TW201804823A - 用於無人機的ｗｗａｎ無線電鏈路品質導航 - Google Patents

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Abstract

各個實施例包括對無人機進行導航的方法，該方法可以包括：當無人機沿著設定路線飛往目的地時，決定是否已發生與同該無人機的通訊相關聯的無線電鏈路品質觸發事件。該無線電鏈路品質觸發事件可以對應於無線電鏈路品質的預定特性。可以回應於決定已發生無線電鏈路品質觸發事件，操控無人機遵循搜尋行動，用於提高無線電鏈路品質。該搜尋行動可以遵循在決定是否發生無線電鏈路品質觸發事件之前被配置的、並且偏離設定路線的預先配置的偏離模式。

Description

用於無人機的WWAN無線電鏈路品質導航
本專利申請案主張享受於2016年7月15日提出申請的、標題為「WWAN Radio Link Quality Navigation for an Unmanned Aerial Vehicle」的美國臨時專利申請案第62/362,826號的優先權，故以引用方式將該申請案的全部內容併入本文。
本案内容係關於用於無人機的WWAN無線電鏈路品質導航。
無人自主車輛（UAV）或無人機可以使用無線廣域網（WWAN）通訊用於在低空進行多態樣的操作。因此，網路連接的可用性和可靠性對於安全的無人機操作是非常重要的。此外，由於無人機幾乎可以在任何地方（例如，不受道路限制）和許多不同的高度進行操作，因此，設計一個能夠在無人機可以進行操作的所有位置處都提供所需的網路效能的網路是有挑戰性的。
各個實施例包括導航無人機的方法。各個實施例可以包括：當無人機沿著設定路線飛往目的地時，決定是否已發生與同該無人機的通訊相關聯的無線電鏈路品質觸發事件。該無線電鏈路品質觸發事件可以對應於無線電鏈路品質的預定特性。各個實施例可以包括：回應於決定已發生該無線電鏈路品質觸發事件，操控該無人機遵循搜尋行動（search maneuver），以提高無線電鏈路品質。該搜尋行動可以遵循在決定是否已發生該無線電鏈路品質觸發事件之前被配置的、並且偏離該設定路線的預先配置的偏離模式。
在一些實施例中，該搜尋行動可以是獨立於無線電鏈路品質資訊來決定的。在一些實施例中，該搜尋行動可以不被配置為將該無人機指引到已知位置。在一些實施例中，該預先配置的偏離模式可以包括從包含下面各項中的至少一項的模式中選擇的至少一個運動特性：螺旋、幾何形狀、海拔的變化、維持固定的海拔、至少部分地沿著該設定路線的方向的運動、以及上述的組合。在一些實施例中，該預先配置的偏離模式可以將無人機限制到預期WWAN通訊在其中將滿足無線電鏈路品質的最低標準的區域。
一些實施例可以包括：決定任何搜尋行動是否都被分配供該無人機立即使用；及回應於決定沒有搜尋行動被分配供立即使用，決定用作該搜尋行動的一組運動，其中操控該無人機遵循該搜尋行動使用所決定的一組運動。一些實施例可以包括：決定一組運動是否被分配供該無人機立即使用作為該搜尋行動，其中使用所分配的一組運動來操控該無人機遵循該搜尋行動是回應於決定該一組運動被分配供該無人機立即使用來執行的。
在一些實施例中，該搜尋行動可以包括考慮下面各項中的至少一項的該預先配置的偏離模式的修改版本：該預先配置的偏離模式的初始週期的大小、針對該預先配置的偏離模式的一或多個後續週期的該初始週期的大小的變化、該預先配置的偏離模式的運動特性的變化、對物體或者障礙物的躲避、導航限制或者該無人機的可用功率水平。在一些實施例中，該搜尋行動可以包括考慮偵測到的對與該無人機的通訊的無線電鏈路品質干擾的無線電鏈路阻礙的該預先配置的偏離模式的修改版本，其中該預先配置的偏離模式的該修改版本被指引遠離所偵測到的無線電鏈路阻礙。
在一些實施例中，可以回應於對與該無人機的通訊的無線電鏈路品質的量測值下降到低於無線電鏈路品質閥值，發生該無線電鏈路品質觸發事件。在一些實施例中，亦可以回應於對無線電鏈路品質的該量測值保持低於該無線電鏈路品質閥值長過低品質超時閥值，發生該無線電鏈路品質觸發事件。在一些實施例中，可以回應於對與該無人機的通訊的無線電鏈路品質的量測值指示無線電鏈路失敗長過無線電鏈路失敗超時閥值，發生該無線電鏈路品質觸發事件。在一些實施例中，可以回應於無線電鏈路品質惡化率超過惡化率閥值，發生該無線電鏈路品質觸發事件。
一些實施例可以包括：回應於操控該無人機遵循所決定的搜尋行動，決定是否可以對偵測的引導頻信號進行解調。一些實施例可以包括：回應於操控該無人機遵循所決定的搜尋行動，決定預定的資料傳輸速率是否可用於偵測的引導頻信號。
各個實施例可以包括：獲得與廣域網（WWAN）通訊在其中可用的區域對應的無線電鏈路質量資料；使用所獲得的無線電鏈路質量資料，決定用於到達目的地的設定路線，其導致該無人機穿過可以在其中維持WWAN通訊的區域；操控該無人機遵循所決定的設定路線。
在一些實施例中，決定該設定路線可以包括：將該無人機限制到預期WWAN通訊在其中將滿足無線電鏈路品質的最低標準的區域。在一些實施例中，決定該設定路線可以包括：使用所獲得的無線電鏈路質量資料來制訂設定路線，其中該設定路線提供了關於在通過該設定路線時 WWAN通訊將被維持的經定義的最小可能性。
一些實施例可以包括：量測在該無人機的位置處的WWAN通訊的無線電鏈路品質；向遠端計算設備發送包括所量測的無線電鏈路品質的無線電鏈路品質報告。可以在前往該目的地的途中，定期地重複關於量測WWAN通訊的該無線電鏈路品質和發送該無線電鏈路品質報告的操作。
一些實施例可以包括：決定所量測的無線電鏈路品質是否等於或超過指定的最低品質值，並且發送該無線電鏈路品質報告可以是回應於決定所量測的無線電鏈路品質等於或超過該指定的最低品質值來執行的。在一些實施例中，獲得無線電鏈路質量資料可以包括：從先前佔據了特定位置或者體積區域的至少一個其他無人機獲得該無線電鏈路質量資料。
一些實施例可以包括：偵測前往該目的地途中的無線電鏈路失敗；及基於所獲得的無線電鏈路質量資料來操控該無人機，以重新建立WWAN通訊。在一些實施例中，操控該無人機以重新建立WWAN通訊可以包括：執行隨機模式以搜尋連線性。
另外的實施例可以包括具有無線收發機和配置為執行上面所概述的方法的操作的處理器的無人機。另外的實施例可以包括用於執行上面所概述的方法的功能的單元。另外的實施例可以包括其上儲存有處理器可執行指令的非臨時性處理器可讀儲存媒體，其中該等處理器可執行指令被配置為使該無人機的處理器執行上面所概述的方法的操作。
參照附圖來詳細地描述各個實施例。在可行的地方，貫穿附圖使用相同的元件符號來代表相同或者類似的部件。對於特定實例和實現方案的引用只是用於說明目的，而不是意欲限制本案申請專利範圍的保護範疇。
各個實施例包括在無人機中實現的的方法，用以使該無人機能夠經由獲得可以用於規劃前往目的地的路線的無線電鏈路質量資料，來在前往目的地時嘗試維持去往和來自該無人機的無線廣域網（WWAN）網路通訊。無線電鏈路質量資料可以提供與一或多個區域對應的資訊，其中在該一或多個區域中，WWAN通訊可用於供無人機在向目的地行進時使用。無人機可以使用所獲得的無線電鏈路質量資料，以決定用於到達目的地的路線並操控無人機遵循所決定的路線。當在無人機在前往目的地的途中時無線電鏈路品質下降到低於可接受的水平時，無人機可以發起無線電鏈路搜尋行動以重新獲得通訊或者以提高無線電鏈路品質水平。該無線電鏈路搜尋行動可以包括遵循從該無人機的設定路線的一或多個預先配置的偏離模式的運動。可以對這些預先配置的偏離模式進行設計，以提供關於與該無人機的通訊的無線電鏈路品質水平將增加的可能性。該無線電鏈路搜尋行動可以考慮阻礙、天氣、導航限制、可用功率、以及其他考量。這些預先配置的偏離模式可以不僅僅是簡單地逆轉航向或者折回最近的行駛路線。
如本文所使用地，術語「無人機」代表可以在不具有機載人類飛行員/駕駛員的情況下進行操作的各種類型的自主車輛或半自主車輛（例如，航空器、陸地車輛、水上交通工具或者其組合）中的一種。無人機可以包括被配置為在無需（諸如來自於人類操作員或者遠端計算設備的）遙控操作指令的情況下（亦即，自主地）駕駛及/或操作無人機的機載計算設備。替代地或補充地，無人機的機載計算設備可以被配置為經由通訊從遠端計算設備接收操作指令及/或更新指令。可以以多種已知方式中的任何一種來推動無人機飛行或者進行其他運動。例如，複數個推進單元（其每一個包括一或多個轉子）可以為無人機和該無人機攜帶的任何負荷提供推進力或升力。補充地或替代地，無人機可以包括車輪、油箱踏板或其他非慣性運動裝置，以使得能夠在水上、水下運動或者以組合方式進行運動。此外，無人機可以由一或多個類型的電源（例如，電氣、化學、電化學或其他動力儲存）供電，其中這些電源可以對推進單元、機載計算設備及/或其他機載組件進行供電。
如本文所使用地，表述「無線電鏈路」代表經由無線電頻率訊號傳遞（諸如，經由WWAN通訊）建立的無線資料通訊連接。無線電鏈路實現無人機和可以包括計算設備的地面系統之間的通訊（亦即，資訊和命令的傳輸）。此外，如本文所使用地，表述「無線電鏈路品質」代表諸如資料交換速率、差錯率、干擾的量測、信號強度等等之類的無線電鏈路的不同屬性或者特性。
某些導航系統（諸如航空系統）可以具有網路可用性的監管需求，其包括發送及/或接收某些類型的資訊（諸如，遙測報告及/或地面控制指令）。遙測報告可以將無人機收集的量測值和其他資料提供給遠端電腦（例如，地面控制站）。此外，地面控制站可以向無人機發送緊急的操作指令及/或導航指令，以便無人機可以回應不可預見的情況並對無人機的安全做出反應。對於可能在高達400英尺處的高度處進行操作以及在包括建築物、峽穀及/或其他障礙物的地區中行進的無人機來說，滿足這種監管網路可用性要求可能是挑戰性的。在前往目的地的途中在通訊節點鄰近的障礙及/或不與通訊節點鄰近可能導致與無人機的通訊的無線電鏈路品質下降。無線電鏈路品質可能會降得低到丟失與無人機的通訊（亦即，不能夠進行無線電鏈路）或者變得不可靠（例如，位元差錯率超過通訊鏈路內的糾錯措施的補償容量）。在一些例子中，對於某些類型的通訊，特別是對於需要高頻寬（例如，視訊傳輸）的應用來說，無線電鏈路品質可能降低到可接受的水平以下。
監管網路可用性要求可以指定無人機在其中進行操作的區域（例如，空域）的體積的百分比，其中該區域的體積的百分比必須提供或者可能提供用於傳送去往或來自該無人機的關鍵及/或安全資訊的網路連接。網路連接可能只是定期需要的。例如，無人機可能只需要在特定的週期內（例如，每10分鐘）與網路通訊進行通訊，這意味著無人機可能需要遵循某條路線，該條路線包括及/或操控無人機朝向可能在其中發生所需通訊的區域。根據監管要求，可以允許無人機在其中進行操作的區域的體積的指定百分比，以便提供有限的網路連接。
若允許無人機在不考慮與WWAN通訊網路的連接的情況下向目的地進行導航和運動，則無人機可以自然地採用最短路線或者基於其他考慮（例如，省電、躲避人口稠密地區等等）的路線。但是，當穿過在不考慮與WWAN通訊網路的連接能力的情況下選擇的路線時，無人機可能會經歷低於可接受水平的網路連線效能下降（亦即，無線電鏈路品質的降低）。
為了解決該問題，各種實施例將無人機的導航路徑限制為已知具有或者至少可能具有更好的網路可用性的路線。在前往目的地的途中，無人機或者與無人機通訊的遠端計算設備的處理器可以決定被設計為最佳化WWAN通訊的可用性的設定路線、以及被配置為共同確保滿足可用性要求的其他因素。因此，各個實施例使無人機能夠在於其中網路通訊（並因此與地面控制系統的通訊）可用且滿足一些最低鏈路品質要求的區域的一部分內進行操作。
無論無人機是否遵循一條預期具有良好的網路可用性的路線，無人機都可能偶爾地遭遇受限的網路連接或者沒有網路連接。無人機可以根據降低的無線電鏈路品質（其包括無線電鏈路的完全丟失及/或其他狀況）來偵測這些條件。因此，根據各個實施例，無人機的處理器可以對無線電鏈路品質進行監測，以便偵測被稱為「無線電鏈路品質觸發事件」的一或多個不滿意的狀況。回應於決定已發生無線電鏈路品質觸發事件，無人機可以發起搜尋行動以提高無線電鏈路品質。無人機可以使用預設/預先設置的搜尋行動，從一個以上的預定的搜尋行動中進行選擇，產生新的搜尋行動，或者其某種組合。
在各個實施例中，搜尋行動可以經由可由無人機的處理器執行的一系列命令來定義，並被配置為控制無人機的運動以搜尋更好的無線電鏈路品質。每一個搜尋行動可以包括遵循預先配置的偏離模式的一組運動或行動，該預先配置的偏離模式意欲系統地和有效地搜尋與沿著當前設定路線量測的無線電鏈路品質相比改進的無線電鏈路品質。搜尋行動可以包括一個以上的預先配置的偏離模式，不同的搜尋行動可以包括彼此之間不同的一或多個不同的預先配置的偏離模式。如本文所使用地，表述「預先配置的偏離模式」代表：被提前配置以使無人機沿著具有可辨別的相干形式的路徑而偏離設定路線的無人機運動或行動。由於預先配置的偏離模式是被提前配置的，所以預先配置的偏離模式是獨立於無線鏈路品質條件來決定的。預先配置的偏離模式可以在可辨識的相干形式的循環完成時進行重複。
圖1根據各種實施例，圖示無人機可以在其中進行操作的環境100的透視圖，其包括可以在決定經由城市的設定路線時考慮的具有足夠品質的無線通訊鏈路所處的各種位置（本文稱為「優質WWAN區域」150）。優質WWAN區域150表示無人機可以在其中發送和接收WWAN通訊信號以支援遵循最低標準或者任務/監管要求的網路連線性的空間（例如，飛行空間）體積地區。優質WWAN區域150內的無線通訊的品質取決於很多因素，包括干擾的源（例如，雷達站點和電視發射塔）、居間的結構（例如，建築物）、以及到地面站的距離。
儘管為了說明起見，優質WWAN區域150在圖1中被示出成圓頂形狀的半球形區域，但根據地面站傳輸和接收特性以及周圍環境，亦可以是其他形狀。此外，優質WWAN區域150中的各個區域可以具有不同水平的WWAN通訊連線性。因此，各個優質WWAN區域150的無線電鏈路品質水平可能不是均一的。此外，多個優質WWAN區域150可以重疊並進行組合以集總地產生更大連續區域的WWAN通訊連線性。
無人機可以沿著起始位置105和目的地195之間的大量路線中的任意路線飛行。最短路線110被示出為起始位置105和目的地195之間的直線路線。圖1中所示出的最短路線110也是便捷的，這是由於沿著該路徑沒有障礙物。但是，在圖1所示出的實例中，最短路線110大部分位於優質WWAN區域150之外。
根據各個實施例，可以為無人機決定優質通訊路線120，其經由穿過如由實線所示出的一系列優質WWAN區域150來提供足夠的無線通訊連線性。優質通訊路線120不是直線，因此是比最短路線110長的路線。但是，優質通訊路線120提供了通過起始位置105和目的地195之間的大部分航線（若不是全部的話）的網路連接。
無人機或者與無人機通訊的遠端電腦中的處理器可以獲得與廣域網（WWAN）通訊在其中可用的3-D區域對應的無線電鏈路質量資料。該3-D區域可以涵蓋整個環境100、其子集或者更廣的區域。該3-D區域亦可以包括複數個較小的區域，其包括或靠近起始位置105、目的地195、周圍區域、或者之間的區域。無線電鏈路質量資料可以在資料庫（例如，位於經由網際網路可存取的伺服器上的資料庫）中獲得。無線網路提供商可以經由正式調查或者其他方法，經由由無人機提供的並隨時間被匯總的鏈路品質報告，來填充這種資料庫。可以在諸如任務開始時，將無線電鏈路品質資料庫中的一部分上傳到無人機的記憶體中，以使無人機處理器能夠從本機存放區器中存取該資料。
作為自主路線規劃的一部分，處理器可以獲得並使用無線電鏈路質量資料，以決定用於到達目的地195的設定路線。此外，處理器可以基於所獲得的無線電鏈路質量資料以及其他標準，將優質通訊路線120辨識成通過該3-D區域的最佳路線（亦即，對於WWAN通訊來說最佳）。經由使用優質通訊路線120而不是最短路線110，無人機可以在前往目的地195途中經歷改善的通訊。
不是作為精確或精準的飛行線路，優質通訊路線120或者其他設定路線可以包括邊界或者約束範圍，在該邊界或者約束範圍內，無人機可以停留以便提供足夠的或者最低可接受的WWAN通訊可用性。這些邊界或約束範圍的大小可以取決於優質WWAN通訊的可用性及/或對區域進行約束的實體邊界（例如，禁飛區、山脈、運動障礙物、危險區等等）。此外，優質通訊路線120可以無法保證WWAN通訊輸送量。例如，優質通訊路線120可以增加關於能夠建立WWAN通訊的可能性，定期地提供通訊機會，及/或在前往目的地195的途中的特定的時間或者航路點處提供通訊機會。
除了考慮無線電鏈路質量資料之外或者結合考慮無線電鏈路質量資料，可以基於傳統的導航規劃考量來決定優質通訊路線120。例如，決定優質通訊路線120可以包括：使油耗減到最小、增加或者確保無人機或者其負荷的安全性、避免在人口稠密地區上方飛行、以及其他路線規劃標準。
圖2根據各種實施例，圖示包括不同水平和大小的優質WWAN區域的環境200的平面圖。參見圖1-2，環境200包括圍繞並包括起始位置205和目的地295的區域。各個優質WWAN區域經由圓形或者橢圓形來標記。每一個圓形或者橢圓形的大小對應於各個優質WWAN區域所覆蓋的區域。
各個優質WWAN區域的特性可以經由該區域內的無線電鏈路品質的水平來圖示。可以經由各種屬性（例如，用於維持及/或建立無線電鏈路的概率數），來量測無線電鏈路品質的水平。在圖2中，使用點填充來標記具有最低水平的優質WWAN區域（亦即，無線電鏈路品質水平1）；使用對角線填充來標記具有中間水平的優質WWAN區域（亦即，無線電鏈路品質水平2）；使用交叉線填充來標記具有最高水平的優質WWAN區域（亦即，無線電鏈路品質水平3）。
在環境200中，使用虛線來標記最短路線210，最短路線210包括圍著高樓結構10的拐彎。然而，最短路線210沒有穿過很多優質WWAN區域，並且只在開始時穿過具有無線電鏈路品質水平1的一個區域。
執行導航規劃最佳化的處理器可能想要考慮無線電鏈路質量資料，以便在前往目的地295的途中至少確保最低水平的WWAN通訊。因此，在決定至少包括最低水平的WWAN通訊的設定路線時，處理器儘管可以決定比最短路線210長且不是直線的第一優質通訊路線220，但可以在其前半部分期間頻繁地至少提供某種（包括最低水平）連線性（亦即，無線電鏈路品質水平1和2）。
替代地，執行導航規劃最佳化的處理器可以經由決定具有關於維持無線電鏈路的最高概率的設定路線，使WWAN通訊的可用性最大化。第二優質通訊路線230被示出為與第一優質通訊路線220相比在相同的方向上開始，但稍後在第一中間位置215轉向。隨後，第二優質通訊路線230與第一優質通訊路線220在第二中間位置285處會合（meet backup），之後，第一優質通訊路線220和第二優質通訊路線230彼此之間是吻合的。與第一優質通訊路線220相比，第二優質通訊路線230甚至更長，但穿過幾個表現出最高水平的連線性（亦即，無線電鏈路品質水平I-3）的優質WWAN區域，並且經由在該路線的更高百分比上的優質WWAN區域前往目的地295。因此，決定了用於到達目的地的使WWAN通訊的可用性最大化的設定路線的處理器可以決定類似於第二優質通訊路線230的設定路線，特別是對於需要頻繁但不恆定的通訊及/或高頻寬無線通訊的任務而言更是如此。
各個實施例可以在各種各樣的無人機中實現，在圖3中圖示適合於結合各個實施例使用的具有四轉子無人機的形式的例子。參見圖1-3，無人機300可以包括由塑膠、金屬或者適合於飛行的其他材料來製造的主體301（亦即，機身、框架等等）。主體301可以包括處理器330，後者被配置為監測和控制無人機300的各種功能、子系統及/或其他組件。例如，處理器330可以被配置為監測和控制無人機300的各個功能，諸如與推進、導航、功率管理、感測器管理及/或穩定性管理有關的模組、軟體、指令、電路、硬體等的任意組合。
處理器330可以包括一或多個處理單元301，諸如被配置為執行處理器可執行指令（例如，應用、例行程式、腳本、指令集等等）以控制無人機300的導航、操作和其他操作（其包括各個實施例的操作）的一或多個處理器。在一些實施例中，處理器330可以耦合到被配置為儲存資料（例如，導航/路線規劃、獲得的感測器資料、接收的訊息、應用等等）的記憶體單元302。
在各個實施例中，處理器330可以耦合到通訊資源，其包括用於發送和接收無線信號的無線收發機304和天線306（例如，Wi-Fi®無線電裝置和天線、Bluetooth®、RF等等）。由於無人機通常在低海拔區域（例如，低於400英尺）飛行，因此無人機300可以掃瞄與發射器（例如，信標（beacon）、Wi-Fi存取點、藍芽信標、小型細胞（微微細胞、毫微微細胞等）等）相關聯的WWAN通訊信號（例如，Wi-Fi信號、藍芽信號、蜂巢信號等），諸如前往目的地的設定路線附近或者之上的受限地區或非受限地區內的信標或其他信號源。這些通訊資源可以從諸如導航信標（例如，超高頻（VHF）全向範圍（VOR）信標）、Wi-Fi存取點、蜂巢網路基地台、無線電臺等之類的無線電節點接收資料。
無人機可以使用諸如全球導航衛星系統（GNSS）、全球定位系統（GPS）、機載感測器等等之類的航空系統進行導航。在一些實施例中，無人機300可以使用替代的定位信號的源（亦即，不同於GNSS、GPS等）。在一些應用中，無人機300可以使用與這些替代信號的源相關聯的位置資訊以及其他資訊（例如，與上一次信任的GNSS/GPS位置相結合的航位推算、與無人機起飛區的位置相結合的航位推算等）來進行定位和導航。因此，無人機300可以使用包括如下導航技術的組合來進行導航：航位推算、對無人機300下方和周圍的地面特徵（例如，辨識道路、地標、公路標牌等）的基於攝像機的辨識等，這些導航技術可以替代GNSS/GPS位置決定和基於偵測的無線存取點的已知位置的三角量測或者三邊量測而被使用，或者結合GNSS/GPS位置決定和基於偵測的無線存取點的已知位置的三角量測或者三邊量測來被使用。
在一些實施例中，無人機300的處理器330亦可以包括各種輸入單元308，用於接收地面控制指令（例如，導航命令、區域調查資訊、路線更新/選項、或者回應於無線電鏈路品質的顯著下降而使用的搜尋行動）、來自人類操作員的資料，及/或用於收集用於指示與無人機300有關的各種狀況的資料。例如，輸入單元308可以包括照相機、麥克風、感測器、位置資訊功能（例如，用於接收全球定位系統（GPS）座標的GPS接收器）、導航儀器（例如，姿態指示器、陀螺儀、加速計、高度計、羅盤等）、鍵盤等。處理器330的各個組件可以經由匯流排310或者其他類似的電路進行連接。
主體301可以包括各種設計方案和目的的起落架，諸如支架、滑板、輪子、浮筒等。主體301亦可以包括載荷機構321，後者被配置為保持、鉤住、抓住、包裹和以其他方式攜帶各種載荷（諸如，箱體）。在一些實施例中，載荷機構321可以包括及/或被耦合到致動器、軌道、導軌、壓載物（ballast）、馬達和其他組件，用於調整由無人機300攜帶的載荷的位置及/或方位。例如，載荷機構321可以包括可運動地附接到軌道的箱體，使得箱體內的負荷可以沿著軌道來回運動。載荷機構321可以耦合到處理器330，並因此可以被配置為接收配置或者調整指令。例如，載荷機構321可以被配置為基於從處理器330接收的指令，使馬達重新定位負荷。
無人機可以是翼狀的、旋翼航空器的品種，或者具有用於引起從一個位置運動到另一個位置的其他機構。圖3中所示出的實例無人機300是一種旋翼航空器品種，其使用由對應的馬達322驅動的一或多個轉子324來提供上升（或起飛）以及其他空中運動（例如，前進、上升、下降、側向運動、傾轉、旋轉等）。無人機300可以利用各種馬達322和對應的轉子324用於起飛和提供空中推進。例如，無人機300可以是配備有四個馬達322和對應的轉子324的「四軸飛行器」。馬達322可以耦合到處理器330，因此可以被配置為從處理器330接收操作指令或者信號。例如，馬達322可以被配置為基於從處理器330接收的指令，增加其對應的轉子324等的旋轉速度。在一些實施例中，馬達322可以獨立地由處理器330控制，使得一些轉子324可以使用不同的功率量以不同的速度進行接合，及/或提供不同的輸出水平用於使無人機300運動。例如，主體301的一側上的馬達322可以被配置為使其對應的轉子324以比主體301的相對側上的轉子324高的每分鐘旋轉（RPM）進行自旋，以便平衡負擔有偏離中心的載荷的無人機300。儘管無人機300被示出成可以利用各種實施例的無人機的實例，但其並不意圖暗示或者要求各種實施例只限於旋翼式飛機無人機。而是，各種實施例亦可以與翼形無人機一起使用。此外，各種實施例可以等同地用於基於陸地的自主車輛、水上自主車輛和基於空間的自主車輛。
主體301可以包括可以耦合到並被配置為向無人機300的各個其他組件供電的電源312。例如，電源312可以是用於供電以操作馬達322、載荷機構321及/或處理器330的單元的可充電電池。
儘管在圖3中將無人機300的各個組件示出成單獨的組件，但可以將這些組件（例如，主體301、處理器330、馬達322和其他元素）中的一些或全部一起整合在單個設備或者單元（諸如片上系統）中。無人機300及其組成元素亦可以包括圖3中未圖示的其他組件。
處理器330可以被配置為經由通訊資源，經由（例如，在優質WWAN區域中存取的）無線連接151與地面站390進行通訊，以與地面站390接收和發送資訊。無線連接151可以是在無人機300的天線306和地面站390的一付或多付天線399之間建立的雙向無線鏈路。
地面站390可以是行動電話網路基地台（例如，e節點B）、無人機控制器、伺服器、或者可以向一或多個無人機（例如，無人機300）提供導航輔助和其他資訊的另一種電子系統。行動電話網路的實例包括第三代（3G）、第四代（4G）、長期進化（LTE）、分時多工存取（TDMA）、分碼多工存取（CDMA）、CDMA 2000、寬頻CDMA（WCDMA）、行動通訊全球系統（GSM）、單載波無線電傳輸技術（1xRTT）和通用行動電信系統（UMTS）。地面站390可以被配置為與其他網路（諸如其他廣播系統電腦和伺服器、網際網路、公眾交換電話網及/或蜂巢資料網）建立網路介面連接。
地面站390可以包括用於執行軟體指令的處理器392。地面站390可以包括用於儲存代碼和資料的記憶體。例如，記憶體394可以儲存能夠被發送給無人機的導航資料和其他資訊。在一些實施例中，地面站390可以與無人機控制器進行通訊，其中無人機控制器向無人機提供導航資訊。記憶體394可以包括下面中的一或多個：隨機存取記憶體（RAM）、動態RAM（DRAM）、靜態RAM（SRAM）、唯讀記憶體（ROM）、電子可抹除可程式設計ROM（EEPROM）、或者其他類型的非臨時性電腦可讀取儲存媒體。
地面站390可以包括至少一個網路介面396。網路介面396可以用於經由諸如無線廣域網（WWAN）（例如，行動電話網路）或者區域網路（例如，Wi-Fi）之類的通訊網路，與無人機和其他設備或車輛進行通訊。網路介面396可以連接到一付或多付天線399，以發送和接收與無人機的通訊波束。處理器392結合網路介面396，可以使用天線399來形成射頻（RF）通訊波束。地面站390亦可以包括用於向地面站390供電的電源介面398。地面站390可以包括將地面站390的各個組件連接在一起的匯流排391。
地面站390亦可以包括圖3中未圖示的其他組件。例如，地面站390可以包括各種各樣的處理組件，諸如數據機、收發機、用戶辨識模組（SIM）卡、額外的處理器、額外的硬體驅動器、通用序列匯流排（USB）埠、乙太網路埠及/或其他類型的有線或無線輸入/輸出埠、鍵盤、滑鼠、揚聲器、麥克風、顯示螢幕、觸控式螢幕、以及本發明所屬領域已知的多種其他組件。
在各個實施例中，無人機（例如，圖3中的無人機300）可以經由通訊資源（例如，無線收發機304和天線306），從諸如記憶體（例如，302）或感測器（例如，輸入單元308）及/或遠端計算設備之類的機載組件，存取諸如導航控制資料之類的資訊，如圖4中所示。參見圖1-4，環境400中的無人機300可以與伺服器410（亦即，遠端計算設備）關於在資料存放裝置420的資料庫430中維護的導航控制資料進行通訊。無人機300可以在運動或者靜止時，例如經由地面站390和電信網路405，與伺服器410交換通訊。經由這種通訊，無人機300可以從伺服器接收導航控制資料或者對導航控制資料的更新（例如，路線改變、控制命令、無線電鏈路品質更新及/或用於無線電鏈路品質觸發事件的搜尋行動），其中伺服器編譯及/或維護這種資料的資料庫。無人機處理器（例如，330）可以將所接收的導航控制y資料儲存在記憶體（例如，302）中，並可以當根據各個實施例，決定用於到達目的地D的設定路線R、或者回應於無線電鏈路品質觸發事件而決定搜尋行動時，使用該資料。無人機300可以基於導航控制資料結合任務參數，來評估特定的優質WWAN區域（包括到達這裡的航線和前往目的地D的設定路線R）的適宜性或者特定的搜尋行動的適宜性。
在環境400中，本文進一步關於儲存在資料存放裝置420中的導航控制資料440來描述資料庫430；然而，相同或者類似的資訊可以被編譯及/或儲存在無人機300的機載記憶體（例如，記憶體單元302）中。導航控制資料440可以由伺服器410、地面站390、無人機300、其他無人機、其他源及/或其組合中的至少一個來決定及/或編譯，並經由電信網路405而被共享。資料庫430中的導航控制資料440可以包括關於導航命令441、路線442、區域調查443、環境資料444、背景資料445、系統資料446、預計的效能資料447、歷史效能資料448、無人機技術規範449、搜尋行動資料450的各種類型的資訊，以及與導航控制有關的其他資料。
導航命令441可以包括由無人機的導航系統為了自主或者半自主導航而使用的輸入。導航命令可以允許無人機在依賴於或者不依賴於GPS信號或受訓人員的情況下自主地導航。當不依賴於GPS時，無人機的處理器可以使用機載感測器（例如，加速計、陀螺儀、磁力計和照相機）結合學習系統，來估計其自身的位置/定位和方位，並認識其環境。此外，無人機的處理器可以將該位置/定位、方位和環境資料與當前路線或者搜尋行動進行相關，以便停留在航線或者成功地嘗試提高無線電鏈路。因此，使用導航命令來執行控制演算法的處理器可以高效地和有效地使無人機運動。此外，亦可以從無人機操作者及/或管理者提供導航命令441，其可以覆蓋其他資料。例如，來自無人機操作者的導航命令441可以表示原本開闊的土地是飛行的禁區（off-limits）。導航命令441可以是即時資料、非即時資料及/或其組合。
用於到達目的地或優質WWAN區域的路線資料442可以提供去往目的地及/或一或多個優質WWAN區域的座標和導航方向。路線資料442亦可以包括可用於到達特定地區或目的地的一個以上的航線（亦即，替代路線）。此外，路線資料442可以包括用於到達及/或使用優質WWAN區域的功率消耗估計/需求（亦即，功率耗費）。與完成到優質WWAN區域的航線相關聯的能量耗費可以抵消滿足監管要求和維持WWAN通訊的能力。
區域調查443可以反映關於無人機所位於的區域或者用於WWAN通訊的潛在區域的可用資訊。例如，區域調查443可以包括用於維持及/或建立無線電鏈路的概率數值（亦即，無線電鏈路品質資訊），其包括：關於通訊信號將有多強的估計、信號強度位準（亦即，實際量測結果）、信號品質的穩定性或可靠性、該區域內的信號品質或強度的映射、或者與該區域相關聯的可用性、限制及/或風險。優質WWAN區域（特別是在城市區域或者人口稠密區域）可能由於一些無人機或者其他障礙物而變得擁擠。為了解決這種可能性，區域調查資訊可以反映當前位於該區域中的無人機或者其他運動及/或靜止物體的數量，以及特定的區域是否太擁擠或者危險而無法進入。
一些優質WWAN區域可能具有一天中的時間的限制，需要某種授權或者具有其他存取限制。特定區域中的風險可以反映關於人類或者生物可能干擾或者阻礙無人機300的可能性。例如，無線電鏈路質量資料可以反映對於趨向於更安全的不太擁擠的區域的優選。風險評估亦可以反映其他危險狀況（諸如，跌落的碎片或其他危險）。
此外，區域調查443可以包括關於區域的最佳化細節。例如，區域調查443可以包括諸如下面之類的一或多個地區（例如，區域或位置）中的無線電鏈路品質資訊：在其中存在WWAN通訊信號的位置、到優質WWAN區域（例如，150）的航線、到一區域的最佳途徑、關於其中的障礙物的細節、以及區域中的運動要求（例如，由於障礙物或者風型）。此外，區域調查資訊亦可以包括關於以下的細節：一優質WWAN區域可以容納多少無人機、多少無人機當前佔據優質WWAN區域、或者反映高峰交通時間、非高峰交通時間、平均使用時間等的排程資訊。以此方式，可以在當評估特定的優質WWAN區域時使用的無線電鏈路質量資料中，反映關於該優質WWAN區域由於其他無人機而變得擁擠的事實。
環境資料444可以包括溫度、風速、降雨及/或濕度，其可能影響無人機如何進行工作，並因此可以用於產生搜尋行動。
背景資料445可以包括無人機的地理位置（亦即，基於GPS或者高度計）、附近障礙物/結構、無人機的速度、無人機是在盤旋、上升還是降落（例如，這可以經由該無人機上包括的感測器來推斷）。
系統資料446可以包括關於無人機自身或者無人機的載荷的資訊，該資訊從機載感測器/指示器（例如，電池功率位準、組件損傷/故障等等）或者從經由短距離連接（諸如，藍芽®或Wi-Fi）或經由遠距離WWAN連接與該無人機通訊的一或多個遠端感測器獲得。
預計的效能資料447可以包括針對無人機效能的估計，諸如距離、最大速度、能量電池容量、或者針對機載組件的其他效能估計。
歷史效能資料448可以類似於預計的效能資料447，但基於無人機或其中的組件的實際效能。例如，歷史效能資料448可以包括與能量電池水平相關的行駛距離、記錄的基於經量測的頂風的經縮減的距離、或者針對特定搜尋行動或者其元素的成功率。
無人機技術規範449可以包括關於該無人機的尺寸、重量、配置資料（例如，固定翼與多轉子）或者其他細節。
資料庫430亦可以包括搜尋行動資料450，後者可以包括：回應於無線電鏈路品質觸發事件而分配的供無人機300使用的搜尋行動。在各個實施例中，搜尋行動資料450可以由無人機的處理器（例如，330）、地面站（例如，390）、另一個無人機或者其組合來決定。作為來自機載介面（例如，308）的輸入或者經由無線連接（例如，151），無人機可以接收從遠端計算設備產生或者發送的搜尋行動資料450。可以在各種時間，決定搜尋行動資料450。例如，一或多個搜尋行動可以是在需要時（例如，當無人機處於運動時並回應於無線電鏈路品質觸發事件）被決定的，或者可以是被先前決定的。
搜尋行動資料450可以包括關於各個搜尋行動或者其組件的特定資訊。例如，每一個搜尋行動包括遵循至少一個預先配置的偏離模式的一組運動。搜尋行動資料450可以分別包括關於不同的預先的偏離模式的細節。這些預先配置的偏離模式可以提前於無線電鏈路品質觸發事件來被配置，並獨立於任何無線電鏈路品質資訊。在需要時（亦即，非提前），可以使用預先配置的偏離模式來產生一或多個新的搜尋行動。由於各個搜尋行動可以包括至少一個預先配置的偏離模式，因此亦可以獨立於任何無線電鏈路品質資訊來決定搜尋行動。此外，由於搜尋行動遵循至少一個預先配置的偏離模式，因此搜尋行動不被配置為將無人機指引到已知位置，諸如具有良好的無線電鏈路品質的先前位置或者返回到基地。
預先配置的偏離模式可以包括從包含下面各項中的至少一項的模式中選擇的至少一個運動特性：螺旋、幾何形狀、海拔的變化（亦即，增加或者減少）、維持固定的海拔、至少部分地沿著設定路線的方向的運動、以及上述的組合。此外，螺旋或幾何形狀的形狀可能在搜尋行動期間改變。例如，預先配置的偏離模式可以包括具有逐漸增加的半徑的螺旋。此外，搜尋行動可以包括考慮下面各項中的至少一項的選定的預先配置偏離模式的修改版本：該預先配置的偏離模式的初始週期的大小、針對該預先配置的偏離模式的一或多個後續週期的該初始週期的大小的變化、該預先配置的偏離模式的運動特性的變化、對物體或者障礙物的躲避、導航限制及/或無人機的可用功率水平。此外，搜尋行動亦可以包括：預先配置的偏離模式的修改版本，其考慮偵測到的干擾與無人機的通訊的無線電鏈路品質的無線電鏈路阻礙。例如，可以指引預先配置的偏離模式的修改版本遠離所偵測到的無線電鏈路阻礙。作為另外的替代方案，處理器可以發起半隨機運動模式來搜尋連線性。
在一些實施例中，導航控制資料440可以包括關於可以從其獲得導航控制資料的源或者資訊源的細節。關於導航控制的這種資訊可以包括或者基於：由其他無人機、區域感測器和其他資料收集源所觀測及/或編譯的歷史及/或當前資料。此外，導航控制資料亦可以包括針對資訊或者已從其先前獲得導航控制資料的資訊源的評級或排名。可以使用評級或者排名以指示資訊或者其源的置信度或者可靠性。
除了來自遠端源（例如，地面站390或者伺服器410）的資訊之外，無人機300可以使用機載及/或可拆卸的感測器來發現和評估區域。例如，機載照相機、風速計、濕度（亦即，雨量）量測儀及/或其他感測器可以幫助發現或者辨識優質WWAN區域，一旦位於該區域就評估狀況，及/或決定要使用的搜尋行動。可拆卸的感測器可以從無人機300中丟棄或彈出。替代地，可拆卸感測器自身可以是被配置為自主地離開無人機300（並可選地返回到無人機300）的無人機類型組件。無人機300可以將來自機載感測器的資料儲存在機載記憶體（例如，記憶體單元302）中，並與伺服器（例如，410）共享該資料，伺服器既而亦可以與其他無人機共享該資料。此外，當處於特定的區域時，無人機300可以被配置為分析由機載或者遠端感測器獲得的即時資料，以評估該優質WWAN區域用於WWAN通訊或者搜尋行動以提高無線電鏈路品質的適宜性。例如，處理器可以監測和記錄根據RF資源做出的各種無線鏈路量測（例如，接收的功率位準、訊雜比、封包差錯率等等）。
在一些實施例中，資料庫430或者資料庫的一部分可以儲存在無人機300的記憶體（例如，記憶體單元302）中。無人機302可以按照定期的時間間隔（例如，每小時、每天等等），從伺服器（例如，410）接收更新的資料庫資訊，使用該資訊來更新機載記憶體中所儲存的資料庫430。
經由在無人機的記憶體（例如，302）中維護資料庫的本端版本，可以減少無人機300和伺服器410之間的通訊的頻率，這可以減少管理負擔、傳輸量負荷等等。在無線廣域網（WWAN）連接或者與其他網路的連接不可用或者不可靠的環境中，減少與伺服器410進行通訊的需求是有利的。
在一些實施例中，儲存在無人機300的記憶體中的資訊（例如，導航控制資料440）可能具有有限的使用壽命，該有限的使用壽命可以在獲得該資訊時被指示（例如，經由到期時間）。無人機300可以使用計時器等來追蹤記憶體中儲存的資訊的到期。例如，若資料庫資訊到期或者超出所指示的使用壽命，則無人機處理器可以聯絡伺服器410來重新裝載最新的資料庫資訊。在一些實施例中，可以不允許儲存了到期的資料庫資訊的無人機偏離當前航線，除非在緊急情形下。
在各個實施例中，在無人機300開始運動之前、隨著無人機開始運動或者在其他指定的時間，無人機300可以與伺服器410進行通訊，以便確認已從資料庫430裝載了最新的資訊更新。一旦確認該資訊是當前的或者更新的，則無人機300可以在無需與伺服器410進行通訊的情況下行進，直到計時器到期或者在發生某種其他預定的事件（例如，第三方的查詢）時為止。
儘管在工作環境400中只圖示單個伺服器410，但資料庫430或者資料庫430中的資訊可以分佈在多個伺服器之中。替代地或補充地，這些伺服器可以是冗餘的，使得無人機300可以被配置為與這些伺服器中的選擇的一個進行通訊。對與之要進行通訊的伺服器的選擇可以基於某種標準或者條件，諸如，伺服器與無人機300的鄰近性、伺服器和無人機300之間的無線鏈路品質、伺服器的附屬關係或者類別（例如，軍事、政府、商業、私有等等）、伺服器的信譽、伺服器的運營方等等。
在一些實施例中，在給定伺服器（例如，410）上儲存及/或維護的資料庫資訊可以由其他伺服器（或者實體）填充，或者由其他伺服器（或實體）存取。例如，伺服器可以被配置為從與受限制區域（其中在該受限制區域中事件可能正在發生，或者事件被排程在該受限制區域中發生）相關聯的實體/伺服器查詢或者獲得事件資訊。
無人機（例如，300）可以偵測無線電鏈路品質的下降或者無線電鏈路的完全損失。因此，根據各個實施例，無人機的處理器可以監測和量測無線電鏈路品質，以便偵測無線電鏈路品質觸發事件。回應於決定已發生了無線電鏈路品質觸發事件，無人機可以發起搜尋行動用於提高無線電鏈路品質。
圖5圖示根據各種實施例，用於導航無人機的方法500。參見圖1-5，方法500的操作可以由處理器（例如，無人機300的處理器330、地面站390的處理器392或者其他遠端計算設備）來執行。
在決定方塊515中，處理器可以決定無線電鏈路品質的量測值是否超過最低無線電鏈路品質閥值（亦即，最低品質閥值）。該最低無線電鏈路品質閥值可以是為在WWAN通訊網路中建立和維持無線電鏈路所需要的最低值。替代地，可以將該最低無線電鏈路品質閥值設置的比所需要的最低無線電鏈路品質水平高，這可以確保更可靠和更穩定的通訊鏈路。
回應於決定無線電鏈路品質的量測值小於或等於（亦即，不超過）最低無線電鏈路品質閥值（亦即，決定方塊515=「否」），處理器可以繼續監測和量測無線電鏈路品質，重複決定方塊515。可選地，回應於決定無線電鏈路品質的量測值不超過最低無線電鏈路品質閥值（亦即，決定方塊515=「否」），在可選方塊530中，處理器可以對無線電鏈路品質觸發事件沒有發生過進行註冊。
向遠端計算設備發送和由遠端計算設備接收的無線電鏈路品質信號可以被用以：以各個位置中的對無線電鏈路品質的經更新的且務實的量測值來維護或者更新無線電鏈路品質資料庫（例如，資料庫430）。在資料庫中維護的無線電鏈路質量資料可以從各種設備（包括無人機（例如，眾包（crowd sourcing））或者具有用於量測無線電鏈路品質的感測器或其他儀器的其他設備）中編譯。
由無人機（諸如在資料庫中）進行的無線電鏈路品質量測的集合可以經由將設定路線約束到小於所有可用區域的範圍來增加通訊網路的整體可靠性。無人機可以眾包去往目的地途中的網路品質資訊並向集中式資料庫進行回報，其中該集中式資料庫可以編譯網路品質量測的整體圖。
回應於決定所接收的無線電鏈路品質的量測值超過最低品質閥值（亦即，決定方塊515=「是」），在可選的決定方塊517中，處理器可以可選地決定低品質週期（tLOW ）是否超過低品質超時閥值。低品質週期（tLOW ）可以反映在進行可選的決定方塊517中的決定時，無線電鏈路品質的量測值已連續地及/或一直地未超過最低品質閥值有多長時間。例如，低品質週期tLOW 可以位於1.5秒和5秒之間。在各個實施例中，低品質週期tLOW 可以是1秒。
回應於決定低品質週期（tLOW ）沒有超過低品質超時閥值（亦即，可選的決定方塊517=「否」），處理器可以繼續監測和量測無線電鏈路品質，並重複決定方塊515。可選地，回應於決定低品質週期tLOW 沒有超過低品質超時閥值（亦即，可選的決定方塊517=「否」），在可選方塊530中，處理器可以對無線電鏈路品質觸發事件沒有發生過進行註冊。
回應於決定低品質週期（tLOW ）超過低品質超時閥值（亦即，可選的決定方塊517=「是」），在可選的決定方塊525中，處理器可以可選地決定是否發生無線電鏈路失敗。
無線電鏈路失敗可以表示非常低品質的或不可靠的連接或者表示根本沒有連接。當嘗試切換但未能完成切換時，發生另一種公共無線電鏈路失敗，這導致不可靠的連接。
回應於決定尚未發生無線電鏈路失敗（亦即，可選的決定方塊525=「否」），處理器可以繼續監測和量測無線電鏈路品質，重複決定方塊515。可選地，回應於決定尚未發生無線電鏈路失敗（亦即，可選的決定方塊525=「否」），則在可選方塊530中，處理器可以對無線電鏈路品質觸發事件沒有發生過進行註冊。
回應於決定已發生無線電鏈路失敗（亦即，可選的決定方塊525=「是」），在可選的決定方塊527中，處理器可以可選地決定無線電鏈路失敗週期（tFAIL）是否超過無線電鏈路失敗超時閥值。無線電鏈路失敗週期tFAIL可以反映在進行可選的決定方塊 527中的決定時，無線電鏈路品質的量測值已連續地及/或一直地作為無線電鏈路失敗進行註冊有多長時間。例如，無線電鏈路失敗週期tFAIL可以位於0.5秒和5秒之間。在各個實施例中，無線電鏈路失敗週期tFAIL可以是1秒。
回應於決定無線電鏈路失敗週期（tFAIL）沒有超過無線電鏈路失敗超時閥值（亦即，可選的決定方塊527=「否」），處理器可以繼續監測和量測無線電鏈路品質，並重複決定方塊515。可選地，回應於決定無線電鏈路失敗週期tFAIL沒有超過無線電鏈路失敗超時閥值（亦即，可選的決定方塊527=「否」），在可選方塊530中，處理器可以對無線電鏈路品質觸發事件沒有發生過進行註冊。
回應於決定無線電鏈路失敗週期tFAIL超過無線電鏈路失敗超時閥值（亦即，可選的決定方塊527=「是」），在方塊540中，處理器可以對無線電鏈路品質觸發事件發生過進行註冊。可選地，回應於決定下面中的任何一種，在方塊540中，處理器可以對無線電鏈路品質觸發事件發生過進行註冊：a）所接收的無線電鏈路品質的量測值超過最低品質閥值（亦即，決定方塊515=「是」）；b）低品質週期tLOW 超過低品質超時閥值（亦即，可選的決定方塊517=「是」）；或者c）無線電鏈路失敗已發生（亦即，可選的決定方塊525=「是」）。
在方塊550中，處理器可以發起搜尋行動用於提高無線電鏈路品質。根據方法500，可以回應於一或多個度量下降到低於相應的閥值（例如，最低品質閥值、低品質週期tLOW 或者無線電鏈路失敗週期tFAIL），發起搜尋行動。可以將這些閥值設置成最佳化行動效能以及無人機所產生的計算量、功率消耗和訊號傳遞管理負擔。
處理器可以定期地執行及/或重複決定方塊515-550中的操作，以評估無線電鏈路品質，並在無線電鏈路品質不滿意時發起搜尋行動。因此，方法500提供了一種對無人機進行導航的方法，其經由考慮作為導航路線決定的一部分的無線電鏈路品質，來改善無人機與WWAN網路的連線性。
在任務期間，無人機可能需要維持通訊或者特定水平的無線電鏈路品質。例如，無人機可能需要遵照特定的監管要求（例如，最低通訊鏈路品質水平或者所需要的通訊時段）。再舉一個實例，偵測到故障狀況（例如，電池電量不足或者其他機載系統問題）的無人機處理器可能需要將有關故障的資訊傳送到控制中心。因此，當無人機不能夠執行與地面站的無線通訊時，無人機需要搜尋可以重新建立無線通訊或者可以維持更佳的無線電鏈路品質的區域。
各個實施例包括用於執行自主動態無線電鏈路搜尋行動（本文亦稱為僅「搜尋行動」），以供無人機在沒有當前佔用的或者圍繞的區域中的無線電鏈路品質的先驗知識的情況下，用以克服無線電鏈路的丟失或者惡化的方法。具體而言，無人機的處理器可以決定或者自動地發起搜尋行動，用於提高無線電鏈路品質或者重新獲得無線電鏈路。與方法500（其進行關於無線電鏈路品質的量測值（亦即，決定方塊515）和無線電鏈路失敗（亦即，可選的決定方塊525）的決定）相比，搜尋行動的決定及/或發起可以直接源自於這些決定或者潛在其他情形中的任意一種。因此，當發生無線電鏈路品質的預定特性時，這種發生可以稱為「無線電鏈路品質觸發事件」。因此，回應於無線電鏈路品質觸發事件，無人機可以發起搜尋行動。無線電鏈路品質觸發事件可以包括：無線電鏈路品質的特別低的量測值、無線電鏈路品質的高度惡化、具有減少的無線電鏈路或者沒有無線電鏈路的週期、其他情況以及上述組合。對於與無人機通常的通訊或者針對特定類型的無人機通訊而言，這種無線電鏈路品質觸發事件可以被認為是不可接受的。
在各個實施例中，無人機的處理器為提高無線電鏈路品質或者重新獲得無線電鏈路所使用的搜尋行動可以是被分配以回應於無線電鏈路品質觸發事件而使用的一組預定的運動。替代地，一個以上的預定的搜尋行動可以是可用的，在該情況下，處理器可以從這些可用的預定的搜尋行動之中，選擇一個搜尋行動進行使用。作為另外的替代方案，處理器可以產生新的搜尋行動。
圖6圖示用於產生搜尋行動620的方法600，其可以用於對無人機（例如，300）進行導航用於提高無線電鏈路品質（包括重新獲得無線電鏈路）。可以產生搜尋行動620，並將其立即用於在去往目的地的途中進行導航時提高無人機的無線電鏈路品質。參見圖1-6，方法600可以合併到處理器（例如，無人機300的處理器300、地面站390的處理器392、或者與無人機通訊的另一個遠端計算設備）中，及/或由該處理器執行。
在各個實施例中，處理器可以經由產生搜尋行動620，來決定將用於提高無線電鏈路品質的搜尋行動。搜尋行動620可以提前被產生並被保存成預定的搜尋行動，或者回應於決定無線電鏈路品質觸發事件已發生而被產生。處理器可以使用推斷引擎611，以經由對於與無人機遭遇的狀況及/或環境有關的一或多個類型的資料（包括一種以上類型的導航控制資料（例如，440））進行編譯、組合及/或融合來產生搜尋行動620。在一些實施例中，推斷引擎611可以組合或者融合與無人機相關聯的即時和非即時輸入資料（諸如，感測器資料和預先配置的偏離模式），以便產生要使用的搜尋行動620。
即時輸入資料可以包括：與無人機相關聯的任何適當類型的即時資料，其包括諸如環境資料444、背景資料445、無人機系統資料446之類的導航控制資料440、任何其他適當的即時輸入資料、及/或上述的任意組合。非即時輸入資料可以包括：與無人機相關聯的任何適當類型的非即時資料，其包括諸如預計的效能資料447、歷史效能資料448、無人機技術規範449之類的導航控制資料440、或者任何其他適當的非即時輸入資料、及/或上述的任意組合。例如，可以使用預計的效能資料447和歷史效能資料448二者來產生搜尋行動620。
在一些實施例中，推斷引擎611可以決定用於執行被考慮供使用的搜尋行動的資源需求。經由將（例如，在機載燃料電池水平上的）可用資源和用於執行考慮的搜尋行動的資源需求進行比較，推斷引擎611可以排除無人機可能無法成功執行的潛在搜尋行動。
在一些實施例中，推斷引擎611可以使用當前的設定路線資料（亦即，儲存的沿著當前設定路線指引無人機的導航指令）以決定搜尋行動620，這是因為在無線電鏈路品質觸發事件之前，當前的設定路線推測是朝向無人機的目的地的。例如，來自當前設定路線的軌跡向量可以是用於決定要分配的搜尋行動620的基線。
一旦產生了搜尋行動620，則該搜尋行動620可以被保存並被分配供由無人機以後使用作為預定的搜尋行動。在各個實施例中，可以將所產生的搜尋行動620連同其他預定的搜尋行動一起考慮，用於選擇要使用的特定搜尋行動。在各個實施例中，若沒有預定的搜尋行動是可用於、被分配成被使用於、或者適合於特定的環境，則處理器可以僅產生新的搜尋行動（例如，620）。
圖7A-7G根據各種實施例，圖示分別使用不同的預先配置的偏離模式P1-P4的各個搜尋行動SM1-SM7，其中無人機可以遵循這些不同的預先配置的偏離模式來嘗試重新建立無線通訊鏈路或者提高無線電鏈路品質。參見圖1-7D，將預先配置的偏離模式P1-P4合併到可以由處理器產生的搜尋行動SM1-SM7或者其一部分中。將搜尋行動SM1-SM7中的每一個示出為在觸發點T開始沿著朝向目的地的設定路線R。除了觸發點T之外，搜尋行動向量R’（亦即，設定路線R中的被遺棄部分）表示設定路線R中的無人機不再遵循的延續部分。每一個觸發點T可以對應於無線電鏈路品質觸發事件的發生。諸如搜尋行動SM1-SM7之類的搜尋行動可以經由搜尋行動向量R’、一或多個預先配置的偏離模式P1-P4和額外的導航控制資料（例如，440）來形成。
在圖7A中，在第一搜尋行動SM1中包括的第一預先配置的偏離模式P1是垂直於搜尋行動向量R’的線，其端部與搜尋行動向量R’等距。第一搜尋行動SM1經由建立使用離開搜尋行動向量R’的逐漸橫向運動而偏離設定路線R的水平鋸齒形路線，來合併第一預先配置的偏離模式P1。根據各個實施例，將第一預先配置的偏離模式P1示出為具有恆定的長度（亦即，橫向寬度）和恆定的偏離角度A。替代地，該長度及/或偏離角度A可以隨時間變化。作為另外的替代方案，鋸齒形路線可以是垂直的（亦即，上下運動而不是一邊到另一邊）。
在圖7B中，在第二搜尋行動SM2中包括的第二預先配置的偏離模式P2是一個方形或盒狀的虛擬幾何形狀，其拐角與搜尋行動向量R’等距。第二搜尋行動SM2經由建立將搜尋行動向量R’與順序地相交於正方形虛擬幾何形狀的拐角21、22、23、24的路徑進行組合的路線，來合併第二預先配置的偏離模式P2。以此方式，第二搜尋行動SM2的第一段路程11從觸發點T延伸到第一拐角21，第二搜尋行動SM2的第二段路程12從第一拐角21延伸到第二拐角22，第二搜尋行動SM2的第三段路程13從第二拐角22延伸到第三拐角23，第二搜尋行動SM2的第四段路程14從第三拐角23延伸到第四拐角24。第二搜尋行動SM2的一個循環與所有拐角21、22、23、24相交一次。第二搜尋行動SM2可以繼續重複相同的循環；改變像形成第二預先配置的偏離模式P2的虛擬幾何形狀的尺寸一樣的一些特徵；在到達下一個拐角之前穿過的前進距離；或者上述的某種組合。
在圖7C中，在第三搜尋行動SM3中包括的第三預先配置的偏離模式P3是圓形的或圓柱形的虛擬幾何形狀，其圓周與搜尋行動向量R’等距。第三搜尋行動SM3經由建立遵循預先配置的偏離模式P3的外部輪廓（亦即，圓筒外面）的曲折路線，來合併第三預先配置的偏離模式P3。在各個實施例中，第三預先配置的偏離模式P3包括恆定半徑r。圍著預先配置的偏離模式P3的周邊的一個循環可以被認為是第三搜尋行動SM3的一個循環。第三搜尋行動SM3可以繼續重複相同的循環；改變像形成第三預先配置的偏離模式P3的虛擬幾何形狀的尺寸一樣的一些特徵；在完成循環之前穿過的前進距離；或者上述的某種組合。
在圖7D中，在第四搜尋行動SM4中包括的預先配置的偏離模式P4是圓錐形的虛擬幾何形狀，其周長增加但與搜尋行動向量R’保持等距。第四搜尋行動SM4經由建立圍著與搜尋行動向量R’重合的中心軸線的連續且逐漸變寬的曲線來纏繞的螺旋線，來合併第四預先配置的偏離模式P4。形成第四搜尋行動SM4的一個循環的曲線的半徑r2可以按照固定速率來增加。第四搜尋行動SM4可以以徑向分量的固定變化率繼續進行；改變變化的速率；改變在完成循環之前穿過的前進距離；或者上述的某種組合。
在圖7E中，在第五搜尋行動SM5中包括第一預先配置的偏離模式P1，其中第五搜尋行動SM5是第一搜尋行動SM1的變型。第五搜尋行動SM5不僅向搜尋行動向量R’應用第一預先配置的偏離模式P1，而且亦使用背景資料（例如，445）以躲避無人機的路徑中的障礙物O1。根據各個實施例，推斷引擎（例如，611）可以使用背景資料來產生搜尋行動（例如，620），這是由於該背景資料不僅可以定位無人機，而且亦可以定位接近的障礙物O1（諸如，樹、建築物、其他無人機或其他障礙物）。推斷引擎儘管可以針對各種原因（諸如，適用性、最佳擬合或者作為預設值）來選擇第一預先配置的偏離模式P1，但是增添第一搜尋行動SM1的小變化，以便躲避與障礙物O1的碰撞點C。具體而言，儘管第一搜尋行動SM1的第一段路程51和第二段路程52並不導致碰撞，但是第一搜尋行動SM1的中止的路程A1將導致碰撞C。因此，第五搜尋行動可以包括：第三段路程53，其改變第一預先配置的偏離模式P1的鋸齒形模式，使得第四段路程54和第五搜尋行動中的後續部分躲避碰撞點C。
在圖7F中，在第六搜尋行動SM6中包括第二預先配置的偏離模式P2，其中第六搜尋行動SM6是第二搜尋行動SM2的變型。第六搜尋行動SM6不僅向搜尋行動向量R’應用第二預先配置的偏離模式P2，而且亦使用背景資料（例如，445）以躲避無人機的路徑中的不同障礙物O2。根據各個實施例，推斷引擎（例如，611）可以使用背景資料以產生搜尋行動（例如，620），這是由於該背景資料不僅可以定位無人機，而且亦可以定位接近的障礙物O2（例如，通訊塔）。推斷引擎可以針對各種原因而選擇第二預先配置的偏離模式P2，並且增添第二搜尋行動SM2的小變化，以躲避與障礙物O2的碰撞點C。具體而言，儘管第二搜尋行動SM2的第一段路程61並不導致碰撞，但第二搜尋行動SM2的中止的路程A2將導致碰撞C。因此，第六搜尋行動SM6可以包括跳過了第二預先配置的偏離模式P2的下一個拐角的第二段路程62，使得第三段路程63、第四段路程64和第六搜尋行動中的後續部分躲避碰撞點C。
在圖7G中，在第七搜尋行動SM7中包括改變的第二預先配置的偏離模式P2’，其中第七搜尋行動SM7是第二搜尋行動SM2的另一種變型。第七搜尋行動SM7不僅向搜尋行動向量R’應用第二預先配置的偏離模式P2，而且亦穩步增加與在搜尋行動向量R’的方向上行進的距離成比例的第二預先配置的偏離模式P2的尺寸（亦即，改變P2的大小）。以此方式，第七搜尋行動SM7包括離開搜尋行動向量R’穩步擴大的路徑。此外，為了避免在第七搜尋行動SM7的低部期間將無人機運行到地面（隨著SM7擴大），改變的第二預先配置的偏離模式P2'的底部可以被保持與搜尋行動向量R’的固定距離，或被保持至少比改變的第二預先配置的偏離模式P2’的頂部近的距離。根據各個實施例，推斷引擎（例如，511）可以使用背景資料以相對於地面定位無人機。以此方式，推斷引擎可以選擇第二預先配置的偏離模式P2’的此變型，並且增添第二搜尋行動SM2的另外變化，以躲避地面干擾或衝擊。圖8根據各種實施例，圖示對無人機進行導航的方法800。參見圖1-8，方法800的操作可以由處理器（例如，無人機300的處理器330、地面站390的處理器392、或者與無人機進行通訊的另一遠端計算設備）來執行。
在方塊810中，處理器可以獲得與在其中WWAN通訊已被記錄為可用的區域對應的無線電鏈路質量資料。無線電鏈路質量資料可以是從維護無線電鏈路品質資料庫的遠端計算設備（例如，伺服器）獲得的。以此方式，遠端計算設備可以使用在各個位置中的對無線電鏈路品質水平的經更新的且務實的量測，來維護無線電鏈路品質資料庫。在資料庫中維護的無線電鏈路質量資料可以從各種設備（包括無人機（例如，眾包）或者具有用於量測無線電鏈路品質的感測器的其他設備）中編譯。
經由無人機的無線電鏈路品質量測的集合，可以經由將設定路線約束到小於所有可用區域的範圍來增加通訊網路的整體可靠性。無人機可以眾包去往目的地途中的網路品質資訊並向集中式資料庫進行回報，其中集中式資料庫可以編譯網路品質量測的整體圖。
在方塊820中，處理器可以使用所獲得的無線電鏈路質量資料以決定從起始位置或當前位置到目的地的設定路線，以便實現最低或者目標水平的無線網路連接。在方塊820中決定設定路線可以考慮WWAN通訊的可用性（如經由無線電鏈路質量資料所辨識的）。此外，亦可以決定使WWAN通訊的可用性最大化的設定路線。例如，處理器可以經由連結具有關於維持WWAN通訊的最高概率的經辨識的區域來找出最佳路線。替代地，處理器可以使用針對關於維持WWAN通訊的概率的最小閥值，並選擇包括滿足針對無線電鏈路品質的最小閥值的區域在內的最短路線。在於方塊820中決定設定路線時，處理器可以結合其他自主路線規劃考慮（例如，最大限度地減少燃油費用、增加或確保無人機或其載荷的安全性、以及其他路線規劃標準），來使用無線電鏈路質量資料。
在方塊830中，處理器可以操控無人機遵循所決定的設定路線前往目的地。無人機的這種操控可以包括：用於將無人機限制到增加網路連接的操作可用性和可靠性的區域的導航技術。
在方塊840中，處理器可以接收在無人機的當前位置處取得的對無線電鏈路品質的量測值，無論其是靜止的還是前往目的地途中（例如，195、295）。處理器可以經由從記憶體或者其他源主動地存取或者被動地獲得資料，來接收該無線電鏈路品質量測值。接收無線電鏈路品質可以實現向遠端計算設備（諸如，維護無線電鏈路品質資料庫的伺服器）定期地報告經量測的無線電鏈路品質。無線電鏈路品質量測值可以由無人機的通訊資源（例如，無人機300的無線收發機304和天線306）進行收集，並在無人機上進行機上處理（例如，由處理器330進行處理），或者發送到遠端計算設備（例如，處理器392或其他遠端計算設備）用於處理。在各個實施例中，當無線電鏈路品質的量測值下降到低於設定水平時，可以獲得這些量測值。替代地或補充地，可以按照定期的時間間隔、當對無線電鏈路品質的量測值與預期的不同時、當無人機接收到這樣做的遠端命令時、或者按照其他的時間間隔，來獲得這些量測值。
在各個實施例中，可以在參考信號中接收對無線電鏈路品質的量測值，其中參考信號可以只使用可用頻譜資源的一小部分，可以由基地台按照已知的時間及/或時間間隔來發送。這些參考信號通常具有已知的結構，處理器可以使用該已知結構來估計品質度量（諸如，訊雜比或者接收信號強度）。
在決定方塊842中，在無人機沿著設定路線向目的地進行時，處理器可以決定是否已發生了與同該無人機的通訊相關聯的無線電鏈路品質觸發事件。各個實施例使用方法500用於決定是否已發生了無線電鏈路品質觸發事件。可以回應於以下情形，發生無線電鏈路品質觸發事件：a）對與該無人機的通訊的無線電鏈路品質的量測值下降到低於無線電鏈路品質閥值；b）在比預定的時段長的時間，通訊的無線電鏈路品質低於無線電鏈路品質閥值；c）無線電鏈路品質惡化率超過惡化率閥值；及/或d）在比預定的時段長的時間，無線電鏈路品質惡化率超過惡化率閥值。
回應於決定尚未發生無線電鏈路品質觸發事件（亦即，決定方塊842=「否」），在方塊890中，處理器可以向遠端計算設備（亦即，經由無線收發機304和天線306）發送無線電鏈路品質信號，該無線電鏈路品質信號包括用於表示所量測的無線電鏈路品質的值。在該無線電鏈路品質信號的傳輸期間或者之後，在方法800的方塊830中，處理器可以操控無人機繼續遵循所決定的設定路線前往目的地。
回應於決定已發生了無線電鏈路品質觸發事件（亦即，決定方塊842=「是」），在決定方塊844中，處理器可以決定搜尋行動是否被分配供無人機使用，以提高無線電鏈路品質。
可以在處理器（例如，330）可存取的暫存器中，反映供無人機使用的特定的搜尋行動的分配。若沒有做出任何分配或先前的分配已經被撤銷，則暫存器可以不反映任何分配。從而，在決定方塊844中，處理器可以檢查暫存器，以決定是否已分配了搜尋行動。
回應於決定分配了搜尋行動用於提高無線電鏈路品質（亦即，決定方塊844=「是」），在方塊850中，處理器可以操控無人機遵循所分配的搜尋行動。回應於決定沒有分配搜尋行動（亦即，決定方塊844=「否」），在方塊846中，處理器可以產生及/或分配搜尋行動（包括根據該無人機的設定路線的預先配置的偏離模式）。
無人機的處理器可以包括及/或使用用於產生搜尋行動的最佳化模組。以此方式，可以經由諸如以下的變數來修改預先配置的偏離模式：初始電路應該有多大、該模式可以如何隨時間而變化（例如，對於每次反覆運算，對該模式的大小增加/減少多少）、物體/障礙物躲避（使用即時感測或者儲存的資訊）；可用的功率水平（亦即，可能觸發自動著陸程式的工作時間）、其他類似特徵或者其組合。在方塊850中，處理器可以操控無人機遵循（亦即，在方塊846中所決定的、或者先前決定的、儲存的並可從記憶體存取的）所分配的搜尋行動。對無人機的操控可以包括：用於將該無人機限制到增加關於確立網路連接的操作可用性和可靠性的概率的導航技術。
在決定方塊855中，處理器可以決定是否接收到引導頻信號。關於是否接收到引導頻信號的決定可以在搜尋行動期間的任何時間發生。此外，在推斷接收到引導頻信號之前，處理器可能需要不同水平的無線電鏈路品質。例如，只要處理器可以解調偵測到的引導頻信號、或者當預定的資料傳輸速率可用於偵測到的引導頻信號時，就可以發生引導頻信號的接收。
回應於決定接收到引導頻信號（亦即，決定方塊855=「是」），在方塊860中，處理器可以接收對無線電鏈路品質的量測值。方塊860中的對無線電鏈路品質的量測值的接收可以與在方塊840中執行的操作相同或者相類似。
回應於決定沒有接收到引導頻信號（亦即，決定方塊855=「否」），在決定方塊857中，處理器可以決定無人機是否處於緊急狀態。可以結合無人機執行在非常低的功率或者要求無人機停止繼續向目的地航行的某種其他狀況，來決定緊急狀態（例如，方塊830）。
回應於決定無人機處於緊急狀態（亦即，決定方塊857=「是」），在方塊859中，處理器可以遵循緊急協定。緊急協定可以包括立即著陸、目的地更改或其他程序。
回應於決定無人機沒有處於緊急狀態（亦即，決定方塊857=「否」），在方塊850中，處理器亦可以操控無人機遵循搜尋行動。
在決定方塊865中，處理器可以決定在方塊860中接收的對無線電鏈路品質的量測值是否超過最低無線電鏈路品質閥值（亦即，最低品質閥值）。在決定方塊865中關於對無線電鏈路品質的量測值超過最低無線電鏈路品質閥值的決定可以與在方法500中的決定方塊515中執行的操作相同或者相類似。
回應於決定在方塊860中接收的無線電鏈路品質的量測值超過最低無線電鏈路品質閥值（亦即，決定方塊865=「是」），在方塊870中，處理器可以決定對用於無人機從當前位置到達目的地的設定路線的更新。
回應於決定在方塊860中接收的對無線電鏈路品質的量測值不超過最低無線電鏈路品質閥值（亦即，決定方塊865=「否」），在決定方塊857中，處理器可以決定無人機是否處於緊急狀態。
在方塊880中，處理器可以更新針對目的地的設定路線。一旦對設定路線被更新，則在方塊890中，處理器可以向遠端計算設備發送無線電鏈路品質信號，並在方塊830中，再次操控無人機遵循所決定的（以及現在經更新的）設定路線前往目的地。
本文所描述的各種處理器可以是能夠經由軟體指令（應用）配置以執行各種各樣的功能（包括本文所描述的各個實施例的功能）的任何可程式設計微處理器、微電腦或者多個處理器晶片或晶片集。在各個設備中，可以提供多個處理器，諸如，專用於無線通訊功能的一個處理器以及專用於運行其他應用的一個處理器。通常，可以在存取軟體應用並將其裝載到處理器中之前，將軟體應用儲存在內部記憶體中。處理器可以包括足夠用於儲存這些應用軟體指令的內部記憶體。在很多設備中，內部記憶體可以是揮發性記憶體或非揮發性記憶體（例如，快閃記憶體）或者二者的混合。為了本說明書，對於記憶體的通常引用代表處理器可存取的記憶體，其包括內部記憶體或插入到各個設備中的卸載式存放裝置器、以及處理器中的記憶體。
所示出的和描述的各種實施例只是被提供成用於說明申請專利範圍的各個特徵的實例。但是，關於任何給定的實施例所示出的和描述的特徵並不必須受限於相關聯的實施例，且可以與所示出的和描述的其他實施例一起使用或者組合。此外，申請專利範圍不意欲受任何一個實例實施例的限制。
前述的方法描述和處理程序流程圖僅僅是用作為說明性實例，而不是意欲要求或者意指必須以所提供的順序來執行各個實施例的步驟。如本領域一名技藝人士將理解地，可以以任何順序來執行前述的實施例中的步驟的順序。諸如「其後」、「隨後」、「下一」等等之類的詞語並不意欲限制步驟的順序；這些詞語僅僅只是用於引導讀者通讀對方法的描述。此外，任何對請求項元素的單數引用（例如，使用冠詞「一個（a）」、「某個（an）」或者「該（the）」）不應被解釋為將該元素限制為單數形式。
結合本文所揭示的實施例描述的各種示例性的邏輯區塊、模組、電路和演算法步驟均可以實現成電子硬體、電腦軟體或二者的組合。為了清楚地表示硬體和軟體之間的這種可交換性，上面對示出的各種組件、方塊、模組、電路和步驟均圍繞其功能進行了整體描述。至於這種功能是實現成硬體還是實現成軟體，取決於特定的應用和對整個系統所施加的設計約束條件。本發明所屬領域中具有通常知識者可以針對每個特定應用，以變通的方式實現所描述的功能，但是，這種實現決策不應解釋為背離本發明申請專利範圍的保護範疇。
用於執行本文所述功能的通用處理器、數位訊號處理器（DSP）、特殊應用積體電路（ASIC）、現場可程式設計閘陣列（FPGA）或其他可程式設計邏輯裝置、個別閘門或者電晶體邏輯裝置、個別硬體組件或者上述的任意組合可以用來實現或執行結合本文所揭示的態樣描述的用於實現各種示例性的邏輯、邏輯區塊、模組和電路的硬體。通用處理器可以是微處理器，或者，該處理器亦可以是任何習知的處理器、控制器、微控制器或者狀態機。處理器亦可以實現為接收器智慧物件的組合，例如，DSP和微處理器的組合、複數個微處理器、一或多個微處理器與DSP核心的結合，或者任何其他此種結構。替代地，一些步驟或方法可以由特定於給定的功能的電路來執行。
在一或多個示例性態樣，本文所述功能可以用硬體、軟體、韌體或其任意組合來實現。當以軟體實現時，可以將這些功能儲存成非臨時性電腦可讀取儲存媒體或者非臨時性處理器可讀儲存媒體上的一或多個指令或代碼。本文所揭示的方法或演算法的步驟可以體現在處理器可執行軟體中，後者可以位於非臨時性電腦可讀取儲存媒體或處理器可讀儲存媒體上。非臨時性電腦可讀或處理器可讀儲存媒體可以是電腦或處理器能夠存取的任何儲存媒體。舉例而言但非做出限制，這種非臨時性電腦可讀取媒體或者處理器可讀儲存媒體可以包括隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、電子可抹除可程式設計ROM（EEPROM）、快閃記憶體、壓縮光碟ROM（CD-ROM）或其他光碟記憶體、磁碟記憶體或其他磁儲存智慧物件、或者能夠用於儲存具有指令或資料結構形式的期望的程式碼並能夠由電腦進行存取的任何其他媒體。如本文所使用地，磁碟和光碟包括CD、鐳射光碟、光碟、數位多功能光碟（DVD）、軟碟和藍光光碟，其中磁碟通常磁性地複製資料，而光碟則用鐳射來光學地複製資料。本文所描述的記憶體的組合亦應當包括在非臨時性電腦可讀取媒體和處理器可讀取媒體的範疇之內。另外，一種方法或演算法的操作可以作為代碼及/或指令的一個或任意組合和集合常駐在非臨時性處理器可讀儲存媒體及/或電腦可讀取儲存媒體上，該非臨時性處理器可讀儲存媒體及/或電腦可讀取儲存媒體可以併入到電腦程式產品中。
為使本發明所屬領域中任何具有通常知識者能夠實現或者使用本發明，上面圍繞所揭示的實施例進行了描述。對於本發明所屬領域中具有通常知識者來說，對這些實施例的各種修改是顯而易見的，並且，本案定義的整體原理可以在不脫離申請專利範圍的保護範疇的基礎上應用於一些實施例。因此，申請專利範圍並不限於本文所示出的實施例，而是與所附申請專利範圍和本文揭示的原理和新穎性特徵的最廣範疇相一致。
10‧‧‧高樓結構
11‧‧‧第一段路程
12‧‧‧第二段路程
13‧‧‧第三段路程
14‧‧‧第四段路程
21‧‧‧第一拐角
22‧‧‧第三拐角
23‧‧‧第三拐角
24‧‧‧第三拐角
51‧‧‧第一段路程
52‧‧‧第二段路程
53‧‧‧第三段路程
54‧‧‧第四段路程
61‧‧‧第一段路程
62‧‧‧第二段路程
63‧‧‧第三段路程
64‧‧‧第四段路程
100‧‧‧環境
105‧‧‧起始位置
110‧‧‧最短路線
120‧‧‧優質通訊路線
150‧‧‧優質WWAN區域
151‧‧‧無線連接
195‧‧‧目的地
200‧‧‧環境
205‧‧‧起始位置
210‧‧‧最短路線
215‧‧‧第一中間位置
220‧‧‧第一優質通訊路線
230‧‧‧第二優質通訊路線
285‧‧‧第二中間位置
295‧‧‧目的地
300‧‧‧無人機
301‧‧‧主體
302‧‧‧記憶體單元
304‧‧‧無線收發機
306‧‧‧天線
308‧‧‧輸入單元
312‧‧‧電源
321‧‧‧載荷機構
322‧‧‧馬達
324‧‧‧轉子
330‧‧‧處理器
390‧‧‧地面站
391‧‧‧匯流排
392‧‧‧處理器
394‧‧‧記憶體
396‧‧‧網路介面
398‧‧‧電源介面
399‧‧‧天線
400‧‧‧環境
405‧‧‧電信網路
410‧‧‧伺服器
420‧‧‧資料存放裝置
430‧‧‧資料庫
440‧‧‧導航控制資料
441‧‧‧導航命令
442‧‧‧路線
443‧‧‧區域調查
444‧‧‧環境資料
445‧‧‧背景資料
446‧‧‧系統資料
447‧‧‧預計的效能資料
448‧‧‧歷史效能資料
449‧‧‧無人機技術規範
450‧‧‧搜尋行動資料
500‧‧‧方法
515‧‧‧方塊
517‧‧‧方塊
525‧‧‧方塊
527‧‧‧方塊
530‧‧‧方塊
540‧‧‧方塊
550‧‧‧方塊
600‧‧‧方法
611‧‧‧推斷引擎
620‧‧‧搜尋行動
800‧‧‧方法
810‧‧‧方塊
820‧‧‧方塊
830‧‧‧方塊
840‧‧‧方塊
842‧‧‧方塊
844‧‧‧方塊
846‧‧‧方塊
850‧‧‧方塊
855‧‧‧方塊
857‧‧‧方塊
859‧‧‧方塊
860‧‧‧方塊
865‧‧‧方塊
870‧‧‧方塊
880‧‧‧方塊
890‧‧‧方塊
A‧‧‧路程
A1‧‧‧路程
A2‧‧‧路程
C‧‧‧碰撞點
DE1‧‧‧目的地
DE2‧‧‧目的地
DS1‧‧‧目的地
DS2‧‧‧目的地
O1‧‧‧障礙物
P1‧‧‧偏離模式
P2‧‧‧偏離模式
P2'偏離模式
P3‧‧‧偏離模式
P4‧‧‧偏離模式
R‧‧‧搜尋行動向量
R'‧‧‧搜尋行動向量
r2‧‧‧半徑
SM1‧‧‧第一搜尋行動
SM2‧‧‧第二搜尋行動
SM3‧‧‧第三搜尋行動
SM4‧‧‧第四搜尋行動
SM5‧‧‧第五搜尋行動
SM6‧‧‧第六搜尋行動
SM7‧‧‧第七搜尋行動
T‧‧‧觸發點
被併入本文並且構成本說明書一部分的附圖圖示了本案申請專利範圍的示例性實施例，並連同概括描述以及本文提供的詳細描述一起用來解釋本案申請專利範圍的特徵。
圖1是包括在各種實施例中使用的各種優質WWAN區域的環境的透視圖。
圖2是包括有在各種實施例中使用的不同水平和大小的優質WWAN區域的環境的平面圖。
圖3是示出適合於在各種實施例中使用的典型無人機和地面站的組件的方塊圖。
圖4是根據各種實施例，示出無人機使用地面站與伺服器進行通訊的示意圖。
圖5是根據各種實施例，示出用於導航無人機的方法的處理程序流程圖，其包括決定是否發生了無線電鏈路品質觸發事件。
圖6是根據各種實施例，示出用於導航無人機的方法的處理程序流程圖，其包括使用干擾引擎來產生搜尋行動。
圖7A-7G是根據各種實施例，包括預先配置的偏離模式的搜尋行動的示意圖表示。
圖8是根據各種實施例，示出用於導航無人機的方法的處理程序流程圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
800‧‧‧方法
810‧‧‧方塊
820‧‧‧方塊
830‧‧‧方塊
840‧‧‧方塊
842‧‧‧方塊
844‧‧‧方塊
846‧‧‧方塊
850‧‧‧方塊
855‧‧‧方塊
857‧‧‧方塊
859‧‧‧方塊
860‧‧‧方塊
865‧‧‧方塊
870‧‧‧方塊
880‧‧‧方塊
890‧‧‧方塊

Claims (30)

  1. 一種對一無人機進行導航的方法，包括以下步驟： 當該無人機沿著一設定路線飛往一目的地時，由該無人機的一處理器決定是否已發生與同該無人機的通訊相關聯的一無線電鏈路品質觸發事件，其中該無線電鏈路品質觸發事件對應於無線電鏈路品質的預定特性；及 回應於決定已發生該無線電鏈路品質觸發事件，操控該無人機遵循一搜尋行動，用於提高無線電鏈路品質，其中該搜尋行動遵循在決定是否已發生該無線電鏈路品質觸發事件之前被配置的、並且偏離該設定路線的一預先配置的偏離模式。
  2. 根據請求項1之方法，其中該搜尋行動是獨立於無線電鏈路品質資訊來決定的。
  3. 根據請求項1之方法，其中該搜尋行動沒有被配置為將該無人機指引到一已知位置。
  4. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 由該處理器決定是否有任何搜尋行動是否被分配供該無人機立即使用；及 回應於決定沒有搜尋行動被分配供立即使用，由該處理器決定作為該搜尋行動使用的一組運動， 其中操控該無人機遵循該搜尋行動使用了該所決定的一組運動。
  5. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 由該處理器決定一組運動是否被分配供該無人機作為該搜尋行動立即使用， 其中使用該所分配的一組運動來操控該無人機遵循該搜尋行動是回應於決定該一組運動被分配供該無人機立即使用而執行的。
  6. 根據請求項1之方法，其中該預先配置的偏離模式包括從包含下面各項中的至少一項的模式中選擇的至少一個運動特性：一螺旋、一幾何形狀、海拔的一變化、維持一固定的海拔、至少部分地沿著該設定路線的一方向的運動、以及上述的一組合。
  7. 根據請求項1之方法，其中該預先配置的偏離模式將該無人機限制到預期WWAN通訊在其中將滿足無線電鏈路品質的一最低標準的一區域。
  8. 根據請求項1之方法，其中該搜尋行動包括考慮下面各項中的至少一項的該預先配置的偏離模式的一修改版本：該預先配置的偏離模式的一初始週期的一大小、針對該預先配置的偏離模式的一或多個後續週期的該初始週期的該大小的一變化、該預先配置的偏離模式的一運動特性的一變化、對一物體或者障礙物的躲避、導航限制、或者該無人機的一可用功率水平。
  9. 根據請求項1之方法，其中該搜尋行動包括該預先配置的偏離模式的一修改版本，其考慮偵測到的干擾與該無人機的通訊的一無線電鏈路品質的一無線電鏈路阻礙，其中該預先配置的偏離模式的該修改版本被指引遠離該所偵測到的無線電鏈路阻礙。
  10. 根據請求項1之方法，其中該無線電鏈路品質觸發事件包括以下步驟：與該無人機的通訊的無線電鏈路品質的一量測值下降到低於一無線電鏈路品質閥值。
  11. 根據請求項10之方法，其中該無線電鏈路品質觸發事件亦包括以下步驟：對無線電鏈路品質的該量測值保持低於該無線電鏈路品質閥值長過一低品質超時閥值。
  12. 根據請求項1之方法，其中該無線電鏈路品質觸發事件包括以下步驟：對與該無人機的通訊的無線電鏈路品質的一量測值指示一無線電鏈路失敗長過一無線電鏈路失敗超時閥值。
  13. 根據請求項1之方法，其中該無線電鏈路品質觸發事件包括以下步驟：一無線電鏈路品質惡化率超過一惡化率閥值。
  14. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 回應於操控該無人機遵循該所決定的搜尋行動，決定是否能對一偵測的引導頻信號進行解調。
  15. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 回應於操控該無人機遵循該決定的搜尋行動，決定一預定的資料傳輸速率是否可用於一偵測的引導頻信號。
  16. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 獲得與廣域網（WWAN）通訊在其中可用的一區域對應的無線電鏈路質量資料； 使用該所獲得的無線電鏈路質量資料，決定去往該目的地的該設定路線，其將導致該無人機穿過能在其中維持WWAN通訊的該區域；及 操控該無人機遵循該所決定的設定路線前往該目的地。
  17. 根據請求項16之方法，其中決定該設定路線使用該所獲得的無線電鏈路質量資料，以確保該設定路線提供了關於在通過由該設定路線時WWAN通訊將被維持的一經定義的最小可能性。
  18. 根據請求項16之方法，其中獲得無線電鏈路質量資料包括以下步驟：從先前佔據了該區域的至少一個其他無人機獲得該無線電鏈路質量資料。
  19. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 接收在該無人機的一位置處取得的對一無線電鏈路品質的一量測值；及 向一遠端計算設備發送包括對該無線電鏈路品質的該量測值的一無線電鏈路品質報告。
  20. 根據請求項19之方法，亦包括以下步驟： 在前往該目的地的途中，定期地重複關於接收該無線電鏈路品質和發送該無線電鏈路品質報告的操作。
  21. 根據請求項19之方法，其中發送該無線電鏈路品質報告是回應於決定在該無人機的該位置處量測的該無線電鏈路品質超過一最小無線電鏈路品質閥值而執行的。
  22. 根據請求項1之方法，亦包括以下步驟： 回應於操控該無人機遵循該所決定的搜尋行動，決定是否接收到針對與該無人機的通訊的一引導頻信號； 回應於決定接收到該引導頻信號，決定用於從該無人機的一當前位置到達該目的地的對該設定路線的一更新；及 操控該無人機遵循該所更新的設定路線前往該目的地。
  23. 根據請求項22之方法，其中用於到達該目的地的對該設定路線的該更新指引該無人機穿過預期WWAN通訊在其中可用的一區域。
  24. 一種無人機，包括： 一無線收發機，被配置為發送和接收無線通訊信號；及 一處理器，被耦合到該無線收發機，並被配置有處理器可執行指令以執行以下操作： 當該無人機沿著一設定路線飛往一目的地時，決定是否已發生與同該無人機的通訊相關聯的一無線電鏈路品質觸發事件，其中該無線電鏈路品質觸發事件對應於無線電鏈路品質的預定特性；及 回應於決定已發生該無線電鏈路品質觸發事件，操控該無人機遵循一搜尋行動，用於提高無線電鏈路品質，其中該搜尋行動遵循在決定是否已發生該無線電鏈路品質觸發事件之前被配置的、並且偏離該設定路線的一預先配置的偏離模式。
  25. 根據請求項24之無人機，其中該處理器亦被配置有用於執行以下操作的處理器可執行指令： 決定任何搜尋行動是否皆被分配供該無人機立即使用；及 回應於決定沒有搜尋行動被分配供立即使用，決定作為該搜尋行動使用的一組運動， 其中該處理器亦配置有用於使用該所決定的一組運動來操控該無人機遵循該搜尋行動的處理器可執行指令。
  26. 根據請求項24之無人機，其中該處理器亦配置有用於決定一組運動是否被分配供該無人機作為該搜尋行動立即使用的處理器可執行指令， 其中該處理器亦配置有用於回應於決定該一組運動被分配供該無人機立即使用，而使用該所分配的一組運動來操控該無人機遵循該搜尋行動的處理器可執行指令。
  27. 根據請求項24之無人機，其中該處理器亦配置有該等處理器可執行指令，使得該預先配置的偏離模式包括從包含下面各項中的至少一項的模式中選擇的至少一個運動特性：一螺旋、一幾何形狀、海拔的一變化、維持一固定的海拔、至少部分地沿著該設定路線的一方向的運動、以及上述的一組合。
  28. 根據請求項24之無人機，其中該處理器亦配置有該等處理器可執行指令，使得該搜尋行動包括考慮下面各項中的至少一項的該預先配置的偏離模式的一修改版本：該預先配置的偏離模式的一初始週期的一大小、針對該預先配置的偏離模式的一或多個後續週期的該初始週期的該大小的一變化、該預先配置的偏離模式的運動特性的變化、對一物體或者障礙物的躲避、導航限制、或者該無人機的一可用功率水平。
  29. 一種無人機，包括： 用於當該無人機沿著一設定路線飛往一目的地時，決定是否已發生與同該無人機的通訊相關聯的一無線電鏈路品質觸發事件的單元，其中該無線電鏈路品質觸發事件對應於無線電鏈路品質的預定特性；及 用於回應於決定已發生該無線電鏈路品質觸發事件，操控該無人機遵循一搜尋行動，用於提高無線電鏈路品質的單元，其中該搜尋行動遵循在決定是否已發生該無線電鏈路品質觸發事件之前被配置的、並且偏離該設定路線的一預先配置的偏離模式。
  30. 一種其上儲存有處理器可執行指令的非臨時性處理器可讀儲存媒體，其中該等處理器可執行指令被配置為使一無人機的一處理器執行包括以下操作的操作： 當該無人機沿著一設定路線飛往一目的地時，決定是否已發生與同該無人機的通訊相關聯的一無線電鏈路品質觸發事件，其中該無線電鏈路品質觸發事件對應於無線電鏈路品質的預定特性；及 回應於決定已發生該無線電鏈路品質觸發事件，操控該無人機遵循一搜尋行動，用於提高無線電鏈路品質，其中該搜尋行動遵循在決定是否已發生該無線電鏈路品質觸發事件之前被配置的、並且偏離該設定路線的一預先配置的偏離模式。
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