[發明專利]用于無人飛行器的防撞系統和方法

在審

• 申請號: 201811516401.7
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN110007686A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: F·昆茨;A·克倫貝克;D·羅杰斯;M·薩多尼尼;E·斯科特
• 申請（專利權）人: 極光飛行科學公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王永偉;趙蓉民

本發明涉及用于無人飛行器的防撞系統和方法。用于載具的避障系統，該避障系統可包括：通信裝置；多個傳感器，所述多個傳感器被配置以探測載具的預定距離內的碰撞威脅；和處理器。處理器可通信地耦接到通信裝置和所述多個傳感器，并且被配置以接收通過所述通信裝置通信至控制系統的導航命令。處理器還可以從所述多個傳感器中的至少一個接收反映障礙位置的障礙數據。利用障礙數據，處理器識別用于避開所述障礙的方向。響應時，處理器可通過所述通信裝置輸出命令給所述控制系統，使載具在所述飛行方向上行進。利用障礙數據，處理器可進一步執行著陸協助模塊、具有飛行員超控的三區域碰撞保護功能、和/或目標過濾功能。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年1月6日提交的臨時專利申請序列號62/443,087在美國法典第35卷第119條e款(35 U.S.C.§119(e))下的權益，其內容通過引用由此并入。

技術領域

本公開總體上涉及自主(自主操縱，autonomous)載具(vehicle)導航，以及更具體地涉及用于探測固定和/或移動對象并圍繞固定和/或移動對象自動導航的系統、方法、和技術。本公開還涉及用于探測對象和圍繞對象自動導航的傳感器未知(agnostic)和載具未知系統、方法、和技術。

背景技術

已證明無人駕駛空中載具(“unmanned aerial vehicle，UAV”)技術是用于涉及情報、監視、偵查、和有效載荷遞送的任務剖面(mission profiles)的重要工具。在諸如低海拔城市偵查的情境中，UAV如微型空中載具(“MAV”)會遇到大的和小的障礙，障礙可能是固定的或是移動的，并且其位置不可提前知曉。并且，由于UAV和MAV往往在約束的、雜亂的環境中飛行，因此它們易于與對象撞擊或碰撞。此外，UAV和MAV總體上比傳統空中載具更便宜，并因此更流行，且經常被可能轉而會引發碰撞的不熟練的飛行員使用。用于防止UAV和MAV撞向對象和其它障礙的現有技術，如全球定位系統(“GPS”)，總體上是不夠的，因為多種對象無法通過GPS裝置識別，并且根據地形，GPS精確度性能在不同環境差異很大。

因此，尚存在對能夠在雜亂的導航環境中響應變化的和未知的障礙的改進的自主載具導航系統和避障系統的需求。此外，還存在對用于增強和/或超控(超越，overriding)通信至載具的導航命令的自主載具導航或避障系統的需求。

發明概述

可將自主載具改進有飛行控制系統，所述飛行控制系統具有多個傳感器(例如，聲學傳感器、視覺傳感器、或類似物)。所述多個傳感器可結合用于小型空中載具的防撞解決方案——如Panoptes^TM防撞系統，更通常地被稱為動態避障系統——來利用。

根據第一方面，一種方法，其用于在飛行器中提供碰撞保護，該方法包括：從定位在飛行器上并且可操作地與處理器耦接的傳感器接收傳感器輸入，其中傳感器被配置以識別視野內的障礙；從飛行員接收飛行員命令流；至少部分基于所述傳感器輸入來識別視野內的障礙；從視野內的多個區域確定障礙位于其中的區域，其中該區域的確定至少部分基于傳感器輸入；設置控制輸入作為在確定步驟中確定的區域的函數；輸入控制輸入至比例微分(PD)控制器從而產生控制數據；通過處理器產生控制命令流作為控制數據的函數；以及通過處理器比較控制命令流與飛行員命令流從而確定來自飛行員的飛行員命令流是否安全。

根據第二方面，用于在飛行器中提供碰撞保護的導航系統包括：傳感器，其被配置以耦接到飛行器并配置以識別視野內的障礙；處理器，其可操作地與傳感器和存儲裝置耦接，其中處理器被配置以接收來自飛行員的飛行員命令流，其中處理器進一步被配置以：至少部分基于來自所述傳感器的傳感器輸入來識別視野內的障礙；從視野內的多個區域確定障礙位于其中的區域，其中該區域的確定至少部分基于傳感器輸入；設置控制輸入作為在確定步驟中確定的區域的函數；輸入控制輸入至比例微分(PD)控制器從而產生控制數據；通過處理器產生控制命令流作為控制數據的函數；以及通過處理器比較控制命令流與飛行員命令流從而確定來自飛行員的飛行員命令流是否安全。