基于操作参数的飞行限制的制作方法
飞行器具有广泛的现实世界的应用，包括监视、侦察、勘探、物流运输、救灾、空中摄影、大型农业自动化、直播视频广播等。可能日益需要搭载有搭载物(例如相机)的飞行器能够完成各种各样的操作。在某些实例中，可能希望或需要在不利或甚至极端的环境中操作所述各种各样的操作。可以通过考虑所述环境和/或监测所述飞行器的内部状态并允许适当考虑各种情境的所述飞行器的操作来改进所述飞行器的用途。
技术实现要素：
目前，可能允许无人飞行器(uav)在未经适当考虑到影响所述uav操作的整体环境的情境下进行操作。例如，虽然所述uav外部的因素(如指定的飞行限制区域或对象)可限制所述uav的操作，但是影响所述uav操作的因素可能并未被恰当地考虑在内。在某些实例中，可能允许所述uav在未适当考虑到由于允许的操作与所述uav能够执行的操作之间的不匹配而可能会对uav的操作造成不利影响的所述uav条件下操作。例如，可能允许会导致电池过度放电的所述uav动作，尽管存在所述uav失去控制或所述uav撞毁的风险。
因此，需要一种适当地考虑到各种因素(包括影响所述uav操作的操作因素)的uav系统。例如，可以在允许或禁止某些uav操作的过程中，监测和考虑与提供给所述uav的能源或功率(例如所述uav的电池)相关的参数。可以监测各种参数，并且所允许的uav操作可以根据所述uav的内部状态而动态地改变。在某些实例中，环境条件可以充当所述uav的内部状态的代表(proxy)，并且所述系统可以在使所述uav内部状态与其允许的操作相匹配时利用所述环境条件。所述uav的所述内部状态与所允许的操作的适当匹配可以带来更可靠和高效的uav性能以及改进的功能。
因此，在一个方面，提供了一种用于操作运载工具的系统。所述系统包括：一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述运载工具的操作的参数；处理关于所述运载工具的操作的所述参数；以及基于对所述参数的所述处理，改变影响所述运载工具的操作的限制。
在另一方面，提供了一种无人飞行器(uav)。所述uav包括：影响所述uav飞行的一个或多个推进单元；和一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述uav操作的参数；处理关于所述uav操作的所述参数；以及基于对所述参数的处理，改变影响所述uav的所述操作的限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的方法。所述方法包括：借助一个或多个处理器，单独或共同地接收关于所述运载工具的操作的参数；处理关于所述运载工具的操作的所述参数；以及基于对所述参数的所述处理，改变影响所述运载工具的操作的限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质包括用于执行以下操作的代码、逻辑或指令：接收关于所述运载工具的操作的参数；处理关于所述运载工具的操作的参数；以及基于对所述参数的所述处理，改变影响所述运载工具的操作的限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的系统。所述系统包括：位于第一位置的第一温度传感器，被配置为测量第一温度；位于第二位置的第二温度传感器，被配置为测量第二温度；一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息；处理所述信息；以及基于处理后的信息，施加影响所述运载工具的操作的限制。
另一方面，提供一种无人飞行器(uav)。所述uav包括：影响所述uav飞行的一个或多个推进单元；位于第一位置的第一温度传感器，被配置为测量第一温度；位于第二位置的第二温度传感器，被配置为测量第二温度；一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息；处理所述信息；以及基于处理后的信息，施加影响所述运载工具的操作的限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的方法。所述方法包括：借助位于第一位置的第一温度传感器测量第一温度；借助位于第二位置的第二温度传感器测量第二温度；以及借助一个或多个处理器单独地或共同地接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息；处理所述信息；以及基于处理后的信息，施加影响所述运载工具的操作的限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质包括用于执行以下操作的代码、逻辑或指令：接收关于在第一位置测量的第一温度和/或在第二位置测量的第二温度的信息；处理所述信息；以及基于处理后的信息，施加影响所述运载工具的操作的限制。
在另一方面，提供了一种用于操作运载工具的系统。所述系统包括：感测系统，被配置为测量与运载工具的操作相关联的两个或更多个参数；以及一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于与所述运载工具的操作相关联的所述两个或更多个参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；以及施加影响所述运载工具的操作的所述限制。
另一方面，提供一种无人飞行器(uav)。所述uav包括：影响所述uav飞行的一个或多个推进单元；感测系统，被配置为测量与所述uav的操作相关联的两个或更多个参数；以及一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于与所述uav的操作相关联的所述两个或更多个参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；以及对所述uav施加所述限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的方法。所述方法包括：借助感测系统，测量与所述运载工具的操作相关联的两个或更多个参数；借助一个或多个处理器，单独地或共同地接收关于与所述运载工具的操作相关联的所述两个或更多个参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；以及施加影响所述运载工具的操作的所述限制。
另一方面，提供了一种用于操作运载工具的非暂时性计算机可读介质。所述非暂时性计算机可读介质包括用于执行以下操作的代码、逻辑或指令：接收关于与所述运载工具的操作相关联的两个或更多个测量参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应的权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；和施加影响所述运载工具的操作的所述限制。
应当理解，可以单独地、共同地或彼此组合地理解本发明的不同方面。本文描述的本发明的各个方面可以应用于下面提及的任何特定应用或任何其它类型的可移动对象。本文中对飞行器的任何描述可以应用于以及用于任何可移动对象，例如任何运载工具。此外，本文公开的在空中运动(例如，飞行)情景中的所述系统、设备和方法也可以在其他类型的运动的情景中应用，例如在地面或水上运动、水下运动或太空中的运动。
通过阅读说明书、权利要求书和附图，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。
通过引用并入
本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被明确且单独地指示通过引用并入。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考下面的详细描述及其附图，将更好地理解本发明的特征和优点，所述详细描述中阐述了利用本发明的原理的说明性实施例，所述附图中：
图1示出了根据实施例的影响无人飞行器(uav)的操作的因素。
图2示出了根据实施例的所考虑的对uav施加限制的多个参数。
图3示出了根据实施例的用于操作运载工具的方法。
图4示出了根据实施例的用于考虑到电池参数来施加限制的系统。
图5示出了根据实施例的电池的温度与温度系数之间的对应关系。
图6示出了根据实施例的电池的电压和电压系数之间的对应关系。
图7示出了根据实施例的电池的电压降与电压降系数之间的对应关系。
图8示出了根据实施例的电池电流和电流系数之间的对应关系。
图9示出了根据实施例的电池的剩余容量与剩余容量系数之间的对应关系。
图10示出了根据实施例的用于操作运载工具的方法。
图11示出了根据实施例的用于利用两个温度传感器进行飞行控制的系统。
图12示出了根据实施例的用于操作运载工具的方法。
图13示出了根据本发明的实施例的无人飞行器。
图14示出了根据本发明的实施例的包括载体和搭载物的可移动对象。
图15是根据本发明的实施例的用于控制可移动对象的系统的框图的示意图。
具体实施方式
本文提供的系统、方法和设备可用于提高飞行器的效率和操作能力。例如，本文提供的所述系统可以使飞行器能够在具有可预测性并且没有失去控制的不利条件下操作。例如，本文提供的所述系统可以延长为所述飞行器供电的电池的寿命。本文所用的所述飞行器可以指无人飞行器(uav)或任何其它类型的可移动对象。在某些实例中，对所述飞行器的操作限制可能不足以及/或未能考虑到相关因素。例如，对uav的所述限制或制约可限于对飞行空间的限制。例如，对uav的所述限制或制约可能只考虑了外部因素，例如飞行限制区域、管辖规则或对象。在某些实例中，可以在不考虑所述uav的内部状态的情况下允许所述uav的飞行或操作。
在某些实例中，可以在不仅考虑到外部因素、而且还要考虑到影响所述uav本身操作的因素的情况下对所述uav施加限制。影响所述uav操作的所述因素在本文中可被称为操作因素或参数。通过考虑所述操作参数，可以根据情境而不仅仅是基于外部对象或位置施加对所述uav操作的适当限制。在某些实例中，在给定适当的权重并由一个或多个处理器处理的情况下，可以考虑多个操作参数，以确定适当的限制。所述操作参数可以包括可操作地与所述uav耦接的电池参数。
应当理解，可以单独地、共同地或彼此组合地理解本发明的不同方面。本文描述的本发明的各个方面可以应用于下面提及的任何特定应用或任何其他类型的遥控运载工具或可移动对象。
图1示出了根据实施例的影响uav(uav)的操作的因素。在某些实例中，可以基于外部因素103来对uav施加限制101。所述外部因素(本文也称为外部参数)可以包括与第一限制集合102直接相关的任何因素。在某些实例中，所述外部因素可以是预定的和/或基本上是静态因素。在某些实例中，所述外部因素可以是非特定于所涉及的uav的因素，并且适用于各种uav或其他运载工具。在某些实例中，所述外部因素可以不是影响uav操作能力的因素。作为非限制性示例，所述外部因素可以包括管辖区的法律和法规、关于飞行限制区域的信息、外部对象等。例如，所述限制可以是高度限制，并且所述外部因素可以是根据管辖规则施加于uav的高度限制。作为另一示例，所述限制可以是机场附近的飞行禁令，所述外部因素可以是关于机场附近的飞行限制的法律。
所述外部因素可以包括预加载到所述uav上的信息或从数据库下载的信息。例如，关于飞行限制区域的信息可以预加载到所述uav上和/或从在线服务器下载并且用于限制所述uav的飞行。在某些实例中，所述外部因素可以由适合的用户提供。例如，飞行限制区域可以由适合的人员指定，或允许飞行的空域可以由所述用户规定。在某些实例中，所述外部因素可以由与所述uav相关联的一个或多个传感器感测。例如，所述uav可以包括能够检测动画和/或非动画对象的成像传感器和/或近距离传感器。
可以在限制允许所述uav飞行的三维空间的过程中处理或利用所述外部因素。例如，可以防止所述uav进入禁止的空域(例如，按照国家规则的规定)或太靠近外部对象。在某些实例中，所述外部因素可用于规定有关空域附近的所述uav的操作。例如，可以强制所述uav在规定的空域内在一定的速度下飞行。
在某些实例中，如果考虑到uav的操作能力105而施加限制101，则可以更有效地和/或更适当地操作所述uav。根据各种其他因素107，所述uav的操作能力在任何给定实例下可能不同。如果在施加限制时不考虑所述uav在给定时刻的操作能力，那么在允许所述uav执行的操作(例如，由限制101确定)和所述uav能够执行的操作(例如，由uav操作能力105确定)之间可能存在不匹配。在某些实例中，在允许所述uav执行的操作和所述uav能够执行的操作之间的所述不匹配可能导致不可预测性、非预期行为、失去控制，甚至所述uav的撞毁。
本文也称为操作因素107的所述其他因素可以间接地或直接地影响uav的操作能力。在某些实例中，所述操作因素可以包括诸如天气条件的环境条件。所述环境条件可以是围绕所述uav或所述uav附近的环境条件。所述环境条件可以包括但不限于所述uav附近的风速、温度、湿度、降水、压力等。所述环境条件可以直接和/或间接地影响所述uav的操作能力。所述环境条件在本文中也可以称为环境参数。
例如，高于阈值水平的风速可能使得所述uav的推进机构无法为所述uav提供足够的推力来以可预测或预期的方式飞行。作为另一示例，极端温度可能影响或甚至损坏所述uav的内部组件，使得所述uav不能以可预测或预期的方式飞行。作为另一示例，高湿度或降水可能会破坏所述uav的某些组件(例如，成像传感器)的正确功用，使得所述uav不能以可预测或预期的方式飞行。
所述环境条件可由一个或多个传感器感测。可以在所述uav上提供所述一个或多个传感器。例如，可以在所述uav上提供温度和湿度传感器来测量所述uav周围的环境条件。备选地或附加地，可以在所述uav之外提供所述一个或多个传感器。例如，可以在与所述uav耦接的遥控器或移动设备处提供温度和湿度传感器，并且可以将测量值用作对所述uav周围的环境条件的近似。在某些实例中，可以从外部数据库下载环境条件。例如，所述uav或与所述uav耦接的组件(例如，控制器、移动设备等)可以(例如，经由无线连接)连接到具有关于诸如温度、风速、湿度、降水、压力等环境条件的信息的在线数据库。基于所述数据库和(例如，由所述uav上的gps或与所述uav耦接的控制器/移动设备上的gps感测的)所述uav的位置，可以下载相关环境条件以进行处理。在某些实例中，所述环境条件可以实时更新。备选地或附加地，可以以预定间隔更新所述环境条件。所述预定间隔可以等于或小于约0.1秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、30秒、1分钟、5分钟、10分钟、30分钟。
可以处理并考虑所感测到的和/或下载的环境条件，以更好地对所述uav施加限制。例如，当环境温度高于和/或低于某个阈值时，可以阻止所述uav的操作。例如，当所述uav周围的所述环境的风速高于某个阈值时，可以阻止某些自主操作。在某些实例中，当湿度或降水高于某一阈值时，可以提供告警，使得uav的操作者意识到考虑所述环境条件的所述uav操作能力。在某些实例中，如下面进一步描述的，可以处理多个操作因素以对所述uav施加适当的限制。例如，可以将温度、风速、湿度等因素考虑进去、或给予适当的权重以确定适当的限制。
在某些实例中，所述操作因素107可以包括uav条件，本文也称为uav参数。uav条件可以包括与所述uav本身的状态相关的任何数量的因素。备选地或附加地，所述uav条件可以包括与同所述uav耦接的设备或组件的状态相关的任何数量的因素，例如与同所述uav耦接的遥控器或移动设备的状态相关的因素。在某些实例中，所述uav可以包括可更换或可修改的部件(例如，所述uav具有模块化设计)，并且所述uav条件可以考虑与所述部件相关的参数(例如，所述部件的重量)。在某些实例中，所述uav条件可以与所述uav的制造年份、重量、电池参数、电气连接、无线连接、平衡、温度或湿度相关联。所述uav条件可以直接和/或间接地影响所述uav的操作能力。在某些实例中，所述uav条件可以洞察用户输入何时可能影响不可预测的或非预期的所述uav的行为。
例如，与具有较轻搭载物相比，与所述uav耦接的重搭载物可能使得所述uav无法在不失去其平衡的情况下以其最大速度改变方向。作为另一示例，零星或弱无线信号可能使得所述uav对实时命令无响应。作为另一示例，影响所述uav的电池参数的变化可以以各种方式影响所述uav的操作能力，如下面进一步描述的。
所述uav条件可由一个或多个传感器感测。可以在所述uav上提供所述一个或多个传感器。例如，可以在所述uav上提供温度和湿度传感器来测量uav条件。备选地或附加地，可以在所述uav之外提供所述一个或多个传感器。例如，可以在与所述uav耦接的遥控器或移动设备处提供温度和湿度传感器，以测量与所述uav耦接的组件的相关条件。本文所述的所述传感器可以包括或可以不包括分离的或独立的传感器。
可以处理并考虑所感测的uav条件，以更好地对所述uav施加限制。在某些实例中，可以处理并考虑所述所感测到的uav条件，以对所述uav施加第二限制集合104。例如，当与所述uav耦接的电池的温度高于和/或低于某个阈值时，可以阻止所述uav的操作。作为另一示例，当与所述uav耦接的组件的重量高于某个阈值时，可以阻止某些自主操作。在某些实例中，可以在与所述uav耦接的组件(例如，传感器)不能完全起作用时提供告警。在某些实例中，可以处理多个外部因素以对所述uav施加适当的限制，如下面进一步描述的。例如，可以将用于所述uav的多个电池参数考虑进去、或给予适当的权重以确定适当的限制104。
图2示出了根据实施例的考虑对uav施加限制206的多个参数202。所述多个参数可以包括外部因素以及本文讨论的操作因素。例如，所述多个参数可以包括诸如uav温度或uav无线信号强度等uav条件。作为另一示例，所述多个参数可以包括诸如天气条件的环境条件。在某些实例中，所述多个参数可以包括可与所述uav操作耦接的电池的参数，如下面进一步描述的。例如，所述多个参数可以特别包括所述电池的电压、所述电池的电压降、所述电池的电流、所述电池的温度、所述电池的功率、所述电池的总容量、所述电池的剩余容量、所述电池的内阻，和/或所述电池的放电率等。
可以考虑任意数量的参数。例如，可以考虑对所述uav施加限制的1、2、3、4、5、7、10、15、20或更多的参数。所述多个参数202可以表示潜在地被考虑用于对所述uav施加限制的所有参数。不是所有参数都必须被考虑用于实际施加所述限制。在某些实例中，根据情境，可以考虑所述多个参数的不同子集来对所述uav施加限制。所述情境可以包括但不限于环境条件(如温度)和uav状态(如所述uav的位置、朝向、速度或加速度)，或所述uav正在操作的操作模式。所述不同的操作模式可以包括但不限于正常模式、空闲模式、手动模式、半自主模式、自主模式、运动模式或省电模式。例如，在运动模式中，所述uav可以更快行动或以更强的反应能力但更少的障碍物躲避能力来改变方向。作为另一示例，所述uav可以在被配置为延长所述uav的使用持续时间的省电模式中操作。
例如，可以根据所述uav是在所述地面上还是在飞行中、根据所述uav是以高于还是低于某一速度或加速度飞行，或根据所述uav的操作模式来(例如，由所述一个或多个处理器204)考虑所述参数202的不同子集。在某些实例中，可以考虑所述参数的第一子集来对所述uav施加第一限制，还可以考虑所述参数的不同第二子集来对所述uav施加第二限制。
所述多个参数可以由一个或多个处理器204来处理。所述一个或多个处理器可以被提供在所述uav上。备选地或附加地，可以在所述uav之外提供所述一个或多个处理器。所述一个或多个处理器可以单独地或共同地处理所述多个参数以施加一个或多个限制206。在某些实例中，所述一个或多个处理器可以考虑所述多个参数(例如，uav参数)并施加限制，以确保所述uav保持可操作并且在非理想条件下以可预测或预期的方式操作。在某些实例中，所述一个或多个处理器可以考虑所述多个参数(例如，uav参数)并且施加限制，以使允许所述uav进行的操作与所述uav能够执行的操作相匹配。
该处理可以实时完成。备选地，可以以预定间隔进行所述处理。所述预定间隔可以等于或小于约0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、200秒、500秒或1000秒。所述处理可以包括以任何适当的方式评估所述参数，从而例如使用表格、曲线、函数、方程式等确定要施加的一个或多个限制。在某些实例中，所述处理可以包括将所述参数处理成适当的值以便进一步处理。例如，所述处理可以包括将所述参数输入到方程式或函数中并确定输出。例如，所述处理可以包括根据表格或曲线将所述参数匹配到一个或多个输出。可以例如使用表格、曲线、函数、方程式等进一步处理所述输出。例如，所述输出可以被加权，并且所述输出的加权和可以与一个或多个预定值进行比较，以确定要施加的适当限制。在某些实例中，所述输出可以包括无单位的系数。对输出(例如系数)的所述处理可以提供一种方便的方式来处理多个不同感测参数，每个感测参数可能具有不同的测量单位。虽然提供了处理所述参数的示例性模式，但是应当理解，可以设想处理所述参数和施加适当限制的其他方式。
在某些实例中，由所述一个或多个处理器处理所述参数的方式可以根据情境而改变。所述情境可以包括但不限于环境条件(如温度)和uav状态(如所述uav的位置、朝向、速度或加速度)，或所述uav正在操作的操作模式(例如手动模式、半自主模式、自主模式等)。例如，根据所述uav在所述地面上还是在飞行中、根据所述uav以高于还是低于某一速度或加速度飞行、根据所述uav的操作模式等，可以使用不同的表格、函数、方程式或曲线来进行处理。
所述一个或多个限制可以是对所述uav的操作的限制。所述一个或多个限制可以是内部uav的限制。在某些实例中，所述一个或多个限制可以规定所述uav的操作，以强制所述uav在低于其极限、能力或默认值的情况下执行。例如，所述一个或多个限制可以包括对所述运载工具的速度、角速度、加速度、角加速度、减速度、角减速度、允许的范围和/或允许的高度的限制。在某些实例中，所述一个或多个限制可以包括阻止所述运载工具执行任务的限制。例如，所述一个或多个限制可以阻止所述uav的起飞。作为另一示例，所述一个或多个限制可以阻止所述uav进入自主操作模式。所述自主操作模式可以包括但不限于预热、航路点飞行、跟踪模式、自主返回和/或自主着陆。在某些实例中，所述一个或多个限制可以包括强制所述运载工具执行任务的限制。例如，所述一个或多个限制可以强制所述uav的返回或所述uav的着陆。作为另一示例，所述一个或多个限制可以强制所述uav进入自主操作模式。所述自主操作模式可以包括但不限于预热、航路点飞行、跟踪模式、自主返回和/或自主着陆。所述预热模式可以被配置为使所述运载工具的一个或多个电机旋转，使得所述运载工具预热。在某些实例中，所述任务可以是提供告警信号。所述告警信号可以是视觉、听觉或触觉告警信号。
在某些实例中，所述一个或多个限制可以包括减弱所述用户输入的限制。例如，与没有限制的uav相比，由所述用户给出的相同用户输入对在限制下的所述uav可能具有减弱的效果。在某些实例中，可以在可与所述uav操作耦接的控制器或移动设备上接收用户输入。例如，用户可以致动控制器上的飞行控制杆以控制所述uav的位置、朝向、速度和/或加速度。作为另一示例，用户可以触摸移动设备的屏幕(例如触摸屏)以提供影响所述uav的位置、朝向、速度和/或加速度的导航命令。作为另一示例，用户可以利用所述控制器或移动设备上的一个或多个传感器(例如imu传感器、麦克风、视觉传感器等)来提供影响所述uav的位置、朝向、速度和/或加速度的导航命令。
在没有限制的情况下，用户输入可以使所述uav的位置、朝向、速度和/或加速度受到预定量的影响。与没有限制的uav相比，由所述用户给出的相同用户输入可对在限制下的所述uav具有减弱的效果。在某些实例中，由所述用户给定的相同用户输入可以由所述uav上的一个或多个处理器接收，如同已经给出较小程度的用户输入一样。例如，所述uav之外的一个或多个处理器(例如遥控器的处理器)可处理所接收的输入并将信号发送到所述uav，如同已经给出较小程度的用户输入一样。备选地或附加地，如果已经给出正常程度的用户输入一样，所述uav(例如，所述uav上的一个或多个处理器)可以接收用户输入并处理它，使得如同具有已经给出较小程度的用户输入一样。
所述减弱可以影响所述uav的任何操作特性。例如，所述减弱可以影响所述uav的加速度(例如线性和/或角加速度)。例如，所述减弱可以影响所述uav的速度(例如线性和/或角速度)。在某些实例中，所述减弱继而可以影响(例如增加或降低)所述uav的曲率半径。作为示例，在没有限制的情况下，完全致动控制杆(例如向前)可以向所述uav发送导航命令以经历第一加速度并最终达到第一速度。例如，这可能发生，因为所述控制杆的致动水平由遥控器接收，所述遥控器生成信号和/或向位于所述uav上的飞行控制发送信号。所述飞行控制又可以生成和/或发送一个或多个信号到与所述uav的推进单元(例如电机)耦接的esc控制器，影响其速度和/或加速度。然而，在一个或多个限制206下，相同的用户输入(例如所述控制杆的完全致动)可以强制所述uav经历第二加速度并且最终达到第二速度。在某些实例中，所述第二加速度可以小于所述第一加速度。在某些实例中，所述第二加速度可以小于所述第一加速度。
在某些实例中，减弱程度可以取决于所述uav的操作模式。例如，与对正常模式下操作的所述uav施加相同限制相比，所述相同限制可能对运动模式下的所述uav具有更小的影响。作为另一示例，与对正常模式下操作的uav施加相同限制相比，所述相同限制可能对省电模式下的所述uav具有更大的影响。
对所述uav施加的限制206可因情境改变而改变。如本文先前所述，每个所述参数202本身可以根据情境改变，和/或如何处理所述参数可以根据情境改变。例如，所述uav的电池参数可以在其操作期间改变。作为另一示例，所述参数202的哪个子集被处理和/或它们如何被处理可以在所述uav的操作期间改变。因此，可以在所述uav基本保持在相同的位置或区域时改变对所述uav施加的限制。在某些实例中，可以在所述uav开启或操作时改变对所述uav施加的限制。
作为非限制性示例，所述多个参数202中的每一个可以被所述一个或多个处理器204处理成对应的输出。所述输出和所述参数之间的所述对应关系可以由任何关系或规则来定义。例如，所述对应关系可以例如如下面图5-9所示用曲线、方程式(例如函数)、表格来描述。所述输出可以包括无单位的系数，基本如上所述。每个所述输出还可以具有与其相关联的对应的权重或值。所述对应的权重可以代表所述参数对所述uav的操作能力的影响。对应的权重或值可以是预定值或静态值。备选地，对应的权重或值可以是动态变化的值。例如，所述对应的权重或值可以根据环境条件(例如温度)、uav状态(例如所述uav的位置、朝向、速度或加速度)，或所述uav正在操作的操作模式(例如手动模式、半自主模式、自主模式等)而改变。
在某些实例中，所述一个或多个处理器可以被配置为获得与所述对应权重或值相乘的所述输出的加权和。所述一个或多个处理器可以被配置为进一步将所述加权和与预定值或阈值进行比较。在某些实例中，所述加权和可以与多个不同的阈值进行比较。基于所述比较，所述一个或多个处理器可以对所述uav施加一个或多个限制。在所述uav操作时，所述处理(例如加权和与预定值的比较)以及对所述uav施加限制可以实时地或以预定的间隔发生。因此，对所述uav的操作的所述限制可以在其操作过程中动态改变。
例如，所述uav可以接地。一个或多个处理器可以单独地或共同地确定经处理的参数的加权和并将其与阈值进行比较。如果所述加权和大于所述阈值，则可以允许所述uav起飞，如果小于所述阈值，则可能不允许所述uav起飞。在一个示例中，所述环境可能非常冷，影响一个或多个参数的值，并且加权和可能被确定为小于阈值。因此，可能不允许所述uav起飞。在某些实例中，所述uav可以进入或被迫进入预热模式。在预热模式期间，所述uav和/或所述uav的电池可以被加热。例如，所述预热模式可以被配置为使得所述运载工具的一个或多个电机旋转，从而预热所述运载工具和/或其电池。备选地或附加地，可以提供单独的加热机构(例如导电加热，加热器等)来预热所述uav和/或所述电池。随后，所述一个或多个处理器可以再次处理可以被确定为大于所述阈值的加权和，从而允许所述uav起飞。最初，可以允许所述uav在对其操作没有限制的情况下飞行。一段时间后，环境条件可能会改变(例如开始下雪)，或所述uav的电池容量可能会被耗尽，从而改变所述uav的操作参数。因此，在所述uav的飞行期间可以对所述uav施加新的限制。
图3示出了根据实施例的用于操作运载工具的方法300。方法300可以是可使用通篇描述的所述设备和系统的方法的示例。在步骤301中，可以测量与所述运载工具的操作相关联的两个或更多个参数。所述两个或更多个参数中的每一个可以是直接和/或间接地影响所述运载工具的操作能力的参数。在某些实例中，所述两个或更多个参数可以包括运载工具参数。所述运载工具参数可以是指示所述运载工具的状态或与运载工具的状态相关联的参数。所述状态可以是所述运载工具和/或所述运载工具的一个或多个组件的内部状态。在某些实例中，所述运载工具参数包括关于可与所述运载工具操作耦接的一个或多个电池的参数。在某些实例中，所述两个或更多个参数可以包括环境参数。所述环境参数可以是所述运载工具附近的环境的参数。在某些实例中，所述环境参数可以包括在所述运载工具附近的风速、温度、湿度、降水和/或压力。
在某些实例中，可以借助于感测系统来测量所述两个或更多个参数。所述感测系统可以位于所述运载工具上或所述运载工具外。在某些实例中，所述感测系统的部件可以位于所述运载工具上，以及所述感测系统的部件可以位于所述运载工具外。例如，所述感测系统可以包括位于所述运载工具上的热敏电阻(例如温度传感器)以及位于与所述运载工具耦接的移动设备或控制器上的传感器。
所述两个或更多个参数可以在所述运载工具的操作期间变化。在某些实例中，所述两个或更多个参数可以在连续的数值范围内变化。例如，所述两个或更多个参数可以测量在连续数值范围内可与所述uav操作耦接的电池的电池参数，诸如电压、电压降、电流、功率、总容量、剩余容量、内部电阻、放电率等。在某些实例中，所述两个或更多个参数可部分地取决于所述运载工具周围环境的温度。例如，一些所述电池参数(例如电压、电压降、电流、功率、总容量、剩余容量、内阻、放电率等)可以直接或间接地取决于所述运载工具操作的温度。
虽然描述了所考虑的两个或更多个参数，但是应当理解，参数的数量可以是任意的。在某些实例中，考虑更多的因素可能会有益于使所述运载工具的操作能力与允许的所述运载工具的操作适当匹配。在某些实例中，可以测量与所述运载工具的操作相关联的五个或更多个参数。所述五个或更多个参数可以包括可与所述运载工具操作耦接的电池的参数。例如，所述五个或更多个参数可以包括可与所述运载工具操作耦接的电池的电流、电压、电压降、温度、功率、总容量、剩余容量、内阻和/或放电率。在某些实例中，所述五个或更多个参数可以包括所述运载工具附近或周围的环境的参数。例如，所述五个或更多个参数可以包括所述运载工具附近或周围的温度。
步骤303-309可以借助一个或多个处理器来单独地或共同地实现。所述一个或多个处理器可以位于所述运载工具上。备选地或附加地，所述一个或多个处理器可以位于所述uav外，并且可以与所述运载工具操作耦接。例如，所述一个或多个处理器可以位于所述uav上以及在与所述运载工具耦接的移动设备或控制器上。
在步骤303中，可以接收关于所述两个或更多个参数的信息。关于所述参数的所述信息可以被实时地接收。备选地，关于所述参数的所述信息可以以预定间隔或设置的间隔被接收。所述预定间隔可以等于或小于约0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、200秒、500秒或1000秒。
在步骤305中，可以处理所接收的信息，并且在步骤307中，可以确定施加在所述运载工具上的限制。可以基于所述处理步骤确定施加的所述限制。在某些实例中，步骤305和307可以有效地包括单个步骤。例如，作为对所接收的信息的所述处理的结果，可以确定对所述运载工具施加的所述限制。因此，处理所接收的信息可以包括基于所处理的信息来确定限制。
在某些实例中，可以将所接收的关于参数的信息处理成中间输出。所述中间输出可以包括无单位的系数。所述处理成中间输出(例如系数)可以提供一种方便的方式来处理多个不同感测参数，每个感测参数可能具有不同的测量单位。所述输出和所述参数之间的所述对应关系可以由任何关系或规则来定义。例如，所述对应关系可以通过曲线、方程式(例如函数)、表格等来描述。关于所述参数和/或中间输出的所述信息可以与对应的权重相关联。例如，对应的权重可以与所述两个或更多个参数中的每一个相关联，或与所述两个或更多个参数的中间(已处理)输出相关联。在某些实例中，所述一个或多个处理器可以被配置为将值分配给所述两个或更多个参数的每一个或中间输出，从而将所述两个或更多个参数关联到所述对应的权重。例如，根据基本如上所述的情境，所述一个或多个处理器可以为所述两个或更多个参数中的每一个分配适当的权重。
在某些实例中，与所述两个或更多个参数相关联的对应权重可以根据所述运载工具的状态而改变。所述运载工具的所述状态可以包括所述运载工具的不同操作模式。所述不同操作模式可以是由所述运载工具的操作者选择的模式。备选地或附加地，所述不同操作模式可以包括所述运载工具的不同自主模式。在某些实例中，所述运载工具的所述状态可以取决于所述运载工具是否空闲、起飞、着陆、上升、下降、加速、减速、悬停、巡航或执行特殊操作。
在某些实例中，可以使用所述两个或更多个参数的子集来确定所述限制。所使用的所述子集可以根据所述运载工具的状态而不同。在某些实例中，所述运载工具的所述状态可以包括所述运载工具的不同操作模式。所述不同操作模式可以是由所述运载工具的操作者选择的模式。例如，所述运载工具的操作者可以在手动、半自主或自主模式之间进行选择。备选地或附加地，所述不同操作模式可以包括所述运载工具的不同自主模式。在某些实例中，所述运载工具的所述状态可以取决于所述运载工具是否空闲、起飞、着陆、上升、下降、加速、减速、悬停、巡航或执行特殊操作。
作为示例，当所述uav在低温下加电(例如，处于空闲状态)时，某些参数可以是无关紧要的。例如，当电机不旋转时，所述电池电流和电压降可接近零。因此，可以不考虑或不使用电池电流和电压降来确定所述限制，而其他参数可以。在某些实例中，可以施加限制，使得所述uav被禁止起飞，并且可以强制所述uav进入预热模式。在所述预热模式下，所述uav的电机可以旋转，并且所述电池可被加热，以允许所述uav起飞。在这种情况下，可以向所述uav的所述用户发送通知，通知所述uav准备起飞。在所述uav起飞之后，可以改变用于确定所述限制的参数，例如，可以监测更多参数并用于确定所述限制。例如，如下面进一步描述的，可以使用包括电压、电压降、电流、温度、剩余容量的电池参数。
在某些实例中，所述一个或多个处理器可以被配置为将乘以对应权重的所述参数之和(或所述两个或更多个参数的中间输出)与阈值进行比较。所述比较可影响或确定对所述运载工具施加的限制。例如，根据所述和大于还是小于所述阈值，可以对所述运载工具施加不同的限制。在某些实例中，所述一个或多个处理器可以被配置为将乘以所述对应权重的所述参数之和(或所述两个或更多个参数的中间输出)与两个或更多个阈值进行比较。可以基于所述和与所述两个或更多个阈值相比所在的位置，对所述运载工具施加不同的限制。
在某些实例中，施加的所述限制可以从多个不同的限制中进行确定或选择。所述多个不同的限制可以是影响所述运载工具操作或所述运载工具的操作能力的预定限制。在某些实例中，可以对所述运载工具施加所述多个不同限制的子集。所述限制可以包括对所述运载工具的速度、角速度、加速度、角加速度、减速度、角减速度或高度的限制。在某些实例中，所述限制可以阻止所述运载工具执行任务。例如，所述限制可以阻止所述运载工具起飞。备选地或附加地，所述限制可以防止所述运载工具进入自主操作模式。所述自主操作模式可以包括但不限于所述运载工具的航路点飞行、跟踪模式、自主返回或自主着陆。在某些实例中，所述限制可以强制所述运载工具执行任务。例如，所述限制可以强制所述运载工具返回或着陆。在某些实例中，所述限制可以强制所述运载工具进入自主操作模式。所述自主操作模式可以包括但不限于预热、航路点飞行、跟踪模式、自主返回和/或自主着陆。例如，所述限制可以强制所述运载工具进入预热模式。在某些实例中，基本如上所述，所述限制可以影响或减弱用户输入。例如，与没有限制的运载工具相比，由所述用户给出的相同用户输入对在所述限制下的所述运载工具可具有减弱的效果。在某些实例中，所述用户输入可以影响所述运载工具方向的变化。与接收相同输入的没有限制的运载工具相比，在所述限制下的所述运载工具方向的改变可能会更渐进地(gradually)发生。在某些实例中，所述用户输入可以影响所述运载工具速度的变化。与接收所述相同输入的没有限制的运载工具相比，在所述限制下的所述运载工具的速度变化可能会更渐进地发生。在某些实例中，所述用户输入可以影响所述运载工具高度的变化。与接收相同输入的没有限制的运载工具相比，在所述限制下的所述运载工具的高度变化可能会更渐进地发生。
在步骤309中，可以对所述运载工具施加所述限制。可选地，步骤301至309可以以预定间隔或实时重复。所述预定间隔可以等于或小于约0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、200秒、500秒或1000秒。因此，施加在所述运载工具上的所述限制可以例如实时地或以预定时间间隔动态变化。
在某些实例中，可以提供用于实现所述方法300的系统。在方法的上下文中描述的所有要素适用于所述主题系统的所述实践，反之亦然。所述系统可以包括：感测系统，被配置为测量与所述运载工具的操作相关联的两个或更多个参数；和一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于与所述运载工具的操作相关联的所述两个或更多个参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；和施加影响所述运载工具的操作的所述限制。
在某些实例中，可以提供uav来实现所述方法300。在方法上下文中描述的所有要素适用于所述主题uav的所述实践，反之亦然。所述uav可以包括：影响所述uav飞行的一个或多个推进单元；感测系统，被配置为测量与所述uav的操作相关联的两个或更多个参数；以及一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于与uav的操作相关联的所述两个或更多个参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应的权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；以及对所述uav施加所述限制。
在某些实例中，可以提供非暂时性计算机可读介质来实现所述方法300。在方法上下文中描述的所有元素适用于所述主题计算机可读介质的所述实践，反之亦然。所述非暂时性计算机可读介质可以包括代码、逻辑或指令，以进行如下操作：接收关于与所述运载工具的操作相关联的两个或更多个测量参数的信息，其中所述两个或更多个参数中的每个参数与对应的权重相关联；处理所接收的信息；基于处理后的信息确定限制；和施加影响所述运载工具的操作的所述限制。
本文描述的操作参数可以包括所述运载工具(例如所述uav)上的组件的各种内部参数。所述组件可以包括所述uav的嵌入组件(例如，传感器、控制器、电路板等)、外部组件或可以与所述uav分离的组件(例如搭载物、云台等)。作为非限制性示例，相关组件可以是可与所述uav操作耦接的电池。图4示出了根据实施例的考虑电池参数来施加限制的系统。本文所述的所述电池可以包括单个电池。备选地，所述电池可以包括多个电池。例如，所述电池可以是电池组件(或电池组)，并且可以包括多个电池单元。所述电池可以与所述uav集成。备选地或附加地，所述电池可以是可移除地与所述uav耦接的可更换组件。所述电池可以包括锂电池或锂离子电池。尽管这里主要讨论了电池或电池组件，但是应当理解，存储能量的任何替代电源或介质(例如超级电容器)可以同样适用于本公开。
可以例如借助控制器409来感测与所述电池相关的参数。所述控制器在某些实例中可以是位于所述电池上的微控制器，例如，作为智能电池系统411的一部分。在某些实例中，可以使用单独的感测装置(例如电压表、万用表、电池电平检测器等)来感测或估计关于所述电池的参数。
在某些实例中，可以感测或采样与所述电池的电压403有关的参数。可以感测或采样与所述电压有关的任何参数。例如，可以感测或采样所述电池的实际电压或所述电池的电压降。所述电池的所述电压降可以指所述电压随时间的一阶导数。在某些实例中，可以感测或采样与所述电池的电流405有关的参数。可以感测或采样与所述电流有关的任何参数。例如，可以感测或采样流经所述电池的实际电流。在某些实例中，可以感测或采样与所述电池的温度407有关的参数。可以感测或采样与所述温度有关的任何参数。例如，可以感测或采样所述电池单元的温度(例如电池单元温度)。备选地或附加地，可以感测或采样所述电池外表的温度。某些实例中的所述温度可借助诸如热敏电阻之类的温度传感器来感测。所述温度传感器可以位于所述电池的外表上，或位于电池单元之间(例如，针对电池组)。可以感测或采样其他电池参数。所述其他电池参数可以包括但不限于所述电池的功率、总容量、剩余容量、内部电阻和/或放电率。
对于电池组或电池组件，所感测的参数可以是任何所述电池单元的参数。在某些实例中，所感测的参数可以是所述电池单元的所感测的参数的平均值。例如，可以感测上述电池组的不同电池单元的多个温度，并且可以确定并考虑平均温度以便进一步处理。在某些实例中，所感测的参数可以是所述电池单元的最低感测参数或最高感测参数。例如，可以感测所述电池组的不同电池单元的多个电压，并且可以考虑具有最低电压的电池单元电压以便进一步处理。
所感测或采样的参数可以经由连接413发送到一个或多个处理器415，以进行处理。所述连接413可以利用有线或无线通信信道。在某些实例中，所述控制器409可以被认为是基本上通篇描述的所述一个或多个处理器的一部分，并且可以参与所述参数的处理。所述处理可以包括以任何适当的方式评估所述参数来确定施加的一个或多个限制。在某些实例中，所接收或感测的参数403、405、407中的每一个可被处理成中间输出以便进一步处理。所述中间输出可以包括无单位的系数。所述处理成中间输出(例如系数)可以提供一种方便的方式来处理多个不同感测参数，每个感测参数可能具有不同的测量单位。
图5示出了根据实施例的电池的温度与温度系数之间的对应关系。尽管图5示出了由曲线定义的电池的感测温度与无单位温度系数之间的对应关系，但是应当理解，所述对应关系可以通过诸如表格、方程式、函数等的任何其它方式来定义。如所示出，所述温度系数可以随着所述电池的温度增加至第一阈值温度(例如25℃)而增加，并保持基本恒定直到达到第二阈值温度(例如50℃)。随后，如果所述电池温度超过所述第二阈值温度(例如50℃)，所述系数会迅速下降。在某些实例中，图5所示的所述对应关系可能意味着在非常热或非常冷的温度下(例如，如果所述电池的所述温度低于所述第一阈值温度或高于所述第二阈值温度)可适于或很有可能对所述uav施加限制。
图6示出了根据实施例的电池电压和电压系数之间的对应关系。尽管图6示出了由曲线定义的电池的感测电压与无单位电压系数之间的对应关系，但是应当理解，所述对应关系可以通过诸如表格、方程式、函数等的任何其它方式来定义。如所示出，所述电压系数可以保持于0，直到所述电池的电压达到预定的阈值电压(例如3v)。随后，所述电压系数可以随着所述电压增加至第二阈值电压(例如4.2v)而增加，并且此后保持基本恒定。在某些实例中，图6所示的所述对应关系可能意味着一旦所述电池的电压低于阈值电压，则可能适于或很有可能对所述uav施加限制。
在某些实例中，可能需要电池电压与电池温度之间的对应关系才能使uav起飞。例如，只有当所述电池温度和电池电压均满足最低要求时，才可以允许uav起飞。例如，当所述电池温度为0℃时，所需的最小电池电压可以为4250v。例如，当所述电池温度为5℃时，所需的最小电池电压可以为4200v。例如，当所述电池温度为15℃时，所需的最小电池电压可以为4100v。例如，当所述电池温度为20℃时，所需的最小电池电压可以为4100v。
图7示出了根据实施例的电池的电压降与电压降系数之间的对应关系。尽管图7示出了由曲线定义的电池的感测电压降与无单位电压降系数之间的对应关系，但是应当理解，所述对应关系可以通过诸如表格、方程式、函数等的任何其它方式来定义。如所示出，随着所述电压降增加到预定的阈值电压降(例如1v/s)，所述电压降系数可以快速降低到0。在某些实例中，图7所示的所述对应关系可能意味着一旦所述电池的所述电压降接近阈值，则可适于或很有可能对所述uav施加限制。
图8示出了根据实施例的电池电流和电流系数之间的对应关系。尽管图8示出了由曲线定义的电池的电流与无单位电流系数之间的对应关系，但是应当理解，所述对应关系可以通过诸如表格、方程式、函数等的任何其它方式来定义。如实施例801所示，当所述电流增加到预定阈值电流(例如26a)时，所述电流系数可以迅速减小到0。替代实施例803示出了在某些实例中，随着所述电流增加到预定阈值电流(例如20a)，所述电流系数可以迅速减小到预定值(例如0.3)，并且即使所述电流增加也仍然保持在所述预定值。在某些实例中，图8所示的所述对应关系可能意味着一旦所述电池的所述电流接近阈值电流，则可能适于或很有可能对所述uav施加限制。
图9示出了根据实施例的电池的剩余容量与剩余容量系数之间的对应关系。尽管图9示出了由曲线定义的电池的感测剩余容量与无单位剩余容量系数之间的对应关系，但是应当理解，所述对应关系可以通过诸如表格、方程式、函数等的任何其它方式来定义。如所示出，随着所述剩余容量降低到预定容量水平(例如0mah)，所述剩余容量系数可以迅速降低到0。在某些实例中，图9所示的所述对应关系可能意味着一旦所述剩余容量接近耗尽，则可能适于或很有可能对所述uav施加限制。
在某些实例中，可以计算所述系数的加权和。所述加权和在这里也可以被称为最终系数。在某些实例中，所述最终系数可以根据公式(1)计算，
在某些实例中，所述权重值可以取决于环境条件(例如温度)、uav状态(例如所述uav的位置、朝向、速度或加速度)，或所述uav正在操作的操作模式(例如手动模式、半自主模式、自主模式等)。作为示例，如果所述uav的电机不旋转(例如，由于低温环境)，则可以仅考虑所述电池的所述温度和电压，因为所述电池的所述电流和电压降可能非常小。因此，所述电池的所述温度的权重(at)和电压的权重(av)可以增加，而其他参数的权重可以降低(例如为0)。在某些实例中，如果所述uav的所述电机不旋转，则所述uav可被配置为进入预热模式，基本上如本文所述。作为另一示例，如果所述uav在地面上，则所述电池的所述温度的权重(at)和所述电压的权重(av)可以增加，而其他参数的权重可以降低(例如为0)。作为另一示例，如果所述uav正高于某个阈值速度飞行，则电池的电压降和剩余容量可以被认为是最重要的，并且可以增加它们对应的权重。作为另一示例，如果所述uav正低于某个阈值速度飞行，则所述电池的电压和电流可以被认为是最重要的，并且可以增加它们对应的权重。作为示例，uav可以在不同的模式下操作。所述不同的模式可以包括但不限于正常模式、手动模式、半自主模式、自主模式、运动模式或省电模式。例如，在运动模式中，所述uav可以更快行动或以更强的反应能力但更少的障碍物躲避能力来改变方向。作为另一示例，所述uav可以在被配置为延长上述uav的使用持续时间的省电模式中操作。在这种情况下，每个操作模式的所述参数的权重可以不同。
加权和可以基本如上所述与一个或多个阈值进行比较，并且对所述uav的操作可以施加一个或多个限制。例如，如果所述加权和变为等于或低于阈值，则可以强制所述uav进入自主模式并返回给用户。作为另一示例，如果所述加权和变为等于或低于阈值，则可以强制所述uav进入不同的操作模式(例如，从正常模式切换到运动模式，或反之亦然)。
图10示出了根据实施例的用于操作运载工具的方法1000。方法1000可以是可使用通篇描述的所述设备和系统的方法的示例。可以借助一个或多个处理器单独地或共同地来完成所述方法1000。所述一个或多个处理器可以在所述运载工具上。备选地或附加地，所述一个或多个处理器可以与所述运载工具操作耦接，但是可以在所述运载工具之外。例如，所述一个或多个处理器可以位于与所述运载工具耦接的控制器或移动设备上。
在步骤1001中，可以接收关于运载工具的操作的参数。在某些实例中，所述参数可以包括运载工具参数。所述运载工具参数可以是指示所述运载工具的状态或与所述运载工具的状态相关联的参数。所述状态可以是所述运载工具和/或所述运载工具的一个或多个组件的内部状态。在某些实例中，所述运载工具参数包括关于可与所述运载工具操作耦接的一个或多个电池的参数。所述一个或多个电池可以在所述运载工具上。备选地或附加地，所述一个或多个电池可以可与所述uav操作耦接，但是可以在所述运载工具之外。例如，所述一个或多个电池可以位于与所述uav耦接的控制器或移动设备上。在某些实例中，所述参数包括关于电池的多个不同参数。例如，所述参数可以包括所述一个或多个电池的电流、电压、电压降、温度、功率、总容量、剩余容量、内阻和/或放电率。关于所述一个或多个电池的所述参数可以被实时地接收。备选地，可以以预定间隔接收关于所述一个或多个电池的所述参数。所述预定间隔可以等于或小于约0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、200秒、500秒或1000秒。在某些实例中，所述参数可以包括环境参数。所述环境参数可以是所述运载工具附近的环境的参数。在某些实例中，所述环境参数可以包括在所述运载工具附近的风速、温度、湿度、降水和/或压力。
在步骤1003中，可以处理关于所述运载工具的所述操作的所述参数。例如，可以处理关于一个或多个电池的参数。在某些实例中，根据所述运载工具的状态，可以由所述一个或多个处理器对所述参数进行不同的处理。例如，基本上本文描述的给予所述参数的权重可以根据所述运载工具的所述状态而不同。所述运载工具的所述状态可以包括所述运载工具的不同操作模式。在某些实例中，所述不同的操作模式包括由所述运载工具的操作者选择的模式。在某些实例中，所述不同的操作模式包括所述运载工具的不同自主模式。备选地或附加地，所述运载工具的所述状态取决于所述运载工具是空闲、起飞、着陆、上升、下降、加速、减速、悬停、巡航还是执行特殊操作。可选地，可以例如在1003的步骤期间确定限制。
在步骤1005中，可以基于所述参数的所述处理对所述运载工具施加限制。在某些实例中，施加在所述运载工具上的所述限制可以包括两个或更多个不同的限制。在某些实例中，可以在所述运载工具上同时施加两个或更多个不同的限制。所述限制可以是全局限制，例如，与地理位置或外部对象不相关。所述限制可以使所述运载工具的操作能力与允许的操作相匹配，从而抑制行为的不可预测性。可选地，可以例如实时地或以预定间隔重复步骤1001至1005。所述预定间隔可以等于或小于约0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、200秒、500秒或1000秒。因此，施加在所述运载工具上的所述限制可以例如实时地或以预定时间间隔动态变化。
在某些实例中，施加限制可以包括改变影响所述运载工具操作的限制。在某些实例中，改变限制可能意味着在多个限制之间进行选择。在某些实例中，施加在所述运载工具上的所述限制是实时变化的。例如，施加的所述限制可以在所述运载工具操作期间的任何时间动态地改变。例如，在环境(例如电池放电)中持续飞行和/或环境突然改变(例如温度降低)之后，施加在所述运载工具上的限制可以例如在飞行期间改变。
在某些实例中，施加在所述运载工具上的限制可以包括对所述运载工具的速度、角速度、加速度、角加速度、减速度、角减速度或高度的限制。在某些实例中，可以允许所述运载工具以最大性能能力的10％、20％、30％、40％等进行操作。
在某些实例中，施加在所述运载工具上的所述限制可以阻止所述运载工具执行任务。所述任务可以是所述运载工具起飞。在某些实例中，所述任务可以是进入自主操作模式。所述自主操作模式可以包括航路点飞行、跟踪模式、自主返回和/或自主着陆。
在某些实例中，施加在所述运载工具上的所述限制可以强制所述运载工具执行任务。所述任务可以是强制返回或强制所述运载工具着陆。在某些实例中，所述任务可以是进入自主操作模式。所述自主操作模式可以包括但不限于预热、航路点飞行、跟踪模式、自主返回和/或自主着陆。所述预热模式可以被配置为使所述运载工具的一个或多个电机旋转，使得所述运载工具预热。在某些实例中，所述任务可以是提供告警信号。所述告警信号可以是视觉、听觉或触觉告警信号。
在某些实例中，施加在所述运载工具上的所述限制可以修改用户输入。例如，当所述方法1000进行时，所述用户可以给出输入。可以在与所述运载工具耦接的任何输入设备或接口上提供所述用户输入。例如，可以在与所述运载工具耦接的遥控器或移动设备上给出所述用户输入。例如，可以在所述遥控器上的一个或多个操纵杆上给出所述用户输入。备选地或附加地，可以在移动设备上给出所述用户输入。在某些实例中，可以由所述遥控器或移动设备上的传感器感测所述用户输入。所述传感器可以包括诸如惯性测量单元(imu)、麦克风、相机等的传感器。
所述用户输入可以对限制下的运载工具具有修改的效果。例如，对于在所述遥控器上的操纵杆上的相同程度的致动(例如完全致动)，在限制下的运载工具可能与没有限制的运载工具的行为不同。在某些实例中，基本如通篇所述，所述限制可以减弱所述用户输入的效果。例如，与没有限制的运载工具相比，由所述用户给出的相同用户输入对在所述限制下的所述运载工具可具有减弱的效果。在某些实例中，所述用户输入可以影响所述运载工具方向的变化。与接收相同输入的没有限制的运载工具相比，在所述限制下的所述运载工具方向的所述改变可能会更渐进地发生。在某些实例中，所述用户输入可以影响所述运载工具速度的变化。与接收相同输入的没有限制的运载工具相比，在所述限制下的所述运载工具的速度的所述变化可能会更渐进地发生。在某些实例中，所述用户输入可以影响所述运载工具的高度的变化。与接收相同输入的没有限制的运载工具相比，在所述限制下的所述运载工具的高度变化可能会更渐进地发生。
对所述运载工具施加的所述限制的变化可以防止所述运载工具的故障。改变所述限制可以防止一个或多个电池对于所述运载工具的给定操作而输出的功率不足。在某些实例中，基于所感测的参数，所述一个或多个处理器可以确定由于所述一个或多个电池的功率输出不足而导致所述运载工具不能实现用户输入。例如，基于所感测的参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不发生功率输出问题的情况下进行急转弯。例如，基于所述参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不发生功率输出间题的情况下在某些速度或加速度下操作。例如，基于所述参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不发生功率输出问题的情况下实现某些自主模式。因此，所述一个或多个处理器可以施加限制以使所述运载工具的能力与允许的操作相匹配。
改变所述限制可以防止在所述运载工具操作期间所述一个或多个电池的过度放电。在某些实例中，基于所感测的参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不使所述电池过度放电的情况下实现用户输入。例如，基于所感测的参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不使所述电池过度放电的情况下进行急转弯。例如，基于所述参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不使所述电池过度放电的情况下在某些速度或加速度下操作。例如，基于所述参数，所述一个或多个处理器可以确定所述运载工具无法在不使所述电池过度放电的情况下实现某些自主模式。因此，所述一个或多个处理器可以施加限制以使所述运载工具的能力与允许的操作相匹配。
在某些实例中，改变所述限制可以防止电池保护电路切断所述电池的所述输出。例如，可与所述运载工具操作耦接的电池可以被配置为切断所述电池的输出以防止所述电池的过度放电。由于本公开提供的所述系统通过防止可能使所述电池过度放电的运载工具活动来防止如上所述的过度放电，因此所述电池保护电路的使用可以是受限的。
在某些实例中，改变所述限制可以防止所述uav的不可预测或非预期的行为。在某些实例中，所述不可预测或非预期的行为是所述运载工具的撞毁。在某些实例中，所述不可预测或非预期的行为是失去对所述运载工具的控制。所述运载工具失去控制可能使得所述运载工具不能根据用户的输入进行操作。在某些实例中，由于所述电池保护电路的使用可以是受限的，因此可以防止由于断路引起的所述运载工具撞毁。
在某些实例中，所述uav的所述不可预测或非预期的行为可以是故障。所述故障可与环境条件相关联。例如，非常高和/或非常低的温度可导致所述uav的故障。在某些实例中，基于所感测的参数来改变对所述运载工具施加的所述限制可以防止高于阈值温度的所述运载工具的故障。所述阈值温度可以等于或大于约50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃。在某些实例中，基于所感测的参数来改变施加在所述运载工具上的所述限制可以防止低于阈值温度的所述运载工具的故障。上述阈值温度可以等于或低于约0℃。
在某些实例中，改变施加在所述运载工具上的所述限制使得可与所述运载工具操作耦接的所述一个或多个电池的使用最大化。例如，通过防止使用所述一个或多个电池超过预定的最大输出功率，可以使所述一个或多个电池的使用最大化。在某些实例中，所述预定的最大输出功率可以等于或大于50w、100w、200w、400w、600w、800w、1000w、2000w或4000w。在另一示例中，可以确保使用所述一个或多个电池的所述持续时间高于阈值持续时间。在某些实例中，所述阈值持续时间等于或大于5分钟、7分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时或10小时。
在某些实例中，可以提供用于实现所述方法1000的系统。在方法的上下文中描述的所有要素适用于所述主题系统的所述实践，反之亦然。所述系统可以包括一个或多个处理器，其单独地或共同被配置为：接收关于所述运载工具上的一个或多个电池的参数；处理关于所述一个或多个电池的所述参数；以及基于所述参数的所述处理来改变影响所述运载工具的操作的限制。
在某些实例中，可以提供uav来实现所述方法1000。在方法上下文中描述的所有要素适用于所述主题uav的所述实践，反之亦然。所述uav可以包括所述uav上的一个或多个电池；以及一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述uav上的所述一个或多个电池的参数；处理关于所述一个或多个电池的所述参数；和根据对所述参数的处理，改变影响所述uav操作的限制。
在某些实例中，可以提供非暂时性计算机可读介质来实现所述方法1000。在方法上下文中描述的所有元素适用于所述主题计算机可读介质的所述实践，反之亦然。所述非瞬时计算机可读介质可以包括代码，逻辑或指令，以接收关于所述运载工具上的一个或多个电池的参数；处理关于所述一个或多个电池的参数；和基于对所述参数的所述处理来改变影响所述运载工具的所述操作的限制。
基本上如本文所述，收集关于操作因素的信息或数据可以有助于对所述uav施加适当的限制。在某些实例中，可以通过考虑不同的温度测量来更好地确定所述uav的飞行控制策略。所述飞行控制策略可涉及对所述uav施加一个或多个限制。例如，可以基于可与所述uav操作耦接的电池的温度与所述uav的温度之间的温度差来确定飞行控制策略。在某些实例中，所述温度差可以用于更准确地估计所述电池单元的温度并且用于施加适当的限制，基本如通篇所述。
图11示出了根据实施例的用于利用两个温度传感器进行飞行控制的系统。所述系统可以包括在两个或更多个位置处测量温度的装置。例如，所述系统可以包括测量第一位置处的第一温度和第二位置处的第二温度的装置。在某些实例中，所述第一温度可以是电池的温度。电池可以是可与uav操作耦接的电池。例如，所述电池可以是被配置为装载到uav上的可拆卸电池。备选地，所述电池可以是位于所述uav上的集成电池。在某些实例中，所述电池可以是可与所述uav操作耦接的组件的电池。例如，所述电池可以是可与uav操作耦接的搭载物、附加组件、遥控器、移动设备等的电池。所述第二温度可以是靠近所述第一温度的散热器或热源的温度。在某些实例中，所述第二温度可以是所述环境的温度。
在某些实例中，所述第一温度可借助第一温度传感器1101来测量。在某些实例中，所述第一温度传感器可被配置为测量所述第一温度的近似值。所述第一温度传感器可以包括测量温度的任何装置。在某些实例中，所述第一温度传感器可以直接测量温度(例如摄氏度、华氏度)。备选地，所述第一温度传感器可以间接测量温度。例如，所述第一温度传感器可以包括热敏电阻，并且可以通过测量所述热敏电阻的电阻来间接测量温度。在某些实例中，所述热敏电阻可以是负温度系数(ntc)热敏电阻。
所述第一温度传感器可以位于第一位置。在某些实例中，所述第一位置可以在所述电池上或所述电池附近。例如，所述第一温度传感器可以位于所述电池或电池组的外表上或外表附近。在某些实例中，所述第一温度传感器可以位于等于或小于所述电池外表5cm、4cm、3cm、2cm、1cm或0.5cm的距离处。对于电池组，所述第一温度传感器可以位于所述电池组的电池单元之间。所述第一温度传感器可以被配置为近似所述电池的温度。
在某些实例中，可以借助所述第二温度传感器1103来测量第二温度。在某些实例中，所述第二温度传感器可被配置为测量所述第二温度的近似值。所述第二温度传感器可以包括测量温度的任何装置。在某些实例中，所述第二温度传感器可以直接测量温度(例如摄氏度、华氏度)。备选地，所述第二温度传感器可以间接测量温度。例如，所述第二温度传感器可以包括热敏电阻，并且可以通过测量所述热敏电阻的电阻来间接测量温度。在某些实例中，所述热敏电阻可以是负温度系数(ntc)热敏电阻。
所述第二温度传感器可以位于第二位置。所述第二位置可以在所述uav上。在某些实例中，所述第二位置可以在所述uav上外表上或外表附近。在某些实例中，所述第二位置可以在所述uav的起落架上。在某些实例中，所述第二位置可以在所述uav的壳体的内表部内。备选地，所述第二位置可以在所述uav之外。例如，所述第二位置可以在可与所述uav操作耦接的遥控器或移动设备上。在某些实例中，所述第二位置可以在所述uav的一般性附近，但是不与所述uav操作耦接。例如，所述第二温度传感器可以由与所述uav无关的第三方(例如天气频道、气象台等)来提供，以便为自己的利益测量温度。所述第二温度传感器可以被配置为近似所述uav操作的环境温度。所述第二温度传感器可以被配置为近似可以充当热源并且向所述电池供热的组件的温度。此外，所述第二温度传感器可以被配置为近似可以充当散热器并从电池中带走热量的组件的温度。
一个或多个处理器1105可以接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息。例如，由所述温度传感器感测的所述第一温度和/或所述第二温度可被传送到所述一个或多个处理器。在某些实例中，所述第二温度可以从诸如气象台、应用、通过无线和/或蜂窝连接的天气频道等来源获得，并且可以被发送到所述一个或多个处理器。所述一个或多个处理器可以在所述uav上提供。备选地或附加地，可以在所述uav之外提供所述一个或多个处理器。所述一个或多个处理器可以单独地或共同地处理所接收的信息以例如通过施加限制1109来控制所述uav的飞行。
在某些实例中，所述一个或多个处理器可将所述第二温度(例如所述环境的温度)与一个或多个预定阈值进行比较。所述预定阈值可以等于或低于约0℃、-2℃、-5℃、-10℃、-15℃。在某些实例中，所述预定阈值可以等于或大于约25℃、30℃、35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、85℃或100℃。如果所述第二温度低于所述预定阈值，则所述一个或多个处理器可对所述uav的飞行施加限制。备选地，如果所述第二温度高于所述预定阈值，则所述一个或多个处理器可对所述uav的飞行施加限制。例如，可以禁止所述uav从所述地面起飞。
在某些实例中，处理所述信息可以包括确定参考温度。所述参考温度可以是电池(例如电池单元)的温度的精确近似。在某些实例中，所述参考温度可以是电池的估计内部温度。在某些实例中，所述参考温度可以基于所述第一温度和所述第二温度来确定。在某些实例中，可以通过比较所述第一温度和所述第二温度来部分地确定所述参考温度。当所述第一温度小于所述第二温度时，可以将所述参考温度确定为小于所述第一温度。例如，由于热交换和/或热传导(例如来自所述环境、uav组件等)，所述电池的所述第一温度可能增加，并且所述电池的内部温度可能低于所述第一温度。
在某些实例中，可以通过从所述第一温度减去预定值来计算所述参考温度。所述预定值可以等于或小于约0.1℃、0.2℃、0.5℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、7℃或10℃。在某些实例中，可以通过将所述第一温度乘以预定数来计算所述参考温度。所述预定数量可以等于或小于1。例如，所述预定数量可以等于或小于约0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1。在某些实例中，可以将所述参考温度用作对所述运载工具施加限制时的所述电池的温度。例如，所述参考温度可以用作基本上通篇描述的操作参数。
当所述第一温度大于所述第二温度时，可以将所述参考温度确定为等于所述第一温度。例如，由于热交换和/或热传导(例如来自所述环境、uav组件等)，所述电池的所述第一温度可能降低。然而，所述电池在其操作期间产生的热可以大于耗散的所述热量，并且所述电池的内部温度可以不必高于所述第一温度。在某些实例中，可以将所述参考温度用作对所述运载工具施加限制时的所述电池的温度。例如，所述参考温度可以用作基本上通篇描述的操作参数。
图12示出了根据实施例的用于操作运载工具的方法1200。所述方法1200可以是可使用通篇描述的所述装置和系统的方法的示例。
在步骤1201中，可以测量第一温度。所述第一温度可以是可与所述运载工具操作耦接的电池的温度。可以借助第一温度传感器来测量所述第一温度。所述第一温度传感器可以是任何类型的温度传感器。例如，所述第一温度传感器可以是诸如负温度系数(ntc)热敏电阻的热敏电阻。所述第一温度传感器可以位于第一位置。在某些实例中，所述第一位置可以在运载工具上。可选地，所述第一位置可以在可与所述运载工具操作耦接的电池上或电池附近。例如，所述第一位置可以在所述电池外表的2cm内。在某些实例中，所述电池可以包括电池组。在这种情况下，所述第一位置可以在所述电池组的单元之间。
在步骤1203中，可以测量第二温度。所述第二温度可以是环境温度。所述环境可以是所述运载工具周围的环境。可以借助所述第二温度传感器来测量所述第二温度。所述第二温度传感器可以是任何类型的温度传感器。例如，所述第二温度传感器可以是诸如负温度系数(ntc)热敏电阻的热敏电阻。所述第二温度传感器可以位于第二位置。在某些实例中，所述第二位置可以在所述运载工具上。可选地，所述第二位置可以在所述运载工具的外表上或外表附近。在某些实例中，所述第二位置可以在所述运载工具的起落架上。备选地或附加地，所述第二位置可以在所述运载工具的壳体的内表部内。
步骤1205-1209可以单独地或共同地借助一个或多个处理器来完成。所述一个或多个处理器可以在所述运载工具上。备选地或附加地，所述一个或多个处理器可以可与所述运载工具操作耦接，但是可以在所述运载工具之外。例如，所述一个或多个处理器可以位于与所述运载工具耦接的控制器或移动设备上。
在步骤1205中，可以接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息，并且在步骤1207中，可以处理接收到的信息。在某些实例中，处理所述信息可以包括将所述第二温度与温度阈值进行比较。所述温度阈值可以等于或低于约0℃、-2℃、-5℃、-10℃、-15℃或更低。在某些实例中，如果所述第二温度低于所述温度阈值，则可以防止所述运载工具起飞。
在某些实例中，处理所述信息可以包括确定参考温度。在某些实例中，所述参考温度可以是电池的估计内部温度。在某些实例中，所述参考温度可以基于所述第一温度和所述第二温度来确定。
可以通过比较所述第一温度和所述第二温度来部分地确定所述参考温度。在某些实例中，当所述第一温度小于所述第二温度时，可以将所述参考温度确定为小于所述第一温度。例如，可以通过从所述第一温度减去预定值来将所述参考温度确定为小于所述第一温度。例如，通过将所述第一温度乘以预定数，可以将所述参考温度确定为小于所述第一温度。所述预定数量可以等于或小于1。例如，所述预定数量可以等于或小于约0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1。在某些实例中，当所述第一温度大于所述第二温度时，可以将所述参考温度确定为等于所述第一温度。在某些实例中，当所述第一温度等于所述第二温度时，所述参考温度被确定为等于所述第一温度。
在步骤1209中，可以基于所处理的信息来确定和/或施加影响所述运载工具的操作的限制。例如，在步骤1207中确定的参考温度可用于确定和/或施加对上述运载工具的限制。在某些实例中，所述参考温度可以用作可与所述uav操作耦接的电池的温度的代表。在某些实例中，所述参考温度可以用作可与所述uav操作耦接的电池的比上述第一温度或所述第二温度更准确的温度。因此，与当所述第一温度等于或大于所述第二温度相比，当所述第一温度小于所述第二温度时，所述运载工具的操作者可以对所述运载工具的操作具有较少的控制。在某些实例中，当所述第一温度小于所述第二温度时，所述运载工具可被配置为进入预热模式，基本上如本文所述。例如，所述预热模式可以被配置为使运载工具的一个或多个电机旋转，使得所述运载工具预热。可选地，可以例如实时地或以预定间隔重复步骤1201至1209。所述预定间隔可以等于或小于约0.01秒、0.02秒、0.05秒、0.1秒、0.2秒、0.5秒、1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、50秒、100秒、200秒、500秒或1000秒。因此，施加在所述运载工具上的所述限制可以例如实时地或以预定时间间隔动态变化。
在某些实例中，可以提供用于实现所述方法1200的系统。在方法的上下文中描述的所有要素适用于所述主题系统的所述实践，反之亦然。所述系统可以包括：位于第一位置的第一温度传感器，被配置为测量第一温度；位于第二位置的第二温度传感器，被配置为测量第二温度；一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息；处理所述信息；并且基于处理后的信息施加影响所述运载工具的操作的限制。
在某些实例中，可以提供uav来实现所述方法1200。在方法上下文中描述的所有要素适用于所述主题uav的所述实践，反之亦然。所述uav可以包括：影响所述uav飞行的一个或多个推进单元；位于第一位置的第一温度传感器，被配置为测量第一温度；位于第二位置的第二温度传感器，被配置为测量第二温度；一个或多个处理器，单独地或共同被配置为：接收关于所述第一温度和/或所述第二温度的信息；处理所述信息；以及基于处理后的信息，施加影响所述运载工具的操作的限制。
在某些实例中，可以提供非暂时性计算机可读介质来实现所述方法1200。在方法上下文中描述的所有要素适用于所述主题计算机可读介质的所述实践，反之亦然。所述计算机可读介质可以包括执行以下操作的代码、逻辑或指令：接收关于在第一位置测量的第一温度和/或在第二位置测量的第二温度的信息；处理所述信息；以及基于处理后的信息，施加影响所述运载工具的操作的限制。
本文提供的系统、设备和方法可以使uav的飞行控制能够以提高的效率和可预测性操作。通过使所述uav能够考虑到对所述uav施加限制的各种操作因素或参数，所述uav的操作能力可以与所述uav允许的操作能力相匹配，使所述uav能够根据需要在各种环境和条件下操作。另外，通过使向所述uav供电的电池系统的特性与动力系统匹配，防止了所述电池的不足和/或过度的功率输出，这可使得所述电池的寿命增加，从而防止事故(例如，所述uav撞毁)，并最大限度地利用所述电池。
本文描述的系统、设备和方法可以应用于各种可移动对象。如前所述，本文对飞行器的任何描述可以适用于任何可移动对象并用于任何可移动对象。本发明的可移动对象可以被配置为在任何合适的环境中移动，例如在空中(例如，固定翼飞机、旋转翼飞机、或没有固定翼或旋转翼的飞机)；在水中(例如船舶或潜艇)；在地面上(例如汽车，诸如轿车、卡车、巴士、面包车、摩托车；可移动的结构或框架，诸如棒、钓竿；或火车)；在地面下(例如，地铁)；在太空(例如，太空飞船、卫星或探针)，或这些环境的任何组合。所述可移动对象可以是运载工具，诸如本文别处描述的运载工具。在一些实施例中，所述可移动对象可以安装在诸如人或动物的活体上。合适的动物可以包括禽类、犬类、猫类、马类、牛类、羊类、猪类、海豚类、啮齿类或昆虫类。
所述可移动对象可以相对于六个自由度(例如三个平移自由度和三个旋转自由度)在所述环境内自由移动。备选地，所述可移动对象的所述运动可以相对于一个或多个自由度(例如通过预定的路径、轨道或朝向)进行限制。所述运动可由任何合适的致动机构(例如发动机或电机)来致动。所述可移动对象的所述致动机构可以由任何合适的能源(例如电能、磁能、太阳能、风能、重力、化学能、核能或其任何合适的组合)供电。所述可移动对象可以经由推进系统自驱动，如本文别处所述。所述推进系统可以可选地在能源(例如电能、磁能、太阳能、风能、重力、化学能、核能或其任何合适的组合)上操作。备选地，所述可移动对象可以由生物搭载。
在某些实例中，所述可移动对象可以是运载工具。合适的运载工具可以包括水中运载工具、飞行器、太空运载工具或地面运载工具。例如，飞行器可以是固定翼飞机(例如飞机、滑翔机)、旋转翼飞机(例如直升机、旋翼飞机)、具有固定翼和旋转翼的飞机，或没有固定翼和旋转翼的飞机(例如，飞艇、热气球)。运载工具可以自驱动，例如通过空气、在水中或水下、在太空中，或在地面上或地下自驱动。自驱动运载工具可以利用推进系统，例如包括一个或多个发动机、电机、轮子、轴、磁体、旋翼、螺旋桨、叶片、喷嘴或其任何合适的组合的动力系统。在某些实例中，所述推进系统可以用于使所述可移动对象从表面起飞、在表面上降落、保持其当前位置和/或朝向(例如，悬停)、改变朝向和/或改变位置。
所述可移动对象可以由使用者遥控，也可由乘员在所述可移动对象内或对所述可移动对象进行局部控制。在一些实施例中，所述可移动对象是诸如uav的无人可移动对象。诸如uav的无人可移动对象可以在所述可移动对象上没有乘员。所述可移动对象可以由人或自主控制系统(例如，计算机控制系统)或其任何合适的组合来控制。所述可移动对象可以是自主的或半自主的机器人，例如配置有人工智能的机器人。
可移动对象可以具有任何合适的大小和/或尺寸。在一些实施例中，所述可移动对象可以具有在所述运载工具内或所述运载工具上有人类乘员的大小和/或尺寸。备选地，所述可移动对象的大小和/或尺寸可以小于能够在所述运载工具内部或所述运载工具上有人类乘员的大小和/或尺寸。所述可移动对象的大小和/或尺寸可以适于被人抬起或携带。备选地，所述可移动对象可以大于适于被人抬起或携带的大小和/或尺寸。在某些实例中，所述可移动对象可以具有小于或等于约如下值的最大尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径、对角线)：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。所述最大尺寸可以大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如，所述可移动对象的相对旋翼的轴之间的所述距离可以小于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。备选地，相对旋翼的轴之间的所述距离可以大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。
在一些实施例中，所述可移动对象的体积可以小于100cm×100cm×100cm，小于50cm×50cm×30cm，或小于5cm×5cm×3cm。所述可移动对象的总体积可以小于或等于约：1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。相反，所述可移动对象的所述总体积可以大于或等于约：1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3或10m3。
在一些实施例中，所述可移动对象可以具有小于或等于约如下值的占地面积(其可以指由所述可移动对象包围的横向横截面积)：32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。相反，所述占地面积可以大于或等于约：32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2或5cm2。
在某些实例中，所述可移动对象的重量可以不超过1000kg。所述可移动对象的所述重量可以小于或等于约：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反，重量可以大于或等于约：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。
在一些实施例中，所述可移动对象相对于由所述可移动对象承载的负载可以较小。所述负载可以包括搭载物和/或载体，如下面进一步详细描述的。在某些示例中，可移动对象重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1∶1。在某些实例中，可移动对象重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1∶1。可选地，载体重量与负载重量之比可以大于、小于或等于约1∶1。当需要时，可移动对象重量与负载重量之比可以小于或等于：1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶10或甚至更少。相反，可移动对象重量与负载重量之比也可以大于或等于：2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、10∶1或甚至更大。
在一些实施例中，所述可移动对象可以具有低能耗。例如，所述可移动对象可以使用小于约：5w/h、4w/h、3w/h、2w/h、1w/h或更小。在某些实例中，所述可移动对象的载体可具有低的能耗。例如，所述载体可使用小于约：5w/h、4w/h、3w/h、2w/h、1w/h或更小。可选地，所述可移动对象的搭载物可以具有低能耗，例如小于约：5w/h、4w/h、3w/h、2w/h、1w/h或更小。
图13示出了根据本发明的实施例的uav(uav)1300。uav可以是如本文所述的可移动对象的示例。所述uav1300可以包括具有四个旋翼1302、1304、1306和1308的推进系统。可以提供任何数量的旋翼(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个)。所述uav的所述旋翼、旋翼组件或其他推进系统可以使得所述uav能够悬停/保持位置、改变朝向和/或改变位置。相对旋翼的轴之间的所述距离可以是任何合适的长度1310。例如，所述长度1310可以小于或等于1m、或小于等于5m。在一些实施例中，所述长度1310可以在1cm至7m、70cm至2m，或5cm至5m的范围内。本文uav的任何描述可以应用于可移动对象，例如不同类型的可移动对象，并且反之亦然。所述uav可以使用如本文所述的辅助起飞系统或方法。
在一些实施例中，所述可移动对象可被配置为搭载负载。所述负载可以包括乘客、货物、装备、仪器等中的一个或多个。所述负载可以设置在壳体内。所述壳体可以与所述可移动对象的壳体分离，或是所述可移动对象的壳体的一部分。备选地，所述负载可以设置有壳体，而所述可移动对象没有壳体。备选地，可以在没有壳体的情况下提供所述负载的部分或整个负载。所述负载可以相对于可移动对象刚性固定。可选地，所述负载可以相对于所述可移动对象是可移动的(例如，相对于所述可移动对象可平移或可旋转)。所述负载可以包括搭载物和/或载体，如本文别处所描述的。
在一些实施例中，所述可移动对象、载体和搭载物相对于固定参考系(例如，所述周围环境)和/或彼此的所述运动可由终端控制。所述终端可以是远离所述可移动对象、载体和/或搭载物的遥控器设备。终端可以放置在或固定在支撑平台上。备选地，所述终端可以是手持式或可穿戴式设备。例如，所述终端可以包括智能电话、平板电脑、膝上型电脑、计算机、眼镜、手套、头盔、麦克风或其合适的组合。所述终端可以包括诸如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏或显示器之类的用户接口。可以使用任何合适的用户输入来与所述终端进行交互，诸如手动输入的命令、语音控制、手势控制或位置控制(例如，通过所述终端的移动、位置或倾斜)。
所述终端可以用于控制所述可移动对象、载体和/或搭载物的任何合适的状态。例如，所述终端可以用于控制所述可移动对象、载体和/或搭载物相对于固定参考系和/或彼此的所述位置和/或朝向。在一些实施例中，所述终端可用于控制所述可移动对象、载体和/或搭载物的各个元件，例如所述载体的所述致动组件、所述搭载物的传感器或所述搭载物的发射器。所述终端可以包括适于与所述可移动对象、载体或搭载物中的一个或多个通信的无线通信设备。
所述终端可以包括用于观看所述可移动对象、载体和/或搭载物的信息的合适的显示单元。例如，所述终端可以被配置为显示所述可移动对象、载体和/或搭载物的关于位置、平移速度、平移加速度、朝向、角速度、角加速度或其任何合适的组合方面的信息。在一些实施例中，所述终端可以显示由所述搭载物提供的信息，例如由功能性搭载物提供的数据(例如，由相机或其他图像捕获设备记录的图像)。
可选地，相同的终端可以控制所述可移动对象、载体和/或搭载物，或所述可移动对象、载体和/或搭载物的状态，以及接收和/或显示来自所述可移动对象、载体和/或搭载物的信息。例如，终端可以在显示由所述搭载物捕获的图像数据或关于所述搭载物的所述位置的信息的同时，控制所述搭载物相对于环境的定位。备选地，不同的终端可以用于不同的功能。例如，第一终端可以控制所述可移动对象、载体和/或搭载物的运动或状态，而第二终端可以接收和/或显示来自所述可移动对象、载体和/或搭载物的信息。例如，第一终端可以用于控制所述搭载物相对于环境的所述定位，而第二终端显示由所述搭载物捕获的图像数据。在可移动对象和用于控制所述可移动对象并接收数据的集成终端之间，或在所述可移动对象与用于控制所述可移动对象并接收数据的多个终端之间，可以利用各种通信模式。例如，在所述可移动对象和用于控制所述可移动对象并从所述可移动对象接收数据的所述终端之间，可以形成至少两种不同的通信模式。
图14示出了根据实施例的包括载体1402和搭载物1404的可移动对象1400。虽然所述可移动对象1400被描绘为飞机，但是该描述并不旨在限制，并且可以使用任何合适类型的可移动对象，如本文前面所述。本领域技术人员将理解，本文在飞机系统的上下文中描述的任何实施例可以应用于任何合适的可移动对象(例如，uav)。在某些实例中，所述搭载物1404可以设置在所述可移动对象1400上，而不需要所述载体1402。所述可移动对象1400可以包括推进机构1406、感测系统1408和通信系统1410。
如前所述，推进机构1406可以包括旋翼、螺旋桨、叶片、发动机、电机、轮子、轴、磁体或喷嘴中的一个或多个。所述可移动对象可以具有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个，或四个或更多个推进机构。全部所述推进机构可以是相同类型的。备选地，一个或多个推进机构可以是不同类型的推进机构。所述推进机构1406可以使用诸如本文别处所述的支撑元件(例如，驱动轴)的任何合适的装置安装在所述可移动对象1400上。所述推进机构1406可以安装在所述可移动对象1400的任何合适的部分上，诸如顶部、底部、前部、后部、侧面或其合适的组合。
在一些实施例中，所述推进机构1406可以使所述可移动对象800能够垂直地从表面起飞或垂直地降落在表面上，而不需要所述可移动对象1400的任何水平移动(例如，无需沿着跑道行进)。可选地，所述推进机构1406可以可操作地允许所述可移动对象1400以特定位置和/或朝向悬停在空中。所述推进机构1400中的一个或多个可以独立于其它推进机构受到控制。备选地，所述推进机构1400可以被配置为同时受到控制。例如，所述可移动对象1400可以具有多个水平朝向的旋翼，其可以向所述可移动对象提供升力和/或推力。可以致动所述多个水平朝向的旋翼以向所述可移动对象1400提供垂直起飞、垂直着陆和悬停能力。在一些实施例中，所述水平朝向旋翼中的一个或多个可沿顺时针方向旋转，而所述水平旋翼中的一个或多个可沿逆时针方向旋转。例如，顺时针旋翼的数量可以等于逆时针旋翼的数量。为了控制由每个旋翼产生的所述升力和/或推力，从而调整所述可移动对象1400的所述空间部署、速度和/或加速度(例如，相对于最多三个平移度和三个旋转度)，可以独立地改变每个所述水平朝向的旋翼的转速。
所述感测系统1408可以包括可感测所述可移动对象1400的所述空间部署、速度和/或加速度的一个或多个传感器(例如，相对于高达三个平移度和高达三个旋转度)。所述一个或多个传感器可以包括全球定位系统(gps)传感器、运动传感器、惯性传感器、近距离传感器或图像传感器。所述感测系统1408提供的所述感测数据可用于(例如，使用合适的处理单元和/或控制模块，如下所述)控制所述可移动对象1400的所述空间部署、速度和/或朝向。备选地，所述感测系统1408可用于提供关于所述可移动对象周围的所述环境的数据，例如天气条件、接近潜在障碍物、地理特征的位置、人造结构的位置等。
所述通信系统1410能够经由无线信号1416与具有通信系统1414的终端1412进行通信。所述通信系统1410、1414可以包括适合于无线通信的任何数量的发射机、接收机和/或收发机。所述通信可以是单向通信，使得数据只能在一个方向上传输。例如，单向通信可以仅涉及所述可移动对象1400向所述终端1412发送数据，反之亦然。所述数据可以从所述通信系统1410的一个或多个发射机发送到所述通信系统1412的一个或多个接收机，或反之亦然。备选地，所述通信可以是双向通信，使得可以在所述可移动对象1400和所述终端1412之间的两个方向上发送数据。所述双向通信可以涉及将所述通信系统1410的一个或多个发射机的数据发送到所述通信系统1414的一个或多个接收机，并且反之亦然。
在一些实施例中，所述终端1412可以向所述可移动对象1400、载体1402和搭载物1404中的一个或多个提供控制数据，并且从所述可移动对象1400、载体1402和搭载物1404中的一个或多个接收信息(例如，所述可移动对象、载体或搭载物的位置和/或运动信息；由所述搭载物感测的数据，例如由所述搭载物相机捕获的图像数据)。在某些实例中，来自所述终端的控制数据可以包括用于所述可移动对象、载体和/或搭载物的相对位置、移动、致动或控制的指令。例如，所述控制数据可以导致所述可移动对象的所述位置和/或朝向的修改(例如，通过所述推进机构1406的控制)或所述搭载物相对于所述可移动对象的移动(例如，通过所述载体1402的控制)。来自所述终端的所述控制数据可以导致对所述搭载物的控制，诸如对相机或其他图像捕获设备的所述操作的控制(例如，拍摄静止或运动的图片、放大或缩小、打开或关闭、切换成像模式、改变图像分辨率、改变焦点、改变景深、改变曝光时间、改变视角或视野)。在某些实例中，来自所述可移动对象、载体和/或搭载物的所述通信可以包括来自(例如，所述感测系统1408或所述搭载物1404的)一个或多个传感器的信息。所述通信可以包括来自一个或多个不同类型的传感器(例如，gps传感器、运动传感器、惯性传感器、近距离传感器或图像传感器)的感测信息。这样的信息可以涉及所述可移动对象、载体和/或搭载物的所述定位(例如位置，朝向)、移动或加速度。来自搭载物的这种信息可以包括由所述搭载物捕获的数据或所述搭载物的感测状态。由所述终端1412发送提供的所述控制数据可以被配置为控制所述可移动对象1400、载体1402或搭载物1404中的一个或多个的状态。备选地或组合地，所述载体1402和搭载物1404也可以各自包括被配置为与终端1412进行通信的通信模块，使得所述终端可以独立地与所述可移动对象1400、载体1402和有效负载1404中的每一个进行通信并对其控制。
在一些实施例中，所述可移动对象1400可被配置为与除了所述终端1412之外的或代替所述终端1412的另一远程设备通信。所述终端1412还可以被配置为与另一远程设备以及所述可移动对象1400进行通信。例如，所述可移动对象1400和/或终端1412可以与另一可移动对象或另一可移动对象的载体或搭载物通信。当需要时，所述远程设备可以是第二终端或其他计算设备(例如，计算机、膝上型电脑、平板电脑、智能电话或其他移动设备)。所述远程设备可以被配置为向所述可移动对象1400发送数据、从所述可移动对象1400接收数据、向所述终端1412发送数据，和/或从所述终端1412接收数据。可选地，所述远程设备可以连接到因特网或其他电信网络，使得从所述可移动对象1400和/或终端1412接收的数据可以上传到网站或服务器。
图15是根据实施例的用于控制可移动对象的系统1500的框图的示意图。所述系统1500可以与本文公开的所述系统、设备和方法的任何合适的实施例结合使用。所述系统1500可以包括感测模块1502、处理单元1504、非暂时性计算机可读介质1506、控制模块1508和通信模块1510。
所述感测模块1502可以利用以不同方式收集与所述可移动对象有关的信息的不同类型的传感器。不同类型的传感器可以感测不同类型的信号或来自不同源的信号。例如，所述传感器可以包括惯性传感器、gps传感器、近距离传感器(例如，激光雷达)或视觉/图像传感器(例如，相机)。所述感测模块1502可以可操作地耦接到具有多个处理器的处理单元1504。在一些实施例中，所述感测模块可以可操作地耦接到被配置为直接将感测数据传输到合适的外部设备或系统的传输模块1512(例如，wi-fi图像传输模块)。例如，所述传输模块1512可以用于将由所述感测模块1502的相机拍摄的图像发送到远程终端。
处理单元1504可以具有一个或多个处理器，诸如可编程处理器(例如，中央处理单元(cpu))。所述处理单元1504可以可操作地耦接到非暂时性计算机可读介质1506。所述非暂时性计算机可读介质1506可以存储可由所述处理单元1504执行的用于执行一个或多个步骤的逻辑、代码和/或程序指令。所述非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如，可移动介质或诸如sd卡或随机存取存储器(ram)的外部储存器)。在一些实施例中，来自所述感测模块1502的数据可以直接传送到并存储在所述非暂时性计算机可读介质1506的所述存储单元中。所述非暂时性计算机可读介质1506的所述存储单元可以存储逻辑、代码和/或程序指令，其可由所述处理单元1504执行，以执行本文描述的所述方法的任何合适的实施例。例如，所述处理单元1504可以被配置为执行使所述处理单元1504的一个或多个处理器分析由所述感测模块产生的感测数据的指令。所述存储单元可以存储来自所述感测模块的感测数据以由所述处理单元1504处理。在一些实施例中，所述非暂时性计算机可读介质1506的所述存储单元可用于存储由所述处理单元1504产生的所述处理结果。
在一些实施例中，所述处理单元1504可以可操作地耦接到被配置为控制所述可移动对象的状态的控制模块1508。例如，所述控制模块1508可以被配置为控制所述可移动对象的所述推进机构，以相对于六个自由度调节所述可移动对象的空间部署、速度和/或加速度。备选地或组合地，所述控制模块1508可以控制载体、搭载物或感测模块的状态中的一个或多个。
处理单元1504可以可操作地耦接到被配置为从一个或多个外部设备(例如，终端、显示设备或其他遥控器)发送和/或接收数据的通信模块1510。可以使用任何合适的通信方式，例如有线通信或无线通信。例如，所述通信模块1510可以利用局域网(lan)、广域网(wan)、红外线、无线电、wifi、点对点(p2p)网络、电信网络、云通信等中的一个或多个。可选地，可以使用中继站，例如塔、卫星或移动站。无线通信可以是接近度相关的或接近度不相关的。在一些实施例中，通信可能需要或可能不需要视距。所述通信模块1510可以发送和/或接收以下一个或多个：来自所述感测模块1502的感测数据，由所述处理单元1504产生的处理结果、预定控制数据、来自终端或遥控器的用户命令等。
所述系统1500的所述组件可以以任何合适的配置布置。例如，所述系统1500的一个或多个所述组件可以位于所述可移动对象、载体、搭载物、终端、感测系统上或与上述一个或多个通信的附加的外部设备上。另外，尽管图15描绘了单个处理单元1504和单个非暂时性计算机可读介质1506，本领域技术人员将理解，这并非意在限制，并且所述系统1500可以包括所述多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质。在一些实施例中，多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质中的一个或多个可以位于不同的位置，例如位于所述可移动对象、载体、搭载物、终端、感测模块、与上述一个或多个通信的附加外部设备、或其合适组合上，使得由所述系统1500执行的所述处理和/或存储功能的任何合适方面可以发生在前述位置中的一个或多个位置。
本文所用的a和/或b包括a或b的一个或多个，以及它们的组合，例如a和b。应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、组件、区域和/或部分，但是这些元件、组件、区域和/或部分不应该受这些词语的限制。这些词语仅用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域或部分可以被称为第二元件、组件、区域或部分，而不脱离本发明的教导。
本文使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，词语“包括”或“包含”和/或其变形指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
此外，在本文中可以使用诸如“下”或“底”和“上”或“顶”的相对词语来描述一个元件与如图所示的其它元件的关系。应当理解，除了附图中所示的朝向之外，相对词语旨在包括元件的不同朝向。例如，如果一个图中的元件被翻转，则被描述为位于其它元件“下”侧的元件随后将被定向在其它元件的“上”侧。因此，示例性词语“下”可以包含“下”和“上”朝向，这取决于图的特定朝向。类似地，如果一个图中的元素被翻转，则被描述为在其他元素“下方”或“下面”的元素将被定向在其他元素“上方”。因此，“下方”或“下面”的示例性词语可以包括上、下朝向。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施例仅以示例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员将会想到许多变化、改变和替代方式。应当理解，在实施本发明时可以采用本文所述的本发明的实施例的各种替代方案。本文描述的实施例的许多不同组合是可能的，并且这样的组合被认为是本公开的一部分。此外，结合本文任何一个实施例讨论的所有特征可以容易地适用于本文的其它实施例。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并且这些权利要求及其等同物的范围内的方法和结构由此被涵盖。
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