TW201844033A - 在第三代合作夥伴計劃網路中使用無人機飛行路徑協調增強切換的方法和系統 - Google Patents

在第三代合作夥伴計劃網路中使用無人機飛行路徑協調增強切換的方法和系統 Download PDF

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Abstract

本發明描述一種用於管理一無人機(UAV)之方法。該方法可包含：接收描述該UAV之一飛行路徑的飛行計劃資訊；基於該飛行計劃資訊產生一或多個小區清單；及將該一或多個小區清單傳輸至該UAV當前正在其中操作之一無線網路中之一源小區，其中該一或多個小區清單用於該UAV當前所連接之該源小區與一目標小區之間的一切換程序，在完成該切換程序之後，該UAV將連接至該目標小區。

Description

在第三代合作夥伴計劃網路中使用無人機飛行路徑協調增強切換的方法和系統
本發明之實施例係關於管理無人機(UAV)之領域；且更明確言之係關於在一第三代合作夥伴計劃(3GPP)網路中基於UAV之飛行路徑資訊管理UAV。
美國聯邦航空署(FAA)及美國太空總署(NASA)定義一無人機(UAV)航路管理(UTM)框架/系統。此一系統尋求提出用於UAV航路之一有效管理結構。在此方面，UTM尋求充當促成在商業及休閒場所兩者中廣泛使用UAV同時最小化載人飛航及周圍基礎設施件之風險的一實現者。UTM系統經設計以自主地工作，而無需主動的人類飛航管制員持續地監督且監測空域。
除了實施來自FAA及其他監管/政府機構之約束及指示之外，UTM亦可向UAV操作者提供補充資料服務。此等服務可包含地形資訊、天氣資訊、通信涵蓋範圍、其他UAV之空間佔用、一任務區域之監視資訊或特定飛行器之效能資訊。UTM亦容許私人及公共實體提供約束、通知及其他必要資訊以依一安全方式實行UAV任務。UTM架構中之一UAV服務供應商(USS)係收集來自其他實體之全部所需資訊或在請求之後連接資訊消費者與其等提供者之實體。
一UTM系統通常將用於一UAV任務之計劃、排程及執行。當一UAV操作者正計劃一UAV任務(例如，一包裹快遞任務)時，UAV操作者將把所計劃任務請求發向USS。USS將檢查一飛行資訊管理系統(FIMS)是否容許所計劃任務，且若允許且不具有排程衝突，則UAV操作者最終將被授予一「前進(go ahead)」以實行任務。在此階段，USS可將全部相關資訊(包含飛行路徑)發送給UAV操作者。一旦任務在進行中，USS便可在任何任務條件在任務之分配時槽期間改變(例如，發出全新約束、出現天氣緊急情況或空域變得擁擠)時將新的通知發出至UAV操作者。
廣域連接增強UAV航行之安全性及控制性，此對於UAV使用案例獲得因不同目的而對使用UAV感興趣之消費者、監管者及各種工業部門的廣泛接受係至關重要的。
UAV連接用於兩個主要目的。第一主要目的係用於UAV之命令及控制。在大多數使用案例中，一UAV可自起點自主地飛行至一目的地。然而，提供遠端控制之能力可顯著增強一UAV之安全性及控制性。例如，若歸因於航路管理而存在飛行路徑之一改變，則有必要將此資訊傳達至UAV。因此，命令及控制功能性對於支援UAV航路管理係必要的。第二主要目的係用於提供與/用於UAV之資料通信。特定言之，如飛行攝影機及遠端監視之使用案例需要一UAV發回即時/實況遙測資料、圖像及/或視訊。
良好建立之無處不在的蜂巢式網路可最佳提供用於支援UAV任務之廣域連接。透過無縫切換使此廣域連接成為可能，無縫切換確保在一UAV任務之持續時間期間，一UAV可由具有所需可靠性及服務品質(QoS)之一蜂巢式基地台伺服。如圖2中展示，最初由小區A伺服之一UAV可在某一點之後被移交給小區B。在此實例中，小區A被稱為源小區且小區B被稱為目標小區。透過使用者設備(UE)量測實現3GPP網路(例如，一長期演進(LTE)網路)中之切換。特定言之，一UE被給予一相鄰小區清單且UE針對此等相鄰小區之各者執行參考信號接收功率(RSRP)或參考信號接收品質(RSRQ)量測。該等量測係基於由此等小區傳輸之已知參考信號(例如，一LTE小區特定參考信號(CRS))。同時，量測伺服小區之服務品質。在伺服小區上之QoS下降至低於一特定臨限值及/或RSRP (或RSRQ)量測指示與一個相鄰小區相關聯之RSRP (或RSRQ)超過與伺服小區相關聯之RSRP (或RSRQ)達一特定臨限值時，觸發一切換程序。
然而，在上述系統中，相鄰清單及對應切換行為經設計用於典型UE(例如，電話)且可能不太適於UAV。例如，當前3GPP網路未提供區分變化高度UE與恆定高度UE之特徵，且在切換期間未利用UTM。
本發明描述一種用於管理一無人機(UAV)之方法。該方法可包含：接收描述該UAV之一飛行路徑的飛行計劃資訊；基於該飛行計劃資訊產生一或多個小區清單；及將該一或多個小區清單傳輸至該UAV當前正在其中操作之一無線網路中之一源小區，其中該一或多個小區清單用於該UAV當前所連接之該源小區與一目標小區之間的一切換程序，在完成一切換程序之後，該UAV將連接至該目標小區。
運用一最佳化相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單，本文中提供之系統及方法容許一UAV更容易地識別用於切換之一適合目標小區。明確言之，與非最佳化清單相比，利用一最佳化相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單將導致一UE/UAV需要量測之一較小小區清單。一較小量測清單出於若干原因係有利的，包含(1)需要較少量測導致減用於將量測結果發送回至網路之UAV功率消耗及傳訊；及(2)在給定一量測週期之情況下，UAV可對各相鄰小區執行更多平滑化及平均化，此改良量測準確度。
在以下描述中，闡述許多特定細節。然而，應瞭解，本發明之實施例可在無此等特定細節之情況下實踐。在其他例項中，未詳細展示熟知電路、結構及技術以免混淆此描述之理解。運用所含描述，一般技術者將能夠實施適當功能性而無需過度的實驗。
括弧內之文字及具有虛線邊界(例如，長劃線、短劃線、點劃線及點)之方塊在本文中用以繪示將額外特徵添加至本發明之實施例的選用操作。然而，在本發明之某些實2T施例中，此記號不應被視為意謂此等係僅有選項或選用操作及/或具有實線邊界之方塊並非選用的。
在說明書中對「一項實施例」、「一實施例」、「一實例實施例」等之引用指示所描述之實施例可包含一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可不一定包含該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語不一定涉及相同實施例。此外，當結合一實施例描述一特定特徵、結構或特性時，認為其在熟習此項技術者之知識範圍內，以結合無論是否明確描述之其他實施例來實現此特徵、結構或特性。
在以下描述及發明申請專利範圍中，可使用術語「耦合」及「連接」以及其等衍生詞。應瞭解，此等術語並不意欲為彼此之同義詞。「耦合」用於指示兩個或更多個元件(其等可或可未彼此直接實體或電接觸)彼此協作或互動。「連接」用於指示彼此耦合之兩個或更多個元件之間的通信建立。
一電子裝置使用機器可讀媒體(亦稱為電腦可讀媒體) (諸如機器可讀儲存媒體(例如，磁碟、光碟、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體裝置、相變記憶體)及機器可讀傳輸媒體(亦稱為一載體) (例如，電、光學、無線電、聲學或其他形式之傳播信號，諸如載波信號、紅外線信號))儲存且傳輸(在內部及/或在一網路上與其他電子裝置)程式碼(其由軟體指令組成且有時稱為電腦程式碼或一電腦程式)及/或資料。因此，一電子裝置(例如，一電腦)包含硬體及軟體，諸如一組一或多個處理器，其耦合至一或多個機器可讀儲存媒體以儲存用於在該組處理器上執行之程式碼及/或儲存資料。例如，一電子裝置可包含含有程式碼之非揮發性記憶體，此係因為甚至在電子裝置關閉時，非揮發性記憶體仍可留存程式碼，且在電子裝置開啟時，待由該電子裝置之(若干)處理器執行之程式碼之部分自較緩慢非揮發性記憶體複製至該電子裝置之揮發性記憶體(例如，動態隨機存取記憶體(DRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM))中。典型電子裝置亦包含一組或一或多個實體網路介面以建立與其他電子裝置之網路連接(以使用傳播信號來傳輸及/或接收程式碼及/或資料)。可使用軟體、韌體及/或硬體之不同組合來實施本發明之一實施例之一或多個部分。
如本文中描述，一無人機(UAV)操作者可用一網路(例如，一蜂巢式網路)共用已由一UAV航路管理(UTM)框架/系統(圖1中展示其之一實例)授權/核准之關於一UAV飛行路徑的資訊。例如，可用一新介面及/或現有介面之一組延伸來將此資訊提供至一長期演進(LTE)行動性管理實體(MME)。此等元件將容許網路經由MME與UTM或另一UAV航路管理實體通信。另外，可經由一閘道器行動位置中心(GMLC)伺服器(其係第三代合作夥伴計劃(3GPP)位置服務(LCS)之部分)將最新飛行路徑資訊(例如，UAV之位置)輸入至MME。運用此資訊，MME可針對各伺服小區組態一組適合組之相鄰清單，其等可用於促進一切換程序。圖2展示涉及一UAV在其移動遠離小區A且朝向小區B時與小區A斷開且與小區B連接的一切換程序。如上文提及，可由一組相鄰清單促進切換。
在一些實施例中，相鄰小區關係取決於UAV之高度。在此等實施例中，可根據如由UTM提供之飛行路徑資訊所指示的UAV高度來最佳化相鄰清單。通常，相鄰清單經組態以藉由將某些相鄰小區(例如，一UE不應量測之小區)列入黑名單而用於使用者設備(UE)。然而，此黑名單未能考量關於一UAV之一飛行路徑的資訊(包含UAV之一預期高度)。因此，在一些實施例中，可執行相鄰清單最佳化以考量自UTM接收之飛行路徑資訊，包含UAV之預期高度。在一項實施例中，此最佳化可包含將在一特定高度未提供涵蓋的小區及/或未沿UAV之飛行路徑(例如，在UAV之飛行路徑之相反方向上)的小區添加至一黑名單。在一些實施例中，最佳化可包含基於UE/UAV之飛行路徑提供一UE/UAV需要量測之額外小區清單。
圖3中展示用於地面UE之一相鄰小區清單及一相鄰小區黑名單之一實例。在不考慮UE高度資訊之情況下編譯此等清單，此係因為對於傳統UE及/或UE之一計劃路徑，由於未知此資訊，高度通常不變。
圖4中展示根據一項實施例之用於一UAV的一相鄰小區清單及一相鄰小區黑名單之一實例。基於由UTM提供之UAV飛行路徑資訊，本文中描述之系統可判定小區B、C、D、E及G因其等未沿未來飛行路徑而被添加至相鄰小區黑名單(相對於圖3之黑名單)。因此，在此實例實施例中，UAV記錄且傳輸關於在相鄰小區清單上之小區F及P的無線電量測，且忽略在相鄰小區黑名單上之小區B、C、D、E、G、I及J。特定相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單亦可基於UAV之高度。例如，對於在不同高度之UAV，清單可不同。例如，圖4之例示性清單可用於具有在1.5米與15米之間的一高度之UAV，而圖5之例示性清單可用於具有在15米與120米之間的一高度之UAV。由於UAV正在圖5中在一較高高度飛行，故UAV可看見在其飛行路徑之方向上的額外小區，此在較高高度提供有網路涵蓋之一飛行通道。如圖5之實例中繪示，小區O經添加至相鄰小區清單(相對於圖4之清單)，此係因為此小區在UAV計劃飛行之高度提供涵蓋。
運用一最佳化相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單，本文中提供之系統及方法容許一UAV更容易地識別用於切換之一適合目標小區。明確言之，與非最佳化清單相比，利用一最佳化相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單將導致一UE/UAV需要量測之一較小小區清單。一較小量測清單出於若干原因係有利的，包含(1)需要較少量測導致減少用於將量測結果發送回至網路之UAV功率消耗及傳訊；及(2)在給定一量測週期之情況下，UAV可對各相鄰小區執行更多平滑化及平均化，此改良量測準確度。
儘管關於由一3GPP協定提供之位置服務描述，然本文中描述之系統不應被解釋為限於3GPP協定或蜂巢式網路。在其他實施例中，切換可由提供網路元件之間的無縫傳輸之其他蜂巢式及無線網路提供者執行。
在一些實施例中，UAV可為小型或微型UAV，其等係足夠小而被視為可由一般人攜帶且通常在低於較大飛行器之高度操作/巡航之無人飛行器。例如，一小型UAV可為55鎊或更輕及/或經設計以在400呎以下操作之任何無人飛行器。儘管本文中描述之實施例可應用於小型UAV，然系統及方法不限於具有此等大小或經設計以在特定高度操作之飛行器。代替性地，本文中描述之方法及系統可類似地應用於具有任何大小或設計且具有或不具有一機載飛行員/操作者之飛行器。例如，在一些實施例中，本文中描述之方法及系統可用於大於55鎊之UAV及/或經設計以在400呎以上飛行之UAV。
在本描述各處，UAV可互換地稱為無人飛行器系統(UAS)或遙控飛機。UAV係不具有一機載人類管制員之飛行器。代替性地，可使用各種自主程度操作/駕駛UAV。例如，一UAV可由位於地面上或以其他方式遠離且與UAV之位置無關的一人類(例如，UAV操作者)操作。例如，一UAV操作者可位於地面上且用於透過一無線電控制介面(例如，一命令及控制(C2)介面)直接控制一UAV或一UAV群組之各移動。在此實施例中，UAV操作者可經由無線電介面傳輸命令以引起UAV調整/移動特定飛行儀器(例如，襟翼、槳葉、馬達等)以用於遵循一飛行計劃或另一組目標之目的。在其他情形中，UAV操作者可將一飛行計劃提供至UAV。回應於飛行計劃，UAV可調整/移動特定飛行儀器以完成飛行計劃之目標。在此等實施例中，一人類操作者可監測飛行計劃之進展且視需要或按引導進行干預。在一些實施例中，UAV操作者可被視為遠端人類管制員、一遠端數位控制器、一機載數位控制器或前述各者之一組合。
一飛行計劃或任務可包含一路徑之一或多個點(例如，一起點、一終點及/或一組航點，其中各者由經度及緯度座標定義)、一組速度、一組高度、一組航向/方向、一組事件(例如，在規定時間或位置擷取視訊、在一區域上方懸停達一指定時間間隔等)、一組服務品質(QoS)要求(例如，處理能力、抖動、延時及特定點/區域/區)處之誤差)、一時間/到期/持續時間，及一組限制區/區域。例如，圖6中展示之飛行計劃指示UAV將自位置A1 (對應於一第一組經度及緯度座標)起飛且使用路徑B行進至位置A2 (對應於一第二組經度及緯度座標)。路徑B可分成區段B1及B2。在此情形中，UAV在區段B1期間限制於300呎與400呎之間的一高度及100英里/時之一速度，且在區段B2期間限制於350呎與400呎之間的一高度及90英里/時之一速度。上述高度及速度限制僅為例示性的且在其他實施例中可針對一UAV指派/發出較高高度及速度限制(例如，高於400呎之高度限制及高於100英里/時之速度限制)。
在另一實例中，如圖7中展示，一飛行計劃可指示UAV將自位置A1起飛，行進至位置A2，且避免一組限制區C1及C2。在此實例中，UAV經引導以在未進入該組限制區C1及C2之情況下到達目標位置A2。限制區可與地理位置(由一組座標定義)、一高度及/或一速度有關。例如，可允許UAV進入限制區C1但僅在一規定高度及/或僅依一規定速度進入。
在圖8中展示之另一實例中，一飛行計劃可提供UAV在一指定許可區D1中飛行之許可。許可區D1可為與一高度範圍(例如，在400呎與500呎之間)及/或一到期/持續時間(例如，在11:40 PM到期)相關聯之一限定區域。在此實例中，UAV可在指定許可區中之任何處飛行直至許可已到期。
儘管關於圖提供上文描述之飛行計劃，然可使用任何格式來編碼/呈現飛行計劃。例如，可使用一基於可延伸標示語言(XML)之格式或可由一機器解碼且剖析之另一編碼或表示來表示一飛行計劃且將其傳遞至UAV。
圖9展示根據一項實例實施例之一UAV之一方塊圖。下文將藉由實例描述UAV之各元件，且應瞭解，各UAV可包含多於或少於本文中展示且描述之組件之組件。
如圖9中展示，一UAV可包含受控於一或多個馬達控制器之一組馬達，該一或多個馬達控制器控制馬達之轉速(例如，每分鐘之轉數)。如本文中使用，術語引擎可與術語馬達同義地使用且應指示將一種形式之能量轉換為機械能之一機器。例如，馬達可為將儲存於電池中之電力轉換成機械能的電馬達。UAV可包含相對於UAV之本體及/或一預期航向放置成任何組態之任何數目個馬達。例如，馬達可經組態使得UAV係一多旋翼直升機(例如，四旋翼飛行器)。在其他實施例中，馬達可經組態使得UAV係一固定翼飛行器(例如，一單引擎或雙引擎飛機)。在此等實施例中，馬達結合UAV之其他元件一起用於保持UAV飛行及/或在一所要方向上推進UAV。在一些實施例中，UAV可不包含用於向前推進UAV之馬達。在此實施例中，UAV可為一滑翔機或輕於空氣載器(例如，一氣象氣球)。
如上文提及，馬達受控於一或多個馬達控制器，該一或多個馬達控制器控管各馬達之轉速。在一項實施例中，馬達控制器可結合致動器控制器及控制螺旋槳、襟翼、縫翼、翼縫、旋翼、旋翼槳葉/機翼及其他飛行控制系統之俯仰/角度/旋轉的致動器一起運作。可藉由通信地耦合至一記憶體及一或多個介面之一或多個處理器來管理/控制馬達控制器及致動器控制器。
在一些實施例中，記憶體可儲存指令，該等指令在由處理器執行時引起UAV經由調整馬達控制器及致動器控制器之設定/參數而在一特定方向(垂直或水平)上移動或維持一特定飛行模式(例如，懸停在一特定高度)。
UAV可使用一或多個介面與一或多個其他裝置通信。在一項實施例中，一UAV中之介面之一者可遵守一3GPP協定。例如，介面可遵循以下之一或多者：GSM (包含通用封包無線電服務(GPRS)及增強型資料速率GSM演進(EDGE))、UMTS (包含高速封包存取(HSPA))及長期演進(LTE)。在一些實施例中，UAV中之一或多個介面可容許一UAV操作者及/或UTM系統之其他部分控制或提供計劃/指令至UAV。
在一項實施例中，UAV可使用介面之一或多者在一演進全球行動電信系統(UMTS)陸地無線電存取網路(E-UTRAN)、一全球陸地無線電存取網路(UTRAN)及/或一GSM EDGE無線電存取網路(GERAN)中操作。可藉由一網路運營商(例如，一蜂巢式網路運營商)管理E-UTRAN、UTRAN及/或GERAN，且UAV可為此等網路之一或多者之一用戶。E-UTRAN、UTRAN及/或GERAN可包括各種網路裝置。在一些實施例中，網路裝置之各者可為可通信地連接至網路上之其他電子裝置(例如，其他網路裝置、使用者設備裝置(諸如UAV)、無線電基地台等)的電子裝置。在某些實施例中，網路裝置可包含提供對其他電子裝置之無線無線電網路存取之無線電存取構件(例如，一「無線電存取網路裝置」可指代此一網路裝置)，諸如使用者設備裝置(UE)。例如，網路裝置可為基地台，諸如長期演進(LTE)中之一eNodeB、寬頻分碼多重存取(WCDMA)中之一NodeB或其他類型之基地台，以及一無線電網路控制器(RNC)、一基地台控制器(BSC)或其他類型之控制節點。
一UAV操作者可維持與一對應UAV之一連接。連接可透過一或多個介面建立且可形成容許UAV操作者透過直接命令及/或透過發出一飛行計劃而控制UAV的一無線命令及控制(C2)連接。在一些實施例中，連接可額外地容許UAV操作者自UAV接收資料。例如，資料可包含影像、視訊串流、遙測資料及系統狀態(例如，電池電量/狀態)。在一些實施例中，連接可為一點對點(例如，網狀)連接，而在其他實施例中，UAV操作者與UAV之間的連接可為一分佈式網路之部分。在一項實施例中，UAV操作者與UAV之間的連接係存取網路E-UTRAN、UTRAN及GERAN之一者之部分。
在一項實施例中，UAV操作者可維持與UTM系統之其他元件之一連接。例如，UAV操作者可維持與一UAV服務供應商(USS)之連接。在一些實施例中，連接可為一點對點連接，而在其他實施例中，連接可為一分佈式網路之部分。在一項實施例中，連接與存取網路E-UTRAN、UTRAN及GERAN分離，而在其他實施例中，連接係存取網路E-UTRAN、UTRAN及GERAN之一者之部分。
在一項實施例中，UAV可維持與USS之一連接。例如，UAV操作者可維持與USS之連接。在一些實施例中，連接可為一點對點連接，而在其他實施例中，連接可為一分佈式網路之部分。在一項實施例中，連接與存取網路E-UTRAN、UTRAN及GERAN分離，而在其他實施例中，連接係存取網路E-UTRAN、UTRAN及GERAN之一者之部分。在一項實施例中，連接可容許將一或多筆資料傳輸至USS，包含遙測、鑑認/授權(例如，使用一基於用戶身份/識別模組(SIM)之識別碼來檢查UAV註冊及授權)、報告及日誌(例如，用於在意外情況中確立責任)及用以確保順從性及安全性之命令(例如，立即著陸)。連接可替代地提供對一資料中心之存取以提供UAV之資料儲存(例如，儲存由UAV擷取之視訊串流或影像)。
在一些實施例中，UAV操作者可將一所提出飛行計劃傳輸至USS。在一項實施例中，UTM系統可包含複數個USS。該組USS可替代地稱為一USS網路。各USS基於自一組利益相關者及其他資訊源接收之資訊提供對安全空域操作之支援。USS可共用關於其等所支援操作之資訊以促進安全性且確保各USS具有全部UAV操作之一致視圖且因此使UAV能夠彼此避開。
如上文提及，USS可自多種利益相關者及資訊源接收資訊，使得USS可判定是否授權進行一所提出飛行計劃。例如，美國聯邦航空協會(FAA)可經由飛行資訊管理系統(FIMS)向USS提供指示及約束。FIMS為行政人員提供經由一USS向UAV操作者及/或UAV發出約束及指示之一方法。此等約束及指示可基於自國家空域系統(NAS)飛航管理(ATM)系統及/或其他NAS資料源接收之資訊。在此實例中，ATM系統可用於標記UAV之某些限制區域(例如，航空站及軍事基地)或限制在通常允許UAV之森林火災區域或其他空間上方飛行。除由ATM系統及其他NAS資料源提供之空域狀態及其他資料之外，FIMS亦可提供影響資料，該影響資料可描述UAV對一共同空域造成之影響。儘管關於美國監管機構描述，然可類似地使用監察任何轄區/領域/空域之任何監管部門/機構來應用本文中描述之系統及方法。
除自FIMS接收之約束及指示之外，USS亦可自補充資料服務提供者接收資料。此等補充資料服務提供者可提供USS所使用以計劃及授權一飛行計劃之各筆資料，包含地形、天氣、監視及效能資訊。補充資料服務提供者可彼此間通信以確保資訊之一致性及準確性。在一些實施例中，補充資料服務提供者可提供經由USS呈現給/傳輸至UAV操作者以計劃一飛行計劃/任務之資料。
在一些實施例中，USS可收到來自公共安全來源之約束。此資訊可在UAV任務可能不利地影響公共安全時限制區域上方之此等飛行。例如，可限制當前正舉辦活動之具有大量人群之區域上方的UAV任務。在一些實施例中，公共安全來源可提供經由USS呈現給/傳輸至UAV操作者以計劃一飛行計劃/任務的資料。USS亦可對外公開UAV飛行/操作資訊。
如上文提及，USS可依據自各種利益相關者/來源接收之指示、約束及資訊而判定是否授權一所提出飛行計劃。在斷定授權或不授權所提出飛行計劃進行之後，USS可將一回應傳輸至UAV操作者。回應於接收到一授權飛行計劃，UAV操作者可開始控制UAV以完成授權飛行計劃，或UAV操作者可將授權飛行計劃或描述授權飛行計劃之目標的某指令集傳輸至UAV。基於來自UAV操作者之輸入，處理器可結合儲存於記憶體中之指令來控制馬達控制器及/或致動器以達成飛行計劃之目標。
圖10描述根據一實施例之用於管理一無人機(UAV)之一方法1000。在一項實施例中，方法1000可以操作1002開始，其中接收描述UAV之一飛行路徑的飛行資訊。在一些實施例中，描述UAV之飛行路徑之飛行計劃資訊由一UAV航路管理(UTM)系統核准且由一無線網路之一組件(例如，一行動性管理實體(MME))接收。在一些實施例中，除定義一飛行路徑之一組點之外，飛行計劃資訊亦包含高度資訊。
在操作1004，可基於飛行計劃資訊產生一或多個小區清單。在一項實施例中，一或多個小區清單包含指示一第一組小區之一相鄰小區清單，其中UAV將記錄來自第一組小區之由UAV偵測到的無線電量測資訊描述信號且將其報告給UAV當前所連接之一源小區。在一些實施例中，第一組小區沿UAV之飛行路徑提供無線網路涵蓋。在此等實施例中，第一組小區沿將由UAV穿過之飛行路徑之部分提供無線涵蓋。在一項實施例中，第一組小區基於飛行計劃資訊中指示之UAV之一高度而提供對UAV之網路涵蓋。
在一些實施例中，一或多個小區清單包含一相鄰小區黑名單，其指示UAV在記錄無線電量測資訊時將忽略之無線網路中之一第二組小區。在一項實施例中，第二組小區提供對UAV之飛行路徑外部之區域的無線網路涵蓋。在一些實施例中，第二組小區係無線網路中經選擇用於切換之低於一臨限選擇率的小區，及/或第二組小區係無線網路中成功完成切換之低於一臨限完成率的小區。
在操作1006，可將一或多個小區清單傳輸至UAV當前正在其中操作之一無線網路中之源小區。在一些實施例中，一或多個小區清單用於UAV當前所連接之源小區與一目標小區之間的一切換程序，在完成切換程序之後，UAV將連接至該目標小區。在一項實施例中，無線網路係一第三代合作夥伴計劃(3GPP)網路。在此實施例中，可藉由無線網路之一MME產生一或多個小區清單且將其傳輸至源小區，且源小區及目標小區係一增強型nodeB及一無線電基地台之一或多者。此外，在此實施例中，使用3GPP位置服務(LCS)來產生一或多個小區清單。在一項實施例中，源小區可將一或多個小區清單或關於一或多個小區清單之資訊傳輸至UAV。
在操作1008，可例如經由一或多個網路節點自UAV接收基於一或多個小區清單產生之無線電量測資訊。例如，在UAV自一或多個經接收小區清單(或關於一或多個小區清單之經接收資訊)產生無線電量測資訊之後，UAV可將無線電量測資訊報告給源小區，源小區接著可將無線電量測資訊轉送至MME。
在操作1010，可基於無線電量測資訊自第一組小區選擇目標小區。
在操作1012，可引起執行與目標小區之切換程序，包含引起UAV與源小區斷開且與目標小區連接。例如，MME可與源小區、目標小區及UAV之一或多者通信以指示切換程序之執行。
運用一最佳化相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單，本文中提供之系統及方法容許一UAV更容易地識別用於切換之一適合目標小區。明確言之，與非最佳化清單相比，利用一最佳化相鄰小區清單及/或相鄰小區黑名單將導致一UE/UAV需要量測之一較小小區清單。一較小量測清單出於若干原因係有利的，包含(1)需要較少量測導致減少用於將量測結果發送回至網路之UAV功率消耗及傳訊；及(2)在給定一量測週期之情況下，UAV可對各相鄰小區執行更多平滑化及平均化，此改良量測準確度。
本文中描述之系統之各元件可由一組計算/網路連結裝置組成或由一組計算/網路連結裝置以其他方式實施。例如，圖11繪示根據一項實施例之一計算/網路連結裝置1100。如所展示，計算/網路連結裝置1100可包含通信地耦合至一記憶體1104及一介面1106之一處理器1102。處理器1102可為一微處理器、控制器、微控制器、中央處理單元、數位信號處理器、特定應用積體電路、場可程式化閘陣列、任何其他類型之電子電路，或前述各者之一或多者之任何組合。處理器1102可包括一或多個處理器核心。在特定實施例中，如由飛航系統之一組件提供之本文中描述之一些或全部功能性可由執行軟體指令之一或多個計算/網路連結裝置1100之一或多個處理器1102單獨或結合其他計算/網路連結裝置1100組件(諸如記憶體1104)一起實施。
記憶體1104可使用非暫時性機器可讀(例如，電腦可讀)媒體(諸如一非暫時性電腦可讀儲存媒體(例如，磁碟、光碟、固態磁碟、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體裝置、相變記憶體)及機器可讀傳輸媒體(例如，電、光學、無線電、聲學或其他形式之傳播信號，諸如載波信號、紅外線信號))來儲存程式碼(其由軟體指令組成且有時稱為電腦程式碼或一電腦程式)及/或資料。例如，記憶體1104可包括含有待由處理器1102執行之程式碼的非揮發性記憶體。在記憶體1104係非揮發性之情況下，甚至在計算/網路連結裝置1100關閉時(當移除電力時)，儲存於其中之程式碼及/或資料仍可留存。在一些例項中，在計算/網路連結裝置1100開啟時，待由(若干)處理器1102執行之程式碼之該部分可自非揮發性記憶體複製至計算/網路連結裝置1100之揮發性記憶體(例如，動態隨機存取記憶體(DRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM))中。
介面1106可用於傳訊及/或資料至或自計算/網路連結裝置1100之有線及/或無線通信。例如，介面1106可執行任何格式化、編碼或轉譯以容許計算/網路連結裝置1100經由一有線及/或一無線連接發送且接收資料。在一些實施例中，介面1106可包括能夠經由一無線連接自網路中之其他裝置接收資料及/或經由一無線連接將資料發出至其他裝置的無線電電路。此無線電電路可包含適用於射頻通信之(若干)傳輸器、(若干)接收器及/或(若干)收發器。無線電電路可將數位資料轉換成具有適當參數(例如，頻率、時序、通道、頻寬等)之一無線電信號。接著，可經由天線1108將無線電信號傳輸至(若干)適當接收端。在一些實施例中，介面1106可包括(若干)網路介面控制器(NIC)，亦稱為一網路介面卡、網路配接器、區域網路(LAN)配接器或實體網路介面。(若干) NIC可有利於將計算/網路連結裝置1100連接至其他裝置而容許其等透過插入於一電纜中而經由電線與連接至一NIC之一實體埠通信。在特定實施例中，處理器1102可表示介面1106之部分，且如由介面1106提供之一些或全部所描述功能性可由處理器1102部分或完全提供。
雖然圖中之流程圖展示由本發明之特定實施例執行之一特定操作順序，但應瞭解，此順序係例示性的(例如，替代實施例可依一不同順序執行操作、組合某些操作、重疊某些操作等)。
另外，雖然已依據數項實施例描述本發明，但熟習此項技術者將認識到，本發明不限於所描述之實施例且可用在隨附發明申請專利範圍之精神及範疇內的修改及更改來實踐。因此，該描述被視為闡釋性的而非限制性的。
1000‧‧‧方法
1002‧‧‧操作
1004‧‧‧操作
1006‧‧‧操作
1008‧‧‧操作
1010‧‧‧操作
1012‧‧‧操作
1100‧‧‧計算/網路連結裝置
1102‧‧‧處理器
1104‧‧‧記憶體
1106‧‧‧介面
1108‧‧‧天線
A1‧‧‧位置
A2‧‧‧位置
B‧‧‧路徑
B1‧‧‧區段
B2‧‧‧區段
C1‧‧‧限制區
C2‧‧‧限制區
D1‧‧‧許可區
藉由參考以下描述及用於繪示本發明之實施例的隨附圖式，可最佳理解本發明。在圖式中：
圖1繪示根據一項實施例之一無人機(UAV)航路管理(UTM)系統；
圖2繪示根據一項實施例之自小區A至小區B之一UAV切換；
圖3繪示根據一項實施例之用於地面使用者設備的一相鄰小區清單及一相鄰小區黑名單之一實例；
圖4繪示根據一項實施例之用於在一第一高度飛行之一UAV的一相鄰小區清單及一相鄰小區黑名單之一實例；
圖5繪示根據一項實施例之用於在一第二高度飛行之一UAV的一相鄰小區清單及一相鄰小區黑名單之一實例；
圖6繪示根據一項實施例之具有一組座標之一例示性飛行計劃；
圖7繪示根據一項實施例之具有一組限制區域/區之一例示性飛行計劃；
圖8繪示根據一項實施例之具有一指定許可區之一例示性飛行計劃；
圖9繪示根據一項實施例之一UAV之一方塊圖；
圖10繪示根據一實施例之用於管理一UAV之一方法；及
圖11繪示根據一項實施例之一計算/網路連結裝置。

Claims (18)

  1. 一種用於管理一無人機(UAV)之方法，其包括： 接收描述該UAV之一飛行路徑的飛行計劃資訊； 基於該飛行計劃資訊產生一或多個小區清單；及 將該一或多個小區清單傳輸至該UAV當前正在其中操作之一無線網路中之一源小區， 其中該一或多個小區清單用於該UAV當前所連接之該源小區與一目標小區之間的一切換程序，在完成該切換程序之後，該UAV將連接至該目標小區。
  2. 如請求項1之方法，其中該一或多個小區清單包含指示一組小區之一相鄰小區清單，其中該UAV將記錄來自該組小區之由該UAV偵測到的無線電量測資訊描述信號且將其報告給該源小區。
  3. 如請求項2之方法，其中該組小區沿該UAV之該飛行路徑提供無線網路涵蓋。
  4. 如請求項3之方法，其中該組小區沿該UAV將穿過之該飛行路徑之部分提供無線涵蓋。
  5. 如請求項3之方法，其中該組小區基於該飛行計劃資訊中指示之該UAV之一高度而提供對該UAV之網路涵蓋。
  6. 如請求項3之方法，其進一步包括： 自該UAV接收基於該一或多個小區清單產生之該無線電量測資訊； 基於該無線電量測資訊自該組小區選擇該目標小區；及 引起執行與該目標小區之該切換程序，包含引起該UAV與該源小區斷開且與該目標小區連接。
  7. 如請求項1之方法，其中該一或多個小區清單包含一相鄰小區黑名單，其指示該UAV在記錄無線電量測資訊時將忽略之該無線網路中之一組小區。
  8. 如請求項7之方法，其中該組小區將提供對該UAV之該飛行路徑外部之區域的無線網路涵蓋。
  9. 如請求項7之方法，其中該組小區係該無線網路中經選擇用於切換之低於一臨限選擇率的小區。
  10. 如請求項7之方法，其中該組小區係該無線網路中成功完成切換之低於一臨限完成率的小區。
  11. 如請求項1之方法，其中藉由一UAV航路管理(UTM)系統核准描述該UAV之該飛行路徑的該飛行計劃資訊。
  12. 如請求項11之方法，其中該飛行計劃資訊包含高度資訊。
  13. 如請求項1之方法，其中該無線網路係一第三代合作夥伴計劃(3GPP)網路。
  14. 如請求項13之方法，其中該源小區及該目標小區係一增強型nodeB及一無線電基地台之一或多者。
  15. 如請求項14之方法，其中一行動性管理實體(MME)產生該一或多個小區清單。
  16. 如請求項13之方法，其中使用3GPP位置服務(LCS)來產生該一或多個小區清單。
  17. 一種非暫時性電腦可讀儲存媒體，其儲存在由一計算裝置之一組一或多個處理器執行時引起該計算裝置執行如請求項1至16中任一項之操作的指令。
  18. 一種用於管理一無人機(UAV)之網路裝置，其包括： 一處理器； 一記憶體，其耦合至該處理器，其中該記憶體包含在由該處理器執行時引起該網路裝置執行如請求項1至16中任一項之操作的一或多個指令。
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