自主飞行器的近飞测试演习的制作方法
相关申请
本申请要求于2015年2月24日递交的、名称为“near-flighttestingmaneuversforautonomousaircraft”的美国临时专利申请no.62/119,838的权益，以引用方式将该临时专利申请的全部内容明确地并入本文。
背景技术：
预飞检查经常被飞行人员执行，以便在起飞之前验证常规飞行器是对于飞行安全的。例如，商用飞机的机组人员可以执行各种结构和系统的预飞检查，以便确认飞行器是起作用的并且对于飞行足够安全的。作为这样的预飞检查的一部分，通常基于诸如是乘客和货物的飞行器内的有效载荷的重量和放置来计算飞行器的重心(cg)。cg计算通常是经常由人类完成的静态的计算。其它检查也可以被执行，诸如基于电池充电水平或者发动机运行寿命的功率或者引擎状态。基于预飞检查期间的这样的计算，当飞行器位于地面上时，可以预先放置有效载荷，并且可以将乘客移到不同的座位，以便调整cg以便促进稳定的、安全的飞行。
对可负担的自主飞行器(例如，无人机)的使用正在迅速增长，并且因此，经由自主飞行器执行的商用运输的可能性正在变得日益更可能。具体地说，自主飞行器可以被用于将诸如是箱子或者小件物品这样的有效载荷从仓库或者分配中心运输给收件人。由于有效载荷的配置可以显著地影响cg，并且因此影响自主飞行器的稳定性，所以cg管理对于自主飞行器来说是重要的考虑。例如，携带用于分发的箱子的无人机的cg可以受箱子或者箱子内的物品关于无人机如何被放置的影响。
技术实现要素：
各种实施例提供用于通过执行简短的近飞测试演习以便评估与适航性和稳定性相关的因素来改进自主飞行器的操作的方法、设备、系统和非暂时性处理器可读存储介质。被自主飞行器的处理器执行的一种实施例方法可以包括用于控制所述自主飞行器的发动机以使所述自主飞行器在测试区域内执行航空近飞测试演习、获得指示在执行所述近飞测试演习时的性能信息的数据以及响应于所获得的数据采取行动的操作。在某些实施例中，所述方法可以还包括：获得指示将被所述自主飞行器执行的所述近飞测试演习的近飞测试演习指令可以包括：从远程服务器下载所述近飞测试演习指令和/或接收基于来自人类操作员的用户输入的所述近飞测试演习指令。在某些实施例中，所述近飞测试演习可以是包括倾斜、转向、猛拉、海拔高度的变更、旋转、摇动或者测试路径中的一项或多项的航空演习的序列。
在某些实施例中，获得指示在执行所述近飞测试演习时的性能信息的数据可以包括：接收并且处理来自所述自主飞行器的机载传感器的传感器数据。在某些实施例中，所述机载传感器可以包括陀螺仪、加速度计、照相机和高度计中的一项或多项。
在某些实施例中，所述自主可以被配置为携带有效载荷，并且响应于所获得的数据采取所述行动可以包括：控制有效载荷机制基于所获得的数据调整所述有效载荷的位置。在某些实施例中，控制所述有效载荷机制基于所获得的数据调整所述有效载荷的所述位置可以包括：向所述自主飞行器的部件发送用于移动压舱物、重物或者所述有效载荷的信号。在某些实施例中，所述部件可以是促动器、发动机和传送带中的一项。
在某些实施例中，响应于所获得的数据采取所述行动可以包括：基于所获得的数据重新配置所述自主飞行器的飞行参数，所述飞行参数可以是速度、海拔高度和功率使用中的一项或多项。在某些实施例中，所述功率使用可以指示一段时间内的电池放电或者燃料消耗的可接受的量。
在某些实施例中，响应于所获得的数据采取所述行动可以包括：向远程计算设备(例如，地面上的遥控设备)发送报告所获得的数据的消息，所述消息可以包括对于所述自主飞行器执行飞行计划的请求批准。
在某些实施例中，所述方法可以还包括：获得指示飞行计划和与所述飞行计划相关联的飞行条件的数据；以及基于所获得的数据确定所述自主飞行器是否可以是对于所述飞行计划和所述飞行条件来说足够适航或者稳定的。在某些实施例中，响应于所获得的数据采取所述行动可以包括：响应于确定所述自主飞行器不是对于所述飞行计划和所述飞行条件来说足够适航或者稳定的，重新配置所述自主飞行器的飞行参数；以及响应于确定具有有效载荷的所述自主飞行器不是对于所述飞行计划和所述飞行条件来说足够适航或者稳定的，控制有效载荷机制调整所述有效载荷的位置。在某些实施例中，响应于所获得的数据采取所述行动可以包括：响应于基于所获得的数据确定所述自主飞行器不是对于所述飞行计划和所述飞行条件来说足够适航或者稳定的，控制所述自主飞行器的所述发动机以使所述自主飞行器执行着陆；以及响应于基于所获得的数据确定所述自主飞行器是对于所述飞行计划和所述飞行条件来说足够适航或者稳定的控制所述自主飞行器的所述发动机以使所述自主飞行器执行所述飞行计划。在某些实施例中，所述飞行计划可以包括关于有效载荷的特性的信息，所述特性可以包括有效载荷类型、尺寸、重量和优先级中的一项或多项。在某些实施例中，所述飞行条件可以包括天气、交通和地理中的一项或多项的实时数据或者历史数据。
在某些实施例中，所述方法可以还包括：基于所获得的飞行计划和所述飞行条件数据调整所述近飞测试演习，其可以包括：向航空演习的序列添加航空演习、从航空演习的序列移除所述航空演习或者修改航空演习的序列内的所述航空演习。
在某些实施例中，响应于所获得的数据采取所述行动可以包括：响应于确定所述自主飞行器不是对于所述飞行计划和所述飞行条件来说足够适航或者稳定的，诸如通过添加、移除或者修改航路点重新配置所述飞行计划。
在某些实施例中，控制所述自主飞行器的所述发动机以使所述自主飞行器在所述测试区域内执行所述航空近飞测试演习可以包括：控制所述自主飞行器的所述发动机以使所述自主飞行器在所述自主飞行器变得不稳定的情况下避免对人类或者设备的破坏的海拔处、在所述测试区域内执行所述航空近飞测试演习。
另外的实施例包括无人机，所述无人机具有被配置为具有用于执行上面描述的所述方法的操作的处理器可执行指令的处理器。另外的实施例包括一种在其上存储了被配置为使无人机处理器执行上面描述的所述方法的操作的处理器可执行指令的非暂时性处理器可读介质。另外的实施例包括一种通信系统，所述通信系统包括被配置为具有用于向无人机发送用于执行上面描述的所述方法的操作的信号的处理器可执行指令的处理器。
附图说明
被并入本文并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施例，并且与上面给出的一般描述和下面给出的详细描述一起用于阐明本发明的特征。
图1是包括适于在各种实施例中使用的自主飞行器的通信系统的部件方框图。
图2a-2c是示出根据各种实施例的可以被自主飞行器执行的近飞测试演习的图。
图3-4是示出根据各种实施例的用于自主飞行器处理器执行近飞测试演习以便改进稳定性的方法的流程图。
图5是适于在某些实施例中使用的服务器计算设备的部件方框图。
图6是适于与各种实施例一起使用的自主飞行器的部件方框图。
具体实施方式
将参考附图详细描述各种实施例。尽可能地，相同的标号将贯穿附图被用于指相同或者相似的部分。对具体的示例和实现作出的引用是出于说明性的目的的，并且不旨在限制权利要求的范围。
术语“示例性”在本文中被用于表示“充当示例、实例或者说明”。任何在本文中被描述为“示例性”的实现不必理解为是优选的或者比其它实现有利的。
术语“无人机”和“自主飞行器”在本文中被用于指能够执行自主的飞行并且包括用于根据所存储的指令(例如，指示预定的飞行计划的数据等)控制交通工具的飞行的至少一个处理单元的各种类型的交通工具。自主飞行器包括能够不利用任何人类交互、利用一些人类交互(例如，提供将被处理单元执行的飞行指令)、在部分的人类控制下和在完全的人类控制下(例如，在起飞和着陆期间)飞行的无人飞行器。作为示例，自主飞行器可以包括无人机或者“无人航空交通工具”(或者uav)。自主飞行器可以是能够执行垂直离地升空的各种设计类型的，诸如被配置为具有任意数量的旋翼的直升机型无人机(例如，具有四个旋翼的四翼直升机等)。尽管自主飞行器可以被人类操作员有选择地控制，但自主飞行器可以是能够独立地执行如本文中描述的用于测试飞行稳定性的至少一系列指令、命令和/或例程的。自主飞行器包括控制系统，控制系统包括用于执行用于控制自主飞行器的各种功能的处理器可执行指令的处理器，所述功能诸如是通信(例如，经由
术语“服务器”和“服务器计算设备”被用于指任何能够充当服务器的计算设备，诸如主交换服务器、web服务器和被配置为具有用于执行服务器功能的软件的个人或者移动计算设备(例如，“轻量级服务器”)。服务器可以是专用计算设备或者包括服务器模块(例如，运行可以使计算设备操作为服务器的应用)的计算设备。服务器模块(或者服务器应用)可以是全功能服务器模块或者轻量级或者辅助服务器模块(例如，轻量级或者辅助服务器应用)。轻量级服务器或者辅助服务器可以是可以在诸如是智能电话这样的个人或者移动计算设备上被实现因此使其能够在有限程度(诸如对提供本文中描述的功能必要的)上运行为互联网服务器(例如，企业电子邮件服务器)的服务器类型功能的经瘦身的版本。参考图5描述了适于与各种实施例一起使用的服务器的示例。
各种实施例提供用于诸如通过评估飞行器在刚刚离地升空之后的飞行中的稳定性、振动、旋翼速度等地通过执行简短的近飞测试演习以评估可能影响飞行器安全地并且成功地移动的能力(概括地被称为“适航性”和/或稳定性)来改进自主飞行器的操作的方法、设备、系统和非暂时性处理器可读存储介质。概括地说，自主飞行器可以被配置为诸如在预飞测试区域或者停机坪内在测试例程的起点处从地面离地升空小段距离(例如，几英寸、几英尺等)。例如，自主飞行器可以离地升空几英寸，并且通过利用飞行控制系统控制被施加于每个旋翼的功率建立水平悬停。在这样的近飞配置中，飞行控制系统可以监控加速度计和陀螺仪，以便测量诸如是重量和平衡点这样的各种稳定的飞行稳定性和平衡性特性。例如，通过测量对于离地升空必要的被施加于旋翼的功率，飞行控制系统可以确定飞行器的重量或者升举限度。作为另一个示例，通过对每个旋翼应用相同的功率，并且然后通过陀螺仪传感器测量飞行器的任何旋转，飞行控制系统可以确定cg的重量分布或者位置是否位于飞行稳定性限制内。
当在测试例程期间位于空中时，自主飞行器可以还执行一系列“近飞测试演习”(或者“航空近飞测试演习”)，以便确定飞行器的动态稳定性。在这样的近飞测试演习中，飞行控制系统可以使飞行器以不同的方式移动(例如，倾斜或者猛拉等)，以便使飞行器有压力、摇动、加速或者将飞行器置于将测试自主飞行器的动态稳定性和其可以被配置为携带的任何有效载荷的条件下。例如，在离地升空几英寸之后，自主飞行器可以执行一系列经预编程的倾斜、半空中猛拉移动和/或在保持接近离地升空位置的同时飞行短的测试路径。自主飞行器可以在这些近飞测试演习期间作出各种稳定性测量(例如，使用加速度计、陀螺仪和被施加于每个旋翼的功率)，并且确定飞行器的稳定性在有或者没有有效载荷的情况下是否是对于飞行足够的。例如，自主飞行器可以在维持水平飞行的同时通过飞行控制系统测量被施加于每个旋翼的功率，并且将被应用的功率或者跨旋翼的差异与预定义的缺省值(例如，在没有有效载荷的情况下被施加于旋翼的典型功率)或者稳定性门限进行比较，以便确定自主飞行器的cg是否被恰当地放置，并且是否是对于安全的飞行足够稳定的。利用这样的近飞行动，自主飞行器可以作出用于改进自主飞行器成功地执行任务的能力的各种调整，诸如通过在提交飞行计划之前改进cg和/或在起飞之前评估飞行器的适航性以便确定自主飞行器将在飞行任务的持续时间内保持适航。
在某些实施例中，自主飞行器可以使用近飞测试演习来评估机身内的燃料分布对自主飞行器的稳定性的影响。例如，自主飞行器可以在测试区域内执行航空近飞测试演习，以便确定一个或多个燃料罐内的各种燃料水平(例如，满的、半满的和接近空的)将如何影响扩展的任务期间的飞行器的稳定性。这样，可以对扩展的任务期间发生的燃料的移位或者移动对飞行稳定性的影响进行评估。在某些实施例中，自主飞行器可以被配置为基于近飞测试演习估计燃料消耗的速率，并且基于这样的计算，确定燃料预留对于具体的飞行计划的充足性和/或识别在飞行期间由于燃料被消耗稳定性可能如何被影响。
在各种实施例中，自主飞行器可以被配置为获得并且评估来自多种传感器的信息，以便确定诸如是cg和有效载荷的移动这样的与自主飞行器成功地飞行的能力(例如，飞行中稳定性和/或适航性)有关的各种条件。自主飞行器可以在近飞测试演习期间持续地测量稳定性参数，以便确定有效载荷是否可能在实际飞行计划期间移位，引起对自主飞行器的cg的不安全的变更。例如，自主飞行器可以对来自照相机的图像数据(例如，地平线的影像)以及来自飞行控制陀螺仪(例如，纵摇、滚动、倾斜等)和加速度计的数据进行分析，以便确定自主飞行器是否正在水平地飞行和/或对自主飞行器的应力是否处在安全的飞行参数内。作为另一个示例，自主飞行器可以对被施加到旋翼中的每个旋翼的功率进行比较，以便检测不平衡性和/或计算cg。
基于所获得和分析的数据，自主飞行器可以确定自主飞行器是否具有对于安全并且成功的飞行来说足够的条件(例如，稳定性、cg、燃料预留等)。例如，自主飞行器可以将所获得的信息与预定义的门限值进行比较，所述门限值指示在具有或者不具有有效载荷的情况下对于飞行来说安全或者可接受的操作参数。在某些实施例中，自主飞行器可以基于测试针对未来的飞行计划估计燃料或者功率消耗，所述测试诸如是通过确定为了维持水平飞行而必须被施加于一个或两个旋翼的额外的转矩是否将太快地消耗电池而不能完成飞行计划。
自主飞行器可以被配置为响应于确定飞行器很可能未被配置为执行成功的飞行(例如，在具有或者不具有有效载荷的情况下对于飞行存在不足够的稳定性)而执行各种纠正性的功能。例如，自主飞行器可以从关联的服务器下载用于基于近飞测试结果操作的新的控制或者配置。作为另一个示例，自主飞行器可以响应于确定自主飞行器的cg不在适当的位置而控制促动器经由自主飞行器上的轨道使飞行器机身上的有效载荷的位置移位和/或移动压舱物或者配重。在某些实施例中，这样的纠正性的措施可能要求自主飞行器超越典型规范地调整子系统或者飞行参数。例如，自主飞行器可以识别对用于控制旋翼或者飞行控制算法以更好地处置有效载荷的功率分配的重新配置(或者重新计算)(例如，去往具体的引擎的更多的功率、调整具体的发动机上的转矩等)。在某些实施例中，如果自主飞行器确定没有任何重新配置或者调整可以被作出以便实现对于飞行计划来说具有足够的耐力的安全飞行，则飞行计划或者任务可以被中止。
在某些实施例中，自主飞行器可以被配置为对诸如是任何可能影响适航性的因素的近飞测试演习期间的各种条件、特性、功能和其它度量(例如，彻底检修之前的引擎时间(tbo)、旋翼速度等)进行评估。例如，自主飞行器可以对可以在具体的航空行动(例如，滚动、倾斜飞行等)期间被引起的对电池的功率拉取、燃料使用和/或处理代价进行评估。这样的额外的信息可以被自主飞行器用于评估成功地完成飞行计划(或者行进路线)的可能性。例如，自主飞行器可以将对近飞测试演习期间的电池消耗进行估计的当前计算与递送飞行计划期间的估计的所需要的移动进行比较，以便确定当前是否存在用于成功地完成已分配的任务的足够的电池功率(即，充电水平)或者燃料预留。作为另一个示例，自主飞行器可以对发动机运行寿命(即，小时数)进行评估，以便识别性能可能如何被影响，诸如递送任务是否可能由于发动机故障而在任务中途失败。作为另一个示例，自主飞行器可以对就即将到来的飞行计划的估计的时间和/或功率使用和/或速度而言的当前引擎tbo进行评估，以便识别是否飞行器可能变得关于预建立的标准(例如，联邦航空条例(far))而言不适航。基于这样的评估，自主飞行器可以重新配置飞行参数(例如，改变路线或者变更飞行计划、变更飞行计划期间的速度等)和/或发送用于改进操作情形的消息(例如，发送请求电池充电、更多的燃料、向更早的递送路线的重新分配等的消息)。
在某些实施例中，自主飞行器可以被配置为与其它设备交换无线消息，以便传送所观察的影响执行成功的飞行的能力的问题(例如，有关cg和/或有效载荷的问题等)以及接收来自操作员的输入(例如，任务控制)。从自主飞行器去往人类操作员的消息可以包括对于纠正cg的建议，诸如指示为了改善cg有效载荷或者重量应当如何被重新配置的消息。例如，自主飞行器可以发送用于指示人类飞行机组成员应当将有效载荷移到自主飞行器上的另一个部分或者位置的消息。作为另一个示例，在有效载荷是特别重要的(例如，医疗产品/疫苗等)，并且所测量的cg名义上在规定的门限之外时，自主飞行器可以请求对于推翻通常的飞行协议并且继续执行飞行计划的批准。
在某些实施例中，自主飞行器可以还在正常飞行期间(即，起飞后)执行稳定性测试。例如，在执行预定的飞行计划时，自主飞行器可以监控传感器和被施加于每个旋翼的功率，以便估计cg的位置并且作出对飞行参数的调整，以便响应于这样的测量改进稳定性。可以使用于测试飞行稳定性的某些飞行行动的执行伴随对传感器和旋翼功率的这样的监控。作为另一个示例，自主飞行器可以监控来自机载照相机的实时影像、来自麦克风的声学数据和/或来自激光器的读数以便改进稳定性和飞行路径安全性。可以以规律的间隔或者响应于各种触发(例如，由传感器数据指示的湍流)执行对稳定性参数的这样的半空中测试。基于半空中测试，如果需要，自主飞行器可以执行用于调整cg的各种行动，诸如经由通过控制关联的发动机使内部的配重移位和/或变更被飞行控制算法使用的值以适应cg变更(例如，向具体的引擎提供更大的功率等。在某些实施例中，其它测试可以被自主飞行器在飞行中执行，以便对诸如是控制表面、发动机、空气动力学等这样的其它系统进行验证。
在某些实施例中，近飞测试区域可以被配置为对飞行条件进行模拟，以便基于近飞测试演习为自主飞行器提供更有用的信息。例如，自主飞行器可以在风洞内或者外部区域中执行近飞测试演习，以便遭遇诸如是雨等这样的环境影响。在某些实施例中，诸如是风洞或者可移动的表面这样的机制可以被用于断言自主飞行器上的各种应力、移动和/或测试环境，以便使各种传感器能够获得可以指示飞行器的适航性和/或其它操作条件(例如，可接受的包络内的cg、振动、旋翼速度等)的信息。例如，自主飞行器可以被安装在补给平台上，补给平台被配置为经由水力学在各种方向上被倾斜。基于由补给平台执行的一系列移动，自主飞行器可以从机载传感器搜集稳定性信息，而不需要航空近飞测试演习。
在结合在地面上被执行的常规预飞检查(例如，初始cg评估、测试是否子系统是在线的并且正确地起作用的等)被使用时，实施例近飞测试演习可以改进由携带有效载荷的自主飞行器执行的飞行计划的资源使用和成功。通过利用近飞测试运动测试空中的稳定性，实现实施例技术的自主飞行器可以模拟湍流和其它的不可以通过静态的稳定性检查被知道的飞行中条件，并且在近飞测试区域的安全的界限内这样做。例如，可以利用猛拉演习识别有效载荷箱内的移位的物品，使自主飞行器能够调整已分配的飞行计划，以便避免与将降低燃料效率的猛拉移动类似的飞行条件。这样，实施例技术可以被用于主动地纠正与由于有效载荷的移动引起的移位的cg相关的飞行中问题。
在某些实施例中，可以经由飞行计划的多个阶段处的近飞测试演习评估适航性和/或稳定性。具体地说，除了在针对任务的起飞之前执行近飞测试演习之外，自主飞行器可以还被配置为在踏上去往原点的返程之前在目的位置处执行近飞演习的第二集合。例如，一旦自主飞行器在客户的房屋处投下包裹，则自主飞行器可以执行另一个近飞测试，以便评估不具有有效载荷的自主飞行器的能力(诸如是新cg)。作为另一个示例，自主飞行器可以对于飞行计划响应于确定自起飞起天气条件(例如，风)已变更而着陆并且执行近飞测试演习的第二集合。在这样的情况下，自主飞行器的能力可能变更，这可能要求针对不同的飞行条件重新评估飞行计划。在某些实施例中，自主飞行器可以被配置为在飞行计划期间在各种预定义的位置处停靠，以便执行近飞测试演习。这样的定期的测试可以允许自主飞行器递增地确定安全条件下的适航性和/或稳定性，使得可以在自主飞行器经历相关的故障或者坠毁之前识别影响稳定性、燃料预留和/或其它飞行参数的意料之外的问题。
尽管本公开内容的实施例技术可以利用自主飞行器来实现，但应当认识到，各种类型的自主交通工具可以从各种技术中受益。具体地说，基于地面的自主交通工具、基于水的自主交通工具和混合型交通工具也可以利用实施例测试演习来识别它们的有效载荷的特性、它们当前的配置(例如，cg、功率使用参数等)和如何改进移动期间的性能。例如，基于地面的自主卡车(例如，智能递送卡车等)可以被配置为经由各种道路向一个或多个目的地递送有效载荷(例如，一堆箱子、包裹、农场动物等)。然而，在开始递送路线之前，自主卡车可以被配置为执行若干预递送演习，以便测试有效载荷以及卡车对有效载荷的可操作性。例如，自主卡车可以被配置为执行其间具有紧急制动的向前和向后的一系列快速移动，以便测试有效载荷如何移位以及在制动时卡车的安全性可以如何被影响。作为另一个示例，自主卡车可以被配置为在离开去往实际的递送之前驾驶短的测试路线，提供获得基于可以在递送路线期间出现的速度和典型移动(例如，转向、制动等)来指示有效载荷是否将移位的传感器数据的机会。基于在测试演习期间获得的测试数据，自主卡车可以变更各种行进参数(例如，提高速度、变更可以在路线中的各种点处被使用的转向或者制动的最大量等)。通过类似的方式，自主船舶(例如，智能拖船等)可以被配置为在从海港下水以便递送乘客、货物等之前执行测试演习。
实施例技术是与涉及飞行器的静态预飞检查的常规方法不同的。这样的常规行动受它们对cg和稳定性的估计的限制，因为飞行器不是正在飞行或者以其它方式移动的，而是在评估的时间处是静态地位于地面上的。另外，常规技术可以包括在飞行计划的执行期间使用起飞后行动来作出cg纠正。这样的飞行中途的纠正通常是对于恰当地改善稳定性问题来说不足够的，并且因此，飞行器可能遭遇降低了的效率和安全性。
实施例技术通过要求自主飞行器对于飞行计划执行短的预飞半空中例程以便更准确地确定一旦它最终起飞时的飞行器的可能的稳定性而与常规预飞检查不同。这些近飞测试演习可以结合常规预飞检查被执行，并且可以使自主飞行器能够获得用于确定cg和稳定性问题的更准确并且鲁棒的数据。例如，通过在空中执行测试自主飞行器的极端移动(例如，猛拉移动、倾斜等)的演习，自主飞行器可以获得指示对于实际飞行计划期间的类似的这样的移动来说，有效载荷被多么恰当地放置的传感器数据。这样，实施例技术通过提供基于近飞模拟更好地评估对于飞行有效载荷来说可以被如何放置的前摄性的例程而对反应性的常规方法作出改进。
图1示出了包括适于在各种实施例中使用的自主飞行器102的通信系统100。例如，自主飞行器102可以是使用能够提供飞行所需的足够的提升的四个被独立地驱动的旋翼的集合的“四翼直升机”。自主飞行器102可以被配置为携带诸如是箱子、包裹、松散设备和/或其它物品这样的可选的有效载荷110。例如，自主飞行器102可以包括钩子、隔间、爪、包和/或其它的能够握持用于向远程位置航空递送的物品(例如，包袱、杂货、邮件等)的单元。在某些实施例中，自主飞行器102可以被配置为诸如通过使用发动机和传送带来在被耦合到自主飞行器102的轨道系统上滑动和/或转向有效载荷110来独立地调整有效载荷110的放置和/或朝向。
自主飞行器102可以被配置为经由无线连接103通过网络115进行通信。例如，自主飞行器102可以被配置为具有用于与局域网(lan)上的其它设备和/或经由广域网(wan)可访问的远程设备通信的
在某些实施例中，自主飞行器102可以被配置为使用诸如是蓝牙
图2a-2c示出了根据各种实施例的可以被自主飞行器102在测试区域内执行以便提供用于评估稳定性的数据的示例性近飞测试演习。例如，图2a-2c中所示的示例性近飞测试演习可以在机库、机场、仓库、直升机停机坪的周界和/或其它的被适当地调整大小以允许自主飞行器在携带有效载荷110的同时作出小的离地升空并且在半空中执行用于测试飞行器的稳定性的各种移动的测试区域内被执行。这样的近飞测试演习可以作为数据(例如，指令集、脚本等)被存储在自主飞行器102的存储器内，并且可以被自主飞行器102内的处理器(例如，图6中的处理器630)执行以便控制各种功能，诸如变更与自主飞行器102的旋翼相关联的发动机的功率、速度和/或其它设置。如所描述的，处理器可以在近飞测试演习被执行之前、期间和/或之后诸如通过访问来自机载传感器的读数以便确定姿态、功率波动和其它的可以指示在带着有效载荷110的移动期间的自主飞行器102的稳定性的操作条件来执行监控操作(例如，数据收集和处理)。
图2a-2c中所示的近飞测试演习仅是说明性的，并且不应当被认为限制可以被自主飞行器102在测试稳定性(例如，带着或者不带着有效载荷110的稳定性测试)时执行的可能的航空演习和/或航空演习的序列。例如，尽管未在图2a-2c中示出，但自主飞行器102可以被配置为执行用于在三个轴(例如，用于向前或者向后倾斜的x轴、用于向右或者向左旋转的y轴和/或用于向左或者向右倾斜的z轴等)中的任一个轴上旋转、在离地升空之后向上和向下移动、以对角线方式移动的近飞测试演习和/或这些演习的任意组合(例如，在向前并且向上移动的同时在x轴上旋转等)。另外，尽管未在图2a-2c中示出，但近飞测试演习可以被自主飞行器102在任意测试操作期间重复地执行，诸如通过在一段时间内执行近飞测试演习序列的循环。
图2a示出了可以被自主飞行器102执行的倾斜近飞测试演习的第一序列200。参考图1-2a，最初，自主飞行器102可以被放置在地面上(即，处在在地面状态201下)。自主飞行器的处理器可以执行第一指令，第一指令使自主飞行器102执行离地升空演习202，使得自主飞行器102从地面升起小的量(例如，几英寸、几英尺等)，诸如升起到从其处自主飞行器102可以通过迅速地着陆从不稳定的状态恢复并且如果自主飞行器102由于由测试演习造成的不稳定而发生坠毁的话将不对人类或者结构构成威胁的高度。处理器可以执行第二指令，第二指令使自主飞行器102执行向右滚动演习204，诸如自主飞行器102向右滚动。这样的滚动演习可以是几度，诸如滚动到自主飞行器102在飞行期间经历的倾斜的预定的平均量。替换地，滚动演习可以是比自主飞行器102在正常的飞行中经历的滚动更极端的(例如，90度等)，但被设计为提供关于极端条件(例如，大风、湍流等)下的自主飞行器的稳定性的有用信息。倾斜(即，纵摇或者滚动演习)可以使燃料媒介(例如，液体燃料)和/或可选的有效载荷110或者有效载荷的部分移位，诸如在有效载荷110是包含其它物品(例如，一包高尔夫球、松散的物品、液体等)的箱子时。
在某些实施例中，自主飞行器102可以通过变更被施加于控制各种旋翼的发动机中的一个或多个发动机的功率执行这样的倾斜(例如，纵摇或者滚动演习)。例如，为向右滚动，自主飞行器102的处理器可以指示自主飞行器102的左侧处的发动机增加功率，更快地旋转发动机旋翼以引起左侧处的更大的提升，因此引起向右的滚动。在某些实施例中，自主飞行器102的处理器可以指示发动机向右侧移动压舱物或者其它重物，以便使cg向右移位，如果指示飞行控制系统停止维持水平飞行，则这也可以引起滚动。
处理器可以执行第三指令，第三指令使自主飞行器102执行向左滚动演习206，使得自主飞行器102向左倾斜。向左滚动演习206可以是与向右滚动演习204类似的，只是是在相反的方向上。例如，自主飞行器102的处理器可以指示发动机向左侧移动压舱物或者另一个重物，以便使向左的滚动。处理器可以执行类似的演习，以使自主飞行器102向前和向后纵摇(未示出)，以及引起任何其它朝向上的倾斜，以便测试飞行器在飞行中可能经历的多种朝向中的任一种朝向上的飞行器(带着或者不带着有效载荷110)的稳定性。另外，第一序列200可以还包括使得自主飞行器102执行近飞测试演习中的一些近飞测试演习多于一次的冗余指令。最后，处理器可以执行第四指令，第四指令使自主飞行器102执行着陆演习208，诸如返回到地面上的起始位置。在某些实施例中，取代作为近飞过程的一部分的着陆，处理器可以继续执行飞行计划(即，而不执行着陆演习208)，特别是在近飞测试指示飞行器被恰当地配置为安全地完成已分配给自主飞行器的任务的情况下。
图2b示出了可以被自主飞行器102在近飞测试过程期间执行的猛拉演习的第二序列250。参考图1-2b，如所描述的，自主飞行器102可以初始被放置在地面上(即，处在在地面状态201下)，并且处理器可以执行第一指令，第一指令使自主飞行器102执行离地升空演习202。处理器可以执行第二指令，第二指令使自主飞行器102执行向右猛拉演习254，使得自主飞行器102突然地向右移动。这样的猛拉移动可以不是持续时间久的移动，而作为代替可以仅是从悬停位置开始的快速移动，以便推挤诸如是可选的有效载荷110这样的自主飞行器102的单元。例如，猛拉演习可以仅使自主飞行器102移动几英寸或者英尺。在某些实施例中，自主飞行器102可以通过变更向控制各种旋翼的发动机的功率分配和/或移动压舱物来执行这样的猛拉演习。
处理器可以执行第三指令，第三指令使自主飞行器102执行向左猛拉演习256，使得自主飞行器102突然地向左移动。向左猛拉演习256可以是与向右猛拉演习254类似的，只是在相反的移动方向上被镜像。处理器可以执行用于使自主飞行器102在其它方向上执行猛拉移动的类似的演习(未示出)，以便测试诸如由于湍流或者突然的阵风引起的飞行器可能在飞行中经历的多种推挤运动中的任一种推挤运动中的飞行器(带着或者不带着有效载荷110)的稳定性。另外，第二序列250可以还包括使得自主飞行器102执行近飞测试演习中的一些近飞测试演习多于一次的冗余指令。最后，处理器可以执行第四指令，第四指令使自主飞行器102诸如通过返回到地面上的起始位置来执行着陆演习208。在某些实施例中，取代作为近飞过程的一部分的着陆，处理器可以继续执行飞行计划(即，而不执行着陆演习208)，特别是在近飞测试指示飞行器被恰当地配置为安全地完成已分配给自主飞行器的任务的情况下。
图2c示出了根据某些实施例的可以被自主飞行器102作为测试例程的一部分执行的包括倾斜、猛拉和横穿短的测试飞行路径的近飞测试演习的第三序列270。参考图1-2c，例如，处理器可以被配置为指引自主飞行器102在第一位置290处执行离地升空演习202，移动到第二位置291以执行转向演习272，移动到第三位置292以执行提高海拔高度的向上演习274、移动到第四位置293以执行降低海拔高度的向下演习276，移动到第五位置294以执行将自主飞行器102移动到第六位置295的第一快速猛拉演习278，执行将自主飞行器102移动到第七位置296的第二快速猛拉演习280，移到第八位置297以执行另一个转向演习282，并且返回到第一位置190以执行着陆演习208。在某些实施例中，定义这样的测试序列的指令可以指示自主飞行器102应当在已定义的位置之间多么快速地移动，以及任何用于执行各种演习的参数(例如，猛拉的量、海拔高度提高的量等)。再次地，在某些实施例中，取代作为近飞过程的一部分的着陆，如果近飞测试指示飞行器(带着或者不带着可选的有效载荷110)被恰当地配置为安全地完成已分配给自主飞行器的任务时，处理器可以继续执行飞行计划(即，而不执行着陆演习208)。
图3示出了根据某些实施例的用于执行近飞测试演习以便测试自主飞行器的飞行稳定性的方法300。自主飞行器的处理器可以执行方法300以便执行预定义的近飞测试演习，控制自主飞行器的部件以便执行近飞测试演习，以及接收并且处理由于执行近飞测试演习产生的来自自主飞行器的部件(例如，传感器、子系统、模块等)的测量结果。例如，处理器可以调整自主飞行器的各种参数以便适应近飞测试演习期间所确定的稳定性问题，诸如使有效载荷经由促动器被移位和/或调整被施加于一个或多个旋翼发动机的功率。处理器可以是任何被嵌入到自主飞行器内、被连接到自主飞行器或者与自主飞行器通信使得处理器可以发送用于控制自主飞行器的各种机械、电气和逻辑功能的命令的计算设备。例如，处理器可以是如图6中所示出的自主飞行器内的控制单元。作为另一个示例，处理器可以是与自主飞行器的机载控制单元无线通信的计算设备(例如，服务器)。在某些实施例中，处理器可以诸如通过执行用于测试自主飞行器的各种子系统和结构(例如，燃料、传感器、起落架等)的功能的例程、指令、应用和其它操作来结合常规预飞检查执行方法300。
参考图1-3，在方框302中，处理器可以诸如在初始配置过程期间、刚好在从控制集线器或者服务器开始的飞行之前或者在飞行控制软件的例程软件更新(例如，空中更新)期间获得并且存储近飞测试演习指令。近飞测试演习指令可以指示可以被自主飞行器执行的半空中的行动的序列，诸如倾斜、转向、猛拉、海拔高度的变更、旋转、摇动和横穿测试路径中的一项或多项。近飞测试演习指令可以是可以被处理器存储并且用于控制自主飞行器的各种功能的指令集、脚本、命令和/或其它数据。例如，近飞测试演习指令可以是可以以间隔被发送到自主飞行器内的发动机的控制器以控制发动机如何被占用的命令的集合。近飞测试演习指令可以包括对于自主飞行器的功能的配置，诸如功率使用设置(例如，可接受的电池放电的速率等)、操作速度等。
在某些实施例中，处理器可以通过检索来自本地或者远程存储装置或者存储器的数据、接收基于计算设备(例如，控制站)上的来自人类操作员的用户输入的数据和/或从诸如是服务器的其它设备接收(或者下载)近飞测试演习指令来获得近飞测试演习指令。例如，计算设备可以从服务器、台式机、移动设备或者被人类操作员用于控制自主飞行器或者向自主飞行器提供输入的其它设备下载近飞测试演习指令。在某些实施例中，近飞测试演习指令可以是与自主飞行器的具体的类型、类和/或结构相关的。在某些实施例中，近飞测试演习指令可以是基于诸如是针对具体的飞行器类型的联邦航空管理局(faa)要求或者规范的标准飞行协议和/或条例的。例如，基于针对无人机的通用安全性要求，近飞测试演习指令可以包括用于使自主飞行器执行各种滚动或者倾斜以确保对于典型的风力和/或湍流条件的适合性的指令。
在方框304中，处理器可以占用自主飞行器的发动机以便在测试区域中执行短的垂直离地升空。例如，处理器可以发送信号，以便使四翼直升机自主飞行器的四个发动机对飞行旋翼施加足够的功率以使飞行器离地升空并且然后在对于执行近飞测试演习恰当的高度处悬停，而如果飞行器变得不稳定时不使人类、建筑物或者其它飞行器遭受危险。离地升空和悬停可以是地面以上的仅几英寸或者英尺的。在某些实施例中，悬停高度可以是基于近飞测试演习指令的。例如，在近飞测试演习指令包括滚动和纵摇演习时，处理器可以计算当处在倾斜的最大程度处时给予自主飞行器的旋翼叶片、被携带的有效载荷和/或主体的净空的高度。在某些实施例中，处理器可以存储指示可以在确定用于开始近飞测试演习的恰当悬停高度时被使用的测试区域的尺寸或者特性(例如，边界、障碍物、最高限度等)的数据。例如，处理器可以控制自主飞行器的发动机，使得飞行器在演习期间在避免撞击最高限度或者测试区域内的其它障碍物的同时维持地面以上的足够的净空。
在方框306中，处理器可以控制自主飞行器的发动机基于近飞测试演习指令在测试区域的空域内执行近飞测试演习。例如，处理器可以发送信号，以便控制驱动自主飞行器的旋翼的发动机，使得自主飞行器执行滚动、纵摇或者偏航运动或者这样的运动的组合(例如，关于x轴、y轴和/或z轴的移动)、一个或多个方向(例如，上、下、左、右、前、后及其组合)上的猛拉和/或通过经预编程的飞行路径的移动。参考序列200、250、270描述了这样的近飞测试演习的示例。在各种实施例中，处理器可以控制自主飞行器的发动机，以便使自主飞行器在如果自主飞行器变得不稳定时将避免对人类或者设备的破坏的高度处执行航空近飞测试演习。例如，高度可以是离开地面仅几英寸或者英尺的。
在方框308中，处理器可以从传感器(例如，陀螺仪、加速度计、旋翼发动机功率、飞行控制等)获得数据，所述数据提供近飞测试演习的执行期间的性能信息，例如，与稳定性相关的信息和/或适航性。具体地说，处理器可以接收并且处理来自自主飞行器的机载传感器的指示响应于近飞测试演习的执行的自主飞行器的水平、平衡性、海拔高度、振动、移动和/或其它物理状态的传感器数据。例如，处理器可以接收指示响应于执行近飞测试演习自主飞行器正在摇动或者振动的加速度计传感器数据。作为另一个示例，处理器可以接收并且处理用于识别自主飞行器是否正在水平飞行的陀螺仪数据和/或照相机影像。处理器还可以轮询或者测量在执行近飞测试演习期间或者响应于执行近飞测试演习被自主飞行器的各种功能进行的功率使用。例如，处理器可以确定响应于近飞测试演习被施加于与自主飞行器的旋翼相关联的发动机中的每个发动机的功率的量。
在某些实施例中，处理器可以在近飞测试演习的执行之前获得并且记录来自自主飞行器的部件的缺省或者“控制”数据。这样的控制数据可以被处理器用于与被实时获得的数据进行比较，以便确定不平衡性、重心的变更和可能不恰当的其它条件。例如，在离地升空之前和/或紧接在方框304的离地升空之后但在方框306的近飞测试演习之前，处理器可以轮询自主飞行器上的各种传感器，以便获得指示飞行器的正常操作参数(例如，功率使用、不平衡性、水平、振动、重心等)的数据。
如果自主飞行器上的有效载荷或者设备不在适当的位置，使得将cg从优选的朝向移走，则所获得的数据可以指示稳定性问题，或者可以被处理器用于执行与稳定性相关的计算。例如，处理器可以被配置为除了由处理器收集的功率使用(例如，电池效率)数据之外还利用来自多个传感器的数据来计算自主飞行器的重心(cg)或者通用稳定性评估。处理器可以还执行基于所获得的数据的预测，诸如针对飞行计划的功率使用预测。例如，处理器可以使用所获得的指示存在糟糕的重量分布的数据来确定被存储在电池或者燃料资源中的能量在所规划的飞行简档或者任务期间是否可能被耗尽。
在某些实施例中，处理器可以获得指示近飞测试演习的执行期间的自主飞行器的性能的数据。具体地说，处理器可以获得指示在近飞测试演习期间被自主飞行器使用的导航控制的成功或者准确度的数据。例如，处理器可以接收指示自主飞行器在测试飞行路径期间是否实际上飞行恰当的量的度量。处理器可以获得影像和/或其它传感器数据，可以对所述影像和/或其它传感器数据进行评估以便识别预期的移动与实际的移动之间的不符合。在某些实施例中，处理器可以定期地或者在测试飞行计划的每次演习期间获取地平线、发射台或者可以被测量的其它参照系的图片，并且与预期的图像进行比较。例如，处理器可以获取测试飞行期间的测试区域的路面上的涂画的标记的照相机图片，将所捕获的涂画的标记的图像与经恰当地(或者准确地)配置的自主飞行器的预存储的图像进行比较，以便针对每个图片确定新的照相机图像是否指示自主飞行器位于合适的放置的容限门限内。这样的准确度/成功数据可以指示自主飞行器是否正在规范内运行和/或是否需要由技术人员或者技工作出调整。
在某些实施例中，处理器可以重复方框306-308的操作，以便使自主飞行器执行近飞测试演习指令内的相同的演习多次和/或不同的演习。例如，处理器可以重复方框306-308的操作，直到在近飞测试演习指令中被指示的全部不同的演习被自主飞行器执行为止。作为另一个示例，处理器可以将方框306-308的操作重复在近飞测试演习指令中被指示的预定义的迭代次数。在某些实施例中，处理器可以基于使用近飞测试演习指令对方框306-308的操作的多次执行来使自主飞行器在测试区域内执行测试路径的短的遍历。例如并且如就序列270所讨论的，处理器可以程序上地向自主飞行器发动机发送引起在测试区域内的不同位置处执行转向、猛拉、移动和其它演习的序列的信号。
处理器可以基于并且响应于所获得的数据执行各种行动。可选的方框310-314示出了可以以响应于处理器获得并且评估这样的与近飞测试演习相关联的数据的方式被执行的示例性行动。具体地说，处理器可以在可选的方框310中诸如通过调整针对自主飞行器的速度、海拔高度、路线复杂度和/或功率使用的配置来基于所获得的数据重新配置飞行参数。例如，基于由处理器使用所获得的陀螺仪传感器数据和被应用功率数据作出的cg计算，处理器可以计算自主飞行器应当在携带有效载荷的同时以降低的速度运行，以便更高效地或者安全地执行飞行计划。作为另一个示例，响应于基于所接收的传感器数据计算自主飞行器是非常稳定的，处理器可以将自主飞行器配置为在飞行计划中使用更高的行进速度、更高的海拔高度和/或使用更多次数的演习。
在某些实施例中，处理器可以基于所获得的数据调整针对自主飞行器内的单个发动机的功率使用参数。例如，响应于确定自主飞行器不是正在水平飞行的，处理器可以调整针对具体的发动机的功率使用设置，以便使更大量的功率被消耗，以便改进飞行器的平衡性。
在某些实施例中，处理器可以诸如通过调整飞行计划期间的一段时间内的电池放电或者燃料消耗的可接受的量的上界来调整飞行计划期间的可允许的功率使用。例如，处理器可以设置用于确定飞行计划期间的可接收或者可允许的电池效率(或者燃料消耗)的变量，使得自主飞行器可以执行被分配的职责，而不达到冒险地低的水平的可用功率。可以基于这样的功率使用配置来重新配置其它飞行参数。例如，基于新被配置的最大可允许功率拉取，处理器可以调整飞行计划期间被允许的最高速度、转向的数量(并且因此使特定的替换路线无效)和飞行计划数据的其它细节。
在可选的方框312中，处理器可以控制有效载荷机制基于所获得的数据调整有效载荷位置以重新放置cg。例如，在自主飞行器被配置为携带有效载荷(例如，箱子、包裹等)时，并且响应于确定所获得或者计算的数据指示由于有效载荷的当前的位置而自主飞行器不是正在水平飞行的(或者具有不恰当的cg位置)，处理器可以向自主飞行器的部件(例如，促动器、发动机、传送带等)发送用于重新放置自主飞行器的压舱物、重物、有效载荷和/或其它功能(例如，翼等)以便改进飞行器的稳定性的信号。
在可选的方框314中，处理器可以向诸如是基于地面的操作员站或者监控自主飞行器的运行的服务器之类的远程计算设备发送用于报告被重新配置的飞行参数和/或所获得的数据的消息。例如，响应于由于低于标准的稳定性读数而调整有效载荷机制和/或飞行参数，处理器可以向操作员的计算设备无线地发送用于指示调整已被作出的消息。作为另一个示例，处理器可以向远程服务器发送所获得的数据以用于存储。作为另一个示例，处理器可以将所获得的数据连同用于指示人类操作员可能在飞行之前要求调整的消息一起发送给服务器。在近飞测试演习完成时，处理器可以在方框316中控制发动机在测试区域中执行着陆，或者可以继续飞行计划(未示出)。
可选的方框310-314的操作是可选的，因为在所获得的数据指示不要求任何调整时，这些操作可以不被执行。例如，在所获得的数据指示自主飞行器正在平衡并且稳定的运行，并且因此能够带着如所配置的有效载荷执行飞行任务时，可以不要求处理器调整飞行参数和/或有效载荷的位置。在某些实施例中，处理器可以被配置为响应于调整飞行参数和/或有效载荷机制而执行方框306的操作，以便确认针对自主飞行器已改善了稳定性。例如，处理器可以使自主飞行器第二次重复近飞测试演习，以便确认重新配置被施加于具体的发动机的功率是否改善飞行器的稳定性。
可以在自主飞行器针对具体的飞行计划或者任务未被配置为携带任何有效载荷时(诸如在自主飞行器仅被配置为执行监视任务或者飞行到一个位置以捡起有效载荷时)，执行可选的方框312的操作。在某些实施例中，甚至在不存在任何有效载荷时，诸如通过使臂或者爪移位以抵消不平衡性，可以执行可选的方框312的操作，以便移动有效载荷机制以改善稳定性。
图4示出了根据某些实施例的用于执行用于测试飞行器的飞行稳定性的近飞测试演习的方法400。方法400是与参考图3描述的方法300类似的，例外在于方法400包括用于确定自主飞行器对于具体的飞行计划和/或与飞行计划相关联的条件是否稳定的动态操作。例如，方法400可以被自主飞行器的处理器执行，以便确定是否应当在用于在当前具有恶劣的天气或者大风的目的地上递送有效载荷的预定义的飞行计划之前调整飞行参数(例如，速度)。
参考图1-4，处理器可以如针对方法300的具有类似的标号的方框描述的那样执行方框302的操作。在方框401中，处理器可以获得用于指示飞行计划和/或与飞行计划相关联的飞行条件的数据。例如，处理器可以下载用于飞行与有效载荷相关联的递送路线的指令的集合。飞行计划可以包括坐标、转向列表、海拔高度的变更、悬停等以及诸如是将在飞行计划的具体的段期间使用的空速或者旋翼配置之类的与飞行计划的各种部分相关联的飞行参数。在某些实施例中，飞行计划数据可以是与所获得的近飞测试演习指令(例如，用于执行用于移动自主飞行器的命令或者脚本的列表)的结构、语义和/或内容相似的。指示与飞行计划相关联的飞行条件的数据可以包括指示沿飞行计划的天气、交通、地理(例如，地形类型、海平面等)、风特性和与操作飞行器相关的其它信息的实时数据和/或历史数据。例如，飞行条件可以指示当前存在或者预测有沿从仓库到客户的房屋的飞行路线的暴风雨。
在某些实施例中，指示飞行计划的数据可以还包括关于与飞行计划相关联的有效载荷的具体信息，诸如有效载荷类型、尺寸、重量和优先级。例如，除了包括用于向目的地址递送有效载荷的坐标的集合之外，飞行计划数据可以包括描述有效载荷类型、长度、宽度、高度、有效载荷是否包括易碎物品和/或有效载荷是否包括容器内的多个移位的物品(例如，箱子中的球等)的代码或者标签。作为另一个示例，飞行计划数据可以指示有效载荷是高优先级物品(例如，紧急医疗设备等)。
在可选的方框402中，处理器可以基于所获得的飞行计划数据和预测的飞行条件诸如通过添加、移除和/或修改将在起飞之前被执行的航空演习的序列内的航空近飞测试演习来调整近飞测试演习指令。例如，在飞行计划要求自主飞行器飞过小山或者变更海拔高度时，处理器可以向所获得的近飞测试演习指令添加数据或者指令，以便包括用于引起利用相似的上和下移动对自主飞行器进行测试的新命令，以便测试预期的飞行条件下的稳定性。作为另一个示例，在针对飞行计划的风力条件显示大风时，处理器可以向近飞测试演习指令添加使自主飞行器向前后猛拉以模拟阵风的命令。作为另一个示例，在近演习指令包括针对比对于给定的非常有利的当前的天气条件必要的移动更剧烈的移动的命令时，处理器可以将近飞测试演习指令简化为包括较不费力的演习，因为自主飞行器是与飞行计划和预测的飞行条件一致的。可选的方框402中的操作可以是可选的，因为可能不要求处理器基于飞行计划和飞行条件调整近飞测试演习指令(即，演习可能已经是对于测试自主飞行器来说足够的)。在某些实施例中，处理器可以基于飞行计划和飞行条件诸如通过忽略所获得的标准近飞测试演习指令并且利用给定飞行计划的情况下更恰当的测试替换它来自动地生成新的近飞测试演习指令。
处理器可以如参考方法300针对具有类似的标号的方框描述的那样执行方框304-308的操作。在可选的方框404中，处理器可以向诸如是基于地面的操作员站或者监控自主飞行器的运行的服务器这样的远程计算设备发送用于报告所获得的数据的消息。例如，处理器可以向服务器无线地发送从自主飞行器的机载传感器(例如，加速度计、陀螺仪等)接收的传感器数据，以用于由人类操作员进行评估或者经由服务器进行处理。在某些实施例中，消息可以指示基于近飞测试演习的伴随自主飞行器的所计算的cg和/或自主飞行器的未预期的性能的问题。例如，消息可以指示所获得的传感器数据处在基于自主飞行器和/或有效载荷的已知特性的对于移动可接受的门限之外，并且因此飞行器和/或有效载荷可能有问题(例如，箱子的内容是与预期的不同的，等)。在某些实施例中，消息可以指示用于对有效载荷进行调整的对人类操作员的建议(例如，“有效载荷在半空中演习期间正在移位。请检查包装材料”、“请将有效载荷移到飞行器的左边以重新放置cg”、“有效载荷对于安全的空中行进来说正在移动得太多”等)。
在某些实施例中，被发送的消息可以请求来自接受方设备和/或使用接受方设备的人类操作员的响应。换句话说，消息可以请求对于自主飞行器基于近飞测试结果执行飞行计划的批准。例如，在所获得的基于近飞测试演习的数据指示对自主飞行器的适航性和/或稳定性的评估稍微在预定义的容限或者门限之外时，处理器可以发送请求覆盖以便开始飞行计划的消息。可以在这样的门限仅名义上被超过时和/或有效载荷或者飞行计划批准覆盖时请求这样的覆盖。例如，基于飞行计划内的数据，处理器可以确定高优先级的有效载荷批准覆盖请求。在可选的方框406中，处理器可以接收基于被发送的用于报告所获得的数据的消息的响应消息。例如，响应消息可以是响应于对覆盖的请求被发送到处理器的接受。作为另一个示例，响应消息可以包括可以被处理器用于调整自主飞行器的有效载荷和/或飞行参数的代码、指令集、新的近飞测试演习指令集和/或其它数据或者指令。
在确定方框408中，处理器可以确定自主飞行器对于飞行计划和飞行条件是否足够适航和/或稳定。这样的确定可以是基于所获得的数据和/或在可选的方框406中接收的响应消息的。例如，响应消息可以指示给定所获得的数据的报告的话，自主飞行器已被批准由人类操作员或者任务控制服务器执行所分配的飞行计划。作为另一个示例，响应于识别自主飞行器的cg如在所存储的规范数据中所指示的那样是远离优选的cg或者在cg飞行容限之外的，处理器可以确定飞行器将不是对于在预期的飞行条件内完成飞行计划足够稳定的。在某些实施例中，处理器可以将所计算的稳定性评估与飞行计划内的预定义的门限进行比较，以便确定对于飞行计划来说飞行器的稳定性是否足够。例如，处理器可以检测自主飞行器执行近飞测试演习时由于所观察的有效载荷的移动产生的cg的移动的量超过门限(例如，容限或者稳定飞行包络)，并且因此可以确定飞行计划不可以被安全地执行。响应于确定自主飞行器是对于飞行计划和预期的飞行条件足够适航和/或稳定的(即，确定方框408＝“是”)，处理器可以在方框316中在测试区域中执行着陆，或者可以如参考方法300描述的那样继续飞行计划(未示出)。
响应于确定自主飞行器对于飞行计划和预期的飞行条件来说不是足够适航和/或稳定的(即，确定方框408＝“否”)，处理器可以在方框310’中诸如基于所获得的数据和/或稳定性确定来重新配置飞行参数和/或飞行计划。例如，可以根据在可选的方框404中从人类操作员或者服务器接收的指令调整飞行参数。作为另一个示例，处理器可以重新计算为了安全地行进飞行计划对于自主飞行器的各种发动机来说所需的功率分布、输出或者转矩。作为另一个示例，处理器可以检查由所获得的数据指示的自主飞行器的被报告的特性(例如，发动机的功率拉取、风门位置等)以便检查自主飞行器的功率系统是否正在根据预定义的规范执行，并且如果不是这样，则可以调整速度以减少飞行计划的飞行时间。在某些实施例中，响应于确定自主飞行器对于飞行计划和预期的飞行条件来说不是足够适航和/或稳定的(即，确定方框408＝“否”)，处理器可以简单地中止与飞行计划相关的当前的任务。
在某些实施例中，处理器可以基于稳定性确定和/或其它因素重新规划飞行计划的路线。例如，处理器可以添加或者移除飞行计划中的航路点，以便适应天气条件和/或自主飞行器的经调整的飞行参数。在某些实施例中，处理器还可以利用关于自主飞行器的其它信息，诸如平均电池拉取下降、发动机的年龄等，以便调整飞行参数和/或飞行计划。在某些实施例中，处理器可以基于对自主飞行器的当前的能力的确定调整飞行计划，使得被绘制的路径或者路线具有成功的提高了的可能性。例如，与自主飞行器相关联的处理器和/或被配置为为自主飞行器编制飞行计划的远程服务器可以调整海拔高度和/或添加、移除和/或修改飞行计划的航路点，以便将自主飞行器移动通过具有晴朗天气的区域，所述区域可以不要求将使自主飞行器的安全性遭受危险的行动。对飞行计划的调整可以包括变更飞行计划的航路点的坐标的一个或多个值。例如，为了使自主飞行器飞过所识别的一片坏天气，处理器可以调整三维(3d)航路点的海拔高度(例如，y轴坐标值)。
在可选的方框312’汇总，处理器可以控制有效载荷机制诸如基于所获得的数据和/或稳定性确定来调整有效载荷位置。例如，处理器可以向发动机或者促动器发送用于如在于可选的方框404中接收的来自人类操作员的消息内指示的那样使有效载荷被移到自主飞行器的一侧的信号。方框310’-312’的操作可以是与参考方法300描述的可选的方框310-312的操作类似的，例外在于飞行参数和/或有效载荷机制可以被调整以适应就有效载荷而言的针对自主飞行器的具体的飞行计划。处理器可以如参考方法300针对具有类似的标号的方框描述的那样继续方框314-316的操作。在某些实施例中，处理器可以诸如通过使自主飞行器执行起飞并且行进到由飞行计划数据定义的各种航路点，在方框410中控制自主飞行器的发动机以执行飞行计划。
包括个人计算机、移动计算设备(例如，智能电话等)、服务器、膝上型计算机等的各种形式的计算设备可以被用于与自主飞行器的处理器通信，以便实现包括参考图1-4描述的实施例的各种实施例。这样的计算设备通常可以包括至少图5中所示出的部件，图5示出了示例服务器计算设备。参考图1-5，这样的服务器计算设备140通常可以包括被耦合到易失性存储器502和诸如是磁盘驱动器503的大容量非易失性存储器的处理器501。服务器计算设备140可以还包括被耦合到处理器501的软盘驱动器、压缩盘(cd)或者dvd盘驱动器506。服务器计算设备140可以还包括用于建立与网络505的数据连接的被耦合到处理器501的网络访问端口504(或者接口)，网络505诸如是被耦合到其它系统计算机和服务器的互联网和/或局域网。
各种实施例可以在多种自主飞行器内被实现，在图6中示出了适于与包括参考图1-4描述的实施例的各种实施例一起使用的采用四翼自主飞行器102的形式的这样的自主飞行器的示例。参考图1-6，自主飞行器102可以包括主体600(即，机身、框架等)，主体600可以是由塑料、金属或者适合于飞行的其它材料的任意组合制成的。主体600可以包括处理器630，处理器630被配置为监控和控制自主飞行器102的各种功能、子系统和/或其它部件。例如，处理器630可以被配置为监控和控制自主飞行器102的各种功能，这样的功能诸如是与推进、导航、功率管理、传感器管理和/或稳定性管理相关的模块、软件、指令、电路、硬件等的任意组合。
处理器630可以包括：一个或多个处理单元601，诸如被配置为执行处理器可执行指令(例如，应用、例程、脚本、指令集等)的一个或多个处理器；被配置为存储数据(例如，飞行计划、所获得的传感器数据、所接收的消息、应用等)的存储器和/或存储单元602；以及用于发送和接收无线信号的无线收发机604和天线606(例如，
主体600可以包括各种设计和目的的起落架620，诸如腿、滑行板、轮子、浮箱等。主体600还可以包括被配置为握持、钩住、抓紧、包裹和携带诸如是箱子的各种有效载荷的有效载荷机制621。在某些实施例中，有效载荷机制621可以包括和/或被耦合到促动器、跑道、轨道、压舱物、发动机和用于调整被自主飞行器102携带的有效载荷的位置和/或朝向的其它部件。例如，有效载荷机制621可以包括箱子，箱子被可移动地附着到轨道，使得箱子内的有效载荷可以沿轨道被前后移动。有效载荷机制621可以被耦合到处理器630，并且因此可以被配置为接收配置或者调整指令。例如，有效载荷机制621可以被配置为基于从处理器630接收的指令占用发动机以重新放置有效载荷。
自主飞行器102可以是具有直升机设计的，直升机设计利用由对应的发动机622驱动的一个或多个旋翼624来提供离地升空(或者起飞)以及其它航空移动(例如，前进、上升、下降、横向移动、倾斜、旋转等)。自主飞行器102可以使用各种发动机622和对应的旋翼624来离地升空和提供航空推进。例如，自主飞行器102可以是被装备了四个发动机622和对应的旋翼624的“四翼直升机”。发动机622可以被耦合到处理器630，并且因此可以被配置为从处理器630接收操作指令或者信号。例如，发动机622可以被配置为基于从处理器630接收的指令提高它们的对应的旋翼624的旋转速度。在某些实施例中，发动机622可以被处理器630独立地控制，使得可以使用不同的量的功率和/或提供用于移动自主飞行器102的不同水平的输出地以不同的速度占用某些旋翼624。例如，主体600的一侧处的发动机622可以被配置为使它们的对应的旋翼624以比主体600的相反侧处的旋翼624更高的每分钟的旋转(rpm)来旋转，以便使负担离心有效载荷的自主飞行器102平衡。
主体600可以包括电源612，电源612可以被耦合到自主飞行器102的各种其它部件并且被配置为为自主飞行器102的各种其它部件供电。例如，电源612可以是用于提供用于操作发动机622、有效载荷机制621和/或处理器630的单元的功率的可再充电电池。
本文中描述的各种处理器可以是可以被软件指令(应用)配置为执行包括本文中描述的各种实施例的功能的多种功能的任何可编程的微处理器、微计算机或者多处理器芯片或多个多处理器芯片。在各种设备中，可以提供多个处理器，诸如专用于无线通信功能的一个处理器和专用于运行其它应用的一个处理器。通常，软件应用可以在它们被访问并且被加载到处理器中之前被存储在内部存储器中。处理器可以包括足以存储应用软件指令的内部存储器。在许多设备中，内部存储器可以是易失性的或者诸如是闪存这样的非易失性的存储器，或者是这两者的混合。出于本说明书的目的，对存储器的一般引用指可以被处理器访问的存储器，包括内部存储器或者被插入到各种设备中的可移除存储器和处理器内的存储器。
前述方法描述和流程图仅作为说明性的示例被提供，并且不旨在要求或者暗示各种实施例的操作必须按照所给出的次序被执行。如本领域的技术人员应当认识到的，前述实施例的操作的次序可以按照任意次序被执行。诸如是“其后”、“然后”、“接下来”等这样的术语不旨在限制操作的次序；这些术语仅被用于引导读者通过对方法的描述。另外，任何例如使用冠词“一”、“一个”或者“那个”以单数形式对权利要求元素的引用不应当理解为将该元素限于单数。
结合本文中公开的实施例描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法操作可以被实现为电子硬件、计算机软件或者这两者的组合。为清晰地说明硬件与软件的该可互换性，已一般地就它们的功能描述了各种说明性的部件、方框、模块、电路和操作。这样的功能被实现为硬件还是软件取决于具体的应用和被强加于总体系统的设计约束。技术人员可以针对每个具体的应用以不同的方式实现所描述的功能，但这样的实现决策不应当理解为导致脱离权利要求的范围。
被用于实现结合本文中公开的实施例描述的各种说明性的逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件可以利用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其它可编程逻辑设备、分立的门或者晶体管逻辑、分立的硬件部件或者被设计为执行本文中描述的功能的其任意组合来实现或者执行。通用处理器可以是微处理器，但替换地，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以被实现为处理器的组合，例如，dsp与微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核的一个或多个微处理器或者任何其它这样的配置。替换地，某些操作或者方法可以被专用于给定的功能的电路执行。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或者其任意组合来实现。如果用软件来实现，则功能可以作为非暂时性处理器可读、计算机可读或者服务器可读介质或者非暂时性处理器可读存储介质上的一个或多个指令或者代码被存储或者发送。本文中公开的方法或者算法的操作可以在可以驻留在非暂时性计算机可读存储介质、非暂时性服务器可读存储介质和/或非暂时性处理器可读存储介质上的处理器可执行软件模块或者处理器可执行软件指令中被体现。在各种实施例中，这样的指令可以是被存储的处理器可执行指令或者被存储的处理器可执行软件指令。有形的非暂时性的计算机可读存储介质可以是任何可以被计算机访问的可用介质。通过示例而非限制，这样的非暂时性计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或者其它光盘存储装置、磁盘存储装置或者其它磁性存储设备、或者任何其它的可以被用于存储采用指令或者数据结构的形式的期望的程序代码并且可以被计算机访问的介质。如本文中使用的磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能光盘(dvd)、软盘和蓝光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘利用激光在光学上复制数据。以上各项的组合也应当被包括在非暂时性计算机可读介质的范围内。额外地，方法或者算法的操作可以作为代码和/或指令中的一项或者其任意组合或者集合驻留在可以被并入计算机程序产品的有形的非暂时性的处理器可读存储介质和/或计算机可读介质上。
提供对所公开的实施例的前述描述以便使本领域的技术人员能够制作或者使用本发明。对这些实施例的各种修改将是对本领域的技术人员显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以被应用于其它实施例，而不脱离权利要求的范围。因此，本发明不旨在被限于本文中示出的实施例，而将符合与下面的权利要求和本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
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