1.本发明的实施例涉及管理自主机器人系统(autonomous robotic system)的领域；并且更具体地说，涉及基于如自适应虚拟非活人员的交换机(adaptive virtual dead man’s switch)所指示的与远程控制中心的通信信道的状态来管理自主机器人系统的操作。
背景技术：
2.对使用自主机器人系统(ars)，包括无人空中载具(uav)和自动导引载具(agv)以用于遍及社会的各种各样的应用，存在越来越多的兴趣。例如，递送服务、空中摄影和电影制作、用于农业的遥感作业(task)、城市规划、土木工程，以及对公共安全和救援服务的支持。为了服务这些应用，ars正在以越来越快的步调发展。
3.在受控环境和封闭测试轨道中开发和测试的ars此后被部署在现场环境中。例如，在过去的几年里，ars已经被部署在真实世界/现场环境中。这包括自动驾驶班车、自主货运卡车、建筑和农业载具、监视和递送uav/无人机，以及仓库库存跟踪机器人的部署。随着所有这些进展，ars正在进入新的发展阶段，其中有效操作和扩展(scaling)的主要焦点在建造原型，目的是证明自主操作的技术可行性。随着有效操作和扩展成为ars部署的主要焦点，在评估连接性选项时，全球广域连接性和服务的整合将占据核心地位。
技术实现要素：
4.描述了一种用于基于自主机器人系统和远程控制中心之间的连接状态管理自主机器人系统的操作的方法，所述方法管理自主机器人系统的操作。所述方法包括：由自主机器人系统确定连接性能度量的集合，所述连接性能度量指示自主机器人系统和远程控制中心之间的连接在任务期间的当前性能特性；基于连接性能度量的所述集合，由自主机器人系统从用于自主机器人系统的安全包络描述(safety envelope description)的集合中确定第一安全包络描述，其中安全包络描述的所述集合中的每个安全包络描述包括连接性能度量到可操作参数(operational parameters)的映射，所述可操作参数定义用于自主机器人系统的操作参数(operatingparameters)，并且所述第一安全包络描述将连接性能度量的所述集合映射到可操作参数的第一集合；由自主机器人系统确定可操作参数的所述第一集合不同于自主机器人系统当前正在使用的可操作参数的第二集合；以及响应于确定可操作参数的所述第一集合不同于可操作参数的所述第二集合，由自主机器人系统应用可操作参数的所述第一集合，使得可操作参数的所述第一集合在所述任务期间管控自主机器人系统的操作。
5.描述了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储指令，所述指令当由通过连接与远程控制中心通信的自主机器人系统的一个或多个处理器的集合执行时，使得计算装置；确定连接性能度量的集合，所述连接性能度量指示在任务期间自主机器人系统与远程控制中心之间的所述连接的当前性能特性；基于连接性能度量的所
述集合，从用于自主机器人系统的安全包络描述的集合中确定第一安全包络描述，其中，安全包络描述的所述集合中的每个安全包络描述包括连接性能度量到可操作参数的映射，所述可操作参数定义用于自主机器人系统的操作参数，并且第一安全包络描述将连接性能度量的所述集合映射到可操作参数的第一集合；确定可操作参数的所述第一集合不同于自主机器人系统当前正在使用的可操作参数的第二集合；以及响应于确定可操作参数的所述第一集合不同于可操作参数的所述第二集合，应用可操作参数的所述第一集合，使得可操作参数的所述第一集合在所述任务期间管控自主机器人系统的操作。
6.所述实施例描述了自适应虚拟非活人员的交换机(avdms)的实现，其为优化自主机器人系统的操作提供了一种可实践的方法。特别地，avdms的操作协助遵守不同的连接性状况下的具体安全要求。
附图说明
7.通过参考以下用于说明本发明的实施例的描述和附图，可最好地理解本发明。在附图中：
8.图1图示根据一个示例实施例的用于在来自远程控制中心(rcc)的支持下管理自主机器人系统(ars)的集合的操作的无人交通系统。
9.图2图示根据一个示例实施例的ars的框图。
10.图3图示根据一个示例实施例的自适应虚拟非活人员的交换机(avdms)ars装置的组件图。
11.图4a示出根据一个示例实施例的将连接性性能度量/参数映射到可操作参数集合的安全包络定义(sed)的集合。
12.图4b示出根据一个示例实施例的将连接性性能度量/参数和环境状况映射到可操作参数集合的安全包络定义(sed)的集合。
13.图5图示根据一个示例实施例的avdms rcc装置的组件图。
14.图6图示根据一个示例实施例的用于在来自远程控制中心(rcc)和中间控制实体(ice)的支持下管理自主机器人系统(ars)的集合的操作的无人交通系统。
15.图7图示根据一个实施例的用于基于自主机器人系统和远程控制中心之间的连接状态管理自主机器人系统的操作的方法，该方法管理自主机器人系统的操作。
16.图8图示根据一个示例实施例的计算/联网装置。
具体实施方式
17.在以下描述中，阐述了大量具体细节。然而，要理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其它实例中，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免使本说明书的理解模糊不清。利用所包含的描述，本领域普通技术人员将能够在不过度实验的情况下实现适当的功能性。
18.带括号的文本和具有虚线边框(例如，长虚线、短虚线、点虚线和点)的框在本文中用于图示向本发明的实施例添加额外特征的可选操作。然而，这种符号不应被认为意味着在本发明的某些实施例中，这些是唯一的选项或可选操作和/或具有实线边框的框不是可选的。
19.本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，此类用语不一定是指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，都认为结合其它实施例来实现(affect)这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。
20.在以下描述和权利要求中，可使用术语“耦合”和“连接”连同它们的派生词。应当理解，这些术语不意在作为彼此的同义词。“耦合”用于指示可以或者可以不彼此直接物理或电接触的两个或更多元件彼此协作或交互。“连接”用于指示在彼此耦合的两个或更多元件之间的通信的建立。
21.电子装置使用机器可读介质(也称为计算机可读介质)来(内部地和/或通过网络与其他电子装置一起)存储和传送代码(其由软件指令组成，并且有时称为计算机程序代码或计算机程序)和/或数据，所述机器可读介质诸如机器可读存储介质(例如，磁盘、光盘、只读存储器(rom)、闪存装置、相变存储器)和机器可读传送介质(也称为载体)(例如，电、光、无线电、声或其他形式的传播信号——诸如载波、红外信号)。因此，电子装置(例如，计算机)包括硬件和软件，诸如一个或多个处理器的集合，其耦合到一个或多个机器可读存储介质以存储用于在处理器的所述集合上执行的代码和/或以存储数据。例如，电子装置可包括非易失性存储器，所述非易失性存储器包含代码，因为即使当电子装置关闭时，非易失性存储器也能够持续保留代码，并且当电子装置开启时，要由该电子装置的(一个或多个)处理器执行的代码部分通常从该电子装置的较慢的非易失性存储器复制到易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram))中。通常的电子装置还包括用于与其他电子装置建立网络连接(以使用传播信号来传送和/或接收代码和/或数据)的物理网络接口的集合或一个或多个物理网络接口。本发明的实施例的一个或多个部分可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现。
22.图1示出根据一个示例实施例的用于管理自主机器人系统(ars)104的集合的操作的无人交通系统100。如本文所使用，ars 104可以是无人空中载具(uav)(有时称为无人机或无人航空器系统(uas))和/或自动导引载具(agv)(即，在地面上或在水中操作的载具)。无人交通系统100可用于管理ars 104的操作，包括路径和可操作参数(例如，最大速率和/或最大高度)，所述ars 104由对应的ars操作者106(例如，人类操作者)经由远程控制中心(rcc)108监管和/或拥有。例如，如图1中所示，ars操作者106
1-106
p
耦合到rcc 108，以便控制和/或监测一个或多个ars 104
1-104n。例如，一个ars操作者106能够管理一个或多个ars 104。在一些实施例中，ars操作者106可利用电子装置(例如，智能手机、平板电脑、膝上型电脑等)用于与rcc 108连接和通信，以管理一个或多个ars 104。
23.虽然关于管理ars 104的ars操作者106的集合来描述，但ars 104可以是自主的，使得ars操作者106经由rcc 108向ars 104提供一般导引。例如，ars操作者106可为ars 104提供要完成的任务或目标，并且ars 104自主地实行任务和/或达成目标，而无需与ars操作者106进一步交互。正如下面将更详细描述的那样，ars 104可基于由ars 104和rcc 108之间的通信信道110的状态和/或ars 104在其中操作的环境所决定的可操作参数的变化集合来达成任务或作业的集合。
24.如图1中所示，ars 104
1-104n经由网络102的集合耦合到rcc 108。网络102的集合
(有时称为网络102)可以是任何网络的组合，包括蜂窝网络的组合。在一些实施例中，网络102的集合能够包括第3代合作伙伴计划(3gpp)网络系统。例如，网络102的集合可包括演进的通用移动通信系统(umts)陆地无线接入网(e-utran)、通用陆地无线接入网(utran)和/或全球移动通信系统(gsm)增强型数据速率gsm演进(edge)无线接入网(geran)。网络102的集合可由网络操作者(例如，蜂窝网络操作者)管理，并且ars 104可各自是这些网络102中的一个或多个订户。网络102的集合可包括各种网络装置。在一些实施例中，每个网络装置可以是能够与其它电子装置(例如，其它网络装置、用户设备装置(诸如ars 104)、无线电基站等)通信连接的电子装置。在某些实施例中，网络装置可包括向其它电子装置，例如用户设备装置(ue)提供无线无线电网络接入的无线电接入特征(例如，“无线电接入网络装置”可指这样的网络装置)。例如，网络装置可以是基站，如长期演进(lte)中的enodeb，宽带码分多址(wcdma)中的nodeb，或其它类型的基站，以及无线网络控制器(rnc)，基站控制器(bsc)，或其它类型的控制节点。这些网络装置中的每个(其包括无线电接入特征，以为其它电子装置提供无线无线电网络接入)可称为小区、塔、蜂窝塔或类似物。如下面将更详细地描述，网络102的集合经由对应的信道110
1-110
x
(有时称为连接110
1-110
x
)促进ars 104
1-104n和rcc 108之间的消息的传送。
25.如上所述，ars 104
1-104n可以是任何类型的机器人载具或系统，包括那些完全自主的(例如，完全不在人类操作者(例如，ars操作者106
1-106
p
)辅助下执行任务或达成目标的ars 104)或部分自主的(例如，仅部分在人类操作者的协助下执行任务的ars 104)。
26.图2示出根据一个示例实施例的ars 104的框图。ars 104的每个元件将在下面通过示例的方式描述，并且要理解，每个ars 104可包括比本文示出和描述的那些组件更多或更少的组件。
27.如图2中所示，ars 104可包括由一个或多个发动机控制器204控制的发动机202
1-202n的集合，所述一个或多个发动机控制器204控制发动机202
1-202n的旋转速度(例如，每分钟转数)。如本文所使用，术语引擎可与术语发动机同义地使用，并且应指定将一种形式的能量转换成机械能的机器。例如，发动机202
1-202n可以是将存储在电池206中的电力转换成机械能的电动发动机。ars 104可包括以相对于ars 104的机体和/或ars 104的预期航向的任何配置来放置的任何数量的发动机202。例如，发动机202可被配置成使得ars 104是多旋翼直升机(例如，四轴飞行器)。在其它实施例中，发动机202可被配置成使得ars 104是固定翼航空器(例如，单引擎或双引擎飞机)。在这些实施例中，发动机202与ars 104的其它元件结合用来保持ars 104飞行和/或在期望方向上推进ars 104。在一些实施例中，ars 104可不包括用于向前推进ars 104的发动机202。在这个实施例中，ars 104可以是滑翔机或轻于空气的航空器(例如，气象气球)。尽管关于航空器来描述，但图2中所示的ars 104可以是地面载具、水船(water vessel)或任何其它类型的载具/系统。因此，在说明书中使用航空器或航空器中通常采用的部件是为了说明的目的。
28.如上所述，发动机202由一个或多个发动机控制器204控制，所述一个或多个发动机控制器204管控每个发动机202的旋转速度。在一个实施例中，发动机控制器204可结合控制推进器、襟翼、缝翼、翼缝(slot)、旋翼(rotor)、旋翼叶片/机翼、轴以及其他控制系统的俯仰(pitch)、角度和/或旋转的致动器210和致动器控制器208一起工作。可通过在通信上耦合到存储器212b和一个或多个接口212c的一个或多个处理器212a管理/控制发动机控制
器204和致动器控制器208。
29.在一些实施例中，存储器212b可存储指令，所述指令当由处理器212a执行时，经由对发动机控制器204和致动器控制器208的设置/参数的调整而使得ars 104(竖直或水平)在特定方向上移动、维持特定飞行航线(例如，悬停在特定高度)、和/或遵守可更新/可修改的可操作参数/约束(例如，最大速率和/或最大高度)的集合。
30.ars 104可使用一个或多个接口212c与一个或多个其它装置(例如，rcc 108)通信。在一个实施例中，ars 104中的接口212c之一可遵从3gpp协议，诸如由网络102的集合使用的一个协议，以使得ars 104可在网络102的集合中相关联或以其它方式操作。例如，接口212c可遵守全球移动通信系统(gsm)(包括通用分组无线电服务(gprs)和增强型数据速率gsm演进(edge))、umts(包括高速分组接入(hspa))和长期演进(lte)中的一个或多个。在一些实施例中，ars 104中的一个或多个接口212c可允许ars操作者106和/或rcc 108控制、监测或以其它方式与ars 104通信。
31.如上所述，rcc 108可维持与对应的ars 104的连接110的集合。例如，每个ars 104可建立与rcc 108的连接110的集合，以便经由网络102的集合传递消息的集合，这些消息以数据流的形式组织。连接110的集合可通过一个或多个接口212c来建立，并且可形成无线命令和控制(c2)连接，以允许rcc 108控制和/或监视ars 104以及建立ars 104的连接性和/或可操作状态。在一些实施例中，连接110的集合可额外地允许rcc 108和ars操作者106从ars 104接收数据。例如，该数据可包括图像、视频流、遥测数据和系统状态(例如，电池电平/状态)。
32.ars 104可能需要遵守最低可操作性能标准、度量和/或规则。这些性能度量中的一些可能由行业特定的标准化组织和监管机构规定。例如，国家公路交通安全管理局(nhtsa)为汽车或在美国境内操作的其它地面装置设置标准和规则，而航空无线电技术委员会(rtca)则为在美国境内操作的机载系统提供导引。除了这些基线性能度量外，负责ars 104的操作的实体可定义额外的性能度量。这些性能度量可基于ars 104的实际使用情况而变化(例如，能够指示ars 104是部署在农村还是城市环境的环境状况、风速或其它环境状况)。
33.无论性能度量的来源如何，这些性能度量的目的都是确保ars 104在其环境中安全操作(即，每个ars 104在用于对应的ars 104正在进行的具体任务的安全包络内)。在常规操作下，ars 104的状态应当在性能度量所定义的约束/参数内(例如，在性能度量所定义的安全包络内)。特别地，可操作参数(例如，ars 104的最大速率和/或高度)确保性能度量的集合(例如，时延、分组丢失率和相对于连接110的吞吐量度量)得到满足。违反性能度量可能会使ars 104处于非标称的操作模式或状态，并要求立即采取校正动作以返回到安全模式/状态。这些校正动作例如可包括将ars 104返回到基点(base)或立即停顿ars 104的向前运动(例如，将ars 104维持在等待航线中)以等候来自ars操作者106的导引。
34.就ars 104和rcc 108之间的网络连接性或通信状态(status/states)而言，可以考虑两种状态或模式：(1)常规或标称状态，其中ars 104和rcc 108之间的网络连接性或通信状态满足性能度量的集合(例如，ars 104和rcc 108之间的连接110满足性能度量的集合)以及(2)非标称或丢失通信状态，其中ars 104和rcc 108之间的网络连接性或通信状态未能满足性能度量的集合(例如，在一个或多个连续超时间隔期间没有接收到ars 104或
rcc 108经由连接110的答复)。例如，这些网络连接性或通信状态可描述通过ars 104和网络102的集合中的一个节点之间的连接110的信号质量。在一些情况下，上述两种网络连接性或通信状态可以用第三种状态来补充：降级的网络连接性状态。这种降级的网络连接性状态能够用作在不久的将来相对于ars 104的网络连接性可能丢失的早期警告。移动到降级的网络连接性状态可在达到关键的丢失通信状态之前触发预防动作。例如，在检测到ars 104上的无线电信号强度下降到阈值以下时，ars 104可进入降级的网络连接性状态，该状态指示ars 104正在接近ars 104和网络102之间的无线电通信链路的最大传送距离，该链路将ars 104连接到rcc 108。进入降级的网络连接性状态可触发校正动作，以改变ars 104的轨迹，从而可能避免ars 104进入非标称或丢失通信状态(例如，防止网络连接性进一步恶化)。
35.然而，无线通信固有地有更多的细微差别，特别是支持多个并发用户并依赖于网络化通信节点的技术(例如，长期演进(lte)/第5代3gpp网络)。由于动态的无线电网络状况(如传播丢失和干扰)，以及因为无线电信道变化的利用率引起的不同程度的拥堵，通信性能可能经常改变。例如，在有利的状况下，网络102的时延可能是数十毫秒量级。然而，在不利的状况下，特定的ars 104可能经历数百毫秒量级的时延。为了安全和有效地操作，无人驾驶交通系统100的架构需要对通信质量的改变具有弹性。本质上，即使在ars 104和rcc 108之间的连接性丢失或降级时，也需要为ars 104保留最低水平的自主操作能力。
36.在一些实施例中，无人交通系统100从安全操作包络的集合定义中选择ars 104的可操作参数，以使ars 104的操作适应通信信道110的动态变化的性能，使得ars 104的性能最大化(例如，ars 104在路线中的速率最大化)，同时确保相对于连接110的安全性能度量(例如，时延、分组丢失率和/或吞吐量仍然满足性能度量的集合)。例如，自适应虚拟非活人员的交换机(avdms)可用于在ars 104和rcc 108之间交换消息，以(1)监测保活消息流和相关联的命令、控制和遥测通信信道110的连接性性能(即，建立用于通信信道110的当前性能度量)以及(2)相应地协调ars 104的可操作参数的改变(例如，在导航路线时调整ars 104的最大速率和/或高度)。
37.自适应虚拟非活人员的交换机的一个示例包括在人口稠密区域飞行的自主uav式ars 104。在这个示例实施例中，完全自主的ars 104的安全操作要求对应于ars的遥测更新，以供rcc 108跟踪ars 104的常规操作。特别地，ars 104将需要接收来自rcc 108的保活消息，同时在保活消息流上传送遥测数据。如果在预定的时段内没有接收到这些保活信息，ars 104将进入非标称或丢失通信状态，触发校正动作(例如，ars 104的立即停止/悬停/徘徊)。
38.特别是，本示例中的无人机式ars 104以订明的间隔向rcc 108传送遥测数据。rcc 108要求来自ars 104的定期遥测数据更新，以检查系统健康，包括与连接110相关的性能度量，以及任务的常规进展。响应于遥测数据或独立于遥测数据(例如，以单独的速率或间隔)，rcc 108经由连接110向ars 104传送保活信息。如上所述，如果ars 104没有以预定的速率或间隔接收到这些保活信息，就会发生错误状态。假设100英里每小时(mph)的当前最大速率(如美国联邦航空管理局(faa)条例定义的)，ars 104在以该最大速率行进时可行进约45米每秒(mps)。如果ars操作者106想将中断时段或距离(即在ars 104传送最后一次遥测数据、rcc 108接收到遥测数据、rcc 108向ars 104传送随后的动作指令、以及ars 104接
收到动作指令之间的ars 104行进的时间或距离(即，完整的往返时间(rtt)时延))限制到ars 104行进的4.5米物理距离，则保活信息需要在100毫秒内交换，这要求至多100ms的rtt时延。为了迎合延迟变化和潜在的分组丢失，可能需要更频繁地交换保活信息以降低所要求的rtt。在这种场景下，如果rtt增加到100ms以上，就将触发非标称状态，影响ars 104的任务。另一种方法是将时延要求放宽到更高的量(例如，200ms)，这就将中断时段增加到九米的行进距离。
39.为了改善操作效率，同时维持ars 104的任务的安全标准，本文描述的实施例使ars 104的操作参数适应于连接110的当前实际时延性能。特别地，ars 104和rcc 108能够连续测量rtt连同连接110上的其它网络性能度量(例如，抖动、分组丢失、吞吐量等)，并且基于对应于中断时段的预定义安全距离(例如，4.5米)，能够调整ars 104的可操作参数。在这个示例中，它将根据网络性能度量，减少或增加ars 104的最大允许速率。例如，当ars 104和rcc 108之间的连接110上的rtt为200ms时，ars 104和/或rcc 108将把ars 104的最大允许速率降低到50mph，因为没有正在以足够频繁的方式接收更新以保证更高的最大速率。当网络状况改善时，ars 104的最大允许速率能够增加，同时仍然维持低rtt和随之而来的高数据更新频率。这种自适应操作优化了任务的执行，而不损害安全。
40.另一个示例涉及ars 104的远程遥控。ars操作者106可提供协助以帮助ars 104摆脱困难情况。安全的遥控要求在ars 104和ars操作者106之间实时交换传感器数据(例如，遥测数据和视频摄像机数据)和控制命令(例如，操纵杆移动)。来自ars 104的数据的分辨率越高，ars操作者106越能更好地评估情况并感知ars 104的移动。在控制侧，ars 104和ars操作者106之间通过c2连接110的往返时延(即rtt)越低，ars操作者106的控制体验越好。与先前的示例类似，可以调整具有对应的可操作参数的操作包络，以确保在不同的通信性能状况下的最优和安全的远程操作。在这种情况下，可操作包络和参数可规定以何种速率执行ars移动以确保特定的视频帧率和rtt时延。如果时延很高，ars 104可能会移动得更慢，以减少ars操作者106的中断时段，而在有利的连接性状况下，操作可能更实时地具有更快的机器人移动。
41.在一个实施例中，自适应虚拟非活人员的(avdms)交换机由在ars 104和rcc 108上运行的过程以及在ars 104和rcc 108之间操作的通信协议组成。例如，能够存在两种自适应虚拟非活人员的交换机部署模式：(1)直接模式，其中ars 104与rcc 108直接通信；(2)级联模式，其中一个或多个中间控制实体(ice)桥接avdms会话/流，并在ars 104和rcc 108之间充当异步继电器(例如，ars 104和ice之间的通信频率高于ice和rcc 108之间的通信频率)。
42.图3示出根据一个示例实施例的avdms ars装置300的组件图。avdms ars装置300可在一个或多个ars 104
1-104n中操作。例如，avdms ars装置300可驻留在ars 104的存储器212b中，并且可由ars 104的处理器212a处理，以便在avdms通信信道上实现avdms流。如下面所使用，avdms通信信道可以是信道110之一，并且可促进avdms流，这是上行(即，从ars 104朝向rcc 108)和下行(即，从rcc 108朝向ars 104)两个方向上的avdms消息流。为了说明的目的，在以下描述中，avdms通信信道将称为avdms通信信道1101。
43.如图3中所示，avdms ars装置300可包括安全包络定义(sed)302的集合，所述安全包络定义描述ars 104的可操作参数312(例如，速率和高度)，所述可操作参数312映射到连
接性性能度量/参数(例如，时延、抖动、分组丢失和吞吐量)。例如，图4a示出，sed 302
1-3024的集合，其将连接性性能度量/参数404映射到可操作参数312的集合。特别地，如图4a中所示，sed 302
1-3024的集合包括sed索引402、连接性性能度量/参数404(例如，时延404a、分组丢失率404b和吞吐量404c)以及可操作参数312(例如，最大速率312a和最大高度312b)。因此，基于性能度量/参数404的集合，可以选择可操作参数312的集合。在一些实施例中，sed 302
1-3024的集合可额外地包括本地状况的集合。例如，如图4b中所示，sed 302
1-3024的集合可包括本地/环境状况406(例如，风速406a和位置406b)的集合，这可连同性能度量/参数404的集合用于标识可操作参数312的集合。
44.在一些实施例中，性能度量/参数404的集合可跨越多个sed 302。例如，所确定/所测量的分组丢失率404b可适合sed 3022(即，所确定/所测量的分组丢失率404b是0.1％或在0.1％的预定偏差内)，但是所确定/所测量的吞吐量404c适合sed 3023(即，所确定/所测量的吞吐量404c是5mb/s或在5mb/s的预定偏差内)。另外，或除上述示例外，所确定/所测量的性能度量/参数404可能适合sed 3021，但环境状况406适合sed 3022。在这种情况下，avdms ars装置300可基于一个或多个因素来选择sed 302和对应的可操作参数312的集合。例如，avdms ars装置300可采取保守的方法，并选择具有最保守的可操作参数312的集合的sed 302(例如，最低最大速率312a和最低最大高度312b)。另外，avdms ars装置300可对多个潜在的sed 302的可操作参数312的集合进行平均，以得出选择的可操作参数312的集合。
45.如还在图3中所示，avdms ars装置300可包括ars通信性能测量单元(cpmu)304，该单元持续监测各种通信特性/度量，包括avdms消息314在avdms通信信道1101上经历的时延、抖动、吞吐量和分组丢失特性中的一个或多个。avdms通信信道1101可以是在低带宽和高频率下操作的通信信道，以保持rcc 108依据ars 104的状态被更新，以及由板外(off-board)系统(例如，rcc 108和/或ars操作者106)监管ars 104的操作。尽管ars cpmu 304仅监测这个特定通信信道1101的性能，但ars 104可能正在同时使用其它通信信道110和用于有效载荷数据(例如，传感器数据，包括视频数据)的对应流。其它通信信道110(例如，非avdms通信信道)的通信性能可视为与avdms通信信道1101测量和操作无关。在一个实施例中，ars cpmu 304用于生成性能度量/参数404，其可用于基于对应的sed 302选择可操作参数312。
46.如图3中所示，avdms ars装置300可包括avdms协议端点306，其处理ars 104和rcc 108之间的avdms消息314。例如，avdms协议端点306从自治代理(aa)308接收遥测和任务状态信息，以便在avdms通信信道1101上中继给rcc 108。例如，aa 308可生成遥测和状态信息，并将该信息转移到avdms协议端点306，以便传送给rcc 108。在这种配置中，avdms协议端点306检查aa 308的健康操作，使得aa 308提供的关键遥测和状态信息能够在avdms消息314中一致地提供给rcc 108。这种关键信息能够隐式地或明确地向rcc 108发信号。利用隐式信令，包括遥测和状态信息的avdms消息314以订明的间隔/频率传送给rcc 108。然而，除非aa 308向avdms协议端点306递送更新的遥测和状态信息，否则没有avdms消息314被发送到rcc 108(即，avdms消息314没有以订明的间隔/频率传送)。这确保了在ars 104无头操作的情况下(例如，aa 308过程已崩溃或否则不能正常操作)不发送avdms消息314。在这种场景下，ars 104的其它子系统和过程可能仍然正常运转(例如，传感器数据仍然可用)，但ars 104处于安全关键状态，并且rcc 108应通过在订明的间隔/频率上未能接收到avdms消息
314来被通知这一状态。鉴于avdms消息314将不会被发送，rcc 108将宣布一个关键故障并发起适当的动作。另外，利用明确的信令，avdms协议端点306仍然可发送avdms消息314，其中端点306明确地通知rcc 108无响应aa 308。
47.如图3中所示，avdms ars装置300可包括选择逻辑(sl)310，该逻辑基于从ars cpmu 304(例如，性能度量/参数404)和/或avdms协议端点306接收到的信息而操作。特别地，sl 310可从cpmu 304确定avdms通信信道110的性能度量/参数404，并确定具有对应的可操作参数312的最高排列的匹配sed 302。特别地，图4a和4b的sed 302
1-3024可按顺序布置，使得sed 3021是最高排列的sed 302，sed 3024是最低排列的sed 302。在这个示例中，sl 310将性能度量/参数404与sed 3021进行比较，以潜在地确定匹配。在未能确定与sed 3021有关的匹配时，sl 310执行与下一个最高排列的sed 302(例如，sed 3022)的性能度量/参数404有关的比较。在找到性能度量/参数404与sed 302之间的第一匹配后，对应的可操作参数312被选择。所确定/所选择的可操作参数312用于在当前状况下配置aa 308。sed 302的排序由无人驾驶交通系统100的操作者自行处理，并作为附接到每个sed 302的优先级排列提供。尽管sl 310将尝试定位最高优先级匹配sed 302，但如果没有sed 302与当前的连接性性能度量相匹配，则sl 310将宣布关键的丢失通信状况，并且aa 308将触发ars 104上的相关联的动作(例如，可选择默认可操作参数312)。如果avdms通信信道110上的ars 104和rcc 108之间丢失通信的时间超过预定时段，就可能发生这种情况。
48.转向rcc 108，图5示出根据一个示例实施例的avdms rcc装置500的组件图。avdms rcc装置500可在rcc 108中操作。
49.如图5中所示，avdms rcc装置500可包括avdms协议端点506，该端点处理来自ars 104的avdms协议消息314，并将对应的遥测和任务状态信息中继到自治监管器(autonomy supervisor)(as)502，该监管器证实ars 104正在正确操作(例如，按照任务计划和/或按照可操作参数312)。如果as 502检测到问题，则能够触发校正动作。例如，能够在随后的avdms消息114中立即向ars 104发送明确的任务中止命令。
50.如还在图5中所示，avdms rcc装置500可包括通信性能测量单元(cpmu)504。cpmu 504连续监测各种通信特性，包括avdms通信信道110上avdms协议消息314所经历的时延、抖动、吞吐量和分组丢失特性中的一个或多个。
51.如还在图5中所示，avdms rcc装置500可包括策略验证实体(pve)508。pve 508连同sed 302以及连同在as 502选择的对应可操作参数312一起检查本地性能度量/参数(例如，由rcc cpmu 504生成的性能度量/参数404)和远程测量(例如，由ars cpmu 304生成的性能度量/参数404)，来验证已经选择了与avdms通信信道110上的通信状况匹配的正确可操作参数312。如果avdms ars装置300的aa 308选择了可操作参数312的不合适的集合，则as 502可选择可操作参数312的新集合以供aa 308和对应的ars 104使用。
52.如上面所描述，ars 104和rcc 108可通过avdms通信信道110交换avdms消息314。在一些实施例中，avdms消息314可包括以下中的一个或多个：(1)ars标识符，其标识或者传送ars 104或者目的地ars 104；(2)rcc标识符，其标识或者传送rcc 108或者目的地rcc 108；(3)avdms消息314的序列号；(4)cpmu测量数据(例如，性能度量/参数404)，其可包括avdms协议消息314在avdms通信信道110上经历的无线电信号质量、无线电信号强度、时延、抖动、吞吐量和/或分组丢失特性；(5)ars遥测数据，包括ars 104的速度、航向、高度和/或
gps坐标以及ars 104的电池电平和系统状态中的一个或多个；(6)ars任务状态信息，可包括“ok”(即，ars 104遵循了计划的任务和可操作参数312)、“local replan”(即，改变了计划的操作以适应本地状况，如变更路线以避免碰撞或使用可操作参数312的新集合)，“paused”(即，等待rcc 108的干预)、“aborted”(即，ars 104遇到了关键/不可恢复的状况)、或“critical”(即，ars 104的任务被中止，并且关键/不可恢复的状况将立即导致ars 104离线)的指示；(7)ars选择的sed 302，其指示与具有对应可操作参数312的选择的sed 302对应的sed索引402；以及(8)rcc命令，包括“ok”(即，ars 104继续自主操作)、“pause”(即，ars 104安全停顿并等待ars(即，人类)操作者106)、“abort”(即，ars 104中止当前任务并执行相关联的非标称过程)和“override”，其也指示sed索引402(即，ars 104要使用rcc 108所规定的sed 302)。
53.avdms保活消息流的目的是确保ars 104始终由远程板外代理监管，该代理能够迅速停顿自主操作，并且记录以及触发替代动作。这种监管功能可委托给另一个称为中间控制实体(ice)的实体。ice能够放置得比rcc 108更靠近ars 104的装置(例如，在接近ars 104的网络102的集合的边缘处)。特别地，具有直接通信部署的ars 104和rcc 108之间的通信质量可能是次优的(例如，因为分离ars 104和rcc 108的距离和交叉的不同网络域，在avdms通信信道1101中时延和抖动可能很高)。为了缓解这个问题，ice可被放置在网络102的边缘节点上，并在ars 104的操作区域附近。例如，图6示出根据一个实施例的在网络102的集合的边缘处的ice 602。如图所示，连接ars 104与rcc 108的avdms通信信道1101，流经ice 602。在这个配置中，rcc 108能够基于车队操作者的业务需求(例如，在操作公司总部所在的城市中)定位，而不考虑部署的ars 104的位置。
54.在图6中所示的级联部署情况下，ars 104与ice 602进行通信，而ice 602与rcc 108或另一个ice 602(在网络102的集合中级联了一个以上的ice 602的情况下)具有解耦的通信环路。由于ice 602负责与ars 104的延迟敏感的高频avdms消息314，能够表示avdms通信信道1101的这个avdms环路6041将确定与ars 104有关的通信质量，这反过来导引sed 302和在ars 104上调用的对应的可操作参数312。例如，如果ice 602部署在lte/5g网络的服务基站的边缘，avdms环路6041可能快至10ms，本质上不会对ars 104的操作构成任何实践的通信相关限制。同时，经由avdms环路6042，ice 602和rcc 108之间的通信能够更加宽松，因为这个环路6042将主要用于保持rcc 108更新，而avdms环路6041将涉及更高频率的通信。因此，avdms环路6042可具有数百毫秒量级的时延，而不影响ars 104的操作性能。
55.现在转向图7，根据一个示例实施例，将描述一种用于基于自主机器人系统104和远程控制中心108之间的连接110的状态来管理自主机器人系统104的操作的方法700，该方法管理自主机器人系统104的操作。该方法700将结合一个或多个其它辅助图来描述。然而，这些辅助图的使用，包括其中呈现的元件，是为了说明的目的，该方法700可结合其它系统和组件执行。此外，在一些实施例中，方法700的操作能够以不同的顺序执行。例如，两个或多个操作能够在至少部分重叠的时间段内执行。
56.如图7中所示，方法700可在操作702开始，其中自主机器人系统104向连接110上的远程控制中心108传送消息314的第一集合。
57.在操作704，自主机器人系统104从连接110上的远程控制中心108接收消息314的第二集合。
58.在操作706，自主机器人系统104确定连接性能度量404的集合，所述度量指示自主机器人系统104和远程控制中心108之间的连接110在任务期间的当前性能特性。在一个实施例中，连接性能度量404的该集合指示连接110上的抖动、时延、吞吐量和分组丢失中的一个或多个。在一个实施例中，确定连接性能度量404的该集合是基于以下中的一个或多个：(1)消息314的第一集合的传送以及(2)消息314的第二集合的接收。在一个实施例中，消息314的第一集合中的消息314包括字段的集合，其中，字段的该集合包括以下中的一个或多个：(1)标识自主机器人系统104的自主机器人系统标识符；(2)标识远程控制中心108的远程控制中心标识符；(3)消息314的序列号；(4)连接110的连接性能度量404；(5)遥测数据，该数据包括自主机器人系统104的速度、航向、高度、坐标、电池电平和系统状态中的一个或多个；(6)指示任务的状态的任务状态信息；以及(7)安全包络描述标识符，其标识由自主机器人系统104使用的当前安全包络描述302。在一个实施例中，消息314的第二集合中的消息314包括字段的集合，其中，字段的该集合包括以下中的一个或多个：(1)标识自主机器人系统104的自主机器人系统标识符；(2)标识远程控制中心108的远程控制中心标识符；(3)消息314的序列号；(4)连接110的连接性能度量404，其基于消息314的先前集合来指示连接110的性能度量404。以及(5)远程控制中心命令，其包括以下命令中的一个或多个：确认自主机器人系统104要继续利用当前选择的安全包络描述302和对应的可操作参数312的确认命令、使得自主机器人系统104暂停执行任务的暂停命令、使得自主机器人系统104中止任务的中止命令、以及使得自主机器人系统104使用新的安全包络描述302和对应的可操作参数312的超越(override)命令。因此，消息314(例如，来自远程控制中心108的消息314)能够包括先前时间段的性能度量404，并且消息314的特性能够用于确定当前时间段的性能度量404。
59.在一个实施例中，连接110包括第一环路6041(它将自主机器人系统104连接到中间控制实体602)以及第二环路6042(它将中间控制实体602连接到远程控制中心108)。在本实施例中，连接性能度量404的集合描述第一环路6041。在一些实施例中，自主机器人系统104和中间控制实体602在第一环路6041上以第一频率交换消息314，中间控制实体602和远程控制中心108在第二环路6042上以第二频率交换消息314。在一些实施例中，第一频率大于第二频率。
60.在操作708，自主机器人系统104基于连接性能度量404的集合，从用于自主机器人系统104的安全包络描述302
1-3024的集合中确定第一安全包络描述3021。在一些实施例中，安全包络描述302
1-3024的集合中的每个安全包络描述302包括连接性能度量404到可操作参数312的映射，所述可操作参数312定义用于自主机器人系统104的操作参数，并且第一安全包络描述3021将连接性能度量404的集合映射到可操作参数312的第一集合。在一个实施例中，该集合的安全包络描述302
1-3024从最高到最低排列，使得确定第一安全包络描述302包括将连接性能度量404的集合与安全包络描述302
1-3024的集合中最高排列的安全包络描述302(即，图4a和4b中的3021)进行比较，以确定潜在的匹配，之后在未实现与最高排列的安全包络描述302的匹配时，将连接性能度量404的集合与安全包络描述302
1-3024的集合中的较低排列的安全包络描述(即302
2-3024)进行比较。
61.在操作710，自主机器人系统104确定可操作参数312的第一集合不同于自主机器人系统104当前正在使用的可操作参数312的第二集合。在一个实施例中，可操作参数312的
第一集合包括容许自主机器人系统104操作的最大速率312a和容许自主机器人系统104操作的最大高度312b中的一个或多个。
62.在操作712，自主机器人系统104响应于确定可操作参数312的第一集合不同于可操作参数312的第二集合而应用可操作参数312的第一集合，使得可操作参数312的第一集合在任务期间管控自主机器人系统104的操作。
63.在操作714，自主机器人系统104基于连接性能度量404的集合，确定连接110的连接状态。
64.在操作716，自主机器人系统104响应于连接状态的第一值而执行第一校正动作。在一个实施例中，连接状态的第一值指示连接110是不可操作的，并且第一校正动作是以下之一：(1)自主机器人系统104要返回到指定位置以及(2)自主机器人系统104要停顿并等待进一步指令。
65.在操作718，自主机器人系统104响应于连接状态的第二值而执行第二校正动作。在一个实施例中，连接状态的第二值指示连接110正在正常操作，但可能很快变得不可操作(例如，连接性能度量404正在接近不可操作阈值)。在这个情况下，第二校正动作包括选择更保守的sed 302(例如，具有较低可操作参数312(例如，较低的最大速率312a和/或较低的最大高度312b)的sed 302)。另外，连接状态的第二值指示连接110正在与当前选择的sed 302对应的连接性能度量404范围内正常且良好操作。在这种情况下，第二校正动作包括除了继续当前任务之外，不采取进一步动作。
66.无人交通系统100的每个元件可由计算/联网装置的集合组成或以其它方式实现。例如，图8图示根据一个实施例的计算/联网装置800。如图所示，计算/联网装置800可包括在通信上耦合到存储器804和接口806的处理器802。处理器802可以是微处理器、控制器、微控制器、中央处理单元、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何其它类型的电子电路，或前述各项中的一个或多个的任何组合。处理器802可包括一个或多个处理器核。在特定的实施例中，本文描述为正由无人交通系统100的组件提供的功能性中的一些或全部功能性可由执行软件指令的一个或多个计算/联网装置800的一个或多个处理器802单独或结合诸如存储器804之类的其它计算/联网装置800组件来实现。
67.存储器804可使用非暂态机器可读(例如，计算机可读)介质来存储代码(其由软件指令组成，并且有时称为计算机程序代码或计算机程序)和/或数据，所述非暂态机器可读介质诸如非暂态计算机可读存储介质(例如，磁盘、光盘、固态驱动器、只读存储器(rom)、闪存装置、相变存储器)和机器可读传送介质(例如，电、光、无线电、声或其他形式的传播信号——诸如载波、红外信号)。例如，存储器804可包括非易失性存储器(例如，非暂态计算机可读存储介质810)，所述非易失性存储器包含要由处理器802执行的代码。在存储器804是非易失性的情况下，存储在其中的代码和/或数据能够甚至在计算/联网装置800被关闭时(在移除电源时)也持续保留。在一些实例中，当计算/联网装置800被开启时，可以把要由(一个或多个)处理器802执行的代码的该部分从非易失性存储器复制到计算/联网装置800的易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram))中。
68.接口806可以被用在去往计算/联网装置800或来自计算/联网装置800的信令和/或数据的有线和/或无线通信中。例如，接口806可以执行任何格式化、编码或转换，以允许计算/联网装置800无论是通过有线连接和/或无线连接发送和接收数据。在一些实施例中，
接口806可以包括能够通过无线连接从网络中的其他装置接收数据和/或经由无线连接将数据发送出到其他装置的无线电电路。该无线电电路可以包括适合于射频通信的(一个或多个)传送器、(一个或多个)接收器和/或(一个或多个)收发器。无线电电路可以将数字数据转换成具有适当参数(例如，频率、定时、信道、带宽等)的无线电信号。然后，无线电信号可以经由天线808被传送到(一个或多个)适当的接收方。在一些实施例中，接口806可以包括(一个或多个)网络接口控制器(nic)，所述网络接口控制器(nic)也称为网络接口卡、网络适配器、局域网(lan)适配器或物理网络接口。(一个或多个)nic可促进将计算/联网装置800连接到其他装置，从而允许它们通过将缆线插入连接到nic的物理端口中而经由线路进行通信。在特定实施例中，处理器802可表示接口806的一部分，并且被描述为正由接口806提供的功能性中的一些或全部功能性可部分或全部由处理器802提供。
69.虽然附图中的流程图示出了由本发明的某些实施例执行的操作的特定顺序，但是应当理解，这样的顺序是示例性的(例如，备选实施例可以采取不同的顺序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等)
70.此外，虽然已经按照若干实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明不限于所描述的实施例，能够在所附权利要求的精神和范围内以修改和变更来实践本发明。因此，本描述要被认为是说明性的而非限制性的。