用于辅助垂直起降运载器的着陆的系统和方法技术方案

本发明专利技术题为“用于辅助垂直起降运载器的着陆的系统和方法”。本公开涉及具有着陆辅助工具的垂直起降VTOL运载器以及相关联的方法。着陆辅助工具包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：接收来自图像捕获设备的图像数据；接收来自高度计的海拔数据；从数据库检索用于目标着陆坪的模板着陆坪图像数据；基于海拔数据缩放模板着陆坪图像数据；将所缩放的模板着陆坪图像数据与从图像捕获设备接收的图像数据进行比较以定位其中的目标着陆坪，从而提供目标着陆坪定位数据；以及基于目标着陆坪定位数据来控制VTOL运载器的功能。

【技术实现步骤摘要】
用于辅助垂直起降运载器的着陆的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2020年1月22日提交的印度临时专利申请第202011002819号的优先权，该临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
本公开总体涉及用于辅助垂直起降(VTOL)运载器的着陆的系统和方法。更具体地讲，本文所描述的系统和方法提供了自动定位目标着陆坪以及基于所定位的目标着陆坪控制VTOL运载器。
技术介绍
人们对由垂直起降(eVTOL)运载器，特别是电动或电动混合VTOL(eVTOL)，驱动的城市空中交通(UAM)概念的关注日益增加。美国国家航空航天局(NASA)将UAM定义为用于城市区域内航空客货运输(包括小型包裹递送和其他城市无人航空系统(UAS)服务)的安全高效系统，该系统支持机载/地面驾驶的和日益自主的操作的组合。能够实现安全、安静、高效、负担得起的规模城市空中操作的技术正在出现。此类技术使用小型高度自动化电动或混合垂直扬程飞行器。为了实现“低成本”和“轻量化”目标，航空电子硬件和软件能力应比传统航空电子系统成本低。因此，本公开的目的是使用处理高效软件以及使用相对低成本的航空电子软件和硬件解决方案来提供用于VTOL运载器的着陆辅助工具和相关联的方法。此外，根据随后的具体实施方式和所附权利要求书，结合本公开的附图和本
技术介绍
，本公开的其他期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
本公开提供了具有着陆辅助工具的垂直起降VTOL运载器以及相关联的方法。着陆辅助工具包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为：接收来自图像捕获设备的图像数据；接收来自高度计的海拔数据；从数据库检索用于目标着陆坪的模板着陆坪图像数据；基于海拔数据缩放模板着陆坪图像数据；将所缩放的模板着陆坪图像数据与从图像捕获设备接收的图像数据进行比较以定位其中的目标着陆坪，从而提供目标着陆坪定位数据；以及基于目标着陆坪定位数据来控制VTOL运载器的功能。提供本
技术实现思路
以便以简化形式描述所选概念，这些概念在具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。附图说明下面将结合以下附图来描述本公开，其中相似数字表示相似元件，并且其中：图1是根据本公开的包括在VTOL中的着陆辅助系统的示意图；图2是根据本公开的着陆辅助方法的流程图；图3是示出了根据本公开的缩放过程的示意图；并且图4A和图4B示出了根据本公开的指示VTOL运载器相对于目标着陆坪的横向偏移/对准的示例性显示。具体实施方式以下具体实施方式本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本专利技术或本专利技术的应用和使用。如本文所用，词语“示例性”是指“用作示例、实例或例证”。因此，本文中描述为“示例性”的任何实施方案不一定被理解为比其他实施方案优选或有利。本文描述的所有实施方案是为使得本领域的技术人员能够制作或使用本专利技术而提供的示例性实施方案，而不限制由权利要求书限定的本专利技术的范围。此外，不旨在受前述
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技术实现思路
或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。本文所公开的着陆协助在VTOL运载器飞行(无论是通过自动驾驶仪和/或通过地面上或空中人类飞行员控制)到目标着陆坪上方的位置并且准备好朝向VTOL运载器下方的目标着陆坪垂直下降之后生效。因此，着陆辅助工具可被认为是所谓的“最后一英里”着陆辅助工具。VTOL运载器中的任何飞行员都不会与目标着陆坪有视觉接触，并且因此将依赖于由机载摄像机捕获的图像/视频来定位目标着陆坪。飞行员和/或自动驾驶仪将使用来自摄像机的成像数据来首先横向对准VTOL运载器并且然后继续垂直下降。特别是对于人类飞行员而言，所显示的图像针对执行横向对准和垂直下降的可靠性变得取决于运载器与着陆区域之间的距离和可见度。对于自动驾驶仪，定位目标着陆坪以便提供引导VTOL运载器的目标。本公开提出使用表征目标着陆坪的形状和尺寸的预先存储模板着陆坪来处理所捕获的图像以定位目标着陆坪。本公开提出利用来自高度计的高度量度来执行预先存储模板与所捕获的图像之间的匹配。在处理所捕获的图像以定位目标着陆坪时，来自高度计的准确高度量度用于缩放预先存储模板。图1描绘了与VTOL运载器12相关联或被包括在该VTOL运载器内的着陆辅助系统10的示例性实施方案。系统10的该实施方案包括但不限于摄像机14、导航数据库16、高度计18、处理系统20、显示系统22、自动驾驶仪系统24、图像处理系统26、全球定位系统模块28和显示生成模块30。应当理解，图1是着陆系统10的简化表示，并且图1并不旨在以任何方式限制主题的应用或范围。在实践中，系统10和/或VTOL12将包括用于提供附加功能和特征的许多其他设备和部件，如本领域中将理解的。VTOL运载器12是可垂直地悬停、起飞和着陆的运载器。VTOL运载器可包括各种类型的飞行器，包括固定翼飞行器以及直升机和具有动力转子的其他飞行器，诸如旋翼机/旋翼直升机和倾转旋翼机。VTOL运载器12可为电动或混合式电动垂直起降飞行器eVTOL，或者可以其他方式驱动。VTOL运载器12可为人类驾驶(基于地面或基于驾驶舱)的飞行器(通常在自动驾驶仪系统24的协助下)或无人驾驶飞行器(无人机)。在实施方案中，VTOL运载器12是乘客航空器(PAV)或不运载乘客(例如，货机)。在实施方案中，VTOL运载器12是旋翼飞行器。着陆辅助系统10包括摄像机14，该摄像机用于捕获至少VTOL运载器12下方的区域的静态图像或视频。在实施方案中，摄像机14被配置为特别是在VTOL运载器12位于目标着陆坪的近侧时捕获图像(静态图像或作为视频的一部分)，以便提供包括目标着陆坪的图像的图像数据。在一些实施方案中，摄像机14被配置为在基于如根据来自全球定位系统模块28的数据确定的VTOL运载器12的位置相对于如从导航数据库16检索到的已知着陆坪坐标而实现与着陆坪的预定接近度时变得活动。在实施方案中，摄像机14是单目摄像机。然而，其他视觉摄像机也是可能的，包括立体摄像机、成像激光雷达摄像机、红外摄像机等。摄像机14可包括多个摄像机，包括不同类型摄像机(诸如上文所描述的那些)的组合。着陆辅助系统10包括用于测量VTOL运载器12的海拔的高度计18。高度计18输出表示VTOL运载器12在基于地面的表面上方的高度的海拔数据。在其他实施方案中，参考海平面提供海拔数据。在实施方案中，高度计18是无线电高度计。然而，设想了其他类型的高度计18，诸如雷达高度计、激光雷达高度计、声波高度计或基于大气压力的高度计或者具有与着陆点并置的发射器的基于差分信号的设备。在实施方案中，高度计18能够提供比从全球定位系统模块28获得的高度数据更高精度的海拔数据。图像处理系统26被配置为处理来自摄像机14的图像，利用来自高度计18的海拔数据，以便更有效地定位图像中的目标着陆坪。在实施方案中，图像处理系统26被配置为接收来自摄像机14的每个图像(或以设定的采样速率接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直起降VTOL运载器，所述运载器包括：/n图像捕获设备；/n高度计；/n数据库，所述数据库存储用于至少一个模板着陆坪的模板着陆坪图像数据；和/n至少一个处理器，所述至少一个处理器能够与所述图像捕获设备、所述数据库和所述高度计操作地通信，其中所述至少一个处理器被配置为：/n接收来自所述图像捕获设备的图像数据；/n接收来自所述高度计的海拔数据；/n从所述数据库检索用于目标着陆坪的模板着陆坪图像数据；/n基于所述海拔数据缩放所述模板着陆坪图像数据；/n将所缩放的模板着陆坪图像数据与从所述图像捕获设备接收的所述图像数据进行比较以定位其中的所述目标着陆坪，从而提供目标着陆坪定位数据；以及/n基于所述目标着陆坪定位数据来控制所述VTOL运载器的功能。/n

【技术特征摘要】
20200122 IN 202011002819;20201005 US 17/062,7811.一种垂直起降VTOL运载器，所述运载器包括：
图像捕获设备；
高度计；
数据库，所述数据库存储用于至少一个模板着陆坪的模板着陆坪图像数据；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器能够与所述图像捕获设备、所述数据库和所述高度计操作地通信，其中所述至少一个处理器被配置为：
接收来自所述图像捕获设备的图像数据；
接收来自所述高度计的海拔数据；
从所述数据库检索用于目标着陆坪的模板着陆坪图像数据；
基于所述海拔数据缩放所述模板着陆坪图像数据；
将所缩放的模板着陆坪图像数据与从所述图像捕获设备接收的所述图像数据进行比较以定位其中的所述目标着陆坪，从而提供目标着陆坪定位数据；以及
基于所述目标着陆坪定位数据来控制所述VTOL运载器的功能。


2.根据权利要求1所述的VTOL运载器，其中所述至少一个处理器被配置为通过基于所述目标着陆坪定位数据执行自动驾驶仪功能来控制所述VTOL运载器的功能。


3.根据权利要求1所述的VTOL运载器，其中所述至少一个处理器被配置为通过基于所述目标着陆坪定位数据生成增强显示来控制所述VTOL运载器的功能，所述增强显示包括基于所述图像数据的图像和指示所述目标着陆坪的位置的增强。


4.根据权利要求3所述的VTOL运载器，其中所述增强包括对所述VTOL运载器相对于所述目标着陆坪的横向对准的指示。


5.根据权利要求4所述的VTOL运载器，其中所述至少一个处理器被配置为基于所述目标着陆坪定位数据从所述目标着陆坪投影3D体积以及确定对所述V...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿弩普·S，穆罕默德·易卜拉欣·毛希丁，何刚，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US