垂直降落载具的降落的制作方法

1.本公开总体上涉及飞行器，并且尤其涉及垂直降落载具(例如垂直起降(vtol)载具)。更具体地，本公开涉及一种管理垂直降落载具的方法、装置和系统。


背景技术：

2.垂直起降(vtol)载具是可以垂直地起飞和降落的载具。vtol载具也可以悬停。垂直起降载具可以包括各种类型的飞行器。例如，垂直起降载具可以包括固定翼飞行器、直升机、倾转旋翼机和滚翼飞行器。
3.混合垂直起降载具可以在多种模式下运行。例如，与更传统的多旋翼无人机载具相比，混合垂直起降载具也可以具有固定翼，该固定翼使混合垂直起降载具能够飞行更长时间段并涉及更多地面。
4.使垂直起降(vtol)载具之类的垂直降落载具降落可能具有挑战性。例如，如果在垂直起降载具已降落之前推进单元关闭过快或旋翼减速，则垂直起降载具可能会直接掉至地面、倾斜或以不期望的方式的漂移。当在降落期间遇到湍流或空气动力地面效应时，在这些情况下倾斜或漂移的发生率会增加。
5.因此，期望有一种方法和装置至少考虑到上面讨论的一些问题以及其他可能的问题。例如，期望有一种方法和装置来克服垂直起降载具的降落的技术问题。


技术实现要素：

6.本公开的示例提供了一种垂直降落系统。该垂直起降系统包括传感器系统、计算机系统和降落管理器。传感器系统被配置为当传感器系统检测到垂直降落载具的降落时生成降落信号。降落管理器位于计算机系统中。降落管理器被配置为使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直降落载具的着陆点来确定该垂直降落载具降落的降落剖面。在垂直降落载具在着陆点降落时，加加速度减小。降落管理器被配置为当从传感器系统接收到降落信号时并且当垂直降落载具到达着陆点时执行一组动作。
7.本公开的另一示例提供了一种垂直降落系统，该垂直降落系统包括计算机系统和该计算机系统中的降落管理器。降落管理器被配置为使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直降落载具的着陆点来确定垂直降落载具降落的降落剖面，其中，垂直降落载具的降落是使用降落剖面降落在着陆点处的。
8.本公开的又一示例提供了一种控制垂直降落载具降落的方法。垂直降落载具降落的降落剖面由计算机系统使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直降落载具的着陆点确定。垂直降落载具的降落是使用降落剖面来控制的。
9.本公开的再一示例提供了一种控制垂直降落载具降落的计算机程序产品。计算机程序产品包括计算机可读存储介质，第一程序代码和第二程序代码被存储在计算机可读存储介质上。第一程序代码能够由计算机系统执行以使得计算机系统使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直降落载具的着陆点来确定垂直降落
载具降落的降落剖面。第二程序代码能够由计算机系统执行以使得计算机系统使用降落剖面来控制垂直降落载具的降落。
10.这些特征和功能可以在本公开的各个示例中独立实现，或者可以组合在其他示例中，其中可以参考以下描述和附图看到其他细节。
附图说明
11.在所附权利要求中阐述了被认为是例示性示例的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的例示性示例的以下详细描述，将最好地理解例示性示例以及优选的使用模式、进一步目的及其特征，其中：
12.图1是可以实现例示性示例的数据处理系统的网络的图形表示；
13.图2是根据例示性示例的降落环境的框图；
14.图3是根据例示性示例的用于控制飞行器降落的控制系统的例示图；
15.图4是根据例示性示例的控制模型的框图的例示图；
16.图5是根据例示性示例的垂直起降载具的降落剖面(profile)的轨迹的例示图；
17.图6是根据例示性示例的控制垂直起降载具降落过程的流程图；
18.图7是根据例示性示例的控制垂直起降载具降落过程的另一流程图；
19.图8是根据例示性示例的控制垂直起降载具降落过程的又一流程图；
20.图9是根据例示性示例的确定降落剖面的过程的例示图；
21.图10是根据例示性示例的控制垂直起降载具降落过程的例示图；
22.图11是根据例示性示例的控制垂直起降载具降落过程的流程图；
23.图12是根据例示性示例的数据处理系统的框图的例示图；
24.图13是根据例示性示例的飞行器制造与维修方法的例示图；以及
25.图14是可以实现例示性示例的飞行器的框图的例示图。
具体实施方式
26.例示性示例认识并考虑到一个或更多个不同的考虑因素。例示性示例认识并考虑到一种解决方案，该解决方案涉及使用传感器来确定垂直起降载具何时已降落。例如，例示性示例认识并考虑到垂直起降载具的滑橇或起落架上的开关可用于检测垂直起降载具何时已接着陆面。作为另一示例，例示性示例认识并考虑到高度计或全球定位系统接收器也可用于确定垂直起降载具何时已接着陆面。
27.例示性示例认识并考虑到这些和其他类型的传感器可用于测量参数，例如距地面的距离、轮重量、所命令移动与所检测移动之间的增量以及其他合适的参数。例示性示例认识并考虑到这些参数和其他参数中的每一者都可以使用多种不同类型的传感器来检测。
28.例示性示例认识并考虑到来自不同类型传感器的测量参数提供独立的信息来源来检测垂直起降载具的降落。例示性示例还认识并考虑到传感器系统检测到的这些信息来源中的一者或更多者可以与控制过程结合使用。
29.例示性示例认识并考虑到基于减小加加速度(jerk)实现降落剖面的控制过程可用于补充或代替来自传感器系统的信息，以确定垂直起降载具何时已降落。
30.在例示性示例中，对象感觉到的加加速度是力的变化。可以通过对象上增大或减
小的力感觉到加加速度。加加速度也称为颠簸(jolt)、喘振(surge)或突然倾斜(lurch)，并且是加速度的变化率。这种加速度的变化率是位置方程的四阶导数。
31.因此，一种方法、装置、系统和计算机程序产品可以控制垂直起降载具的降落。在一个例示性示例中，降落可以被控制以提供垂直起降载具移动到着陆点的平滑运动。着陆点是垂直起降载具要降落的位置。在一个例示性示例中，可以使用最小加加速度剖面来提供平滑运动。该剖面可以通过解决例示性示例中的最优控制问题来研发。
32.现在参考附图，并且特别是参考图1，描绘了可以实现例示性示例的数据处理系统的网络的图形表示。网络数据处理系统100是可以实现例示性示例的计算机网络。网络数据处理系统100包含网络102，网络102是用于在网络数据处理系统100内连接在一起的各种设备与计算机之间提供通信链路的介质。网络102可以包括连接，例如有线通信链路、无线通信链路或光纤电缆。
33.在所描绘的示例中，服务器计算机104和服务器计算机106连同存储单元108连接到网络102。此外，客户端设备110连接到网络102。如所描绘的，客户端设备110包括垂直起降(vtol)载具112、垂直起降(vtol)载具114、客户端计算机116和垂直起降(vtol)载具118。例如，客户端设备110可以是载具、汽车、垂直起降载具、飞行器、航天器、计算机、工作站或网络计算机。在所描绘的示例中，服务器计算机104向客户端设备110提供信息，例如引导文件、操作系统映像和应用程序。此外，客户端设备110还可以包括其他类型的客户端设备，例如平板计算机120和智能眼镜122。在该例示性示例中，服务器计算机104、服务器计算机106、存储单元108和客户端设备110是连接到网络102的网络设备，其中网络102是这些网络设备的通信介质。一些或所有客户端设备110可以形成物联网(iot)，其中这些物理设备可以连接到网络102并通过网络102相互交换信息。
34.在这个示例中，客户端设备110是服务器计算机104的客户端。网络数据处理系统100可以包括附加的服务器计算机、客户端计算机和未示出的其他设备。客户端设备110利用有线、光纤或无线连接中的至少一者连接到网络102。
35.位于网络数据处理系统100中的程序代码可以存储在计算机可记录的存储介质上并下载到数据处理系统或其他设备中使用。例如，程序代码可以存储在服务器计算机104上的计算机可记录存储介质上，并通过网络102下载到客户端设备110以在客户端设备110上使用。
36.在所描绘的示例中，网络数据处理系统100是具有网络102的因特网，其表示使用传输控制协议/因特网协议(tcp/ip)协议集彼此通信的网络和网关的全球集合。因特网的核心是主要节点或主机之间的高速数据通信线路的主干，所述主机由数以千计的商业、政府、教育和其他路由数据和消息的计算机系统组成。当然，网络数据处理系统100也可以使用若干不同类型的网络来实现。例如，网络102可以包括因特网、内联网、局域网(lan)、城域网(man)或广域网(wan)中的至少一者。图1旨在作为示例，而不是对不同例示性示例的架构限制。
37.在该例示性示例中，垂直起降(vtol)载具112、垂直起降(vtol)载具114和垂直起降(vtol)载具118在移动或飞行时使用无线通信链接连接到网络102。垂直起降(vtol)载具112、垂直起降(vtol)载具114和垂直起降(vtol)载具118在降落之后可以切换到使用有线通信链路连接到网络102。
38.如本文所用，“若干”在用于提及项目时是指一个或更多个项目。例如，“若干不同类型的网络”是一种或更多种不同类型的网络。
39.此外，短语“至少一者”在与项目列表一起使用时是指可以使用一个或更多个所列项目的不同组合，并且列表中的每个项目可能只需要一个。换言之，“至少一者”是指可以使用列表中的项目和项目数量的任意组合，但并非需要列表中的所有项目。项目可以是特定对象、事物或类别。
40.例如但不限于，“项目a、项目b或项目c中的至少一者”可以包括项目a；项目a和项目b；或项目b。该示例还可以包括项目a、项目b和项目c；或项目b和项目c。当然，可以存在这些项目的任何组合。在一些例示性示例中，“至少一者”可以是例如但不限于：项目a中的两者、项目b中的一者和项目c中的十者；项目b中的四者和项目c中的七者；或其他合适的组合。
41.在该例示性示例中，垂直起降(vtol)载具112、垂直起降(vtol)载具114和垂直起降(vtol)载具118可以垂直地起飞和降落。在一个例示性示例中，即使在降落期间遇到湍流或地面效应中的至少一者时，也可以以提供期望降落的方式来控制这些垂直起降(vtol)载具的降落。
42.例如，当垂直起降(vtol)载具112已降落时，可以执行诸如降低推进系统的功率、关闭推进系统或其他降落动作之类的动作。在降落之后执行这些动作可以减少诸如倾斜、硬降落或漂移之类的问题。
43.在该例示性示例中，垂直起降(vtol)载具112中的传感器系统130和垂直起降(vtol)载具112的降落剖面132可用于确定垂直起降(vtol)载具112何时已降落。当传感器系统130检测到垂直起降(vtol)载具112降落时，传感器系统130可以生成降落信号。
44.此外，垂直起降(vtol)载具112到达降落剖面中标识的着陆位置也可以是垂直起降(vtol)载具112已降落的指示。传感器系统130和降落剖面132两者都可以用作确定垂直起降(vtol)载具112何时已降落的独立来源。
45.如所描绘的，例如，传感器系统130可以是起落架上的开关或垂直起降(vtol)载具112的加速度计。降落剖面132可以以当垂直起降(vtol)载具112已降落在着陆点时加加速度减小的方式确定。
46.在该例示性示例中，降落剖面132是包括一组轨迹的剖面，这些轨迹可以被遵循以使垂直起降(vtol)载具112降落。例如，降落剖面132可以包括速度轨迹、加速度轨迹，或可用于操作垂直起降(vtol)载具112以在着陆点降落的一些其他曲线剖面。
47.降落剖面132可以使用位置方程的三阶导数来确定，当垂直起降(vtol)载具112到达着陆点时，该位置方程的三阶导数减小了加加速度。在该例示性示例中，着陆点是垂直起降(vtol)载具112已降落在表面上的位置。
48.在另一例示性示例中，垂直起降(vtol)载具114不计算降落剖面。相反，垂直起降(vtol)载具114的降落剖面134可以由服务器计算机104确定。服务器计算机104可以通过网络102将降落剖面134发送到垂直起降(vtol)载具114。在此示例中，垂直起降(vtol)载具114已使用传感器系统136和从服务器计算机104接收到的降落剖面134两者确定垂直起降(vtol)载具114已降落。
49.例如，当传感器系统136生成降落信号时，垂直起降(vtol)载具114可以确定它已
降落，并且垂直起降(vtol)载具114确定它已到达降落剖面134中的着陆点。
50.在另一例示性示例中，垂直起降(vtol)载具118的降落剖面138可以由客户端计算机116确定。在此例示性示例中，客户端计算机116可以发送命令140来控制垂直起降(vtol)载具118的移动，以移动到降落剖面138中的着陆点。
51.在此描述的示例中，降落剖面138没有被发送到垂直起降(vtol)载具118。相反，命令140被发送到垂直起降(vtol)载具118，以控制垂直起降(vtol)载具11。在该描绘的示例中，传感器系统可以不用于确定垂直起降(vtol)载具118何时已降落。相反，可以在垂直起降(vtol)载具118到达降落剖面138中的着陆点时执行垂直起降(vtol)载具118何时已降落的确定。
52.在所有三个示例中，垂直起降(vtol)载具的移动是直接或间接使用降落剖面来控制的。此外，除了使用降落剖面之外，使用传感器系统生成降落信号还提供了确定垂直起降(vtol)载具何时已降落的附加独立来源。作为结果，传感器系统能够在确定垂直起降(vtol)载具何时已降落时实现验证或提高准确性。换言之，利用确定垂直起降(vtol)载具何时已降落的多个来源，降落何时已发生的置信度就会增加。
53.现在参考图2，根据例示性示例描绘了降落环境的框图。在该例示性示例中，降落环境200包括可以在硬件中实现的部件，例如图1中的网络数据处理系统100中所示的硬件。
54.在降落环境200中，垂直起降系统202可以运行以管理垂直起降载具204的降落。在该例示性示例中，垂直起降载具204可以采用若干不同的形式。例如，垂直起降载具204可以选自倾转旋翼载具、旋翼飞行器、直升机、旋翼式螺旋桨飞行器、自转旋翼机、倾转喷气式垂直起降飞行器、直升推力矢量飞行器、倾斜翼飞行器和其他能够垂直地起飞和降落的飞行器。
55.此外，垂直起降载具204可以是被驾驶的飞行器、被遥控驾驶的飞行器或自主飞行器。当驾驶或遥控驾驶时，降落管理可以作为自动驾驶仪或垂直起降载具204的其他自动降落系统的一部分来执行。
56.在该例示性示例中，垂直起降系统202包括若干不同的部件。如所描绘的，垂直起降系统202包括计算机系统206和降落管理器208。在该例示性示例中，降落管理器208位于计算机系统206中。
57.降落管理器208可以用软件、硬件、固件或其组合来实现。当使用软件时，降落管理器208执行的操作可以在被配置为在诸如处理器单元之类的硬件上运行的程序代码中实现。当使用固件时，降落管理器208执行的操作可以在程序代码和数据中实现并存储在持久性存储器中以在处理器单元上运行。当采用硬件时，该硬件可以包括用于执行降落管理器208中的操作的电路。
58.在例示性示例中，硬件可以采用选自电路系统、集成电路、专用集成电路(asic)、可编程逻辑设备或被配置为执行若干操作的一些其他合适类型的硬件中的至少一者的形式。利用可编程逻辑设备，该设备可以配置为执行若干操作。该设备可以在以后重新配置，也可以被永久配置为执行若干操作。例如，可编程逻辑设备包括可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列和其他合适的硬件设备。此外，这些过程可以在与无机部件集成的有机部件中实现，并且可以完全由除人类之外的有机部件组成。例如，这些过程可以作为有机半导体中的电路来实现。
59.计算机系统206是物理硬件系统，并且包括一个或更多个数据处理系统。当计算机系统206中存在超过一个的数据处理系统时，这些数据处理系统使用通信介质相互通信。通信介质可以是网络。数据处理系统可以选自计算机、服务器计算机、平板计算机或一些其他合适的数据处理系统中的至少一者。
60.在该例示性示例中，计算机系统206中的降落管理器208被配置为使用位置方程214的三阶导数212、初始位置216、初始速度标量218、最终速度标量220和针对垂直起降载具204的着陆点222来确定垂直起降载具204降落的降落剖面210。在该例示性示例中，降落剖面210也可以被称为下降剖面。在该例示性示例中，降落剖面210可以定义随时间推移的位置、速度、加速度和加加速度。
61.在该示例中，降落剖面210按照垂直起降载具204降落在着陆点222处时加加速度224减小的方式确定。在该例示性示例中，加加速度224的减小可以是例如将加加速度224减小到最小加加速度226或期望水平228的加加速度224中的至少一者。
62.在该例示性示例中，位置方程214是描述垂直起降载具204随时间推移的位置的方程。在该例示性示例中，位置方程214可以是五阶方程。五阶方程也被称为五次多项式(fifth degree polynomial)。在此示例中，五阶方程也可以称为五次方多项式(quintic polynomial)。在该例示性示例中，垂直起降载具204的位置以三个维度来描述。例如，可以使用纬度、经度和高度来描述垂直起降载具204的位置。
63.在该例示性示例中，初始位置216是在确定降落剖面210的计算开始时垂直起降载具204的位置。着陆点222是垂直起降载具204到达最终位置时(在该例示性示例中是垂直起降载具204已降落时)垂直起降载具204的位置。
64.初始速度标量218可以是垂直起降载具204在确定降落剖面210时的速度标量。最终速度标量220是垂直起降载具204在到达着陆点222时的速度标量。在该例示性示例中，速度标量是垂直起降载具204的位置变化的幅度。速度标量是定标量。在一些例示性示例中，诸如负号或正号之类的方向可以与速度标量相关联以形成垂直起降载具204的速度矢量。换言之，速度标量可以是速度矢量的幅度分量。
65.降落管理器208被配置为当从传感器系统232接收到降落信号234并且当垂直起降载具204到达着陆点222时执行一组动作230。在该例示性示例中，该组动作230可以选自以下项中的至少一者：关闭垂直起降载具204的推进系统；指示垂直起降载具204已降落；或一些其他合适的动作。
66.如所描绘的，传感器系统232可以是垂直起降系统202的一部分。垂直起降系统202作为高完整性着陆检测系统运行，其中可以以期望水平的置信度检测垂直起降载具204的降落。
67.在此示例中，传感器系统232被配置为检测垂直起降载具204的降落。在此例示性示例中，当传感器系统232检测到垂直起降载具204降落时，传感器系统232生成降落信号234。
68.在该例示性示例中，传感器系统232是硬件系统并且可以包括软件。如所描绘的，传感器系统232由一组传感器233组成。该组传感器233可以选自以下项中的至少一者：垂直起降载具204上的滑橇或起落架上的开关、高度传感器、高度计、全球定位系统接收器、加速度计、摄像头系统、机电传感设备、超声波传感器、光检测和测距系统、或一些其他合适类型
的传感器。
69.此外，传感器系统232可以位于垂直起降载具204的内部、远程位置或两者的组合。在该例示性示例中，传感器系统232中的传感器233可包括用于增加可检测垂直起降载具204降落的完整性或准确性的冗余传感器。
70.例如，传感器系统232包括光检测与测距系统，该光检测与测距系统可以位于垂直起落场或其他类型的降落模式位置。传感器系统232的另一部分可以是位于垂直起降载具204的起落架中的加速度计。在又一例示性示例中，除了或代替使用垂直起降载具204的起落架上的加速度计，另一个加速度计可以位于降落垫上。
71.在该例示性示例中，对垂直起降载具204到达着陆点222的检测也可以使用传感器来确定。在该例示性示例中，传感器可以是与传感器系统232中使用的用于确定垂直起降载具204降落的传感器不同类型的传感器。例如，可以使用全球定位系统接收器来到达着陆点222，同时可以使用高度传感器或开关来确定垂直起降载具204的降落。
72.以这种方式，可以使用独立的或不同的信息源来增加确定垂直起降载具204何时降落的置信度。在该示例中，降落信号234除了确定已经到达着陆点222和降落剖面210之外，还提供垂直起降载具已降落的附加确认。
73.除了在垂直起降载具204已降落时执行一组动作230之外，作为降落过程的一部分，降落管理器208还可以控制垂直起降载具204的操作。例如，降落管理器208可以使用降落剖面210来控制垂直起降载具204的降落。
74.在控制降落时，降落管理器208可以向控制器238发送针对垂直起降载具204的一组命令236。如所描绘的，命令236可以使控制器238控制垂直起降载具204遵循降落剖面210，以使垂直起降载具204降落在着陆点222处。控制器238可以位于垂直起降载具204中。控制器238可以是硬件、软件或两者的组合。控制器238可以是例如自动驾驶仪、自主飞行管理系统或控制垂直起降载具204降落的一些其他合适的部件。
75.在该例示性示例中，降落剖面210可以与实际降落剖面240进行比较。该比较可以用于对垂直起降载具204的降落进行调整。例如，可以发送命令236以调整垂直起降载具204的降落。
76.在一个例示性示例中，存在一种或更多种技术解决方案，所述解决方案克服了垂直起降载具降落的技术问题。作为结果，一种或更多种技术方案可以提供使垂直起降载具204能够以期望的方式降落的技术效果。在一个例示性示例中，存在一种或更多种技术解决方案，所述解决方案提供在垂直起降载具204已实际降落时执行动作的技术效果。
77.计算机系统206可以被配置为使用软件、硬件、固件或其组合来执行在不同例示性示例中描述的步骤、操作或动作中的至少一者。作为结果，计算机系统206作为专用计算机系统运行，其中计算机系统206中的降落管理器208能够确定可用于垂直起降载具204的降落的降落剖面。此外，当从传感器系统232接收到降落信号234时，可以通过具有降落管理器208的计算机系统206确定对垂直起降载具204降落的进一步确认或验证。具体地，与没有降落管理器208的当前可用的通用计算机系统相比，降落管理器208将计算机系统206转变为专用计算机系统。
78.接下来转向图3，根据例示性示例描绘了控制飞行器降落的控制系统的例示图。在例示性示例中，可以在超过一幅图中使用相同的附图标记。在不同图中重复使用的附图标
记表示不同图中的相同元件。
79.在此例示性示例中，降落管理器208和控制器238形成具有反馈回路300的控制系统。如所描绘的，输入302包括最终速度标量304和最终位置306。在图2中，这些输入是使垂直起降载具204降落所需的参数。在该示例中，输入302还包括初始位置216、初始速度标量218和初始加速度312。在降落管理器208执行的过程开始时测量这些输入以确定命令236。
80.利用这些输入，降落管理器208可以输出命令236。在此示例中，命令236被发送到控制器238。在此示例中，命令236可以包括命令位置314、命令速度标量316和命令加速度318。控制器238可以使用命令236控制垂直起降载具204。
81.此外，控制器238可以测量位置320、速度标量322和加速度324，所述位置320、速度标量322和加速度324形成反馈回路300中的数据。这些参数用作图2中的初始位置216和初始速度标量218。在一些例示性示例中，初始加速度312也可能存在。当存在初始加速度312时，加速度324也被测量并在反馈回路300中返回。
82.降落管理器208可以为命令236生成新的命令。命令236的重新计算形式是被发送到控制器238的当前命令，以用于使用当前命令控制图2中的垂直起降载具204的降落。
83.现在转向图4，根据例示性示例描绘了控制模型的框图的例示图。在该描绘的示例中，控制模型400是可以在降落管理器208中使用以生成降落剖面210或命令236中的至少一者来控制图2中的垂直起降载具204的降落的模型的示例。
84.如所描绘的，控制模型400的输入402包括x0、v0、vf和xf。来自控制模型400的输出404包括x、和
85.在此例示性示例中，xf是着陆点，并且vf是最终速度矢量。速度矢量是速度标量带有指示方向的符号。这两个参数可以被设定成图2中的垂直起降载具204的期望着陆点和降落速度标量。在该例示性示例中，x0是初始位置，v0是初始速度标量，并且是初始加速度。
86.在此例示性示例中，在输出404中，x是位置，是速度矢量，是加速度，并且是加加速度。在该例示性示例中，这些参数的值可以是用于控制图2中的垂直起降载具204的降落的命令。
87.如所描绘的，控制模型400包括逻辑函数加法器406、加法器408、常数410、常数k
x 412、常数414和常数416。控制模型400还包括常数1/s 418、常数1/s420和常数1/s 422。
88.在此例示性示例中，加法器408的输出是常数1/s 418的输出是常数1/s 420的输出是常数422的输出是x。
89.在该例示性示例中，输入402中的初始条件可以周期性地、响应于事件地或实时地连续更新。以这种方式，当图2中的垂直起降载具204移动以朝向图2中的着陆点222上降落时，这些条件可以用作更新命令404的反馈。对初始条件的更新导致对常数k增益进行的更新是直到垂直起降载具204着陆的剩余时间的函数。
90.图2至图4中降落环境200中的不同部件的例示图并非意在暗示对可以实现例示性
示例的方式的物理或架构限制。可以使用除了或代替所例示部件的其他部件。某些部件可能是不必要的。此外，呈现了框以例示一些功能部件。当在例示性示例中实现时，这些框中的一者或更多者可以被组合、划分或组合并划分成不同的框。
91.例如，具有降落管理器208的计算机系统206可以位于垂直起降载具204中或位于与垂直起降载具204通信的任何远程位置处。当计算机系统206处于相对于垂直起降载具204的远程位置处时，垂直起降载具204包括一个或更多个数据处理系统。数据处理系统可包括计算机系统、控制器或可用于自主控制垂直起降载具204的降落的其他合适部件。
92.作为另一示例，传感器系统232可以是位于垂直起降系统202外部的单独部件。在又一例示性示例中，降落管理器208可以确定并执行用于一个或更多个垂直起降载具(除了或代替垂直起降载具204)的动作。
93.接下来参考图5，根据例示性示例描绘了垂直起降载具的降落剖面中的轨迹的例示图。在该例示性示例中，垂直起降载具500是图2中以框形式示出的垂直起降载具204的实施方式的示例。
94.如所描绘的，垂直起降载具500在降落期间在箭头502的方向上移动。在该例示性示例中，路径和速度矢量控制在垂直起降载具500接近着陆点期间同时发生。在该例示性示例中，下降速率曲线504表示速度矢量，并且到tdp的距离曲线506在该例示性示例中表示路径。该路径也可以被称为随时间推移的垂直起降载具500的位置。速度矢量和位置的值涉及y轴510和x轴512上的时间。这些曲线是被示出为涉及在着陆514时到达着陆点所需的时间。
95.在该例示性示例中，可以使用降落剖面516来控制对起降载具500的速度矢量和路径的控制。在该例示性示例中，降落剖面516包括三个轨迹。如所描绘的，降落剖面516包括位置轨迹518、速度标量轨迹520和加速度轨迹522。
96.如所描绘的，线517表示位置轨迹518的零位置。在该示例中，零位置意味着垂直起降载具500已降落在着陆点上。线519是速度标量轨迹520的零速度标量，而线521是加速度轨迹522的零加速度。在一些情况下，在控制垂直起降载具500的降落时可以省略加速度轨迹522。
97.降落剖面516可以按照以下方式生成：在垂直起降载具500降落到着陆之前最小化下降和减速阶段期间的加加速度。加加速度是位置矢量相对于时间的三阶导数。
98.降落剖面(例如降落剖面516)提供实现该轨迹所需的轨迹、速度矢量和相关联的力或扭矩。在操纵垂直起降载具(例如垂直起降载具500)的情况下，给定初始化点和期望着陆点，图2中的控制器238可以使用该降落剖面来提供减速到悬停条件所需的倾斜角的估计值。
99.考虑到系统限制，降落剖面中的轨迹可以针对时间或能量进行优化。轨迹生成的示例可以包括状态和控制输入的最大值的最小化，或者输入到系统中的能量的最小化。最优控制理论中的一种方法是表述成本函数j(z)，该成本函数j(z)捕获要被最小化的系统期望方面。例如，成本函数j(z)可以被最小化：
[0100][0101]
其将使z的最大幅度最小化，其中z是要被最小化的参数。
[0102]
另选地，可以通过最小化下式来最小化整体输入能量：
[0103][0104]
其中z是控制信号的函数，tf是到达着陆点的时间，并且t0是初始时间。
[0105]
推力的导数与系统致动的限制有关。作为结果，可以选择z表示加加速度，它是加速度的导数。平滑运动需要最小的加加速度剖面。通过将其表述为最优控制问题，最小加加速度轨迹可由五阶多项式支配，如下所示：
[0106][0107]
其中n是阶数，t是时间，t0是初始时间，并且an是常数。
[0108]
给定此五阶多项式模型，所期望的位置x(t)、速度矢量加速度和加加速度如下：
[0109][0110][0111][0112][0113]
其中是从初始条件开始的时间跨度，并且其中t是时间，t0是初始时间，a0是初始位置，a1是初始速度矢量，a2是初始加速度。在此示例中，a3、a4和a5可以根据最终条件确定，并且可以与初始状态和最终状态的组合以及着陆路径的持续时间相关。
[0114]
为了表述期望的降落剖面，需要考虑初始条件和期望的最终条件。关于初始条件，降落阶段可以以既定的下降速率在t＝t0[s]处开始：
[0115]
在高度x0＝10[m]agl，v0＝-500[fpm]，并且我们期望的结束条件是xf＝0，
[0116]
其中v0是初始速度矢量，x0是初始位置，xf是最终位置(例如着陆点)，并且agl在地平面以上。
[0117]vf
＝-200[fpm]，并且在此示例中，期望在δf＝t
f-t0＝6[s]中完成此降落阶段。在这种情况下，这些条件确定参数如下：
[0118]
设定初始位置在xo[m]agl处；
[0119]
最终下降开始时的下降速率；以及
[0120]
最终下降开始时的加速度。
[0121]
最后三个参数a3、a4和a5可以由着陆时期望的条件定义。例如，a3、a4和a5可以分别是初始加加速度、位置矢量对时间的初始四阶倒数(snap)和位置矢量对时间的初始五阶倒数(crackle)。
[0122]
可以定义在着陆点降落的最终条件。在此例示性示例中，在着陆时，t＝tf，可以选
择以下最终条件，如下所示：
[0123]
定义地平面(agl)处的tdp位置为0；
[0124]
在着陆点(tdp)设定200fpm的下降速率；以及
[0125]
指定在tdp时不再进一步减速。
[0126]
这些最终条件可用于求解方程(1)-(4)中找到的剩余参数a3、a4和a5。剩余参数可以通过将指定条件代入方程(1)-(4)中来确定。着陆时的期望条件如下：
[0127][0128][0129][0130]
其中是到着陆点的轨迹的持续时间。
[0131]
这些表达式可以重新排列，以确定作为降落期望行为的函数的参数，如下所示：
[0132][0133]
其中
[0134][0135]
可以使用这些方程来执行a0至a6的确定。在此描绘的示例中，利用这些参数，可以确定到达着陆点的速度矢量和减速度的期望轨迹。
[0136]
在此描绘的示例中，降落剖面516的位置轨迹518、速度标量轨迹520和加速度轨迹522可以被解释为“开环”前馈信号。可以检测反馈跟踪误差并且可以对降落剖面516进行修改。这些修改可以通过迭代地重新设定初始条件并朝着相同的最终条件确定降落剖面516来进行。
[0137]
考虑一个一般时间点t＝t0，在该时间达到期望最终条件所需的加加速度如下：
[0138]
x
(3)
(t0)＝6a3[0139]
方程5中m的倒数为：
[0140][0141]
因此，得到的a3值为：
[0142][0143]
在t0，加加速度的期望表达式如下：
[0144][0145]
现在用当前速度、加速度和剩余距离来表示。表达式(6)可用于遵循提供悬停恢复引导律的设定的模型中。表达式(6)可以改写如下：
[0146][0147]
其中每个增益k＝k(δf)并且并且
[0148][0149]
这些增益可用于图4中控制模型400中的410、k
x
412、414和416。
[0150]
为了防止方程(7)中的奇异性并保持有限的增益值，剩余时间可以是δf≥∈下界，其中∈》0可以从信号噪声水平临时或分析地确定。
[0151]
在例示性示例中，降落剖面可以受到上述初始条件和最终条件以外限制的约束。例如，在某些情况下可能期望保持在最大下降速率或最大减速度限制之上。这些目标可以通过例如隐式地限制最小时间跨度和通过显式地计算与限制相关联的最小可能时间跨度而生成降落剖面来实现。隐式方法是实时实现所固有的。显式方法是基于分析地确定满足规定要求的最小可能时间跨度。
[0152]
如果选取最终时间有灵活性，例如如果δf可以变化，那么当垂直起降载具到达着陆点时，可以考虑额外的约束。例如，对于垂直的起飞和降落接近，最大下降速率和减速度可能会受到涡环状态的限制，在这种状态下，升力可能会发生不期望的损失。
[0153]
通过选择δf可以实现限制的下降速度和减速度。例如，通过指定下降速率限制r
max
和减速度限制d
max
，最优控制问题语句可以被表述为使加加速度最小化，但增加了最大下降速率和减速度限制的约束，如下所示：
[0154][0155][0156]
然后，方程(1)-(4)提供了可以实现δf的下限。
[0157]
例如，当减速度受到约束时，可以确定使载具保持在减速度约束内的最小可能时间跨度δf。参数a0至a6可以根据初始条件和最终状态确定。这些参数可以用δf表示。
[0158]
最大减速度发生在的时间点，即针对下式找到
[0159][0160]
将的值代入的表达式来确定作为δf的函数的最大减速度，
[0161][0162]
δf被选择得足够大，使最大减速度或最小加速度保持在限制d
max
的范围内，即：
[0163][0164]
当下降速率受限时，可以通过选择最小时间跨度来设定最小下降速率。此最小下降速率可以通过根据如上所述的初始条件和所需的最终状态获得参数a0至a6来实现。这些将用δf表示。
[0165]
在此例示性示例中，最大下降速率出现在的时间点，即针对下式找到
[0166][0167]
将的值代入的表达式中以确定作为δf的函数的最大下降速率，
[0168][0169]
δf被选择得足够大，使得最大下降速率保持小于下限r
max
，即：
[0170][0171]
接下来转向图6，根据例示性示例描绘了用于控制垂直起降载具的降落的过程的流程图的例示图。图6中的过程可以在硬件、软件或两者中实现。当以软件实现时，该过程可以采用由位于一个或更多个计算机系统中的一个或更多个硬件设备中的一个或更多个处理器单元运行的程序代码的形式。例如，该过程可以在图2的计算机系统206的降落管理器208中实现。在例示性示例中，降落管理器208可以位于垂直起降载具中或者可以位于与垂直起降载具通信的远程位置处的计算机系统上的另一个位置中。
[0172]
该过程开始于使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直起降载具的着陆点来确定该垂直起降载具降落的降落剖面(操作600)。该过程使用降落剖面控制垂直起降载具的降落(操作602)。此后该过程终止。
[0173]
参考图7，根据例示性示例描绘了用于控制垂直起降载具的降落的过程的流程图的另一例示图。图7中的过程是图6中操作602的一种实现的示例。
[0174]
该过程向控制器发送针对垂直起降载具的一组命令，使得所述一组命令使控制器控制垂直起降载具遵循降落剖面，以使垂直起降载具降落在着陆点处(操作700)。此后该过程终止。
[0175]
在图8中，根据例示性示例描绘了用于控制垂直起降载具的降落的过程的流程图的又一例示图。图8中的过程是图6中操作602的一种实现的示例。
[0176]
该过程向控制器发送针对垂直起降载具的降落剖面，使得控制器使用降落剖面控制垂直起降载具遵循降落剖面，以使垂直起降载具降落在着陆点处(操作800)。此后该过程终止。
[0177]
现在转向图9，根据例示性示例描述了用于确定降落剖面的例示过程。此过程是图6中操作600的一种实现的示例。
[0178]
该过程使用下式确定位置轨迹、速度标量轨迹或加速度轨迹中的至少一者：
[0179][0180][0181][0182][0183]
其中x(t)是位置，是速度矢量，是加速度，是加加速度，t是时间，t0是初始时间，a0是初始位置，a1是初始速度矢量，a2是初始加速度乘以a3是初始加加速度乘以a4是位置矢量对时间的初始四阶倒数乘以并且a5是位置矢量对时间的初始五阶倒数乘以(操作900)。此后该过程终止。
[0184]
参考图10，根据例示性示例描绘了用于控制垂直起降载具降落的过程的例示图。图10中的过程可以在硬件、软件或两者中实现。当以软件实现时，该过程可以采用由位于一个或更多个计算机系统中的一个或更多个硬件设备中的一个或更多个处理器单元运行的程序代码的形式。例如，该过程可以在图2的计算机系统206的降落管理器208中实现。在例示性示例中，降落管理器208可以位于垂直起降载具中或可以位于与垂直起降载具通信的远程位置处的计算机系统中的另一个位置中。
[0185]
该过程开始于使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直起降载具的着陆点来确定该垂直起降载具降落的降落剖面(操作1000)。该过程使用降落剖面控制垂直起降载具的降落(操作1002)。
[0186]
执行关于垂直起降载具是否已降落的确定(操作1004)。如果垂直起降载具未降落，则过程返回操作1000。否则，此后过程终止。以这种方式，该过程可以使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直起降载具的着陆点来重复地确定用于垂直起降载具的降落的降落剖面。初始位置为垂直起降载具的当前位置，并且初始速度标量为垂直起降载具的当前速度标量。
[0187]
接下来转向图11，根据例示性示例描绘了用于控制垂直起降载具的降落的过程的
流程图的例示图。图6中的过程可以在硬件、软件或两者中实现。当以软件实现时，该过程可以采用由位于一个或更多个计算机系统中的一个或更多个硬件设备中的一个或更多个处理器单元运行的程序代码的形式。例如，该过程可以在图2的计算机系统206的降落管理器208中实现。在例示性示例中，降落管理器208可以位于垂直起降载具中或者可以位于与垂直起降载具通信的远程位置处的计算机系统上的另一个位置中。
[0188]
该过程开始于使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对垂直起降载具的着陆点来确定用于垂直起降载具的降落的降落剖面(操作1100)。
[0189]
当从传感器系统接收到指示垂直起降载具已降落的降落信号并且当垂直起降载具到达着陆点时，该过程执行一组动作(操作1102)。此后该过程终止。
[0190]
在例示性示例中，降落剖面以及传感器系统中的其他降落检测机制提供了多种来源的组合，这些来源可用于推断垂直起降载具已在着陆点处着陆，同时也减少或避免了误着陆(例如在垂直起降载具仍在飞行时检测到着陆)。当认为着陆已发生时，例示性示例能够关闭推进系统或进行其他动作。
[0191]
不同的描绘示例中的流程图和框图例示了在例示性示例中的装置和方法的一些可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可以表示模块、片段、功能或操作或步骤的一部分中的至少一者。例如，一个或更多个框可以实现为程序代码、硬件或程序代码和硬件的组合。当以硬件实现时，硬件可以例如采用集成电路的形式，该集成电路被制造或配置为执行流程图或框图中的一个或更多个操作。当实现为程序代码和硬件的组合时，实现可以采用固件的形式。流程图或框图中的每个框都可以使用专用硬件系统来实现，这些专用硬件系统执行专用硬件和由专用硬件运行的程序代码的不同操作或组合。
[0192]
在例示性示例的一些另选实施方式中，框中标注的一个或更多个功能可以不按照图中标注的顺序出现。例如，在一些情况下，连续示出的两个框可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。此外，除了流程图或框图中所例示的框之外，还可以添加其他框。
[0193]
现在转向图12，根据例示性示例描绘了数据处理系统的框图的例示图。数据处理系统1200可用于实现图1中的服务器计算机104、服务器计算机106和客户端设备110。数据处理系统1200还可用于实现图2中的计算机系统206、控制器238和垂直起降载具204中的数据处理系统以及图5中的垂直起降载具500。在该例示性示例中，数据处理系统1200包括通信框架1202，通信框架1202提供处理器单元1204、存储器1206、永久性存储装置1208、通信单元1210、输入/输出(i/o)单元1212与显示器1214之间的通信。在该示例中，通信框架1202采用总线系统的形式。
[0194]
处理器单元1204用于执行可加载到存储器1206中的软件的指令。处理器单元1204包括一个或更多个处理器。例如，处理器单元1204可以选自多核处理器、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、物理处理单元(ppu)、数字信号处理器(dsp)、网络处理器，或一些其他合适类型的处理器中的至少一者。此外，可以使用一个或更多个异构处理器系统来实现处理器单元1204，其中在单个芯片上存在主处理器以及辅处理器。作为另一例示性示例，处理器单元1204可以是在单个芯片上包含多个相同类型的处理器的对称多处理器系统。
[0195]
存储器1206和永久性存储装置1208是存储设备1216的示例。存储设备是能够存储信息的任何硬件，所述信息例如但不限于以下项中的至少一者：数据；功能形式的程序代码；或临时、永久、或临时和永久两者的其他合适信息。在这些例示性示例中，存储设备1216也可以被称为计算机可读存储设备。在这些示例中，存储器1206可以是例如随机存取存储器或任何其他合适的易失性或非易失性存储设备。永久性存储装置1208可以采用各种形式，这取决于特定实现。
[0196]
例如，永久性存储装置1208可以包含一个或更多个部件或设备。例如，永久性存储装置1208可以是硬盘驱动器、固态驱动器(ssd)、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述的某种组合。永久性存储装置1208使用的介质也可以是可移除的。例如，可移除硬盘驱动器可被用于永久性存储装置1208。
[0197]
在这些例示性示例中，通信单元1210提供与其他数据处理系统或设备的通信。在这些例示性示例中，通信单元1210是网络接口卡。
[0198]
输入/输出单元1212允许与可以被连接到数据处理系统1200的其他设备输入和输出数据。例如，输入/输出单元1212可以通过键盘、鼠标或一些其他合适的输入设备中的至少一者提供用户输入的连接。此外，输入/输出单元1212可以将输出发送到打印机。显示器1214提供向用户显示信息的机制。
[0199]
用于操作系统、应用程序或程序中的至少一者的指令可以位于存储设备1216中，存储设备1216通过通信框架1202与处理器单元1204通信。不同示例的过程可以由处理器单元1204使用计算机实现的指令执行，该计算机实现的指令可以位于存储器(例如存储器1206)中。
[0200]
这些指令被称为可以被处理器单元1204中的处理器读取和执行的程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码。不同示例中的程序代码可以在不同的物理或计算机可读存储介质(例如存储器1206或永久性存储装置1208)上实施。
[0201]
程序代码1218以功能形式位于计算机可读介质1220上，该计算机可读介质1220可选择性地移除并且可以加载到数据处理系统1200上或转移到数据处理系统1200以供处理器单元1204执行。在这些例示性示例中，程序代码1218和计算机可读介质1220形成计算机程序产品1222。在例示性示例中，计算机可读介质1220是计算机可读存储介质1224。
[0202]
在这些例示性示例中，计算机可读存储介质1224是用于存储程序代码1218的物理或有形存储设备，而不是传播或传输程序代码1218的介质。如本文所用的计算机可读存储介质1224不应被解释为瞬态信号本身(例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，穿过光纤电缆的光脉冲))，或如本文所用的通过电线传输的电信号不应被解释为瞬态信号本身(例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)或通过电线传输的电信号)。
[0203]
另选地，可以使用计算机可读信号介质将程序代码1218传输到数据处理系统1200。计算机可读信号介质是信号并且可以是例如包含程序代码1218的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质可以是电磁信号、光信号或任何其他合适类型的信号中的至少一者。这些信号可以通过连接(例如无线连接、光纤电缆、同轴电缆、电线或任何其他合适类型的连接)传输。
[0204]
此外，如本文所用，“计算机可读介质1220”可以是单数或复数。例如，程序代码1218可以以单个存储设备或系统的形式位于计算机可读介质1220中。在另一示例中，程序代码1218可以位于分布在多个数据处理系统中的计算机可读介质1220中。换言之，程序代码1218中的一些指令可以位于一个数据处理系统中，而程序代码1218中的其他指令可以位于一个数据处理系统中。例如，程序代码1218的一部分可以位于服务器计算机中的计算机可读介质1220中，而程序代码1218的另一部分可以位于位于一组客户端计算机中的计算机可读介质1220中。
[0205]
针对数据处理系统1200例示的不同部件并不意味着对可以实现不同示例的方式提供架构限制。在一些例示性示例中，一个或更多个部件可以并入另一部件中或以其他方式形成另一部件的一部分。例如，在一些例示性示例中，存储器1206或其部分可以并入处理器单元1204中。可以在数据处理系统中实现不同的例示性示例，该数据处理系统包括除了或代替针对数据处理系统1200所例示的那些部件之外的部件。图12中所示的其他部件可以与所示的例示性示例不同。可以使用能够运行程序代码1218的任何硬件设备或系统来实现不同的示例。
[0206]
本公开的例示性示例可以在如图13所示的飞行器制造与维修方法1300和如图14所示的飞行器1400的上下文中描述。首先转向图13，根据例示性示例描绘了飞行器制造与维修方法的例示图。在预生产期间，飞行器制造与维修方法1300可以包括图14中飞行器1400的规格与设计1302以及材料采购1304。
[0207]
在生产过程中，图14中的飞行器1400的部件与子组件制造1306和系统集成1308发生。此后，图14中的飞行器1400可以通过认证与交付1310，以便投入使用中1312。在客户使用1312时，图14中的飞行器1400计划用于日常维修与保养1314，日常维修与保养1314可能包括修改、重新配置、翻新和其他维修与保养。
[0208]
飞行器制造与维修方法1300的每个过程可由系统集成商、第三方、运营商或其一些组合进行或执行。在这些示例中，操作员可能是客户。出于本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任意数量的飞行器制造商和主要系统分包商；第三方可能包括但不限于任何数量的销售商、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
[0209]
现在参考图14，描绘了可以实现例示性示例的飞行器的例示图。在该示例中，飞行器1400通过图13中的飞行器制造与维修方法1300生产并且可以包括具有多个系统1404和内部1406的机身1402。系统1404的示例包括推进系统1408、电气系统1410、液压系统1412和环境系统1414中的一者或更多者。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空航天示例，但不同的例示性示例可以应用于其他行业，例如汽车行业。
[0210]
在图13中的飞行器制造与维修方法1300的至少一个阶段期间可以采用本文所实施的装置和方法。
[0211]
在一个例示性示例中，在图13中的部件与子组件制造1306中生产的部件或子组件可以以与图13中的飞行器1400在使用1312中生产的部件或子组件相似的方式制造或制作。作为又一个示例，可以在生产阶段期间(例如图13中的部件与子组件制造1306和系统集成1308)使用一个或更多个装置示例、方法示例或其组合。一个或更多个装置示例、方法示例或其组合可以在飞行器1400在使用1312中、在图13中的维修与保养1314期间、或两者时使
用。使用若干不同的例示性示例可以显著加快飞行器1400的组装，降低飞行器1400的成本，或加速飞行器1400的组装并降低飞行器1400的成本两者。
[0212]
例如，垂直管理起飞系统(例如图2中的垂直起降系统202)的一个或更多个部件可以在图13中的飞行器制造与维修方法1300的各个阶段期间在飞行器1400中实现。在一个例示性示例中，当飞行器1400是垂直起降载具时，可以在系统集成1308、维修与保养1314、或投入使用1312中的至少一者期间在飞行器1400中实现降落管理器。当在维修与保养1314期间实现时，可以在计划的日常维修与保养、修改、重新配置、整修和其他维修与保养中的至少一者期间添加或安装降落管理器。
[0213]
因此，例示性示例提供了一种用于控制垂直起降载具降落的方法、装置、系统和计算机程序产品。在一个例示性示例中，一种方法控制垂直起降载具的降落。用于垂直起降载具的降落的降落剖面由计算机系统使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和垂直起降载具的着陆点确定。使用降落剖面控制垂直起降载具的降落。
[0214]
在例示性示例中，降落管理器可用于确定垂直起降载具何时已降落并基于该确定执行动作。在一个例示性示例中，降落剖面与接收指示垂直起降载具已降落的降落信号结合使用。这种类型的确定在降落之后按照避免不期望的环境条件(例如湍流和空气动力地面效应)问题的方式执行动作时提供了更高的准确性。
[0215]
因此，当垂直起降系统包括传感器系统和降落管理器时，可以出现检测垂直起降载具的降落的完整性或准确性的提高。这种提高的检测降落的准确性可以提供以下项中的至少一者：减少垂直起降载具悬停的时间；减少可能导致垂直起降载具损坏的误报检测；或增加垂直起降载具的快速恢复能力。
[0216]
不同例示性示例的描述已出于例示和描述的目的而呈现，并非旨在穷举或限制所公开形式的示例。不同的例示性示例描述了执行动作或操作的部件。在例示性示例中，部件可以被配置为执行所描述的动作或操作。例如，部件的结构可以具有以下配置或设计：其为部件提供执行在例示性示例中描述为由部件执行的动作或操作的能力。此外，就本文使用的术语“包括”、“有”、“包含”及其变体而言，此类术语旨在以类似于术语“包括”的方式作为开放过渡词被包含在内，而不排除任何附加或其他元素。
[0217]
许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，与其他期望的示例相比，不同的例示性示例可以提供不同的特征。选择和描述所选定的一个或更多个示例是为了最好地解释示例的原理、实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适合所考虑的特定用途的各种修改的各种示例的公开内容。
[0218]
例示性示例的一些特征在以下条款中描述。这些条款是不旨在限制其他例示性示例的特征示例。
[0219]
条款1：一种垂直降落系统，所述垂直降落系统包括：传感器系统，所述传感器系统被配置为在由所述传感器系统检测到所述垂直降落载具的降落时生成降落信号；计算机系统；降落管理器，所述降落管理器在所述计算机系统中，其中，所述降落管理器被配置为：使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对所述垂直降落载具的着陆点来确定所述垂直降落载具降落的降落剖面，其中，在所述垂直降落载具降落在所述着陆点时，加加速度减小；并且当从所述传感器系统接收到所述降落信号并且当所述垂直降落载具到达所述着陆点时，执行一组动作。
[0220]
条款2：根据条款1所述的垂直降落系统，其中，所述降落管理器被配置为：使用所述降落剖面来控制所述垂直降落载具的所述降落。
[0221]
条款3：根据条款2所述的垂直降落系统，其中，在使用所述降落剖面控制所述垂直降落载具在所述着陆点处的所述降落时，所述降落管理器被配置为：向控制器发送针对所述垂直降落载具的一组命令，使得所述一组命令使所述控制器控制所述垂直降落载具遵循所述降落剖面，以使所述垂直降落载具降落在所述着陆点处。
[0222]
条款4：根据条款1至3中任一项所述的垂直降落系统，其中，在使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对所述垂直降落载具的所述着陆点来确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面时，所述降落管理器被配置为使用下式来确定位置轨迹、速度标量轨迹或加速度轨迹中的至少一者：
[0223][0224][0225][0226][0227]
其中，x(t)是位置，是从所述初始条件开始的时间跨度，并且其中，t是时间，t0是初始时间，a0是初始位置，a1是初始速度矢量，a2是初始加速度乘以并且a3、a4和a5由着陆时的最终条件确定。
[0228]
条款5：根据条款1至4中任一项所述的垂直降落系统，其中，在使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对所述垂直降落载具的所述着陆点来确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面时，所述降落管理器被配置为：使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对垂直降落载具的所述着陆点来重复地确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面，其中，所述初始位置是所述垂直降落载具的当前位置，并且所述初始速度标量是所述垂直降落载具的当前速度标量。
[0229]
条款6：根据条款1至5中任一项所述的垂直降落系统，其中，所述加加速度被减小到最小加加速度或期望水平的加加速度中的至少一者。
[0230]
条款7：根据条款1至6中任一项所述的垂直降落系统，其中，所述一组动作选自以下项中的至少一者：关闭所述垂直降落载具的推进系统；或指示所述垂直降落载具已降落。
[0231]
条款8：根据条款1至7中任一项所述的垂直降落系统，其中，所述垂直降落载具选自以下项中的一者：倾转旋翼载具、旋翼飞行器、直升机、旋翼式螺旋桨飞行器、自转旋翼机、倾转喷气式垂直起降飞行器、直升推力矢量飞行器和倾斜翼飞行器。
[0232]
条款9：一种垂直降落系统，所述垂直降落系统包括：计算机系统；以及降落管理器，所述降落管理器在所述计算机系统中，其中，所述降落管理器被配置为：使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对所述垂直降落载具的着陆点来确定所述垂直降落载具降落的降落剖面，其中，所述垂直降落载具的降落是使用所述降落剖面降落在所述着陆点处的。
[0233]
条款10：根据条款9所述的垂直降落系统，所述垂直降落系统还包括：传感器系统，所述传感器系统被配置为检测垂直降落载具的降落，其中，当由所述传感器系统检测到所述垂直降落载具的所述降落时，所述传感器系统生成降落信号；其中，所述降落管理器被配置为：当从所述传感器系统接收到所述降落信号并且当所述垂直降落载具到达所述着陆点时，执行一组动作。
[0234]
条款11：根据条款9或10所述的垂直降落系统，其中，所述降落管理器被配置为：使用所述降落剖面控制所述垂直降落载具在所述着陆点的降落。
[0235]
条款12：根据条款11所述的垂直降落系统，其中，在使用所述降落剖面控制所述垂直降落载具在所述着陆点的降落时，所述降落管理器被配置为：向控制器发送针对所述垂直降落载具的一组命令，使得所述一组命令使所述控制器控制所述垂直降落载具遵循所述降落剖面，以使所述垂直降落载具降落在所述着陆点处。
[0236]
条款13：根据条款9至12中任一项所述的垂直降落系统，其中，所述降落管理器被配置为：当从传感器系统接收到指示所述垂直降落载具已降落的降落信号时并且当所述垂直降落载具到达所述着陆点时，执行一组动作。
[0237]
条款14：根据条款9至13中任一项所述的垂直降落系统，其中，在使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对所述垂直降落载具的所述着陆点来确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面时，所述降落管理器被配置为使用下式来确定位置轨迹、速度标量轨迹或加速度轨迹中的至少一者：
[0238]
x(t)＝a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+a3(t-t0)3+a4(t-t0)4+a5(t-t0)5[0239][0240][0241][0242]
其中，x(t)是位置，是速度矢量，是加速度，是加加速度，t是时间，t0是初始时间，a0是初始位置，a1是初始速度矢量，a2是初始加速度乘以并且a3、a4和a5由着陆时的最终条件确定。
[0243]
条款15：根据条款9至14中任一项所述的垂直降落系统，其中，在使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对所述垂直降落载具的所述着陆点来确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面时，所述降落管理器被配置为：使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对垂直降落载具的所述着陆点来重复地确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面，其中，所述初始位置是所述垂直降落载具的当前位置，并且所述初始速度标量是所述垂直降落载具的当前速度标量。
[0244]
条款16：根据条款9至15中任一项所述的垂直降落系统，其中，在所述垂直降落载具降落在所述着陆点处时，加加速度减小。
[0245]
条款17：根据条款16所述的垂直降落系统，其中，所述加加速度被减小到最小加加速度或期望水平的加加速度中的至少一者。
[0246]
条款18：根据条款13所述的垂直降落系统，其中，所述一组动作选自以下项中的至少一者：关闭所述垂直降落载具的推进系统；或指示所述垂直降落载具已降落。
[0247]
条款19：根据条款9至18中任一项所述的垂直降落系统，其中，所述垂直降落载具选自以下项中的一者：倾转旋翼载具、旋翼飞行器、直升机、旋翼式螺旋桨飞行器、自转旋翼机、倾转喷气式垂直起降飞行器、直升推力矢量飞行器和倾斜翼飞行器。
[0248]
条款20：一种控制垂直降落载具的降落的方法，所述方法包括以下步骤：由计算机系统使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对所述垂直降落载具的着陆点来确定所述垂直降落载具降落的降落剖面；以及使用所述降落剖面来控制所述垂直降落载具的降落。
[0249]
条款21：根据条款20所述的方法，其中，使用所述降落剖面控制所述垂直降落载具在所述着陆点处的降落包括以下步骤：由所述计算机系统向控制器发送针对所述垂直降落载具的一组命令，使得所述一组命令使所述控制器控制所述垂直降落载具遵循所述降落剖面，以使所述垂直降落载具降落在所述着陆点处。
[0250]
条款22：根据条款20或21所述的方法，所述方法还包括以下步骤：当从传感器系统接收到指示所述垂直降落载具已降落的降落信号时并且当所述垂直降落载具到达所述着陆点时，由所述计算机系统执行一组动作。
[0251]
条款23：根据条款20至22中任一项所述的方法，其中，由所述计算机系统使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对所述垂直降落载具的所述着陆点来确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面包括由所述计算机系统使用下式来确定位置轨迹、速度标量轨迹或加速度轨迹中的至少一者：
[0252]
x(t)＝a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+a3(t-t0)3+a4(t-t0)4+a5(t-t0)5[0253][0254][0255][0256]
其中，x(t)是位置，是速度矢量，是加速度，是加加速度，t是时间，t0是初始时间，a0是初始位置，a1是初始速度矢量，a2是初始加速度乘以并且a3、a4和a5由着陆时的最终条件确定。
[0257]
条款24：根据条款20至23中任一项所述的方法，其中，由所述计算机系统使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对所述垂直降落载具的所述着陆点来确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面包括：由计算机系统使用所述位置方程的所述三阶导数、所述初始位置、所述初始速度标量、所述最终速度标量和针对垂直降落载具的所述着陆点来重复地确定所述垂直降落载具降落的所述降落剖面，其中，所述初始位置是所述垂直降落载具的当前位置，并且所述初始速度标量是所述垂直降落载具的当前速度标量。
[0258]
条款25：根据条款20至24中任一项所述的方法，其中，在所述垂直降落载具降落在所述着陆点处时，加加速度减小。
[0259]
条款26：根据条款25所述的方法，其中，所述加加速度被减小到最小加加速度或期望水平的加加速度中的至少一者
[0260]
条款27：根据条款22所述的方法，其中，所述一组动作选自以下项中的至少一者：关闭所述垂直降落载具的推进系统；或指示所述垂直降落载具已降落。
[0261]
条款28：根据条款20至27中任一项所述的方法，其中，所述垂直降落载具选自以下项中的一者：倾转旋翼载具、旋翼飞行器、直升机、旋翼式螺旋桨飞行器、自转旋翼机、倾转喷气式垂直起降飞行器、直升推力矢量飞行器和倾斜翼飞行器。
[0262]
条款29：一种控制垂直降落载具的降落的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：计算机可读存储介质；第一程序代码，所述第一程序代码被存储在所述计算机可读存储介质上、能够由计算机系统执行，以使所述计算机系统使用位置方程的三阶导数、初始位置、初始速度标量、最终速度标量和针对所述垂直降落载具的着陆点来确定所述垂直降落载具降落的降落剖面；以及第二程序代码，所述第二程序代码被存储在所述计算机可读存储介质上、能够由所述计算机系统执行，以使所述计算机系统使用所述降落剖面来控制所述垂直降落载具的降落。