无人机降落伞降落方法及系统
阅读说明：本技术 无人机降落伞降落方法及系统 (Unmanned aerial vehicle parachute landing method and system ) 是由 施龙顺 杨傅凯 郑宜峰 王荻扬 廖建薰 于 2019-01-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种公开了用于无人机(UAV)降落伞降落的方法和系统。用于无人机降落伞降落的系统可以包括检测器,该检测器被配置为检测UAV的飞行速度,风速,位置,高度或电压。该系统还可以包括存储指令的存储器。该系统可以进一步包括处理器,该处理器被配置为执行该等指令,以根据标准决定是否打开UAV的降落伞；随着打开该UAV降落伞的决定,停止使UAV的螺旋桨旋转的UAV的马达；以及在使UAV的马达停止一段时间之后,打开UAV的降落伞。(The invention relates to a method and a system for parachute landing of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) are disclosed. A system for parachute landing of an unmanned aerial vehicle may include a detector configured to detect a flight speed, wind speed, position, altitude, or voltage of the UAV. The system may also include a memory storing instructions. The system may further include a processor configured to execute the instructions to determine whether to open a parachute of the UAV based on a criterion; stopping a motor of the UAV that rotates a propeller of the UAV as determined to open the UAV parachute; and opening a parachute of the UAV after stopping the motor of the UAV for a period of time.)
技术领域
本发明涉及无人机(UAV，unmanned aerial vehicle)，尤其涉及UAV降落伞降落方法及系统。
背景技术
传统UAV可通过轮子或机腹着陆。轮子可能会增加UAV的重量，并且对于长时间飞行而言，可能不利于UAV的组件。机腹着陆可能需要对UAV腹进行额外保护，这些保护会亦增加UAV的重量。然而，当UAV打算长时间飞行时，UAV的重量可能成为关键要求之一。因此希望提供一种安全并且没有太多额外重量的新式降落方法及系统给UAV。
传统的地面控制系统(GCS，ground control system)可监视UAV的状态，并且可控制UAV执行任务，例如在感兴趣的区域上拍摄空照图。然而，这仍依靠用户根据其经验和训练来控制UAV。当UAV运用于不同应用时，这些UAV的用户可能需要接受不同的训练并且具有不同的经验。例如，当用户可能计划将UAV降落在开阔位置时，准确且易于操作的降落方法和系统可能是有利的方法。为了飞行安全和容易降落，需要具有方便使用的GCS。
发明内容
本发明的具体实施例提供用于计算机、设备或系统中核心存储器管理以及用户空间的改良方法和系统。
这些具体实施例包括用于UAV降落伞降落的系统，该系统可包括检测器，其被配置为检测UAV的飞行速度、风速、位置、高度、或电压。该系统可进一步包括存储器，其储存用于UAV伞降落降落的指令。该系统可进一步包括处理器，其被配置为执行该等指令，以根据标准来决定是否打开该UAV的降落伞。该系统的该处理器也可被配置为在随着打开该UAV降落伞的决定上，使该UAV的螺旋桨旋转停止的该UAV的马达。该系统的该处理器也可被配置为在使该UAV的马达停止一段时间之后，打开该UAV的降落伞。
这些具体实施例也包括用于UAV降落伞降落的方法。该方法可包括根据标准来决定是否打开UAV的降落伞。该方法也可包括随着打开该UAV降落伞的决定，停止使该UAV的螺旋桨旋转的该UAV的马达。该方法进一步包括在使该UAV的马达停止一段时间之后，打开该UAV的降落伞。
而且，这些具体实施例包括非暂态计算机可读取介质，其储存可由设备的一个或多个处理器执行以执行用于UAV降落伞降落的方法的指令。该系统可包括根据标准来决定是否打开UAV的降落伞。该方法也可包括随着打开该UAV降落伞的决定，停止使该UAV的螺旋桨旋转的该UAV的马达。该方法进一步包括在使该UAV的马达停止一段时间之后，打开该UAV的降落伞。
应当了解，前述发明内容及下列实施方式都仅是示例，并未限制本发明。
附图说明
现将参考显示本发明的示例具体实施例的附图。在附图中：
图1为根据本发明一些具体实施例的示例UAV和示例GCS以及用于控制该UAV的示例遥控器的示意图。
图2为根据本发明一些具体实施例的示例UAV的示意图。
图3为根据本发明一些具体实施例用于UAV降落伞降落的示例方法的示意图。
图4为根据本发明一些具体实施例的飞行控制计算机(FCC)、姿态和航向参考系统(AHRS)以及用于控制UAV的通信单元的示例整合式单元示意图。
图5为根据本发明一些具体实施例的示例GCS的方框图。
图6为根据本发明一些具体实施例用于UAV降落伞降落的示例方法的示意图。
图7为根据本发明一些具体实施例用于UAV的GCS的示例用户界面示意图。
图8为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS的示例用户界面示意图。
图9为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS之示例用户界面示意图。
图10为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS的示例用户界面示意图。
图11为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS的示例用户界面示意图。
图12为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS的示例用户界面示意图。
图13为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS的示例用户界面示意图。
图14为根据本发明一些具体实施例用于设定返航点或降落点的GCS的示例用户界面示意图。
图15为根据本发明一些具体实施例用于设定返航点和降落点的GCS的示例用户界面示意图。
附图标记列表
100 无人机
110 机体
120 整合式单元
122 飞行控制计算机
123 检测器
124 姿态和航向参考系统
125 通信单元
126 天线
130 螺旋桨
140 负载
150 马达
160 降落伞
171、172 机翼
173、174 副翼
500 地面控制系统
510 存储器
520 处理器
530 储存设备
540 I/O接口
550 通信单元
560 天线
600 方法
650 通信单元
700 遥控器
具体实施方式
在此将详细参考示例具体实施例、附图将说明的示例。以下说明参考附图，除非另有说明，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的元件。在以下示例具体实施例的描述中所阐述的实施方式不代表被配置为本发明的所有实施方式。相反，其仅仅是有关于文后权利要求书中所述本发明的态样一致的设备及方法的示例。
图1为根据本发明一些具体实施例的示例UAV 100和示例GCS 500及用于控制UAV100的示例遥控器700的示意图。在UAV 100成功发射之后，用户可通过GCS 500或遥控器700来控制UAV 100。GCS 500可在台式计算机、膝上型计算机、平板或智能手机上运行。用户可在GCS 500上输入指令，以控制或设定UAV 100上的参数。在接收到指令之后，GCS 500可通过通信单元650发送信号给UAV 100。
用户可使用遥控器700手动控制UAV 100，例如用户可在遥控器700上输入指令，以控制或设定UAV 100上的参数。在接收到指令之后，控制器700可通过通信单元发送信号给UAV 100。
图2为根据本发明一些具体实施例的示例UAV 100的示意图。UAV 100包括机体110、一对机翼171和172、一对副翼173和174、整合式单元120、负载140、降落伞160、马达150和螺旋桨130。负载140可以是相机、测光与测距(LiDAR，Light Detection And Ranging)传感器、即时数字高度模型(DEM，Digital Elevation Model)传感器、后制DSM的传感器或热成像传感器。
图3为根据本发明一些具体实施例用于UAV降落伞降落的示例方法的示意图。例如，当UAV 100完成飞行任务时，UAV 100可飞至设定降落点并打开UAV 100的降落伞降落。
图4为示例整合式单元120的示意图。如图4所示，根据本发明的一些具体实施例，整合式单元120包括用于控制UAV 100的飞行控制计算机(FCC，Flight Control Computer)122、姿态和航向参考系统(AHRS，Attitude and Heading Reference System)124、通信单元125和天线126。AHRS 124包括检测器123。
FCC 122可包括处理器和存储器储存指令。FCC 122可被配置为控制UAV 100的飞行方向，例如：FCC 122可被配置为控制马达150以使UAV 100加速或减速。FCC 122也可被配置为控制副翼173和174，以使UAV 100俯仰、滚转或偏航。
AHRS 124可包括在三轴上的传感器，这些传感器为UAV 100提供姿态信息，包括滚转，俯仰和偏航。这些传感器也可称为磁性、角速率和重力(MARG，Magnetic,Angular Rate,and Gravity)传感器，并且包括固态或微机电系统(MEMS，MicroelectromechanicalSystem)陀螺仪、加速度计和磁力计。如图4所示，检测器123包括一个或多个这些传感器。AHRS 124可包括机上处理系统，其提供姿态与航向信息。在一些具体实施例中，AHRS 124可提供UAV 100的姿态判定，并且也可形成UAV 100的惯性导航系统部分。
通信单元125可包括数据机，其用于通过天线126收发射频信号，并且与GCS 500或遥控器700通信。
图5为根据本发明一些具体实施例的示例GCS 500的方框图。GCS 500包括存储器510、处理器520、储存装置530、I/O接口540、通信单元550和天线560。可包括GCS 500的这些单元中的一个或多个，用于地面控制UAV 100。这些单元可被配置为在这些单元之间传输数据并且传送或接收指令。
处理器520包括任何适当类型的通用或专用微处理器、数字信号处理器或微控制器。处理器520可为计算机内的处理器之一。存储器510和储存设备530可包括提供来储存处理器520可能需要操作的任何类型信息的任何适当类型大容量储存设备。存储器510和储存设备530可为易失性或非易失性、磁性、半导体、磁带、光学、可移动、不可移动或其他类型的储存装置或有形的(例如非暂态)计算机可读取介质，包括但不限于：只读存储器(ROM，Read-only Memory)、快闪存储器、动态随机存取存储器(RAM，Random-access Memory)和静态RAM。存储器510和/或储存设备530可被配置为储存一个或多个程序，以供处理器520执行来控制UAV 100，如本本说明书所公开。
存储器510和/或储存设备530以进一步被配置为储存处理器520所使用的信息与数据。例如，存储器510和/或储存设备530可被配置为储存返航点、降落点、先前路线、先前任务、照片、及有关照片相的位置信息。
I/O接口540可被配置为促进GCS 500与其他设备之间的通信，例如I/O接口540可接收来自其他设备(例如计算机)的信号，包括GCS 500的系统组态。I/O接口540也可输出飞行路线及照片的数据。
通信单元550可包括一个或多个蜂窝通信模块，包括例如IEEE 802.11、第五代(5G)无线电系统、长期演进技术(LTE，Long-Term Evolution)、高速封包存取(HSPA，HighSpeed Packet Access)、宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code-Division MultipleAccess)和/或全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile)通信模块。GCS 500可通过通信单元550和天线560与UAV 100通信。通信单元550可也包括全球定位系统(GPS)接收器。GCS 500可通过通信单元550的GPS接收器接收定位信息。
图6为根据本发明一些具体实施例用于UAV降落伞降落的示例方法的示意图。方法600可由例如UAV 100的FCC 122来执行。FCC 122的处理器可被配置为执行指令，以执行方法600，如下所示。方法600包括根据标准来决定是否打开UAV的降落伞(步骤620)，随着打开UAV降落伞的决定，停止使UAV的螺旋桨旋转的UAV的马达(步骤640)、制动UAV的螺旋桨(步骤660)，并且在使UAV的马达停止一段时间之后打开UAV的降落伞(步骤680)。
步骤620包括根据标准来决定是否打开UAV的降落伞。例如，当满足标准时，FCC122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。
该标准可包括UAV 100从GCS 500接收打开降落伞160的信号。例如，用户可在GCS500上输入指令，以打开UAV 100的降落伞160。在GCS 500接收该指令之后，GCS 500被配置为通过通信单元550，将打开降落伞160的信号传送至UAV 100。FCC 122可被配置为当从GCS500接收打开降落伞160的信号时，决定打开UAV 100的降落伞160。
或者，该标准可包括UAV 100从遥控器700接收打开降落伞160的信号。例如，用户可在遥控器700上输入指令，以打开UAV 100的降落伞160。在遥控器700接收该指令之后，遥控器700被配置为通过遥控器700的通信单元，将打开降落伞160的信号传送至UAV 100。FCC122可被配置为当从遥控器700接收打开降落伞160的信号时，决定打开UAV 100的降落伞160。
在一些具体实施例中，该标准可包括UAV 100抵达一位置。例如，在完成飞行任务之后，UAV 100飞至设定降落点。在UAV 100抵达设定降落点之后，FCC 122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。再举另一示例，FCC可被配置为检测到UAV 100抵达距离该降落点5米之内的位置时，FCC可被配置为决定该UAV已经飞至该降落点。因此，FCC 122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。上述降落点可在UAV 100起飞之前由GCS 500设定。在一些具体实施例中，上述降落点可为UAV 100起飞之后由GCS 500设定的降落点。例如，GCS500可通过通信单元125传送新降落点给UAV 100。
在完成飞行任务之后，在未设定降落点时，UAV 100也可飞回设定返航点。在UAV100抵达设定返航点之后，FCC 122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。上述返航点可在UAV 100起飞之前由GCS 500设定。在一些具体实施例中，上述返航点可为UAV 100起飞之后由GCS 500设定的返航点。例如，GCS 500可通过通信单元125传送新返航点给UAV 100。
在一些具体实施例中，该标准可包括UAV处于低电压，例如FCC 122可被配置为检测到UAV 100的电池处于低电压，例如10.8伏特，而电池应该具有大约13.2伏特的电压。在FCC检测到UAV 100的电池处于低电压之后，FCC 122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。
或者，该标准可包括UAV 100于一段时间未接收到全球定位系统(GPS)的信号，例如，当FCC 122被配置为从通信单元125接收GPS信号，但是在超过四秒的时间内没有接收到GPS信号时，FCC 122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。
该标准可进一步包括UAV 100有一段时间未收到来自GCS 500的数据链路信号，例如，当FCC 122被配置为从GCS 500接收数据链路信号，但是在超过一分钟的时间内没有接收到该数据链路信号时，FCC 122可被配置为决定打开UAV 100的降落伞160。再举另一例，当FCC 122被配置为从GCS 500接收数据链路信号，但是在超过一分钟的时间内没有接收到该数据链路信号时，FCC 122可被配置为飞回设定返航点或设定降落点，并等待数据链路恢复。在这种情况下，若数据链路持续中断，则FCC 122可被配置为切换至停止马达并在马达完全停止时打开UAV 100的降落伞160的降落模式。
在一些具体实施例中，该标准可包括UAV 100的失速，若FCC 122无法改正UAV 100的失速并且不能在预定时间段内恢复到正常飞行，则UAV 100的高度降低到临界高度，例如FCC 122被配置为检测到UAV 100的高度在预定时期内下降到35米高度的失速时，FCC 122可被配置为切换到紧急降落模式，以停止马达并在马达完全停止时打开降落伞160。该临界高度可在预定高度的范围内。例如，该临界高度可在高于或低于35米的预定高度的5米的范围内。
或者，该标准可包括UAV 100绕着非预期区域飞行或UAV 100以不期望的方式局限在一区域中一预定时间，例如FCC 122可检测到UAV 100绕着非预期区域飞行超过两分钟，或UAV 100受限于障碍物。为了避免损坏UAV 100和第三方资产及人员安全，FCC 122可被配置为切换至停止马达并在马达完全停止时打开UAV 100的降落伞160的紧急降落模式。
步骤640包括随着打开该UAV降落伞的决定，停止使该UAV的螺旋桨旋转的该UAV的马达，例如FCC 122可被配置为停止使UAV 100的螺旋桨旋转的马达150。再举另一例，FCC122可被配置为当UAV 100逆风飞行时，停止使UAV 100的螺旋桨130旋转的马达150。在一些具体实施例中，FCC 122可被配置为在停止UAV 100的马达150之前，将UAV 100的高度下降到35米的高度。
步骤660包括制动UAV的螺旋桨，例如FCC 122可被配置为利用UAV 100的马达150制动UAV 100的螺旋桨130。
步骤680包括在使该UAV的马达停止第一周期之后，打开该UAV的降落伞，例如FCC122可被配置为在马达150停止一秒之后，打开UAV 100的降落伞160。再举另一例，FCC 122可被配置为在马达150停止0.5秒之后，打开UAV 100的降落伞160。
在一些具体实施例中，UAV降落伞的大小与UAV重量有关，例如UAV 100的降落伞160大小可与UAV 100的重量有关。
本发明也针对UAV降落伞降落的系统，例如该系统可包括FCC 122、AHRS 124或内含FCC 122、AHRS 124、通信单元125和天线126的整合式单元120。AHRS 124的检测器123可被配置为检测UAV的加速度。该系统可进一步包括存储器储存指令，例如FCC 122的存储器可被配置为储存用于UAV降落伞降落方法600的指令。该系统可进一步包括处理器，其被配置为执行该等指令，以进行下列：随着打开UAV降落伞的决定、停止使UAV的螺旋桨旋转的UAV的马达，并且在使UAV的马达停止一段时间之后打开UAV的降落伞。例如，系统的FCC 122可被配置为执行指令以根据标准决定是否打开UAV 100的降落伞160；随着打开UAV 100的降落伞160的决定，停止使UAV 100的螺旋桨130旋转的UAV 100的马达150；然后在将UAV100的马达150停止一段时间后，打开UAV 100的降落伞160。
本发明的另一态样针对一种非暂态计算机可读取介质，该介质储存可由设备的一个或多个处理器执行，以使该设备执行用于UAV降落伞降落的方法的指令集，如上所述。该计算机可读取介质可包括易失性或非易失性、磁性、半导体、磁带、光学、可移除、不可移除或其他种计算机可读取介质或计算机可读取储存装置。例如：该计算机可读取介质可为其内储存该等计算机指令的储存装置或存储器模块，如所公开。在某些具体实施例中，该计算机可读取介质可为其内储存该等计算机指令的光盘或随身盘。
图7为根据本发明一些具体实施例用于UAV 100的GCS 500的示例用户界面(UI)的示意图。在降落UAV 100之前，用户可利用单点击“飞行前检查”小图标，以执行飞行前检查，如图7所示。
图8为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV 100之前飞行检查的GCS 500的示例用户界面示意图。例如，在用户单点击“飞行前检查”小图标之后，GCS 500可提示用于检查降落伞160的状态的飞行前检查UI，如图8所示。GCS 500可向UAV 100的FCC 122询问降落伞160的状态，并且在FCC 122检测与报告之后获得降落伞160的状态。在一些具体实施例中，用户可遵循UI指令检查降落伞160的状态。
图9为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV 100之前飞行检查的GCS 500的示例用户界面示意图。例如，在用户单点击“飞行前检查”小图标之后，GCS 500可提示用于检查负载140(即相机)的状态的飞行前检查UI，如图9所示。GCS 500可向FCC 122询问该相机的状态，并且在FCC 122检测与报告之后获得该相机的状态。在一些具体实施例中，用户可遵循UI指令检查该相机的状态。
图10为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV 100之前飞行检查的GCS 500的示例用户界面示意图。例如，在用户单点击“飞行前检查”小图标之后，GCS 500可提示用于检查UAV 100的电池状态的飞行前检查UI，如图10所示。GCS 500可向FCC 122询问UAV100的电池状态，并且在FCC 122检测与报告之后获得UAV 100的电池状态。在一些具体实施例中，用户可遵循UI指令检查UAV 100的电池状态。
图11为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV 100之前飞行检查的GCS 500的示例用户界面示意图。例如，在用户单点击“飞行前检查”小图标之后，GCS 500可提示用于检查UAV 100的结构状态的飞行前检查UI，如图11所示。GCS 500可向FCC 122询问UAV100的结构状态，并且在FCC 122检测与报告之后获得UAV 100的结构状态。在一些具体实施例中，用户可遵循UI指令检查UAV 100的结构状态。
图12为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS 500的示例用户界面示意图。例如，在用户单点击“飞行前检查”小图标之后，GCS 500可提示用于检查UAV 100的副翼172和174状态的飞行前检查UI，如图12所示。GCS 500可向FCC 122询问UAV 100的副翼172和174状态，并且在FCC 122检测与报告之后获得UAV 100的副翼172和174状态。在一些具体实施例中，用户可遵循UI指令检查UAV 100的副翼172和174状态。
图13为根据本发明一些具体实施例用于在发射UAV之前飞行检查的GCS 500的示例用户界面示意图。例如，在用户单点击“飞行前检查”小图标之后，GCS 500可提示用于显示UAV 100的状态的飞行前检查UI，如图13所示。GCS 500可显示数据链路是否可运行、传感器是否可运行、UAV 100的电压是否处于合理电压、UAV 100上的记录器是否可运行、UAV100上的GPS接收器是否可运行、GCS 500是否可运行，以及是否已通过一组光小图标1400设置返航点。用户可在发射之前以迅速并且轻松的方式，了解UAV 100的这些组件的状态。当所有光图标1300都亮起，则UAV 100准备发射。
图14为根据本发明一些具体实施例用于设定返航点或降落点的GCS的示例用户界面示意图。例如，用户可单点击“返航点”小图标，以准备选择返航点，如图14所示。用户可查看UI上的地图显示，并双击一点上以设置UAV 100的返航点。用户也可单点击“降落点”小图标，以准备选择降落点，如图14所示。用户可查看UI上的地图显示，并双击一点以设置UAV100的降落点，如图14所示。
图15为根据本发明一些具体实施例用于设定返航点和降落点的GCS 500的示例用户界面示意图。类似于上面图14的示例，用户可在设定飞行任务区域之后，选择返航点或降落点。
在一些具体实施例中，用户可单点击降落伞小图标1520，如图15所示，以命令UAV100立即打开降落伞160以降落。GCS 500可传送信号来打开UAV 100的降落伞。FCC 122可因此被配置为打开UAV 100的降落伞160。
应理解，本发明并不受限于以上已描述并且在附图中例示的确切构造，并且在不背离本发明范围的情况下可进行各种修改和改变。本申请的范围旨在应仅受限于文后的权利要求书。