[發明專利]無人自主運載工具的磁場導航

在審

• 申請號: 201780041885.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN109478072A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: W·H·馮諾瓦克三世;J·馬盧夫;S·舍韋德
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張揚;王英

實施例包括用于基于從充電站發出的磁場的測量到的磁場矢量和強度來導航無人自主運載工具(UAV)的設備和方法。UAV的處理器可以使用磁場矢量和強度來導航到充電站。該處理器可以確定UAV是否基本上與充電站對準，并且該處理器可以響應于確定UAV基本上與充電站對準而使用磁場矢量和強度來調遣UAV以接近充電站。使用磁場矢量和強度來調遣UAV以接近充電站可以涉及向充電站的中心下降。UAV可以使用磁場矢量和強度來遵循指定路線去往和/或離開充電站。

背景技術

自主和半自主的無人自主運載工具(UAV)(也被稱為“無人機”)的使用正變得越來越普遍。UAV的范圍可以受到其存儲的電源的限制。充電站可以擴展UAV的范圍，并且通過適當地設置充電站，UAV的范圍可以實際上不受限制。

無線充電站非常適合于該任務，因為UAV不需要與無線充電站完全對準以便為電源充電。此外，充電站通常不具有可能變臟或被元件腐蝕的暴露導體。

然而，在充電站和無人機上的接收線圈之間適度良好的對準(例如，在幾厘米至幾十厘米內)是UAV能夠利用無線電力所需要的。雖然全球定位系統(GPS)、慣性導航、無線電導航和其它相當標準的系統可以使UAV在充電站的幾米內移動，但是這些導航系統不夠精確以獲得與無線充電站正確對接所需的厘米級精度。雖然存在更精確的導航系統，例如差分全球定位系統設備，但是這些系統昂貴、相對較重，并且需要增加校準以實現提高的定位精度。

發明內容

各個實施例包括導航無人駕駛飛行器(UAV)的方法，其可以包括：計算從充電站發出的磁場的磁場矢量和強度；使用經計算出的磁場矢量和強度將UAV導航到充電站；確定UAV是否基本上與充電站對準；以及響應于確定UAV基本上與充電站對準，使用磁場矢量和強度來調遣(maneuver)UAV以接近充電站。

在一些實施例中，確定UAV是否基本上與充電站對準可以包括：確定UAV是否基本上與充電站的中心對準。一些實施例還可以包括：響應于確定UAV基本上不與充電站的中心對準，重新計算磁場矢量和強度；以及使用經重新計算出的磁場矢量和強度來調遣UAV以接近充電站。

在一些實施例中，使用磁場矢量和強度來調遣UAV以接近充電站可以包括：在向充電站下降的同時，使用磁場矢量和強度來將UAV基本上保持在充電站上方。在一些實施例中，使用磁場矢量和強度來調遣UAV以接近充電站可以包括：在使用磁場矢量和強度來將UAV基本上保持在充電站的中心上方的同時，使UAV向充電站下降。

一些實施例還可以包括：確定UAV是否足夠靠近充電站；以及響應于確定UAV足夠靠近充電站，啟動對UAV的電力儲存器的充電。

一些實施例還可以包括：檢測磁場；檢測所檢測到的磁場的一個或多個特性；以及基于所檢測到的一個或多個特性來驗證充電站正在生成磁場。

在一些實施例中，使用經計算出的磁場矢量和強度將UAV導航到充電站可以包括：獲得定義用于接近充電站的指定路線的路線信息；以及使用該路線信息以及經計算出的磁場矢量和強度來沿著指定路線導航UAV。

一些實施例還可以包括：使用磁場矢量和強度來導航UAV離開充電站。在這樣的實施例中，使用磁場矢量和強度來導航UAV離開充電站可以包括：獲得針對離開充電站的指定路線的路線信息；以及使用該路線信息和經計算出的磁場矢量和強度來沿著離開充電站的指定路線導航UAV。

在一些實施例中，計算從充電站發出的磁場的磁場矢量和強度可以包括：從包括第一線圈、第二線圈和第三線圈的磁場傳感器接收信息，其中，每個線圈與其它兩個線圈正交定向；以及基于從第一線圈、第二線圈和第三線圈接收的信息來計算磁場矢量。

在一些實施例中，計算從充電站發出的磁場的磁場矢量和強度可以包括：從包括第一線圈、第二線圈和第三線圈的磁場傳感器接收信息，其中，第一線圈、第二線圈和第三線圈中的至少一個可以包括UAV的充電線圈；以及基于從第一線圈、第二線圈和第三線圈接收的信息來計算磁場矢量。