用于包裹递送系统的UAV的终端区导航与控制的制作方法

用于包裹递送系统的uav的终端区导航与控制
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年10月21日提交的美国专利申请第17/076,506号的优先权，该申请通过引用方式整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及无人机(uav)的导航和控制，并且具体地但不排他地，涉及接近终端区的uav的导航与控制。


背景技术：

4.无人载具，也可以被称为自动载具，是一种能够在没有实际存在的人类操作员的情况下行进的载具。对于各种不同的环境，存在各种类型的无人载具。例如，无人载具存在于空中、地面、水下和太空中的操作。无人载具也存在于混合操作中，混合操作中多环境操作是可能的。无人载具可以被提供来执行各种不同的任务，包括有效载荷递送、探索/侦察、成像、公共安全、监视或其他。任务定义通常将规定无人载具的专门的设备和/或配置的类型。
5.控制无人载具可能会有问题，尤其是当有大量载具在紧密接近时。对于无人机(uav)，uav从其集结(stage)(例如，装载、充电、存储等)的终端区可能是高度拥塞的阻塞点，需要专门的程序来维持其移动和行为的效率、安全和有序的编排。
附图说明
6.参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷尽性实施例，其中，除非另有说明，否则在各个视图中，相同的附图标记指代相同的部件。并非所有元素的实例都必须被标记，以免在适当的地方使附图混乱。附图不一定按比例绘制，相反，重点在于说明所描述的原理。
7.图1是根据本公开的实施例的用于集结向附近递送包裹的无人机(uav)的终端区的平面图。
8.图2a是根据本公开的实施例的被配置用于递送包裹的uav的顶侧透视图。
9.图2b是根据本公开的实施例的被配置用于递送包裹的uav的底侧平面图。
10.图3是根据本公开的实施例的uav的终端区的透视图，该终端区具有绕uav的集结阵列的外围附近布置的准备递送包裹的商家设施。
11.图4是示出根据本公开的实施例的当执行递送任务时uav的降落行为的流程图。
12.图5示出根据本公开的实施例的如何在进入、离开和设施内uav交通之间动态调整飞行高度切片。
13.图6是示出根据本公开的实施例的当执行递送任务时uav的发射和装载行为的流程图。
14.图7示出根据本公开的实施例的uav起飞和靠近的商家服务员的同步。
具体实施方式
15.本文描述了用于编排在接近终端区操作的无人机(uav)的降落、发射和装载行为的系统、装置和方法的实施例，uav从该终端区集结用于递送包裹。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以提供对实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，这里描述的技术可以在没有一个或多个具体细节的情况下实施，或者利用其他方法、组件、材料等实践。在其他情况下，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊某些方面。
16.在整个说明书中提到“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在本说明书各处的出现不一定都指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。
17.被提供来执行包裹递送的uav可以在专用操作设施之外操作，在该专用操作设施中有一个以上的uav在操作。在这些操作设施(也称为终端区)处，终端区操纵有效并使uav之间以及uav与可能在操作设施处的任何授权人员(例如商家服务员)之间的潜在冲突最小化是很必要的。两个重要的条件是在uav返回终端区后的降落，以及从终端区离场时的发射和连续包裹装载。
18.对于在终端区装载包裹的uav，一个特别的挑战是该终端区具有除了uav、包裹和充电垫之外最少的基础设施/装备。这里公开的操作技术和基础设施详细描述了终端导航和控制行为，因为它们与降落、充电、发射和装载包裹进行飞行递送的uav有关。这些技术寻求提高效率并减少浪费的飞行时间，这些飞行时间会对电池充电产生负面影响并减少飞行持续时间。
19.图1是根据本公开的实施例的用于集结向附近递送包裹的uav 105的终端区100的平面图。当uav操作达到相当大的规模时，uav操作员将潜在地需要在具有最少基础设施的地点维持大型uav的机群。在uav用于包裹递送的情况下尤其如此，集结区可能需要位置离客户基地相对近。uav储存的可能的场景是，在再充电和装载期间，uav机群从诸如终端区100(例如，仓库或者甚至是空旷地带，该空旷地带周围具有最少的支持建筑物110)的设施集结。对于这些终端区，操作员将需要管理这些机群的方法，包括如何使uav 105进出终端区100，以及在包裹递送源自同一设施的情况下，如何以有效的方式将包裹装载到航空器上，以最小化包裹准备递送和客户接收包裹之间的时间延迟。这里介绍的是在终端区100处移动、组织和动态重新排列uav的方法。
20.图2a和图2b示出了根据本公开的实施例的非常适合递送包裹的uav 200。图2a是uav 200的顶侧透视图，而图2b是其底侧平面图。uav 200是图1中所示的uav 105的一种可能的实施方式，尽管也可以实现其他类型的uav。
21.uav 200的图示实施例是垂直起飞和降落(vtol)uav，其包括分别用于提供水平和垂直推进的独立推进单元206和212。uav 200是固定机翼航空器，顾名思义，其具有机翼组件202，当由推进单元206水平推进时，机翼组件202可以基于机翼形状和飞行器的前向空气速度产生升力。uav 200的图示实施例具有包括机身(fuselage)204和机翼组件202的机身(airframe)。在一个实施例中，机身204是模块化的，并且包括电池模块、航空电子模块和任务有效载荷模块。这些模块固定在一起形成机身或主体。
22.电池模块(例如，机身204的前部)包括用于容纳为uav 200供电的一个或多个电池
的空腔。航空电子模块(例如，机身204的后部)容纳uav 200的飞行控制电路，其可以包括处理器和存储器、通信电子设备和天线(例如，蜂窝收发器、wifi收发器等)，以及各种传感器(例如，全球定位传感器、惯性测量单元、磁罗盘、射频标识符读取器等)。任务有效载荷模块(例如，机身204的中部)容纳与uav 200的任务相关联的装备。例如，任务有效载荷模块可以包括有效载荷致动器215(见图2b)，用于保持和释放外部连接的有效载荷(例如，用于递送的包裹)。在一些实施例中，任务有效载荷模块可以包括相机/传感器装备(例如，相机、镜头、雷达、激光雷达、污染监测传感器、天气监测传感器、扫描器等)。在图2b，机载相机220安装在uav 200的下侧，以支持用于视觉三角测量和导航的计算机视觉系统，并作为光学码扫描器来操作，用于读取贴在包裹上的视觉码。这些视觉码可以与递送任务相关联或者以其他方式相匹配，并且向uav提供用于访问目的地、递送和包裹验证信息的句柄。
23.如图所示，uav 200包括位于机翼组件202上的水平推进单元206，用于水平推进uav 200。uav 200还包括固定到机翼组件202的两个悬臂组件210。垂直推进单元212安装在悬臂组件210上。垂直推进单元212提供垂直推进。垂直推进单元212可以在悬停模式期间使用，其中uav 200下降(例如，到递送地点)、上升(例如，在初始发射时或在递送之后)、或维持恒定高度。稳定器208(或尾翼)可以包括在uav 200中，以在巡航期间控制俯仰(pitch)并稳定飞行器的偏航(yaw)(左转或右转)。在一些实施例中，在巡航模式期间，垂直推进单元212被禁用或功率低，而在悬停模式期间，水平推进单元206被禁用或功率低。
24.在飞行期间，uav 200可以通过控制其俯仰、翻滚、偏航和/或高度来控制其运动的方向和/或速度。来自水平推进单元206的推力用于控制空气速度。例如，稳定器208可以包括用于控制飞行器的偏航的一个或多个舵208a，并且机翼组件202可以包括用于控制飞行器的俯仰的升降舵和/或用于控制飞行器翻滚的副翼202a。作为另一个示例，同时增加或降低所有螺旋桨叶片的速度可以分别导致uav 200增加或降低其高度。
25.图示的固定机翼飞行器可能有多种变化。例如，具有更多机翼的飞行器(例如，具有四个机翼的“x翼”构型)也是可能的。尽管图2a和图2b示出了一个机翼组件202、两个悬臂组件210、两个水平推进单元206和每个悬臂组件210的六个垂直推进单元212，但是应当理解，uav 200的其他变型可以被实现为具有更多或更少的这些组件。
26.应当理解，这里提到的“无人”飞行器或uav同样适用于自动和半自动飞行器。在全自动的实施方式中，飞行器的所有功能都是自动化的；例如经由响应来自各种传感器的输入和/或预定信息的实时计算机功能来预编程或控制。在半自动实施方式中，飞行器的一些功能可以由人类操作员控制，而其他功能自动执行。此外，在一些实施例中，uav可以被配置成允许远程操作员接管原本可以由uav自动控制的功能。此外，给定类型的功能可以在一个抽象层级被远程控制，而在另一个抽象层级被自动执行。例如，远程操作员可以控制uav的高级导航决策，诸如指定uav应该从一个地点行进到另一个地点(例如，从郊区的仓库到附近城市的递送地址)，而uav的导航系统自动地控制更精细粒度的导航决策，诸如在两个地点之间采取的特定路线、在导航该路线时实现该路线并避开障碍物的特定飞行控制等。
27.图3是根据本公开的实施例的用于uav(例如，uav 105)的终端区300的透视图，该终端区300具有绕集结阵列310的外围附近布置的准备递送包裹的商家设施305。终端区300是图1所示的终端区100的一种可能的实施方式。图3中还描绘了用于uav的控制系统301(例如，“控制塔”)的部件，包括网络315、存储器320、控制器325(例如，分布式系统中的服务器、
本地计算机、它们的组合等)，以及通信系统330(例如，rf收发器、wifi收发器、蜂窝收发器、蓝牙等)。集结阵列310的图示实施例包括组织成阵列(例如，矩形阵列，尽管可以使用其他形状)的垫335。还描绘了维修区340。
28.垫335用作uav 105在递送任务之间的休息地点。一般而言，垫335可以被统称为“着陆垫”或简称为“垫”。垫335中的部分或全部还可以包括充电电路，用于在休息或等待分配递送任务时给uav 105内的机载电池充电。包括充电电路的垫335也可以被称为“充电垫”。通常，集结阵列335内部的垫335是充电垫，而位于集结阵列335周边或外围的垫335可以是也可以不是充电垫。位于集结阵列310外围附近的垫335离商家设施305最近。由于它们的接近以及它们对于商家服务员345从商家设施305靠近的相对安全性，这些垫被用于将用于飞行递送的包裹装载到uav 105，因此也被称为“外围装载垫”。
29.终端区300代表集结区，uav 105可以从该集结区操作以使用低或最少的基础设施向附近的客户递送包裹。终端区300可以被实现为被覆盖或部分被覆盖的设施(例如，仓库、车库等)或者甚至是一片空旷地带。在空旷地带的概念中，商家设施305可以是永久的、半永久的或临时的结构。例如，商家设施305可以是帐篷、拖车、载具(例如，食品卡车)、移动结构或其他。商家设施305为商家或供应商提供操作本地基地，以在本地储存产品，或者甚至准备、组装和/或包装产品用于飞行递送。商家设施305可以作为附属于在该区域运营的大型企业的小型集结设施，这些企业正在使用由uav 105机队和控制系统提供的飞行递送服务。这样，商家服务员345可以是个体商家或飞行递送服务提供商的雇员。
30.终端区300使uav 105能够从低的或最小的基础设施集结。下面描述的操作技术有助于垫上拾取操作，其中uav 105装载有它们的包裹，同时悬停在外围装载垫335的正上方或紧密接近。终端区300本身可以是永久集结区、半永久集结区或者甚至是临时集结区。这种低成本的运营结构使能在紧急或临时需要(例如，自然灾害、节日、会议、季节性事件等)时快速部署本地化的飞行递送服务(例如，10英里半径)。
31.在垫上拾取策略的操作期间，uav 105被引导降落在或操纵到集结阵列310内的内部充电垫上来进行充电。当外围装载垫变得可用并且个体uav 105被认为被充分充电并准备好新的递送任务时，uav 105在其自身的推进下从内部充电垫向外围装载垫重新定位或迁移。这种迁移可以由控制系统301精心设计，或者甚至作为由个体uav 105做出的一系列分散决策而发生。在一个实施例中，当经由网络315接收到客户订单或商家递送请求时，递送任务被载入控制系统301。递送任务可以由商家设施305处的商家服务员345与特定包裹相关联，并通过通信系统330分配给uav 105。准备好并等待在外围装载垫335上的uav 105被优先分配新的递送任务并装载相关包裹。
32.终端区300的图示实施例包括维修区340，以向uav 105提供例行和/或补救服务，支持飞行递送服务。维修区340提供了维修或修理技术人员可以操作甚至在uav 105上工作的地点。维修或修理服务可以包括更换电池、停运uav、将新的uav 105初始部署到递送机群中、执行修理或定期维修、为专门的任务重新配置/提供uav 105的模块化组件，或其他。当可能时，uav 105可以自动地或者根据请求，在它们自己的电力下重新定位到维修区340，或者当需要时由服务技术人员(例如，人工服务员)物理地重新定位。
33.降落行为
34.图4是示出根据本公开的实施例的包括当执行递送任务时uav 105的多种降落行
为的过程400的流程图。部分或全部过程框在过程400中出现的顺序不应被认为限制性的。相反，受益于本公开的本领域普通技术人员将理解，一些过程框可以以未示出的各种顺序执行，或者甚至并行执行。
35.在返回诸如终端区300的集中操作设施时，可能会出现严重的空中交通拥塞。一种有助于拥塞缓解的方法是为特定目的(例如，进入的uav交通、离开的uav交通、设施内的uav交通)划定和保留专用的飞行高度切片。这些专用的飞行高度切片可以基于计划的行进方向进一步分离(例如，从北与从南靠近的进入交通)。图5示出了集结阵列310上的示例飞行高度切片505、510和515。在所示实施例中，设施内uav交通被分配最低飞行高度切片505，出站uav交通被分配中极飞行高度切片510，而入站uav交通被分配最高飞行高度切片515。当然，也可以实现其他组合。
36.回到图4，在过程框405中，控制系统301分析入站、出站和设施内交通负载。基于现有的交通负载，可以动态地调整飞行高度切片505、510和515，以更好地适应uav机群的需求并有效地共享可用空域(过程框410)。这些调整可以是实时确定的、根据时间表(例如，一天中的时间和/或季节)周期性调整的、或者特别调整的。例如，在午餐时间开始时，出站uav交通可能有更大的需求，而接近午餐时间结束时，入站uav交通可能有更大的需求。因此，在一个实施例中，分配给出站uav交通的飞行高度切片510在午餐时间开始时临时扩展，而分配给入站uav交通的飞行高度切片515在午餐时间结束时扩展。其他可适应的方案可以根据特定终端区300的需求定制。
37.一旦进入操作设施内，入站uav 105需要降落在集结阵列310内的垫335之一上来进行充电。该充电垫通常可以与uav的递送任务一起被预先安排(过程框415)。换句话说，特定的降落/充电垫335可以由中央操作服务器(例如，控制器325)预先确定，并且在递送任务中被指定为uav的终端航路点。然而，在一些场景中，由于指定的垫335的拥塞或中断(判断框420)，在靠近或到达时，特定的降落/充电垫335可能需要被重新分配/重新划定(过程框425)。同样，这种重新划定可以由中央操作服务器诸如控制器325来评估。
38.在其他场景中，uav本身可以确定指定的垫335受阻(判断框435)，在这种情况下，uav本身可以特别地自行确定它需要选择新的降落/充电垫335，非常类似于人类驾驶员选择停车点的方式。在后一种场景中，uav可以使用机载相机220作为计算机视觉系统的一部分，通过识别某些视觉线索来确定可用的降落垫335。例如，如图5所示，降落垫335可以包括布置在其上的一个或多个视觉图案520。视觉图案可以是一系列连续的交替条纹、矩阵条形码、2d视觉码(例如，快速响应码)等。如果给定的垫335受阻(例如，被另一uav 105使用)，则视觉图案520可以至少部分隐藏。如果预期的模式被破坏，入站uav将确定指定的降落垫335不再合适，并自动搜索(例如，视觉上)或请求新的降落垫335。如果与控制器325的通信丢失，这种自动找到合适降落垫的能力也可以被uav 105用作后备措施，或者结合在其递送任务中指定的预定降落地点作为最终降落验证(安全措施)。
39.在降落时，uav 105可以提供为它们的电池自动充电。这些提供可以包括在uav 105的底侧的物理电极，这些电极接触充电垫335上的电极。如果uav 105没有正确地与充电垫335接合，充电将不会开始。由于包括方向不良、电接触上的碎片(例如，灰尘、树叶等)、腐蚀或其他的各种原因，可能无法建立足够的电连接。在uav 105和充电垫335之间没有正确建立电接触的情况下(判断框440)，uav 105可以自我检测充电还没有开始(尽管航空器已
经终止其任务)并且进行额外的尝试(过程框450和455)以正确地与充电基础设施接合。在图示的实施例中，建立足够的电连接的第一次尝试包括脉动一个或多个垂直升降旋翼212以“摆动”uav(过程框450)。uav 105可以尝试多次连续摆动操纵来建立连接。如果这仍然没有建立电连接，则uav 105可以驱动垂直升降旋翼在充电垫335上上下“跳跃”(例如，跳跃小于1米高)以建立连接。同样，uav 105可以尝试多次连续跳跃。最后，如果uav 105不能成功发起充电，它可以通过将其状态设置为“需要维修”来自动将其自身从可用机群中移除(过程框460)。uav 105可以向控制器325发送请求服务的信号，重新定位到新的充电垫335，或者重新定位到维修区340以获得服务。另一方面，一旦充电开始，uav 105将对其电池充电，直到其达到被认为准备好执行下一个递送任务的阈值充电水平(过程框445)。
40.发射和装载行为
41.对于uav的包裹递送操作，重要的是最小化航空器起飞和包裹装载之间的时间，以减少有限容量电池的浪费能量消耗。下面描述的“垫上拾取”技术适用于包裹没有直接装载到静止的uav上的情况。所采用的技术能够实现并协调包裹可用性(例如，准备好，准备好装载)与航空器起飞/发射紧密耦合。这些技术适用于可以自装载的uav(例如，uav通过例如钩和绞盘系统执行最终的包裹附接)，或者仍然需要某种程度的人类交互来发起包裹装载(例如，将包裹附接到前述钩或其他附接点)。
42.图6是示出根据本公开的实施例，当执行递送任务时，uav 105的发射和装载行为的流程图。部分或全部过程框在过程600中出现的顺序不应被认为限制性的。相反，受益于本公开的本领域普通技术人员将理解，部分过程框可以以未示出的各种顺序执行，或者甚至并行执行。
43.在过程框605中，给定的uav 105在完成其先前的递送任务之后在内部充电垫335上充电。当uav 105达到充电阈值水平时，它们在自己的推进力下将自己从集结阵列310的内部充电垫335重新定位到外围装载垫335(过程框610)，因为这些垫变得可用。外围装载垫335离商家设施305更近，并且对于商家服务员345靠近来说更安全。
44.当包裹在商家设施305处变得可用于递送时(判断框615)，其与递送任务相关联并被分配给可用的、任务就绪的uav 105。向商家服务员345标识所分配的uav，使得商家服务员345知道装载哪个uav(过程框620)。例如，在一个实施例中，被分配的uav 105可以通过点亮布置在uav上的一个或多个灯350来标识自身。这些灯可以是彩色编码的和/或具有编码的闪烁序列，以改进大约同时发射的多个uav 105之间的混淆性。在另一个实施例中，灯350可以替代地(或附加地)布置在外围装载垫345上，或以其他方式与外围装载垫345相关联，分配的uav 105在外围装载垫345上等待。在又一个实施例中，商家服务员345可以穿戴头戴式显示器，该头戴式显示器利用增强现实图像来标识所分配的uav 105，该增强现实图像作为覆盖现实世界的虚拟图像来操作。例如，增强现实图像可以是叠加在位于分配给特定递送任务的uav 105上方的商家服务员的视觉上的虚拟箭头355。可以实现其他增强的图像或图标。当然，一种或多种上述标识技术可以相互结合使用。
45.对所分配的uav的有效且高效的标识有助于使uav起飞与商家服务员345的靠近同步(过程框625)。也可以实现其他同步技术。例如，接近传感器可以用于感测或监控商家服务员对指定的uav 105的接近度。当商家服务员345越过阈值接近度360时，在装载包裹的准备中，分配的uav 105可以被自动触发以发射并升起到装载高度(例如，5m至7m)。接近传感
器可以布置在uav、发射垫或以其他方式与终端区300集成。接近传感器可以使用相机、超声波传感器、红外传感器、飞行时间传感器、接近感测领域中已知的各种无线技术等来实现。
46.在一些实施例中，uav可以执行其他主动操纵以减少悬停时间并提高装载效率。例如，当商家服务员靠近uav时，uav 105可以朝向商家服务员345移动。通过使uav 105以紧密同步的方式部署其线和连接点，可以进一步减少浪费的装载时间(过程框630)。参考图7，当uav 105从发射垫335发射时，它可以操作其机载绞盘以同步方式部署线和连接点705。例如，uav 105可以以与其上升速率715匹配的速率710分放线和连接点705，以便当uav 105上升时将连接点705保持在基本恒定的高度。这使得商家服务员345能够在uav 105上升以开始其递送任务的同时将包裹720装载到uav 105。在其他实施例中，uav 105可以使用其计算机视觉系统和机载相机220来跟踪连接点705的位置，并通过调整其自身的位置来使其在侧风中保持稳定，或者甚至跟踪连接点705相对于商家服务员345的位置，并主动引导连接点705朝向商家服务员345。
47.包裹(例如，包裹720)可以被编码以将每个包裹与其递送任务相关联。在一个实施例中，该码是固定在包装外部的光学码(例如，具有条形码或其他2d码的标签)。在其他实施例中，该码是嵌入在包裹中或包裹上的rfid码。可以通过扫描该码来将本来准备好进行飞行递送的包裹与其任务相匹配(或者以其他方式进行验证)(过程框635)。在一个实施例中，就在将包裹附接到uva 105之前(或紧接着之后)，由商家服务员345扫描该码。在另一个实施例中，uav 105在收回其线并将包裹收拢在其机身下后扫描该码。uav 105可以包括用于读取光学码或rfid码的机载扫描器(例如，机载相机220)。验证还可能包括测量所附包裹的重量，并将其与递送任务中详细说明的预期重量范围进行比较。重量测量可以经由机载绞盘执行，甚至可以经由维持uav高度所需的垂直推力间接执行。最后，在过程框640中，uav 105经由飞行路线将其包裹递送给客户。
48.上面解释的过程是根据计算机软件和硬件来描述的。所描述的技术可以构成包含在有形或非暂时性机器(例如，计算机)可读存储介质中的机器可执行指令，当由机器执行时，这些指令将使机器执行所描述的操作。此外，这些过程可以在硬件内实现，如专用集成电路(“asic”)或其他方式。
49.有形机器可读存储介质包括以机器(例如，计算机、网络设备、个人数字助理、制造工具、具有一个或多个处理器的集合的任何设备等)可访问的非暂时形式提供(即，存储)信息的任何机制。例如，机器可读存储介质包括可记录/不可记录介质(例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备等)。
50.本发明所示实施例的以上描述，包括摘要中的描述，并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。虽然为了说明的目的在此描述了本发明的具体实施例和示例，但是相关领域的技术人员将会认识到，在本发明的范围内各种修改是可能的。
51.根据以上详细描述，可以对本发明进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书中公开的特定实施例。相反，本发明的范围将完全由下面的权利要求来确定，这些权利要求将根据权利要求解释的既定原则来解释。

技术特征：
1.一种控制接近无人机(uav)集结的终端区操作的uav的方法，所述方法包括：在终端区处的集结阵列中布置的充电垫上对多个uav充电，其中，用于准备由uav递送的包裹的商家设施布置在集结阵列的外围附近；以及当外围装载垫变得可用并且uav被认为已被充分充电并准备好进行递送任务时，将uav在其自身推进下从集结阵列的内部充电垫重新定位到集结阵列的外围装载垫。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外围装载垫包括用于给uav充电的充电电路。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于商家设施之一指示包裹中的第一包裹准备好进行递送，向商家服务员标识布置在被分配来接受用于递送的第一包裹的外围装载垫之一上的uav中的第一uav；以及使第一uav的起飞与向第一uav装载第一包裹的商家服务员的靠近同步。4.根据权利要求3所述的方法，其中，向商家服务员标识uav中的第一uav包括以下至少一个：点亮第一uav上的第一灯；点亮与第一uav正在等待的外围装载垫之一相关联的第二灯；或者从商家服务员穿戴的头戴式显示器显示增强现实图像，该增强现实图像在视觉上从其他uav中标识第一uav。5.根据权利要求3所述的方法，其中，使第一uav的起飞与商家服务员的靠近同步包括：感测商家服务员对第一uav的接近度；以及当商家服务员达到阈值接近度时，发射第一uav。6.根据权利要求3所述的方法，还包括：当第一uav从外围装载垫之一升起时，利用机载绞盘部署用于从第一uav连接到第一包裹的线和连接点，其中，所述线以与第一uav的上升速率相匹配的速率被分放，以便当第一uav上升时将连接点保持在基本恒定的高度。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：扫描布置在第一包裹中或第一包裹上的码，以向第一uav匹配或验证第一包裹的第一递送任务，其中，该码与第一递送任务相关联。8.根据权利要求7所述的方法，其中，扫描所述码包括以下之一：在第一包裹附接到第一uav上之后，用布置在第一uav上的机载相机扫描粘附到第一包裹上的光学码；或者用布置在第一uav上的无线射频识别(rfid)读取器扫描布置在第一包裹中或第一包裹上的rfid。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：为进入的uav交通、离开的uav交通和设施内的uav交通保留接近终端区的飞行高度切片；以及基于uav的需求，动态调整进入的uav交通、离开的uav交通和设施内的uav交通之间的飞行高度切片。10.根据权利要求9所述的方法，其中，动态调整飞行高度切片包括在午餐时间开始时扩展飞行高度切片中分配给离开的uav交通的第一飞行高度切片，或者在午餐时间结束时扩展飞行高度切片中分配给进入的uav交通的第二飞行高度切片。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：将充电垫中的第一充电垫分配给第一uav，以用于在递送第一包裹之后第一uav返回到终端区时对第一uav充电，其中，当第一递送任务初始被分配给第一uav时，第一充电垫的分配被包括在递送任务的第一递送任务中；当第一uav正在靠近终端区时或者在到达终端区之后，如果第一充电垫在初始将第一递送任务分配给第一uav之后变得受阻，则将第一uav重新分配给充电垫中的另一个充电垫。12.根据权利要求11所述的方法，其中，将第一uav重新分配给充电垫中的另一个充电垫包括：由第一uav在返回到终端区时识别到第一充电垫上的视觉图案受阻，其中，第一uav使用机载相机；以及由第一uav响应于识别到视觉图案受阻而选择或请求新的充电垫。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：在递送第一包裹之后返回到终端阵列时，将第一uav降落在充电垫中的第一充电垫上；以及如果在降落时第一uav和第一充电垫之间的充电连接没有充分建立，则脉动第一uav的一个或多个垂直升降马达，以在第一充电垫上摆动第一uav。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：如果摆动第一uav不足以建立充电连接，则驱动一个或多个垂直升降马达以使第一uav在第一充电垫上上下跳跃。15.至少一种机器可访问的存储介质，其提供指令，指令当由一个或多个机器执行时，将使一个或多个机器执行操作，包括：在无人机(uav)集结的终端区处的集结阵列中布置的充电垫上对多个uav充电，其中，用于准备由uav递送的包裹的商家设施布置在集结阵列的外围附近；以及当外围装载垫变得可用并且uav被认为已被充分充电并准备好进行递送任务时，将uav在其自身推进下从集结阵列的内部充电垫重新定位到集结阵列的外围装载垫。16.根据权利要求15所述的至少一种机器可访问的存储介质，还提供指令，指令当由一个或多个机器执行时，将使一个或多个机器执行进一步的操作，包括：响应于商家设施之一指示包裹中的第一包裹准备好进行递送，向商家服务员标识布置在外围装载垫之一上将接受用于递送的第一包裹的uav中的第一uav；以及使第一uav的起飞与向第一uav装载第一包裹的商家服务员的靠近同步。17.根据权利要求16所述的至少一种机器可访问的存储介质，其中，向所述商家服务员标识uav中的第一uav包括以下至少一个：点亮第一uav上的第一灯；点亮与第一uav正在等待的所述外围装载垫之一相关联的第二灯；或者从商家服务员穿戴的头戴式显示器显示增强现实图像，该增强现实图像在视觉上从其他uav中标识第一uav。18.根据权利要求16所述的至少一种机器可访问的存储介质，其中，使第一uav的起飞与商家服务员的靠近同步包括：
感测商家服务员对第一uav的接近度；以及当商家服务员达到阈值接近度时，发射第一uav。19.根据权利要求16所述的至少一种机器可访问的存储介质，还提供指令，指令当由一个或多个机器执行时，将使一个或多个机器执行进一步的操作，包括：当第一uav从外围装载垫之一升起时，利用机载绞盘部署用于从第一uav连接到第一包裹的线和连接点，其中，所述线以与第一uav的上升速率相匹配的速率被分放，以便当第一uav上升时将连接点保持在基本恒定的高度。20.根据权利要求15所述的至少一种机器可访问的存储介质，还提供指令，指令当由一个或多个机器执行时，将使一个或多个机器执行进一步的操作，包括：为进入的uav交通、离开的uav交通和设施内的uav交通保留接近终端区飞行高度切片；以及基于uav的需求，动态调整进入的uav交通、离开的uav交通和设施内的uav交通之间的飞行高度切片。21.根据权利要求20所述的至少一种机器可访问的存储介质，其中，动态调整飞行高度切片包括在午餐时间开始时扩展飞行高度切片中分配给离开的uav交通的第一飞行高度切片，或者在午餐时间结束时扩展飞行高度切片中分配给进入的uav交通的第二飞行高度切片。22.根据权利要求15所述的至少一种机器可访问的存储介质，还提供指令，指令当由一个或多个机器执行时，将使一个或多个机器执行进一步的操作，包括：将充电垫中的第一充电垫分配给第一uav，以用于在递送第一包裹之后第一uav返回到终端区时对第一uav充电，其中，当第一递送任务初始被分配给第一uav时，第一充电垫的分配被包括在递送任务的第一递送任务中；当第一uav正在靠近终端区时或者在到达终端区之后，如果第一充电垫在初始将第一递送任务分配给第一uav之后变得受阻，则将第一uav重新分配给充电垫中的另一个充电垫。23.根据权利要求22所述的至少一种机器可访问的存储介质，其中，将第一uav重新分配给充电垫中的另一个充电垫包括：由第一uav在返回到终端区时识别到第一充电垫上的视觉图案受阻，其中，第一uav使用机载相机；以及由第一uav响应于识别到视觉图案受阻而选择或请求新的充电垫。24.根据权利要求15所述的至少一种机器可访问的存储介质，还提供指令，指令当由一个或多个机器执行时，将使一个或多个机器执行进一步的操作，包括：在递送第一包裹之后返回到终端阵列时，将第一uav降落在充电垫中的第一充电垫上；以及如果在降落时第一uav和第一充电垫之间的充电连接没有充分建立，则脉动第一uav的一个或多个垂直升降马达，以在第一充电垫上摆动或跳跃第一uav。

技术总结
一种用于控制接近无人机(UAV)集结的终端区操作的UAV的技术，该技术包括在终端区处的集结阵列中布置的充电垫上对多个UAV进行充电。为准备由UAV递送的包裹的商家设施被布置在集结阵列的外围附近。当外围装载垫变得可用并且UAV被认为已被充分充电并准备好进行递送任务时，UAV在其自身推进下从内部充电垫重新定位到集结阵列的外围装载垫。定位到集结阵列的外围装载垫。定位到集结阵列的外围装载垫。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：WING航空有限责任公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2023/6/28