一种空中交通管制飞行的方法

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一种空中交通管制飞行的方法
申请号	CN201910981675.1	申请日	2019-10-16	公开(公告)号	CN112669649A	公开(公告)日	2021-04-16
申请人	张姗姗;			发明人	张姗姗;
摘要	一种空中交通管制飞行的方法，该方法包括提供从承运人设施穿过和离开空中交通管制空间的出站走廊，其中出站走廊不允许任何其他空中交通在其中飞行，并允许无人机在不需要空中交通管制的情况下通过出境走廊离开空中交通管制区。该方法还包括通过空中交通管制空间向不允许任何其他空中交通在其中飞行的承运人设施提供入站走廊，并且允许无人机通过空中交通管制空间通过入站走廊飞行而不需要空中交通管制返回承运人设施。
权利要求	1.一种空中交通管制飞行的方法，所述方法包括：提供多个无人机，每个无人机包括一个控制器，该控制器被配置为接收和遵循飞行指令；定义出站走廊，该出站走廊是空中交通控制空间的控制部分，其中只有出站的无人机交通可以飞行，而没有其他空中交通可以飞行，出站走廊从无人机起飞位置开始并在空中交通控制空间外结束；向控制器提供指令，使得来自多个无人机的单个无人机离开无人机起飞位置，并在空中交通管制的全面预授权下通过出站走廊飞行，并且不需要每个单个无人机的空中交通管制；定义入站走廊，该入站走廊是空中交通控制空间的控制部分，其中只有进入的无人机交通可以飞行，而没有其他空中交通可以飞行，其中入站走廊从空中交通控制空间之外开始并在无人机着陆位置结束；以及向控制器提供指令，使得来自多个无人机的单个无人机在空中交通管制的全面预授权下通过入站走廊返回到无人机着陆位置，并且不需要每个单个无人机的空中交通管制。
说明书全文	一种空中交通管制飞行的方法技术领域 [0001] 本发明一般涉及一种空中交通管制飞行的方法，更具体地，提供一种用于在机场周围的空中交通控制空间内提供大量商业无人机的空中交通控制飞行的方法，所述方法包括从承运人设施提供不允许任何其他空中交通在其中飞行的出站走廊，允许无人机在不需要空中交通管制的情况下通过出站走廊离开设施的空中交通管制空间，提供从空中交通管制空间外部通过空中交通管制空间到与出站走廊分离的承运人设施的入站走廊，以及允许无人机通过入境走廊进入空中交通管制区，返回承运人设施，而无需空中交通管制。背景技术 [0002] 小型无人机（UAVs）或无人机，无论是远程控制或编程飞行到某一地点，在车载电池电源越来越普遍。这些无人机有许多用途和特点，通常使用照相机和/或其他探测器提供图像。这种无人机的一个拟议用途是作为包裹递送装置，在这种装置中，相对较轻的小包裹从承运人经营的配送中心或其他设施递送到家庭或企业。无人机的程序是与交付地点的交付地址或全球定位系统坐标，并通过全球定位系统技术和视觉能力飞到它着陆的地点，释放包裹，然后返回配送中心充电，并可用于交付另一个包裹。目前正在制定这种包裹递送系统的各种飞行控制、物体回避、安全、隐私和其他后勤保障，以便使该系统可行。 [0003] 商业运营商目前将大量货物和其他货物从不同的仓库和其他地点运送到靠近仓库的机场，这取决于包裹的流向，然后空运到附近的大型货机上的机场。对某些机场来说，大量的商业货物将会聚集在一起。承运人在机场经营的一种设施，然后根据包裹的最终目的地对包裹进行分类，以便将一组包裹一起运送。从那里，分拣后的包裹由卡车和其他车辆运送到其他仓库，在那里包裹由其他卡车（通常是较小的卡车）运送到最终目的地。正是这个包裹旅程的最后一段，商业无人机目前正在考虑将包裹运送到他们的最终目的地。在另一种设想的场景中，包括来自机场承运人设施的分拣包裹的卡车根据卡车中包裹的最终目的地沿着特定路线行驶，当卡车接近包裹最终目的地时，无人机周期性地从卡车上移除单个包裹，然后无人机将包裹运送到该目的地并返回卡车。 [0004] 在上述场景中，通过移除运送系统的腿，将包裹从机场用卡车运至仓库（无人机将包裹分发到仓库），通过允许无人机直接从机场运送包裹，将具有一定的成本效益。然而，能够从机场用无人机运送轻型包裹的主要问题是控制机场周围的空域。特别是，即使是在机场周围飞行的少量无人机也需要加以控制，以免干扰该地区的其他空中交通。发明内容 [0005] 本发明公开并描述了一种空中交通管制飞行的方法。该方法包括提供从承运人设施穿过和离开空中交通管制空间的出站走廊，其中出站走廊不允许任何其他空中交通在其中飞行，并允许无人机在不需要空中交通管制的情况下通过出境走廊离开空中交通管制区。该方法还包括通过空中交通管制空间向承运人设施提供不允许任何其他空中交通在其中飞行的入站走廊，并允许无人机通过空中交通管制的空间，在不需要空中交通管制的情况下，通过进入的走廊返回承运人设施。附图说明 [0006] 图1是无人机的等距视图，其包括承载和递送包裹的能力；图2是机场周围的空中交通控制空间的自上而下的示意图，并且描绘了聚集在聚集区域的一群无人机飞出空中交通控制空间；图3是描绘一群返回无人机聚集以返回空中交通控制空间的重新聚集区域的图示；以及图4是机场周围的空中交通控制空间的自上而下的图示，并且示出无人机离开空中交通控制空间并通过进出走廊返回空中交通控制空间。具体实施方式 [0007] 以下对本发明实施例的讨论针对在机场周围的空中交通控制空间中提供大量商业无人机的空中交通控制飞行的技术，在本质上仅是示例性的，并且决不打算限制本发明或其应用或使用。 [0008] 图1是包裹递送无人机或无人机10的等距视图，包括安装在从无人机主体16延伸的臂14上的四个转子12。注意，这里仅为了讨论目的而描述无人机10，因为可以使用许多不同类型和大小的无人机来递送与这里的讨论一致的包。无人机10还包括抓取装置18，所示抓取要递送的包裹20。如本文所讨论的，天线22接收和发送用于与无人机10通信和控制无人机10的飞行的信号。天线22旨在表示在允许无人机10接收gps信号的各个频带接收和发送信号所必需的任何和所有天线、允许多个无人机相互通信的信号、允许无人机10与诸如警察等其他实体通信的信号，允许无人机10接收用于飞行控制等的数据和其他信息的信号。无人机10包括基于从任何适当位置接收的信息来控制无人机10的飞行的控制器30，其中控制器30旨在表示无人机10上可能需要的任何和所有控制器，例如gps接收器、转子控制、目的地控制、方向控制、避免碰撞控制等。控制器30中使用的所有算法都能够配置在单个芯片上，该芯片重量轻且廉价，以允许无人机10以本文讨论的方式操作。 [0009] 视觉传感器32设置在能够检测和处理图像的可视机构或红外图像上，以帮助无人机10确定其位置、接近其他无人机、接近其他障碍物、包递送位置，等等。视觉传感器32可以是用于本文所讨论的目的的任何合适的视觉传感器，例如成像传感器、可见光照相机、电光短中波或长波红外照相机等。如果gps信号不可用，视觉传感器32可以检测和跟踪地面上的特征以用于gps拒绝导航。控制器30可以使用来自传感器32的图像提供自动目标检测和识别，并且可以包括用于检测提取感兴趣区域的算法、用于提取最能描述位置的特征的特征提取算法、用于杂波抑制和/或目标识别的监督学习算法，以及一种用于目标点选择的最近邻相关算法。此外，控制器30可以使用不需要无人机10了解特定目标并识别该目标的柔性瞄准，其中无人机10的飞行方向被指向瞄准点。视觉传感器32还被用于允许无人机10识别可能在其附近的其它无人机并与之通信，从下面的讨论中可以明显看出。 [0010] 如下文将讨论的，本发明提议根据距离、无人机尺寸和其他因素，使用图1所示类型的商用无人机将包裹从机场承运人设施运送到包裹或其他承运人设施的最终目的地，而不是要求包裹用卡车或其他车辆驶离机场。在一个实施例中，大型无人机群在远离机场所有其他空中和地面交通的集合区域的地面上形成一个群，在集合区域的空中交通管制下成为一个空降群，并作为一个群飞出空中交通管制下的空中交通管制空间。一旦这群无人机离开空中交通管制的空间，它们就会作为独立的无人机分散到目的地，运送包裹。一旦无人机交付其包裹，它将飞往空中交通管制空间外预先指定的重新聚集区域，在该区域，无人机将与其他返回的无人机重新配置为Swarm，向机场交通管制提供无人机准备作为一个整体返回机场的信号，作为一个整体飞回空中交通管制区域，并降落在集合区，准备用另一个包裹重新组合成一个整体。本文中的空中交通管制旨在用于机场的地面管制或空中管制。 [0011] 图2是本实施例的自上而下的示图，示出包括跑道42的机场40、包括适当的空中交通控制系统和能力的空中交通控制塔44以及载波设施46。包裹可以从飞机上卸下（未显示）到车辆上（未显示），该车辆将包裹运送到设施46，包裹放在传送带上（未显示）。机器人（未示出）可以读取包裹上的条形码，以识别其目的地，并且包裹可以由机器人基于要放置在无人机上的目的地进行排序。承运人设施46有能力接收大量已由货机空运到机场40的包裹，对包裹进行分类以便运送、安置和维护大量无人机，包括无人机的电池充电能力、将包附加到每个无人机以将包传送到最终目的地，以及将信息下载到每个无人机以传送包。 [0012] 在设施46附近提供会众区域50，其中无人机52可以聚集为无人机52的群54，离开机场40，如上所述。一旦无人机52的群54聚集在集合区域50中并且准备离开机场40，则在载波设施46处的领头无人机或控制实体将通知控制塔台44中的空中交通控制，无人机52的群 54准备离开机场40。基于进出机场40的其他流量，空中交通管制将向领头无人机或控制实体发送信号，表明它们可以在一定时间段内通过预定的空域部分作为一个组离开空中交通管制空间，其中可能包括从集合区50到空中交通管制区的最短路线。无人机52在组装成蜂群54时彼此通信，以便在飞行时保持彼此适当的飞行距离。一旦无人机52离开空中交通控制空间，它们便从蜂群54中释放，飞往最终目的地。一旦群54被驱散，无人机52不再需要彼此通信，而是需要能够避免空中的其他事物，例如用于其他目的的其他无人机、鸟等。无人机52通常基于编程到控制器30中的gps坐标飞向其目的地。然而，如果由于某种原因gps信号不可用，则无人机52能够在gps拒绝协议下使用如上所述的各种视觉算法飞到其目的地。 [0013] 图3是示出预先指定的重新聚集区域62，该重新聚集区域位于空中交通控制空间之外，在那里可以将机场40送出到远处。还显示了一些无人机52在交付其包裹之后在重新聚集区62中组装，在那里它们作为一个整体等待返回到载波设施46。在预定时间和/或在预定数量的无人机52组装完成之后，一个或多个无人机52将向空中交通管制发送信号，表示它们准备作为一组返回机场40。再次，根据进出机场40的空中交通，空中交通管制将为无人机52组分配一个时隙和一段空中交通管制空间，以返回到载波设施46。需要注意的是，返回组中的实际无人机52可以是也可以不是离开空中交通控制空间的群54中的相同无人机或相同数量的无人机52。无人机52将返回在空中交通管制下的集合区50，在那里对它们进行处理和充电，以便运送另一个包裹。 [0014] 上述实施例依赖于空中交通控制来控制无人机52的蜂群54在进入和离开机场40的空中交通控制空间时的飞行。在另一实施例中，通过不允许其他空中交通通过的空中交通控制空间来定义一对单独的无人机走廊，使得无人机可以独立地通过走廊而无需由空中交通控制来控制。 [0015] 图4是表示本实施方式的机场40的示意图。机场40包括入站走廊70和出站走廊72，描绘了在其中飞行的若干无人机74。走廊70和72被指定为无人机74飞行的走廊，这意味着空中交通管制不允许任何其他飞机飞越这些管制空域。走廊70和72具有适当的尺寸、适当的长度，并且位于本文所述目的的适当位置。无人机74中的每一个都被编程为其飞行模式保持在特定的走廊70或72中，以使其不飞入机场40的任何其他受控空域。无人机74离开机场40，通过出境走廊72，从承运人设施46附近的起飞区76起飞，飞越走廊72。同样，进入空中交通管制空间的无人机74进入走廊70的输出端的走廊70，并飞到靠近载波设施46的着陆区域74。在走廊70和72内飞行的无人机74彼此通信，以便彼此保持适当的空域并防止碰撞。无人机74可以在任何时候进入走廊70和72中的任何一个，只要它们彼此具有适当的态势感知，即每当出现穿越走廊70和72的开放机会时。