛行経路は、乗り物の経路と一致してもしなくてもよい。例えば、ＵＡＶと乗り物の経路は整合することができる。ＵＡＶおよび／または乗り物は、ＵＡＶの経路内に障害物３３０が存在するかを検出することが可能であり得る。乗り物上に着陸するためのＵＡＶの飛行経路内に障害物が存在する場合、ＵＡＶの経路は障害物を回避するために変更され得る。例えば、ＵＡＶは、乗り物上に着陸するために降下する場合がある。しかしながら、障害物が妨げになる場合、ＵＡＶの高度は障害物を回避するために増加され得る。ＵＡＶは、障害物を回避するために新しい飛行経路（例えば、ＶＵＡＶに沿う）を有することができる。
一部の実施形態では、ＵＡＶおよび／または乗り物は、乗り物の経路、またはＵＡＶと乗り物のために整合された移動経路内の障害物を検出することが可能であり得る。同様に、ＵＡＶの経路は、検出された障害物を回避するために変更され得る。経路は、任意の形状を有することができる。いくつかの場合では、経路は直線（例えば、ＵＡＶおよび／または乗り物の前方に直接に延長する直線）であり得る、または曲線であり得る、または任意の他の形状を有することができる。
障害物３３０は、ＵＡＶの予測された飛行経路内に存在する可能性がある任意のアイテムであり得る。障害物は、仮にＵＡＶが障害物と衝突した場合にＵＡＶを損傷する可能性があるアイテムであり得る。障害物は、静的または動的な障害物であり得る。例えば、静的な障害物は静止したままであることができ、動的な障害物は移動することができる。静的な障害物の例は、限定されないが、建物、看板、ポール、橋、トンネル、タワー、天井、屋根、電力線、木、フェンス、植物、照明、駐車された車両、または任意の他の類型の障害物を含み得る。動的な障害物の例は、限定されないが、他のＵＡＶ、他の可動物体（例えば、可動乗り物）、人間、動物、凧、または移動することができる任意の他の類型の障害物を含み得る。動的な障害物については、ＵＡＶの予測された飛行経路に沿う動的な障害物とＵＡＶとの間の衝突が起こりそうか、または差し迫っているかどうかを決定するために、動的な障害物の予測される経路が評価され得る。
障害物は、ＵＡＶ、乗り物、任意の他の物体、またはそれらの任意の組合せによって検出され得る。ＵＡＶ、乗り物、および／または任意の他の物体は、互いに通信可能であることができ、検出された障害物に関する情報を共有することが可能であり得る。例えば、ＵＡＶの１つ以上のセンサは、障害物を検出するために使用され得る。ＵＡＶは、次に障害物を回避するためにＵＡＶの航路を変更することができる。別の実施例では、乗り物は、障害物を検出するために乗り物の１つ以上のセンサを使用することができる。乗り物は、障害物を回避するためにＵＡＶの航路をＵＡＶに変更させる情報をＵＡＶに送ることができる。乗り物は、ＵＡＶの航路を変更するためにコマンドをＵＡＶに送ることができる。別の実施例では、乗り物は検出された障害物に関する情報をＵＡＶに送ることができ、ＵＡＶはＵＡＶの航路を変更するかどうか、かつ／または航路をどのように変更するか、を決定することができる。ＵＡＶは、乗り物単独からの情報を、またはＵＡＶもしくは任意の他の物体からの検出された情報を組み合わせて、検討することができる。いくつかの場合では、障害物自体などの他の物体は、障害物の存在を示す１つ以上の信号を提供することができる。
障害物を検出するために使用することができるセンサの実施例は、ビジョンセンサ、熱センサ、超音波センサ、ライダー、ＧＰＳ、ソナー、レーダー、振動センサ、磁気センサ、または本明細書の他の箇所で説明されるような任意の他の類型のセンサを含み得る。センサの任意の組合せを使用することができる。障害物の存在を示す信号の実施例は、光、色、画像、言葉、音、振動、磁気的信号、電場、熱パターン、無線信号、または任意の他の類型の信号を含み得る。
一部の実装形態では、障害物は、乗り物および／またはＵＡＶが移動する環境に関して既知である情報に基づいて、検出することができる。例えば、地理的情報を利用することができる。地理的情報の実施例は、ローカルの地図情報を含み得る。いくつかの場合では、地形図の情報、またはローカルの構築物、もしくは静的な障害物であり得る他の類型の物体に関する地図情報が提供され得る。例えば、トンネルの存在が既知であり、かつトンネルに対する乗り物および／またはＵＡＶの場所が既知である場合、トンネルが乗り物上に着陸するＵＡＶに対して障害物となり得るかどうかが決定され得る。
移動する随伴乗り物上にＵＡＶを着陸させる方法は、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニット駆動するコマンド信号を生成することと、それによって移動する乗り物に対するＵＡＶの位置決めを制御することと、を含み得る。ＵＡＶは、移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動することができる。移動軌道に沿う障害物を検出することができる。ＵＡＶの移動軌道は、障害物を回避するために変更することができる。
ＵＡＶの移動軌道は、予めプログラムされた命令のセットに従って変更することができる。例えば、新しい移動軌道は、障害物を十分に回避するようにＵＡＶの移動軌道を変更すると共にＵＡＶの移動を乗り物の移動と同じ方向に維持するように、計算され得る。一実施例では、ＵＡＶの高度は障害物を回避するように変更することができ、横方向の軌道および／または速度は乗り物の移動と一致するように実質的に同じに維持され得る。他の場合では、障害物を回避するためにＵＡＶの横方向の軌道を変更することが必要になることがある。軌道は、障害物を回避しながら同時にＵＡＶの飛行に混乱をほとんど与えないように変更され得る。障害物が一旦クリアされると、ＵＡＶは乗り物上に着陸する態勢になることができる。例えば、トンネルを回避するためにＵＡＶの高度を増加させる場合、乗り物とＵＡＶがトンネルを一旦クリアすると、ＵＡＶは乗り物上に着陸する態勢になることができる。
着陸シーケンスがＵＡＶと乗り物との間で開始されると、ＵＡＶは人の制御を必要とせずに自動的に着陸することができる。例えば、ユーザーは、ＵＡＶが着陸するためのオプションを選択することができる。自動化着陸シーケンスが起こり得る。ＵＡＶは、乗り物上に自律的に着陸することが可能であり得る。障害物回避はまた、自律的に起こり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、ＵＡＶが乗り物上に着陸する間、ＵＡＶを制御することができる。例えば、ユーザーは、ＵＡＶが着陸する間、遠隔制御器を用いてＵＡＶを手動で制御することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、乗り物の乗員、または任意の他の人であり得る。ユーザーは、障害物回避を行うためにＵＡＶを手動で制御することができる、かつ／または自律制御が障害物回避を行うことを引き受けることができる。
図４は、本発明の実施形態に従ってＵＡＶが乗り物から離陸することを試みるときに、障害物回避を実現する実施例を示す。例えば、ＵＡＶ４１０は、乗り物４２０から離陸することを試みることができる。障害物４３０は、乗り物から離陸するためのＵＡＶの飛行軌道内に存在することができる。ＵＡＶは、障害物がクリアされるまで離陸することを遅らせることができる、または、障害物を回避するためにその飛行軌道を変更することができる。
一実施例では、ＵＡＶ４１０は、乗り物４２０から離陸することを試みることができる。乗り物は動作していてもよい。いくつかの場合では、乗り物は、ＵＡＶが乗り物から離陸することを試みている間、移動することができる。乗り物は、速度Ｖ ＶＥＨＩＣＬＥ で移動することができる。ＵＡＶは、乗り物から離陸するための飛行経路を有することができる。ＵＡＶおよび／または乗り物は、ＵＡＶの経路内に障害物４３０が存在するかを検出することが可能であり得る。乗り物から離陸するためのＵＡＶの飛行経路内に障害物が存在すると、ＵＡＶは障害物がクリアされるまで離陸することを待機することができる。別の実施例では、ＵＡＶがすでに離陸した、または離陸しようとしている場合もあり、ＵＡＶの経路は障害物を回避するために変更され得る。例えば、ＵＡＶは、乗り物から離陸するために上昇している場合もある。しかしながら、障害物が妨げになる場合、ＵＡＶの高度は、障害物を回避するために、より高速に増加することができる、維持することができる、または減少することができる。ＵＡＶがまだ離陸していなかった場合、ＵＡＶは乗り物上に留まることができる。ＵＡＶが離陸していた場合、ＵＡＶは、障害物がクリアされるまで乗り物上に着陸するために下降して戻ることができる。ＵＡＶは、障害物を回避するために新しい飛行経路（例えば、Ｖ ＵＡＶ に沿う）を有することができる。
障害物４３０は、ＵＡＶの予測された飛行経路内に存在する可能性がある任意のアイテムであり得る。障害物は、仮にＵＡＶが障害物と衝突した場合にＵＡＶを損傷する可能性があるアイテムであり得る。前述のように、障害物は静的な障害物または動的な障害物であり得る。例えば、静的な障害物は静止したままであることができ、一方動的な障害物は移動することができる。動的な障害物について、動的な障害物の予測された経路は、ＵＡＶの予測された飛行経路に沿う動的な障害物とＵＡＶとの間の衝突が起こりそうか、または差し迫っているかどうかを決定するために評価され得る。乗り物の移動を考慮する場合もある。例えば、ＵＡＶが乗り物上に載っている場合、離陸する際のＵＡＶの経路は、ＵＡＶの飛行経路を決定するために乗り物の移動を考慮することができる。
障害物は、ＵＡＶ、乗り物、任意の他の物体、またはそれらの任意の組合せによって検出することができる。ＵＡＶ、乗り物、および／または任意の他の物体は、互いに通信可能であることができ、検出された障害物に関する情報を共有することができる。例えば、障害物を検出するためにＵＡＶの１つ以上のセンサを使用することができる。ＵＡＶは、次に障害物を回避するためにＵＡＶの航路を変更する、または離陸することを待機することができる。別の実施例では、乗り物は、障害物を検出するために乗り物の１つ以上のセンサを使用することができる。乗り物は、障害物を回避するためにＵＡＶがＵＡＶの航路を変更する、または離陸することを待機することができる情報をＵＡＶに送ることができる。乗り物は、ＵＡＶの航路を変更する、または離陸することを待機するためのコマンドをＵＡＶに送ることができる。別の実施例では、乗り物は検出された障害物に関する情報をＵＡＶに送ることができ、ＵＡＶは、ＵＡＶの航路を変更するかどうか、および／またはどのように航路を変更するか、または離陸することを待機するかどうかを決定することができる。ＵＡＶは、乗り物単独からの情報を、またはＵＡＶもしくは任意の他の物体からの検出された情報と組み合わせて、検討することができる。いくつかの場合では、障害物自体などの他の物体は、障害物の存在を示す１つ以上の信号を提供することができる。
一部の実装形態では、障害物は、乗り物および／またはＵＡＶが移動している環境に関する既知の情報に基づいて検出され得る。例えば、地理的情報を利用することができる。地理的情報の例は、ローカル地図情報を含み得る。いくつかの場合では、地形図情報、またはローカルの構築物もしくは静的な障害物であり得る他の類型の物体に関する地図情報が提供され得る。例えば、トンネルの存在が既知であり、かつ大きな木に対する乗り物および／またはＵＡＶの場所が既知である場合、その木が乗り物から離陸するＵＡＶに対して障害物となるかどうかが決定され得る。
ＵＡＶを移動する随伴乗り物から離陸させる方法は、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットを駆動するコマンド信号を生成することと、それによって移動する乗り物に対するＵＡＶの位置決めを制御することと、を含み得る。ＵＡＶは、移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動することができる。ＵＡＶは、移動する乗り物から離陸するために計画された移動軌道を有することができる。移動軌道に沿う障害物を検出することができる。ＵＡＶの移動軌道は、障害物を回避するために変更することができる、ＵＡＶは乗り物上に留まることもできる、またはＵＡＶは乗り物上に戻って着陸することもできる。ＵＡＶの移動軌道を変更することは、ＵＡＶを乗り物上に留まらせること、および／または乗り物上に戻して着陸させることを含み得る。
ＵＡＶの移動軌道は、予めプログラムされた命令に従って変更することができる。例えば、新しい移動軌道は、障害物を十分に回避するようにＵＡＶの移動軌道を変更することができ、ＵＡＶがまだ乗り物上に載っている間に乗り物の移動に対して同じ方向に移動するＵＡＶに適応するように、計算され得る。一実施例では、ＵＡＶの高度は、障害物を回避するように変更することができ、同時に横方向の軌道および／または速度は、乗り物の移動と一致するように実質的に同じに維持され得る。他の場合では、ＵＡＶの横方向の軌道は、障害物を回避するように変更され得る。軌道は、障害物を回避しながら同時にＵＡＶの飛行に混乱をほとんど与えないように変更され得る。障害物が一旦クリアされると、ＵＡＶは予めプログラムされた命令またはユーザーからの制御に応じて離陸する、かつ／または自由に飛行する。例えば、ＵＡＶの高度が木を回避するために減少される場合、ＵＡＶの高度は木を一旦通過すると増加させることができ、ＵＡＶはミッションを行うために前方に飛行することが可能であり得る。
離陸シーケンスがＵＡＶと乗り物との間で開始されると、ＵＡＶは人間の制御を必要とせずに自動的に離陸することができる。例えば、ユーザーは、ＵＡＶが離陸するためのオプションを選択することができる。自動化離陸シーケンスが起こり得る。ＵＡＶは、乗り物から自律的に離陸することが可能であり得る。障害物回避もまた、自律的に起こり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、ＵＡＶが乗り物から離陸している間にＵＡＶを制御することができる。例えば、ユーザーは、ＵＡＶが離陸している間に、遠隔制御器を用いて、ＵＡＶを手動で制御することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、乗り物の乗員、または任意の他の人であり得る。ユーザーは障害物回避を行うためにＵＡＶを手動で制御することができる、かつ／または自律的制御が障害物回避を行うことを引き受けることができる。
障害物回避は、ＵＡＶが飛行している間に起こり得る。障害物回避は、ＵＡＶが乗り物から離陸する間、ＵＡＶが乗り物上に着陸する間、およびＵＡＶが飛行している間の任意の時点で、起こり得る。例えば、ＵＡＶは、乗り物に対する飛行経路に沿って飛行している場合がある。ＵＡＶは、ユーザーからの手動の遠隔のコマンドに直接に応答して飛行経路に沿って飛行している場合がある。ＵＡＶは、所定の飛行経路に従って乗り物に対する飛行経路に沿って飛行している場合がある。
ＵＡＶの計画された飛行経路を決定することができる。計画された飛行経路は、前述のように、ＵＡＶが乗り物上に着陸する、または乗り物から離陸するための飛行経路を含み得る。計画された飛行経路は、本明細書の他の箇所で説明したように、ＵＡＶが乗り物に対して移動するための飛行経路を含み得る。計画された飛行経路は、ＵＡＶが乗り物の直前を移動するためのものであり得る。計画された飛行経路は、ＵＡＶが乗り物の前方を所定距離で移動するためのものであり得る。計画された飛行経路は、ＵＡＶが乗り物の所定の範囲内で移動するための飛行経路を含み得る。ＵＡＶの飛行経路内に障害物が検出されると、それに応じてＵＡＶの飛行経路を変更することができる。ＵＡＶの高度および／または緯度は、障害物を回避するために変更することができる。ＵＡＶの機内のプロセッサは、ＵＡＶが障害物を回避して飛行するための方向および／または速度を決定することができる。障害物が一旦クリアされると、ＵＡＶの飛行経路は、計画されたＵＡＶの飛行経路または移動軌道に復帰することができる。
図５は、本発明の実施形態に従うＵＡＶと乗り物との間の機械的接続の実施例を示す。ＵＡＶ５１０は、乗り物５２０にドッキングすることができる。接続は、ＵＡＶのドッキング構成要素５３０と乗り物のドッキング構成要素５４０を使用して形成することができる。
ＵＡＶ５１０は、随伴乗り物５２０にドッキングすることができる。随伴乗り物は、任意の類型の乗り物であり得る。随伴乗り物は、移動が可能であり得る。随伴乗り物は、自己推進型であり得る。いくつかの場合では、随伴乗り物は、１つ以上の媒体（例えば、陸、海、空、宇宙）を横切ることが可能であり得る。ＵＡＶは、随伴乗り物が動力投入または動力遮断されている間に随伴乗り物にドッキングすることができる。ＵＡＶは、随伴乗り物が動作している間に随伴乗り物にドッキングすることができる。ＵＡＶは、随伴乗り物が静止または移動している間に随伴乗り物にドッキングすることができる。ＵＡＶは、随伴乗り物が本明細書の他の箇所に記載の任意の速度で移動している間、随伴乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。ＵＡＶは、随伴乗り物が直進している、向きを変えている、または本明細書の他の箇所に記載の任意の角度測定値などの任意の角度で回転している間、随伴乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。ＵＡＶは、風の強い状態に曝されている間、乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。例えば、ＵＡＶは、風速が本明細書の他の箇所に記載の任意の速度（例えば、約毎時５マイル、毎時１０マイル、毎時１５マイル、毎時２０マイル、毎時２５マイル、毎時３０マイル、毎時３５マイル、毎時４０マイル、毎時４５マイル、毎時５０マイル、毎時５５マイル、毎時６０マイル、毎時６５マイル、毎時７０マイル、毎時８０マイル、毎時９０マイル、または毎時１００マイル）に達するとき、乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。
ＵＡＶ５１０は、随伴乗り物の任意の部分で随伴乗り物５２０にドッキングすることができる。例えば、ＵＡＶは、乗り物の上面、乗り物の前面、乗り物の背面、乗り物の側面、乗り物の内側部分、または乗り物への取付具で随伴乗り物にドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物の屋根、乗り物の内側キャビンの上または中、乗り物のトランクの上または中、乗り物のフロントフードの上または中で、乗り物にドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物によって牽引されるキャリッジ、または乗り物へのサイドカー型取付具にドッキングすることができる。ＵＡＶは、乗り物の内側部分または乗り物の外側表面にドッキングすることができる。
ＵＡＶ５１０は、ＵＡＶが随伴乗り物にドッキングしている間、随伴乗り物５２０との接続を形成することができる。接続は、機械的接続であり得る。機械的接続は、乗り物が移動している間、本明細書の他の箇所で説明したように乗り物に固定されたＵＡＶを維持することが可能であり得る。機械的接続は、１つ以上の方向に関してＵＡＶの動きを制限することができる。例えば、機械的接続は、ＵＡＶが乗り物に対して前から後、横から横、および／または上下に移動することを防ぐことができる。あるいは、機械的接続は、前述の方向の１つ以上に関して、制限された範囲の動きを可能にするのみであってもよい。機械的接続は、乗り物にドッキングしている間、ＵＡＶが１つ以上の軸を中心に回転することを可能にすることができる。あるいは、機械的接続は、制限された方法でＵＡＶが１つ以上の軸を中心に動くことを可能にすることができる。
機械的接続は、ＵＡＶの一部分５３０と乗り物のドッキングステーションの一部分５４０との間に形成され得る。接続を形成することができるＵＡＶの一部分は、ＵＡＶの下側表面上にあってもよい。いくつかの実施例では、接続を形成するＵＡＶの一部分は、ＵＡＶの着陸スタンドなどの延在部であり得る。着陸スタンドは、ＵＡＶが空中にない間、ＵＡＶの重量を支えるように構成され得る。いくつかの場合では、接続を形成するＵＡＶの一部分は、ＵＡＶの底面、側面、または上面などのＵＡＶの筐体の表面であり得る。いくつかの場合では、筐体自体が接続を形成する一部分であり得る。他の場合では、ＵＡＶの突出部、窪み部、または任意の他の部分が接続を形成するために使用され得る。ＵＡＶは、接続を形成するためにＵＡＶに対して移動する（例えば、延出する、後退する）ことができる一部分を備えてもよい。一実施例では、ＵＡＶの接続部材は、ＵＡＶが飛行している間、後退した状態にあることができ、ＵＡＶが乗り物のドッキングステーションとドッキングしているときに接続を形成するために延出することができる。
乗り物の接続構成要素５４０は、ＵＡＶの構成要素５３０と機械的な接続を形成することができる。これらの構成要素は、互いに直接に物理的に接触することができる。乗り物の接続構成要素は、乗り物から突出する、乗り物内に窪む、または乗り物の表面の一部となる、ことができる。いくつかの場合では、乗り物の接続構成要素は、後退可能および／または延在可能であり得る。例えば、それらは、ＵＡＶが乗り物から外れている間、後退した状態にあることができ、ＵＡＶが乗り物にドッキングしているとき、ＵＡＶを受け取るために延出することができる。
いくつかの場合では、ＵＡＶおよび乗り物の構成要素は、インターロックであり得る。１つの場合では、ＵＡＶの構成要素の一部分は、接続を形成するために乗り物の別の部分を把持する、または囲むことができる、またはその逆も可能である。いくつかの場合では、爪もしくはカバーがＵＡＶを捕捉するために乗り物から出ることができる、または爪もしくはカバーが乗り物の一部分を捕捉するためにＵＡＶから出ることができる。いくつかの実施例では、１つ以上の接続構成要素の間に機械的把持を提供することができる。機械的把持は、前述の任意の方向に関してＵＡＶが乗り物に対して移動することを防ぐことができる。他の実施形態では、ストラップ、フックとループのファスナー、ねじれファスナー、スライドとロック構成要素、または把持を使用することができる。任意選択的に、乗り物に接続されたＵＡＶを保持するためにプラグ、またはオス型／メス型構成要素インターフェースを使用することができる。
一実施例では、乗り物のためのドック設計は、乗り物の接続構成要素５４０のようにＹ形反転空洞を備え得る。Ｙ形反転空洞は、誤差を許容することができ、容易な航空機の着陸を可能にすることができる。いくつかの場合では、Ｙ形反転空洞は、ＵＡＶの接続構成要素５３０を空洞の中央または底部領域に漏斗方式で位置合わせることに有用であり得る。Ｙ形反転空洞は、上部に逆円錐形状または上部に任意の他の類型の形状を有することができる。乗り物の接続構成要素は、ＵＡＶを所望の接続スポットに向けるために有用であり得るガイドを備え得る。重力はＵＡＶを方向付けるときにガイドを補助することができる。一実施例では、ＵＡＶがガイドに当たり、ローターの動力供給を低下させてＵＡＶの重量がガイド上に載ると、ガイドはＵＡＶを所望の静止点まで下方に摺動させることができる。ＵＡＶは、次に乗り物に固定され得る。ＵＡＶを乗り物に固定するために構造を設けることができる。
いくつかの場合では、接続を提供するために磁力を使用することができる。いくつかの場合では、磁気的接続がＵＡＶの構成要素と乗り物の構成要素との間に形成され得る。いくつかの場合では、磁気的接続は、乗り物に接続されたＵＡＶを保持するためにその他の機械的支持部（把持特徴または本明細書の他の箇所に記載の他の特徴）を用いずに使用することができる。他の場合では、磁気的接続は、乗り物にドッキングしたＵＡＶを保持するために、本明細書の他の箇所に記載の特徴などの機械的支持部と組み合わせて使用することができる。
接続は、ＵＡＶが乗り物上に着陸するとＵＡＶと乗り物との間に自動的に形成され得る。結合は、乗り物のオペレータが介入せずにＵＡＶと乗り物との間で起こり得る。結合は、乗り物の内外のいずれの人も一切介入せずに起こり得る。
ＵＡＶは、乗り物のドッキングステーションにドッキングすることができる。ドッキングステーションは、ＵＡＶに接続することができる乗り物の任意の部分であり得る。ドッキングステーションは、ＵＡＶとの機械的接続を提供することができる。ドッキングステーションは、乗り物と一体化されていてもよい。ドッキングステーションは、乗り物から分離される、および／または外されなくともよい。例えば、ドッキングステーションは、乗り物の表面の一部を含み得る。任意選択的に、ドッキングステーションは、乗り物の本体パネルの一部分を含み得る。いくつかの場合では、ドッキングステーションは、乗り物の屋根を含み得る。ドッキングステーションは、ＵＡＶに接続することができる１つ以上のコネクタを含み得る。ドッキングステーションは、ＵＡＶに接続することができる１つ以上の電気コネクタを含み得る。ドッキングステーションは、ＵＡＶを少なくとも部分的に覆うことができるカバーを備え得る。
ドッキングステーションは、乗り物に組み込まれてもよい。ドッキングステーションは、製造現場で乗り物に追加することができる。ドッキングステーションは、乗り物の他の部分と共に製造することができる。一部の実施形態では、既存の乗り物にドッキングステーションが後付けすることができる。ドッキングステーションは、乗り物に恒久的に固定される、および／または取り付けられることもある。ドッキングステーションの１つ以上の構成要素は、乗り物に固定される、および／または取り付けられることもあり、分離可能であるように設計されなくてもよい。
一部の代替の実施形態では、ドッキングステーションは、乗り物から取り外し可能であってもよい。ドッキングステーションは、分離可能な方法で乗り物に追加される、または取り付けられることもある。いくつかの場合では、１つ以上のコネクタがドッキングステーションを乗り物上に保持することができる。コネクタは、ドッキングステーションを乗り物から分離するために切り離され得る。いくつかの実施例では、ドッキングステーションを乗り物に取り付けるために、クリップ、紐、クランプ、フックとループのファスナー、磁気的構成要素、ロッキング特徴、溝、スレッド、機械的ファスナー、圧入、または他の特徴を使用することができる。ドッキングステーションは、使用しないとき、乗り物から分離することができる。いくつかの場合では、ユーザーは、ユーザーの乗り物を運転したい場合もあり、随伴ＵＡＶを携えるときにドッキングステーションを使用するだけにすることができる。
ドッキングステーションは、本明細書の他の箇所で説明したように乗り物の任意の部分に取り付けることができる。ドッキングステーションは、乗り物の屋根に取り付けることができる。ドッキングステーションは、乗り物の屋根に取り付ける、かつ／または分離することができる。あるいは、ドッキングステーションは、乗り物の屋根を形成することができる、かつ／または乗り物の屋根を備えることができる。ドッキングステーションは、屋根装着具を備えることができる。屋根装着具は、ＵＡＶがその上に着陸することを可能にするように構成され得る。屋根装着具は、ＵＡＶがそこから離陸することを可能にすることができる。
ＵＡＶに関する乗り物の任意の部分に関する本明細書の任意の記載は、乗り物のドッキングステーションに提供され得る。これは、恒久的に取り付けられた、または分離可能なドッキングステーションに適用することができる。例えば、ＵＡＶと乗り物との間の機械的コネクタは、ドッキングステーション上に設けることができる。ＵＡＶと乗り物との間の電気的コネクタは、ドッキングステーション上に設けることができる。ＵＡＶと乗り物との間のデータコネクタは、ドッキングステーション上に設けることができる。ＵＡＶおよび／または乗り物に関連する計算を行うことができる制御器は、ドッキングステーション上に設けることができる。ＵＡＶを導くことに有用である、かつ／または乗り物を他の乗り物から差別することができるマーカーは、ドッキングステーション上に設けることができる。ＵＡＶと通信することができる無線通信ユニットなどの通信ユニットは、乗り物のドッキングステーション上に設けることができる。ＵＡＶを覆うことができるカバーは、ＵＡＶのドッキングステーション上に設けることができる。乗り物の構成要素または機能についての本明細書の任意の記載は、乗り物のドッキングステーションに適用することができる。
あるいは、ＵＡＶに関する乗り物の任意の部分に関する任意の記載は、乗り物のドッキングステーションである必要がない乗り物の別の部分に提供することができる。
乗り物は、乗り物上に単一のＵＡＶを着陸させることが可能であり得る。あるいは、乗り物は、乗り物上に複数のＵＡＶを着陸させることが可能であり得る。複数のＵＡＶは、乗り物に同時にドッキングすることが可能であり得る。いくつかの場合では、単一のドッキングステーションは、複数のＵＡＶが並行して乗り物にドッキングすることを可能にすることができる。他の場合では、複数のドッキングステーションは、複数のＵＡＶが乗り物にドッキングすることを可能にすることができるように乗り物上に提供することができる。複数のＵＡＶは、乗り物にドッキングすると、全てが乗り物と機械的および／または電気的接続を形成することができる。複数のＵＡＶは、同時に離陸することと、同時にまたは分散もしくは連続方式で着陸することと、が可能であり得る。
同じ類型のＵＡＶは、乗り物にドッキングすることが可能であり得る。例えば、全てのＵＡＶ（１つ以上の多数）は、同様の構成を有することができる。
他の場合では、複数の類型のＵＡＶが乗り物にドッキングすることが可能であり得る。複数の類型のＵＡＶは、一度に１台ずつ乗り物にドッキングすることができる、または複数の類型のＵＡＶは、同時に乗り物にドッキングすることができる。複数の類型のＵＡＶは、異なるフォームファクタ、形状、および／または寸法を有することができる。複数の類型のＵＡＶは、異なる飛行能力および／またはバッテリ寿命を有することができる。複数の類型のＵＡＶは、異なる推進ユニットの構成を有することができる。複数の類型のＵＡＶは、同じまたは異なる接続インターフェースを有することができる。いくつかの実施例では、複数の類型のＵＡＶは、乗り物上の同じ接続インターフェースにドッキングすることが可能であり得る。他の場合では、異なる類型のＵＡＶは、乗り物上の異なる接続インターフェースにドッキングすることができる。いくつかの場合では、乗り物上の接続インターフェースは、乗り物上の異なる接続インターフェースに接続するように調整可能であり得る。いくつかの場合では、乗り物は、乗り物に着陸することができるＵＡＶの類型を知るために１つ以上のＵＡＶと同期することができる。特定の類型のＵＡＶが着陸するために乗り物に接近すると、乗り物は、ＵＡＶが乗り物に接続することを可能にするために必要であるように接続インターフェースを維持する、または調整することができる。異なる類型のＵＡＶが着陸するために乗り物に接近すると、乗り物は、他の類型のＵＡＶが乗り物に接続することを可能にするために必要であるように接続インターフェースを調整することができる。接続の調整は、コネクタの構成要素の１つ以上の寸法または位置を変更することを含み得る。この調整はまた、異なる類型のコネクタを交換することを含み得る。
いくつかの場合では、乗り物は、一度に乗り物上に着陸する１台、２台、３台、４台、５台、６台、７台、８台、９台、１０台以上のＵＡＶを収容することが可能であり得る。乗り物は、同じ類型のＵＡＶまたは異なる特性を有する異なる類型のＵＡＶを収容することができる。
図６は、本発明の実施形態に従うＵＡＶと乗り物との間の機能的接続の実施例を示す。ＵＡＶ６１０は、乗り物６２０にドッキングするように構成され得る。ＵＡＶは、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個以上の機内構成要素６３０、６４０を備え得る。乗り物は、ＵＡＶと相互作用するように構成された１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個以上の機内構成要素６５０、６６０、６７０を備え得る。接続６８０は、ＵＡＶの１つ以上の構成要素と乗り物の１つ以上の構成要素との間に形成され得る。
ＵＡＶ６１０は、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、乗り物６２０上に載っていることができる。乗り物は、ＵＡＶの重量を支えていることができる。ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、ＵＡＶと乗り物との間に機械的接続が形成され得る。乗り物は、ＵＡＶを受け取るように構成されたドッキングステーションを機内に有することができる。あるいは、ＵＡＶは、乗り物上の任意の場所に着陸するように構成され得る。ドッキングステーションは、任意選択的に電気的接続６８０がＵＡＶと乗り物との間に形成されることを可能にすることができる。電気的接続は有線接続であってもよい。いくつかの場合では、電気的接続は誘導結合であってもよい。ＵＡＶの導電性要素は、乗り物の導電性要素と接触することができる。この接続は、ＵＡＶと乗り物との間の通信を可能にすることができる任意の接続であり得る。一部の実施形態では、接続は、光学的コネクタ、無線コネクタ、有線コネクタ、または任意の他の類型のコネクタを含み得る。いくつかの場合では、複数のコネクタおよび／または複数の類型のコネクタがＵＡＶと乗り物との間に使用され得る。複数のコネクタは、複数の類型の物理的コネクタを含み得る。
例えば、乗り物のドッキングステーションは、ＵＡＶがドッキングステーション上に着陸したときにＵＡＶの１つ以上の対応する構成要素に接続するように構成された１つ以上の構成要素を組み込むことができる。ＵＡＶは、特定の向きでドッキングステーション上に着陸することが必要となることがある、またはＵＡＶの複数の向きが所望のドッキングを可能にすることがある。いくつかの場合では、ＵＡＶを所望の向きに導くことに有用であり得る１つ以上のガイド特徴をドッキングステーション上に提供することができる。いくつかの場合では、ドッキングステーション上のガイド特徴は、ＵＡＶを１つ以上の特定の向きで着陸するように誘導することができる物理的構成要素であり得る。任意選択的に、ガイド特徴は、所望の機械的、電気的、および／または通信接続を生じさせるためにＵＡＶを所望の向きへ導くことができる。
ＵＡＶは、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個以上の機内構成要素６３０、６４０を含み得る。このような構成要素の実施例は、限定されないが、機内制御器、データ記憶ユニット、通信ユニット、エネルギー保存ユニット、センサ、キャリアペイロード、推進ユニット、および／または任意の他の構成要素を含み得る。本明細書に記載の構成要素の任意の組合せは、ＵＡＶ内に提供され得る。
乗り物は、ＵＡＶと相互作用するように構成された１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個以上の機内構成要素６５０、６６０、６７０を含み得る。このような構成要素の実施例は、限定されないが、制御器、データ記憶ユニット、通信ユニット、エネルギー保存ユニット、センサ、および／または任意の他の構成要素であり得る。本明細書に記載の構成要素の任意の組合せは、乗り物の機内に提供され得る。
一実装形態では、ＵＡＶは機内のＵＡＶのエネルギー保存ユニットを有することができ、乗り物は機内の乗り物のエネルギー保存ユニットを有することができる。エネルギー保存ユニットは、１つ以上のバッテリを備え得る。いくつかの場合では、エネルギー保存はバッテリパックであり得る。バッテリパックは、直列で、並列で、またはそれらの任意の組み合わせで接続された１つ以上のバッテリを備え得る。ＵＡＶのエネルギー保存ユニットは、ＵＡＶの１つ以上の構成要素に動力供給することができる。乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物の１つ以上の構成要素に動力供給することができる。例えば、乗り物のエネルギー保存ユニットはまた、乗り物の照明、パワードアロック、パワーウィンドウ、および／またはラジオに動力供給できる。一実施例では、乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物のバッテリであり得る。他の場合では、乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物の任意の他の構成要素に動力供給するために使用されない乗り物の機内のバッテリパックであり得る。
任意のエネルギー保存ユニットは、１つ以上のバッテリを有することができる。当技術分野で公知の、または後に開発された任意のバッテリの化学的性質を有するバッテリを使用することができる。いくつかの場合では、バッテリは、鉛蓄電池、制御弁式鉛蓄電池（例えば、ゲル電池、吸収式ガラスマットバッテリ）、ニッケル／カドミウム（ＮｉＣｄ）電池、ニッケル／亜鉛（ＮｉＺｎ）電池、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池、またはリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池であり得る。バッテリセルは、直列で、並列で、またはそれらの任意の組合せで接続され得る。バッテリセルは、単一のユニットまたは複数のユニットとして一緒にパッケージ化され得る。バッテリは、再充電可能なバッテリであり得る。
ＵＡＶが飛行しているとき、ＵＡＶはＵＡＶのエネルギー保存ユニットを放電することができる。ＵＡＶが乗り物にドッキングしているとき、ＵＡＶはＵＡＶのエネルギー保存ユニットと乗り物のエネルギー保存ユニットとの間に接続を形成することができる。乗り物のエネルギー保存ユニットは、ＵＡＶのエネルギー保存ユニットを充電するために使用され得る。一実施例では、ＵＡＶが乗り物上に着陸すると、ＵＡＶのエネルギー保存の充電状態が評価され得る。乗り物は、ＵＡＶの充電状態が閾値未満に降下したとき、ＵＡＶを充電することができる。乗り物は、ＵＡＶが完全に充電されていないとき、ＵＡＶを充電することができる。他の場合では、乗り物は、ＵＡＶのエネルギー保存ユニットの充電状態にかかわらずにＵＡＶのエネルギー保存ユニットを自動的に充電することができる。乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物が移動しているとき、充電することができる。充電は、ＵＡＶと乗り物との間の物理的接続を介して起こり得る。他の場合では、誘導充電が使用され得る。このように、ＵＡＶは乗り物が動いている間に充電することができ、ＵＡＶは必要に応じて発進することができるシステムによって利点が提供され得る。これは、乗り物が移動している間にＵＡＶが乗り物から複数回離陸することを可能にすることができる。
ＵＡＶは、ＵＡＶのエネルギー保存ユニットが完全に充電されると、任意の時間長で飛行することが可能であり得る。例えば、ＵＡＶは、完全に充電されると約１０時間、９時間、８時間、７時間、６時間、５時間、４時間、３．５時間、３時間、２．５時間、２時間、１．５時間、１時間、５５分、５０分、４５分、４０分、３５分、３０分、２５分、２０分、１５分、１０分、５分、３分、または１分以上の連続飛行が可能であり得る。あるいは、ＵＡＶは、本明細書に記載の任意の時間未満で飛行することが可能であるだけでもよい。あるいは、ＵＡＶは、本明細書に記載の任意の２つの値の間に入る時間の範囲内で飛行することが可能であってもよい。飛行時間は、ＵＡＶが単独で飛行機能を行う期間であり得る。飛行時間は、ＵＡＶが飛行している間にＵＡＶがペイロードまたはセンサから画像データまたは他の類型のデータを送信することを含み得る。
乗り物は、ＵＡＶを迅速に充電することが可能であり得る。例えば、ＵＡＶは、完全放電状態から完全充電状態へ、約８時間、７時間、６時間、５時間、４．５時間、４時間、３．５時間、３時間、２．５時間、２時間、１．５時間、１時間、４５分、３０分、２０分、１５分、１２分、１０分、８分、７分、６分、５分、４分、３分、２分、１分、３０秒、または１０秒以内で充電することができる。あるいは、充電は、本明細書に記載の任意の時間値より長くかかってもよい。充電は、本明細書に記載の任意の２つの値の間に入る時間の範囲内で起こってもよい。いくつかの場合では、充電時間は飛行時間未満であり得る。他の場合では、充電時間は飛行時間以上であり得る。充電時間と飛行時間との間の比は、約１０：１、８：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１、１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：８、または１：１０であり得る。
乗り物は、任意の電圧および電流入力を用いてＵＡＶを充電することが可能であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶのエネルギー保存ユニットは、乗り物のバッテリの充電電圧に対応する充電電圧を受け取ることができる。例えば、乗り物が１２Ｖのバッテリを使用している場合、ＵＡＶのエネルギー保存ユニットは、１２Ｖで充電され得る。他の実施例では、約１Ｖ、３Ｖ、５Ｖ、７Ｖ、１０Ｖ、１４Ｖ、１６Ｖ、１８Ｖ、２０Ｖ、２４Ｖ、３０Ｖ、３６Ｖ、４２Ｖ、または４８Ｖを使用することができる。
代替の実施形態では、ＵＡＶのエネルギー保存ユニットは、ＵＡＶから分離可能なバッテリパックであり得る。いくつかの実施例では、乗り物上のドッキングステーションは、ＵＡＶのバッテリパックと交換することができる別のバッテリパックを有することができる。乗り物上のドッキングステーションは、人の介入を必要とせずにバッテリパックの自動化された交換を可能にすることができる１つ以上の構成要素を有することができる。ロボットアームまたは他の特徴をバッテリパックを交換するために使用することができる。
１つ以上のバッテリパックを乗り物の機内に保存することができる。バッテリパックは、乗り物に保存されている間に充電することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶのためのバッテリパックは、乗り物が動作している、かつ／または移動している間に乗り物のバッテリによって充電され得る。いくつかの場合では、ＵＡＶのバッテリパックを充電するために再生可能なエネルギー源を使用することができる。例えば、ＵＡＶのバッテリパックを充電するためにソーラーパワーを使用することができる。再生可能なエネルギー源は、本明細書の他の箇所でより詳細に説明される。
バッテリパックは、このようにＵＡＶの消耗したバッテリと交換されると、完全に充電された、または部分的に充電された状態になることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶが乗り物にドッキングすると、ＵＡＶのバッテリの充電状態を評価することができる。一部の実施形態では、充電状態に依存して、ＵＡＶのバッテリを充電することができる、またはＵＡＶのバッテリを新しいバッテリと交換することができる。いくつかの場合では、新しいバッテリの充電状態も同様に評価され得る。
ＵＡＶは、データ記憶ユニットを備えることができる。データ記憶ユニットは、１つ以上の行動を行うためのコード、ロジック、または命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる１つ以上のメモリユニットを備えることができる。データ記憶ユニットは、ＵＡＶの飛行に役に立つ機内のデータを含むことができる。これは、１つ以上の場所に関する地図情報および／または規則を含むことができる。ＵＡＶのデータ記憶ユニットは、ＵＡＶが飛行している間に新しい情報で更新することができる。ＵＡＶのデータ記憶ユニットは、連続的に、周期的に、または事象に応じて、更新することができる。他の場合では、ＵＡＶのデータ記憶ユニットは、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間に新しい情報で更新することができる。例えば、エネルギーおよび／または飛行時間を節約するために、新しいデータは、ＵＡＶの動作に重要でない限り、ＵＡＶが飛行している間にＵＡＶに送られないこともあり、ＵＡＶは、ＵＡＶが乗り物に接続されているときに定期的な更新を受け取ることができる。いくつかの場合では、データの有線送信が乗り物のデータ記憶ユニットからＵＡＶのデータ記憶ユニットへ起こり得る。例えば、接続６８０は、データが乗り物のデータ記憶ユニットからＵＡＶのデータ記憶ユニットへ送られることを可能にするように提供され得る。これは、データの迅速な転送を可能にすることができる。乗り物のデータ記憶ユニットは、連続的に、周期的に、または事象に応じて、更新することができる。乗り物のデータ記憶ユニットは、無線で更新することができる。乗り物のデータ記憶ユニットは、ドッキングステーションの一部であってもよく、または乗り物に一体化されてもよい。
データ記憶ユニットからのデータは、ＵＡＶの制御器によって利用され得る。ＵＡＶの制御器は、ＵＡＶの飛行の態様を制御することができる。ＵＡＶが自律飛行モードにあるとき、制御器は、ＵＡＶの推進ユニットの動作を制御するコマンド信号を生成することによってＵＡＶの動作を制御することができる。ＵＡＶが遠隔から手動で制御されているとき、制御器は、遠隔制御器から信号を受け取り、遠隔制御器からの信号に基づいてＵＡＶの推進ユニットへのコマンド信号を生成することができる。
いくつかの場合では、ＵＡＶはデータを乗り物に送信することができる。例えば、ＵＡＶのペイロードまたはセンサによって集められたデータは、乗り物に送信することができる。一実施例では、ペイロードは、画像データを乗り物に送信することができるカメラなどの撮像デバイスであり得る。データは、実時間で送信することができる。いくつかの場合では、全てのデータは、実時間で乗り物にストリーミングすることができる。他の場合では、データの一部、またはより低分解能のデータを、実時間で乗り物にストリーミングすることができる。データの残りは、ＵＡＶが乗り物にドッキングしているときに、乗り物に提供され得る。接続６８０は、データをＵＡＶのデータ記憶ユニットから乗り物のデータ記憶ユニットへ転送することを可能にすることができる。
いくつかの場合では、双方向通信がＵＡＶと乗り物との間に提供され得る。双方向通信は、ＵＡＶが飛行している間に、および／またはＵＡＶが乗り物にドッキングしている間に、起こり得る。ＵＡＶと乗り物は、それぞれ通信インターフェースを有することができる。通信インターフェースは、ＵＡＶと乗り物との間の無線通信を可能にすることができる。いくつかの場合では、通信インターフェースは、ＵＡＶと乗り物がドッキングしているときなどに、ＵＡＶと乗り物との間の有線通信を可能にすることができる。いくつかの場合では、複数の類型の通信インターフェースが、異なる状況で起こり得る異なる類型の通信のためにＵＡＶおよび／または乗り物に提供され得る。
ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、エネルギーおよび／またはデータの転送が起こり得る。乗り物へのＵＡＶのドッキングは、エネルギーおよび／またはデータの迅速な輸送を可能にすることができる物理的接続を可能にすることができる。転送は、単方向（例えば、乗り物からＵＡＶへ、またはＵＡＶから乗り物へ）または双方向であり得る。
図７は、本発明の実施形態に従って、カバー内で乗り物にドッキングされたＵＡＶの実施例を示す。ＵＡＶ７１０は、乗り物７２０にドッキングすることができる。乗り物は、ＵＡＶが乗り物にドッキングすることを可能にすることができるドッキングステーションを機内に有することができる。ドッキングステーションは、カバー７３０を備えることができる。カバーは、ＵＡＶを完全に、または部分的に囲むことができる。
カバー７３０は、任意の形状または寸法を有することができる。いくつかの場合では、カバーは、丸くなったポッド状の形状を有することができる。カバーは、ポットの蓋の形状を有することができる。例えば、カバーは、半球または半楕円であり得る。カバーは、角がない、丸い角、または鋭い角を有することができる。他の場合では、カバーは、円筒または半円筒形状、角柱形状、半バッキーボール形状、または任意の他の類型の形状を有することができる。いくつかの場合では、カバーは、空気力学的であるように設計され得る。カバーは、乗り物が移動しているときに乗り物上の抗力を減少させるように設計され得る。カバーは、乗り物が移動しているときに揚力を縮小する、または生じないように設計され得る。カバーは、カバーが無い乗り物と比較して乗り物上の空気力学的な揚力および／または抗力を減少させることができる。カバーは、乗り物が移動しているとき、乗り物が移動しているときのカバーによって下向きの力が提供されるように設計され得る。いくつかの場合では、カバーは、乗り物上のスポイラーと同様の効果を提供することができる。
カバーは、ＵＡＶを完全に覆うような寸法で形成することができる。いくつかの場合では、カバーの最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、対角線、または直径）は、ＵＡＶの最大寸法（例えば、それぞれの長さ、幅、高さ、対角線、または直径）よりも大きくすることができる。カバーは、乗り物の横方向の寸法を超えないような寸法で形成することができる。カバーは、乗り物の高さに加算してもしなくてもよい。
カバーは、単一の一体的な部材から形成され得る。カバーは、互いに恒久的に取り付けられた複数の部品から形成され得る。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材から形成され得る。
カバーは、再生可能なエネルギー源によって動力供給することができる。いくつかの実施例では、再生可能なエネルギー源は、ソーラーパワー、風力発電、または任意の他の類型の再生可能な動力であり得る。例えば、１つ以上の光起電力セルおよび／またはパネルを乗り物の機内に設けることができる。光起電力ユニットは、カバー自体に設けることができる。あるいは、それは、乗り物の任意の他の表面に設けることができる。光起電力ユニットは、太陽光エネルギーを集め、それを電気に変換することができる。電気は、乗り物のドッキングステーションなどの乗り物の１つ以上の構成要素に直接に動力供給するために使用され得る。電気は、カバーに動力供給するために使用され得る。カバーは、ソーラーパワーによって生成された電気を使用して開閉することができる。ＵＡＶのバッテリは、ソーラーパワーによって生成された電気を使用して直接に充電することができる。ＵＡＶのバッテリは、ＵＡＶの機内にあってもよい、または乗り物に保存されてＵＡＶで交換されてもよい。光起電力セルによって生成された電気は、エネルギー保存ユニットに保存することができる。カバーまたはバッテリ充電などの乗り物の１つ以上の構成要素に動力供給するための電気は、エネルギー保存ユニットから提供することができる。
別の実施例では、再生可能なエネルギーは太陽光熱を利用することができる。液体は、ソーラーパワーを使用して加熱することができ、乗り物の１つ以上の構成要素に動力供給するために使用され得る電気を生成するために使用することができる。電気は、必要に応じて乗り物の１つ以上の構成要素に動力供給するためにエネルギー保存デバイスに保存することができる。これは、（ＵＡＶの機内の、またはＵＡＶで交換対象の）ＵＡＶのバッテリを充電することを含み得る。
風力発電は、その他の実施例で使用され得る。乗り物が移動している間、それは発電するために使用することができる多量の風を受けることができる。例えば、乗り物は、発電するために使用することができる１つ以上のブレードを回転させることができる。電気は、乗り物の１つ以上の構成要素に動力供給するために使用することができる。電気は、必要に応じて乗り物の１つ以上の構成要素に動力供給するためにエネルギー保存デバイスに保存することができる。これは、（ＵＡＶの機内の、またはＵＡＶで交換対象の）ＵＡＶのバッテリを充電することを含み得る。
再生可能な動力源は、本明細書に記載の１つ以上の構成要素に動力供給するために他の動力源と組み合わせて使用することができる。再生可能なエネルギー源は、乗り物の動力源に補助的な動力を提供することができる。
ＵＡＶが乗り物にドッキングしている間、カバーはＵＡＶを覆うことができる。任意選択的に、カバーはＵＡＶを完全に囲んでもよい。カバーは、乗り物のための流体密封シールを提供することができる。カバーと乗り物との間のシールは、気密であり得る。これは、カバー内で空気が流れて乗り物への抗力を増加させることを防ぐことができる。ＵＡＶがカバーの下で保護されるとき、ＵＡＶは、風、雨、および他の環境的条件から保護され得る。カバーは、耐水性であり得る。乗り物とのカバーの接続は、水密性であることができ、それがＵＡＶを囲んでいるとき、水はカバー内に入ることができない。任意選択的に、カバーは不透明であってもよい。カバーは、閉じられるとその内側に光が入ることを防ぐことができる。これは、ＵＡＶおよび／または乗り物への太陽による損傷を減少させることができる。あるいは、カバーは透明および／または半透明であってもよい。カバーは、光が入ること可能にすることができる。カバーは、光の所望の波長の光が入ることを可能にするために光をフィルター処理することができる。
他の実装形態では、カバーはＵＡＶを部分的に囲むことができる。カバーの内側に空気が流入することを可能にすることができるように、１つ以上の開口部が提供され得る。いくつかの場合では、開口部は、カバーおよび／またはＵＡＶによる抗力または空気力学的揚力を最小限にする、または減少させるように提供され得る。
ＵＡＶが乗り物から発進しようとするとき、カバーは開くことができる。一実施例では、カバーは軸を中心に回転することによって開くことができる。例えば、ヒンジまたは同様の構成が、カバーを乗り物または乗り物のドッキングステーションに取り付けることができる。カバーは、開いてＵＡＶを環境に露出するためにヒンジを中心に回転することができる。ＵＡＶは、次に離陸することができる。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材を有することができる。例えば、ポットの蓋構造の２つの側面が離れることができ、ＵＡＶがそこを通過して飛び出すことを可能にすることができる。側面は、それぞれヒンジを中心に回転することができる。別の実施例では、カバーは、単一のヒンジを中心に回転するのではなく、複数の軸を中心に回転することができる１つ以上の部分を含み得る。一実施例では、カバーは、以下により詳細に説明するが、複数の軸を中心に回転することが可能であり得る指向性アンテナであってもよい。別の実施例では、ヒンジを中心に回転するのではなく、カバーは、平行移動する、かつ／または横方向および／または垂直方向に移動することが可能であり得る。一実施例では、カバーの２つの部分が離れ、側方にスライドし、ＵＡＶが飛んで通過することができる中間の内側セクションを露出することができる。他の場合では、カバーは、後退することができる１つ以上の部材を備え得る。例えば、それらは、乗り物の屋根内に後退することができる。別の実施例では、それらは、互いに入子式にはめ込む、または折り重ねることができる。カバーは、ＵＡＶが乗り物から離陸することを可能にすることができる任意の複数の方法で開くことができる。
ＵＡＶが離陸して飛行するようになると、カバーは、任意選択的に再び閉じることができる。これは、乗り物が移動している間、乗り物に所望の空気力学的品質を提供することになり得る。あるいは、カバーは、ＵＡＶが飛行している間、開いたままであってもよい。いくつかの場合では、カバーの位置は、ＵＡＶが飛行している間、制御することができる。例えば、カバーの位置は、ＵＡＶの位置を追跡するために変更することができる。
ＵＡＶが着陸して乗り物にドッキングする準備ができると、カバーがＵＡＶの飛行中に閉じていた場合、カバーは開くことができる。カバーがＵＡＶの飛行中に開いたままであった場合、カバーは、ＵＡＶが着陸する間、開いたままであることができる。ＵＡＶが着陸した後、かつ／またはＵＡＶにドッキングした後、カバーは閉じることができる。
カバーは、乗り物の外側に設けることができる。ＵＡＶは、乗り物の外側部分の上に着陸することができ、カバーは乗り物の外側部分を覆うことができる。
カバーは、任意選択的に本明細書の他の箇所でより詳細に説明されるように指向性アンテナとして機能することができる。カバーのボウル形状部分は、指向性パラボラアンテナとして機能することができる。カバーは、１つ以上の回転軸を中心に移動可能であることができ、指向性アンテナがＵＡＶを指すように移動することを可能にすることができる。
図８は、本発明の実施形態に従って乗り物内にドッキングしたＵＡＶの実施例を示す。ＵＡＶ８１０は、乗り物８２０にドッキングすることができる。乗り物は、ＵＡＶが乗り物にドッキングすることを可能にするドッキングステーションを機内に有することができる。ドッキングステーションは、任意選択的に乗り物の内側にあってもよい。ドッキングステーションは、カバー８３０を含むことができる。カバーは、ドッキングステーションへのＵＡＶの接近を制御することができる。カバーは、乗り物の内部へのＵＡＶの接近を制御することができる。カバーは、ＵＡＶを完全にまたは部分的に囲む、またはそれを外側の環境から保護することができる。
カバー８３０は、任意の形状または寸法を有することができる。いくつかの場合では、カバーは、乗り物の屋根、トランク、フード、ドア、または乗り物の任意の他の部分の一部分であり得る。カバーは、乗り物の表面の台を追従するように輪郭付けすることができる。カバーは、カバーが閉じられた位置にあるとき、乗り物から突出する任意の部分を有してもしなくてもよい。カバーは、カバーが閉じられた位置にあるとき、乗り物の表面から窪む任意の部分を有してもしなくてもよい。
カバーは、ＵＡＶの通過を可能にする寸法で形成することができる。いくつかの場合では、カバーは、カバーが開いているとき、ＵＡＶが乗り物内でドッキングステーションにドッキングするためにカバーを通過して飛ぶことが可能であり得るような寸法で形成することができる。いくつかの場合では、カバーの最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、対角線、または直径）は、ＵＡＶの最大寸法（例えば、それぞれの長さ、幅、高さ、対角線、または直径）より大きくすることができる。カバーは、乗り物の横方向の寸法を超えないような寸法で形成することができる。カバーは、乗り物の高さに加算してもしなくてもよい。
カバーは、単一の一体的な部材から形成され得る。カバーは、互いに恒久的に取り付けられた複数の部材から形成され得る。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材から形成され得る。
ＵＡＶが乗り物の内側で乗り物にドッキングする間、カバーは、ＵＡＶを覆うことができる。任意選択的に、カバーが閉じているとき、ＵＡＶは、乗り物のいずれかのドアを開くことなく、乗り物に出入りすることが不能であり得る。カバーは、乗り物のための流体密封シールを提供することができる。カバーと乗り物の台との間のシールは、気密であり得る。これは、空気が乗り物内を流れて乗り物への抗力を増加させることを防ぐことができる。ＵＡＶが、乗り物内でカバーの下に保護されると、ＵＡＶは、風、雨、および他の環境的条件から保護することができる。カバーは、耐水性であり得る。乗り物とのカバーの接続は、水密性であることができ、カバーが閉じているとき、水は乗り物内に入ることができない。任意選択的に、カバーは不透明であってもよい。カバーは、閉じているとき、光がその内側に入ることを防ぐことができる。これは、ＵＡＶおよび／または乗り物への太陽による損傷を減少させることができる。あるいは、カバーは、透明および／または半透明であってもよい。カバーは、光が入ることを可能にすることができる。カバーは、光の所望の波長の光が入ることを可能にするように光をフィルター処理することができる。カバーは、サンルーフとして機能することができる。カバーは、閉じると、ＵＡＶおよび車の内側を外部条件から絶縁することができる（窓またはドアなどの車の他の特徴が開いていない限り）。
他の実装形態では、カバーは、ＵＡＶを部分的に囲むことができる。乗り物の内側に空気が流入することを可能にすることができるように、１つ以上の孔または開口部を設けることができる。
ＵＡＶが乗り物から発進しようとしているとき、カバーは開くことができる。一実装形態では、ＵＡＶは乗り物のキャビンの内側にあることができ、カバーは屋根に設けることができる。別の実装形態では、ＵＡＶは乗り物のトランクまたは後方部分内にあることができ、カバーはトランクの表面に設けることができる。別の実施例では、乗り物は乗り物の前方のフート（ｈｏｏｔ）部分に設けることができ、カバーはフードの表面に設けることができる。
一実施例では、カバーは、軸を中心に回転することにより開くことができる。例えば、ヒンジまたは同様の構成は、カバーを乗り物または乗り物のドッキングステーションに取り付けることができる。カバーは、開いてＵＡＶを環境に露出するためにヒンジを中心に回転することができる。ＵＡＶは、次に離陸することが可能になり得る。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材を有することができる。例えば、乗り物の屋根の部分の２つの側面は、離れることができ、ＵＡＶがそこを通過して飛び出ることを可能にする。それらの側面は、それぞれヒンジを中心に回転することができる。別の実施例では、単一のヒンジを中心に回転するのではなく、カバーは、複数の軸を中心に回転することができる１つ以上の部分を備え得る。一実施例では、カバーは、以下でより詳細に説明するように、複数の軸を中心に回転することが可能であり得る指向性アンテナであってもよい。別の実施例では、ヒンジを中心に回転するのではなく、カバーは、平行移動する、かつ／または横方向および／または垂直方向に移動することが可能であり得る。一実施例では、カバーの２つの部分は離れることができ、側方にスライドして、ＵＡＶが飛んで通過することができる中間の内側セクションを露出する。他の場合では、カバーは、後退することができる１つ以上の部材を含み得る。例えば、それらは乗り物の屋根内に後退することができる。別の実施例では、それらは、互いに入子式にはめ込む、または折り重ねることができる。カバーは、ＵＡＶが乗り物から離陸することを可能にすることができる任意の複数の方法で開くことができる。
一実施例では、カバーは、乗り物の表面のベイドアなどのドアであってもよい。カバーは、乗り物の屋根に設けられたドアであってもよい。ドアについての一切の記載は、単一のドア、または複数のドアに適用することができる。いくつかの場合では、図８に示されるようなカバー８３０は、一対のドアであり得る。ドアは、ヒンジを中心に回転することができる。ドアは、（乗り物の外側へ）上向きに、または乗り物の内側へ内向きに、開くことができる。他の場合では、ドアは摺動式ドアであってもよい。ドアは、乗り物の高さを実質的に変えることなく、乗り物の表面に沿って摺動することができる。ドアは、乗り物の表面の台内に後退することが可能であり得る。他の場合では、ドアは折り畳み式ドア、または蛇腹型ドアであってもよい。
ＵＡＶが離陸して飛行していると、カバーは、任意選択的に再び閉じることができる。これは、乗り物が移動している間、所望の空気力学的品質を乗り物に提供することができる。あるいは、カバーは、ＵＡＶが飛行している間、開いたままであることもできる。いくつかの場合では、カバーの位置は、ＵＡＶが飛行している間、制御することができる。例えば、カバーの位置は、ＵＡＶの位置を追跡するために変更することができる。
ＵＡＶが着陸して乗り物にドッキングする準備ができると、カバーがＵＡＶの飛行中に閉じられていた場合、カバーは開くことができる。カバーがＵＡＶの飛行中に開いたままであった場合、カバーは、ＵＡＶが着陸する間、開いたままであることができる。ＵＡＶが着陸した後、かつ／またはＵＡＶにドッキングした後、カバーを閉じることができる。
カバーは、乗り物の表面の一部として提供することができる。ＵＡＶは、乗り物の内側部分に着陸することができ、カバーは、乗り物の内部へのＵＡＶの接近を制御することができる。カバーが開くと、ＵＡＶは、乗り物の内部から外部の環境へ、または外部の環境から乗り物の内側へ、通過することができる。カバーが閉じると、ＵＡＶは通過することができない。
図９は、本発明の実施形態に従って、ＵＡＶによって識別され得る複数の乗り物の図を示す。ＵＡＶ９１０は、飛行することができ、随伴乗り物９２０ｃを近傍の他の乗り物９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｄから区別することができる。乗り物は、互いに区別することができるマーカー９３０ａ、９３０ｂ、９３０ｃ、９３０ｄを有することができる。
ＵＡＶ９１０は、随伴乗り物９２０ｃと通信することができる。ＵＡＶは、ＵＡＶが飛行している間にデータを随伴乗り物に送ることができる。乗り物は、随伴乗り物に関連付けることができる。ＵＡＶは、随伴乗り物から離陸している場合もある。ＵＡＶは、随伴乗り物に着陸するように構成され得る。随伴乗り物のオペレータは、ＵＡＶを認知する、かつ／または操作することができる。
ＵＡＶが飛行しているとき、ＵＡＶが随伴乗り物に着陸する時間になると課題を生じる場合もある。多くの乗り物が環境内で移動していることもある。例えば、２方向の交通でも、互いに近接する多くの乗り物が存在する場合がある。いくつかの場合では、上から見たときに、同様の形状および／またはサイズの乗り物が存在する可能性がある。同じメーカーまたはモデル、および／または色彩の乗り物が存在する可能性がある。ＵＡＶが着陸する時間になると、ＵＡＶが随伴乗り物を他の周囲の乗り物から区別する必要が存在することになる。そうでなければ、ＵＡＶは、間違った乗り物に着陸する場合もあり、またはＵＡＶにドッキングするように構成されていない乗り物に着陸を試みる可能性がある。これは、ＵＡＶの損失および／またはＵＡＶへの損傷をもたらすことになり得る。
随伴乗り物９２０ｃは、随伴乗り物を他の乗り物９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｄから差別することができるマーカー９３０ｃを有することができる。マーカーは、ＵＡＶによって検出可能であり得る。コマンド信号は、ＵＡＶの１つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって乗り物の横方向速度に対して所定の範囲内に入るようにＵＡＶの横方向速度を制御するために、マーカーに基づいて生成され得る。ＵＡＶは、ＵＡＶの横方向速度が所定の範囲内に入っている間に乗り物に結合することができる。
コマンド信号は、ＵＡＶの機内で生成することができる。例えば、ＵＡＶの飛行制御器は、ＵＡＶの推進ユニットを駆動するためのコマンド信号を生成することができる。飛行制御器は、乗り物上のマーカーを示すデータをＵＡＶの１つ以上のセンサおよび／またはＵＡＶの通信ユニットから受け取ることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶは、乗り物および／または乗り物のマーカーからＵＡＶへの一切の通信を必要とせずに、乗り物上のマーカーを検出することができる。
別の実施例では、コマンド信号は乗り物の機内で生成されてもよい。乗り物の処理ユニットは、ＵＡＶに送信され得るコマンド信号を生成することができる。乗り物の処理ユニットは、乗り物の場所に基づいてコマンド信号を生成する場合もしない場合もある。乗り物の処理ユニットは、ＵＡＶに関して受け取った乗り物の情報（例えば、ＵＡＶの場所）に基づいて、コマンド信号を生成する場合もしない場合もある。
マーカー９３０ｃは、任意の類型のマーカーであり得る。一実施例では、マーカーは、光学的センサによって検出可能であり得る視覚的マーカーであってもよい。一例では、マーカーは、ＵＡＶの光学的センサによって検出可能であり得る。光学的センサは、電磁スペクトルに沿って任意の信号を放射する、かつ／または反射するマーカーを見ることができるカメラであり得る。例えば、カメラは、可視光線を検出することが可能であり得る。別の実施例では、光学的センサは、紫外線（ＵＶ）スペクトルに沿って放射される信号を検出することが可能であり得る。別の実施例では、光学的センサは、赤外線（ＩＲ）スペクトルに沿って放射する信号を検出することが可能であり得る。
マーカー９３０ｃは、裸眼で視覚的に識別可能であり得る。一実施例では、マーカーは、１Ｄ、２Ｄ、３Ｄのバーコードであってもよい。別の実施例では、マーカーは、クイックレスポンス（ＱＲ）コードであってもよい。マーカーは、画像、シンボル、白黒または着色のパターンの任意の組合せであってもよい。いくつかの場合では、マーカーは、放射された光線であってもよい。光線は、ＬＥＤ、白熱灯、レーザー、または任意の他の類型の光源などの任意の光源によって放射され得る。マーカーは、レーザースポットまたは任意の他の類型の光スポットを含み得る。レーザーは、変調されたデータを有することができる。光は、特定の波長または光の波長の組合せを放射することができる。光は、任意の空間的パターンで放射することができる。いくつかの場合では、任意の時間的パターン（例えば、オンおよびオフするパターン）で放射することができる。
マーカー９３０ｃは、赤外線センサを使用して検出することができる。マーカーは、赤外線画像を使用して検出することができる。マーカーは、近赤外線スペクトル、遠赤外線スペクトル、またはそれらの任意の組合せに沿って検出することができる。
マーカー９３０ｃは、任意の他の類型の信号を放射することができる。いくつかの場合では、マーカーは、乗り物の識別情報を示す無線信号を放射することができる。マーカーは、乗り物の位置を示す信号を放射することができる。例えば、マーカーは、乗り物の識別子（例えば、乗り物の固有の識別子）ならびに乗り物の座標、または乗り物の場所に関する任意の他の情報を放射することができる。マーカーは、無線周波数、または任意の他の類型の周波数に沿って信号を放射することができる。例えば、マーカーは、ＲＦＩＤまたは他の無線の方法を使用することができる。マーカーは、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、ブルートゥース（登録商標）、または任意の他の類型の直接無線信号を介して、直接の無線信号を放射することができる。マーカーは、音響信号または音信号を放射することができる。いくつかの場合では、マーカーは、人の耳で識別できない高周波数の信号を放射することができる。
いくつかの場合では、信号マーカー９３０ｃは、乗り物９２０ｃ上に設けることができる。あるいは、複数のマーカーを乗り物上に設けることができる。複数のマーカーは、同じ類型でもよく、異なる類型でもよい。ＵＡＶは、単一の類型のマーカーまたは複数の類型のマーカーを検出することが可能であり得る。乗り物上に設けられたマーカーについて、ＵＡＶは、そのマーカーを検出することができる１つ以上のセンサを有することができる。
マーカー９３０ａ、９３０ｂ、９３０ｃ、９３０ｄは、互いに区別可能であり得る。これは、異なる乗り物９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ、９２０ｄを互いに区別するために有用であり得る。マーカーは、ＵＡＶのセンサを使用して互いに区別可能であり得る。ＵＡＶは、随伴乗り物からのマーカー９３０ｃを周囲の他のマーカー９３０ａ、９３０ｂ、９３０ｄから区別することが可能であり得る。例えば、マーカーが視覚的パターンの場合、視覚的パターンは、それぞれ互いに異なり得る。それぞれの乗り物は、固有のまたは実質的に固有の視覚的パターンを有することができる。別の実施例では、マーカーが無線信号を放射する場合、無線信号は、他の周囲の乗り物から識別可能である乗り物からの識別子を提供することができる。
マーカーは、乗り物が移動している間、ＵＡＶ９１０によって検出可能および／または区別可能であり得る。乗り物が本明細書の他の箇所に記載の任意の速度で移動している場合であっても、ＵＡＶは、随伴乗り物９２０ｃを他の乗り物９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｄから区別するためにマーカーを検出する、かつ／または読み取ることが可能であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶと随伴乗り物は、ＵＡＶが飛行している間、通信可能であり得る。随伴乗り物は、随伴乗り物の場所に関する情報をＵＡＶに送ることができる。ＵＡＶは、随伴乗り物に向かってどのように飛行するかを決定するために、随伴乗り物の場所をＵＡＶの場所と共に使用することができる。別の実施例では、随伴乗り物は、ＵＡＶの場所に関する情報を受け取り、飛行して帰還する方法に関するコマンド信号をＵＡＶに生成するために、ＵＡＶの場所を随伴乗り物の場所と共に使用することができる。しかしながら、随伴乗り物および／またはＵＡＶの相対的場所が既知の場合であっても、狭い空間内に高密度の乗り物が存在することもあり、乗り物が全て移動していることもあるので、マーカーを有することは、ＵＡＶが着陸すべき随伴乗り物を高い精度でＵＡＶが特定することを有利に可能にすることができる。
着陸シーケンスが一旦開始されると、ＵＡＶは随伴乗り物の場所へ移動することができる。いくつかの場合では、乗り物は、その地理的座標をＵＡＶに送ることができる。一実施例では、ＵＡＶは、実時間で乗り物のＧＰＳ座標を受け取ることができる。座標は、乗り物の大体の場所にＵＡＶが到達するために十分であり得る。しかしながら、近くにはまた、他の乗り物または類似の物体が存在することがある。ＵＡＶは、随伴乗り物のマーカーを他の周囲の乗り物から識別するために１つ以上のセンサを用いることができる。例えば、ＵＡＶは、正確な着陸を提供するためにビジョンに基づく方法を使用することができる。ＵＡＶは、正確な位置決めを提供することができる機内のカメラ（例えば、ＵＡＶの下側に）を有することができる。マーカーを読み取るためにマシンビジョン技術を用いてもよい。マーカーを検出して区別するために、任意の他の技術またはセンサを用いてもよい。随伴乗り物のマーカーが一旦識別されると、ＵＡＶは随伴乗り物上に着陸して随伴乗り物にドッキングすることができる。
ＵＡＶと随伴乗り物との間の通常の通信は、随伴乗り物の大体の場所にＵＡＶが到達するために使用され得る。マーカーは、随伴乗り物の場所をさらに特定して他の周囲の乗り物からそれを区別することに有用であり得る。マーカーは、ＵＡＶが着陸する乗り物の確認として機能することができる。
マーカーは、乗り物を近くの他の乗り物から一意的に判別することができる。いくつかの場合では、随伴乗り物は、乗り物の約０．０１ｋｍ、０．０５ｋｍ、０．１ｋｍ、０．３ｋｍ、０．５ｋｍ、０．７ｋｍ、１ｋｍ、１．５ｋｍ、２ｋｍ、２．５ｋｍ、３ｋｍ、３．５ｋｍ、４ｋｍ、４．５ｋｍ、５ｋｍ、５．５ｋｍ、６ｋｍ、７ｋｍ、８ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１２ｋｍ、１５ｋｍ、２０ｋｍ、２５ｋｍ、３０ｋｍ、３５ｋｍ、４０ｋｍ、または５０ｋｍ以内で他の乗り物から区別され得る。それぞれのマーカーは、ＵＡＶに対応し得る、または随伴ＵＡＶが既知であり得る固有の識別子を乗り物に提供することができる。ＵＡＶは、固有の識別子（例えば、視覚的パターン、赤外線信号、紫外線信号、無線信号）を用いて較正することができる。例えば、ＵＡＶは、乗り物に対応する固有の識別子を知るために較正シーケンスでマーカーと相互作用することができる。また、乗り物が後でマーカーを更新する場合、またはＵＡＶが異なる随伴乗り物で使用される場合、ＵＡＶは、新しいマーカーを用いて再較正され、随伴乗り物を見つけることが可能であり得る。
マーカーはまた、乗り物上のＵＡＶの着陸位置を示すために役に立つことができる。マーカーは、ＵＡＶが乗り物上の適切な着陸位置に移るときに有用であり得る基準マーカーとして使用することができる。いくつかの実施例では、ＵＡＶが所望の位置に着陸するときに有用であり得る複数のマーカーを設けることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶが乗り物にドッキングする時に特定の向きを有することがさらに望ましいことがある。一実施例では、マーカーは、ＵＡＶによって識別可能であり得る非対称の画像またはコードを含み得る。基準は、ＵＡＶに対する乗り物の向きを示すことができる。したがって、ＵＡＶは、乗り物上に着陸する時、それ自体を適切に方向づけることが可能であり得る。マーカーはまた、ＵＡＶに対する乗り物の距離を示すこともできる。これは、ＵＡＶの高度を決定するためにＵＡＶの１つ以上の他のセンサと別々に、または組み合わせて使用することができる。例えば、基準マーカーの大きさが既知の場合、ＵＡＶからマーカーまでの距離は、ＵＡＶのセンサに示されるマーカーの大きさに依存して測ることができる。マーカーはまた、乗り物の速度および／または移動を決定するときに有用であり得る。例えば、ＵＡＶが特定の頻度で画像を収集する場合、１つのフレームから次のフレーム内のマーカーの場所は、ＵＡＶに対する乗り物の移動を決定するために有用であり得る。
一実施例では、マーカーは、乗り物上のＵＡＶの所望の着陸スポットに対して特定の場所に設けることができる。これは、乗り物のドッキングステーション上の所望の着陸スポットに対して特定の場所であってもよい。ＵＡＶは、乗り物が静止している、または移動しているとき、高精度で乗り物／ドッキングステーション上に着陸することが可能であり得る。マーカーは、ＵＡＶを正確な所望のスポットに導くために有用であり得る。例えば、マーカーは、ＵＡＶの所望の着陸点の中心の前方の１０ｃｍに位置してもよい。ＵＡＶは、ＵＡＶを正確な着陸スポットに導くためにマーカーを使用することができる。いくつかの実施例では、複数のマーカーを設けることができる。所望の着陸スポットは、複数のマーカーの間に入ることができる。ＵＡＶは、ＵＡＶを方向付ける、かつ／またはマーカーの間に着陸を位置決めするために有用であるようにマーカーを使用することができる。
マーカーは、乗り物上の任意の場所に設けることができる。いくつかの場合では、マーカーは乗り物の外側の表面に設けることができる。マーカーは、乗り物の屋根、乗り物のトランク、乗り物のフード、乗り物に取り付けられた延在部（例えば、乗り物によって牽引されるキャリッジ、ツー（ｔｗｏ）、またはサイドカー）、乗り物の側面、乗り物のドア、乗り物の窓、乗り物のミラー、乗り物の照明、または乗り物の任意の他の部分の上に位置することができる。いくつかの実施例では、マーカーは、ドッキングステーション上に設けることができる。マーカーは、ＵＡＶによって識別可能なドッキングステーションの表面に配置することができる。ドッキングステーションは、乗り物から分離可能であってもなくてもよい。マーカーは、乗り物の外部から検出することができる乗り物上に配置することができる。マーカーは、乗り物によって放射される無線信号を含み得る。信号の発信元は、乗り物の外部、または乗り物の内部からでもよい。
マーカーは、ＵＡＶが乗り物にドッキングすることができる場所の近くに配置することができる。一実施例では、マーカーは、ＵＡＶが乗り物と接続を形成する場所から約１００ｃｍ、９０ｃｍ、８０ｃｍ、７５ｃｍ、７０ｃｍ、６５ｃｍ、６０ｃｍ、５５ｃｍ、５０ｃｍ、４５ｃｍ、４０ｃｍ、３５ｃｍ、３０ｃｍ、２５ｃｍ、２０ｃｍ、１５ｃｍ、１２ｃｍ、１０ｃｍ、８ｃｍ、７ｃｍ、６ｃｍ、５ｃｍ、４ｃｍ、３ｃｍ、２ｃｍ、または１ｃｍ未満に配置することができる。
検出されたマーカーに関するデータは、１つ以上のプロセッサに提供することができる。プロセッサは、ＵＡＶの機内にあり得る。検出されたマーカーに関する検出された情報に基づいて、プロセッサは、個別にまたは集合的に、コマンド信号を生成することができる。コマンド信号は、ＵＡＶの推進ユニットを駆動することができる。例えば、推進ユニットは、検出されたマーカーがＵＡＶの随伴乗り物に属すると決定されると、検出されたマーカーを備える乗り物上にＵＡＶを着陸させるように駆動することができる。検出されたマーカーがＵＡＶの随伴乗り物に属さないと決定されると、推進ユニットは、ＵＡＶの随伴乗り物に属する可能性がある別のマーカーを探すためにＵＡＶが近傍を飛行するように駆動することができる。
一部の実施形態では、ＵＡＶの機内のセンサはマーカーを検出するために使用することができ、処理はＵＡＶの機内で起こり得る。ＵＡＶは、マーカーが随伴乗り物に属することをＵＡＶが一旦確認すると、乗り物からさらなる誘導または情報を要求せずに、乗り物上に単独で着陸することが可能であり得る。
乗り物は、マーカー、および１つ以上の結合接続構成要素を備え得る。乗り物は、その場所および／速度に関する情報をＵＡＶに送ることができる。乗り物は、乗り物に関する位置および／または速度情報を決定することができる場所ユニットを有することができる。乗り物は、ＵＡＶの場所に関する情報をＵＡＶから受け取ることができる。例えば、ＵＡＶに関するＧＰＳ座標などの座標情報が乗り物に提供することができる。乗り物は、ＵＡＶと通信することができる通信ユニットを有することができる。乗り物は、ＵＡＶの場所を特定する、かつ／または計算することができるプロセッサを有することができる。
図１０は、本発明の実施形態に従って、関連する乗り物と通信可能なＵＡＶの実施例を示す。ＵＡＶ１０１０は、随伴乗り物１０２０ｂと通信することが可能であり得る。いくつかの場合では、随伴乗り物は、他の乗り物１０２０ａ、１０２０ｃ、１０２０ｄによって囲まれた状況にあり得る。ＵＡＶは、他の乗り物と通信することなく、随伴乗り物と通信することができる。ＵＡＶは、随伴乗り物と排他的に通信するために随伴乗り物を他の乗り物から識別することが可能であり得る。
一部の実施形態では、ＵＡＶ１０１０と随伴乗り物１０２０ｂとの間に一方向通信が提供され得る。ＵＡＶは、随伴乗り物にデータを送ることができる。データは、乗り物のペイロードおよび／または乗り物の１つ以上のセンサからのデータを含み得る。一実施例では、ペイロードは、カメラまたは他の類型の撮像デバイスであり得る。カメラは、静的画像（例えば、静止画）および／または動的画像（例えば、ビデオ）を撮影することができる。カメラによって撮影された画像は、随伴乗り物にストリーミングすることができる。データは、他の周囲の乗り物のいずれにも送られることなく、随伴乗り物に送ることができる。
他のデータをＵＡＶから随伴乗り物に送ることができる。例えば、ＵＡＶの場所データを乗り物に送ることができる。場所データは、ＵＡＶの１つ以上のセンサを使用して決定することができる。場所は、ＵＡＶの機内で識別され、随伴乗り物に送ることができる。あるいは、場所データは、ＵＡＶの場所を識別するためにデータを使用することができる随伴乗り物に送ることができる。ＵＡＶの１つ以上のセンサによって取得された任意の環境データは、乗り物に送ることができる。そのような環境データは、温度、風、日照、明度、音、または任意の他の情報などのローカルの環境的条件を含み得る。そのような環境データは、他に領域内の静的または動的な物体の検出および／または存在を含み得る。
一実施例では、ユーザー（例えば、乗り物１０２０ｂのオペレータまたは乗員）は、乗り物内にいながらユーザーが得ることができない周囲の環境に関する情報を集めたい場合がある。ユーザーは、ユーザーの周囲の環境の画像を集めたい場合がある。一実施例では、交通渋滞が発生した場合を想定することができる。ユーザーは、交通渋滞の原因を決定すること、および／または交通渋滞が如何に悪いかを探ることを望む場合がある。ユーザーはまた、周囲の交通に依存して可能な代替の経路を策定することを望む場合がある。ユーザーは、情報を収集するために乗り物からＵＡＶを発進させることができる。ＵＡＶは、カメラを備えることができ、乗り物の前方を飛行することができる。ＵＡＶは、交通渋滞の原因および／または進むべき可能な経路に関する画像を撮影することが可能であり得る。ＵＡＶは、どのくらい長くユーザーが渋滞に巻き込まれるか、および／または交通渋滞の程度をユーザーが評価するために有用であり得る画像を撮影することが可能であり得る。画像は、実時間でユーザーにストリーミングすることができる。画像は、乗り物内の表示デバイスにストリーミングすることができる。例えば、ＵＡＶ１０１０は、随伴乗り物１０２０ｂおよび／または他の乗り物１０２０ａ、１０２０ｃ、１０２０ｄの上を飛行することができ、随伴乗り物内から見ることが不能であり得る追加情報をより高い高度から見ることが可能であり得る。
その他の実施例は、駐車場または駐車構造内で駐車スポットを探すユーザーに提供することができる。ＵＡＶは、頭上から駐車場の画像をストリーミングするために頭上を飛行することが可能であり得る。ユーザーは、実時間で空いている駐車スポットが存在するかどうかを見ることが可能であり得る。ユーザーはまた、空いている駐車スポット近くに駐車場所を探している他の車が存在するか、または空いている駐車スポットに向かってユーザーの乗り物を操縦するための最良の方法を確認することが可能であり得る。これはまた、駐車場内にたくさんの異なる駐車領域が存在する状況において有利であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、頭上を飛行して、どの駐車領域が最も多くの空いている駐車スポットを有しているかをユーザーが決定するときに有用であり得る画像を提供することができる。
別の実施例では、ユーザーは、安全の目的のために周囲の場所を偵察することを望む場合がある。ユーザーは、ユーザーが運転している領域内に他の乗り物または人が存在するかを確認することを望む場合がある。ＵＡＶは、頭上を飛行し、周囲の環境の画像を撮影することができる。
随伴乗り物は、ファーストレスポンダ、または緊急車両であってもよい。例えば、随伴乗り物は、法執行機関車両（例えば、パトカー）、消防車、救急車、または任意の他の類型のファーストレスポンダ車両であり得る。随伴乗り物は、現場に到着する前に応答対象の緊急事態に関してより多くの情報を集めることを望む場合がある。ＵＡＶは、頭上を飛行して、緊急事態に関する追加情報を提供するために使用することができる。例えば、車の事故、医療の緊急事態、火事、および／または任意の類型の危機が存在する場合、ＵＡＶは、その状況に関する情報を集めて（例えば、状況の画像を撮影する）、その情報を随伴乗り物が到着する前に随伴乗り物に送ることができる。これは、ファーストレスポンダが緊急事態に対してより迅速に、かつ効果的に計画を立てて、応答するときに有用であり得る。
その他の実施例は、ペイロードとして光源をさらに備えるＵＡＶを提供することができる。光源は、ＵＡＶの下の領域を照明するために使用することができる。いくつかの場合では、非常に暗い環境において、ユーザーは、ＵＡＶが道を照明して、どんな障害物が前方にあるかを随伴乗り物のオペレータに示すために頭上かつ／または前方を飛行することを望む場合がある。ＵＡＶによって提供される追加の照明は、乗り物のヘッドライトに対して追加の展望または視認性を提供することができる。いくつかの場合では、乗り物のヘッドライトが機能しない、または不十分の場合、ＵＡＶは追加の照明のために使用することができる。一例では、随伴乗り物は逃亡者を探す場合があり、ＵＡＶは、逃亡者を追跡するために有用である空中の視点および／または光源を提供するために随伴乗り物の近くを飛行することができる。
ＵＡＶは、本発明の別の態様に従って地理的調査を実施するために使用することができる。例えば、ＵＡＶは、周囲の環境の地理的地図を作成するために周囲の環境の画像を撮影する、または他のセンサを使用することができる。随伴乗り物は、周囲の環境の地図を作成するために運転することができ、ＵＡＶは、随伴乗り物によって収集されたデータに補完または追加するときに役に立つことができる。ＵＡＶによって撮影された航空写真は、単独で、または随伴乗り物によって撮影された画像と組み合わせて、使用することができる。
任意選択的に、乗り物の場所などの他のデータは、ユーザーに中継することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶの場所は地図上に重ねることができる。これは、ＵＡＶによって撮影された画像を地理的背景内に入れるときに有用であり得る。任意選択的に、随伴乗り物の場所も地図上に重ねることができる。このように、地図は、地理的領域内のＵＡＶと随伴乗り物との間の相対的場所を示すことができる。これは、ＵＡＶを制御するとき、またはコマンドをＵＡＶに送るときにユーザーに有用であり得る。
通信は、乗り物１０２０ｂから随伴ＵＡＶ１０１０に提供することができる。通信は、乗り物の場所に関する情報を含み得る。ＵＡＶは、ＵＡＶの飛行経路を制御するために乗り物の場所に関する情報を使用することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶは、乗り物の場所に関して所定の経路に沿って飛行することができる。他の場合では、ＵＡＶは、乗り物の場所の特定の範囲内で飛行することができる。ＵＡＶは、乗り物に帰還する、かつ／または乗り物上に着陸するために、乗り物の場所に関する情報を使用することができる。
乗り物から随伴ＵＡＶへの通信はまた、乗り物からＵＡＶへの１つ以上の飛行コマンドを含み得る。いくつかの場合では、飛行コマンドは、ＵＡＶの飛行の直接の実時間の制御を含み得る。例えば、乗り物は、ＵＡＶの飛行のための遠隔制御器を有することができる。ユーザーは、ＵＡＶの飛行を制御するために遠隔制御器を操作することができる。ＵＡＶは、実時間で遠隔制御器からのコマンドに応答することができる。遠隔制御器は、ＵＡＶの位置、向き、速度、角速度、加速度、および／または角加速度を制御することができる。遠隔制御器からの入力は、ＵＡＶによって対応する出力をもたらすことができる。遠隔制御器による入力は、ＵＡＶによる特定の出力に対応することができる。ユーザーは、このように遠隔制御器を介してＵＡＶの飛行の態様を手動で制御することができる。ユーザーは、随伴乗り物内にいながらＵＡＶの飛行の態様を手動で制御することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、または乗り物の乗員であり得る。
いくつかの場合では、飛行コマンドは、事前設定のシーケンスの開始を含み得る。例えば、ユーザーは、ＵＡＶが乗り物から離陸するためのコマンドを入力することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶが離陸するために所定のプロトコルが提供され得る。他の場合では、ユーザーは、ＵＡＶを乗り物から離陸させるためにＵＡＶを手動で制御することができる。このＵＡＶの離陸シーケンスは、カバーがＵＡＶ上に設けられている場合、カバーを開くことを含み得る。ＵＡＶが乗り物から離陸する事前設定のシーケンスは、ＵＡＶを乗り物のドッキング部分からドッキング解除すること、すなわち切り離すことを含み得る。事前設定のシーケンスはまた、１つ以上の推進ユニットを用いてＵＡＶの高度を増加させることを含み得る。ＵＡＶの向きおよび／または位置は、制御することができる。いくつかの場合では、乗り物の移動は、ＵＡＶが離陸する間、ＵＡＶの離陸シーケンスのために考慮され得る。風速などの環境的条件は、ＵＡＶの離陸シーケンスのために評価される、かつ／または検討される場合もされない場合もある。
別の実施例では、ユーザーは、ＵＡＶが乗り物上に着陸するためのコマンドを入力することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶが乗り物上に着陸するために所定のプロトコルが提供され得る。他の場合では、ユーザーは、ＵＡＶを乗り物上に着陸させるためにＵＡＶを手動で制御することができる。ＵＡＶが乗り物上に着陸する事前設定のシーケンスは、１つ以上の推進ユニットを用いてＵＡＶの高度を減少させることを含み得る。ＵＡＶの向きおよび／または位置は、制御することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶが着陸する間の乗り物の移動は、ＵＡＶの着陸シーケンスのために考慮され得る。例えば、ＵＡＶの横方向速度は、乗り物の横方向速度に一致する、または乗り物の横方向速度の所定の範囲内に入ることができる。例えば、ＵＡＶの横方向速度は、ＵＡＶが乗り物上に着陸するとき、約毎時１５マイル、毎時１２マイル、毎時１０マイル、毎時９マイル、毎時８マイル、毎時７マイル、毎時６マイル、毎時５マイル、毎時４マイル、毎時３マイル、毎時２マイル、毎時１マイル、毎時０．５マイル、または毎時０．１マイル以内に収められ得る。風速などの環境的条件は、ＵＡＶの着陸シーケンスのために評価される、かつ／または検討される場合もされない場合もある。事前設定の着陸シーケンスは、ＵＡＶを乗り物のドッキング部分にドッキングすること、すなわち接続することを含み得る。事前設定の着陸シーケンスは、乗り物に一旦ドッキングすると、任意選択的にＵＡＶをカバーで覆うことを含み得る。
飛行コマンドは、乗り物から外れている間、ＵＡＶの１つ以上の飛行パターンに従って提供され得る。いくつかの場合では、ＵＡＶの自律、または半自律飛行を可能にする１つ以上の飛行パターンが提供され得る。飛行パターンは、乗り物に対するＵＡＶの位置を指示することができる。飛行パターンは、乗り物に対するＵＡＶの位置を時間にわたって指示することができる。一実施例では、飛行パターンは、ＵＡＶが特定の高度で乗り物の真上を飛行するように命令することができる。乗り物が移動している場合、ＵＡＶは、乗り物の移動に対応して横方向移動し、乗り物の上に留まることができる。別の実施例では、飛行パターンは、ＵＡＶが乗り物の上を飛行して、特定の距離で乗り物の前方に留まるように命令することができる。例えば、ＵＡＶは、空中に上昇して、乗り物の約５００メートル前方を飛行することができる。所定の量の時間後、ＵＡＶは、乗り物に帰還して乗り物上に着陸することができる。飛行パターンの他の実施例は、グリッド状飛行パターン、円形飛行パターン、または任意の他の形状の飛行パターンを含み得る。飛行パターンは、ＵＡＶが乗り物の上、乗り物の前方、乗り物の後方、乗り物の右側へ、乗り物の左側へ、またはそれらの任意の組合せで飛行することを含み得る。ＵＡＶは、特定の量の時間だけ乗り物に対して飛行パターンに沿って飛行し、その後、乗り物に帰還することができる。
他の場合では、ＵＡＶは、検出された条件に応じて乗り物に帰還することができる。例えば、ＵＡＶの機内のバッテリが充電の閾値の下に降下した場合、ＵＡＶは乗り物に帰還することができる。例えば、ＵＡＶのバッテリ充電レベルが約５０％、４０％、３０％、２５％、２０％、１５％、１２％、１０％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、または１％の下に降下すると、ＵＡＶは乗り物に帰還することができる。別の実施例では、ＵＡＶの機内でエラーが検出される場合、ＵＡＶは乗り物に帰還することができる。例えば、ＵＡＶの１つ以上の構成要素の過熱が検出される場合があると、ＵＡＶは直ちに乗り物に帰還することができる。別の実施例では、エラーは、ＵＡＶの１つ以上のセンサまたはペイロードに関して検出され得る。ＵＡＶのカメラがもはや機能しなくなっている場合、ＵＡＶは乗り物に帰還することができる。１つ以上のセンサが故障している、かつ／または信号を受け取らない場合、ＵＡＶは乗り物に帰還することができる。
いくつかの場合、ＵＡＶは、移動するＵＡＶの特定の距離以内に留まるように命令され得る。例えば、ＵＡＶは、随伴乗り物の約１０ｋｍ、９．５ｋｍ、９ｋｍ、８．５ｋｍ、８ｋｍ、７．５ｋｍ、７ｋｍ、６．５ｋｍ、６ｋｍ、５．５ｋｍ、５ｋｍ、４．５ｋｍ、４ｋｍ、３．５ｋｍ、３ｋｍ、２．５ｋｍ、２ｋｍ、１．５ｋｍ、１ｋｍ、５００ｍ、３００ｍ、または１００ｍ以内に留まるように命令され得る。この距離は、横方向の距離、高度、またはそれらの任意の組合せであり得る。この距離は、横方向の距離と垂直方向の距離の両方を組み込むことができる。ＵＡＶは、この距離以内で事前設定の飛行パターンに従って飛行することができる。別の場合では、ＵＡＶは、事前設定のパターンに従わずにこの距離以内で自律的に飛行することができるが、この距離以内に留まることができる。別の実施例では、ユーザーは、この距離以内でＵＡＶを自由に手動で制御することができる。ユーザーがＵＡＶをこの距離の外に制御しようとする場合、ＵＡＶは、この距離の外に行くことを拒否することができ、この距離以内に留まることができる。
この距離についての本明細書の任意の記載はまた、随伴乗り物に対する任意の許容ゾーンを指すことができる。任意の許容ゾーンは、任意の形状を有することができ、かつ／またはＵＡＶが随伴乗り物に対して滞留する必要がある境界を指すことができる。許容ゾーンは、随伴乗り物に対する異なる方向について異なる距離閾値を有することができる。例えば、ＵＡＶは、随伴乗り物の前方４ｋｍ、随伴乗り物の側方１ｋｍ、および随伴乗り物の後方２ｋｍ以内に留まる必要があり得る。
随伴乗り物が移動するとき、閾値距離および／または許容ゾーンは、随伴乗り物と共に移動することができる。例えば、許容ゾーンが随伴乗り物の周りの円である場合、随伴乗り物が移動するとき、許容ゾーンは随伴乗り物と共に移動することができ、その円の中心は乗り物と一緒のままである。このように、飛行中のＵＡＶが飛行することができる領域は、時間の経過と共に変化することができる。
その他の類型のコマンドを乗り物から随伴ＵＡＶに提供することができる。例えば、ペイロードの制御は、乗り物からのコマンドに応じて提供され得る。これは、ＵＡＶ上のカメラの位置決めおよび／または向きを含み得る。これはまた、記録モード、ズーム、解像度、または任意の他の類型のカメラ制御などの他のカメラ機能を制御することを含み得る。乗り物は、事前設定のシーケンス（例えば、自律または半自律）を開始すること、またはカメラを直接に制御すること（例えば、手動で）によって、カメラを制御することができる。同様に、１つ以上のセンサの制御は、乗り物からのコマンドに応じて起こり得る。ＵＡＶのセンサ、ペイロード、および／または任意の他の特徴へのコマンドは、ＵＡＶの任意の構成要素が、自律、半自律、または手動モードの複数のモードのうちのいずれかで動作することを可能にすることができる。
ＵＡＶ１０１０と随伴乗り物１０２０ｂとの間には、双方向通信を提供することができる。本明細書に記載のデータ送信の任意の組合せを提供することができる。例えば、乗り物からのコマンドは、ＵＡＶを制御する、またはＵＡＶが実行するシーケンスを開始する、ために使用され得る。コマンドは、ＵＡＶの飛行、ＵＡＶのペイロード、ＵＡＶのセンサ、またはＵＡＶの任意の他の構成要素もしくは機能を制御するために使用され得る。ＵＡＶからのデータは、乗り物に提供され得る。これは、ＵＡＶの状態（例えば、位置、飛行経路、エラー状態、充電状態）に関するデータ、および／またはＵＡＶの１つ以上のペイロードまたはセンサによって収集された任意のデータ（例えば、画像、場所情報、環境情報）を含み得る。一部の実施形態では、双方向通信は互いに影響を与えることができる。フィードバックを提供することができる。例えば、ＵＡＶの場所データは、ＵＡＶの飛行を制御するためのコマンドを策定するときに有用であり得る。フィードバックは、手動のオペレータ、および／または自動化コマンドを提供するように構成されたプロセッサによって提供され得る。
ＵＡＶ１０１０は、他の乗り物と通信せずに随伴乗り物１０２０ｂと選択的に通信することが可能であり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶと随伴乗り物は、相互の直接の通信を可能にすることができるように、予め同期され得る、または予めペアとして組み合わせられ得る。ＵＡＶおよび／または随伴乗り物の間の固有の識別子は、交換されて互いを特定するために使用され得る。他の実施形態では、ＵＡＶと随伴乗り物は、固有の周波数および／または通信チャネルを介して通信することができる。通信チャネルは、任意選択的に暗号化することができる。
図１１は、本発明の実施形態に従って、複数の乗り物と通信可能な複数のＵＡＶの実施例を示す。いくつかの場合では、所与の領域内に、複数のＵＡＶ１１１０ａ、１１１０ｂ、１１１０ｃが提供され得る。複数のＵＡＶは、それぞれ対応する随伴乗り物１１２０ｂ、１１２０ｃ、１１２０ｇを有することができる。他の乗り物１１２０ａ、１１２０ｄ、１１２０ｅ、１１２０ｆは、この領域内に提供され得る。他の乗り物は、独自の随伴ＵＡＶを有しても有さなくてもよい。
ＵＡＶは、他の乗り物と通信せずにそれぞれの随伴乗り物と通信することが可能であり得る。ＵＡＶは、他のＵＡＶとそれぞれの随伴乗り物との間の通信に干渉せずにそれぞれの随伴乗り物と通信することが可能であり得る。ＵＡＶは、他のＵＡＶとそれぞれの随伴乗り物との間の通信を「傍受」せずにそれぞれの随伴乗り物と通信することができる。ＵＡＶは、それぞれの随伴乗り物を他の乗り物から差別して、それぞれの随伴乗り物だけと通信することが可能であり得る。同様に、乗り物は、それぞれのＵＡＶを他のＵＡＶから差別して、それぞれの随伴ＵＡＶだけと通信することが可能であり得る。例えば、ＵＡＶ１１１０ａは、随伴乗り物１１２０ｂを領域内の全ての他の乗り物から区別することが可能であり得る。乗り物１１２０ｂは、随伴ＵＡＶ１１１０ａを領域内の全ての他のＵＡＶから区別することが可能であり得る。いくつかの場合では、領域は、約１００平方ｋｍ、９０平方ｋｍ、７０平方ｋｍ、６０平方ｋｍ、５０平方ｋｍ、４５平方ｋｍ、４０平方ｋｍ、３５平方ｋｍ、３０平方ｋｍ、２５平方ｋｍ、２０平方ｋｍ、１５平方ｋｍ、１２平方ｋｍ、１０平方ｋｍ、９平方ｋｍ、８平方ｋｍ、７平方ｋｍ、６平方ｋｍ、５平方ｋｍ、４．５平方ｋｍ、４平方ｋｍ、３．５平方ｋｍ、３平方ｋｍ、２．５平方ｋｍ、２平方ｋｍ、１．５平方ｋｍ、１平方ｋｍ、０．８平方ｋｍ、０．５平方ｋｍ、０．３平方ｋｍ、０．１平方ｋｍ、０．０５平方ｋｍ、または０．０１平方ｋｍ以下であり得る。
一部の実施形態では、ＵＡＶ１１１０ａ、１１１０ｂ、１１１０ｃは、相互に検出する、かつ／または相互に通信することが可能であり得る。ＵＡＶは、他のＵＡＶの存在を検出することができる。複数のＵＡＶの間には、衝突回避が提供され得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは通信共有モードを有することができる。例えば、第１のＵＡＶ１１１０ａは、収集したデータを第２のＵＡＶ１１１０ｂに通信することができる。一実施例では、第１のＵＡＶによって収集された画像は、第２のＵＡＶと共有することができる。第１のＵＡＶは、第１のＵＡＶのデータを随伴乗り物１１２０ｂに送信することができる。第１のＵＡＶからデータを受け取る第２のＵＡＶは、データを第２のＵＡＶの随伴乗り物１１２０ｃに送信することができる。第２のＵＡＶによって収集されたデータはまた、第２のＵＡＶの随伴乗り物と、第１のＵＡＶに送信することができる。第１のＵＡＶは、任意選択的に第２のＵＡＶからのデータを第１の随伴乗り物に送信することができる。このように、異なるＵＡＶの間でデータ共有が起こり得る。これは、ＵＡＶによって収集されたデータの範囲を拡張するために役に立つことができる。いくつかの場合では、任意の所与の時点で、単一のＵＡＶは、特定の領域をカバーすることができるだけであり得る。複数のＵＡＶが異なる領域をカバーしていて、情報を共有する場合、収集された情報は拡張することができる。
いくつかの場合では、ユーザーは、ＵＡＶデータ共有モードをオプトインまたはオプトアウトすることが可能であり得る。ユーザーがＵＡＶデータ共有モードをオプトアウトすると、ユーザーのＵＡＶは他のＵＡＶのいずれとも通信することができなくなり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトインすると、ユーザーのＵＡＶは他のＵＡＶと通信することができる。他のＵＡＶもまた、データ共有モードにオプトインする必要があり得る。
任意選択的に、乗り物は、それぞれの随伴ＵＡＶと通信するだけであってもよい。あるいは、それらは、他の乗り物と通信することができる。いくつかの実装形態では、乗り物１１２０ｂ、１１２０ｃ、１１２０ｇは、互いに検出する、かつ／または互いに通信することが可能であり得る。乗り物は、随伴ＵＡＶを有する他の乗り物と、または随伴ＵＡＶを有していない他の乗り物１１２０ａ、１１２０ｄ、１１２０ｅ、１１２０ｆであっても、通信することができる。乗り物は、他の乗り物の存在を検出することができる。いくつかの場合では、乗り物は通信共有モードを有することができる。これは、ＵＡＶ間の通信モードに加えて、または代わりに提供され得る。例えば、第１の乗り物１１２０ｂは、収集したデータを第２の乗り物１１２０ｃに通信することができる。一実施例では、第１の乗り物に随伴する第１のＵＡＶによって収集されて第１の乗り物に送信される画像は、第２の乗り物と共有することができる。第１のＵＡＶは、第１のＵＡＶのデータを随伴乗り物１１２０ｂに送信することができる。第１の乗り物は、受け取った情報を第２の乗り物に送信することができる。第２の乗り物は、随伴ＵＡＶ１１１０ｂに情報を送信することもしないこともできる。同様に、第２の乗り物はまた、情報を第１の乗り物と共有することができる。第２の乗り物の随伴ＵＡＶは、データを第２の乗り物に送信することができる。第２の乗り物は、データを第１の乗り物に送信することができる。このように、データ共有は異なる乗り物の間で起こり得る。これは、乗り物によって収集されたデータの範囲を拡張するために役に立つことができる。乗り物は、ＵＡＶおよび／または他の乗り物の組合せを介して複数のＵＡＶから収集されたデータを受け取ることができる。いくつかの場合では、任意の所与の時点で、単一のＵＡＶは特定の領域をカバーすることができるだけであってもよい。複数のＵＡＶが異なる領域をカバーしていて、情報を共有する場合、収集された情報は拡張することができる。
いくつかの場合では、ユーザーは乗り物のデータ共有モードをオプトインまたはオプトアウトすることが可能であり得る。ユーザーが乗り物のデータ共有モードにオプトアウトすると、ユーザーの乗り物は、他の乗り物のいずれとも通信することができなくなり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトインすると、ユーザーの乗り物は他の乗り物と通信することができる。他の乗り物もまた、データ共有モードにオプトインする必要があり得る。
その他の実装形態は、データ共有モードに参加する任意のＵＡＶと通信可能である乗り物、および／またはデータ共有モードに参加する任意の乗り物と通信可能であるＵＡＶを提供することができる。任意選択的に、ＵＡＶは、データ共有モードに参加する任意の他のＵＡＶと通信することが可能であり得る、かつ／または乗り物はデータ共有モードに参加する任意の他の乗り物と通信することが可能であり得る。例えば、データ共有モードに参加するＵＡＶ１１１０ａは、随伴乗り物１１２０ｂと通信することができる。ＵＡＶはまたは、データ共有モードに参加することができる他のＵＡＶ１１１０ｂ、および／またはデータ共有モードに参加することができる他の乗り物１１２０ｃと、通信することが可能であり得る。同様に、データ共有モードに参加する乗り物１１２０ｂは、随伴ＵＡＶ１１１０ａと通信することができる。乗り物は、データ共有モードに参加することができる他の乗り物１１２０ｃ、および／またはデータ共有モードに参加することができる他のＵＡＶ１１１０ｂと通信することが可能であり得る。
ＵＡＶ１１１０ｃがデータ共有モードに参加していない場合、それは、データ共有モードに参加しているものを含む他の乗り物および／またはＵＡＶのいずれとも通信せずに随伴乗り物１１２０ｇと通信することができる。同様に、乗り物１１２０ｇがデータ共有モードに参加していない場合、それは、データ共有モードに参加しているものを含む他の乗り物および／またはＵＡＶのいずれとも通信せずに随伴ＵＡＶ１１１０ｃと通信することができる。
前述のように、ユーザーは、データ共有モードにオプトインまたはオプトアウトすることが可能であり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトアウトすると、ユーザーのＵＡＶまたは乗り物は、他のＵＡＶまたは乗り物のいずれとも通信することができなくなり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトインすると、ユーザーのＵＡＶまたは乗り物は、他のＵＡＶまたは乗り物と通信することができる。他のＵＡＶまたは乗り物もまた、データ共有モードにオプトインする必要があり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、オプトインしてデータ共有モードの１つ以上のパラメータを指定することが可能であり得る。例えば、ユーザーは、特定の類型の、またはユーザーが特定の関係を有するＵＡＶおよび／または乗り物と共有することだけができる。別の実施例では、ユーザーは、他のＵＡＶおよび／または乗り物と共有することができるデータの類型、またはデータを共有する状況を指定することができる。
このように、複数のＵＡＶおよび／または乗り物が存在する状況では、通信は所望のように制限する、または開放することができる。閉じられた通信では、ＵＡＶと随伴乗り物が互いに非公開で通信することを可能にすることができる。いくつかの場合では、一部の開かれた通信を提供することができ、一部の情報を共有することが望ましい場合もある。ＵＡＶおよび乗り物は、それぞれの随伴機を領域内の他の物体から識別することが可能であり得る。個別の特定と認識が起こり得る。いくつかの場合では、個別の特定と認識は、共有することができるデータの暗号化および／または復号化のために役に立つことがあり得る。
それぞれのＵＡＶは、単一の随伴乗り物を有することができる。あるいは、ＵＡＶは複数の随伴乗り物を有することができる。乗り物は、単一の随伴ＵＡＶを有することができる。あるいは、乗り物は、複数の随伴ＵＡＶを有することができる。
図１２Ａは、本発明の実施形態に従ってＵＡＶと通信可能であり得る乗り物上のアンテナの実施例を示す。ＵＡＶ１２１０は、ＵＡＶが飛行している間、随伴乗り物１２２０と通信することが可能であり得る。ＵＡＶと乗り物は、アンテナ１２３０を用いて互いに通信することができる。アンテナは、方向を変えることが可能であり得る指向性アンテナであり得る。例えば、アンテナは、１つ以上の回転軸１２４０ａ、１２４０ｂを中心にして向きを変えることができる。
ＵＡＶ１２１０は、ＵＡＶが飛行している間、随伴乗り物１２２０と通信することが可能であり得る。いくつかの場合では、双方向通信がＵＡＶと乗り物との間に起こり得る。随伴乗り物は、乗り物が動作している間、ＵＡＶが乗り物から離陸する、かつ／または乗り物に着陸することを可能にすることができる。随伴乗り物は、乗り物が移動している間、ＵＡＶが乗り物から離陸する、かつ／または乗り物に着陸することを可能にすることができる。
一部の実施形態では、ＵＡＶ１２１０と随伴乗り物１２２０との間に直接の通信を提供することができる。直接の通信は、指向性アンテナ１２３０を用いて起こり得る。指向性アンテナは、随伴乗り物の機内に設けることができる。代替の実施形態では、指向性アンテナは、ＵＡＶの機内に設けることができる。指向性アンテナは、乗り物の機内およびＵＡＶの機内に設けることができる。いくつかの場合では、指向性アンテナは、ＵＡＶの機内に設けずに、乗り物の機内に設けることができる。
指向性アンテナ１２３０はまたは、ビームアンテナと呼ばれることもある。指向性アンテナは、他の方向に対して１つ以上の方向により大きな動力を放射することが可能であり得る。これは、１つ以上の特定の方向でのデータの送信の性能を増加させることを有利に可能にすることができる。これはまた、１つ以上の特定の方向からのデータの受信の性能を増加させることを可能にすることができる。任意選択的に、指向性アンテナの使用は、望ましくない源からの干渉を減少させることができる。例えば、他の方向からの信号は、より弱く、または傍受される可能性が低くなり得る。使用され得る指向性アンテナのいくつかの実施例は、八木‐宇田アンテナ、対数周期アンテナ、コーナーリフレクタ、または任意の他の類型の指向性アンテナを含み得る。
指向性アンテナは、１つ以上の方向により大きな通信の範囲を有することができる。例えば、指向性アンテナは、無指向性アンテナに対して通信の主要な方向に増加した範囲を有することができる。指向性アンテナは、無指向性アンテナに対して通信の主要な方向でない方向に減少した範囲を有してもしなくてもよい。
ＵＡＶ１２１０が指向性アンテナに対して通信の主要な方向に位置するとき、ＵＡＶと指向性アンテナとの間の無線通信に増加した範囲が提供され得る。いくつかの場合では、ＵＡＶは、通信の主要な方向にあるとき、少なくとも１ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍ、５０ｍ、６０ｍ、７０ｍ、８０ｍ、９０ｍ、１００ｍ、１２０ｍ、１５０ｍ、１７０ｍ、２００ｍ、２２０ｍ、２５０ｍ、３００ｍ、４００ｍ、５００ｍ、６００ｍ、７００ｍ、８００ｍ、９００ｍ、１ｋｍ、１．２ｋｍ、１．５ｋｍ、２ｋｍ、２．５ｋｍ、３ｋｍ、３．５ｋｍ、４ｋｍ、４．５ｋｍ、５ｋｍ、６ｋｍ、７ｋｍ、８ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１２ｋｍ、１５ｋｍ、または２０ｋｍの距離で、随伴乗り物１２２０上の指向性アンテナと直接に通信することが可能であり得る。他の場合では、ＵＡＶは、距離が本明細書に記載の任意の距離未満であるとき、指向性アンテナと通信することができる。
ＵＡＶが指向性アンテナに対して通信の主要な方向に位置しないとき、ＵＡＶが通信の主要な方向に位置していた場合と比較して、ＵＡＶと指向性アンテナとの間の無線通信にはより少ない範囲が提供され得る。いくつかの場合では、主要な方向にあるときのより大きな範囲に対する主要な方向にないときのより少ない範囲の比は、約４：５、３：４、２：３、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：７、１：８、１：９、１：１０、１：１２、１：１５、または１：２０以下であり得る。他の場合では、その比は本明細書に記載の任意の比の値以上であり得る。その比は、本明細書に記載の任意の２つの値の間に入る範囲内に入ってもよい。
指向性アンテナ１２３０は、移動することが可能であり得る。指向性アンテナは、１つ以上の回転軸１２４０ａ、１２４０ｂを中心に回転することによって向きを変えることができる。指向性アンテナは、１つ以上、２つ以上、または３つ以上の回転軸を中心に回転することが可能であり得る。回転軸は、互いに直交してもよい。回転軸は、指向性アンテナが移動している間、互いに直交したままであり得る。回転軸は、互いに交差してもよい。いくつかの場合では、回転軸は、指向性アンテナの基部と交差することができる。指向性アンテナは、ピボットポイントを有することができる。任意選択的に、回転軸は、全てピボットポイントで交差することができる。任意選択的に、回転軸は、回転のピッチ軸および／またはヨー軸であってもよい。ロール軸は、提供されてもされなくてもよい。指向性アンテナは、指向性アンテナの横方向の角度を調整するために使用することができる。指向性アンテナは、指向性アンテナのピッチおよび／または垂直方向の角度を変えることが可能であり得る。指向性アンテナは、任意の角度の範囲でパンニングすることが可能であり得る。例えば、指向性アンテナは、約０〜３６０度でパンニングすることが可能であり得る。指向性アンテナは、約少なくとも５度、１０度、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度、１０５度、１２０度、１３５度、１５０度、１６５度、１８０度、２１０度、２４０度、２７０度、３００度、３３０度、３６０度、または７２０度でパンニングすることが可能であり得る。指向性アンテナは、任意の角度で下向きまたは上向きに傾斜することが可能であり得る。例えば、指向性アンテナは、少なくとも５度、１０度、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、または９０度で上向きに傾斜することが可能であり得る。指向性アンテナは、少なくとも５度、１０度、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、または９０度で下向きに傾斜することができる。
指向性アンテナは、通信の主要な方向がＵＡＶに一致するように方向付けられるように構成することができる。ＵＡＶは、乗り物に対して移動していてもよい。ＵＡＶは、ＵＡＶが乗り物に対して移動しながら、飛行していることができる。指向性アンテナは、通信の主要な方向がＵＡＶに向けられる、またはＵＡＶにかなり近くなるようにそれ自体を位置決めすることが可能であり得る。いくつかの場合では、通信の主要な方向は、ＵＡＶが位置する方向の４５度、４０度、３５度、３０度、２５度、２０度、１５度、１０度、８度、７度、６度、５度、４度、３度、２度、または１度以内に向けることができる。
乗り物に対するＵＡＶの位置は、既知であってもよい。ＵＡＶおよび／または乗り物に関する場所情報は、乗り物に対するＵＡＶの場所を決定するために集めることができる。乗り物に対するＵＡＶの場所は、乗り物に対するＵＡＶの角度方向を含み得る。これは、横方向の角度方向ならびに垂直方向の角度方向を含み得る。これは、乗り物に対するＵＡＶの相対的高度および相対的横方向の位置を含み得る。
プロセッサは、乗り物の指向性アンテナを位置決めする角度を計算することができる。この計算は、ＵＡＶと乗り物との間の既知の相対的位置に基づいて行うことができる。通信は、指向性アンテナを介して、ＵＡＶと起こり得る。計算された角度は、アンテナの通信の主要な方向をＵＡＶに向けるためであり得る。ＵＡＶが飛行して移動するとき、指向性アンテナの角度は、ＵＡＶの移動を追跡するように更新することができる。いくつかの場合では、指向性アンテナは、実時間で更新することができ、実時間でＵＡＶの移動を追跡することができる。いくつかの場合では、指向性アンテナの位置は周期的に更新することができる。指向性アンテナの位置は、任意の頻度で更新することができる（例えば、約１時間毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、２０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、８秒毎、７秒毎、６秒毎、５秒毎、４秒毎、３秒毎、２秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または任意の他の規則的もしくは不規則的な時間の間隔）。いくつかの場合では、指向性アンテナの位置は、事象またはコマンドに応じて更新することができる。例えば、ＵＡＶが特定の角度範囲の外で移動していることが検出されると、指向性アンテナはその向きを修正することができる。
一部の実施形態では、指向性アンテナの向きの計算は、以下の１つ以上のステップを使用して起こり得る。そのようなステップは、実施例として提供されるだけであり、限定するものではない。ステップは、異なる順番で提供される、省かれる、付け加えられる、または異なるステップと交換される、ことが可能である。
座標系変換が起こり得る。ＧＰＳは、測地座標でデータを出力することができる。測地座標では、地球の表面は楕円によって近似され、表面近くの場所は、緯度Φ、経度λ、および高さｈに関して記述され得る。地球中心の、地球固定（ＥＣＥＦ）座標系はデカルト座標系であり得る。ＥＣＥＦ座標系は、位置をＸ、Ｙ、およびＺ座標として表すことができる。ローカルのイースト、ノース、アップ（ＥＮＵ）座標は、特定の場所に固定された地球の表面に接する平面から形成することができ、従って時々「ローカル接平面」または「ローカル測地平面」として既知であり得る。イースト軸はｘ、ノースはｙ、およびアップはｚ、がラベル付けされる。ナビゲーション計算のために、ＧＰＳの場所データはＥＮＵ座標系に変換され得る。変換は２つのステップを含む、
１） データを測地系からＥＣＥＦに変換する。
この式の中で、
ａとｅは、それぞれ赤道半径と楕円体の第１の数値的離心率である。
Ｎ（Φ）は、ノーマルと呼ばれ、楕円体のノーマルに沿う表面からＺ軸への距離である。
２） ＥＣＥＦ系内のデータは、次にＥＮＵ座標系に変換され得る。
ＥＣＥＦからＥＮＵ系に変換するために、ローカルの基準は、ＵＳＶに送られたミッションをＵＳＶがちょうど受け取るときの場所に選択することができる。
２つの位置の間の距離を計算することができる。一部の実施形態では、地球表面の２つの位置ＡとＢからの距離を得るために半正矢式を使用することができ、
この式の中で、
、
、および
は地球の半径である。
一部の実施形態では、方位計算を行うことができる。ＥＮＵ座標における現在位置と目標位置は、それぞれ

と

として示される。現在位置と目的地との間の所望の角度（−１８０，１８０］は、次のように計算することができる。

指向性アンテナの垂直方向の角度を計算することができる。アンテナの垂直方向の角度は、図１２Ｂに示される三角関係を使用いて計算することができる。乗り物とＵＡＶとの間の距離は、ｄとして示され、２つの位置の間の距離を計算するための式（例えば、半正矢式）などの、上述の式（例えば、式（１））を使用して計算することができる。θは、アンテナの垂直方向の角度であり得る。Δｈは、乗り物とＵＡＶとの間の高度差であり得る。ｔａｎθ＝Δｈ／ｄ、したがって指向性アンテナを向ける垂直方向の角度は、ａｒｃｔａｎ（Δｈ／ｄ）に等しくなり得る。
指向性アンテナの水平方向の角度もまた、計算することができる。前のステップで述べたように、測地座標における緯度および経度情報は、ＥＣＥＦ系に変換することができる。三角関係を使用して、アンテナの所望の角度は、式（２）を使用して計算することができる。図１２Ｃに示すように、位置ＡとＢの緯度と経度は、最初にＥＣＥＦ系に変換することができる。アンテナの所望の角度θは、三角関係に基づいて計算することができる。水平方向の角度に関連して、θは方位角度であってもよい。
指向性アンテナの方位は、本明細書に記載の任意の技術を使用して計算することができる。計算は、前述のいずれかのステップを集合的にまたは個別に行う１つ以上のプロセッサを用いて、行うことができる。
プロセッサは、乗り物の機内にあってもよい。プロセッサは、乗り物のドッキングステーションおよび／または乗り物の指向性アンテナの機器内にあってもよい。プロセッサは、指向性アンテナを動かすために指向性アンテナの１つ以上のアクチュエータにコマンド信号を送ることができる。１つ以上のモーターの作動は、指向性アンテナを１つ以上の軸を中心に回転させることができる。いくつかの場合では、それぞれの回転軸は、専用のアクチュエータを有することができる。他の場合では、単一のアクチュエータが複数の回転軸を制御することができる。
指向性アンテナ１２３０は、任意の形状または形態を有することができる。いくつかの場合では、指向性アンテナは皿形を有することができる。指向性アンテナは、実質的に半球形状および／または丸められた円形状を有することができる。指向性アンテナは、ＵＡＶがドッキングすると、ＵＡＶ１２１０のカバーとして機能することが可能であり得る。指向性アンテナは、ＵＡＶが乗り物１２２０にドッキングすると、ＵＡＶを覆うことができる。指向性アンテナは、ＵＡＶが乗り物にドッキングすると、ＵＡＶを部分的にまたは完全に囲むことができる。指向性アンテナは、ＵＡＶの最大寸法よりも大きな最大寸法を有することができる。指向性アンテナは、カバーとして機能することができ、本明細書の他の箇所に記載したようにカバーの任意の特性を有することができる。
いくつかの場合では、指向性アンテナ１２３０は、ＵＡＶが乗り物１２２０にドッキングしている間、ＵＡＶ１２１０を覆うことができる。指向性アンテナは、乗り物が移動している間、ＵＡＶを覆うことができる。指向性アンテナの半球部分は、ＵＡＶがドッキングしているとき、ＵＡＶに重なることができる。ＵＡＶが乗り物から離陸するために、命令が提供され得る。指向性アンテナは、ＵＡＶを露出するように移動することができる。ＵＡＶは、乗り物から離陸することができる。指向性アンテナは、ＵＡＶの移動を追跡するように向きを変えることができる。指向性アンテナの通信の主要な方向は、ＵＡＶの角度範囲内に入ることができる。角度範囲は、本明細書の他の箇所に記載したような任意の角度値を有することができる。ＵＡＶが着陸するための命令が提供され得る。ＵＡＶは、乗り物とドッキングすることができる。指向性アンテナは、ＵＡＶを覆うために再配置することができる。
指向性アンテナは、ＵＡＶと乗り物との間の直接の通信に有用であるように使用され得る。他の場合では、指向性アンテナは、ＵＡＶと乗り物との間の間接の通信に有用であるように使用され得る。指向性アンテナが間接の通信に有用である場合、指向性アンテナはＵＡＶの移動を追跡する必要がなくなり得る。指向性アンテナは、ＵＡＶと乗り物との間の間接の通信に有用である中間デバイスの方に向くように位置を調整することができる。
いくつかの実装形態では、直接の通信および間接の通信をＵＡＶと乗り物との間で可能にすることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶおよび／または乗り物は、通信の異なるモード間を切り換えることが可能であり得る。
図１３は、本発明の実施形態に従ってＵＡＶと乗り物との間の直接および間接の通信の実施例を示す。ＵＡＶ１３１０は、随伴乗り物１３２０と通信することができる。いくつかの場合では、直接の通信１３４０がＵＡＶと乗り物との間に提供され得る。他の場合では、間接の通信１３５０、１３６０が、１つ以上の中間デバイスを用いて、ＵＡＶと乗り物との間で起こり得る。
ＵＡＶ１３１０は、随伴乗り物１３２０と無線で通信することができる。無線通信は、ＵＡＶから乗り物へのデータおよび／または乗り物からＵＡＶへのデータを含み得る。いくつかの場合では、乗り物からＵＡＶへのデータは、ＵＡＶの動作を制御することができるコマンドを含み得る。ＵＡＶは、随伴乗り物から離陸する、かつ／または随伴乗り物に着陸する、ことが可能であり得る。
いくつかの場合では、ＵＡＶ１３１０は、随伴乗り物１３２０と直接に通信することができる。直接の通信リンク１３４０は、ＵＡＶと随伴乗り物との間に確立することができる。直接の通信リンクは、ＵＡＶおよび／または随伴乗り物が移動している間、有効のままであり得る。ＵＡＶおよび／または随伴乗り物は、互いに独立して移動することができる。任意の類型の直接の通信をＵＡＶと乗り物との間に確立することができる。例えば、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、ＣＯＦＤＭ、ブルートゥース（登録商標）、赤外線信号、指向性アンテナ、または任意の他の類型の直接の通信を使用することができる。２つの物体間で直接に起こる任意の形式の通信を使用する、または検討することができる。
いくつかの場合では、直接の通信は距離によって制限されることがある。直接の通信は、視線、または障害物によって制限されることがある。直接の通信は、間接の通信と比較するとデータの高速転送、またはデータの大きな帯域幅を可能にすることができる。
間接の通信は、ＵＡＶ１３１０と随伴乗り物１３２０との間に提供することができる。任意選択的に、間接の通信は、乗り物と外部デバイスとの間に１つ以上の中間デバイス１３３０を含み得る。いくつかの実施例では、中間デバイスは、衛星、ルーター、タワー、中継デバイス、または任意の他の類型のデバイスであり得る。ＵＡＶと中間デバイスとの間に通信リンク１３５０を形成することができ、中間デバイスと乗り物との間に通信リンク１３６０を形成することができる。互いに通信することができる任意の数の中間デバイスを設けることができる。いくつかの場合では、間接の通信は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはインターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などのネットワーク上で起こり得る。いくつかの場合では、間接の通信は、セルラーネットワーク、データネットワーク、または任意の類型の通信ネットワーク（例えば、３Ｇ、４Ｇ）上で起こり得る。クラウドコンピューティング環境を間接の通信に使用することができる。
いくつかの場合では、間接の通信は、距離によって制限されないこともあり得、または直接の通信よりも大きな距離範囲を提供することができる。間接の通信は、視線または障害物によって制限されないこともあり得、またはあまり制限されないこともあり得る。いくつかの場合では、間接の通信は、直接の通信で有用である１つ以上の中継デバイスを使用することができる。中継デバイスの実施例は、限定されないが、衛星、ルーター、タワー、中継基地、または任意の他の類型の中継デバイスを含み得る。
無人型航空輸送機と乗り物との間の通信を提供する方法を提供することができ、この方法において通信は、間接の通信方法を介して行われる。間接の通信方法は、３Ｇまたは４Ｇ携帯電話ネットワークなどの携帯電話ネットワークを介する通信を含み得る。間接の通信は、乗り物とＵＡＶとの間の通信に１つ以上の中間デバイスを使用することができる。間接の通信は、乗り物が移動しているときに起こり得る。
直接および／または間接の通信の任意の組合せは、異なる物体間で起こり得る。一実施例では、全ての通信は直接の通信であり得る。他の実施例では、全ての通信は間接の通信であり得る。記載および／または図示された任意の通信リンクは、直接の通信リンクまたは間接の通信リンクであり得る。いくつかの実装形態では、直接の通信と間接の通信との間の切り換えが起こり得る。例えば、乗り物とＵＡＶとの間の通信は、直接の通信、間接の通信であり、または異なる通信モード間の切り換えが起こり得る。記載の任意のデバイス（例えば、乗り物、ＵＡＶ）と中間デバイス（例えば、衛星、タワー、ルーター、中継デバイス、中央サーバー、コンピュータ、タブレット、スマートフォン、またはプロセッサおよびメモリを有する任意の他のデバイス）との間の通信は、直接の通信、間接の通信であり、または異なる通信モード間の切り換えが起こり得る。
いくつかの場合では、通信モード間の切り換えは、人間の介入を必要とせずに自動的に行うことができる。１つ以上のプロセッサは、間接と直接の通信方法との間を切り換えることを決定するために使用され得る。例えば、特定のモードの品質が劣化する場合、システムは異なる通信モードに切り換えることができる。１つ以上のプロセッサは、乗り物の機内に、ＵＡＶの機内に、第３の外部デバイスの機内に、またはそれらの任意の組合せにあることができる。モードを切り換えることの決定は、ＵＡＶ、乗り物、および／または第３の外部デバイスから提供され得る。
いくつかの場合では、好適な通信モードを提供することができる。好適な通信モードが品質または信頼性において機能不全または不足である場合、別の通信モードに切り換えを行うことができる。切り換えを好適な通信モードに戻すときを決定するために、好適なモードをピングすることができる。一実施例では、直接の通信が好適な通信モードであり得る。しかしながら、ＵＡＶがかなり遠くに飛行すると、またはＵＡＶと乗り物との間に障害物が存在すると、通信は間接の通信モードに切り換えることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶと乗り物との間で多量のデータを転送するとき、直接の通信が好適であり得る。別の実施例では、間接の通信モードが好適な通信モードであり得る。ＵＡＶおよび／または乗り物が迅速に多量のデータを必要とする場合、通信は直接の通信モードに切り換えることができる。いくつかの場合では、ＵＡＶが乗り物から離れた相当な距離で飛行していて、より大きな通信の信頼性が必要とされる場合があるとき、直接の通信が好適であり得る。
通信モード間の切り換えは、コマンドに応じて起こり得る。コマンドは、ユーザーによって提供され得る。ユーザーは、乗り物のオペレータおよび／または乗員であり得る。ユーザーは、ＵＡＶを制御する人であり得る。
いくつかの場合では、異なる通信モードは、ＵＡＶと乗り物との間の異なる類型の通信に使用することができる。異なる通信モードは、異なる類型のデータを送信するために同時に使用することができる。
図１４は、本発明の実施形態に従う通信フローの実施例を示す。ＵＡＶと乗り物は、互いに通信することができる。例えば、ＵＡＶと乗り物との間でコマンドを送信することができる。いくつかの場合では、ＵＡＶと乗り物との間で画像を送信することができる。ＵＡＶと乗り物との間でＵＡＶのパラメータデータを送信することができる。
ＵＡＶと乗り物の間に、様々な通信ユニットを設けることができる。例えば、ＵＡＶには、コマンド受信機部分Ａ、画像送信部分Ｂ、および航空機パラメータ送信部分Ｃを設けることができる。これらの部分は、ＵＡＶの機内に設けることができる。乗り物には、コマンド送信部分Ｄ、ユーザーコマンド入力部分Ｇ、画像受信機部分Ｅ、航空機パラメータ受信機部分Ｆ、およびモニターＨを設けることができる。これらの部分は、乗り物の機内に設けることができる。
制御コマンドは、乗り物からＵＡＶに提供することができる。ユーザーは、乗り物の端末からユーザーコマンド入力部分Ｇを介してコマンドを入力することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、および／または乗り物の乗員であり得る。ユーザーは、ＵＡＶを制御することができる任意の人であり得る。ユーザーは、実時間でＵＡＶを手動で制御することができる。ユーザーは、ＵＡＶに送るための１つ以上のコマンドを選択することができ、ＵＡＶは、コマンドに応じて自律的に、および／または半自律的に飛行することができる。ユーザーは、乗り物を運転している間、ＵＡＶを制御することができる。他の場合では、ＵＡＶを制御するユーザーは、乗り物の運転手でなくてもよい。
ユーザーコマンド入力部分Ｇは、乗り物内に設けることができる。いくつかの場合では、以下でさらに詳細に説明するように、ユーザーコマンド入力部分は乗り物の一部であってもよい。ユーザーコマンド入力部分は、乗り物内に組み込むことができ、かつ／または乗り物から分離することができない。ユーザーコマンド入力部分は、乗り物から取り外し可能および／または分離可能であってもよい。ユーザーコマンド入力部分は、乗り物の内外に自由に移動することができる。
ユーザーコマンド入力部分は、以下でより詳細に説明されるような任意の方法で、入力を受け取ることができる。いくつかの実施例では、入力は、タッチ（例えば、タッチスクリーン、ボタン、ジョイスティック、スライダー、スイッチ）、オーディオ信号（例えば、音声コマンド）、検出される画像（例えば、ジェスチャー認識、瞬きまたは目の動き）、部分の位置決め（例えば、傾斜、運動等を検出する慣性センサを介して）を介して提供することができる。
コマンド送信部分Ｄは、ユーザーコマンド入力部分ＧからＵＡＶにコマンドを送信することができる。コマンド送信部分は、無線で情報を送信する、または有線接続を介して情報を送信することができる。コマンドは、ＵＡＶの機内のコマンド受信機部分Ａで受け取ることができる。
いくつかの場合では、乗り物のコマンド送信部分ＤとＵＡＶのコマンド受信機部分Ａとの間のコマンドは、直接の通信であり得る。乗り物からＵＡＶに制御コマンドを送信するために、ポイントツーポイントの直接の通信を使用することができる。
ユーザーは、任意の類型のコマンドをＵＡＶに送ることができる。コマンドは、ＵＡＶの移動を制御することができる。コマンドは、ＵＡＶの飛行を制御することができる。コマンドは、ＵＡＶの離陸および／または着陸を制御することができる。コマンドは、ＵＡＶの移動の直接の手動制御であり得る。コマンドは、ＵＡＶの機内の１つ以上のローターの回転に直接に対応することができる。コマンドは、ＵＡＶの位置、向き、速度、角速度、加速度、および／または角加速度を制御するために使用され得る。コマンドは、ＵＡＶに高度を増加させる、減少させる、または維持させることができる。コマンドは、ＵＡＶに適所にホバリングさせることができる。コマンドは、事前設定のシーケンスまたは飛行モードを開始する命令を含み得る。例えば、コマンドは、ＵＡＶに乗り物から離陸させる、かつ／または着陸させるシーケンスを開始することができる。コマンドは、ＵＡＶに乗り物に対して特定のパターンで飛行させるシーケンスを開始することができる。
コマンドはまた、ペイロードまたはセンサなどのＵＡＶの構成要素を制御することができる。例えば、コマンドはペイロードの動作を制御することができる。コマンドは、ペイロードの動作を手動で制御する、かつ／またはペイロードに事前設定の方法で動作させることができる。コマンドは、ペイロードに自律的に、または半自律的に動作させることができる。コマンドは、ペイロードの向きに影響を与えることができる。コマンドは、ペイロードにＵＡＶに対するその向きを変えさせる、または維持させることができる。ペイロードは、１つ以上の軸、２つ以上の軸、または３つ以上の軸を中心に回転するように命令され得る。ペイロードの他の機能は、ペイロードがカメラであるときなどに、遠隔で制御することができ、命令は、ズームインまたはアウトするか、静止画像または動画撮影モードに入るか、画像解像度または品質を調整するか、または任意の他の類型の撮影モードに関して、提供され得る。別の実施例では、ペイロードが照明デバイスである場合、照明の程度を制御することができ、照明デバイスはオンまたはオフすることができ、または照明デバイスよって点滅パターンが提供され得る。
コマンドは、ＵＡＶの任意のセンサを制御することができる。例えば、コマンドは、ＧＰＳ受信機、慣性センサ、超音波センサ、ライダー、レーダー、風力センサ、温度センサ、磁気センサ、またはＵＡＶの任意の他の構成要素の動作に影響することができる。コマンドは、ＵＡＶにＵＡＶの状態または周囲の環境に関するデータを返信させることができる。
一部の実施形態では、ＵＡＶが乗り物内のユーザーによって確実に制御できることが重要であり得る。従って、ＵＡＶを制御するユーザーによって送られるコマンドは、信頼性が高いことが必要であり得る。いくつかの場合では、コマンド送信部分Ｄからコマンド受信機部分Ａへの通信は、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）技術を使用することができる。このように、無線信号は、多くの周波数チャネル間で搬送波を高速でスイッチングすることにより、コマンド送信部分からコマンド受信機部分に送ることができる。いくつかの場合では、シーケンスは、送信部分および受信機部分の両方で既知である疑似ランダムシーケンスであり得る。ＦＨＳＳは、狭帯域の干渉に対して有利に耐性を示すことができる。スペクトラム拡散信号は、傍受することが困難であり、狭帯域受信機に対してバックグランドノイズとして現れることができる。ＦＨＳＳ技術はまた、多くの類型の従来の送信と最小限の干渉で周波数帯を共有することができる。スペクトラム拡散信号は、狭周波数通信に最小限のノイズを与えることができ、その逆も可能であり得る。
画像データは、ＵＡＶから乗り物に提供することができる。画像は、ＵＡＶの機内のカメラなどの撮像デバイスを使用して撮影することができる。画像送信部分Ｂは、画像を画像受信機部分Ｅに送信することができる。画像受信機部分は、任意選択的に画像をモニターＨ上に表示させることができる。画像送信部分は、ＵＡＶの機内に設けることができる。画像受信機部分は、乗り物の機内に設けることができる。モニターは、任意選択的に乗り物の機内に設けることができる。
ＵＡＶのカメラからの画像は、実時間で乗り物に送信することができる。画像は、乗り物のモニター上に表示することができる。画像は、カメラを用いて撮影することができる。カメラは、高解像度カメラであり得る。カメラは、画像を撮影することができ、少なくとも１ＭＰ、２ＭＰ、３ＭＰ、４ＭＰ、５ＭＰ、６ＭＰ、７ＭＰ、８ＭＰ、９ＭＰ、１０ＭＰ、１１ＭＰ、１２ＭＰ、１３ＭＰ、１４ＭＰ、１５ＭＰ、１６ＭＰ、１８ＭＰ、２０ＭＰ、２４ＭＰ、２６ＭＰ、３０ＭＰ、３３ＭＰ、３６ＭＰ、４０ＭＰ、４５ＭＰ、５０ＭＰ、６０ＭＰ、または１００ＭＰの解像度を有することができる。カメラは、任意選択的に記載の任意の値よりも少ないメガピクセルを有する写真を撮影することができる。カメラは、本明細書に記載の任意の２つの値の間の範囲に入るメガピクセルを有する写真を撮影することができる。撮影される画像の解像度は、コマンドまたは検出された条件に応じて変更され得る。例えば、ユーザーは、高解像度モード、または低解像度モードで画像を撮影するようにカメラを指定することができる。
画像は、静止画像（スナップショット）または動画（例えば、ストリーミングビデオ）を含み得る。画像は、ビデオレートで撮影することができる。いくつかの場合では、画像は、約１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、３５Ｈｚ、４０Ｈｚ、４５Ｈｚ、５０Ｈｚ、５５Ｈｚ、６０Ｈｚ、６５Ｈｚ、７０Ｈｚ、７５Ｈｚ、８０Ｈｚ、８５Ｈｚ、９０Ｈｚ、９５Ｈｚ、または１００Ｈｚよりも高い周波数で撮影することができる。画像は、本明細書に記載の任意の値よりも低いレートで撮影されてもよい。画像は、本明細書に記載の任意の２つの周波数の間に入るレートで撮影されてもよい。
カメラは、ＵＡＶに対して移動することが可能であり得る。カメラは、回転の約１つ以上の軸、２つ以上の軸、または３つ以上の軸を中心にカメラが移動することを可能することができるキャリアによって支持することができる。キャリアは、１つの方向、２つの方向、３つ以上の方向においてカメラの平行移動を可能にすることができてもできなくてもよい。いくつかの場合では、キャリアは、別のフレーム組立体および／またはＵＡＶに対して１つ以上のフレーム組立体の回転を可能にすることができるジンバル配設を備え得る。カメラは、送信するための画像を撮影するために所望の向きに向けることができる。
カメラによって撮影された画像は、画像送信部分Ｂを使用して送信することができる。画像送信部分は、ＵＡＶの機内に設けることができる。画像送信部分は、カメラの一部であってもよい。例えば、ＵＡＶのカメラは、画像データを直接に送信することができる。別の実施例では、画像送信部分は、カメラの一部ではなくて、ＵＡＶの機内にあってもよい。例えば、カメラは、画像データを送信することができる別個の画像送信部分に画像データを通信することができる。カメラは、有線または無線接続を介して画像送信部分に接続することができる。
画像送信部分Ｂは、乗り物に画像データを送信することができる。画像送信部分は、情報を無線で送信することができる、または情報を有線接続を介して送信することができる。画像データは、乗り物の機内の画像受信機部分Ｅによって受け取ることができる。画像受信機部分は、乗り物自体の一部であってもなくてもよい。例えば、画像受信機部分は、乗り物から分離可能および／または取り外し可能であってもよい。
いくつかの場合では、ＵＡＶの画像送信部分Ｂと乗り物の画像受信機部分Ｅとの間の画像データは、直接の通信によって提供され得る。ＵＡＶから乗り物に画像データを送信するために、ポイントツーポイントの直接の通信を使用することができる。代替の実施形態では、ＵＡＶから乗り物に画像データを送信するために間接の通信を使用してもよい。
任意選択的に、画像データの送信は、ＵＡＶへのコマンドの送信よりも多くの帯域幅を取り得る。いくつかの場合では、データ転送のより大きな速度を可能にするためにより迅速な接続が望ましい場合もある。さらに任意選択的に、画像データの送信がＵＡＶへのコマンドデータと比較して信頼性が高いことは、それほど重要でなくてもよい。このように、ＵＡＶから乗り物への通信リンクの信頼性は、あまり重要でない。いくつかの場合では、画像送信部分Ｂから画像受信機部分Ｅへの通信は、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、ＣＯＦＤＭ、赤外線、ブルートゥース（登録商標）などのポイントツーポイント技術、または任意の他の類型のポイントツーポイント技術を使用することができる。いくつかの場合では、通信は、公衆モバイルネットワーク、または本明細書に記載されたような任意の通信ネットワークなどの間接技術を使用してもよい。
任意選択的に、単一の通信モードを画像データの送信に使用することができる。他の場合では、複数の通信モードを検出された条件に依存して切り換えることができる。例えば、デフォルトの直接の通信を画像データを送信するために使用することができる。しかしながら、直接の通信リンクがあまり信頼できなくなると、通信モードは間接の通信リンクを介してデータを送信するように切り換えることができる。直接の通信リンクが再び信頼できることが一旦決定されると、通信モードは直接の通信リンクに復帰するように切り換わることができる。他の場合では、デフォルトのモードが提供されなくてもよく、切り換えは、現在の通信モードがもはや良好に機能していないことが検出されるとき、または他の接続がより信頼できるとき、に起こり得る。ユーザーは、通信モードが切り換わることができるときを指定することが可能でなくてもよい。あるいは、通信モードは、ユーザーの入力を必要とせずに自動的に切り換わることができる。プロセッサは、通信モードを切り換えるかどうかについて評価するためにデータを使用することができる。
画像受信機部分Ｅが受け取った画像データは、モニターＨに表示することができる。モニターは、乗り物の機内にあり得る。モニターは、乗り物内に組み込まれてもよい、かつ／または乗り物に一体化していてもよい。モニターは、乗り物の内部または機内の任意の物体であり得る。モニターは、乗り物から分離可能および／または取り外し可能であってもなくてもよい。モニターを乗り物の外にまたは乗り物の機外に取り出すことが可能であってもなくてもよい。モニターは、ポータブルであってもなくてもよい。画像受信機部分とモニターとの間の接続は、有線または無線であり得る。
モニターは、データを表示することができるユーザーインターフェースを備え得る。ユーザーインターフェースは、タッチスクリーンなどのスクリーン、または任意の他の類型の表示器を含み得る。モニターは、画像受信機部分から受けとった画像データに基づいて画像を表示することが可能であり得る。画像は、ＵＡＶの機内のカメラによって撮影された実時間の画像を含み得る。これは、ＵＡＶのカメラによって撮影された実時間のストリーミングビデオを含み得る。画像は、ＵＡＶの機内のカメラによって撮影されたものうちの約３０秒、２０秒、１０秒、５秒、３秒、２秒、１．５秒、１秒、５００ミリ秒、３００ミリ秒、１００ミリ秒、５０ミリ秒、１０ミリ秒、５ミリ秒、または１ミリ秒未満以内で、乗り物の機内のモニターに表示され得る。画像は、高解像度で、または低解像度で、表示され得る。画像は、それらが撮影された解像度で、またはそれらが撮影されたものよりも低い解像度で、表示され得る。画像は、それらが撮影されたフレームレートで、またはそれらが撮影されたものよりも低いフレームレートで、表示され得る。
乗り物の機内のユーザーは、モニターに表示される画像を見ることが可能であり得る。乗り物の機内のユーザーは、そうでなければ乗り物の機内のユーザーからは見ることができない場合もある物体または場所の画像を示すＵＡＶによって撮影された画像を見ることが有利に可能であり得る。ユーザーは、モニター上にユーザーの周囲の環境の鳥瞰図を有することができる。
航空機パラメータデータは、ＵＡＶから乗り物に提供することができる。航空機パラメータデータは、ＵＡＶの状態に関する情報および／またはＵＡＶのセンサによって捉えられたデータを含み得る。航空機パラメータ送信部分Ｃは、航空機パラメータデータを航空機パラメータ受信機部分Ｆに送信することができる。航空機パラメータ受信機部分は、任意選択的に画像をモニターＨに表示させることができる。航空機パラメータ送信部分は、ＵＡＶの機内に設けることができる。航空機パラメータ受信機部分は、乗り物の機内に設けることができる。モニターは、任意選択的に乗り物の機内に設けることができる。
航空機パラメータデータは、実時間で乗り物に送信することができる。航空機パラメータデータ、または航空機パラメータデータに基づいて生成された情報は、乗り物のモニターに表示され得る。航空機パラメータデータは、航空機の状態に関する任意のデータおよび／または航空機の１つ以上のセンサによって捉えられたデータを含み得る。
一部の実施形態では、航空機の状態は、航空機に関する位置データを含み得る。例えば、位置データは、航空機の場所（例えば、緯度、経度、および／または高度などの座標）、航空機の向き（例えば、ピッチ軸、ヨー軸、および／またはロール軸に関して）、航空機の速度、航空機の角速度、航空機の加速度、および／または航空機の角加速度を含み得る。いくつかの場合では、１つ以上の慣性センサおよびまたは場所関連センサ（例えば、ＧＰＳ、ビジョンセンサ、ライダー、超音波センサ）が航空機の位置データを決定するときに有用であり得る。航空機の状態は、航空機または航空機の１つ以上の構成要素の温度などの、他のデータを含み得る。１つ以上の温度センサは、航空機の温度を決定するときに有用であり得る。航空機の状態は、航空機のバッテリの充電状態などの他のデータを含み得る。航空機の状態はまた、航空機または航空機の任意の構成要素にエラー条件が発生しているかどうかを検出することができる。航空機の状態は、１つ以上の受信機が信号を受け取っていないかどうか、または航空機の１つ以上の構成要素が期待通りに動作していないかどうかを含み得る。
航空機の１つ以上のセンサによって収集されたデータは、航空機に関する環境的データを含み得る。例えば、環境的データは、温度、風速および／または風向き、降水の有無、検出された障害物または妨害物、検出されたノイズまたは信号干渉、または航空機のセンサによって取得され得る任意の他のデータを含み得る。航空機のセンサの実施例は、限定されないが、ビジョンセンサ、赤外線センサ、ライダー、レーダー、ソナー、超音波センサ、慣性センサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計）、磁気センサ、電界センサ、音響センサ、マイクロホン、または任意の他の類型のセンサを含み得る。
いくつかの場合では、航空機パラメータデータは航空機を制御するために役に立つことができる。いくつかの場合では、１つ以上のコマンドは、受け取った航空機パラメータデータに基づいて生成され得る。コマンドは、受け取った航空機パラメータデータを検討することができるユーザーによって手動で生成されてもよい。他の実施例では、コマンドは、航空機パラメータデータを使用してコマンドを定式化することができるプロセッサによって自動的に生成されてもよい。
航空機パラメータデータは、航空機パラメータ送信部分Ｃを使用して送信することができる。航空機パラメータ送信部分は、ＵＡＶの機内に設けることができる。航空機パラメータ送信部分は、ＵＡＶのセンサまたは構成要素の一部であってもよい。別の実施例では、航空機パラメータ送信部分は、センサまたは他の構成要素の一部ではなくて、ＵＡＶの機内にあってもよい。例えば、センサは、航空機パラメータデータを送信することができる別個の航空機パラメータ送信部分に航空機パラメータデータを通信することができる。センサは、有線または無線接続を介して航空機パラメータ送信部分に接続することができる。
航空機パラメータ送信部分Ｃは、航空機パラメータデータを乗り物に送信することができる。航空機パラメータ送信部分は、無線で情報を送信する、または有線接続を介して情報を送信する、ことができる。航空機パラメータは、乗り物の機内の航空機パラメータ受信機部分Ｆによって受け取ることができる。航空機パラメータ受信機部分は、乗り物自体の一部であってもなくてもよい。例えば、航空機パラメータ受信機部分は、乗り物から分離可能および／または取り外し可能であってもよい。
いくつかの場合では、ＵＡＶの航空機パラメータ送信部分Ｃと乗り物の航空機パラメータ受信機部分Ｆとの間のデータは、直接の通信を介して提供することができる。ポイントツーポイントの直接の通信は、ＵＡＶから乗り物に航空機パラメータデータを送信するために使用することができる。代替の実施形態では、ＵＡＶから乗り物に航空機パラメータデータを送信するために、間接の通信を使用してもよい。
いくつかの場合では、航空機パラメータ送信部分Ｃから航空機パラメータ受信機部分Ｆへの通信は、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、ＣＯＦＤＭ、赤外線、ブルートゥース（登録商標）などのポイントツーポイント技術、または任意の他の類型のポイントツーポイント技術を使用することができる。いくつかの場合では、通信は、公衆モバイルネットワーク、または本明細書に記載されたような任意の通信ネットワークなどの間接の技術を使用してもよい。
いくつかの場合では、狭帯域周波数偏移変調（ＦＳＫ）、ガウス周波数偏移変調（ＧＦＳＫ）、または他の変調技術を使用することができる。データは、デジタル情報が搬送波の離散周波数変化によって転送される周波数変調方式を介して送信されてもよい。あるいは、航空機パラメータデータは、画像データ信号内に埋め込まれてもよい（例えば、ビデオ信号内に埋め込まれる）。
任意選択的に、単一の通信モードを航空機パラメータデータの送信のために使用することができる。他の場合では、複数の通信モードを検出された条件に依存して切り換えてもよい。例えば、航空機パラメータデータを送信するために、デフォルトの直接の通信を使用することができる。しかしながら、直接の通信リンクがあまり信頼できなくなると、通信モードは、間接の通信リンクを介してデータを送信するように切り換えることができる。直接の通信リンクが再び信頼できることが一旦決定されると、通信モードは、直接の通信リンクに復帰するように切り換わることができる。他の場合では、デフォルトのモードが提供されなくてもよく、現在の通信モードがもはや良好に機能していないことが検出されるとき、または他の接続がより信頼できるとき、切り換えが起こり得る。ユーザーは、通信モードが切り換わることができるときを指定することが可能でなくてもよい。あるいは、通信モードは、ユーザーの入力を必要とせずに自動的に切り換わることができる。プロセッサは、通信モードを切り換えるかどうかを評価するために、データを使用することができる。
乗り物に返信される航空機パラメータデータは、重要であり得る。従って、信頼できる接続を提供することが望ましいことであり得る。航空機が乗り物とのポイントツーポイントの通信範囲（例えば、制御器の制御範囲）を超える場合、より安全な方法は、航空機と乗り物が互いの位置を知ることができるように、乗り物と航空機が通信をさらに維持することであり得る。従って、ポイントツーポイントの通信技術を使用しているときに生じる可能性がある通信範囲の制限を未然に防ぐために、携帯電話ネットワークを使用するなどの間接の通信方法を使用して乗り物が通信できることが望ましいことであり得る。
航空機パラメータ受信機部分Ｆが受け取った航空機パラメータデータは、モニターＨに表示することができる。モニターは、乗り物の機内にあってもよい。モニターは、乗り物内に組み込まれてもよい、かつ／または乗り物に一体化していてもよい。モニターは、乗り物の内部または機内の任意の物体であり得る。モニターは、乗り物から分離可能および／または取り外し可能であってもなくてもよい。モニターを乗り物の外部または乗り物の機外に取り出すことが可能であってもなくてもよい。モニターは、ポータブルであってもなくてもよい。航空機パラメータ受信機部分とモニターとの間の接続は、有線または無線であり得る。航空機パラメータデータを表示するモニターは、画像データを表示するモニターと同じモニターであってもよい。あるいは、別箇のモニターを設けてもよい。いくつかの場合では、航空機パラメータデータを示すために単一のモニターを使用してもよい。あるいは、航空機パラメータデータを示すために複数のモニターを使用してもよい。
モニターは、データを表示することができるユーザーインターフェースを備え得る。ユーザーインターフェースは、タッチスクリーンなどのスクリーン、または任意の他の類型の表示器を含み得る。モニターは、航空機パラメータ受信機部分から受け取った航空機パラメータデータに関するデータを表示することが可能であり得る。データは、実時間で示すことができる。航空機パラメータデータまたは航空機パラメータデータに基づいて生成されたデータは、ＵＡＶの機内で検出された、または撮影されたものうちの約３０秒、２０秒、１０秒、５秒、３秒、２秒、１．５秒、１秒、５００ミリ秒、３００ミリ秒、１００ミリ秒、５０ミリ秒、１０ミリ秒、５ミリ秒、または１ミリ秒未満以内で、乗り物の機内のモニターに表示され得る。
乗り物の機内のユーザーは、モニターに表示された航空機パラメータデータに関する情報を見ることが可能であり得る。データは、単語、数値、および／または画像を含み得る。一実施例では、ＵＡＶの場所をモニターに示すことができる。例えば、乗り物および／または地理的な特徴に対してＵＡＶの場所を示す地図が提供され得る。地理的な特徴の例は、道路、構築物、都市の境界、水域、山、または他の環境的な特徴を含み得る。データは、任意選択的に故障しているまたはエラー状態にある可能性があるＵＡＶおよびＵＡＶの１つ以上の構成要素の視覚的表現を示すことができる。別の実施例では、データは、ＵＡＶのバッテリの充電レベルの視覚的インジケータを含み得る。
一部の実施形態では、ＵＡＶまたは乗り物の、もしくは機内の、１つ以上の構成要素間に提供される任意の通信については、ポイントツーポイントの通信が望ましい場合がある。ＵＡＶと乗り物との間に間接の通信を可能にすることは、さらに望ましいことであり得る。任意の通信方法について、バックアップ通信方法を提供することは望ましいことであり得る。いくつかの場合では、ＵＡＶがポイントツーポイントの通信範囲を超えるとき、または通信を阻止する障害物が存在するとき、有効となることができるバックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。主要な通信方法の有効性を阻害する干渉またはノイズが存在する場所で有効となることができるバックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。主要な通信方法が侵入者によってハッキングまたはハイジャックされる場合があるとき、バックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。主要な通信方法が何らかの理由で信頼できなくなる、または品質が損なわれるとき、バックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。
図１５は、本発明の実施形態に従うＵＡＶの制御機構の実施例を示す。ＵＡＶの制御機構は、乗り物の一部であってもよい。ＵＡＶの制御機構は、製造現場で乗り物に追加され得る。ＵＡＶの制御機構は、乗り物に一体化していてもよく、および／または乗り物から取り外し可能に、または分離されるように設計されなくてもよい。ＵＡＶの制御機構は、乗り物の通常の構成要素内に組み込むことができる。
ＵＡＶの制御機構は、ＵＡＶまたはＵＡＶの構成要素を制御することができるコマンドをユーザーが入力できるユーザー入力構成要素であり得る。ＵＡＶ制御機構は、最終的にＵＡＶの飛行に影響を与えることができるユーザーコマンドを受け入れることができる。ユーザーコマンドは、ＵＡＶの飛行を手動で制御することを含み得る。例えば、ユーザーは、ＵＡＶの位置、場所（例えば、緯度、経度、高度）、向き、速度、角速度、加速度、および／または角加速度を直接に制御することができる。ユーザーコマンドは、ＵＡＶの所定の飛行シーケンスを開始することができる。例えば、ユーザーコマンドは、ＵＡＶに乗り物からドッキング解除させる、かつ／または離陸させることができる。ユーザーコマンドは、ＵＡＶに乗り物にドッキングさせる、かつ／または着陸させることができる。ユーザーコマンドは、ＵＡＶに乗り物に対して事前設定の経路に従って飛行させることができる。ユーザーコマンドは、ＵＡＶに自律的にまたは半自律的に飛行させることができる。
ユーザーコマンドは、本明細書の他の箇所に記載したようなＵＡＶの任意の他の構成要素を制御することができる。例えば、ＵＡＶの制御機構は、カメラまたは照明デバイス、ＵＡＶのキャリア、ＵＡＶの１つ以上のセンサ、またはＵＡＶの任意の他の特徴などのＵＡＶの機内のペイロードを制御することができるユーザー入力を受け入れることができる。いくつかの場合では、コマンドは、最終的にＵＡＶのペイロード、センサ、または任意の他の構成要素の位置決めを制御することができる。コマンドは、最終的にＵＡＶのペイロード、センサ、または任意の他の構成要素の動作を制御することができる。ユーザー制御機構は、ユーザーからの単一の類型の入力、またはユーザーからの様々な入力を受け入れることが可能であり得る。
ＵＡＶの制御機構は、乗り物内に組み込むことができる。例えば、ＵＡＶの制御機構は、図１５Ａに示されるように、乗り物の操舵輪内に組み込まれた１つ以上のユーザー入力構成要素を含み得る。操舵輪は、乗り物の方向を制御するために使用され得る。操舵輪は、軸を中心に回転することができる。この軸は、操舵輪の中央領域またはシャフトを貫通することができる。例えば、操舵輪１５１０は、ユーザー入力を受け入れることができる１つ以上のボタン１５２０ａ、１５２０ｂを含み得る。ユーザー入力構成要素は、任意の類型のユーザーインターフェースまたは入力デバイスであり得る。例えば、ユーザー入力構成要素は、ボタン、スイッチ、ノブ、ジョイスティック、トラックボール、マウス、キーボード、タッチパッド、タッチスクリーン、光ポインタ、撮影デバイス、熱画像形成デバイス、マイクロホン、慣性センサ、または任意の他のユーザー入力構成要素もしくはそれらの組合せを含み得る。ユーザー入力構成要素は、着用可能なユーザー入力構成要素であってもよい。例えば、ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手および／または乗員が着用することができる。ユーザー入力構成要素は、ユーザーの頭、顔、首、腕、手、胴、脚、または足に着用することができる。
ユーザー入力は、ユーザーからの任意の類型の入力であり得る。例えば、入力は、ユーザーからのタッチ入力、ユーザーからの音声入力、ユーザーからジェスチャー、ユーザーの顔の表情、ユーザーの身体部分の向きまたは位置の調整、またはユーザーからの任意の他の類型の入力であり得る。ユーザー入力は、乗り物が動作している間に提供され得る。ユーザー入力は、乗り物が移動している間に提供され得る。ユーザー入力は、乗り物がアイドリングまたは静止している間に提供され得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物を操作している間に提供され得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物を運転している間に提供され得る。ユーザーは、任意選択的に乗り物の乗員であり得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物内にいる間に提供され得る。
図１５Ｂは、ＵＡＶの制御機構の他の実施例を示す。例えば、操舵輪１５１０は、設けることができ、その上に一切のユーザー入力構成要素を有してなくてもよい。表示パネル１５３０は、乗り物に設けることができる。表示パネルは、任意選択的に乗り物内に組み込むことができる。表示パネルは、乗り物に一体化したスクリーンであってもよい。あるいは、表示パネルは、乗り物から取り外し可能および／または分離可能であってもよい。１つ以上のユーザー入力構成要素１５４０ａ、１５４０ｂを設けることができる。ユーザー入力構成要素は、タッチスクリーン上の領域であり得る。ユーザーは、ユーザーコマンドを与えるために表示器の領域にタッチすることができる。
他の実施例では、ユーザー入力構成要素は、操舵輪、ダッシュボード、内蔵モニター、座席、窓、ミラー、シフトスティック、ドアパネル、フットペダル、床、カップホルダー、または乗り物の任意の他の部分などの乗り物の任意の構成要素に組み込むことができる。例えば、シフトスティックは、異なるドライブまたはギアモード間を変えるために使用することができ、その内部に組み込まれた入力構成要素を有することができる。例えば、シフトスティックは、乗り物のオペレータがドライブ、ニュートラル、リバース、または異なるギアレベル間を切り換えることを可能にすることができる。ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手の手の届く範囲内にあり得る。ユーザー入力構成要素は、乗り物の乗員の手の届く範囲内にあってもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手および／または乗員の足の届く範囲内にあってもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手および／または乗員の視線内にあってもよい。ユーザー入力構成要素は、運転手および／または乗員が実質的に前方を向いているとき、乗り物の運転手および／または乗員の視線内にあってもよい。一実施例では、ユーザー入力構成要素は、運転手の目が道路から離れることなく、運転手がユーザーコマンドを与えることが可能であり得るように設計され得る。これは、安全な方法でＵＡＶの操作を有利に可能にすることができる。
一実施例では、ユーザーが操舵輪上のユーザー入力構成要素を介してコマンドを与えているとき、ユーザーは、ユーザーの目を道路に維持し、かつユーザーの手を操舵輪上に維持することが可能であり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、ＵＡＶの飛行を手動で直接に制御するために、操舵輪上の制御を操作することが可能であり得る。例えば、特定の制御を操作することにより、その制御の操作に対応する量でＵＡＶにその角度、速度、および／または加速度（例えば、空間および／または回転）を調整させることができる。手動制御中のユーザー入力とＵＡＶの対応する反応との間には、線形相関、指数関数相関、逆相関、または任意の他の類型の相関が提供され得る。
別の実施例では、ボタンを押下する、または他の単純な入力によって、ＵＡＶに所定の飛行シーケンスを実行させることができる。一実施例では、第１のボタン１５２０ａを押すことにより、ＵＡＶを乗り物から離陸させることができ、一方第２のボタン１５２０ｂを押すことにより、ＵＡＶを乗り物に着陸させることができる。別の実施例では、第１のボタンは、ＵＡＶを乗り物に対して第１の飛行パターンで飛行させることができ、第２のボタンを押すことにより、ＵＡＶを乗り物に対して第２の飛行パターンで飛行させることができる。これは、ＵＡＶが、ユーザーによる多くの関与または従事を必要とせずに、複雑な操縦を実行することを可能にすることができる。これは、ユーザーが乗り物の運転に注意を払う必要がある運転手である状況において有利であり得る。
さらに、他の遠隔制御構成要素を乗り物内に設けることができる。例えば、離陸および帰還ボタンに加えて、遠隔制御ジョイスティックのセットを設けることができる。いくつかの場合では、遠隔制御ジョイスティックは、車の運転手によって、または車の乗員によって、利用可能であり得る。一部の実施形態では、遠隔制御ジョイスティックは、車の運転手および乗員の両方によって利用可能であり得る。運転手または乗員は、遠隔制御ジョイスティックを使用して乗り物内のモニターに送信され得る画像データに従って航空機を制御することができる。遠隔制御ジョイスティックは、乗り物の一部に固定されていてもよい、またはテザー上に設けられていてもよい、または乗り物の一部に対して移動可能であってもよい。例えば、遠隔制御ジョイスティックは、乗り物の搭乗者から搭乗者に渡すことができる。
運転手の多くの従事を必要としないようにできる単純な入力の実施例は、ボタンを押すこと、タッチスクリーンを押すこと、スイッチを切り換えること、ノブを回すこと、音声コマンドを提供すること、単純なジェスチャーを提供すること、顔の表情を作ること、またはＵＡＶによる応答を誘発することができる任意の他の類型の単純の動作を含み得る。いくつかの場合では、単純な入力は、ワンタッチまたはワンモーション型の入力を含み得る。例えば、単一のボタンを押すこと、またはタッチスクリーンの単一の部分を押すこともしくはスワイプすることが、ＵＡＶまたはその構成要素を制御することができる単純な入力であり得る。
前述のように、ユーザー入力構成要素は、乗り物の一部であってもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物に恒久的に固定されてもよく、かつ／または乗り物から取り外されるようには設計されなくてもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物が製造されるときに乗り物に組み込むことができる。あるいは、既存の乗り物にユーザー入力構成要素を据え付けてもよい。いくつかの場合では、乗り物の１つ以上の構成要素は、ユーザー入力構成要素を有する乗り物の構成要素にアップグレードするために交換してもよい。例えば、通常の操舵輪は、ＵＡＶを制御するためのユーザー入力構成要素を有することができる新しい操舵輪と交換することができる。別の実施例では、ユーザー入力構成要素を設けるために構成要素を乗り物の既存の構造に追加することができる。例えば、ボタンなどのユーザー入力構成要素を上に有することができる操舵輪カバーを既存の操舵輪に追加してもよい。別の実施例では、１つ以上のユーザー入力構成要素を上に有することができる乗り物のシフトスティックカバーを設けることができる。
いくつかの場合では、乗り物のソフトウエアを更新することができる。ソフトウエアは、ユーザー入力構成要素のユーザー入力を取得し、それをＵＡＶを制御するために使用することができるデータに変換することが可能であり得る。一実施例では、乗り物は内蔵表示器を有することができる。表示器ソフトウエアは、ユーザー入力を受け入れてＵＡＶへのコマンドに変換され得るユーザー入力構成要素を示すように更新され得る。別の実施例では、乗り物は、ボタンまたは構成要素を有することができ、ソフトウエアは、ボタンまたは他の構成要素へのユーザー入力を解釈してＵＡＶへのコマンドに変換するように更新され得る。
このように、乗り物は、ＵＡＶ（またはその構成要素）の制御のためのユーザー入力を受け入れることができる１つ以上のハードウエア構成要素を有することができる。乗り物は、ユーザー入力をＵＡＶの制御のためのコマンドに変換することができるコマンドを実行するように構成された１つ以上のプロセッサを有することができる。
ＵＡＶを制御する方法は、乗り物の１つ以上のユーザー入力構成要素でユーザーからのＵＡＶの制御入力を受け取ることを含み、１つ以上の入力構成要素は、乗り物の一部である。コマンドは、プロセッサを用いて、ユーザー入力構成要素からの信号に基づいてＵＡＶの動作を制御するためにＵＡＶに送信されるように生成され得る。ユーザー入力構成要素は、ユーザーからの入力を受け取ることができる。ユーザー入力構成要素は、信号を乗り物の制御器に送ることができる。乗り物の制御器は、本明細書に記載の任意のステップを個別にまたは集合的に実行することができる１つ以上のプロセッサを有することができる。それらのステップは、１つ以上のステップを行うためのコード、ロジック、または命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体に従って実行され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、メモリ内に記憶され得る。メモリは、乗り物の機内に設けることができる。制御器は、ユーザー入力構成要素に基づいて、ＵＡＶに送られる信号を生成することができる。例えば、制御器は、ＵＡＶおよび／またはＵＡＶの任意の構成要素を直接に制御することができるコマンド信号を計算することができる。他の場合では、制御器は、入力構成要素からの信号をＵＡＶに送られるように前処理する、かつ／または中継することができる。ＵＡＶは、乗り物からの信号に応じてコマンド信号を生成することができる機内の制御器を有することができる。乗り物は、乗り物の制御器と通信可能である通信ユニットを有することができる。ＵＡＶは、ＵＡＶの制御器と通信可能である通信ユニットを有することができる。
乗り物の通信ユニットとＵＡＶの通信ユニットは、互いに通信することができる。通信は、無線通信であり得る。通信は、直接の通信または間接の通信であり得る。通信ユニットは、異なる通信モード間を切り換えることが可能であり得る。通信ユニットは、一方向通信（例えば、ＵＡＶから乗り物、または乗り物からＵＡＶ）を提供することができる。通信ユニットは、乗り物とＵＡＶとの間の双方向通信を提供することができる。いくつかの場合では、乗り物とＵＡＶとの間に複数の通信ユニットを設けることができる。異なる通信ユニットを異なる類型のデータまたはデータの異なる方向の送信に使用することができる。他の場合では、全ての類型および／または方向の通信に単一の通信ユニットを設けることができる。
表示器１５３０は、乗り物の機内に設けることができる。表示器は、乗り物内にあってもよい。表示器は、乗り物の任意の構成要素の一部であってもよい。例えば、表示器は、ダッシュボード、窓、操舵輪、ドアパネル、座席、または乗り物の任意の他の部分に組み込むことができる。表示器は、乗り物の運転手および／または乗員の手の届く範囲内にあり得る。表示器は、乗り物の運転手および／または乗員の視線内にあってもよい。表示器は、運転手および／または乗員が前方を向いているとき、乗り物の運転手および乗員の視線内にあってもよい。
表示器は、乗り物が製造されるときに乗り物の一部になることができる。表示器は、製造現場で乗り物に追加することができる。他の実施例では、既存の乗り物に表示器を据え付けることができる。表示器は、乗り物に恒久的に固定されてもよい、かつまたは乗り物から分離される、かつ／または取り外されるように設計されなくてもよい。表示器は、乗り物の任意の部分に一体化してもよい。他の場合では、表示器は、乗り物から分離可能および／または取り外し可能であり得る。表示器は、乗り物の表示機受取ドックに取り付けることができる。表示器受取ドックは、表示器を受け取ることができる相補的形状を有することができる。表示器受取ドックは、表示器を乗り物の他の構成要素に電気的に接続することができる電気コネクタを備えても備えなくてもよい。例えば、電気的コネクタは、表示機を乗り物の通信ユニットに電気的に接続することができる。乗り物の通信ユニットで画像または他のデータが受け取られるとき、それらは、電気コネクタを介して表示器に送信することができる。
一実施例では、分離可能または取り外し可能な表示器は、ユーザーのモバイルデバイスであってもよい。例えば、表示器は、スマートフォン（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ｇａｌａｘｙ、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ｐｈｏｎｅ、等）、タブレット（例えば、ｉＰａｄ（登録商標）、Ｇａｌａｘｙ、Ｓｕｒｆａｃｅ、等）、ラップトップ、パーソナルデバイスアシスタント、または任意の他の類型の表示デバイスであってもよい。表示器は、ユーザーの手の中に、またはユーザーの膝の上に、保持することができる。任意選択的に、表示器を取り付けることができる装着具を乗り物上に設けることができる。装着具は、表示器を乗り物の他の部分に対して物理的に支持することができる。装着具は、表示器と乗り物の他の部分との間に追加の電気的および／またはデータ接続を提供してもしなくてもよい。
表示器は、ＵＡＶから受け取るデータに基づいて情報を示すことができる。表示器は、乗り物内から見ることができるモニターであり得る。例えば、表示器は、ＵＡＶによって撮影された画像データを示すことができる。画像データは、任意選択的に実時間で示すことができる。例えば、ＵＡＶのカメラがビデオを撮影している場合、ライブストリーミングビデオを表示器に示すことができる。表示器はまた、ＵＡＶの状態などのＵＡＶに関する情報を示すことができる。
情報は、ＵＡＶの周囲の環境的情報を示すことができる。例えば、温度、風速および／または風向き、日照、降水、または気圧などの環境的条件を示すことができる。表示器は、任意選択的に乗り物および／または１つ以上の地理的特徴に対するＵＡＶの場所を示すことができる地図を示すことができる。ＵＡＶおよび／または乗り物の位置は、実時間で更新することができる。このように、ユーザーは、ＵＡＶおよび／または乗り物が地理的状況内を、または互いに対して、どのように移動しているかを追跡することが可能であり得る。表示器は、任意選択的にＵＡＶの１つ以上の構成要素の状態を示す。例えば、ＵＡＶの１つ以上の構成要素のエラー条件または故障を表示することができる。いくつかの実施例では、表示器は、ＵＡＶの１つ以上のバッテリの充電状態に関する情報を示すことができる。
ＵＡＶに関する情報に加えて、表示器は乗り物に関する情報を示すことができる。例えば、表示器は、乗り物の場所に関する情報を示すことができる。表示器は、乗り物の周囲の環境的条件に関する情報を示すことができる。乗り物の周囲の環境的条件の例は、温度、風速および／または風向き、日照、降水、または気圧を含み得る。表示器は、乗り物の周囲に関する他の情報を示すことができる。例えば、表示器は、道路、交通レベル、都市の境界、水域、構築物、自然の特徴、地形、または任意の他の情報を示す地図を示すことができる。表示器は、乗り物のナビゲーションを補助することができる。表示器は、輸送のための経路案内を提供することができる。表示器は、燃料効率、残された燃料および／または充電のレベル、乗り物の構成要素の故障、低バッテリレベル、低タイヤ圧、チェックエンジン、パーキングブレーキ作動中、または乗り物に関する任意の他のデータなどの乗り物に関する他の情報を示すことができる。
表示器は、乗り物のドッキングステーションに関する情報を示すことができる。例えば、乗り物のドッキングステーションに故障が発生した場合、データを表示することができる。いくつかの場合では、表示器は、ドッキングステーションのカバーが開いているか、または閉じているかを示すことができる。表示器は、ＵＡＶが現在乗り物にドッキングしているかどうか、またはＵＡＶが飛行していて乗り物に現在ドッキングしているＵＡＶは存在していないかどうかを示すことができる。いくつかの場合では、撮影デバイスを乗り物の機内に設けることができる。撮影デバイスは、ドッキングステーションの画像を撮影することができる。ドッキングステーションの画像は、乗り物の表示器に表示することができる。これは、乗り物上のＵＡＶのドッキングステーションの状態の様子をユーザーに提供することができる。
表示器上の情報は、実時間で表示することができる。情報は、本明細書の他の箇所に記載の任意の時間単位で表示することができる。情報は、表示することができる、かつ／または周期的に更新することができる。情報は、乗り物が動作している、かつ／または移動している間、表示することができる。情報は、ＵＡＶが乗り物にドッキングしている、かつ／または乗り物上に着陸している間、表示することができる。情報は、ＵＡＶが飛行している間、表示することができる。
表示器はまた、ユーザー入力構成要素１５４０ａ、１５４０ｂを示すことができる。例えば、タッチスクリーンは、ユーザー入力構成要素を提供するためにユーザーがタッチする１つ以上の領域を示すことができる。ユーザー入力構成要素は、表示器に示される情報と同時に示すことができる。一実施例では、ユーザーは、ＵＡＶの飛行に影響を与えることができるコマンドを入力することができる。ＵＡＶによって撮影された画像は、表示器に実時間でストリーミングすることができる。このように、ユーザーは、ユーザーの入力に対するＵＡＶの応答を実時間で見ることが可能であり得る。
いくつかの場合では、単一の表示器を乗り物の機内に設けることができる。単一の表示器は、本明細書に記載の任意の類型の情報を示すことができる。いくつかの場合では、本明細書に記載の類型の情報の組合せを表示することができる。表示器はまた、任意選択的にユーザー入力構成要素を含み得る。いくつかの実装形態では、複数の表示器を乗り物の機内に設けることができる。表示器は、本明細書に記載の任意の特性を有することができる。いくつかの実施例では、一部の表示器を乗り物に固定する、または恒久的に取り付けることができ、一方他の表示器は乗り物から分離可能および／または取り外し可能であってもよい。表示器は、本明細書に記載の任意の類型の情報を個別に、または集合的に示すことができる。いくつかの場合では、異なる表示器が異なる類型の情報を示してもよい。例えば、第１の表示器はＵＡＶからストリーミングされる画像を示し、一方第２の表示器はＵＡＶおよび／または乗り物に関する場所情報を示してもよい。任意選択的に、第３の表示器は乗り物のドッキング状態に関する情報を示すことができる。任意の数の表示器を設けることができる。乗り物内におよび／または乗り物の機内に、１台以上、２台以上、３台以上、４台以上、５台以上、６代以上、７台以上、８台以上、９台以上、または１０台以上の表示器を設けることができる。様々な表示器は、同じ情報または異なる情報を示すことができる。様々な表示器は、同じ類型の情報または異なる類型の情報を示すことができる。様々な表示器は、ＵＡＶ、環境、乗り物、ドッキングステーション、および／またはそれらの組合せに関する情報を示すことができる。
本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、広範の様々な可動物体に適用することができる。前述のように、本明細書のＵＡＶなどの航空輸送機の一切の説明は、任意の可動物体に適用、かつ使用することができる。本明細書の航空輸送機の一切の説明は、特にＵＡＶに適用することができる。本発明の可動物体は、空中（例えば、固定翼型航空輸送機、回転翼型航空輸送機、または固定翼も回転翼も有さない航空輸送機）、水中（例えば、船舶または潜水艦）、地上（例えば、車、トラック、バス、バン、モーターサイクル、自転車などの動力車、棒、釣竿などの可動構造またはフレーム、または電車）、地下（例えば、地下鉄）、宇宙（例えば、スペースプレーン、衛星、またはプローブ）、またはこれらの環境の任意の組合せなどの任意の適当な環境内で移動するように構成され得る。可動物体は、本明細書の他の箇所で説明される乗り物体などの乗り物体であり得る。一部の実施形態において、可動物体は、人間または動物などの生体に担持され、または生体から離陸することができる。適当な動物は、鳥、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、イルカ、げっ歯類、または昆虫を含むことができる。
可動物体は、６つの自由度（例えば、並進の３つの自由度および回転の３つの自由度）に関して環境内を自由に移動することが可能であり得る。あるいは、可動物体の運動は、所定のパス、トラック、または方向などによって、１つ以上の自由度に関して制約され得る。運動は、エンジンまたはモーターなどの任意の適当な作動機構によって作動され得る。可動物体の作動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、またはそれらの任意の適当な組合せなどの任意の適当なエネルギー源によって動力供給され得る。可動物体は、本明細書の他の箇所で説明されるように、推進システムを介して自走することができる。推進システムは、任意選択的に、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、またはそれらの任意の適当な組合せなどのエネルギー源で動作することができる。あるいは、可動物体は、生体によって担持されてもよい。
いくつかの場合では、可動物体は航空輸送機であり得る。例えば、航空輸送機は、固定翼型航空輸送機（例えば、飛行機、グライダー）、回転翼型航空輸送機（例えば、ヘリコプター、回転翼機）、固定翼と回転翼の両方を有する航空輸送機、またはどちらも有さない航空輸送機（例えば、飛行船、熱気球）であり得る。航空輸送機は、例えば空中を自己推進するなど、自己推進することができる。自走式航空輸送機は、１つ以上のエンジン、モーター、ホイール、車軸、磁石、ローター、プロペラ、ブレード、ノズル、またはそれらの任意の適当な組合せを備える推進システムなどの、推進システムを利用することができる。いくつかの場合では、推進システムは、可動物体が表面から離陸すること、表面に着陸すること、現在の位置および／または方向を維持すること（例えば、ホバリング）、方向を変更すること、および／または位置を変更すること、を可能にするために使用され得る。
可動物体は、ユーザーによって遠隔で制御され得る、または可動物体内または可動物体上の乗員によって局所で制御され得る。可動物体は、別個の乗り物内の搭乗者によって遠隔で制御され得る。一部の実施形態において、可動物体は、ＵＡＶなどの無人型可動物体である。ＵＡＶなどの無人型可動物体は、可動物体内に乗員を有し得ない。可動物体は、人間または自律制御システム（例えば、コンピュータ制御システム）、またはそれらの任意の適当な組合せによって制御され得る。可動物体は、人工知能を使用して構成されたロボットなどの自律または半自律ロボットであり得る。
可動物体は、任意の好適な大きさおよび／または寸法を有し得る。一部の実施形態において、可動物体は、乗り物体内または乗り物体上に人間の乗員を有するような大きさおよび／または寸法のものであってもよい。代替として、可動物体は、乗り物体内または乗り物体上に人間の乗員を有することが可能なものよりも小さい大きさおよび／または寸法のものであってもよい。可動物体は、人間によって持ち上げる、または運ばれるために好適な大きさおよび／または寸法のものであってもよい。代替として、可動物体は、人間によって持ち上げる、または運ばれるために好適な大きさおよび／または寸法よりも大きくてもよい。一部の場合において、可動物体は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、もしくは１０ｍ未満、または同等の最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線）を有し得る。最大寸法は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、もしくは１０ｍを超える、または同等であってもよい。例えば、可動物体の向かい合ったローターのシャフト間の距離は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、もしくは１０ｍ未満、または同等であってもよい。代替として、向かい合ったローターのシャフト間の距離は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、もしくは１０ｍを超える、または同等であってもよい。
一部の実施形態において、可動物体は、１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍ未満、５０ｃｍ×５０ｃｍ×３０ｃｍ未満、または５ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ未満の容積を有し得る。可動物体の全容積は、約１ｃｍ３、２ｃｍ３、５ｃｍ３、１０ｃｍ３、２０ｃｍ３、３０ｃｍ３、４０ｃｍ３、５０ｃｍ３、６０ｃｍ３、７０ｃｍ３、８０ｃｍ３、９０ｃｍ３、１００ｃｍ３、１５０ｃｍ３、２００ｃｍ３、３００ｃｍ３、５００ｃｍ３、７５０ｃｍ３、１０００ｃｍ３、５０００ｃｍ３、１０，０００ｃｍ３、１００，０００ｃｍ３、１ｍ３、もしくは１０ｍ３未満、または同等であってもよい。反対に、可動物体の全容積は、約１ｃｍ３、２ｃｍ３、５ｃｍ３、１０ｃｍ３、２０ｃｍ３、３０ｃｍ３、４０ｃｍ３、５０ｃｍ３、６０ｃｍ３、７０ｃｍ３、８０ｃｍ３、９０ｃｍ３、１００ｃｍ３、１５０ｃｍ３、２００ｃｍ３、３００ｃｍ３、５００ｃｍ３、７５０ｃｍ３、１０００ｃｍ３、５０００ｃｍ３、１０，０００ｃｍ３、１００，０００ｃｍ３、１ｍ３、もしくは１０ｍ３を超える、または同等であってもよい。
一部の実施形態において、可動物体は、約３２，０００ｃｍ２、２０，０００ｃｍ２、１０，０００ｃｍ２、１，０００ｃｍ２、５００ｃｍ２、１００ｃｍ２、５０ｃｍ２、１０ｃｍ２、もしくは５ｃｍ２未満、または同等の専有面積（可動物体に包囲される水平断面積としても称され得る）を有し得る。反対に、専有面積は、約３２，０００ｃｍ２、２０，０００ｃｍ２、１０，０００ｃｍ２、１，０００ｃｍ２、５００ｃｍ２、１００ｃｍ２、５０ｃｍ２、１０ｃｍ２、または５ｃｍ２を超えるまたは同等であってもよい。
一部の場合において、可動物体は、１０００ｋｇ以下の重量であり得る。可動物体の重量は、約１０００ｋｇ、７５０ｋｇ、５００ｋｇ、２００ｋｇ、１５０ｋｇ、１００ｋｇ、８０ｋｇ、７０ｋｇ、６０ｋｇ、５０ｋｇ、４５ｋｇ、４０ｋｇ、３５ｋｇ、３０ｋｇ、２５ｋｇ、２０ｋｇ、１５ｋｇ、１２ｋｇ、１０ｋｇ、９ｋｇ、８ｋｇ、７ｋｇ、６ｋｇ、５ｋｇ、４ｋｇ、３ｋｇ、２ｋｇ、１ｋｇ、０．５ｋｇ、０．１ｋｇ、０．０５ｋｇ、もしくは０．０１ｋｇ未満、または同等であってもよい。反対に、重量は、約１０００ｋｇ、７５０ｋｇ、５００ｋｇ、２００ｋｇ、１５０ｋｇ、１００ｋｇ、８０ｋｇ、７０ｋｇ、６０ｋｇ、５０ｋｇ、４５ｋｇ、４０ｋｇ、３５ｋｇ、３０ｋｇ、２５ｋｇ、２０ｋｇ、１５ｋｇ、１２ｋｇ、１０ｋｇ、９ｋｇ、８ｋｇ、７ｋｇ、６ｋｇ、５ｋｇ、４ｋｇ、３ｋｇ、２ｋｇ、１ｋｇ、０．５ｋｇ、０．１ｋｇ、０．０５ｋｇ、もしくは０．０１ｋｇを超える、または同等であってもよい。
一部の実施形態において、一可動物体は、可動物体によって担持される搭載物に対して小さくてもよい。搭載物は、本明細書の他の箇所でさらに詳細に説明されるように、ペイロードおよび／またはキャリアを含み得る。一部の実施例において、可動物体重量と搭載物重量の比率は、約１：１を超える、未満、または同等であってもよい。所望に応じて、可動物体重量と搭載物重量の比率は、１：２、１：３、１：４、１：５、１：１０、もしくはより小さいものより小さい、または同等であってもよい。反対に、可動物体重量と搭載物重量の比率はまた、２：１、３：１、４：１、５：１、１０：１、もしくはより大きいものを超える、または同等であってもよい。
一部の実施形態において、可動物体は、低エネルギー消費を有し得る。例えば、可動物体は、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ未満、またはそれ以下を使用し得る。一部の場合において、可動物体のキャリアは、低エネルギー消費を有し得る。例えば、キャリアは、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ未満、またはそれ以下を使用し得る。任意選択的に、可動物体のペイロードは、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ未満、またはそれ以下といった低エネルギー消費を有し得る。
図１６は、本発明の実施形態に従う無人型航空輸送機（ＵＡＶ）１６００を示す。ＵＡＶは、本明細書で説明される可動物体の実施例であり得る。ＵＡＶ１６００は、４つのローター１６０２、１６０４、１６０６、および１６０８を有する推進システムを備え得る。任意の数のローターを設けることができる（例えば、１、２、３、４、５、６つ以上）。無人型航空輸送機のローター、ローター組立体、または他の推進システムは、無人型航空輸送機がホバリング、すなわち位置を維持すること、方向を変えること、および／または場所を変えること、を可能にすることができる。対向するローターのシャフト間の距離は、任意の適当な長さ１６１０であり得る。例えば、長さ１６１０は、２ｍ以下、または５ｍ以下であり得る。一部の実施形態において、長さ１６１０は、４０ｃｍ〜１ｍ、１０ｃｍ〜２ｍ、または５ｃｍ〜５ｍの範囲内であり得る。本明細書のＵＡＶに関する任意の説明は、異なる類型の可動物体などの可動物体に適用することができ、およびその逆も可能であり得る。ＵＡＶは、本明細書で説明される支援された離陸システムまたは方法を使用することができる。
一部の実施形態において、可動物体は搭載物を運ぶように構成され得る。搭載物は、乗客、貨物、機器、計器などのうちの１つ以上を含み得る。搭載物は、筐体内に設けられ得る。筐体は、可動物体の筐体から分離していてよい、または可動物体のための筐体の一部であってよい。あるいは、搭載物は筐体を備えることができるが、可動物体は筐体を有することができない。あるいは、搭載物の一部または搭載物全体は、筐体が設けられ得ない。搭載物は、可動体に対して堅く固定され得る。任意選択的に、搭載物は、可動体に対して移動可能であり得る（可動物体に対して並進可能または回転可能）。搭載物は、本明細書の他の箇所で説明されるように、ペイロードおよび／またはキャリアを含み得る。
一部の実施形態において、固定基準フレーム（例えば、周囲の環境）に対する、および／または相互に対する可動物体、キャリア、およびペイロードの運動は、端末によって制御され得る。端末は、可動物体、キャリア、および／またはペイロードから遠い場所にある遠隔制御デバイスであり得る。端末は、支持プラットフォーム上に配置され得る、または支持プラットフォームに取り付けられ得る。あるいは、端末は手持ち型または装着型デバイスであり得る。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロホン、またはそれらの適当な組合せを含み得る。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、またはディスプレーなどのユーザーインターフェースを含み得る。手動で入力されるコマンド、音声制御、ジェスチャー制御、位置制御などの任意の適当なユーザー入力は、端末と対話するために使用され得る（例えば、端末の運動、場所、または傾斜を介して）。
端末は、可動物体、キャリア、および／またはペイロードの任意の適当な状態を制御するために使用され得る。例えば、端末は、固定基準に対するおよび／または相互に対する可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードの位置および／または方向を制御するために使用され得る。一部の実施形態において、端末は、キャリアの作動組立体、ペイロードのセンサ、またはペイロードのエミッタなどの可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードの個別の要素を制御するために使用され得る。端末は、可動物体、キャリア、またはペイロードのうちの１つ以上と通信するように適合された無線通信デバイスを含み得る。
端末は、可動物体、キャリア、および／またはペイロードの情報を見るための適当な表示ユニットを含み得る。例えば、端末は、位置、並進速度、並進加速度、方向、角速度、角加速度、またはそれらの任意の適当な組合せに関して、可動物体、キャリア、および／またはペイロードの情報を表示するように構成され得る。一部の実施形態において、端末は、機能的ペイロードが提供するデータなどのペイロードが提供する情報（例えば、カメラまたは他の撮像デバイスが記録した画像）を表示することができる。
任意選択的に、同じ端末が、可動物体、キャリア、および／もしくはペイロード、または可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードの状態を共に制御し、かつ可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードから情報を受け取る、および／または表示することができる。例えば、端末は、環境に対するペイロードの位置決めを制御することができ、同時にペイロードが捕捉した画像データ、またはペイロードの位置に関する情報を表示することができる。あるいは、異なる端末が異なる機能に使用され得る。例えば、第１の端末は、可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードの運動または状態を制御することができ、一方第２の端末は、可動物体、キャリア、および／またはペイロードから情報を受け取り、表示することができる。例えば、第１の端末は、環境に対するペイロードの位置決めを制御するために使用することができ、一方第２の端末は、ペイロードが捕捉した画像データを表示する。様々な通信モードが、可動物体と可動物体を制御するともにデータを受け取る統合端末との間で、または可動物体と可動物体を制御するとともにデータを受け取る複数の端末との間で、利用され得る。例えば、少なくとも２つの異なる通信モードが、可動物体と可動物体を制御するとともに可動物体からデータを受け取る端末との間に形成され得る。
図１７は、実施形態に従って、キャリア１７０２およびペイロード１７０４を備える可動物体１７００を示す。可動物体１７００は航空輸送機として描写されているが、この描写は限定することを意図せず、本明細書で前述されたように、任意の適当な類型の可動物体を使用することができる。当業者は、航空輸送機システムに関連して本明細書で説明される任意の実施形態が任意の適当な可動物体（例えば、ＵＡＶ）に適用され得ることを理解するであろう。いくつかの場合では、ペイロード１７０４は、キャリア１７０２を必要とせずに可動物体１７００上に設けることができる。可動物体１７００は、推進機構１７０６、検出システム１７０８、および通信システム１７１０を含み得る。
推進機構１７０６は、前述のようにローター、プロペラ、ブレード、エンジン、モーター、ホイール、車軸、磁石、またはノズルのうちの１つ以上を含み得る。可動物体は、１つ以上、２つ以上、３つ以上、または４つ以上の推進機構を有し得る。推進機構は、全て同じ類型であり得る。あるいは、１つ以上の推進機構は、異なる類型の推進機構であり得る。推進機構１７０６は、本明細書の他の箇所で説明したように、支持要素（例えば、駆動シャフト）などの任意の適当な手段を使用して可動物体１７００上に装着され得る。推進機構１７０６は、可動物体１７００の任意の適当な部分、例えば上部、底部、前部、後部、側部、またはそれらの適当な組合せなどに装着され得る。
一部の実施形態において、推進機構１７０６は、可動物体１７００が、可動物体１７００の一切の水平方向の運動を必要とせずに（例えば、滑走路を移動せずに）、表面から垂直に離陸する、または表面に垂直に着陸することを可能にすることができる。任意選択的に、推進機構１７０６は、可動物体１７００が指定された位置および／または方向で空中にホバリングすることを可能にするように動作することができる。１つ以上の推進機構１７００は、他の推進機構から独立して制御され得る。あるいは、推進機構１７００は、同時に制御されるように構成され得る。例えば、可動物体１７００は、可動物体に揚力および／または推力を与えることができる複数の水平方向に向けられたローターを有することができる。複数の水平方向に向けられたローターは、可動物体１７００に垂直方向の離陸と、垂直方向の着陸と、ホバリングの能力を提供するために作動され得る。一部の実施形態では、水平方向に向けられたローターのうちの１つ以上が時計方向に回転することができ、同時に水平方向のローターのうちの１つ以上が反時計方向に回転することができる。例えば、時計方向のローターの数は、反時計方向のローターの数に等しくあり得る。水平方向に向けられたローターのそれぞれの回転速度は、それぞれのローターが生成する揚力および／または推力を制御し、それによって可動物体１７００の空間的配置、速度および／または加速度を調整する（例えば、並進の最大で３度および回転の最大で３度に関して）ために、独立して変えることができる。
検出システム１７０８は、可動物体１７００の空間的配置、速度、および／または加速度（例えば、並進の最大で３自由度および回転の最大で３自由度に関して）を検出することができる１つ以上のセンサを備え得る。１つ以上のセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、またはイメージセンサを含み得る。検出システム１７０８が提供する検出データは、可動物体１７００の空間的配置、速度、および／または加速度を制御するために使用され得る（例えば、後述するように適当な処理ユニットおよび／または制御モジュールを使用して）。あるいは、検出システム１７０８は、例えば天候状態、潜在的な障害物の接近、地理的特徴の場所、人工の構造物の場所、などの可動物体を囲む環境に関するデータを提供するために使用され得る。
通信システム１７１０は、無線信号１７１６を介して通信システム１７１４を有する端末１７１２と通信することが可能である。通信システム１７１０、１７１４は、無線通信に適する任意の数の送信機、受信機、および／またはトランシーバを備え得る。通信は、データが一方向で送信され得るような一方向通信であり得る。例えば、一方向通信は、データを端末１７１２に送信する可動物体１７００だけに関与することができる、またはその逆であり得る。データは、通信システム１７１０の１つ以上の送信機から通信システム１７１２の１つ以上の受信機に送信することができる、またはその逆であり得る。あるいは、通信は双方向通信であってもよく、データは可動物体１７００と端末１７１２との間の両方向で送信することができる。双方向通信は、通信システム１７１０の１つ以上の送信機から通信システム１７１４の１つ以上の受信機にデータを送信することに関与でき、かつその逆も可能であり得る。
一部の実施形態において、端末１７１２は、可動物体１７００、キャリア１７０２、およびペイロード１７０４のうちの１つ以上に制御データを提供し、可動物体１７００、キャリア１７０２、およびペイロード１７０４のうちの１つ以上から情報を受け取ることができる（例えば、可動物体、キャリア、もしくはペイロードの位置および／または運動情報、ペイロードのカメラが捕捉した画像データなどのペイロードが検出したデータ）。いくつかの場合では、端末からの制御データは、可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードの相対的位置、運動、作動、または制御に関する命令を含み得る。例えば、制御データは、可動物体の場所および／または方向（例えば、推進機構１７０６の制御を介して）、または可動物体に対するペイロードの運動（例えば、キャリア１７０２の制御を介して）、の変更をもたらすことができる。端末からの制御データは、カメラまたは他の画像捕捉デバイスの動作の制御などのペイロードの制御をもたらすことができる（例えば、静止画または動画の撮影、ズームインまたはズームアウト、オンまたはオフ、撮影モードの切り換え、画像解像度の変更、フォーカスの変更、被写界深度の変更、露光時間の変更、視野角または視野の変更）。いくつかの場合では、可動物体、キャリア、および／またはペイロードからの通信は、１つ以上のセンサ（例えば、検出システム１７０８の、またはペイロード１７０４の）からの情報を含み得る。通信は、１つ以上の異なる類型のセンサからの検出された情報を含み得る（例えば、ＧＰＳセンサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、またはイメージセンサ）。このような情報は、可動物体、キャリア、および／もしくはペイロードの位置（例えば、場所、方向）、運動、または加速度に関連し得る。ペイロードからのこのような情報は、ペイロードが捕捉したデータ、またはペイロードの検出された状態を含み得る。端末１７１２によって送信されて提供される制御データは、可動物体１７００、キャリア１７０２、またはペイロード１７０４のうちの１つ以上の状態を制御するように構成され得る。あるいは、または組み合わせて、キャリア１７０２とペイロード１７０４はまた、それぞれ端末１７１２と通信するように構成された通信モジュールを備えることができ、端末は、可動物体１７００、キャリア１７０２、およびペイロード１７０４のそれぞれと通信して個別に制御することができる。
一部の実施形態において、可動物体１７００は、端末１７１２に加えて、または端末１７１２の代わりに、別の遠隔のデバイスと通信するように構成され得る。端末１７１２はまた、別の遠隔のデバイス、ならびに可動物体１７００と通信するように構成され得る。例えば、可動物体１７００および／または端末１７１２は、別の可動物体、または別の可動物体のキャリアもしくはペイロードと通信することができる。所望であれば、遠隔のデバイスは、第２の端末または他のコンピューティングデバイス（例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、または他のモバイルデバイス）であり得る。遠隔のデバイスは、可動物体１７００にデータを送信し、可動物体１７００からデータを受け取り、端末１７１２にデータを送信し、かつ／または端末１７１２からデータを受け取るように構成され得る。任意選択的に、遠隔のデバイスは、可動物体１７００および／または端末１７１２から受け取ったデータをウェブサイトまたはサーバーにアップロードできるように、インターネットまたは他の電気通信ネットワークに接続され得る。
図１８は、実施形態に従って、可動物体を制御するためのシステム１８００のブロック図による概略図である。システム１８００は、本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法の任意の適当な実施形態と組み合わせて使用され得る。システム１８００は、検出モジュール１８０２、処理ユニット１８０４、非一時的コンピュータ可読媒体１８０６、制御モジュール１８０８、および通信モジュール１８１０を含み得る。
検出モジュール１８０２は、異なる方法で可動物体に関連する情報を収集する異なる類型のセンサを利用することができる。異なる類型のセンサは、異なる類型の信号または異なる源からの信号を検出することができる。例えば、センサは、慣性センサ、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）、またはビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。検出モジュール１８０２は、複数のプロセッサを有する処理ユニット１８０４に連係可能に結合することができる。一部の実施形態において、検出モジュールは、検出データを適当な外部のデバイスまたはシステムに直接に送信するように構成された送信モジュール１８１２（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ画像送信モジュール）に連係可能に結合することができる。例えば、送信モジュール１８１２は、検出モジュール１８０２のカメラが捕捉した画像を遠隔の端末に送信するために使用され得る。
処理ユニット１８０４は、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニット１８０４は、非一時的コンピュータ可読媒体１８０６に連係可能に結合することができる。非一時的コンピュータ可読媒体１８０６は、１つ以上のステップを行うために処理ユニット１８０４が実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶できる。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ以上のメモリユニットを含むことができる（例えば、ＳＤカードやランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの分離可能な媒体または外部の記憶装置）。一部の実施形態において、検出モジュール１８０２からのデータは、非一時的コンピュータ可読媒体１８０６のメモリユニットに直接に搬送されてその中に記憶することができる。非一時的コンピュータ可読媒体１８０６のメモリユニットは、本明細書で説明される方法の任意の適当な実施形態を行うために、処理ユニット１８０４が実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶することができる。例えば、処理ユニット１８０４は、処理ユニット１８０４の１つ以上のプロセッサに検出モジュールが生成した検出データを分析させるための命令を実行するように構成され得る。メモリユニットは、処理ユニット１８０４によって処理される検出モジュールからの検出データを記憶することができる。一部の実施形態において、非一時的コンピュータ可読媒体１８０６のメモリユニットは、処理ユニット１８０４によって生成される処理結果を記憶するために使用され得る。
一部の実施形態において、処理ユニット１８０４は、可動物体の状態を制御するように構成された制御モジュール１８０８に連係可能に結合することができる。例えば、制御モジュール１８０８は、６つの自由度に関して可動物体の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために可動物体の推進機構を制御するように構成され得る。あるいは、または組み合わせて、制御モジュール１８０８は、キャリア、ペイロード、または検出モジュールの状態のうちの１つ以上を制御することができる。
処理ユニット１８０４は、１つ以上の外部のデバイス（例えば、端末、表示装置、または他の遠隔制御器）からのデータを送信および／または受け取るように構成された通信モジュール１８１０に連係可能に結合することができる。有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。例えば、通信モジュール１８１０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの１つ以上を利用することができる。任意選択的に、タワー、衛星、または移動局などの中継局を使用することができる。無線通信は近接依存または近接独立であり得る。一部の実施形態において、視線を通信に必要としてもしなくてもよい。通信モジュール１８１０は、検出モジュール１８０２からの検出データ、処理モジュール１８０４が生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔制御器からのユーザーコマンドなどのうちの１つ以上を送信および／または受け取ることができる。
システム１８００の構成要素は、任意の適当な構成で配設することができる。例えば、システム１８００の１つ以上の構成要素は、可動物体、キャリア、ペイロード、端末、検出システム、または上記のうちの１つ以上と通信可能である追加の外部のデバイス上に配置することができる。さらに、図１８は単一の処理ユニット１８０４および単一の非一時的コンピュータ可読媒体１８０６を描写しているが、当業者は、これが限定することを意図しないこと、およびシステム１８００が複数の処理ユニットおよび／または非一時的コンピュータ可読媒体を備えることができること、を理解するであろう。一部の実施形態において、複数の処理ユニットのうちの１つ以上および／または非一時的コンピュータ可読媒体は、システム１８００が行う処理および／またはメモリ機能の任意の適当な態様が後述の場所のうちの１つ以上で発生できるように、可動物体、キャリア、ペイロード、端末、検出モジュール、上記のうちの１つ以上と通信可能である追加の外部のデバイス、またはそれらの適当な組合せの上などの、異なる場所に位置することができる。
本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態が例としてのみ提供されることは、当業者には明らかであろう。ここで、当業者が、多数の変化形、変更、および置換を、本発明から逸脱することなく想定するであろう。本明細書に記載される本発明の実施形態に対する種々の代替手段が、本発明の実施において採用され得ることを理解されたい。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲に含まれる方法および構造、ならびにそれらの等価物が、それによって包含されることが意図される。

Claims (13)

  1. 無人型航空輸送機（ＵＡＶ）格納装置であって、
    乗り物に取り付けられるように構成された装着構成要素と、
    前記ＵＡＶ及び前記ＵＡＶ格納装置の離脱を防ぐ前記ＵＡＶとの接続を形成するように構成された着陸接続構成要素と、
    前記ＵＡＶが前記着陸接続構成要素に接続されるとき、前記ＵＡＶを少なくとも部分的に囲むように構成されたカバーと、を備え、
    前記カバーが開位置にあるとき、前記カバーが前記ＵＡＶと前記乗り物との間の通信デバイスとして機能することができる、ＵＡＶ格納装置。
  2. 前記着陸接続構成要素が磁気的接続を提供する、請求項１に記載のＵＡＶ格納装置。
  3. 前記ＵＡＶが前記着陸接続構成要素に接続されている間、前記着陸接続構成要素が前記ＵＡＶを充電することを可能にする、請求項１又は２に記載のＵＡＶ格納装置。
  4. 前記ＵＡＶが前記着陸接続構成要素に接続されている間、前記着陸接続構成要素が前記着陸接続構成要素を介して前記ＵＡＶと前記乗り物との間のデータの交換を可能にする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置。
  5. 前記乗り物が移動している間、前記カバーは、開位置と閉位置との間で前記カバーを駆動するように構成されたアクチュエータに結合される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置。
  6. 前記カバーが開位置にあるとき、前記カバーが指向性アンテナとして機能する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置。
  7. 前記指向性アンテナは１つ以上の回転軸回りで移動可能である、請求項６に記載のＵＡＶ格納装置。
  8. 前記カバーは再生可能なエネルギー源によって動力供給される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置。
  9. 前記ＵＡＶが前記着陸接続構成要素に接続されるとき、前記カバーは、前記ＵＡＶを充電する及び／又は前記ＵＡＶに動力供給するために使用される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置。
  10. 前記着陸接続構成要素は、複数の前記ＵＡＶと同時に接続を形成するように構成され、かつ、前記カバーは、複数の前記ＵＡＶを同時に少なくとも部分的に囲むように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置。
  11. 無人型航空輸送機（ＵＡＶ）が離陸又は着陸することができるプラットフォームを形成する乗り物であって、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置と、
    前記乗り物を推進するように構成された１つ以上の推進ユニットと、を備える乗り物。
  12. 前記カバーは、開閉することができる前記乗り物の屋根である、請求項１１に記載の乗り物。
  13. 無人型航空輸送機（ＵＡＶ）を格納する方法であって、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＵＡＶ格納装置を提供することと、
    ＵＡＶの状態を検出することと、
    前記ＵＡＶの状態に基づいてカバーの位置を変える又は維持することと、を含む方法。
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