自动飞行器中基于地面效应的表面感测制造技术

本公开描述了一种用于操作自动飞行器的系统和方法，其中可利用地面效应的影响来感测地面或其他表面。在各种实现方式中，可监测所述自动飞行器的运行参数以确定地面效应何时影响所述参数，所述参数对应地指示到表面(例如，所述地面)的接近度。在各种实现方式中，基于所述地面效应的感测技术可用于作为主要传感器系统的备用系统来确定到所述地面的接近度，以用于确定着陆位置是否平坦等。

Surface sensing based on ground effect in automatic aircraft

The present disclosure describes a system and method for operating an automated aircraft in which ground or other surfaces can be sensed using the effects of the ground effect. In various implementations, the operating parameters of the automatic vehicle can be monitored to determine when ground effects affect the parameters, which correspond to the proximity of the surface (e.g., the ground). In a variety of ways, to determine the proximity to the ground the ground effect sensing technology can be used as a backup system is mainly based on the sensor system, which is used to determine whether the landing position flat etc..

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动飞行器中基于地面效应的表面感测
技术介绍
自动飞行器在使用中不断增加。例如，自动飞行器通常用于监视。尽管自动飞行器有许多有益的用途，但它们也有许多缺点。例如，如果自动飞行器与地面或其他表面相撞，自动飞行器可能遭到或造成损坏。为了避免此类碰撞，可利用各种类型的传感器。然而，由于各种因素，某些类型的传感器可能故障或者否则变得不起作用或不精确。例如，一些传感器可能受到各种大气或天气状况(诸如雨、雪、雾等)的抑制。附图简述参考附图来描述具体实施方式。在图中，参考数字中最左侧的数字标识所述参考数字首次出现的图。在不同的图中使用的相同参考数字指示类似或相同的部件或特征。图1描绘了根据实现方式的自动飞行器的俯视图的框图。图2描绘了根据实现方式的自动飞行器的侧视图的框图。图3描绘了根据实现方式的自动飞行器环境的图。图4描绘了根据实现方式的自动飞行器飞行路径过程的流程图。图5描绘了根据一些实现方式的飞行过程期间的地面效应响应的流程图。图6描绘了根据一些实现方式的自动飞行器着陆过程的流程图。图7描绘了根据一些实现方式的着陆过程期间的地面效应响应的流程图。图8是示出根据实现方式的自动飞行器控制系统的各种部件的框图。图9是可与各种实现方式一起使用的服务器系统的说明性实现方式的框图。虽然在本文中通过举例来描述了多种实现方式，但是本领域的技术人员将认识到，所述实现方式不限于所描述的实例或附图。应当理解，附图和随后的具体实施方式并不旨在将实现方式限制为所公开的具体形式，而正相反，其旨在涵盖落入由所附权利要求书限定的精神和范围内的所有修改、等效物以及替代方案。本文中使用的标题都仅用于组织目的，并且并不旨在用于限制本说明书或权利要求书的范围。如贯穿本申请所用，词语“可”是在许可的意义上(即，意指具有可能性)、而非强制的意义上(即，意指必须)使用。类似地，词语“包括(include/including/includes)”意味着包括但不限于。具体实施方式本公开描述自动飞行器(“AAV”)和系统，在所述自动飞行器和系统中，可利用地面效应的影响来感测地面或其他表面。当AAV足够接近表面(例如，地面)以使得由AAV的螺旋桨中的一个或多个所生成的气流导向表面(即，所述表面足够近以阻碍气流并因此增加所生成的有效推力)时，地面效应得以产生。来自螺旋桨的气流的各个方面有时可称为由螺旋桨生成的“尾流”或“滑流”。由于地面效应，(例如，由于当气流推压表面时，气流的速度降低)可能需要较少的功率以用于使螺旋桨旋转以使得AAV在距表面的给定距离处盘旋。例如，当AAV靠近地面盘旋时，与在远离地面的较高的高度处盘旋所需的功率量相比，将盘旋维持在给定高度处所需的功率量可能有所降低。当利用自动驾驶仪或有效推力反馈系统来使AAV起飞并且遭遇地面效应时，供应给螺旋桨马达的功率可自动降低以便将AAV维持在给定的高度和/或有效推力处。如下文将更详细地描述的，受地面效应影响的这些类型的变化可用作用于感测地面或其他表面的系统和方法的一部分。在各种实现方式中，可监测AAV的参数以确定地面效应何时影响参数。例如，被监测的参数可包括供应至螺旋桨马达的一个或多个的电压、电流或功率，螺旋桨马达或相关联的螺旋桨的速度，螺旋桨的有效推力，螺旋桨的气流的速度等。如上所述，所有这些类型的参数都可受到地面效应的影响。基于被监测参数的水平，可就地面效应是否影响参数进行测定，所述参数可指示AAV与表面的对应的接近度。在各种实现方式中，可基于方程式和/或试验数据对AAV与表面的接近度进行测定。例如，基于地面效应如何影响来自螺旋桨的气流的知识，当AAV靠近表面飞行时，可利用各种方程式来计算指定的参数水平。可替代地，试验数据可记录并用来指示给定参数水平与AAV距表面的距离之间的对应关系。在任一种情况下，当对参数进行监测时，还可利用参数的百分比变化来确定AAV是否已接近表面移动。在各种实现方式中，AAV还可包括一个或多个附加的传感器系统，所述传感器系统被用来确定距表面的距离。例如，在一种实现方式中，上述地面效应技术可作为主要传感器系统的备用系统来实现。在各种实现方式中，主要传感器系统可基于诸如成像、声纳、雷达、激光雷达、红外线、激光等技术来操作。在主要传感器系统故障或者受到某些状况抑制的情况下，利用地面效应技术的备用系统可帮助确保AAV的持续安全运行。例如，各种类型的传感器系统可受到雨、雪、雾、反射、明亮的阳光等的抑制。如果地面效应技术指示接近主要传感器系统无法识别的表面，这可能指示主要传感器系统的问题，在这种情况下，可采取各种类型的行动。例如，作为安全预防措施，AAV最初可在远离所指示表面的方向上移动，以便避免碰撞的可能性。此外，可检查主要传感器系统以确保其正常运行。如果确定主要传感器系统未正常运行，那么可采取各种附加的安全预防措施。例如，鉴于主要传感器系统未正常运行，尽管处于(作为附加的安全裕度的)较高的高度下，但是AAV仍可继续朝向其目的地飞行。作为另一个实例，可使AAV尽快着陆，以便可对其进行维修来解决主要传感器系统的任何问题。在着陆过程期间，或者当AAV正沿循靠近地面的飞行路径时，预计某些参数可能受地面效应的影响。作为实例，如果预计着陆位置为平坦和均匀的，那么当AAV下降时，由于受地面效应的影响，与处于AAV前部和后部的螺旋桨相关联的参数的水平预计可能将发生相似的变化。然而，如果在着陆过程中对应于AAV前部和后部发生的所述水平的变化不相似，那么这可能指示不平坦的表面(例如，具有明显的斜度、阶梯高度、边缘等)，所述表面可能会以破坏性的方式造成AAV滑动、翻滚、坠落等。在这种情况下，可选择新的着陆位置。尽管本文所述的实例主要集中于利用多个螺旋桨实现飞行的飞行器(例如，四轴飞行器或八轴飞行器)形式的AAV，但应了解，本文所述的实现方式可与其他形式的AAV一起使用。如本文所用，“中继位置”可包括但不限于递送位置、物料搬运设施、蜂窝塔、建筑物的屋顶、递送位置或者AAV可着陆、充电、检索存货、更换电池和/或接受检修的任何其他位置。如本文所用，“物料搬运设施”可包括但不限于仓库、配送中心、直通配送设施、订单履行设施、包装设施、运输设施、租赁设施、图书馆、零售商店、批发商店、博物馆或用于执行物料(存货)搬运的一个或多个职能的其他设施或设施组合。如本文所用，“递送位置”是指可递送一个或多个存货物品的任何位置。例如，递送位置可为私人住所、商务场所、物料搬运设施内的位置(例如，包装站、存货仓库)、用户或存货所处的任何位置等。存货或物品可为可使用AAV运输的任何实物。图1示出根据实现方式的AAV100的俯视图的框图。如图所示，AAV100包括围绕AAV的框架104间隔的八个螺旋桨102-1、102-2、102-3、102-4、102-5、102-6、102-7、102-8。螺旋桨102可为任何形式(例如，石墨、碳素纤维)的螺旋桨并且具有足以抬升AAV100以及由AAV100使用中的任何存货的尺寸，以使得AAV100可在空中航行例如以将存货物品递送至某一位置。尽管这个实例包括八个螺旋桨，但在其他实现方式中，可利用更多或更少的螺旋桨。同样地，在一些实现方式中，可将螺旋桨定位在AAV100上的不同位置处。此外，可利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定从自动飞行器到表面的距离的系统，所述系统包括：自动飞行器，所述自动飞行器包括：多个马达；电源，所述电源连接到所述多个马达并且被配置来向所述多个马达提供功率；以及传感器系统，所述传感器系统用于提供指示到表面的距离的输出；以及一种计算系统，所述计算系统包括：一个或多个处理器；以及存储器，所述存储器耦接到所述一个或多个处理器并且存储程序指令，当由所述一个或多个处理器执行时，所述程序指令引起所述一个或多个处理器至少来：接收来自所述传感器系统的指示到所述表面的第一距离的输出；至少部分基于受地面效应影响的参数水平来确定到所述表面的第二距离，其中所述第二距离不同于所述第一距离；以及至少部分基于所述第二距离与所述第一距离之间的差异来确定存在与所述传感器系统的所述输出有关的问题。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.26 US 14/3159521.一种用于确定从自动飞行器到表面的距离的系统，所述系统包括：自动飞行器，所述自动飞行器包括：多个马达；电源，所述电源连接到所述多个马达并且被配置来向所述多个马达提供功率；以及传感器系统，所述传感器系统用于提供指示到表面的距离的输出；以及一种计算系统，所述计算系统包括：一个或多个处理器；以及存储器，所述存储器耦接到所述一个或多个处理器并且存储程序指令，当由所述一个或多个处理器执行时，所述程序指令引起所述一个或多个处理器至少来：接收来自所述传感器系统的指示到所述表面的第一距离的输出；至少部分基于受地面效应影响的参数水平来确定到所述表面的第二距离，其中所述第二距离不同于所述第一距离；以及至少部分基于所述第二距离与所述第一距离之间的差异来确定存在与所述传感器系统的所述输出有关的问题。2.如权利要求1所述的系统，其中与所述传感器系统的所述输出有关的所述问题包括所述传感器系统故障或者抑制所述传感器系统准确地指示到所述表面的所述距离的能力的外部状况中的至少一个，其中所述外部状况为抑制所述传感器系统准确地确定到所述表面的所述距离的能力的大气状况或天气状况中的至少一个。3.如权利要求1或2所述的系统，其中基于与所述传感器系统有关的所述问题，所述自动飞行器的状态为在较高高度飞行以便提高安全裕度以避免与所述表面碰撞或者在其完成飞行路径前着陆以使得所述问题能够得以解决中的至少一个。4.如权利要求1、2或3所述的系统，其中所述传感器系统基于成像、声纳、雷达、激光雷达、红外线或激光技术中的至少一种来运行。5.如权利要求1、2、3或4所述的系统，其中通过参考存储在所述存储器中以用于将所述参数水平与距所述表面的距离关联的数据来确定所述第二距离。6.一种用于确定到表面的接近度的方法，其包括：监测自动飞行器的至少一个运行参数；检测由地面效应导致的所述至少一个运行参数的变化；以及基于所述至少一个运行参数的所述变化来确定所述自动飞行器的至少第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A纳沃特，BC贝克曼，D布赫米勒，G金基，F亨塞尔，SA格林，BW波特，SSJM劳尔特，
申请(专利权)人：亚马逊科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US