ＵＡＶドッキングのためのシステムおよび方法

無人型航空輸送機(UAV)などの航空輸送機は、軍事および民間の用途のための監視、偵察、および探査作業を行うために使用され得る。このような航空輸送機は、特定の機能を行うように構成されたペイロードを運ぶことができる。

いくつかの場合では、人が乗り物に乗り、乗り物内からでは容易に識別することができない乗り物の周囲に関する情報を収集したい場合がある。

いくつかの場合では、乗り物が乗り物の周囲に関する情報を集めるために無人型航空輸送機(UAV)などの航空輸送機と通信できることが望ましい場合がある。それ故に、UAVが乗り物とドッキングすることを可能にすることができる改善されたUAVドッキングシステムの必要性が存在する。本発明は、乗り物の周囲に関する情報を集めて乗り物と通信するために乗り物に関連付けられたUAVの使用に関連するシステム、方法、およびデバイスを提供する。UAVは乗り物から離陸する、および/または着陸することができる。これは、UAVと乗り物との間の認識と、障害物回避を行うことと、を含み得る。UAVと乗り物との間の通信は、移動可能な乗り物と飛行するUAVとの間の堅牢な通信を確保するために実現され得る。

本発明の態様は、無人型航空輸送機(UAV)を乗り物に結合するための方法を対象とし、この方法は、(a)乗り物を他の乗り物から差別する乗り物上のマーカーを検出することと、(b)マーカーに基づいて、UAVの1つ以上の推進ユニットを駆動し、それによってUAVの横方向速度を乗り物の横方向速度に対して所定の範囲内に入るように制御するコマンド信号を生成することと、(c)UAVの横方向速度が所定の範囲内にある間にUAVを乗り物上に結合することと、を含む。

一部の実施形態では、この方法は、UAVを乗り物上に結合する前にUAVの高度を減少させることをさらに含み得る。所定の範囲は、UAVを損傷させずにUAVを乗り物に結合することを可能にすることができる。

乗り物上のマーカーは、乗り物の5キロメートル以内で乗り物を他の乗り物から一意的に差別することができる。マーカーは、光学的センサによって検出可能な視覚的マーカーであり得る。マーカーは、QRコード(登録商標)であってもよい。マーカーは、黒と白の交互するパターンを含み得る。マーカーは、レーザースポットを含み得る。マーカーは、赤外線センサによって検出可能であり得る。マーカーは、乗り物上のUAVの着陸位置を示すことができる。

横方向速度は、乗り物の前進速度とすることができる。前進速度はゼロよりも大きくすることができる。UAVの横方向速度は、1つ以上の推進ユニットの出力を変える、または維持することによって制御することができる。コマンド信号は、プロセッサを用いて生成され得る。その信号は、着陸シーケンスを開始するためのUAVへのコマンドに応じて生成され得る。プロセッサは、UAVの機内にあってもよい。あるいは、プロセッサは、乗り物の機内にあってもよい。1つ以上の推進ユニットはローターであってもよく、UAVの横方向速度は、1つ以上のローターの回転速度を変える、または維持することによって制御することができる。

所定の範囲は、乗り物の横方向速度より大きいまたは小さい毎時5マイル以内であり得る。この方法は、UAVで、乗り物の横方向速度を受け取ることと、所定の範囲内に入るUAVの目標の横方向速度を計算することと、をさらに含む。この方法は、UAVで、所定の範囲内に入るUAVの目標の横方向速度を受け取ることをさらに含むことができ、その目標の速度は、乗り物の横方向速度に基づいて乗り物の機内で計算される。

いくつかの実装形態では、UAVは回転翼機であり得る。UAVの高度は、1つ以上のローターの回転速度を減少させることによって減少させることができる。結合は、機械的接続を介して形成され得る。結合は、磁気的接続を介して形成してもよい。結合は、乗り物の屋根の上で起こり得る。マーカーは、乗り物の屋根の上にあってもよい。結合は、乗り物が毎時30マイル〜毎時100マイルで移動しているときでも、UAVと乗り物の脱離を防ぐように構成され得る。ステップ(a)〜(c)は、人間の介入を必要とせずに自動的に起こり得る。結合は、自動化することができ、乗り物の操作者の介入なしで起こり得る。結合は、自動化することができ、乗り物の内外の一切の人間の介入なしで起こり得る。

本発明のさらなる態様は、移動する乗り物に結合できる無人型航空輸送機(UAV)を対象とすることができ、このUAVは、(a)UAVの揚力を生成するように構成された1つ以上の推進ユニットと、(b)乗り物上のマーカーを検出するように構成された1つ以上のセンサと、(c)検出されたマーカーに基づいてコマンド信号を生成するように個別にまたは集合的に構成されて、そのコマンド信号に応じて1つ以上の推進ユニットがUAVの横方向速度を乗り物の評価された横方向速度に対して所定の範囲内に入るように制御する、1つ以上のプロセッサと、(d)UAVを乗り物上に結合するように構成された1つ以上の着陸構成要素と、を備える。

1つ以上の推進ユニットは、コマンド信号に応じて、UAVの高度を減少させることができる。1つ以上の推進ユニットは、乗り物上にUAVを結合する前にUAVの高度を減少させることができる。所定の範囲は、UAVを損傷させずにUAVを乗り物に結合することを可能にすることができる。

乗り物上のマーカーは、乗り物の5キロメートル以内で乗り物を他の乗り物から一意的に判別することができる。マーカーは、光学的センサによって検出可能な視覚的なマーカーであり得る。マーカーは、QRコード(登録商標)であってもよい。マーカーは、黒と白の交互するパターンを含み得る。マーカーは、レーザースポットを含み得る。マーカーは、赤外線センサによって検出可能であり得る。マーカーは、乗り物上のUAVの着陸位置を示すことができる。

横方向速度は、乗り物の前進速度とすることができる。前進速度は、ゼロより大きくすることができる。1つ以上の推進ユニットはローターであってもよく、UAVの横方向速度は、1つ以上のローターの回転速度を変える、または維持することによって制御され得る。所定の範囲は、乗り物の横方向速度より大きいまたは小さい毎時5マイル以内であり得る。

一部の実施形態では、UAVは回転翼機であり得る。UAVの高度は、1つ以上のローターの回転速度を減少させることによって減少させることができる。1つ以上の着陸構成要素は、機械的接続を提供するように構成され得る。1つ以上の着陸構成要素は、磁気的接続を提供するように構成されてもよい。1つ以上の着陸構成要素は、乗り物の屋根に結合するように構成され得る。マーカーは、乗り物の屋根の上にあってもよい。1つ以上の着陸構成要素は、乗り物が毎時30マイル〜毎時100マイルで移動しているときでも、UAVと乗り物の脱離を防ぐように構成され得る。

無人型航空輸送機(UAV)に結合するように構成された乗り物は、本発明の別の態様に従って提供され得る。この乗り物は、乗り物を他の乗り物から区別するUAVが検出することができるマーカーと、UAVを乗り物に結合するように構成された1つ以上の結合接続構成要素と、を含み得る。

乗り物は、UAVの場所を特定することができるプロセッサをさらに備えることができる。乗り物は、UAVと通信することができる通信ユニットをさらに備えることができる。乗り物は、乗り物の速度を決定することができる場所ユニットをさらに備えることができる。通信ユニットは、乗り物の速度情報をUAVに送信するように構成され得る。マーカーは、乗り物の屋根の上にあってもよい。1つ以上の結合接続構成要素は、乗り物の屋根の上にあってもよい。

さらに、本発明の態様は、乗り物に取り付けられるように構成された装着構成要素と、UAVとUAV格納装置の脱離を防ぐUAVとの接続を形成するように構成された着陸接続構成要素と、UAVが着陸接続構成要素に接続されているとき、UAVを少なくとも部分的に囲むように構成されたカバーと、を備える無人型航空輸送機(UAV)格納装置を提供することができる。

装着構成要素は、乗り物の屋根に取り付けられるように構成することができる。装着構成要素は、乗り物に分離可能に取り付けられるように構成することができる。装着構成要素は、乗り物に恒久的に取り付けることができる。

一部の実施形態では、着陸接続構成要素は機械的接続を提供することができる。着陸接続構成要素は、磁気的接続を提供することができる。着陸接続構成要素は、乗り物が毎時30マイル〜毎時100マイルの間で移動しているときに、UAVと乗り物の脱離を防ぐように構成され得る。着陸接続構成要素は、UAVが着陸接続構成要素に接続されている間、UAVの充電を可能にすることができる。着陸接続構成要素は、UAVが着陸接続構成要素に接続されている間、着陸接続構成要素を介してUAVと乗り物との間のデータの交換を可能にすることができる。

カバーは、UAVが着陸接続構成要素に接続されているとき、UAVを完全に囲むように構成される。カバーは、開位置と閉位置との間でカバーを駆動するように構成されたアクチュエータに結合され得る。カバーは、乗り物が移動している間、開閉するように構成され得る。カバーは、カバーが開位置にあるとき、通信デバイスとして機能することが可能であり得る。通信デバイスは、衛星受信アンテナであり得る。通信デバイスは、UAVと通信するために使用され得る。

UAVは、UAVが着陸して着陸接続構成要素に接続されると、カバーを閉じる信号を生成するように構成されたプロセッサをさらに備えることができる。UAVは、UAVが乗り物から離陸しようとするとき、カバーを開く信号を生成するように構成されたプロセッサをさらに備えることができる。カバーは耐水性であり得る。カバーは、ソーラーパワーによって動力供給され得る。カバーは、UAVが着陸接続構成要素に接続されているときにUAVを充電する、かつ/または動力供給するために使用されるエネルギーを保存することができる。着陸接続構成要素は、複数のUAVとの接続を同時に形成するように構成され得る。カバーは、複数のUAVを同時に少なくとも部分的に囲むように構成され得る。

本発明の態様によれば、無人型航空輸送機(UAV)が離陸または着陸することができるプラットフォームを形成する乗り物を提供することができる。この乗り物は、前述のようなUAV格納装置と、乗り物を推進するように構成された1つ以上の推進ユニットと、を備えることができる。

乗り物は、車、トラック、バン、またはバスであり得る。乗り物は、複数の車輪を備えることができる。乗り物は、UAVと無線通信可能である1つ以上の通信ユニットをさらに備えることができる。通信は、UAVとの双方向通信を含み得る。カバーは、開閉することができる乗り物の屋根であり得る。

本発明のその他の態様は、無人型航空輸送機(UAV)を格納する方法を含むことができ、この方法は、前述のようなUAV格納装置を提供することと、UAVの状態を検出することと、UAVの状態に基づいてカバーの位置を変える、または維持することと、を含む。

この方法は、UAVが着陸して着陸接続構成要素への接続が形成されたとき、カバーを閉じることをさらに含み得る。この方法は、UAVが乗り物から離陸しようとするとき、カバーを開くことをさらに含み得る。

さらに、本発明の態様は、移動する随伴乗り物上に無人型航空輸送機(UAV)を着陸させる方法を含むことができ、この方法は、UAVが移動する随伴乗り物と一致した移動軌道に沿って移動するようにUAVの1つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって移動する乗り物に対するUAVの位置決めを制御するコマンド信号を生成することと、移動軌道に沿って障害物を検出することと、障害物を回避するためにUAVの移動軌道を変更することと、を含む。

乗り物に対するUAVの位置は、遠隔制御器を介するユーザーからの入力によって制御することができる。乗り物に対するUAVの位置は、所定の飛行経路に従って制御することができる。

移動軌道は、計画されたUAVの飛行経路を含み得る。UAVの飛行経路は、UAVが乗り物上に着陸するための飛行経路を含み得る。UAVの飛行経路は、UAVが乗り物から離陸するための飛行経路を含み得る。UAVの飛行経路は、UAVが乗り物の前方を所定の距離で移動するための飛行経路を含み得る。UAVの飛行経路は、UAVが乗り物の所定の範囲内を移動するための飛行経路を含み得る。変更されたUAV飛行経路は、障害物がクリアされた後、UAVの移動軌道に一致することができる。

一部の実施例では、障害物は構築物を含む。障害物は可動物体を含み得る。障害物は、1つ以上のセンサを用いて検出され得る。障害物は、地理的情報を利用するUAVによって検出され得る。地理的情報は、地図情報を含み得る。

本発明の態様は、無人型航空輸送機(UAV)が移動する随伴乗り物から離陸することを可能にする方法を対象にすることができ、この方法は、UAVが移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動するように設定されるように、UAVの1つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって移動する乗り物に対するUAVの位置決めを制御するコマンド信号を生成することと、移動軌道に沿って障害物を検出することと、障害物が移動軌道に存在しなくなるまでUAVが離陸することを阻止すること、または障害物を回避するようにUAVの移動軌道を変更することと、を含む。

さらに、本発明の態様は、無人型航空輸送機(UAV)の動作を制御する制御器を含むことができ、この制御器は、乗り物の一部であるように構成された1つ以上のユーザー入力構成要素と、ユーザー入力構成要素から信号を受け取ってUAVの動作を制御するためにUAVに送信されるコマンドを生成するように構成されたプロセッサと、を備える。

1つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物の操舵輪の少なくとも一部であってもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物のシフト制御装置の少なくとも一部であってもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物のダッシュボードの少なくとも一部であってもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素は、乗り物の表示器の少なくとも一部であってもよい。

一部の実施形態では、1つ以上のユーザー入力構成要素はボタンを備えることができる。1つ以上のユーザー入力構成要素は、ジョイスティックを備えてもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素は、タッチスクリーンを備えてもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素は、マイクロホンを備えてもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素は、カメラを備えてもよい。

任意選択的に、UAVの動作を制御することは、UAVの飛行を制御することを含み得る。UAVの動作を制御することは、UAVのセンサの位置決めを制御することを含み得る。センサは、カメラであってもよい。UAVの動作を制御することは、UAVのセンサの動作を制御することを含み得る。

本発明の態様は、無人型航空輸送機(UAV)の動作を制御するための乗り物を含むことができ、この乗り物は、前述のような制御器と、乗り物を推進するように構成された1つ以上の推進ユニットと、を含む。

乗り物は、車、トラック、バン、またはバスであり得る。乗り物は、複数の車輪を備えることができる。乗り物は、UAVと無線通信可能である1つ以上の通信ユニットをさらに備えることができる。通信は、UAVとの双方向通信を含み得る。

無人型航空輸送機(UAV)の動作を制御する方法は、本発明の態様に従って提供することができる。この方法は、乗り物の一部である乗り物の1つ以上のユーザー入力構成要素で、ユーザーからのUAV制御入力を受け取ることと、プロセッサを用いて、ユーザー入力構成要素からの信号に基づいてUAVの動作を制御するためにUAVに送信されるコマンドを生成することと、を含み得る。

1つ以上の入力構成要素は、乗り物の操舵輪内に組み込むことができる。1つ以上の入力構成要素は、乗り物のシフト制御装置内に組み込むことができる。1つ以上の入力構成要素は、乗り物のダッシュボード内に組み込むことができる。1つ以上の入力構成要素は、乗り物の表示器の少なくとも一部であってもよい。

いくつかの実装形態では、1つ以上のユーザー入力構成要素はボタンを含むことができる。1つ以上のユーザー入力構成要素は、タッチスクリーンを含むことができる。1つ以上のユーザー入力構成要素は、マイクロホンを含むことができる。1つ以上のユーザー入力構成要素は、カメラを含むことができる。

ユーザー入力は、ユーザーからのタッチ入力を含むことができる。ユーザー入力は、ユーザーからの音声入力を含むことができる。ユーザー入力は、ユーザーによるジェスチャを含むことができる。ユーザー入力は、乗り物が移動している間に提供され得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物を操作している間に提供され得る。

コマンドは、UAVの飛行を制御することができる。コマンドは、UAVの機内のセンサを制御することができる。コマンドは、乗り物からのUAVの離陸シーケンスを開始することができる。コマンドは、乗り物上へのUAVの着陸シーケンスを開始することができる。

無人型航空輸送機(UAV)からの情報を表示する方法を提供することができる。この方法は、乗り物が動作している間にUAVが乗り物から離陸する、および/または乗り物上に着陸することを可能にすることができる乗り物を提供することと、UAVからの情報を乗り物の通信ユニットで受け取ることと、乗り物が動作している間にUAVからの情報を乗り物内の表示ユニットで表示することと、を含み得る。

乗り物は、UAVが乗り物の屋根から離陸する、および/または着陸することを可能にするように構成された屋根装着具を備え得る。UAVからの情報は、UAVに関する場所情報を含み得る。UAVからの情報は、UAVの機内のカメラによって撮影された画像を含み得る。UAVからの情報は、UAVのエネルギー保存デバイスの充電状態を含み得る。

いくつかの場合では、表示ユニットは、乗り物内に組み込むことができ、乗り物から分離することができない。あるいは、表示ユニットは乗り物から分離可能であり得る。情報は、実時間でユニット上に表示することができる。情報は、UAVが飛行している間、表示することができる。情報は、UAVが乗り物上に着陸している間、表示することができる。

通信ユニットはまた、乗り物からUAVへ情報を送信することができる。

さらに、本発明の態様は、無人型航空輸送機(UAV)からの情報を表示する乗り物を対象とすることができ、この乗り物は、乗り物が動作している間、UAVが乗り物から離陸する、および/または乗り物上に着陸することを可能にするように構成された装着具と、UAVから情報を受け取るように構成された通信ユニットと、乗り物が動作している間、UAVからの情報を表示するように構成された表示ユニットと、を備える。

本発明の態様に従って、無人型航空輸送機(UAV)と乗り物との間の通信を提供する方法を提供することができ、この方法は、乗り物が動作している間、UAVと通信することができる乗り物を提供することと、乗り物の通信ユニットによって間接の通信方法を介してUAVと通信することと、を含む。

乗り物は、乗り物が動作している間にUAVが乗り物から離陸する、かつ/または乗り物上に着陸することを可能にするように構成することができる。乗り物は、UAVが乗り物の屋根から離陸する、かつ/または着陸することを可能にするように構成された屋根装着具を備えることができる。

間接の通信方法は、携帯電話ネットワークを介する通信を含み得る。携帯電話ネットワークは、3Gまたは4Gネットワークであり得る。間接の通信方法は、乗り物とUAVとの間の通信で1つ以上の中間デバイスを使用することができる。間接の通信は、乗り物が動作している間に起こり得る。

この方法は、プロセッサを用いて、直接の通信方法に切り換えることを決定することと、直接の通信方法を介してUAVと通信することと、をさらに含み得る。この方法は、乗り物上の指向性アンテナを用いる直接の通信方法を介してUAVと通信することをさらに含み得る。指向性アンテナはまた、UAVが乗り物に結合しているとき、UAVのカバーとして機能することができる。

本発明のその他の態様は、無人型航空輸送機(UAV)と乗り物との間の通信を提供する方法を提供することができ、この方法は、乗り物が動作している間にUAVと通信することができる乗り物を提供することと、プロセッサを用いて、乗り物の指向性アンテナを配置する角度を計算することと、乗り物の指向性アンテナによる直接の通信方法を介してUAVと通信することと、を含む。

乗り物は、乗り物が動作している間にUAVが乗り物から離陸する、かつ/または乗り物上に着陸することを可能にするように構成され得る。指向性アンテナを配置する角度は、乗り物に対するUAVの位置に基づいて計算され得る。この位置は、相対的高度および相対横方向位置を含み得る。指向性アンテナは、UAVが乗り物に結合されているときのUAVのためのカバーから形成され得る。この方法は、プロセッサを用いて、間接の通信方法に切り換えることを決定することと、間接の通信方法を介してUAVと通信することと、をさらに含み得る。

本発明の様々な態様は、個別に、集合的に、または互いに組み合わせて認識され得ることを理解されたい。本明細書で説明される本発明の様々な態様は、以下に示される任意の特定の用途、または任意の他の類型の可動物体に適用され得る。無人型航空輸送機などの航空輸送機の本明細書の任意の説明は、任意の乗り物体などの任意の可動物体に適用および使用され得る。さらに、空中運動(例えば、飛行)の文脈において本明細書で開示されたシステム、デバイス、および方法はまた、地上または水上の運動、水中の運動、または宇宙の運動などの他の類型の運動の文脈に適用され得る。

本発明の他の目的および特徴は、明細書、特許請求の範囲、および添付の図面の検討によって明らかになるであろう。

文献の援用 本明細書で言及した全ての刊行物、特許、および特許出願は、個別の刊行物、特許、または特許出願のそれぞれが具体的にかつ個別に示されて参照によって組み込まれるのと同程度に参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲において、詳細に示される。本発明の特徴および利点のより良い理解が、その中で本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明、および以下の付随する図面を参照することによって得られるであろう。

本発明の実施形態に従って、乗り物に関連付けられ、乗り物から離陸することができる無人型航空輸送機(UAV)の実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、乗り物上に着陸することができるUAVの実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、UAVが乗り物上に着陸することを試みるときに障害物回避を実現する実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、UAVが乗り物から離陸することを試みるときに障害物回避を実現する実施例を示す。

本発明の実施形態に従うUAVと乗り物との間の機械的接続の実施例を示す。

本発明の実施形態に従うUAVと乗り物との間の機能的接続の実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、カバー内で乗り物にドッキングされたUAVの実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、乗り物内にドッキングされたUAVの実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、UAVによって識別され得る複数の乗り物の図を示す。

本発明の実施形態に従って、関連する乗り物と通信可能であるUAVの実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、複数の乗り物と通信可能である複数のUAVの実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、UAVと通信可能であり得る乗り物上のアンテナの実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、指向性アンテナの垂直方向の角度を計算するための乗り物とUAVとの間の垂直方向の関係の実施例を示す。

本発明の実施形態に従って、指向性アンテナの水平方向の角度を計算するための乗り物とUAVとの間の水平方向の関係の実施例を示す。

本発明の実施形態に従うUAVと乗り物との間の直接および間接の通信の実施例を示す。

本発明の実施形態に従う通信フローの実施例を示す。

本発明の実施形態に従うUAVの制御機構の実施例を示す。

本発明の実施形態に従う無人型航空輸送機を示す。

本発明の実施形態に従って、キャリアおよびペイロードを備える可動物体を示す。

本発明の実施形態に従って、可動物体を制御するためのシステムのブロック図による概略図である。

本発明のシステム、デバイス、および方法は、無人型航空輸送機(UAV)と乗り物との間の相互作用を提供する。UAVの説明は、任意の他の類型の無人型乗り物、または任意の他の類型の可動物体に適用され得る。乗り物の説明は、地上、地下、水中、水面、空中、または宇宙用乗り物に適用され得る。UAVと乗り物との間の相互作用は、UAVと乗り物との間のドッキングを含み得る。通信は、UAVが乗り物から外されている間に、および/またはUAVが乗り物に接続されている間に、UAVと乗り物との間で起こり得る。

乗り物の機内の人は、人が乗り物の機内にいながらにして集めることができない情報を集めることを望むことがある。いくつかの場合では、人が情報を集めることを希望するときに、乗り物が動作している、かつ/または移動している場合もある。UAVは、乗り物内にあるときには容易にアクセスすることができない情報を集めることが可能であり得る。例えば、乗り物の運転手または乗員が前方にあるものを見たいとき、彼らの視界が他の乗り物、地勢、構築物、または他の類型の障害物によって妨げられる場合がある。UAVは、乗り物から離陸して頭上を飛行することができる。UAVはまた、任意選択的に、乗り物に対して前方、または任意のパターンで飛行することができる。UAVは、実時間で画像を乗り物にストリーミングすることができるカメラを有することができる。このように、乗り物の運転手または乗員は、前方にあるものをみる、または周囲の環境に関する任意の他の情報を収集することが可能であり得る。

UAVは、乗り物から離陸する、および着陸することが可能であり得る。これは、乗り物が静止している、または移動している間に起こり得る。UAVは、随伴乗り物を他の乗り物から識別することが可能であり得る。これは、複数の乗り物が交通渋滞または市街地走行などの小さな領域に存在する状況において役に立つことができる。UAVは、このように正しい乗り物上に確実に着陸することが可能であり得る。UAVは、組み込まれた適当な障害物回避を有し得る。UAVは、離陸および/または着陸時に障害物を検出して回避することが可能であり得る。UAVは、飛行中に障害物を検出して回避することが可能であり得る。UAVは、乗り物の機内のユーザーによって手動で制御することができる。他の場合では、UAVは、自律または半自律飛行モードを有し得る。ユーザーは異なる飛行モード間を切り替えることが可能であり得る、または異なる飛行モードが異なる状況で始動することができる。

UAVは、乗り物とドッキングしている間、乗り物と物理的接続を形成することができる。物理的接続は、乗り物が移動している間、乗り物に接続されたUAVを維持することができる。カバーは、UAVが乗り物にドッキングされると、UAVを覆う、かつ/または保護するために任意選択的に提供され得る。UAVが乗り物にドッキングされている間、UAVと乗り物との間に電気的接続および/またはデータ接続が形成され得る。

UAVと乗り物との間に通信を提供することができる。この通信は、UAVが乗り物にドッキングされている間、およびUAVが飛行している間、提供することができる。通信の直接および/または間接モードを使用することができる。UAVは、乗り物の一部であり得るユーザー入力構成要素を使用して制御することができる。UAVからのデータは、乗り物内のモニターにストリーミングすることができる。

図1は、本発明の実施形態に従って、乗り物に関連付けられ、乗り物から離陸することができる無人型航空輸送機(UAV)の実施例を示す。乗り物ドッキングシステム100は、本発明の実施形態に従って提供され得る。このドッキングシステムは、UAV110と乗り物120とを備えることができる。乗り物は、1つ以上の推進ユニット130を有することができる。

UAV110についての本明細書の一切の説明は、任意の類型の可動物体に適用することができる。UAVについての説明は、任意の類型の無人型可動物体(例えば、空気、土地、水、または宇宙を横切る)に適用することができる。このUAVは、遠隔制御器からのコマンドに応答することが可能であり得る。遠隔制御器は、UAVに接続されなくてもよい。いくつかの場合では、UAVは、自律的にまたは半自律的に動作することが可能であり得る。UAVは、予めプログラムされた命令のセットに従うことが可能であり得る。いくつかの場合では、UAVは、遠隔制御器からの1つ以上のコマンドに応答することによって半自律的に動作することができ、それ以外の場合は自律的に動作する。

UAV110は、航空輸送機であり得る。UAVは、UAVが空中を移動することを可能することができる1つ以上の推進ユニットを有することができる。1つ以上の推進ユニットは、UAVが1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上の自由度で動くことを可能にすることができる。いくつかの場合では、UAVは、1つ、2つ、3つ以上の回転軸の周りで回転することが可能であり得る。それらの回転軸は、互いに直交することができる。それらの回転軸は、UAVの飛行の航路全体にわたって互いに直交したままであり得る。それらの回転軸は、ピッチ軸、ロール軸、および/またはヨー軸を含み得る。UAVは、1つ以上の次元に沿って移動することが可能であり得る。例えば、UAVは、1つ以上のローターによって生成される揚力によって上方に移動することが可能であり得る。いくつかの場合では、UAVは、Z軸(UAVの向きに対して上向きであり得る)、X軸および/またはY軸(横方向であり得る)に沿って移動することが可能であり得る。UAVは、互いに直交することができる1つ、2つ、または3つの軸に沿って移動することが可能であり得る。

UAV110は、回転翼機であり得る。いくつかの場合では、UAVは、複数のローターを備えることができる多重回転翼機であり得る。複数のローターは、回転してUAVのための揚力を生成することが可能であり得る。ローターは、UAVが空中を自由に移動することを可能にすることができる推進ユニットであり得る。ローターは、同じ速度で回転することができる、かつ/または同じ量の揚力またはスラストを生成することができる。ローターは、任意選択的に可変速度で回転することができ、異なる量の揚力またはスラストを生成することができる、かつ/またはUAVが回転することを可能にすることができる。いくつかの場合では、1台のUAVに1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個以上のローターを設けることができる。ローターは、それらの回転軸が互いに平行であるように配設され得る。いくつかの場合では、ローターは、UAVの運動に影響を与えることができる互いに任意の角度にある回転軸を有することができる。

UAVの垂直方向の位置および/または速度は、UAVの1つ以上の推進ユニットへの出力を維持する、かつ/または調整することによって制御することができる。例えば、UAVの1つ以上のローターの回転速度を増加させることは、UAVに高度を増加させる、またはより高速で高度を増加させることに有用となり得る。1つ以上のローターの回転速度を増加させると、ローターのスラストを増加させることができる。UAVの1つ以上のローターの回転速度を減少させることは、UAVが高度を減少させる、またはより高速で高度を減少させることに有用となり得る。1つ以上のローターの回転速度を減少させると、1つ以上のローターのスラストを減少させることができる。UAVが乗り物などから離陸するとき、推進ユニットに提供され得る出力は、以前の着陸した状態から増加され得る。UAVが乗り物上などに着陸する時、推進ユニットに提供される出力は、以前の飛行状態から減少され得る。

UAVの横方向の位置および/または速度は、UAVの1つ以上の推進ユニットへの出力を維持する、かつ/または調整することによって制御され得る。UAVの姿勢およびUAVの1つ以上のローターの回転速度は、UAVの横方向の移動に影響を与えることができる。例えば、UAVは、特定の方向に移動するためにその方向に傾斜することができ、UAVのローターの速度は、横方向の移動の速度および/または移動の軌跡に影響を与えることができる。UAVの横方向の位置および/または速度は、UAVの1つ以上のローターの回転速度を変える、または維持することによって制御され得る。

UAV110は、小さな寸法のものであり得る。UAVは、人が持ち上げる、かつ/または担持することが可能であり得る。UAVは、人が片手で担持することが可能であり得る。UAVは、乗り物120の上部または内部に収まることが可能であり得る。UAVは、乗り物の屋根に担持することが可能であり得る。UAVは、乗り物のトランクの上部に担持することが可能であり得る。UAVは、乗り物のフロントフードに担持することが可能であり得る。UAVの寸法は、任意選択的に乗り物の幅を超えなくてもよい。UAVの寸法は、任意選択的に乗り物の長さを超えなくてもよい。

UAV110は、100cm以下の最大寸法(例えば、長さ、幅、高さ、対角線、直径)を有することができる。いくつかの場合では、最大寸法は、1mm、5mm、1cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm、200cm、220cm、250cm、または300cm以下であり得る。任意選択的に、UAVの最大寸法は、本明細書に記載のいずれかの値以上であってもよい。UAVは、本明細書に記載の任意の2つの値の間の範囲内に入る最大寸法を有することができる。

UAV110は、軽量であり得る。例えば、UAVは、1mg、5mg、10mg、50mg、100mg、500mg、1g、2g、3g、5g、7g、10g、12g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、60g、70h、80h、90g、100g、120g、150g、200g、250g、300g、350g、400g、450g、500g、600g、700g、800g、900g、1kg、1.1kg、1.2kg、1.3kg、1.4kg、1.5kg、1.7kg、2kg、2.2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg、5kg、5.5kg、6kg、6.5kg、7kg、7.5kg、8kg、8.5kg、9kg、9.5kg、10kg、11kg、12kg、13kg、14kg、15kg、17kg、または20kg以下の重さであり得る。UAVは、本明細書に記載のいずれかの値以上の重さを有することができる。UAVは、本明細書に記載の任意の2つの値の間の範囲内に入る重さを有することができる。

UAV110は、乗り物120と相互作用することが可能であり得る。乗り物についての説明は、任意の類型の可動物体(例えば、空気、土地、水、または宇宙を横切る)に適用することができる。乗り物は、乗り物の機内の人によって操作することができる。乗り物は、乗り物内部の人によって操作することができる。人は、乗り物に接触することができる、または乗り物に局在することができる。あるいは、乗り物は、遠隔制御器からのコマンドに応答することが可能であり得る。遠隔制御器は、乗り物に接続されなくてもよい。いくつかの場合では、乗り物は、自律的にまたは半自律的に動作することが可能であり得る。乗り物は、予めプログラムされた命令のセットに従うことが可能であり得る。

乗り物120は、乗り物が移動することを可能にすることができる1つ以上の推進ユニット130を有することができる。乗り物は、土地、空気、水、または宇宙を横切ることができる。乗り物は、地上、地下、水中、水面、空中、および/または宇宙を移動することが可能であり得る。1つ以上の推進ユニットは、乗り物が1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上、5つ以上、6つ以上の自由度で移動することを可能にすることができる。1つ以上の推進ユニットは、乗り物が任意の媒体内を移動することを可能にすることができる。例えば、推進ユニットは、乗り物が地上を移動することを可能にすることができる車輪を備えることができる。推進ユニットの他の実施例は、限定されないが、トレッド、プロペラ、ローター、ジェット、脚、または任意の他の類型の推進ユニットを含み得る。推進ユニットは、乗り物が単一の類型または複数の類型の地形上を移動することを可能にすることができる。推進ユニットは、乗り物が斜面を上がる、または斜面を下ることを可能にすることができる。乗り物は自己推進型であり得る。

乗り物は、エンジン、バッテリ、または任意の類型のドライバーを有することができる。いくつかの場合では、乗り物は内燃機関を有することができる。乗り物は、燃料および/または電気で運行することができる。乗り物の推進ユニットは、エンジン、バッテリ、または他の類型のドライバーによって駆動され得る。

乗り物120は、任意の類型の可動物体であり得る。乗り物の実施例は、限定されないが、車、トラック、セミ、バス、バン、SUV車、ミニバン、戦車、ジープ、オートバイ、三輪車、自転車、トロリー、電車、地下鉄、モノレール、飛行機、ヘリコプター、飛行船、熱気球、宇宙船、ボート、船、ヨット、潜水艦、または任意の類型の乗り物を含み得る。乗り物は乗用車であってもよい。乗り物は、中に1人以上の搭乗者を保持することが可能であり得る。1人以上の搭乗者は、乗り物を操作することができる。1人以上の搭乗者は、乗り物の移動および/または乗り物の他の機能を指示することができる。例えば、搭乗者は、車もしくは他の陸路用乗り物の運転手、または飛行機、船舶、宇宙船、もしくは他の類型の空路用、海路用、もしくは宇宙用乗り物のパイロットであり得る。

乗り物120は、UAV110がドッキングすることができるドッキング乗り物であり得る。UAVは、乗り物上に着陸することができる。UAVは、乗り物から離陸することができる。UAVは、UAVが乗り物にドッキングしている間、乗り物によって担持され得る。一部の実施形態では、UAVが乗り物のドッキングしている間、UAVと乗り物との間に機械的接続が形成され得る。乗り物は、UAVが乗り物にドッキングしている間、移動することができる。乗り物は、UAVが乗り物のドッキングしている間、静止したままでいる、かつ/または移動することができる。

UAV110は、乗り物の任意の部分で乗り物120にドッキングすることができる。例えば、UAVは、乗り物の屋根にドッキングすることができる。UAVは、乗り物の上面にドッキングすることができる。UAVは、乗り物のトランクにドッキングすることができる。例えば、UAVは、乗り物のトランクの上面に担持することができる。別の実施例では、UAVは乗り物のフロントフードにドッキングすることができる。UAVは、乗り物のフロントフードの上面に担持することができる。いくつかの場合では、UAVは、乗り物によって牽引されるトレーラーに、または乗り物の側部にドッキングすることができる。

UAV110は、乗り物120から離陸することができる。いくつかの場合では、UAVは、乗り物が動作している間に離陸することができる。UAVは、乗り物が動力投入されている、かつ/または人が乗り物を操作している間に離陸することができる。UAVは、乗り物のエンジンが稼働している間に離陸することができる。UAVは、乗り物が静止している、かつ/または乗り物が移動している間に離陸することができる。離陸時、UAVは乗り物に対して上昇することができる。例えば、UAVが多重回転翼機である場合、UAVの1つ以上のローターが回転してUAVのための揚力を生成することができる。UAVは、高度を増加させて乗り物から外すことができる。いくつかの場合では、乗り物からUAVのドッキングを解除するために、その他の取外しステップが起こり得る。

UAVは、乗り物が辺りを運転している間、飛行することができる。一部の実施形態では、UAVは、乗り物と通信可能のままであり得る。UAVは、乗り物に情報を送ることができる。乗り物は、UAVが飛行している間、UAVに情報を送っても送らなくてもよい。

図2は、本発明の実施形態に従って、乗り物上に着陸することができるUAVの実施例を示す。乗り物ドッキングシステム200は、本発明の実施形態に従って提供され得る。このドッキングシステムは、UAV210および乗り物220を備え得る。

UAV210は、飛行することができ、乗り物220から外すことができる。UAVは、関連するドッキング乗り物上に着陸することが可能であり得る。UAVは、着陸すると乗り物にドッキングすることができる。一旦着陸すると、UAVは乗り物によって担持され得る。

乗り物220は、速度V_VEHICLEで移動することができる。これは、乗り物の前方移動および/または乗り物の後方移動を含み得る。これは、乗り物の上方または下方移動を含む場合も含まない場合もある。乗り物は、直線で横切る、かつ/または向きを変えることが可能であり得る。乗り物は、乗り物の向きを変更せずに側方に移動することが可能な場合も不能な場合もある。乗り物は、任意の速度で移動することができる。いくつかの場合では、V_VEHICLEはゼロより大きくてもよい。他の場合では、V_VEHICLEはゼロであってもよい。乗り物の移動の速度および/または方向は、変化してもよい。V_VEHICLEは、乗り物の横方向速度を指すことができる。乗り物が陸地や水域などの表面の上を移動するとき、乗り物は、その表面に対する横方向速度で移動することができる。

乗り物上に着陸することを試みることができるUAV210は、速度V_UAVで移動することができる。いくつかの場合では、V_UAVは、横方向成分V_{UAV_X}および垂直方向成分V_{UAV_Y}を有することができる。いくつかの場合では、UAVの速度の横方向成分V_{UAV_X}は、乗り物の速度V_VEHICLEの横方向成分に平行であり得る。したがって、UAVが乗り物上に着陸している間、それは乗り物と同様の横方向の経路に従うことができる。それは、乗り物と実質的に同じ方向に移動することができる。いくつかの場合では、UAVと乗り物との間の方向の差は、UAVが乗り物上への着陸に間近のとき、約0度、1度、2度、3度、4度、5度、7度、10度、12度、15度、または20度以下であり得る。UAVはまた、乗り物とほぼ同じ横方向速度で移動することができる。いくつかの場合では、UAVと乗り物との間の横方向速度の差は、UAVが乗り物上への着陸に間近のとき、約毎時0マイル、毎時1マイル、毎時2マイル、毎時3マイル、毎時5マイル、毎時7マイル、毎時10マイル、毎時12マイル、毎時15マイル、または毎時20マイル以下であり得る。UAVを乗り物上に着陸させるとき、UAVは乗り物に対して所定の横方向速度範囲に収められ得る。所定の範囲は、本明細書に記載の任意の値であり得る。所定の範囲は、UAVおよび/または乗り物を損傷させずにUAVを乗り物に結合することを可能にすることができる。UAVと乗り物との間の横方向速度の差は、UAVが乗り物上への着陸に間近のとき、乗り物の速度の約0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%または15%以下であり得る。いくつかの場合では、UAVは、それが60秒、45秒、30秒、25秒、20秒、15秒、10秒、5秒、3秒、2秒、または1秒以内に着陸するための軌道上にある場合、乗り物上への着陸に間近であり得る。

一部の実施形態では、乗り物の横方向速度を決定することができる。目標の横方向速度は、所定の範囲内に入ることができ、UAVについて計算され得る。目標の横方向速度は、UAVの機内で、または乗り物の機内で計算され得る。UAVの1つ以上の推進ユニットは、UAVが目標の速度で、および/または所定の範囲内で、飛行するように制御され得る。

UAVの速度の垂直方向成分V_{UAV_Y}は、乗り物の上面に着陸するためのUAVの降下を含み得る。いくつかの場合では、UAVは、乗り物上に着陸するためにより高い高度から降下することができる。代替の実施形態では、UAVは、同じ高度から、および/またはより低い高度から乗り物の着陸スポットに近づくことができる。例えば、UAVは、ほぼ同じ高度で乗り物の後方を飛行し、次にその横方向速度を乗り物の横方向速度よりも大きくなるように増加させることができる。次に、UAVは乗り物に着陸するために後方から急進することができる。垂直方向の成分は、ゼロの値を有することができる、または正もしくは負の値を有することができる。いくつかの場合では、UAVの速度の垂直方向成分は、UAVが乗り物上に穏やかに着陸することを可能にするように低くあり得る。一部の実施形態では、垂直方向成分は、UAVが乗り物への着陸に間近であるとき、正または負の方向で毎時10マイル、毎時9マイル、毎時8マイル、毎時7マイル、毎時6マイル、毎時5マイル、毎時4マイル、毎時3マイル、毎時2マイル、または毎時1マイル以下であり得る。

乗り物上にUAVを着陸させる方法は、本発明の実施形態に従って提供することができる。コマンド信号は、UAVの1つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって乗り物に対するUAVの位置決めを制御するために、生成され得る。乗り物は、UAVが着陸している間、動作する、かつ/または移動することができる。UAVは、移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動することができる。1つ以上の推進ユニットを駆動するコマンド信号は、UAVの機内で生成され得る。あるいは、コマンド信号は乗り物の機内で生成され得る。別の実施例では、コマンド信号は、外部コンピュータまたはサーバーなどの任意の他のデバイスで生成され得る。

コマンド信号は、乗り物および/またはUAVの移動に関するデータに応じて生成され得る。例えば、乗り物の位置および/または速度に関する情報が提供され得る。乗り物の移動の方向に関する情報が提供され得る。UAVの位置、向きおよび/または速度に関する情報が提供され得る。いくつかの場合では、コマンド信号は、1つ以上のプロセッサを用いて、このデータに基づいて生成され得る。一実施例では、コマンド信号はUAVの機内で生成され得る。UAVは、乗り物の位置、速度、および/または方向に関する情報を受け取ることができる。UAVは、コマンド信号を生成するためにUAVの位置/向き/速度情報と共に乗り物の情報を使用することができる。別の実施例では、コマンド信号は乗り物の機内で生成され得る。乗り物は、UAVの位置、向き、および/または速度に関する情報を受け取ることができる。乗り物は、UAVに送ることができるコマンド信号を生成するために乗り物の情報と共にUAVの情報を使用することができる。その他の実施例では、外部デバイスが乗り物およびUAVに関する情報を受け取ることができ、UAVに送信することができるコマンド信号を生成することができる。コマンド信号を生成するために使用されるプロセッサは、UAVの機内に、乗り物の機内に、または外部デバイスの機器内に提供され得る。コマンド信号は、着陸シーケンスを開始するためにUAVへのコマンドに応じて生成され得る。コマンドは、乗り物から提供され得る。いくつかの場合では、着陸するためのコマンドは、エラー状態が検出されたときに、UAVの機内で生成され得る。例えば、1つ以上の構成要素が故障している場合、またはバッテリ充電が危険なまでに低い場合、UAVは自動的に着陸シーケンスを開始することができる。

一実施例では、乗り物は、実時間でその座標をUAVに送ることができる。乗り物は、乗り物の場所を決定するために有用であり得る場所ユニットを有することができる。一実施例では、場所ユニットはGPSを利用することができる。乗り物は、そのGPS座標をUAVに送ることができる。UAVが着陸しようとするとき、それは乗り物のGPS座標の近くに飛行することができる。いくつかの場合では、GPS座標に若干の誤差が存在する場合もあるので、UAVを乗り物上に着陸させるためにその他の補助が提供され得る。例えば、本明細書の別の箇所でより詳細に説明されたようにマーカーを提供することができる。マーカーは、より正確な位置決めを提供するためにUAVの機内のカメラを利用するビジョンに基づくマーカーであり得る。マーカーは、本明細書の別の箇所で説明されたような任意の他の類型のマーカーであってもよい。

UAVは、乗り物が移動している間に乗り物上に着陸することが可能であり得る。UAVは、乗り物が直線的に移動していない場合であっても乗り物上に着陸することが可能であり得る。例えば、UAVは、乗り物が鋭く向きを変える、または波状の経路に沿って移動する場合であっても、乗り物上に着陸することが可能であり得る。UAVは、乗り物が少なくとも約5度、10度、15度、20度、30度、45度、60度、75度、90度、105度、120度、135度、150度、165度、180度、270度、または360度向きを変える間に、乗り物上に着陸することが可能であり得る。

UAVは、乗り物が様々な速度で移動しているときに乗り物上に着陸することが可能であり得る。いくつかの場合では、UAVは、乗り物が約毎時5マイル、毎時10マイル、毎時15マイル、毎時20マイル、毎時25マイル、毎時30マイル、毎時35マイル、毎時40マイル、毎時45マイル、毎時50マイル、毎時55マイル、毎時60マイル、毎時65マイル、毎時70マイル、毎時80マイル、毎時90マイル、または毎時100マイルより大きな速度で移動しているときに、乗り物上に着陸することが可能であり得る。UAVは、乗り物が本明細書に記載の任意の速度未満で移動しているときに乗り物上に着陸することが可能であり得る。UAVは、乗り物が本明細書に記載の任意の2つの速度の間の範囲内の速度で移動しているときに乗り物上に着陸することが可能であり得る。

UAVは、乗り物上に着陸して乗り物にドッキングすることができる。UAVは、乗り物と接続を形成することによって乗り物にドッキングすることができる。この接続は、機械的接続を含むことができる。この接続は、十分に強力であり、乗り物が移動している間にUAVが乗り物から落下することを防ぐことができる。例えば、この接続は、十分に強力であることができ、乗り物が約毎時5マイル、毎時10マイル、毎時15マイル、毎時20マイル、毎時25マイル、毎時30マイル、毎時35マイル、毎時40マイル、毎時45マイル、毎時50マイル、毎時55マイル、毎時60マイル、毎時65マイル、毎時70マイル、毎時80マイル、毎時90マイル、または毎時100マイル以下で移動している間、UAVは乗り物上に留まることができる。この接続は、十分に強力であることができ、乗り物が本明細書に記載の任意の速度より大きな速度で移動している間、または乗り物が本明細書に記載の任意の2つの速度の間の範囲内の速度で移動しているとき、乗り物にドッキングされたUAVを維持することができる。

図3は、本発明の実施形態に従って、UAVが乗り物上に着陸をすることを試みるときに障害物回避を実現する実施例を示す。例えば、UAV310は、乗り物320上に着陸することを試みる場合がある。障害物330は、乗り物上に着陸するためのUAVの飛行軌道内に存在する場合がある。UAVは、障害物を回避するためにその飛行軌道を変更することができる。

一実施例では、UAV310は、乗り物320上に着陸することを試みることができる。乗り物は動作していてもよい。いくつかの場合では、乗り物は、UAVが乗り物に着陸することを試みる間に移動している場合がある。乗り物は、速度V_VEHICLEで移動することができる。UAVは、乗り物上に着陸するための飛行経路または飛行軌道を有することができる。UAVの飛行経路または飛行軌道は、乗り物の経路または軌道と一致してもしなくてもよい。例えば、UAVと乗り物の軌道は整合することができる。UAVおよび/または乗り物は、UAVの経路内に障害物330が存在するかを検出することが可能であり得る。乗り物上に着陸するためのUAVの飛行経路または飛行軌道内に障害物が存在する場合、UAVの経路は障害物を回避するために変更され得る。例えば、UAVは、乗り物上に着陸するために降下する場合がある。しかしながら、障害物が妨げになる場合、UAVの高度は障害物を回避するために増加され得る。UAVは、障害物を回避するために新しい飛行軌道(例えば、V_UAVに沿う)を有することができる。

一部の実施形態では、UAVおよび/または乗り物は、乗り物の軌道、またはUAVと乗り物のために整合された移動軌道内の障害物を検出することが可能であり得る。同様に、UAVの経路は、検出された障害物を回避するために変更され得る。経路または軌道は、任意の形状を有することができる。いくつかの場合では、経路または軌道は直線(例えば、UAVおよび/または乗り物の前方に直接に延長する直線)であり得る、または曲線であり得る、または任意の他の形状を有することができる。

障害物330は、UAVの予測された飛行軌道または経路内に存在する可能性がある任意のアイテムであり得る。障害物は、仮にUAVが障害物と衝突した場合にUAVを損傷する可能性があるアイテムであり得る。障害物は、静的または動的な障害物であり得る。例えば、静的な障害物は静止したままであることができ、動的な障害物は移動することができる。静的な障害物の例は、限定されないが、建物、看板、ポール、橋、トンネル、タワー、天井、屋根、電力線、木、フェンス、植物、照明、駐車された車両、または任意の他の類型の障害物を含み得る。静的な障害物の例は、限定されないが、他のUAV、他の可動物体(例えば、可動乗り物)、人間、動物、凧、または移動することができる任意の他の類型の障害物を含み得る。動的な障害物については、UAVの予測された飛行軌道または経路に沿う動的な障害物とUAVとの間の衝突が起こりそうか、または差し迫っているかどうかを決定するために、動的な障害物の予測される経路または軌道が評価され得る。

障害物は、UAV、乗り物、任意の他の物体、またはそれらの任意の組合せによって検出され得る。UAV、乗り物、および/または任意の他の物体は、互いに通信可能であることができ、検出された障害物に関する情報を共有することが可能であり得る。例えば、UAVの1つ以上のセンサは、障害物を検出するために使用され得る。UAVは、次に障害物を回避するためにUAVの航路を変更することができる。別の実施例では、乗り物は、障害物を検出するために乗り物の1つ以上のセンサを使用することができる。乗り物は、障害物を回避するためにUAVの航路をUAVに変更させる情報をUAVに送ることができる。乗り物は、UAVの航路を変更するためにコマンドをUAVに送ることができる。別の実施例では、乗り物は検出された障害物に関する情報をUAVに送ることができ、UAVはUAVの航路を変更するかどうか、かつ/または航路をどのように変更するか、を決定することができる。UAVは、乗り物単独からの情報を、またはUAVもしくは任意の他の物体からの検出された情報を組み合わせて、検討することができる。いくつかの場合では、障害物自体などの他の物体は、障害物の存在を示す1つ以上の信号を提供することができる。

障害物を検出するために使用することができるセンサの実施例は、ビジョンセンサ、熱センサ、超音波センサ、ライダー、GPS、ソナー、レーダー、振動センサ、磁気センサ、または本明細書の他の箇所で説明されるような任意の他の類型のセンサを含み得る。センサの任意の組合せを使用することができる。障害物の存在を示す信号の実施例は、光、色、画像、言葉、音、振動、磁気的信号、電場、熱パターン、無線信号、または任意の他の類型の信号を含み得る。

一部の実装形態では、障害物は、乗り物および/またはUAVが移動する環境に関して既知である情報に基づいて、検出することができる。例えば、地理的情報を利用することができる。地理的情報の実施例は、ローカルの地図情報を含み得る。いくつかの場合では、地形図の情報、またはローカルの構築物、もしくは静的な障害物であり得る他の類型の物体に関する地図情報が提供され得る。例えば、トンネルの存在が既知であり、かつトンネルに対する乗り物および/またはUAVの場所が既知である場合、トンネルが乗り物上に着陸するUAVに対して障害物となり得るかどうかが決定され得る。

移動する随伴乗り物上にUAVを着陸させる方法は、UAVの1つ以上の推進ユニット駆動するコマンド信号を生成することと、それによって移動する乗り物に対するUAVの位置決めを制御することと、を含み得る。UAVは、移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動することができる。移動軌道に沿う障害物を検出することができる。UAVの移動軌道は、障害物を回避するために変更することができる。

UAVの移動軌道は、予めプログラムされた命令のセットに従って変更することができる。例えば、新しい移動軌道は、障害物を十分に回避するようにUAVの移動軌道を変更すると共にUAVの移動を乗り物の移動と同じ方向に維持するように、計算され得る。一実施例では、UAVの高度は障害物を回避するように変更することができ、横方向の軌道および/または速度は乗り物の移動と一致するように実質的に同じに維持され得る。他の場合では、障害物を回避するためにUAVの横方向の軌道を変更することが必要になることがある。軌道は、障害物を回避しながら同時にUAVの飛行に混乱をほとんど与えないように変更され得る。障害物が一旦クリアされると、UAVは乗り物上に着陸する態勢になることができる。例えば、トンネルを回避するためにUAVの高度を増加させる場合、乗り物とUAVがトンネルを一旦クリアすると、UAVは乗り物上に着陸する態勢になることができる。

着陸シーケンスがUAVと乗り物との間で開始されると、UAVは人の制御を必要とせずに自動的に着陸することができる。例えば、ユーザーは、UAVが着陸するためのオプションを選択することができる。自動化着陸シーケンスが起こり得る。UAVは、乗り物上に自律的に着陸することが可能であり得る。障害物回避はまた、自律的に起こり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、UAVが乗り物上に着陸する間、UAVを制御することができる。例えば、ユーザーは、UAVが着陸する間、遠隔制御器を用いてUAVを手動で制御することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、乗り物の乗員、または任意の他の人であり得る。ユーザーは、障害物回避を行うためにUAVを手動で制御することができる、かつ/または自律制御が障害物回避を行うことを引き受けることができる。

図4は、本発明の実施形態に従ってUAVが乗り物から離陸することを試みるときに、障害物回避を実現する実施例を示す。例えば、UAV410は、乗り物420から離陸することを試みることができる。障害物430は、乗り物から離陸するためのUAVの飛行軌道内に存在することができる。UAVは、障害物がクリアされるまで離陸することを遅らせることができる、または、障害物を回避するためにその飛行軌道を変更することができる。

一実施例では、UAV410は、乗り物420から離陸することを試みることができる。乗り物は動作していてもよい。いくつかの場合では、乗り物は、UAVが乗り物から離陸することを試みている間、移動することができる。乗り物は、速度V_VEHICLEで移動することができる。UAVは、乗り物から離陸するための飛行経路または飛行軌道を有することができる。UAVおよび/または乗り物は、UAVの経路内に障害物430が存在するかを検出することが可能であり得る。乗り物から離陸するためのUAVの飛行経路または飛行軌道内に障害物が存在すると、UAVは障害物がクリアされるまで離陸することを待機することができる。別の実施例では、UAVがすでに離陸した、または離陸しようとしている場合もあり、UAVの経路は障害物を回避するために変更され得る。例えば、UAVは、乗り物から離陸するために上昇している場合もある。しかしながら、障害物が妨げになる場合、UAVの高度は、障害物を回避するために、より高速に増加することができる、維持することができる、または減少することができる。UAVがまだ離陸していなかった場合、UAVは乗り物上に留まることができる。UAVが離陸していた場合、UAVは、障害物がクリアされるまで乗り物上に着陸するために下降して戻ることができる。UAVは、障害物を回避するために新しい飛行軌道(例えば、V_UAVに沿う)を有することができる。

障害物430は、UAVの予測された飛行軌道または経路内に存在する可能性がある任意のアイテムであり得る。障害物は、仮にUAVが障害物と衝突した場合にUAVを損傷する可能性があるアイテムであり得る。前述のように、障害物は静的な障害物または動的な障害物であり得る。例えば、静的な障害物は静止したままであることができ、一方動的な障害物は移動することができる。動的な障害物について、動的な障害物の予測された経路または軌道は、UAVの予測された飛行軌道または経路に沿う動的な障害物とUAVとの間の衝突が起こりそうか、または差し迫っているかどうかを決定するために評価され得る。乗り物の移動を考慮する場合もある。例えば、UAVが乗り物上に載っている場合、離陸する際のUAVの軌道は、UAVの飛行軌道を決定するために乗り物の移動を考慮することができる。

障害物は、UAV、乗り物、任意の他の物体、またはそれらの任意の組合せによって検出することができる。UAV、乗り物、および/または任意の他の物体は、互いに通信可能であることができ、検出された障害物に関する情報を共有することができる。例えば、障害物を検出するためにUAVの1つ以上のセンサを使用することができる。UAVは、次に障害物を回避するためにUAVの航路を変更する、または離陸することを待機することができる。別の実施例では、乗り物は、障害物を検出するために乗り物の1つ以上のセンサを使用することができる。乗り物は、障害物を回避するためにUAVがUAVの航路を変更する、または離陸することを待機することができる情報をUAVに送ることができる。乗り物は、UAVの航路を変更する、または離陸することを待機するためのコマンドをUAVに送ることができる。別の実施例では、乗り物は検出された障害物に関する情報をUAVに送ることができ、UAVは、UAVの航路を変更するかどうか、および/またはどうのように航路を変更するか、または離陸することを待機するかどうかを決定することができる。UAVは、乗り物単独からの情報を、またはUAVもしくは任意の他の物体からの検出された情報と組み合わせて、検討することができる。いくつかの場合では、障害物自体などの他の物体は、障害物の存在を示す1つ以上の信号を提供することができる。

一部の実装形態では、障害物は、乗り物および/またはUAVが移動している環境に関する既知の情報に基づいて検出され得る。例えば、地理的情報を利用することができる。地理的情報の例は、ローカル地図情報を含み得る。いくつかの場合では、地形図情報、またはローカルの構築物もしくは静的な障害物であり得る他の類型の物体に関する地図情報が提供され得る。例えば、トンネルの存在が既知であり、かつ大きな木に対する乗り物および/またはUAVの場所が既知である場合、その木が乗り物から離陸するUAVに対して障害物となるかどうかが決定され得る。

UAVを移動する随伴乗り物から離陸させる方法は、UAVの1つ以上の推進ユニットを駆動するコマンド信号を生成することと、それによって移動する乗り物に対するUAVの位置決めを制御することと、を含み得る。UAVは、移動する随伴乗り物と一致する移動軌道に沿って移動することができる。UAVは、移動する乗り物から離陸するために計画された移動軌道を有することができる。移動軌道に沿う障害物を検出することができる。UAVの移動軌道は、障害物を回避するために変更することができる、UAVは乗り物上に留まることもできる、またはUAVは乗り物上に戻って着陸することもできる。UAVの移動軌道を変更することは、UAVを乗り物上に留まらせること、および/または乗り物上に戻して着陸させることを含み得る。

UAVの移動軌道は、予めプログラムされた命令に従って変更することができる。例えば、新しい移動軌道は、障害物を十分に回避するようにUAVの移動軌道を変更することができ、UAVがまだ乗り物上に載っている間に乗り物の移動に対して同じ方向に移動するUAVに適応するように、計算され得る。一実施例では、UAVの高度は、障害物を回避するように変更することができ、同時に横方向の軌道および/または速度は、乗り物の移動と一致するように実質的に同じに維持され得る。他の場合では、UAVの横方向の軌道は、障害物を回避するように変更され得る。軌道は、障害物を回避しながら同時にUAVの飛行に混乱をほとんど与えないように変更され得る。障害物が一旦クリアされると、UAVは予めプログラムされた命令またはユーザーからの制御に応じて離陸する、かつ/または自由に飛行する。例えば、UAVの高度が木を回避するために減少される場合、UAVの高度は木を一旦通過すると増加させることができ、UAVはミッションを行うために前方に飛行することが可能であり得る。

離陸シーケンスがUAVと乗り物との間で開始されると、UAVは人間の制御を必要とせずに自動的に離陸することができる。例えば、ユーザーは、UAVが離陸するためのオプションを選択することができる。自動化離陸シーケンスが起こり得る。UAVは、乗り物から自律的に離陸することが可能であり得る。障害物回避もまた、自律的に起こり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、UAVが乗り物から離陸している間にUAVを制御することができる。例えば、ユーザーは、UAVが離陸している間に、遠隔制御器を用いて、UAVを手動で制御することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、乗り物の乗員、または任意の他の人であり得る。ユーザーは障害物回避を行うためにUAVを手動で制御することができる、かつ/または自律的制御が障害物回避を行うことを引き受けることができる。

障害物回避は、UAVが飛行している間に起こり得る。障害物回避は、UAVが乗り物から離陸する間、UAVが乗り物上に着陸する間、およびUAVが飛行している間の任意の時点で、起こり得る。例えば、UAVは、乗り物に対する飛行経路に沿って飛行している場合がある。UAVは、ユーザーからの手動の遠隔のコマンドに直接に応答して飛行経路に沿って飛行している場合がある。UAVは、所定の飛行経路に従って乗り物に対する飛行経路に沿って飛行している場合がある。

UAVの計画された飛行経路を決定することができる。計画された飛行経路は、前述のように、UAVが乗り物上に着陸する、または乗り物から離陸するための飛行経路を含み得る。計画された飛行経路は、本明細書の他の箇所で説明したように、UAVが乗り物に対して移動するための飛行経路を含み得る。計画された飛行経路は、UAVが乗り物の直前を移動するためのものであり得る。計画された飛行経路は、UAVが乗り物の前方を所定距離で移動するためのものであり得る。計画された飛行経路は、UAVが乗り物の所定の範囲内で移動するための飛行経路を含み得る。UAVの飛行経路内に障害物が検出されると、それに応じてUAVの飛行経路を変更することができる。UAVの高度および/または緯度は、障害物を回避するために変更することができる。UAVの機内のプロセッサは、UAVが障害物を回避して飛行するための方向および/または速度を決定することができる。障害物が一旦クリアされると、UAVの飛行経路は、計画されたUAVの飛行経路または移動軌道に復帰することができる。

図5は、本発明の実施形態に従うUAVと乗り物との間の機械的接続の実施例を示す。UAV510は、乗り物520にドッキングすることができる。接続は、UAVのドッキング構成要素530と乗り物のドッキング構成要素540を使用して形成することができる。

UAV510は、随伴乗り物520にドッキングすることができる。随伴乗り物は、任意の類型の乗り物であり得る。随伴乗り物は、移動が可能であり得る。随伴乗り物は、自己推進型であり得る。いくつかの場合では、随伴乗り物は、1つ以上の媒体(例えば、陸、海、空、宇宙)を横切ることが可能であり得る。UAVは、随伴乗り物が動力投入または動力遮断されている間に随伴乗り物にドッキングすることができる。UAVは、随伴乗り物が動作している間に随伴乗り物にドッキングすることができる。UAVは、随伴乗り物が静止または移動している間に随伴乗り物にドッキングすることができる。UAVは、随伴乗り物が本明細書の他の箇所に記載の任意の速度で移動している間、随伴乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。UAVは、随伴乗り物が直進している、向きを変えている、または本明細書の他の箇所に記載の任意の角度測定値などの任意の角度で回転している間、随伴乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。UAVは、風の強い状態に曝されている間、乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。例えば、UAVは、風速が本明細書の他の箇所に記載の任意の速度(例えば、約毎時5マイル、毎時10マイル、毎時15マイル、毎時20マイル、毎時25マイル、毎時30マイル、毎時35マイル、毎時40マイル、毎時45マイル、毎時50マイル、毎時55マイル、毎時60マイル、毎時65マイル、毎時70マイル、毎時80マイル、毎時90マイル、または毎時100マイル)に達するとき、乗り物にドッキングしたままでいることが可能であり得る。

UAV510は、随伴乗り物の任意の部分で随伴乗り物520にドッキングすることができる。例えば、UAVは、乗り物の上面、乗り物の前面、乗り物の背面、乗り物の側面、乗り物の内側部分、または乗り物への取付具で随伴乗り物にドッキングすることができる。UAVは、乗り物の屋根、乗り物の内側キャビンの上または中、乗り物のトランクの上または中、乗り物のフロントフードの上または中で、乗り物にドッキングすることができる。UAVは、乗り物によって牽引されるキャリッジ、または乗り物へのサイドカー型取付具にドッキングすることができる。UAVは、乗り物の内側部分または乗り物の外側表面にドッキングすることができる。

UAV510は、UAVが随伴乗り物にドッキングしている間、随伴乗り物520との接続を形成することができる。接続は、機械的接続であり得る。機械的接続は、乗り物が移動している間、本明細書の他の箇所で説明したように乗り物に固定されたUAVを維持することが可能であり得る。機械的接続は、1つ以上の方向に関してUAVの動きを制限することができる。例えば、機械的接続は、UAVが乗り物に対して前から後、横から横、および/または上下に移動することを防ぐことができる。あるいは、機械的接続は、前述の方向の1つ以上に関して、制限された範囲の動きを可能にするのみであってもよい。機械的接続は、乗り物にドッキングしている間、UAVが1つ以上の軸を中心に回転することを可能にすることができる。あるいは、機械的接続は、制限された方法でUAVが1つ以上の軸を中心に動くことを可能にすることができる。

機械的接続は、UAVの一部分530と乗り物のドッキングステーションの一部分540との間に形成され得る。接続を形成することができるUAVの一部分は、UAVの下側表面上にあってもよい。いくつかの実施例では、接続を形成するUAVの一部分は、UAVの着陸スタンドなどの延在部であり得る。着陸スタンドは、UAVが空中にない間、UAVの重量を支えるように構成され得る。いくつかの場合では、接続を形成するUAVの一部分は、UAVの底面、側面、または上面などのUAVの筐体の表面であり得る。いくつかの場合では、筐体自体が接続を形成する一部分であり得る。他の場合では、UAVの突出部、窪み部、または任意の他の部分が接続を形成するために使用され得る。UAVは、接続を形成するためにUAVに対して移動する(例えば、延出する、後退する)ことができる一部分を備えてもよい。一実施例では、UAVの接続部材は、UAVが飛行している間、後退した状態にあることができ、UAVが乗り物のドッキングステーションとドッキングしているときに接続を形成するために延出することができる。

乗り物の接続構成要素540は、UAVの構成要素530と機械的な接続を形成することができる。これらの構成要素は、互いに直接に物理的に接触することができる。乗り物の接続構成要素は、乗り物から突出する、乗り物内に窪む、または乗り物の表面の一部となる、ことができる。いくつかの場合では、乗り物の接続構成要素は、後退可能および/または延在可能であり得る。例えば、それらは、UAVが乗り物から外れている間、後退した状態にあることができ、UAVが乗り物にドッキングしているとき、UAVを受け取るために延出することができる。

いくつかの場合では、UAVおよび乗り物の構成要素は、インターロックであり得る。1つの場合では、UAVの構成要素の一部分は、接続を形成するために乗り物の別の部分を把持する、または囲むことができる、またはその逆も可能である。いくつかの場合では、爪もしくはカバーがUAVを捕捉するために乗り物から出ることができる、または爪もしくはカバーが乗り物の一部分を捕捉するためにUAVから出ることができる。いくつかの実施例では、1つ以上の接続構成要素の間に機械的把持を提供することができる。機械的把持は、前述の任意の方向に関してUAVが乗り物に対して移動することを防ぐことができる。他の実施形態では、ストラップ、フックとループのファスナー、ねじれファスナー、スライドとロック構成要素、または把持を使用することができる。任意選択的に、乗り物に接続されたUAVを保持するためにプラグ、またはオス型/メス型構成要素インターフェースを使用することができる。

一実施例では、乗り物のためのドック設計は、乗り物の接続構成要素540のようにY形反転空洞を備え得る。y形反転空洞は、誤差を許容することでき、容易な航空機の着陸を可能にすることができる。いくつかの場合では、Y形反転空洞は、UAVの接続構成要素530を空洞の中央または底部領域に漏斗方式で位置合わせることに有用であり得る。Y形反転空洞は、上部に逆円錐形状または上部に任意の他の類型の形状を有することができる。乗り物の接続構成要素は、UAVを所望の接続スポットに向けるために有用であり得るガイドを備え得る。重力はUAVを方向付けるときにガイドを補助することができる。一実施例では、UAVがガイドに当たり、ローターの動力供給を低下させてUAVの重量がガイド上に載ると、ガイドはUAVを所望の静止点まで下方に摺動させることができる。UAVは、次に乗り物に固定および/またはロックされ得る。UAVを乗り物に固定してロックするために構造を設けることができる。

いくつかの場合では、接続を提供するために磁力を使用することができる。いくつかの場合では、磁気的接続がUAVの構成要素と乗り物の構成要素との間に形成され得る。いくつかの場合では、磁気的接続は、乗り物に接続されたUAVを保持するためにその他の機械的支持部(把持特徴または本明細書の他の箇所に記載の他の特徴)を用いずに使用することができる。他の場合では、磁気的接続は、乗り物にドッキングしたUAVを保持するために、本明細書の他の箇所に記載の特徴などの機械的支持部と組み合わせて使用することができる。

接続は、UAVが乗り物上に着陸するとUAVと乗り物との間に自動的に形成され得る。結合は、乗り物のオペレータが介入せずにUAVと乗り物との間で起こり得る。結合は、乗り物の内外のいずれの人も一切介入せずに起こり得る。

UAVは、乗り物のドッキングステーションにドッキングすることができる。ドッキングステーションは、UAVに接続することができる乗り物の任意の部分であり得る。ドッキングステーションは、UAVとの機械的接続を提供することができる。ドッキングステーションは、乗り物と一体化されていてもよい。ドッキングステーションは、乗り物から分離される、および/または外されなくともよい。例えば、ドッキングステーションは、乗り物の表面の一部を含み得る。任意選択的に、ドッキングステーションは、乗り物の本体パネルの一部分を含み得る。いくつかの場合では、ドッキングステーションは、乗り物の屋根を含み得る。ドッキングステーションは、UAVに接続することができる1つ以上のコネクタを含み得る。ドッキングステーションは、UAVに接続することができる1つ以上の電気コネクタを含み得る。ドッキングステーションは、UAVを少なくとも部分的に覆うことができるカバーを備え得る。

ドッキングステーションは、乗り物に組み込まれてもよい。ドッキングステーションは、製造現場で乗り物に追加することができる。ドッキングステーションは、乗り物の他の部分と共に製造することができる。一部の実施形態では、既存の乗り物にドッキングステーションが後付けすることができる。ドッキングステーションは、乗り物に恒久的に固定される、および/または取り付けられることもある。ドッキングステーションの1つ以上の構成要素は、乗り物に固定される、および/または取り付けられることもあり、分離可能であるように設計されなくてもよい。

一部の代替の実施形態では、ドッキングステーションは、乗り物から取り外し可能であってもよい。ドッキングステーションは、分離可能な方法で乗り物に追加される、または取り付けられることもある。いくつかの場合では、1つ以上のコネクタがドッキングステーションを乗り物上に保持することができる。コネクタは、ドッキングステーションを乗り物から分離するために分離することができる。いくつかの実施例では、ドッキングステーションを乗り物に取り付けるために、クリップ、紐、クランプ、フックとループのファスナー、磁気的構成要素、ロッキング特徴、溝、スレッド、機械的ファスナー、圧入、または他の特徴を使用することができる。ドッキングステーションは、使用しないとき、乗り物から分離することができる。いくつかの場合では、ユーザーは、ユーザーの乗り物を運転したい場合もあり、随伴UAVを携えるときにドッキングステーションを使用するだけにすることができる。

ドッキングステーションは、本明細書の他の箇所で説明したように乗り物の任意の部分に取り付けることができる。ドッキングステーションは、乗り物の屋根に取り付けることができる。ドッキングステーションは、乗り物の屋根に取り付ける、かつ/または分離することができる。あるいは、ドッキングステーションは、乗り物の屋根を形成することができる、かつ/または乗り物の屋根を備えることができる。ドッキングステーションは、屋根装着具を備えることができる。屋根装着具は、UAVがその上に着陸することを可能にするように構成され得る。屋根装着具は、UAVがそこから離陸することを可能にすることができる。

UAVに関する乗り物の任意の部分に関する本明細書の任意の記載は、乗り物のドッキングステーションに提供され得る。これは、恒久的に取り付けられた、または分離可能なドッキングステーションに適用することができる。例えば、UAVと乗り物との間の機械的コネクタは、ドッキングステーション上に設けることができる。UAVと乗り物との間の電気的コネクタは、ドッキングステーション上に設けることができる。UAVと乗り物との間のデータコネクタは、ドッキングステーション上に設けることができる。UAVおよび/または乗り物に関連する計算を行うことができる制御器は、ドッキングステーション上に設けることができる。UAVを導くことに有用である、かつ/または乗り物を他の乗り物から差別することができるマーカーは、ドッキングステーション上に設けることができる。UAVと通信することができる無線通信ユニットなどの通信ユニットは、乗り物のドッキングステーション上に設けることができる。UAVを覆うことができるカバーは、UAVのドッキングステーション上に設けることができる。乗り物の構成要素または機能についての本明細書の任意の記載は、乗り物のドッキングステーションに適用することができる。

あるいは、UAVに関する乗り物の任意の部分に関する任意の記載は、乗り物のドッキングステーションである必要がない乗り物の別の部分に提供することができる。

乗り物は、乗り物上に単一のUAVを着陸させることが可能であり得る。あるいは、乗り物は、乗り物上に複数のUAVを着陸させることが可能であり得る。複数のUAVは、乗り物に同時にドッキングすることが可能であり得る。いくつかの場合では、単一のドッキングステーションは、複数のUAVが並行して乗り物にドッキングすることを可能にすることができる。他の場合では、複数のドッキングステーションは、複数のUAVが乗り物にドッキングすることを可能にすることができるように乗り物上に提供することができる。複数のUAVは、乗り物にドッキングすると、全てが乗り物と機械的および/または電気的接続を形成することができる。複数のUAVは、同時に離陸することと、同時にまたは分散もしくは連続方式で着陸することと、が可能であり得る。

同じ類型のUAVは、乗り物にドッキングすることが可能であり得る。例えば、全てのUAV(1つ以上の多数)は、同様の構成を有することができる。

他の場合では、複数の類型のUAVが乗り物にドッキングすることが可能であり得る。複数の類型のUAVは、一度に1台ずつ乗り物にドッキングすることができる、または複数の類型のUAVは、同時に乗り物にドッキングすることができる。複数の類型のUAVは、異なるフォームファクタ、形状、および/または寸法を有することができる。複数の類型のUAVは、異なる飛行能力および/またはバッテリ寿命を有することができる。複数の類型のUAVは、異なる推進ユニットの構成を有することができる。複数の類型のUAVは、同じまたは異なる接続インターフェースを有することができる。いくつかの実施例では、複数の類型のUAVは、乗り物上の同じ接続インターフェースにドッキングすることが可能であり得る。他の場合では、異なる類型のUAVは、乗り物上の異なる接続インターフェースにドッキングすることができる。いくつかの場合では、乗り物上の接続インターフェースは、乗り物上の異なる接続インターフェースに接続するように調整可能であり得る。いくつかの場合では、乗り物は、乗り物に着陸することができるUAVの類型を知るために1つ以上のUAVと同期することができる。特定の類型のUAVが着陸するために乗り物に接近すると、乗り物は、UAVが乗り物に接続することを可能にするために必要であるように接続インターフェースを維持する、または調整することができる。異なる類型のUAVが着陸するために乗り物に接近すると、乗り物は、他の類型のUAVが乗り物に接続することを可能にするために必要であるように接続インターフェースを調整することができる。接続の調整は、コネクタの構成要素の1つ以上の寸法または位置を変更することを含み得る。この調整はまた、異なる類型のコネクタを交換することを含み得る。

いくつかの場合では、乗り物は、一度に乗り物上に着陸する1台、2台、3台、4台、5台、6台、7台、8台、9台、10台以上のUAVを収容することが可能であり得る。乗り物は、同じ類型のUAVまたは異なる特性を有する異なる類型のUAVを収容することができる。

図6は、本発明の実施形態に従うUAVと乗り物との間の機能的接続の実施例を示す。UAV610は、乗り物620にドッキングするように構成され得る。UAVは、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個以上の機内構成要素630、640を備え得る。乗り物は、UAVと相互作用するように構成された1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個以上の機内構成要素650、660、670を備え得る。接続680は、UAVの1つ以上の構成要素と乗り物の1つ以上の構成要素との間に形成され得る。

UAV610は、UAVが乗り物にドッキングしている間、乗り物620上に載っていることができる。乗り物は、UAVの重量を支えていることができる。UAVが乗り物のドッキングしている間、UAVと乗り物との間に機械的接続が形成され得る。乗り物は、UAVを受け取るように構成されたドッキングステーションを機内に有することができる。あるいは、UAVは、乗り物上の任意の場所に着陸するように構成され得る。ドッキングステーションは、任意選択的に電気的接続680がUAVと乗り物との間に形成されることを可能にすることができる。電気的接続は有線接続であってもよい。いくつかの場合では、電気的接続は誘導結合であってもよい。電気的接続は有線接続であってもよい。UAVの導電性要素は、乗り物の導電性要素と接触することができる。この接続は、UAVと乗り物との間の通信を可能にすることができる任意の接続であり得る。一部の実施形態では、接続は、光学的コネクタ、無線コネクタ、有線コネクタ、または任意の他の類型のコネクタを含み得る。いくつかの場合では、複数のコネクタおよび/または複数の類型のコネクタがUAVと乗り物との間に使用され得る。複数のコネクタは、複数の類型の物理的コネクタを含み得る。

例えば、乗り物のドッキングステーションは、UAVがドッキングステーション上に着陸したときにUAVの1つ以上の対応する構成要素に接続するように構成された1つ以上の構成要素を組み込むことができる。UAVは、特定の向きでドッキングステーション上に着陸することが必要となることがある、またはUAVの複数の向きが所望のドッキングを可能にすることがある。いくつかの場合では、UAVを所望の向きに導くことに有用であり得る1つ以上のガイド特徴をドッキングステーション上に提供することができる。いくつかの場合では、ドッキングステーション上のガイド特徴は、UAVを1つ以上の特定の向きで着陸するように誘導することができる物理的構成要素であり得る。任意選択的に、ガイド特徴は、所望の機械的、電気的、および/または通信接続を生じさせるためにUAVを所望の向きへ導くことができる。

UAVは、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個以上の機内構成要素630、640を含み得る。このような構成要素の実施例は、限定されないが、機内制御器、データ記憶ユニット、通信ユニット、エネルギー保存ユニット、センサ、キャリアペイロード、推進ユニット、および/または任意の他の構成要素を含み得る。本明細書に記載の構成要素の任意の組合せは、UAV内に提供され得る。

乗り物は、UAVと相互作用するように構成された1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個以上の機内構成要素650、660、670を含み得る。このような構成要素の実施例は、限定されないが、制御器、データ記憶ユニット、通信ユニット、エネルギー保存ユニット、センサ、および/または任意の他の構成要素であり得る。本明細書に記載の構成要素の任意の組合せは、乗り物の機内に提供され得る。

一実装形態では、UAVは機内のUAVのエネルギー保存ユニットを有することができ、乗り物は機内の乗り物のエネルギー保存ユニットを有することができる。エネルギー保存ユニットは、1つ以上のバッテリを備え得る。いくつかの場合では、エネルギー保存はバッテリパックであり得る。バッテリパックは、直列で、並列で、またはそれらの任意の組み合わせで接続された1つ以上のバッテリを備え得る。UAVのエネルギー保存ユニットは、UAVの1つ以上の構成要素に動力供給することができる。乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物の1つ以上の構成要素に動力供給することができる。例えば、乗り物のエネルギー保存ユニットはまた、乗り物の照明、パワードアロック、パワーウィンドウ、および/またはラジオに動力供給できる。一実施例では、乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物のバッテリであり得る。他の場合では、乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物の任意の他の構成要素に動力供給するために使用されない乗り物の機内のバッテリパックであり得る。

任意のエネルギー保存ユニットは、1つ以上のバッテリを有することができる。当技術分野で公知の、または後に開発された任意のバッテリの化学的性質を有するバッテリを使用することができる。いくつかの場合では、バッテリは、鉛蓄電池、制御弁式鉛蓄電池(例えば、ゲル電池、吸収式ガラスマットバッテリ)、ニッケル/カドミウム(NiCd)電池、ニッケル/亜鉛(NiZn)電池、ニッケル水素(NiMH)電池、またはリチウムイオン(Li−ion)電池であり得る。バッテリセルは、直列で、並列で、またはそれらの任意の組合せで接続され得る。バッテリセルは、単一のユニットまたは複数のユニットとして一緒にパッケージ化され得る。バッテリは、再充電可能なバッテリであり得る。

UAVが飛行しているとき、UAVはUAVのエネルギー保存ユニットを放電することができる。UAVが乗り物にドッキングしているとき、UAVはUAVのエネルギー保存ユニットと乗り物のエネルギー保存ユニットとの間に接続を形成することができる。乗り物のエネルギー保存ユニットは、UAVのエネルギー保存ユニットを充電するために使用され得る。一実施例では、UAVが乗り物上に着陸すると、UAVのエネルギー保存の充電状態が評価され得る。乗り物は、UAVの充電状態が閾値未満に降下したとき、UAVを充電することができる。乗り物は、UAVが完全に充電されていないとき、UAVを充電することができる。他の場合では、乗り物は、UAVのエネルギー保存ユニットの充電状態にかかわらずにUAVのエネルギー保存ユニットを自動的に充電することができる。乗り物のエネルギー保存ユニットは、乗り物が移動しているとき、充電することができる。充電は、UAVと乗り物との間の物理的接続を介して起こり得る。他の場合では、誘導充電が使用され得る。このように、UAVは乗り物が動いている間に充電することができ、UAVは必要に応じて発進することできるシステムによって利点が提供され得る。これは、乗り物が移動している間にUAVが乗り物から複数回離陸することを可能にすることができる。

UAVは、UAVのエネルギー保存ユニットが完全に充電されると、任意の時間長で飛行することが可能であり得る。例えば、UAVは、完全に充電されると約10時間、9時間、8時間、7時間、6時間、5時間、4時間、3.5時間、3時間、2.5時間、2時間、1.5時間、1時間、55分、50分、45分、40分、35分、30分、25分、20分、15分、10分、5分、3分、または1分以上の連続飛行が可能であり得る。あるいは、UAVは、本明細書に記載の任意の時間未満で飛行することが可能であるだけでもよい。あるいは、UAVは、本明細書に記載の任意の2つの値の間に入る時間の範囲内で飛行することが可能であってもよい。飛行時間は、UAVが単独で飛行機能を行う期間であり得る。飛行時間は、UAVが飛行している間にUAVがペイロードまたはセンサから画像データまたは他の類型のデータを送信することを含み得る。

乗り物は、UAVを迅速に充電することが可能であり得る。例えば、UAVは、完全放電状態から完全充電状態へ、約8時間、7時間、6時間、5時間、4.5時間、4時間、3.5時間、3時間、2.5時間、2時間、1.5時間、1時間、45分、30分、20分、15分、12分、10分、8分、7分、6分、5分、4分、3分、2分、1分、30秒、または10秒以内で充電することができる。あるいは、充電は、本明細書に記載の任意の時間値より長くかかってもよい。充電は、本明細書に記載の任意の2つの値の間に入る時間の範囲内で起こってもよい。いくつかの場合では、充電時間は飛行時間未満であり得る。他の場合では、充電時間は飛行時間以上であり得る。充電時間と飛行時間との間の比は、約10:1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:8、または1:10であり得る。

乗り物は、任意の電圧および電流入力を用いてUAVを充電することが可能であり得る。いくつかの場合では、UAVのエネルギー保存ユニットは、乗り物のバッテリの充電電圧に対応する充電電圧を受け取ることができる。例えば、乗り物が12Vのバッテリを使用している場合、UAVのエネルギー保存ユニットは、12Vで充電され得る。他の実施例では、約1V、3V、5V、7V、10V、12V、14V、16V、18V、20V、24V、30V、36V、42V、または48Vを使用することができる。

代替の実施形態では、UAVのエネルギー保存ユニットは、UAVから分離可能なバッテリパックであり得る。いくつかの実施例では、乗り物上のドッキングステーションは、UAVのバッテリパックと交換することができる別のバッテリパックを有することができる。乗り物上のドッキングステーションは、人の介入を必要とせずにバッテリパックの自動化された交換を可能にすることができる1つ以上の構成要素を有することができる。ロボットアームまたは他の特徴をバッテリパックを交換するために使用することができる。

1つ以上のバッテリパックを乗り物の機内に保存することができる。バッテリパックは、乗り物に保存されている間に充電することができる。いくつかの場合では、UAVのためのバッテリパックは、乗り物が動作している、かつ/または移動している間に乗り物のバッテリによって充電され得る。いくつかの場合では、UAVのバッテリパックを充電するために再生可能なエネルギー源を使用することができる。例えば、UAVのバッテリパックを充電するためにソーラーパワーを使用することができる。再生可能なエネルギー源は、本明細書の他の箇所でより詳細に説明される。

バッテリパックは、このようにUAVの消耗したバッテリと交換されると、完全に充電された、または部分的に充電された状態になることができる。いくつかの場合では、UAVが乗り物にドッキングすると、UAVのバッテリの充電状態を評価することができる。一部の実施形態では、充電状態に依存して、UAVのバッテリを充電することができる、またはUAVのバッテリを新しいバッテリと交換することができる。いくつかの場合では、新しいバッテリの充電状態も同様に評価され得る。

UAVは、データ記憶ユニットを備えることができる。データ記憶ユニットは、1つ以上の行動を行うためのコード、ロジック、または命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる1つ以上のメモリユニットを備えることができる。データ記憶ユニットは、UAVの飛行に役に立つ機内のデータを含むことができる。これは、1つ以上の場所に関する地図情報および/または規則を含むことができる。UAVのデータ記憶ユニットは、UAVが飛行している間に新しい情報で更新することができる。UAVのデータ記憶ユニットは、連続的に、周期的に、または事象に応じて、更新することができる。他の場合では、UAVのデータ記憶ユニットは、UAVが乗り物にドッキングしている間に新しい情報で更新することができる。例えば、エネルギーおよび/または飛行時間を節約するために、新しいデータは、UAVの動作に重要でない限り、UAVが飛行している間にUAVに送られないこともあり、UAVは、UAVが乗り物に接続されているときに定期的な更新を受け取ることができる。いくつかの場合では、データの有線送信が乗り物のデータ記憶ユニットからUAVのデータ記憶ユニットへ起こり得る。例えば、接続680は、データが乗り物のデータ記憶ユニットから乗り物のデータ記憶ユニットへ送られることを可能にするように提供され得る。これは、データの迅速な転送を可能にすることができる。乗り物のデータ記憶ユニットは、連続的に、周期的に、または事象に応じて、更新することができる。乗り物のデータ記憶ユニットは、無線で更新することができる。乗り物のデータ記憶ユニットは、ドッキングステーションの一部であってもよく、または乗り物に一体化されてもよい。

データ記憶ユニットからのデータは、UAVの制御器によって利用され得る。UAVの制御器は、UAVの飛行の態様を制御することができる。UAVが自律飛行モードにあるとき、制御器は、UAVの推進ユニットの動作を制御するコマンド信号を生成することによってUAVの動作を制御することができる。UAVが遠隔から手動で制御されているとき、制御器は、遠隔制御器から信号を受け取り、遠隔制御器からの信号に基づいてUAVの推進ユニットへのコマンド信号を生成することができる。

いくつかの場合では、UAVはデータを乗り物に送信することができる。例えば、UAVのペイロードまたはセンサによって集められたデータは、乗り物に送信することができる。一実施例では、ペイロードは、画像データを乗り物に送信することができるカメラなどの撮像デバイスであり得る。データは、実時間で送信することができる。いくつかの場合では、全てのデータは、実時間で乗り物にストリーミングすることができる。他の場合では、データの一部、またはより低分解能のデータを、実時間で乗り物にストリーミングすることができる。データの残りは、UAVが乗り物にドッキングしているときに、乗り物に提供され得る。接続680は、データをUAVのデータ記憶ユニットから乗り物のデータ記憶ユニットへ転送することを可能にすることができる。

いくつかの場合では、双方向通信がUAVと乗り物との間に提供され得る。双方向通信は、UAVが飛行している間に、および/またはUAVが乗り物にドッキングしている間に、起こり得る。UAVと乗り物は、それぞれ通信インターフェースを有することができる。通信インターフェースは、UAVと乗り物との間の無線通信を可能にすることができる。いくつかの場合では、通信インターフェースは、UAVと乗り物がドッキングしているときなどに、UAVと乗り物との間の有線通信を可能にすることができる。いくつかの場合では、複数の類型の通信インターフェースが、異なる状況で起こり得る異なる類型の通信のためにUAVおよび/または乗り物に提供され得る。

UAVが乗り物にドッキングしている間、エネルギーおよび/またはデータの転送が起こり得る。乗り物へのUAVのドッキングは、エネルギーおよび/またはデータの迅速な輸送を可能にすることができる物理的接続を可能にすることができる。転送は、単方向(例えば、乗り物からUAVへ、またはUAVから乗り物へ)または双方向であり得る。

図7は、本発明の実施形態に従って、カバー内で乗り物にドッキングされたUAVの実施例を示す。UAV710は、乗り物720にドッキングすることができる。乗り物は、UVが乗り物にドッキングすることを可能にすることができるドッキングステーションを機内に有することができる。ドッキングステーションは、カバー730を備えることができる。カバーは、UAVの少なくとも一部を覆うことができる。カバーは、UAVを完全に、または部分的に囲むことができる。

カバー730は、任意の形状または寸法を有することができる。いくつかの場合では、カバーは、丸くなったポッド状の形状を有することができる。カバーは、ポットの蓋の形状を有することができる。例えば、カバーは、半球または半楕円であり得る。カバーは、角がない、丸い角、または鋭い角を有することができる。他の場合では、カバーは、円筒または半円筒形状、角柱形状、半バッキーボール形状、または任意の他の類型の形状を有することができる。いくつかの場合では、カバーは、空気力学的であるように設計され得る。カバーは、乗り物が移動しているときに乗り物上の抗力を減少させるように設計され得る。カバーは、乗り物が移動しているときに揚力を縮小する、または生じないように設計され得る。カバーは、カバーが無い乗り物と比較して乗り物上の空気力学的な揚力および/または抗力を減少させることができる。カバーは、乗り物が移動しているとき、乗り物が移動しているときのカバーによって下向きの力が提供されるように設計され得る。いくつかの場合では、カバーは、乗り物上のスポイラーと同様の効果を提供することができる。

カバーは、UAVを完全に覆うような寸法で形成することができる。いくつかの場合では、カバーの最大寸法(例えば、長さ、幅、高さ、対角線、または直径)は、UAVの最大寸法(例えば、それぞれの長さ、幅、高さ、対角線、または直径)よりも大きくすることができる。カバーは、乗り物の横方向の寸法を超えないような寸法で形成することができる。カバーは、乗り物の高さに加算してもしなくてもよい。

カバーは、単一の一体的な部材から形成され得る。カバーは、互いに恒久的に取り付けられた複数の部品から形成され得る。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材から形成され得る。

カバーは、再生可能なエネルギー源によって動力供給することができる。いくつかの実施例では、再生可能なエネルギー源は、ソーラーパワー、風力発電、または任意の他の類型の再生可能な動力であり得る。例えば、1つ以上の光起電力セルおよび/またはパネルを乗り物の機内に設けることができる。光起電力ユニットは、カバー自体に設けることができる。あるいは、それは、乗り物の任意の他の表面に設けることができる。光起電力ユニットは、太陽光エネルギーを集め、それを電気に変換することができる。電気は、乗り物のドッキングステーションなどの乗り物の1つ以上の構成要素に直接に動力供給するために使用され得る。電気は、カバーに動力供給するために使用され得る。カバーは、ソーラーパワーによって生成された電気を使用して開閉することができる。UAVのバッテリは、ソーラーパワーによって生成された電気を使用して直接に充電することができる。UAVのバッテリは、UAVの機内にあってもよい、または乗り物に保存されてUAVで交換されてもよい。光起電力セルによって生成された電気は、エネルギー保存ユニットに保存することができる。カバーまたはバッテリ充電などの乗り物の1つ以上の構成要素に動力供給するための電気は、エネルギー保存ユニットから提供することができる。

別の実施例では、再生可能なエネルギーは太陽光熱を利用することができる。液体は、ソーラーパワーを使用して加熱することができ、乗り物の1つ以上の構成要素に動力供給するために使用され得る電気を生成するために使用することができる。電気は、必要に応じて乗り物の1つ以上の構成要素に動力供給するためにエネルギー保存デバイスに保存することができる。これは、(UAVの機内の、またはUAVで交換対象の)UAVのバッテリを充電することを含み得る。

風力発電は、その他の実施例で使用され得る。乗り物が移動している間、それは発電するために使用することができる多量の風を受けることができる。例えば、乗り物は、発電するために使用することができる1つ以上のブレードを回転させることができる。電気は、乗り物の1つ以上の構成要素に動力供給するために使用することができる。電気は、必要に応じて乗り物の1つ以上の構成要素に動力供給するためにエネルギー保存デバイスに保存することができる。これは、(UAVの機内の、またはUAVで交換対象の)UAVのバッテリを充電することを含み得る。

再生可能な動力源は、本明細書に記載の1つ以上の構成要素に動力供給するために他の動力源と組み合わせて使用することができる。再生可能なエネルギー源は、乗り物の動力源に補助的な動力を提供することができる。

UAVが乗り物にドッキングしている間、カバーはUAVを覆うことができる。任意選択的に、カバーはUAVを完全に囲んでもよい。カバーは、乗り物のための流体密封シールを提供することができる。カバーと乗り物との間のシールは、気密であり得る。これは、カバー内で空気が流れて乗り物への抗力を増加させることを防ぐことができる。これはまた、UAVを要素から保護することに有用であり得る。UAVがカバーの下で保護されるとき、UAVは、風、雨、および他の環境的条件から保護され得る。カバーは、耐水性であり得る。乗り物とのカバーの接続は、水密性であることができ、それがUAVを囲んでいるとき、水はカバー内に入ることができない。任意選択的に、カバーは不透明であってもよい。カバーは、閉じられるとその内側に光が入ることを防ぐことができる。これは、UAVおよび/または乗り物への太陽による損傷を減少させることができる。あるいは、カバーは透明および/または半透明であってもよい。カバーは、光が入ること可能にすることができる。カバーは、光の所望の波長の光が入ることを可能にするために光をフィルター処理することができる。

他の実装形態では、カバーはUAVを部分的に囲むことができる。カバーの内側に空気が流入することを可能にすることができるように、1つ以上の孔または開口部が提供され得る。いくつかの場合では、孔または開口部は、カバーおよび/またはUAVによる抗力または空気力学的揚力を最小限にする、または減少させるように提供され得る。

UAVが乗り物から発進しようとするとき、カバーは開くことができる。一実施例では、カバーは軸を中心に回転することによって開くことができる。例えば、ヒンジまたは同様の構成が、カバーを乗り物または乗り物のドッキングステーションに取り付けることができる。カバーは、開いてUAVを環境に露出するためにヒンジを中心に回転することができる。UAVは、次に離陸することができる。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材を有することができる。例えば、ポットの蓋構造の2つの側面が離れることができ、UAVがそこを通過して飛び出すことを可能にすることができる。側面は、それぞれヒンジを中心に回転することができる。別の実施例では、カバーは、単一のヒンジを中心に回転するのではなく、複数の軸を中心に回転することができる1つ以上の部分を含み得る。一実施例では、カバーは、以下により詳細に説明するが、複数の軸を中心に回転することが可能であり得る指向性アンテナであってもよい。別の実施例では、ヒンジを中心に回転するのではなく、カバーは、平行移動する、かつ/または横方向および/または垂直方向に移動することが可能であり得る。一実施例では、カバーの2つの部分が離れ、側方にスライドし、UAVが飛んで通過することができる中間の内側セクションを露出することができる。他の場合では、カバーは、後退することができる1つ以上の部材を備え得る。例えば、それらは、乗り物の屋根内に後退することができる。別の実施例では、それらは、互いに入子式にはめ込む、または折り重ねることができる。カバーは、UAVが乗り物から離陸することを可能にすることができる任意の複数の方法で開くことができる。

UAVが離陸して飛行するようになると、カバーは、任意選択的に再び閉じることができる。これは、乗り物が移動している間、乗り物に所望の空気力学的品質を提供することになり得る。あるいは、カバーは、UAVが飛行している間、開いたままであってもよい。いくつかの場合では、カバーの位置は、UAVが飛行している間、制御することができる。例えば、カバーの位置は、UAVの位置を追跡するために変更することができる。

UAVが着陸して乗り物にドッキングする準備ができると、カバーがUAVの飛行中に閉じていた場合、カバーは開くことができる。カバーがUAVの飛行中に開いたままであった場合、カバーは、UAVが着陸する間、開いたままであることができる。UAVが着陸した後、かつ/またはUAVにドッキングした後、カバーは閉じることができる。

カバーは、乗り物の外側に設けることができる。UAVは、乗り物の外側部分の上に着陸することができ、カバーは乗り物の外側部分を覆うことができる。

カバーは、任意選択的に本明細書の他の箇所でより詳細に説明されるように指向性アンテナとして機能することができる。カバーのボウル形状部分は、指向性パラボラアンテナとして機能することができる。カバーは、1つ以上の回転軸を中心に移動可能であることができ、指向性アンテナがUAVを指すように移動することを可能にすることができる。

図8は、本発明の実施形態に従って乗り物内にドッキングしたUAVの実施例を示す。UAV810は、乗り物820にドッキングすることができる。乗り物は、UVが乗り物にドッキングすることを可能にするドッキングステーションを機内に有することができる。ドッキングステーションは、任意選択的に乗り物の内側にあってもよい。ドッキングステーションは、カバー830を含むことができる。カバーは、ドッキングステーションへのUAVの接近を制御することができる。カバーは、乗り物の内部へのUAVの接近を制御することができる。カバーは、UAVを完全にまたは部分的に囲む、またはそれを外側の環境から保護することができる。

カバー830は、任意の形状または寸法を有することができる。いくつかの場合では、カバーは、乗り物の屋根、トランク、フード、ドア、または乗り物の任意の他の部分の一部分であり得る。カバーは、乗り物の表面の台を追従するように輪郭付けすることができる。カバーは、カバーが閉じられた位置にあるとき、乗り物から突出する任意の部分を有してもしなくてもよい。カバーは、カバーが閉じられた位置にあるとき、乗り物の表面から窪む任意の部分を有してもしなくてもよい。

カバーは、UAVの通過を可能にする寸法で形成することができる。いくつかの場合では、カバーは、カバーが開いているとき、UAVがUAV内でドッキングステーションにドッキングするためにカバーを通過して飛ぶことが可能であり得るような寸法で形成することができる。いくつかの場合では、カバーの最大寸法(例えば、長さ、幅、高さ、対角線、または直径)は、UAVの最大寸法(例えば、それぞれの長さ、幅、高さ、対角線、または直径)より大きくすることができる。カバーは、乗り物の横方向の寸法を超えないような寸法で形成することができる。カバーは、乗り物の高さに加算してもしなくてもよい。

カバーは、単一の一体的な部材から形成され得る。カバーは、互いに恒久的に取り付けられた複数の部材から形成され得る。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材から形成され得る。

UAVが乗り物の内側で乗り物にドッキングする間、カバーは、UAVを覆うことができる。任意選択的に、カバーが閉じているとき、UAVは、乗り物のいずれかのドアを開くことなく、乗り物に出入りすることが不能であり得る。カバーは、乗り物のための流体密封シールを提供することができる。カバーと乗り物の台との間のシールは、気密であり得る。これは、空気が乗り物内を流れて乗り物への抗力を増加させることを防ぐことができる。これはまた、UAVおよび乗り物の内側を要素から保護するために有用であり得る。UAVが、乗り物内でカバーの下に保護されると、UAVは、風、雨、および他の環境的条件から保護することができる。カバーは、耐水性であり得る。乗り物とのカバーの接続は、水密性であることができ、カバーが閉じているとき、水は乗り物内に入ることができない。任意選択的に、カバーは不透明であってもよい。カバーは、閉じているとき、光がその内側に入ることを防ぐことができる。これは、UAVおよび/または乗り物への太陽による損傷を減少させることができる。あるいは、カバーは、透明および/または半透明であってもよい。カバーは、光が入ることを可能にすることができる。カバーは、光の所望の波長の光が入ることを可能にするように光をフィルター処理することができる。カバーは、サンルーフとして機能することができる。カバーは、閉じると、UAVおよび車の内側を外部条件から絶縁することができる(窓またはドアなどの車の他の特徴が開いていない限り)。

他の実装形態では、カバーは、UAVを部分的に囲むことができる。乗り物の内側に空気が流入することを可能にすることができるように、1つ以上の孔または開口部を設けることができる。

UAVが乗り物から発進しようとしているとき、カバーは開くことができる。一実装形態では、UAVは乗り物のキャビンの内側にあることができ、カバーは屋根に設けることができる。別の実装形態では、UAVは乗り物のトランクまたは後方部分内にあることができ、カバーはトランクの表面に設けることができる。別の実施例では、乗り物は乗り物の前方のフート(hoot)部分に設けることができ、カバーはフードの表面に設けることができる。

一実施例では、カバーは、軸を中心に回転することにより開くことができる。例えば、ヒンジまたは同様の構成は、カバーを乗り物または乗り物のドッキングステーションに取り付けることができる。カバーは、開いてUAVを環境に露出するためにヒンジを中心に回転することができる。UAVは、次に離陸することが可能になり得る。別の実施例では、カバーは、離れることができる複数の部材を有することができる。例えば、乗り物の屋根の部分の2つの側面は、離れることができ、UAVがそこを通過して飛び出ることを可能にする。それらの側面は、それぞれヒンジを中心に回転することができる。別の実施例では、単一のヒンジを中心に回転するのではなく、カバーは、複数の軸を中心に回転することができる1つ以上の部分を備え得る。一実施例では、カバーは、以下でより詳細に説明するように、複数の軸を中心に回転することが可能であり得る指向性アンテナであってもよい。別の実施例では、ヒンジを中心に回転するのではなく、カバーは、平行移動する、かつ/または横方向および/または垂直方向に移動することが可能であり得る。一実施例では、カバーの2つの部分は離れることができ、側方にスライドして、UAVが飛んで通過することができる中間の内側セクションを露出する。他の場合では、カバーは、後退することができる1つ以上の部材を含み得る。例えば、それらは乗り物の屋根内に後退することができる。別の実施例では、それらは、互いに入子式にはめ込む、または折り重ねることができる。カバーは、UAVが乗り物から離陸することを可能にすることができる任意の複数の方法で開くことができる。

一実施例では、カバーは、乗り物の表面のベイドアなどのドアであってもよい。カバーは、乗り物の屋根に設けられたドアであってもよい。ドアについての一切の記載は、単一のドア、または複数のドアに適用することができる。いくつかの場合では、図8に示されるようなカバー830は、一対のドアであり得る。ドアは、ヒンジを中心に回転することができる。ドアは、(乗り物の外側へ)上向きに、または乗り物の内側へ内向きに、開くことができる。他の場合では、ドアは摺動式ドアであってもよい。ドアは、乗り物の高さを実質的に変えることなく、乗り物の表面に沿って摺動することができる。ドアは、乗り物の表面の台内に後退することが可能であり得る。他の場合では、ドアは折り畳み式ドア、または蛇腹型ドアであってもよい。

UAVが離陸して飛行していると、カバーは、任意選択的に再び閉じることができる。これは、乗り物が移動している間、所望の空気力学的品質を乗り物に提供することができる。あるいは、カバーは、UAVが飛行している間、開いたままであることもできる。いくつかの場合では、カバーの位置は、UAVが飛行している間、制御することができる。例えば、カバーの位置は、UAVの位置を追跡するために変更することができる。

UAVが着陸して乗り物にドッキングする準備ができると、カバーがUAVの飛行中に閉じられていた場合、カバーは開くことができる。カバーがUAVの飛行中に開いたままであった場合、カバーは、UAVが着陸する間、開いたままであることができる。UAVが着陸した後、かつ/またはUAVにドッキングした後、カバーを閉じることができる。

カバーは、乗り物の表面の一部として提供することができる。UAVは、乗り物の内側部分に着陸することができ、カバーは、乗り物の内部へのUAVの接近を制御することができる。カバーが開くと、UAVは、乗り物の内部から外部の環境へ、または外部の環境から乗り物の内側へ、通過することができる。カバーが閉じると、UAVは通過することができない。

図9は、本発明の実施形態に従って、UAVによって識別され得る複数の乗り物の図を示す。UAV910は、飛行することができ、随伴乗り物920cを近傍の他の乗り物920a、920b、920dから区別することができる。乗り物は、互いに区別することができるマーカー930a、930b、930c、930dを有することができる。

UAV910は、随伴乗り物920cと通信することができる。UAVは、UAVが飛行している間にデータを随伴乗り物に送ることができる。乗り物は、随伴乗り物に関連付けることができる。UAVは、随伴乗り物から離陸している場合もある。UAVは、随伴乗り物に着陸するように構成され得る。随伴乗り物のオペレータは、UAVを認知する、かつ/または操作することができる。

UAVが飛行しているとき、UAVが随伴乗り物に着陸する時間になると課題を生じる場合もある。多くの乗り物が環境内で移動していることもある。例えば、2方向の交通でも、互いに近接する多くの乗り物が存在する場合がある。いくつかの場合では、上から見たときに、同様の形状および/またはサイズの乗り物が存在する可能性がある。同じメーカーまたはモデル、および/または色彩の乗り物が存在する可能性がある。UAVが着陸する時間になると、UAVが随伴乗り物を他の周囲の乗り物から区別する必要が存在することになる。そうでなければ、UAVは、間違った乗り物に着陸する場合もあり、またはUAVにドッキングするように構成されていない乗り物に着陸を試みる可能性がある。これは、UAVの損失および/またはUAVへの損傷をもたらすことになり得る。

随伴乗り物920cは、随伴乗り物を他の乗り物920a、920b、920dから差別することができるマーカー930cを有することができる。マーカーは、UAVによって検出可能であり得る。コマンド信号は、UAVの1つ以上の推進ユニットを駆動し、それによって乗り物の横方向速度に対して所定の範囲内に入るようにUAVの横方向速度を制御するために、マーカーに基づいて生成され得る。UAVは、UAVの横方向速度が所定の範囲内に入っている間に乗り物に結合することができる。

コマンド信号は、UAVの機内で生成することができる。例えば、UAVの飛行制御器は、UAVの推進ユニットを駆動するためのコマンド信号を生成することができる。飛行制御器は、乗り物上のマーカーを示すデータをUAVの1つ以上のセンサおよび/またはUAVの通信ユニットから受け取ることができる。いくつかの場合では、UAVは、乗り物および/または乗り物のマーカーからUAVへの一切の通信を必要とせずに、乗り物上のマーカーを検出することができる。

別の実施例では、コマンド信号は乗り物の機内で生成されてもよい。乗り物の処理ユニットは、UAVに送信され得るコマンド信号を生成することができる。乗り物の処理ユニットは、乗り物の場所に基づいてコマンド信号を生成する場合もしない場合もある。乗り物の処理ユニットは、UAVに関して受け取った乗り物の情報(例えば、UAVの場所)に基づいて、コマンド信号を生成する場合もしない場合もある。

マーカー930cは、任意の類型のマーカーであり得る。一実施例では、マーカーは、光学的センサによって検出可能であり得る視覚的マーカーであってもよい。一例では、マーカーは、UAVの光学的センサによって検出可能であり得る。光学的センサは、電磁スペクトルに沿って任意の信号を放射する、かつ/または反射するマーカーを見ることができるカメラであり得る。例えば、カメラは、可視光線を検出することが可能であり得る。別の実施例では、光学的センサは、紫外線(UV)スペクトルに沿って放射される信号を検出することが可能であり得る。別の実施例では、光学的センサは、赤外線(IR)スペクトルに沿って放射する信号を検出することが可能であり得る。

マーカー930cは、裸眼で視覚的に識別可能であり得る。一実施例では、マーカーは、1D、2D、3Dのバーコードであってもよい。別の実施例では、マーカーは、クイックレスポンス(QR)コードであってもよい。マーカーは、画像、シンボル、白黒または着色のパターンの任意の組合せであってもよい。いくつかの場合では、マーカーは、放射された光線であってもよい。光線は、LED、白熱灯、レーザー、または任意の他の類型の光源などの任意の光源によって放射され得る。マーカーは、レーザースポットまたは任意の他の類型の光スポットを含み得る。レーザーは、変調されたデータを有することができる。光は、特定の波長または光の波長の組合せを放射することができる。光は、任意の空間的パターンで放射することができる。いくつかの場合では、任意の時間的パターン(例えば、オンおよびオフするパターン)で放射することができる。

マーカー930cは、赤外線センサを使用して検出することができる。マーカーは、赤外線画像を使用して検出することができる。マーカーは、近赤外線スペクトル、遠赤外線スペクトル、またはそれらの任意の組合せに沿って検出することができる。

マーカー930cは、任意の他の類型の信号を放射することができる。いくつかの場合では、マーカーは、乗り物の識別情報を示す無線信号を放射することができる。マーカーは、乗り物の位置を示す信号を放射することができる。例えば、マーカーは、乗り物の識別子(例えば、乗り物の固有の識別子)ならびに乗り物の座標、または乗り物の場所に関する任意の他の情報を放射することができる。マーカーは、無線周波数、または任意の他の類型の周波数に沿って信号を放射することができる。例えば、マーカーは、RFIDまたは他の無線の方法を使用することができる。マーカーは、WiFi、WiMax、ブルートゥース、または任意の他の類型の直接無線信号を介して、直接の無線信号を放射することができる。マーカーは、音響信号または音信号を放射することができる。いくつかの場合では、マーカーは、人の耳で識別できない高周波数の信号を放射することができる。

いくつかの場合では、信号マーカー930cは、乗り物920c上に設けることができる。あるいは、複数のマーカーを乗り物上に設けることができる。複数のマーカーは、同じ類型でもよく、異なる類型でもよい。UAVは、単一の類型のマーカーまたは複数の類型のマーカーを検出することが可能であり得る。乗り物上に設けられたマーカーについて、UAVは、そのマーカーを検出することができる1つ以上のセンサを有することができる。

マーカー930a、930b、930c、930dは、互いに区別可能であり得る。これは、異なる乗り物920a、920b、920c、920dを互いに区別するために有用であり得る。マーカーは、UAVのセンサを使用して互いに区別可能であり得る。UAVは、随伴乗り物930cからのマーカーを周囲の930a、930b、930dの他のマーカーから区別することが可能であり得る。例えば、マーカーが視覚的パターンの場合、視覚的パターンは、それぞれ互いに異なり得る。それぞれの乗り物は、固有のまたは実質的に固有の視覚的パターンを有することができる。別の実施例では、マーカーが無線信号を放射する場合、無線信号は、他の周囲の乗り物から識別可能である乗り物からの識別子を提供することができる。

マーカーは、乗り物が移動している間、UAV910によって検出可能および/または区別可能であり得る。乗り物が本明細書の他の箇所に記載の任意の速度で移動している場合であっても、UAVは、随伴乗り物920bを他の乗り物920a、920b、920dから区別するためにマーカーを検出する、かつ/または読み取ることが可能であり得る。いくつかの場合では、UAVと随伴乗り物は、UAVが飛行している間、通信可能であり得る。随伴乗り物は、随伴乗り物の場所に関する情報をUAVに送ることができる。UAVは、随伴乗り物に向かってどのように飛行するかを決定するために、随伴乗り物の場所をUAVの場所と共に使用することができる。別の実施例では、随伴乗り物は、UAVの場所に関する情報を受け取り、飛行して帰還する方法に関するコマンド信号をUAVに生成するために、UAVの場所を随伴乗り物の場所と共に使用することができる。しかしながら、随伴乗り物および/またはUAVの相対的場所が既知の場合であっても、狭い空間内に高密度の乗り物が存在することもあり、乗り物が全て移動していることもあるので、マーカーを有することは、UAVが着陸すべき随伴乗り物を高い精度でUAVが特定することを有利に可能にすることができる。

着陸シーケンスが一旦開始されると、UAVは随伴乗り物の場所へ移動することができる。いくつかの場合では、乗り物は、その地理的座標をUAVに送ることができる。一実施例では、UAVは、実時間で乗り物のGPS座標を受け取ることができる。座標は、乗り物の大体の場所にUAVが到達するために十分であり得る。しかしながら、近くにはまた、他の乗り物または類似の物体が存在することがある。UAVは、随伴乗り物のマーカーを他の周囲の乗り物から識別するために1つ以上のセンサを用いることができる。例えば、UAVは、正確な着陸を提供するためにビジョンに基づく方法を使用することができる。UAVは、正確な位置決めを提供することができる機内のカメラ(例えば、UAVの下側に)を有することができる。マーカーを読み取るためにマシンビジョン技術を用いてもよい。マーカーを検出して区別するために、任意の他の技術またはセンサを用いてもよい。随伴乗り物のマーカーが一旦識別されると、UAVは随伴乗り物上に着陸して随伴乗り物にドッキングすることができる。

UAVと随伴乗り物との間の通常の通信は、随伴乗り物の大体の場所にUAVが到達するために使用され得る。マーカーは、随伴乗り物の場所をさらに特定して他の周囲の乗り物からそれを区別することに有用であり得る。マーカーは、UAVが着陸する乗り物の確認として機能することができる。

マーカーは、乗り物を近くの他の乗り物から一意的に判別することができる。いくつかの場合では、随伴乗り物は、乗り物の約0.01km、0.05km、0.1km、0.3km、0.5km、0.7km、1km、1.5km、2km2.5km、3km、3.5km、4km、4.5km、5km、5.5km、6km、7km、8km、9km、10km、12km、15km、20km、25km、30km、35km、40km、または50km以内で他の乗り物から区別され得る。それぞれのマーカーは、UAVに対応し得る、または随伴UAVが既知であり得る固有の識別子を乗り物に提供することができる。UAVは、固有の識別子(例えば、視覚的パターン、赤外線信号、紫外線信号、無線信号)を用いて較正することができる。例えば、UAVは、乗り物に対応する固有の識別子を知るために較正シーケンスでマーカーと相互作用することができる。また、乗り物が後でマーカーを更新する場合、またはUAVが異なる随伴乗り物で使用される場合、UAVは、新しいマーカーを用いて再較正され、随伴乗り物を見つけることが可能であり得る。

マーカーはまた、乗り物上のUAVの着陸位置を示すために役に立つことができる。マーカーは、UAVが乗り物上の適切な着陸位置に移るときに有用であり得る基準マーカーとして使用することができる。いくつかの実施例では、UAVが所望の位置に着陸するときに有用であり得る複数のマーカーを設けることができる。いくつかの場合では、UAVが乗り物にドッキングする時に特定の向きを有することがさらに望ましいことがある。一実施例では、マーカーは、UAVによって識別可能であり得る非対称の画像またはコードを含み得る。基準は、UAVに対する乗り物の向きを示すことができる。したがって、UAVは、乗り物上に着陸する時、それ自体を適切に方向づけることが可能であり得る。マーカーはまた、UAVに対する乗り物の距離を示すこともできる。これは、UAVの高度を決定するためにUAVの1つ以上の他のセンサと別々に、または組み合わせて使用することができる。例えば、基準マーカーの大きさが既知の場合、UAVからマーカーまでの距離は、UAVのセンサに示されるマーカーの大きさに依存して測ることができる。マーカーはまた、乗り物の速度および/または移動を決定するときに有用であり得る。例えば、UAVが特定の頻度で画像を収集する場合、1つのフレームから次のフレーム内のマーカーの場所は、UAVに対する乗り物の移動を決定するために有用であり得る。

一実施例では、マーカーは、乗り物上のUAVの所望の着陸スポットに対して特定の場所に設けることができる。これは、乗り物のドッキングステーション上の所望の着陸スポットに対して特定の場所であってもよい。UAVは、乗り物が静止している、または移動しているとき、高精度で乗り物/ドッキングステーション上に着陸することが可能であり得る。マーカーは、UAVを正確な所望のスポットに導くために有用であり得る。例えば、マーカーは、UAVの所望の着陸点の中心の前方の10cmに位置してもよい。UAVは、UAVを正確な着陸スポットに導くためにマーカーを使用することができる。いくつかの実施例では、複数のマーカーを設けることができる。所望の着陸スポットは、複数のマーカーの間に入ることができる。UAVは、UAVを方向付ける、かつ/またはマーカーの間に着陸を位置決めするために有用であるようにマーカーを使用することができる。

マーカーは、乗り物上の任意の場所に設けることができる。いくつかの場合では、マーカーは乗り物の外側の表面に設けることができる。マーカーは、乗り物の屋根、乗り物のトランク、乗り物のフード、乗り物に取り付けられた延在部(例えば、乗り物によって牽引されるキャリッジ、ツー(two)、またはサイドカー)、乗り物の側面、乗り物のドア、乗り物の窓、乗り物のミラー、乗り物の照明、または乗り物の任意の他の部分の上に位置することができる。いくつかの実施例では、マーカーは、ドッキングステーション上に設けることができる。マーカーは、UAVによって識別可能なドッキングステーションの表面に配置することができる。ドッキングステーションは、乗り物から分離可能であってもなくてもよい。マーカーは、乗り物の外部から検出することができる乗り物上に配置することができる。マーカーは、乗り物によって放射される無線信号を含み得る。信号の発信元は、乗り物の外部、または乗り物の内部からでもよい。

マーカーは、UAVが乗り物にドッキングすることができる場所の近くに配置することができる。一実施例では、マーカーは、UAVが乗り物と接続を形成する場所から約100cm、90cm、80cm、75cm、70cm、65cm、60cm、55cm、50cm、45cm、40cm、35cm、30cm、25cm、20cm、15cm、12cm、10cm、8cm、7cm、6cm、5cm、4cm、3cm、2cm、または1cm未満に配置することができる。

検出されたマーカーに関するデータは、1つ以上のプロセッサに提供することができる。プロセッサは、UAVの機内にあり得る。検出されたマーカーに関する検出された情報に基づいて、プロセッサは、個別にまたは集合的に、コマンド信号を生成することができる。コマンド信号は、UAVの推進ユニットを駆動することができる。例えば、推進ユニットは、検出されたマーカーがUAVの随伴乗り物に属すると決定されると、検出されたマーカーを備える乗り物上にUAVを着陸させるように駆動することができる。検出されたマーカーがUAVの随伴乗り物に属さないと決定されると、推進ユニットは、UAVの随伴乗り物に属する可能性がある別のマーカーを探すためにUAVが近傍を飛行するように駆動することができる。

一部の実施形態では、UAVの機内のセンサはマーカーを検出するために使用することができ、処理はUAVの機内で起こり得る。UAVは、マーカーが随伴乗り物に属することをUAVが一旦確認すると、乗り物からさらなる誘導または情報を要求せずに、乗り物上に単独で着陸することが可能であり得る。

乗り物は、マーカー、および1つ以上の結合接続構成要素を備え得る。乗り物は、その場所および/速度に関する情報をUAVに送ることができる。乗り物は、乗り物に関する位置および/または速度情報を決定することができる場所ユニットを有することができる。乗り物は、UAVの場所に関する情報をUAVから受け取ることができる。例えば、UAVに関するGPS座標などの座標情報が乗り物に提供することができる。乗り物は、UAVと通信することができる通信ユニットを有することができる。乗り物は、UAVの場所を特定する、かつ/または計算することができるプロセッサを有することができる。

図10は、本発明の実施形態に従って、関連する乗り物と通信可能なUAVの実施例を示す。UAV1010は、随伴乗り物1020bと通信することが可能であり得る。いくつかの場合では、随伴乗り物は、他の乗り物1020a、1020c、1020dによって囲まれた状況にあり得る。UAVは、他の乗り物と通信することなく、随伴乗り物と通信することができる。UAVは、随伴乗り物と排他的に通信するために随伴乗り物を他の乗り物から識別することが可能であり得る。

一部の実施形態では、UAV1010と随伴乗り物1020bとの間に一方向通信が提供され得る。UAVは、随伴乗り物にデータを送ることができる。データは、乗り物のペイロードおよび/または乗り物の1つ以上のセンサからのデータを含み得る。一実施例では、ペイロードは、カメラまたは他の類型の撮像デバイスであり得る。カメラは、静的画像(例えば、静止画)および/または動的画像(例えば、ビデオ)を撮影することができる。カメラによって撮影された画像は、随伴乗り物にストリーミングすることができる。データは、他の周囲の乗り物のいずれにも送られることなく、随伴乗り物に送ることができる。

他のデータをUAVから随伴乗り物に送ることができる。例えば、UAVの場所データを乗り物に送ることができる。場所データは、UAVの1つ以上のセンサを使用して決定することができる。場所は、UAVの機内で識別され、随伴乗り物に送ることができる。あるいは、場所データは、UAVの場所を識別するためにデータを使用することができる随伴乗り物に送ることができる。UAVの1つ以上のセンサによって取得された任意の環境データは、乗り物に送ることができる。そのような環境データは、温度、風、日照、明度、音、または任意の他の情報などのローカルの環境的条件を含み得る。そのような環境データは、他に領域内の静的または動的な物体の検出および/または存在を含み得る。

一実施例では、ユーザー(例えば、乗り物1020bのオペレータまたは乗員)は、乗り物内にいながらユーザーが得ることができない周囲の環境に関する情報を集めたい場合がある。ユーザーは、ユーザーの周囲の環境の画像を集めたい場合がある。一実施例では、交通渋滞が発生した場合を想定することができる。ユーザーは、交通渋滞の原因を決定すること、および/または交通渋滞が如何に悪いかを探ることを望む場合がある。ユーザーはまた、周囲の交通に依存して可能な代替の経路を策定することを望む場合がある。ユーザーは、情報を収集するために乗り物からUAVを発進させることができる。UAVは、カメラを備えることができ、乗り物の前方を飛行することができる。UAVは、交通渋滞の原因および/または進むべき可能な経路に関する画像を撮影することが可能であり得る。UAVは、どのくらい長くユーザーが渋滞に巻き込まれるか、および/または交通渋滞の程度をユーザーが評価するために有用であり得る画像を撮影することが可能であり得る。画像は、実時間でユーザーにストリーミングすることができる。画像は、乗り物内の表示デバイスにストリーミングすることができる。例えば、UAV1010は、随伴乗り物1020bおよび/または他の乗り物1020a、1020c、1020dの上を飛行することができ、随伴乗り物内から見ることが不能であり得る追加情報をより高い高度から見ることが可能であり得る。

その他の実施例は、駐車場または駐車構造内で駐車スポットを探すユーザーに提供することができる。UAVは、頭上から駐車場の画像をストリーミングするために頭上を飛行することが可能であり得る。ユーザーは、実時間で空いている駐車スポットが存在するかどうかを見ることが可能であり得る。ユーザーはまた、空いている駐車スポット近くに駐車場所を探している他の車が存在するか、または空いている駐車スポットに向かってユーザーの乗り物を操縦するための最良の方法を確認することが可能であり得る。これはまた、駐車場内にたくさんの異なる駐車領域が存在する状況において有利であり得る。いくつかの場合では、UAVは、頭上を飛行して、どの駐車領域が最も多くの空いている駐車スポットを有しているかをユーザーが決定するときに有用であり得る画像を提供することができる。

別の実施例では、ユーザーは、安全の目的のために周囲の場所を偵察することを望む場合がある。ユーザーは、ユーザーが運転している領域内に他の乗り物または人が存在するかを確認することを望む場合がある。UAVは、頭上を飛行し、周囲の環境の画像を撮影することができる。

随伴乗り物は、ファーストレスポンダ、または緊急車両であってもよい。例えば、随伴乗り物は、法執行機関車両(例えば、パトカー)、消防車、救急車、または任意の他の類型のファーストレスポンダ車両であり得る。随伴乗り物は、現場に到着する前に応答対象の緊急事態に関してより多くの情報を集めることを望む場合がある。UAVは、頭上を飛行して、緊急事態に関する追加情報を提供するために使用することができる。例えば、車の事故、医療の緊急事態、火事、および/または任意の類型の危機が存在する場合、UAVは、その状況に関する情報を集めて(例えば、状況の画像を撮影する)、その情報を随伴乗り物が到着する前に随伴乗り物に送ることができる。これは、ファーストレスポンダが緊急事態に対してより迅速に、かつ効果的に計画を立てて、応答するときに有用であり得る。

その他の実施例は、ペイロードとして光源をさらに備えるUAVを提供することができる。光源は、UAVの下の領域を照明するために使用することができる。いくつかの場合では、非常に暗い環境において、ユーザーは、UAVが道を照明して、どんな障害物が前方にあるかを随伴乗り物のオペレータに示すために頭上かつ/または前方を飛行することを望む場合がある。UAVによって提供される追加の照明は、乗り物のヘッドライトに対して追加の展望または視認性を提供することができる。いくつかの場合では、乗り物のヘッドライトが機能しない、または不十分の場合、UAVは追加の照明のために使用することができる。一例では、随伴乗り物は逃亡者を探す場合があり、UAVは、逃亡者を追跡するために有用である空中の視点および/または光源を提供するために随伴乗り物の近くを飛行することができる。

UAVは、本発明の別の態様に従って地理的調査を実施するために使用することができる。例えば、UAVは、周囲の環境の地理的地図を作成するために周囲の環境の画像を撮影する、または他のセンサを使用することができる。随伴乗り物は、周囲の環境の地図を作成するために運転することができ、UAVは、随伴乗り物によって収集されたデータに補完または追加するときに役に立つことができる。UAVによって撮影された航空写真は、単独で、または随伴乗り物によって撮影された画像と組み合わせて、使用することができる。

任意選択的に、乗り物の場所などの他のデータは、ユーザーに中継することができる。いくつかの場合では、UAVの場所は地図上に重ねることができる。これは、UAVによって撮影された画像を地理的な文脈内に入れるときに有用であり得る。任意選択的に、随伴乗り物の場所も地図上に重ねることができる。このように、地図は、地理的領域内のUAVと随伴乗り物との間の相対的場所を示すことができる。これは、UAVを制御するとき、またはコマンドをUAVに送るときにユーザーに有用であり得る。

通信は、乗り物1020bから随伴UAV1010に提供することができる。通信は、乗り物の場所に関する情報を含み得る。UAVは、UAVの飛行経路を制御するために乗り物の場所に関する情報を使用することができる。いくつかの場合では、UAVは、乗り物の場所に関して所定の経路に沿って飛行することができる。他の場合では、UAVは、乗り物の場所の特定の範囲内で飛行することができる。UAVは、乗り物に帰還する、かつ/または乗り物上に着陸するために、乗り物の場所に関する情報を使用することができる。

乗り物から随伴UAVへの通信はまた、乗り物からUAVへの1つ以上の飛行コマンドを含み得る。いくつかの場合では、飛行コマンドは、UAVの飛行の直接の実時間の制御を含み得る。例えば、乗り物は、UAVの飛行のための遠隔制御器を有することができる。ユーザーは、UAVの飛行を制御するために遠隔制御器を操作することができる。UAVは、実時間で遠隔制御器からのコマンドに応答することができる。遠隔制御器は、UAVの位置、向き、速度、角速度、加速度、および/または角加速度を制御することができる。遠隔制御器からの入力は、UAVによって対応する出力をもたらすことができる。遠隔制御器による入力は、UAVによる特定の出力に対応することができる。ユーザーは、このように遠隔制御器を介してUAVの飛行の態様を手動で制御することができる。ユーザーは、随伴乗り物内にいながらUAVの飛行の態様を手動で制御することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、または乗り物の乗員であり得る。

いくつかの場合では、飛行コマンドは、事前設定のシーケンスの開始を含み得る。例えば、ユーザーは、UAVが乗り物から離陸するためのコマンドを入力することができる。いくつかの場合では、UAVが離陸するために所定のプロトコルが提供され得る。他の場合では、ユーザーは、UAVを乗り物から離陸させるためにUAVを手動で制御することができる。このUAVの離陸シーケンスは、カバーがUAV上に設けられている場合、カバーを開くことを含み得る。UAVが乗り物から離陸する事前設定のシーケンスは、UAVを乗り物のドッキング部分からドッキング解除すること、または切り離すことを含み得る。事前設定のシーケンスはまた、1つ以上の推進ユニットを用いてUAVの高度を増加させることを含み得る。UAVの向きおよび/または位置は、制御することができる。いくつかの場合では、乗り物の移動は、UAVが離陸する間、UAVの離陸シーケンスのために考慮され得る。風速などの環境的条件は、UAVの離陸シーケンスのために評価される、かつ/または検討される場合もされない場合もある。

別の実施例では、ユーザーは、UAVが乗り物上に着陸するためのコマンドを入力することができる。いくつかの場合では、UAVが乗り物上に着陸するために所定のプロトコルが提供され得る。他の場合では、ユーザーは、UAVを乗り物上に着陸させるためにUAVを手動で制御することができる。UAVが乗り物上に着陸する事前設定のシーケンスは、1つ以上の推進ユニットを用いてUAVの高度を減少させることを含み得る。UAVの向きおよび/または位置は、制御することができる。いくつかの場合では、UAVが着陸する間の乗り物の移動は、UAVの着陸シーケンスのために考慮され得る。例えば、UAVの横方向速度は、乗り物の横方向速度に一致する、または乗り物の横方向速度の所定の範囲内に入ることができる。例えば、UAVの横方向速度は、UAVが乗り物上に着陸するとき、約毎時15マイル、毎時12マイル、毎時10マイル、毎時9マイル、毎時8マイル、毎時7マイル、毎時6マイル、毎時5マイル、毎時4マイル、毎時3マイル、毎時2マイル、毎時1マイル、毎時0.5マイル、または毎時0.1マイル以内に収められ得る。風速などの環境的条件は、UAVの着陸シーケンスのために評価される、かつ/または検討される場合もされない場合もある。事前設定の着陸シーケンスは、UAVを乗り物のドッキング部分にドッキングすること、および/または接続することを含み得る。事前設定の着陸シーケンスは、乗り物に一旦ドッキングすると、任意選択的にUAVをカバーで覆うことを含み得る。

飛行コマンドは、乗り物から外れている間、UAVの1つ以上の飛行パターンに従って提供され得る。いくつかの場合では、UAVの自律、または半自律飛行を可能にする1つ以上の飛行パターンが提供され得る。飛行パターンは、乗り物に対するUAVの位置を指示することができる。飛行パターンは、乗り物に対するUAVの位置を時間にわたって指示することができる。一実施例では、飛行パターンは、UAVが特定の高度で乗り物の真上を飛行するように命令することができる。乗り物が移動している場合、UAVは、乗り物の移動に対応して横方向移動し、乗り物の上に留まることができる。別の実施例では、飛行パターンは、UAVが乗り物の上を飛行して、特定の距離で乗り物の前方に留まるように命令することができる。例えば、UAVは、空中に上昇して、乗り物の約500メートル前方を飛行することができる。所定の量の時間後、UAVは、乗り物に帰還して乗り物上に着陸することができる。飛行パターンの他の実施例は、グリッド状飛行パターン、円形飛行パターン、または任意の他の形状の飛行パターンを含み得る。飛行パターンは、UAVが乗り物の上、乗り物の前方、乗り物の後方、乗り物の右側へ、乗り物の左側へ、またはそれらの任意の組合せで飛行することを含み得る。UAVは、特定の量の時間だけ乗り物に対して飛行パターンに沿って飛行し、その後、乗り物に帰還することができる。

他の場合では、UAVは、検出された条件に応じて乗り物に帰還することができる。例えば、UAVの機内のバッテリが充電の閾値の下に降下した場合、UAVは乗り物に帰還することができる。例えば、UAVのバッテリ充電レベルが約50%、40%、30%、25%、20%、15%、12%、10%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%の下に降下すると、UAVは乗り物に帰還することができる。別の実施例では、UAVの機内でエラーが検出される場合、UAVは乗り物に帰還することができる。例えば、UAVの1つ以上の構成要素の過熱が検出される場合があると、UAVは直ちに乗り物に帰還することができる。別の実施例では、エラーは、UAVの1つ以上のセンサまたはペイロードに関して検出され得る。UAVのカメラがもはや機能しなくなっている場合、UAVは乗り物に帰還することができる。1つ以上のセンサが故障している、かつ/または信号を受け取らない場合、UAVは乗り物に帰還することができる。

いくつかの場合、UAVは、移動するUAVの特定の距離以内に留まるように命令され得る。例えば、UAVは、随伴乗り物の約10km、9.5km、9km、8.5km、8km、7.5km、7km、6.5km、6km、5.5km、5km、4.5km、4km、3.5km、3km、2.5km、2km、1.5km、1km、500m、300m、または100m以内に留まるように命令され得る。この距離は、横方向の距離、高度、またはそれらの任意の組合せであり得る。この距離は、横方向の距離と垂直方向の距離の両方を組み込むことができる。UAVは、この距離以内で事前設定の飛行パターンに従って飛行することができる。別の場合では、UAVは、事前設定のパターンに従わずにこの距離以内で自律的に飛行することができるが、この距離以内に留まることができる。別の実施例では、ユーザーは、この距離以内でUAVを自由に手動で制御することができる。ユーザーがUAVをこの距離の外に制御しようとする場合、UAVは、この距離の外に行くことを拒否することができ、この距離以内に留まることができる。

この距離についての本明細書の任意の記載はまた、随伴乗り物に対する任意の許容ゾーンを指すことができる。任意の許容ゾーンは、任意の形状を有することができ、かつ/またはUAVが随伴乗り物に対して滞留する必要がある境界を指すことができる。許容ゾーンは、随伴乗り物に対する異なる方向について異なる距離閾値を有することができる。例えば、UAVは、随伴乗り物の前方4km、随伴乗り物の側方1km、および随伴乗り物の後方2km以内に留まる必要があり得る。

随伴乗り物が移動するとき、閾値距離および/または許容ゾーンは、随伴乗り物と共に移動することができる。例えば、許容ゾーンが随伴乗り物の周りの円である場合、随伴乗り物が移動するとき、許容ゾーンは随伴乗り物と共に移動することができ、その円の中心は乗り物と一緒のままである。このように、飛行中のUAVが飛行することができる領域は、時間の経過と共に変化することができる。

その他の類型のコマンドを乗り物から随伴UAVに提供することができる。例えば、ペイロードの制御は、乗り物からのコマンドに応じて提供され得る。これは、UAV上のカメラの位置決めおよび/または向きを含み得る。これはまた、記録モード、ズーム、解像度、または任意の他の類型のカメラ制御などの他のカメラ機能を制御することを含み得る。乗り物は、事前設定のシーケンス(例えば、自律または半自律)を開始すること、またはカメラを直接に制御すること(例えば、手動で)によって、カメラを制御することができる。同様に、1つ以上のセンサの制御は、乗り物からのコマンドに応じて起こり得る。UAVのセンサ、ペイロード、および/または任意の他の特徴へのコマンドは、UAVの任意の構成要素が、自律、半自律、または手動モードの複数のモードのうちのいずれかで動作することを可能にすることができる。

UAV1010と随伴乗り物1020bとの間には、双方向通信を提供することができる。本明細書に記載のデータ送信の任意の組合せを提供することができる。例えば、乗り物からのコマンドは、UAVを制御する、またはUAVが実行するシーケンスを開始する、ために使用され得る。コマンドは、UAVの飛行、UAVのペイロード、UAVのセンサ、またはUAVの任意の他の構成要素もしくは機能を制御するために使用され得る。UAVからのデータは、乗り物に提供され得る。これは、UAVの状態(例えば、位置、飛行軌道、エラー状態、充電状態)に関するデータ、および/またはUAVの1つ以上のペイロードまたはセンサによって収集された任意のデータ(例えば、画像、場所情報、環境情報)を含み得る。一部の実施形態では、双方向通信は互いに影響を与えることができる。フィードバックを提供することができる。例えば、UAVの場所データは、UAVの飛行を制御するためのコマンドを策定するときに有用であり得る。フィードバックは、手動のオペレータ、および/または自動化コマンドを提供するように構成されたプロセッサによって提供され得る。

UAV1010は、他の乗り物と通信せずに随伴乗り物1020bと選択的に通信することが可能であり得る。いくつかの場合では、UAVと随伴乗り物は、相互の直接の通信を可能にすることができるように、予め同期され得る、または予めペアとして組み合わせられ得る。UAVおよび/または随伴乗り物の間の固有の識別子は、交換されて互いを特定するために使用され得る。他の実施形態では、UAVと随伴乗り物は、固有の周波数および/または通信チャネルを介して通信することができる。通信チャネルは、任意選択的に暗号化することができる。

図11は、本発明の実施形態に従って、複数の乗り物と通信可能な複数のUAVの実施例を示す。いくつかの場合では、所与の領域内に、複数のUAV1110a、1110b、1110cが提供され得る。複数のUAVは、それぞれ対応する随伴乗り物1120b、1120c、1120gを有することができる。他の乗り物1120a、1120d、1120e、1120fは、この領域内に提供され得る。他の乗り物は、独自の随伴UAVを有しても有さなくてもよい。

UAVは、他の乗り物と通信せずにそれぞれの随伴乗り物と通信することが可能であり得る。UAVは、他のUAVとそれぞれの随伴乗り物との間の通信に干渉せずにそれぞれの随伴乗り物と通信することが可能であり得る。UAVは、他のUAVとそれぞれの随伴乗り物との間の通信を「傍受」せずにそれぞれの随伴乗り物と通信することができる。UAVは、それぞれの随伴乗り物を他の乗り物から差別して、それぞれの随伴乗り物だけと通信することが可能であり得る。同様に、乗り物は、それぞれのUAVを他のUAVから差別して、それぞれの随伴UAVだけと通信することが可能であり得る。例えば、UAV1110aは、随伴乗り物1120bを領域内の全ての他の乗り物から区別することが可能であり得る。乗り物1120bは、随伴UAV1110aを領域内の全ての他のUAVから区別することが可能であり得る。いくつかの場合では、領域は、約100平方km、90平方km、70平方km、60平方km、50平方km、45平方km、40平方km、35平方km、30平方km、25平方km、20平方km、15平方km、12平方km、10平方km、9平方km、8平方km、7平方km、6平方km、5平方km、4.5平方km、4平方km、3.5平方km、3平方km、2.5平方km、2平方km、1.5平方km、1平方km、0.8平方km、0.5平方km、0.3平方km、0.1平方km、0.05平方km、または0.01平方km以下であり得る。

一部の実施形態では、UAV1110a、1110b、1110cは、相互に検出する、かつ/または相互に通信することが可能であり得る。UAVは、他のUAVの存在を検出することができる。複数のUAVの間には、衝突回避が提供され得る。いくつかの場合では、UAVは通信共有モードを有することができる。例えば、第1のUAV1110aは、収集したデータを第2のUAV1110bに通信することができる。一実施例では、第1のUAVによって収集された画像は、第2のUAVと共有することができる。第1のUAVは、第1のUAVのデータを随伴乗り物1120bに送信することができる。第1のUAVからデータを受け取る第2のUAVは、データを第2のUAVの随伴乗り物1120cに送信することができる。第2のUAVによって収集されたデータはまた、第2のUAVの随伴乗り物と、第1のUAVに送信することができる。第1のUAVは、任意選択的に第2のUAVからのデータを第1の随伴乗り物に送信することができる。このように、異なるUAVの間でデータ共有が起こり得る。これは、UAVによって収集されたデータの範囲を拡張するために役に立つことができる。いくつかの場合では、任意の所与の時点で、単一のUAVは、特定の領域をカバーすることができるだけであり得る。複数のUAVが異なる領域をカバーしていて、情報を共有する場合、収集された情報は拡張することができる。

いくつかの場合では、ユーザーは、UAVデータ共有モードをオプトインまたはオプトアウトすることが可能であり得る。ユーザーがUAVデータ共有モードをオプトアウトすると、ユーザーのUAVは他のUAVのいずれとも通信することができなくなり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトインすると、ユーザーのUAVは他のUAVと通信することができる。他のUAVもまた、データ共有モードにオプトインする必要があり得る。

任意選択的に、乗り物は、それぞれの随伴UAVと通信するだけであってもよい。あるいは、それらは、他の乗り物と通信することができる。いくつかの実装形態では、乗り物1120b、1120c、1120gは、互いに検出する、かつ/または互いに通信することが可能であり得る。乗り物は、随伴UAVを有する他の乗り物と、または随伴UAV1120a、1120d、1120e、1120fを有していない他の乗り物であっても、通信することができる。乗り物は、他の乗り物の存在を検出することができる。いくつかの場合では、乗り物は通信共有モードを有することができる。これは、UAV間の通信モードに加えて、または代わりに提供され得る。例えば、第1の乗り物1120bは、収集したデータを第2の乗り物1120cに通信することができる。一実施例では、第1の乗り物に随伴する第1のUAVによって収集されて第1の乗り物に送信される画像は、第2の乗り物と共有することができる。第1のUAVは、第1のUAVのデータを随伴乗り物1120bに送信することができる。第1の乗り物は、受け取った情報を第2の乗り物に送信することができる。第2の乗り物は、随伴UAV1110bに情報を送信することもしないこともできる。同様に、第2の乗り物はまた、情報を第1の乗り物と共有することができる。第2の乗り物の随伴UAVは、データを第2の乗り物に送信することができる。第2の乗り物は、データを第1の乗り物に送信することができる。このように、データ共有は異なる乗り物の間で起こり得る。これは、乗り物によって収集されたデータの範囲を拡張するために役に立つことができる。乗り物は、UAVおよび/または他の乗り物の組合せを介して複数のUAVから収集されたデータを受け取ることができる。いくつかの場合では、任意の所与の時点で、単一のUAVは特定の領域をカバーすることができるだけであってもよい。複数のUAVが異なる領域をカバーしていて、情報を共有する場合、収集された情報は拡張することができる。

いくつかの場合では、ユーザーは乗り物のデータ共有モードをオプトインまたはオプトアウトすることが可能であり得る。ユーザーが乗り物のデータ共有モードにオプトアウトすると、ユーザーの乗り物は、他の乗り物のいずれとも通信することができなくなり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトインすると、ユーザーの乗り物は他の乗り物と通信することができる。他の乗り物もまた、データ共有モードにオプトインする必要があり得る。

その他の実装形態は、データ共有モードに参加する任意のUAVと通信可能である乗り物、および/またはデータ共有モードに参加する任意の乗り物と通信可能であるUAVを提供することができる。任意選択的に、UAVは、データ共有モードに参加する任意の他のUAVと通信することが可能であり得る、かつ/または乗り物はデータ共有モードに参加する任意の他の乗り物と通信することが可能であり得る。例えば、データ共有モードに参加するUAV1110aは、随伴乗り物1120bと通信することができる。UAVはまたは、データ共有モードに参加することができる他のUAV1110b、および/またはデータ共有モードに参加することができる他の乗り物1120cと、通信することが可能であり得る。同様に、データ共有モードに参加する乗り物1120bは、随伴UAV1110aと通信することができる。乗り物は、データ共有モードに参加することができる他の乗り物1120c、および/またはデータ共有モードに参加することができる他のUAV1110bと通信することが可能であり得る。

UAV1110cがデータ共有モードに参加していない場合、それは、データ共有モードに参加しているものを含む他の乗り物および/またはUAVのいずれとも通信せずに随伴乗り物1120gと通信することができる。同様に、乗り物1120gがデータ共有モードに参加していない場合、それは、データ共有モードに参加しているものを含む他の乗り物および/またはUAVのいずれとも通信せずに随伴UAV1110cと通信することができる。

前述のように、ユーザーは、データ共有モードにオプトインまたはオプトアウトすることが可能であり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトアウトすると、ユーザーのUAVまたは乗り物は、他のUAVまたは乗り物のいずれとも通信することができなくなり得る。ユーザーがデータ共有モードにオプトインすると、ユーザーのUAVまたは乗り物は、他のUAVまたは乗り物と通信することができる。他のUAVまたは乗り物もまた、データ共有モードにオプトインする必要があり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、オプトインしてデータ共有モードの1つ以上のパラメータを指定することが可能であり得る。例えば、ユーザーは、特定の類型の、またはユーザーが特定の関係を有するUAVおよび/または乗り物と共有することだけができる。別の実施例では、ユーザーは、他のUAVおよび/または乗り物と共有することができるデータの類型、またはデータを共有する状況を指定することができる。

このように、複数のUAVおよび/または乗り物が存在する状況では、通信は所望のように制限する、または開放することができる。閉じられた通信では、UAVと随伴乗り物が互いに非公開で通信することを可能にすることができる。いくつかの場合では、一部の開かれた通信を提供することができ、一部の情報を共有することが望ましい場合もある。UAVおよび乗り物は、それぞれの随伴機を領域内の他の物体から識別することが可能であり得る。個別の特定と認識が起こり得る。いくつかの場合では、個別の特定と認識は、共有することができるデータの暗号化および/または復号化のために役に立つことがあり得る。

それぞれのUAVは、単一の随伴乗り物を有することができる。あるいは、UAVは複数の随伴乗り物を有することができる。乗り物は、単一の随伴UAVを有することができる。あるいは、乗り物は、複数の随伴UAVを有することができる。

図12Aは、本発明の実施形態に従ってUAVと通信可能であり得る乗り物上のアンテナの実施例を示す。UAV1210は、UAVが飛行している間、随伴乗り物1220と通信することが可能であり得る。UAVと乗り物は、アンテナ1230を用いて互いに通信することができる。アンテナは、方向を変えることが可能であり得る指向性アンテナであり得る。例えば、アンテナは、1つ以上の回転軸1240a、1240bを中心にして向きを変えることができる。

UAV1210は、UAVが飛行している間、随伴乗り物1220と通信することが可能であり得る。いくつかの場合では、双方向通信がUAVと乗り物との間に起こり得る。随伴乗り物は、乗り物が動作している間、UAVが乗り物から離陸する、かつ/または乗り物に着陸することを可能にすることができる。随伴乗り物は、乗り物が移動している間、UAVが乗り物から離陸する、かつ/または乗り物に着陸することを可能にすることができる。

一部の実施形態では、UAV1210と随伴乗り物1220との間に直接の通信を提供することができる。直接の通信は、指向性アンテナ1230を用いて起こり得る。指向性アンテナは、随伴乗り物の機内に設けることができる。代替の実施形態では、指向性アンテナは、UAVの機内に設けることができる。指向性アンテナは、乗り物の機内およびUAVの機内に設けることができる。いくつかの場合では、指向性アンテナは、UAVの機内に設けずに、乗り物の機内に設けることができる。

指向性アンテナ1230はまたは、ビームアンテナと呼ばれることもある。指向性アンテナは、他の方向に対して1つ以上の方向により大きな動力を放射することが可能であり得る。これは、1つ以上の特定の方向でのデータの送信の性能を増加させることを有利に可能にすることができる。これはまた、1つ以上の特定の方向からのデータの受信の性能を増加させることを可能にすることができる。任意選択的に、指向性アンテナの使用は、望ましくない源からの干渉を減少させることができる。例えば、他の方向からの信号は、より弱く、または傍受される可能性が低くなり得る。使用され得る指向性アンテナのいくつかの実施例は、八木‐宇田アンテナ、対数周期アンテナ、コーナーリフレクタ、または任意の他の類型の指向性アンテナを含み得る。

指向性アンテナは、1つ以上の方向により大きな通信の範囲を有することができる。例えば、指向性アンテナは、無指向性アンテナに対して通信の主要な方向に増加した範囲を有することができる。指向性アンテナは、無指向性アンテナに対して通信の主要な方向でない方向に減少した範囲を有してもしなくてもよい。

UAV1210が指向性アンテナに対して通信の主要な方向に位置するとき、UAVと指向性アンテナとの間の無線通信に増加した範囲が提供され得る。いくつかの場合では、UAVは、通信の主要な方向にあるとき、少なくとも1m、5m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m、120m、150m、170m、200m、220m、250m、300m、400m、500m、600m、700m、800m、900m、1km、1.2km、1.5km、2km、2.5km、3km、3.5km、4km、4.5km、5km、6km、7km、8km、9km、10km、12km、15km、または20kmの距離で、随伴乗り物1220上の指向性アンテナと直接に通信することが可能であり得る。他の場合では、UAVは、距離が本明細書に記載の任意の距離未満であるとき、指向性アンテナと通信することができる。

UAVが指向性アンテナに対して通信の主要な方向に位置しないとき、UAVが通信の主要な方向に位置していた場合と比較して、UAVと指向性アンテナとの間の無線通信にはより少ない範囲が提供され得る。いくつかの場合では、主要な方向にあるときのより大きな範囲に対する主要な方向にないときのより少ない範囲の比は、約4:5、3:4、2:3、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:12、1:15、または1:20以下であり得る。他の場合では、その比は本明細書に記載の任意の比の値以上であり得る。その比は、本明細書に記載の任意の2つの値の間に入る範囲内に入ってもよい。

指向性アンテナ1230は、移動することが可能であり得る。指向性アンテナは、1つ以上の回転軸1240a、1240bを中心に回転することによって向きを変えることができる。指向性アンテナは、1つ以上、2つ以上、または3つ以上の回転軸を中心に回転することが可能であり得る。回転軸は、互いに直交してもよい。回転軸は、指向性アンテナが移動している間、互いに直交したままであり得る。回転軸は、互いに交差してもよい。いくつかの場合では、回転軸は、指向性アンテナの基部と交差することができる。指向性アンテナは、ピボットポイントを有することができる。任意選択的に、回転軸は、全てピボットポイントで交差することができる。任意選択的に、回転軸は、回転のピッチ軸および/またはヨー軸であってもよい。ロール軸は、提供されてもされなくてもよい。指向性アンテナは、指向性アンテナの横方向の角度を調整するために使用することができる。指向性アンテナは、指向性アンテナのピッチおよび/または垂直方向の角度を変えることが可能であり得る。指向性アンテナは、任意の角度の範囲でパンニングすることが可能であり得る。例えば、指向性アンテナは、約0〜360度でパンニングすることが可能であり得る。指向性アンテナは、約少なくとも5度、10度、15度、30度、45度、60度、75度、90度、105度、120度、135度、150度、165度、180度、210度、240度、270度、300度、330度、360度、または720度でパンニングすることが可能であり得る。指向性アンテナは、任意の角度で下向きまたは上向きに傾斜することが可能であり得る。例えば、指向性アンテナは、少なくとも5度、10度、15度、30度、45度、60度、75度、または90度で上向きに傾斜することが可能であり得る。指向性アンテナは、少なくとも5度、10度、15度、30度、45度、60度、75度、または90度で下向きに傾斜することができる。

指向性アンテナは、通信の主要な方向がUAVに一致するように方向付けられるように構成することができる。UAVは、乗り物に対して移動していてもよい。UAVは、UAVが乗り物に対して移動しながら、飛行していることができる。指向性アンテナは、通信の主要な方向がUAVに向けられる、またはUAVにかなり近くなるようにそれ自体を位置決めすることが可能であり得る。いくつかの場合では、通信の主要な方向は、UAVが位置する方向の45度、40度、35度、30度、25度、20度、15度、10度、8度、7度、6度、5度、4度、3度、2度、または1度以内に向けることができる。

乗り物に対するUAVの位置は、既知であってもよい。UAVおよび/または乗り物に関する場所情報は、乗り物に対するUAVの場所を決定するために集めることができる。乗り物に対するUAVの場所は、乗り物に対するUAVの角度方向を含み得る。これは、横方向の角度方向ならびに垂直方向の角度方向を含み得る。これは、乗り物に対するUAVの相対的高度および相対的横方向の位置を含み得る。

プロセッサは、乗り物の指向性アンテナを位置決めする角度を計算することができる。この計算は、UAVと乗り物との間の既知の相対的位置に基づいて行うことができる。通信は、指向性アンテナを介して、UAVと起こり得る。計算された角度は、アンテナの通信の主要な方向をUAVに向けるためであり得る。UAVが飛行して移動するとき、指向性アンテナの角度は、UAVの移動を追跡するように更新することができる。いくつかの場合では、指向性アンテナは、実時間で更新することができ、実時間でUAVの移動を追跡することができる。いくつかの場合では、指向性アンテナの位置は周期的に更新することができる。指向性アンテナの位置は、任意の頻度で更新することができる(例えば、約1時間毎、10分毎、5分毎、3分毎、2分毎、1分毎、45秒毎、30秒毎、20秒毎、15秒毎、12秒毎、10秒毎、8秒毎、7秒毎、6秒毎、5秒毎、4秒毎、3秒毎、2秒毎、1秒毎、0.5秒毎、0.1秒毎、または任意の他の規則的もしくは不規則的な時間の間隔)。いくつかの場合では、指向性アンテナの位置は、事象またはコマンドに応じて更新することができる。例えば、UAVが特定の角度範囲の外で移動していることが検出されると、指向性アンテナはその向きを修正することができる。

一部の実施形態では、指向性アンテナの向きの計算は、以下の1つ以上のステップを使用して起こり得る。そのようなステップは、実施例として提供されるだけであり、限定するものではない。ステップは、異なる順番で提供される、省かれる、付け加えられる、または異なるステップと交換される、ことが可能である。

座標系変換が起こり得る。GPSは、測地座標でデータを出力することができる。測地座標では、地球の表面は楕円によって近似され、表面近くの場所は、緯度Φ、経度λ、および高さhに関して記述され得る。地球中心の、地球固定(ECEF)座標系はデカルト座標系であり得る。ECEF座標系は、位置をX、Y、およびZ座標として表すことができる。ローカルのイースト、ノース、アップ(ENU)座標は、特定の場所に固定された地球の表面に接する平面から形成することができ、従って時々「ローカル接平面」または「ローカル測地平面」として既知であり得る。イースト軸はx、ノースはy、およびアップはz、がラベル付けされる。ナビゲーション計算のために、GPSの場所データはENU座標系に変換され得る。変換は2つのステップを含む、 1) データを測地系からECEFに変換する。

この式の中で、

aとeは、それぞれ赤道半径と楕円体の第1の数値的離心率である。 N(Φ)は、ノーマルと呼ばれ、楕円体のノーマルに沿う表面からZ軸への距離である。 2) ECEF系内のデータは、次にENU座標系に変換され得る。 ECEFからENU系に変換するために、ローカルの基準は、USVに送られたミッションをUSVがちょうど受け取るときの場所に選択することができる。

2つの位置の間の距離を計算することができる。一部の実施形態では、地球表面の2つの位置AとBからの距離を得るために半正矢式を使用することができ、

この式の中で、

、

、および

は地球の半径である。

一部の実施形態では、方位計算を行うことができる。ENU座標における現在位置と目標位置は、それぞれ

と

として示される。現在位置と目的地との間の所望の角度(−180,180]は、次のように計算することができる。

指向性アンテナの垂直方向の角度を計算することができる。アンテナの垂直方向の角度は、図12Bに示される三角関係を使用いて計算することができる。乗り物とUAVとの間の距離は、dとして示され、2つの位置の間の距離を計算するための式(例えば、半正矢式)などの、上述の式(例えば、式(1))を使用して計算することができる。θは、アンテナの垂直方向の角度であり得る。Δhは、乗り物とUAVとの間の高度差であり得る。dは、車とUAVとの間の距離であり得る。tanθ=Δh/d、したがって指向性アンテナを向ける垂直方向の角度は、arctan(Δh/d)に等しくなり得る。

指向性アンテナの水平方向の角度もまた、計算することができる。前のステップで述べたように、測地座標における緯度および経度情報は、ECEF系に変換することができる。三角関係を使用して、アンテナの所望の角度は、式(2)を使用して計算することができる。図12Cに示すように、位置AとBの緯度と経度は、最初にECEF系に変換することができる。アンテナの所望の角度θは、三角関係に基づいて計算することができる。水平方向の角度の文脈では、θは方位角度であってもよい。

指向性アンテナの方位は、本明細書に記載の任意の技術を使用して計算することができる。計算は、前述のいずれかのステップを集合的にまたは個別に行う1つ以上のプロセッサを用いて、行うことができる。

プロセッサは、乗り物の機内にあってもよい。プロセッサは、乗り物のドッキングステーションおよび/または乗り物の指向性アンテナの機器内にあってもよい。プロセッサは、指向性アンテナを動かすために指向性アンテナの1つ以上のアクチュエータにコマンド信号を送ることができる。1つ以上のモーターの作動は、指向性アンテナを1つ以上の軸を中心に回転させることができる。いくつかの場合では、それぞれの回転軸は、専用のアクチュエータを有することができる。他の場合では、単一のアクチュエータが複数の回転軸を制御することができる。

指向性アンテナ1230は、任意の形状または形態を有することができる。いくつかの場合では、指向性アンテナは皿形を有することができる。指向性アンテナは、実質的に半球形状および/または丸められた円形状を有することができる。指向性アンテナは、UAVがドッキングすると、UAV1210のカバーとして機能することが可能であり得る。指向性アンテナは、UAVが乗り物1220にドッキングすると、UAVを覆うことができる。指向性アンテナは、UAVが乗り物にドッキングすると、UAVを部分的にまたは完全に囲むことができる。指向性アンテナは、UAVの最大寸法よりも大きな最大寸法を有することができる。指向性アンテナは、カバーとして機能することができ、本明細書の他の箇所に記載したようにカバーの任意の特性を有することができる。

いくつかの場合では、指向性アンテナ1230は、UAVが乗り物1220にドッキングしている間、UAV1210を覆うことができる。指向性アンテナは、乗り物が移動している間、UAVを覆うことができる。指向性アンテナの半球部分は、UAVがドッキングしているとき、UAVに重なることができる。UAVが乗り物から離陸するために、命令が提供され得る。指向性アンテナは、UAVを露出するように移動することができる。UAVは、乗り物から離陸することできる。指向性アンテナは、UAVの移動を追跡するように向きを変えることができる。指向性アンテナの通信の主要な方向は、UAVの角度範囲内に入ることができる。角度範囲は、本明細書の他の箇所に記載したような任意の角度値を有することができる。UAVが着陸するための命令が提供され得る。UAVは、乗り物とドッキングすることができる。指向性アンテナは、UAVを覆うために再配置することができる。

指向性アンテナは、UAVと乗り物との間の直接の通信に有用であるように使用され得る。他の場合では、指向性アンテナは、UAVと乗り物との間の間接の通信に有用であるように使用され得る。指向性アンテナが間接の通信に有用である場合、指向性アンテナはUAVの移動を追跡する必要がなくなり得る。指向性アンテナは、UAVと乗り物との間の間接の通信に有用である中間デバイスの方に向くように位置を調整することができる。

いくつかの実装形態では、直接の通信および間接の通信をUAVと乗り物との間で可能にすることができる。いくつかの場合では、UAVおよび/または乗り物は、通信の異なるモード間を切り換えることが可能であり得る。

図13は、本発明の実施形態に従ってUAVと乗り物との間の直接および間接の通信の実施例を示す。UAV1310は、随伴乗り物1320と通信することができる。いくつかの場合では、直接の通信1340がUAVと乗り物との間に提供され得る。他の場合では、間接の通信1350、1360が、1つ以上の中間デバイスを用いて、UAVと乗り物との間で起こり得る。

UAV1310は、随伴乗り物1320と無線で通信することができる。無線通信は、UAVから乗り物へのデータおよび/または乗り物からUAVへのデータを含み得る。いくつかの場合では、乗り物からUAVへのデータは、UAVの動作を制御することができるコマンドを含み得る。UAVは、随伴乗り物から離陸する、かつ/または随伴乗り物に着陸する、ことが可能であり得る。

いくつかの場合では、UAV1310は、随伴乗り物1320と直接に通信することができる。直接の通信リンク1340は、UAVと随伴乗り物との間に確立することができる。直接の通信リンクは、UAVおよび/または随伴乗り物が移動している間、有効のままであり得る。UAVおよび/または随伴乗り物は、互いに独立して移動することができる。任意の類型の直接の通信をUAVと乗り物との間に確立することができる。例えば、WiFi、WiMax、COFDM、ブルートゥース、赤外線信号、指向性アンテナ、または任意の他の類型の直接の通信を使用することができる。2つの物体間で直接に起こる任意の形式の通信を使用する、または検討することができる。

いくつかの場合では、直接の通信は距離によって制限されることがある。直接の通信は、視線、または障害物によって制限されることがある。直接の通信は、間接の通信と比較するとデータの高速転送、またはデータの大きな帯域幅を可能にすることができる。

間接の通信は、UAV1310と随伴乗り物1320との間に提供することができる。任意選択的に、間接の通信は、乗り物と外部デバイスとの間に1つ以上の中間デバイス1330を含み得る。いくつかの実施例では、中間デバイスは、衛星、ルーター、タワー、中継デバイス、または任意の他の類型のデバイスであり得る。UAVと中間デバイス1350との間に通信リンクを形成することができ、中間デバイスと乗り物1360との間に通信リンクを形成することができる。互いに通信することができる任意の数の中間デバイスを設けることができる。いくつかの場合では、間接の通信は、ローカルエリアネットワーク(LAN)またはインターネットなどのワイドエリアネットワーク(WAN)などのネットワーク上で起こり得る。いくつかの場合では、間接の通信は、セルラーネットワーク、データネットワーク、または任意の類型の通信ネットワーク(例えば、3G、4G)上で起こり得る。クラウドコンピューティング環境を間接の通信に使用することができる。

いくつかの場合では、間接の通信は、距離によって制限されないこともあり得、または直接の通信よりも大きな距離範囲を提供することができる。間接の通信は、視線または障害物によって制限されないこともあり得、またはあまり制限されないこともあり得る。いくつかの場合では、間接の通信は、直接の通信で有用である1つ以上の中継デバイスを使用することができる。中継デバイスの実施例は、限定されないが、衛星、ルーター、タワー、中継基地、または任意の他の類型の中継デバイスを含み得る。

無人型航空輸送機と乗り物との間の通信を提供する方法を提供することができ、この方法において通信は、間接の通信方法を介して行われる。間接の通信方法は、3Gまたは4G携帯電話ネットワークなどの携帯電話ネットワークを介する通信を含み得る。間接の通信は、乗り物とUAVとの間の通信に1つ以上の中間デバイスを使用することができる。間接の通信は、乗り物が移動しているときに起こり得る。

直接および/または間接の通信の任意の組合せは、異なる物体間で起こり得る。一実施例では、全ての通信は直接の通信であり得る。他の実施例では、全ての通信は間接の通信であり得る。記載および/または図示された任意の通信リンクは、直接の通信リンクまたは間接の通信リンクであり得る。いくつかの実装形態では、直接の通信と間接の通信との間の切り換えが起こり得る。例えば、乗り物とUAVとの間の通信は、直接の通信、間接の通信であり、または異なる通信モード間の切り換えが起こり得る。記載の任意のデバイス(例えば、乗り物、UAV)と中間デバイス(例えば、衛星、タワー、ルーター、中継デバイス、中央サーバー、コンピュータ、タブレット、スマートフォン、またはプロセッサおよびメモリを有する任意の他のデバイス)との間の通信は、直接の通信、間接の通信であり、または異なる通信モード間の切り換えが起こり得る。

いくつかの場合では、通信モード間の切り換えは、人間の介入を必要とせずに自動的に行うことができる。1つ以上のプロセッサは、間接と直接の通信方法との間を切り換えることを決定するために使用され得る。例えば、特定のモードの品質が劣化する場合、システムは異なる通信モードに切り換えることができる。1つ以上のプロセッサは、乗り物の機内に、UAVの機内に、第3の外部デバイスの機内に、またはそれらの任意の組合せにあることができる。モードを切り換えることの決定は、UAV、乗り物、および/または第3の外部デバイスから提供され得る。

いくつかの場合では、好適な通信モードを提供することができる。好適な通信モードが品質または信頼性において機能不全または不足である場合、別の通信モードに切り換えを行うことができる。切り換えを好適な通信モードに戻すときを決定するために、好適なモードをピングすることができる。一実施例では、直接の通信が好適な通信モードであり得る。しかしながら、UAVがかなり遠くに飛行すると、またはUAVと乗り物との間に障害物が存在すると、通信は間接の通信モードに切り換えることができる。いくつかの場合では、UAVと乗り物との間で多量のデータを転送するとき、直接の通信が好適であり得る。別の実施例では、間接の通信モードが好適な通信モードであり得る。UAVおよび/または乗り物が迅速に多量のデータを必要とする場合、通信は直接の通信モードに切り換えることができる。いくつかの場合では、UAVが乗り物から離れた相当な距離で飛行していて、より大きな通信の信頼性が必要とされる場合があるとき、直接の通信が好適であり得る。

通信モード間の切り換えは、コマンドに応じて起こり得る。コマンドは、ユーザーによって提供され得る。ユーザーは、乗り物のオペレータおよび/または乗員であり得る。ユーザーは、UAVを制御する人であり得る。

いくつかの場合では、異なる通信モードは、UAVと乗り物との間の異なる類型の通信に使用することができる。異なる通信モードは、異なる類型のデータを送信するために同時に使用することができる。

図14は、本発明の実施形態に従う通信フローの実施例を示す。UAVと乗り物は、互いに通信することができる。例えば、UAVと乗り物との間でコマンドを送信することができる。いくつかの場合では、UAVと乗り物との間で画像を送信することができる。UAVと乗り物との間でUAVのパラメータデータを送信することができる。

UAVと乗り物の間に、様々な通信ユニットを設けることができる。例えば、UAVには、コマンド受信機部分A、画像送信部分B、および航空機パラメータ送信部分Cを設けることができる。これらの部分は、UAVの機内に設けることができる。乗り物には、コマンド送信部分D、ユーザーコマンド入力部分G、画像受信機部分E、航空機パラメータ受信機部分F、およびモニターHを設けることができる。これらの部分は、乗り物の機内に設けることができる。

制御コマンドは、乗り物からUAVに提供することができる。ユーザーは、乗り物の端末からユーザーコマンド入力部分Gを介してコマンドを入力することができる。ユーザーは、乗り物のオペレータ、および/または乗り物の乗員であり得る。ユーザーは、UAVを制御することができる任意の人であり得る。ユーザーは、実時間でUAVを手動で制御することができる。ユーザーは、UAVに送るための1つ以上のコマンドを選択することができ、UAVは、コマンドに応じて自律的に、および/または半自律的に飛行することができる。ユーザーは、乗り物を運転している間、UAVを制御することができる。他の場合では、UAVを制御するユーザーは、乗り物の運転手でなくてもよい。

ユーザーコマンド入力部分Gは、乗り物内に設けることができる。いくつかの場合では、以下でさらに詳細に説明するように、ユーザーコマンド入力部分は乗り物の一部であってもよい。ユーザーコマンド入力部分は、乗り物内に組み込むことができ、かつ/または乗り物から分離することができない。ユーザーコマンド入力部分は、乗り物から取り外し可能および/または分離可能であってもよい。ユーザーコマンド入力部分は、乗り物の内外に自由に移動することができる。

ユーザーコマンド入力部分は、以下でより詳細に説明されるような任意の方法で、入力を受け取ることができる。いくつかの実施例では、入力は、タッチ(例えば、タッチスクリーン、ボタン、ジョイスティック、スライダー、スイッチ)、オーディオ信号(例えば、音声コマンド)、検出される画像(例えば、ジェスチャー認識、瞬きまたは目の動き)、部分の位置決め(例えば、傾斜、運動等を検出する慣性センサを介して)を介して提供することができる。

コマンド送信部分Dは、ユーザーコマンド入力部分GからUAVにコマンドを送信することができる。コマンド送信部分は、無線で情報を送信する、または有線接続を介して情報を送信することができる。コマンドは、UAVの機内のコマンド受信機部分Aで受け取ることができる。

いくつかの場合では、乗り物のコマンド送信部分DとUAVのコマンド受信機部分Aとの間のコマンドは、直接の通信であり得る。乗り物からUAVに制御コマンドを送信するために、ポイントツーポイントの直接の通信を使用することができる。

ユーザーは、任意の類型のコマンドをUAVに送ることができる。コマンドは、UAVの移動を制御することができる。コマンドは、UAVの飛行を制御することができる。コマンドは、UAVの離陸および/または着陸を制御することができる。コマンドは、UAVの移動の直接の手動制御であり得る。コマンドは、UAVの機内の1つ以上のローターの回転に直接に対応することができる。コマンドは、UAVの位置、向き、速度、角速度、加速度、および/または角加速度を制御するために使用され得る。コマンドは、UAVに高度を増加させる、減少させる、または維持させることができる。コマンドは、UAVに適所にホバリングさせることができる。コマンドは、事前設定のシーケンスまたは飛行モードを開始する命令を含み得る。例えば、コマンドは、UAVに乗り物から離陸させる、かつ/または着陸させるシーケンスを開始することができる。コマンドは、UAVに乗り物に対して特定のパターンで飛行させるシーケンスを開始することができる。

コマンドはまた、ペイロードまたはセンサなどのUAVの構成要素を制御することができる。例えば、コマンドはペイロードの動作を制御することができる。コマンドは、ペイロードの動作を手動で制御する、かつ/またはペイロードに事前設定の方法で動作させることができる。コマンドは、ペイロードに自律的に、または半自律的に動作させることができる。コマンドは、ペイロードの向きに影響を与えることができる。コマンドは、ペイロードにUAVに対するその向きを変えさせる、または維持させることができる。ペイロードは、1つ以上の軸、2つ以上の軸、または3つ以上の軸を中心に回転するように命令され得る。ペイロードの他の機能は、ペイロードがカメラであるときなどに、遠隔で制御することができ、命令は、ズームインまたはアウトするか、静止画像または動画撮影モードに入るか、画像解像度または品質を調整するか、または任意の他の類型の撮影モードに関して、提供され得る。別の実施例では、ペイロードが照明デバイスである場合、照明の程度を制御することができ、照明デバイスはオンまたはオフすることができ、または照明デバイスよって点滅パターンが提供され得る。

コマンドは、UAVの任意のセンサを制御することができる。例えば、コマンドは、GPS受信機、慣性センサ、超音波センサ、ライダー、レーダー、風力センサ、温度センサ、磁気センサ、またはUAVの任意の他の構成要素の動作に影響することができる。コマンドは、UAVにUAVの状態または周囲の環境に関するデータを返信させることができる。

一部の実施形態では、UAVが乗り物内のユーザーによって確実に制御できることが重要であり得る。従って、UAVを制御するユーザーによって送られるコマンドは、信頼性が高いことが必要であり得る。いくつかの場合では、コマンド送信部分Dからコマンド受信機部分Aへの通信は、周波数ホッピングスペクトラム拡散(FHSS)技術を使用することができる。このように、無線信号は、多くの周波数チャネル間で搬送波を高速でスイッチングすることにより、コマンド送信部分からコマンド受信機部分に送ることができる。いくつかの場合では、シーケンスは、送信部分および受信機部分の両方で既知である疑似ランダムシーケンスであり得る。FHSSは、狭帯域の干渉に対して有利に耐性を示すことができる。スペクトラム拡散信号は、傍受することが困難であり、狭帯域受信機に対してバックグランドノイズとして現れることができる。FHSS技術はまた、多くの類型の従来の送信と最小限の干渉で周波数帯を共有することができる。スペクトラム拡散信号は、狭周波数通信に最小限のノイズを与えることができ、その逆も可能であり得る。

画像データは、UAVから乗り物に提供することができる。画像は、UAVの機内のカメラなどの撮像デバイスを使用して撮影することができる。画像送信部分Bは、画像を画像受信機部分Eに送信することができる。画像受信機部分は、任意選択的に画像をモニターH上に表示させることができる。画像送信部分は、UAVの機内に設けることができる。画像受信機部分は、乗り物の機内に設けることができる。モニターは、任意選択的に乗り物の機内に設けることができる。

UAVのカメラからの画像は、実時間で乗り物に送信することができる。画像は、乗り物のモニター上に表示することができる。画像は、カメラを用いて撮影することができる。カメラは、高解像度カメラであり得る。カメラは、画像を撮影することができ、少なくとも1MP、2MP、3MP、4MP、5MP、6MP、7MP、8MP、9MP、10MP、11MP、12MP、13MP、14MP、15MP、16MP、18MP、20MP、24MP、26MP、30MP、33MP、36MP、40MP、45MP、50MP、60MP、または100MPの解像度を有することができる。カメラは、任意選択的に記載の任意の値よりも少ないメガピクセルを有する写真を撮影することができる。カメラは、本明細書に記載の任意の2つの値の間の範囲に入るメガピクセルを有する写真を撮影することができる。撮影される画像の解像度は、コマンドまたは検出された条件に応じて変更され得る。例えば、ユーザーは、高解像度モード、または低解像度モードで画像を撮影するようにカメラを指定することができる。

画像は、静止画像(スナップショット)または動画(例えば、ストリーミングビデオ)を含み得る。画像は、ビデオレートで撮影することができる。いくつかの場合では、画像は、約10Hz、20Hz、30Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz、55Hz、60Hz、65Hz、70Hz、75Hz、80Hz、85Hz、90Hz、95Hz、または100Hzよりも高い周波数で撮影することができる。画像は、本明細書に記載の任意の値よりも低いレートで撮影されてもよい。画像は、本明細書に記載の任意の2つの周波数の間に入るレートで撮影されてもよい。

カメラは、UAVに対して移動することが可能であり得る。カメラは、回転の約1つ以上の軸、2つ以上の軸、または3つ以上の軸を中心にカメラが移動することを可能することができるキャリアによって支持することができる。キャリアは、1つの方向、2つの方向、3つ以上の方向においてカメラの平行移動を可能にすることができてもできなくてもよい。いくつかの場合では、キャリアは、別のフレーム組立体および/またはUAVに対して1つ以上のフレーム組立体の回転を可能にすることができるジンバル配設を備え得る。カメラは、送信するための画像を撮影するために所望の向きに向けることができる。

カメラによって撮影された画像は、画像送信部分Bを使用して送信することができる。画像送信部分は、UAVの機内に設けることができる。画像送信部分は、カメラの一部であってもよい。例えば、UAVのカメラは、画像データを直接に送信することができる。別の実施例では、画像送信部分は、カメラの一部ではなくて、UAVの機内にあってもよい。例えば、カメラは、画像データを送信することができる別個の画像送信部分に画像データを通信することができる。カメラは、有線または無線接続を介して画像送信部分に接続することができる。

画像送信部分Bは、乗り物に画像データを送信することができる。画像送信部分は、情報を無線で送信することができる、または情報を有線接続を介して送信することができる。画像データは、乗り物の機内の画像受信機部分Eによって受け取ることができる。画像受信機部分は、乗り物自体の一部であってもなくてもよい。例えば、画像受信機部分は、乗り物から分離可能および/または取り外し可能であってもよい。

いくつかの場合では、UAVの画像送信部分Bと乗り物の画像受信機部分Eとの間の画像データは、直接の通信によって提供され得る。UAVから乗り物に画像データを送信するために、ポイントツーポイントの直接の通信を使用することができる。代替の実施形態では、UAVから乗り物に画像データを送信するために間接の通信を使用してもよい。

任意選択的に、画像データの送信は、UAVへのコマンドの送信よりも多くの帯域幅を取り得る。いくつかの場合では、データ転送のより大きな速度を可能にするためにより迅速な接続が望ましい場合もある。さらに任意選択的に、画像データの送信がUAVへのコマンドデータと比較して信頼性が高いことは、それほど重要でなくてもよい。このように、UAVから乗り物への通信リンクの信頼性は、あまり重要でない。いくつかの場合では、画像送信部分Bから画像受信機部分Eへの通信は、WiFi、WiMax、COFDM、赤外線、ブルートゥースなどのポイントツーポイント技術、または任意の他の類型のポイントツーポイント技術を使用することができる。いくつかの場合では、通信は、公衆モバイルネットワーク、または本明細書に記載されたような任意の通信ネットワークなどの間接技術を使用してもよい。

任意選択的に、単一の通信モードを画像データの送信に使用することができる。他の場合では、複数の通信モードを検出された条件に依存して切り換えることができる。例えば、デフォルトの直接の通信を画像データを送信するために使用することができる。しかしながら、直接の通信リンクがあまり信頼できなくなると、通信モードは間接の通信リンクを介してデータを送信するように切り換えることができる。直接の通信リンクが再び信頼できることが一旦決定されると、通信モードは直接の通信リンクに復帰するように切り換わることができる。他の場合では、デフォルトのモードが提供されなくてもよく、切り換えは、現在の通信モードがもはや良好に機能していないことが検出されるとき、または他の接続がより信頼できるとき、に起こり得る。ユーザーは、通信モードが切り換わることができるときを指定することが可能でなくてもよい。あるいは、通信モードは、ユーザーの入力を必要とせずに自動的に切り換わることができる。プロセッサは、通信モードを切り換えるかどうかについて評価するためにデータを使用することができる。

画像受信機部分Eが受け取った画像データは、モニターHに表示することができる。モニターは、乗り物の機内にあり得る。モニターは、乗り物内に組み込まれてもよい、かつ/または乗り物に一体化していてもよい。モニターは、乗り物の内部または機内の任意の物体であり得る。モニターは、乗り物から分離可能および/または取り外し可能であってもなくてもよい。モニターを乗り物の外にまたは乗り物の機外に取り出すことが可能であってもなくてもよい。モニターは、ポータブルであってもなくてもよい。画像受信機部分とモニターとの間の接続は、有線または無線であり得る。

モニターは、データを表示することができるユーザーインターフェースを備え得る。ユーザーインターフェースは、タッチスクリーンなどのスクリーン、または任意の他の類型の表示器を含み得る。モニターは、画像受信機部分から受けとった画像データに基づいて画像を表示することが可能であり得る。画像は、UAVの機内のカメラによって撮影された実時間の画像を含み得る。これは、UAVのカメラによって撮影された実時間のストリーミングビデオを含み得る。画像は、UAVの機内のカメラによって撮影されたものうちの約30秒、20秒、10秒、5秒、3秒、2秒、1.5秒、1秒、500ミリ秒、300ミリ秒、100ミリ秒、50ミリ秒、10ミリ秒、5ミリ秒、または1ミリ秒未満以内で、乗り物の機内のモニターに表示され得る。画像は、高解像度で、または低解像度で、表示され得る。画像は、それらが撮影された解像度で、またはそれらが撮影されたものよりも低い解像度で、表示され得る。画像は、それらが撮影されたフレームレートで、またはそれらが撮影されたものよりも低いフレームレートで、表示され得る。

乗り物の機内のユーザーは、モニターに表示される画像を見ることが可能であり得る。乗り物の機内のユーザーは、そうでなければ乗り物の機内のユーザーからは見ることができない場合もある物体または場所の画像を示すUAVによって撮影された画像を見ることが有利に可能であり得る。ユーザーは、モニター上にユーザーの周囲の環境の鳥瞰図を有することができる。

航空機パラメータデータは、UAVから乗り物に提供することができる。航空機パラメータデータは、UAVの状態に関する情報および/またはUAVのセンサによって捉えられたデータを含み得る。航空機パラメータ送信部分Cは、航空機パラメータデータを航空機パラメータ受信機部分Fに送信することができる。航空機パラメータ受信機部分は、任意選択的に画像をモニターHに表示させることができる。航空機パラメータ送信部分は、UAVの機内に設けることができる。航空機パラメータ受信機部分は、乗り物の機内に設けることができる。モニターは、任意選択的に乗り物の機内に設けることができる。

航空機パラメータデータは、実時間で乗り物に送信することができる。航空機パラメータデータ、または航空機パラメータデータに基づいて生成された情報は、乗り物のモニターに表示され得る。航空機パラメータデータは、航空機の状態に関する任意のデータおよび/または航空機の1つ以上のセンサによって捉えられたデータを含み得る。

一部の実施形態では、航空機の状態は、航空機に関する位置データを含み得る。例えば、位置データは、航空機の場所(例えば、緯度、経度、および/または高度などの座標)、航空機の向き(例えば、ピッチ軸、ヨー軸、および/またはロール軸に関して)、航空機の速度、航空機の角速度、航空機の加速度、および/または航空機の角加速度を含み得る。いくつかの場合では、1つ以上の慣性センサおよびまたは場所関連センサ(例えば、GPS、ビジョンセンサ、ライダー、超音波センサ)が航空機の位置データを決定するときに有用であり得る。航空機の状態は、航空機または航空機の1つ以上の構成要素の温度などの、他のデータを含み得る。1つ以上の温度センサは、航空機の温度を決定するときに有用であり得る。航空機の状態は、航空機のバッテリの充電状態などの他のデータを含み得る。航空機の状態はまた、航空機または航空機の任意の構成要素にエラー条件が発生しているかどうかを検出することができる。航空機の状態は、1つ以上の受信機が信号を受け取っていないかどうか、または航空機の1つ以上の構成要素が期待通りに動作していないかどうかを含み得る。

航空機の1つ以上のセンサによって収集されたデータは、航空機に関する環境的データを含み得る。例えば、環境的データは、温度、風速および/または風向き、降水の有無、検出された障害物または妨害物、検出されたノイズまたは信号干渉、または航空機のセンサによって取得され得る任意の他のデータを含み得る。航空機のセンサの実施例は、限定されないが、ビジョンセンサ、赤外線センサ、ライダー、レーダー、ソナー、超音波センサ、慣性センサ(例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計)、磁気センサ、電界センサ、音響センサ、マイクロホン、または任意の他の類型のセンサを含み得る。

いくつかの場合では、航空機パラメータデータは航空機を制御するために役に立つことができる。いくつかの場合では、1つ以上のコマンドは、受け取った航空機パラメータデータに基づいて生成され得る。コマンドは、受け取った航空機パラメータデータを検討することができるユーザーによって手動で生成されてもよい。他の実施例では、コマンドは、航空機パラメータデータを使用してコマンドを定式化することができるプロセッサによって自動的に生成されてもよい。

航空機パラメータデータは、航空機パラメータ送信部分Cを使用して送信することができる。航空機パラメータ送信部分は、UAVの機内に設けることができる。航空機パラメータ送信部分は、UAVのセンサまたは構成要素の一部であってもよい。別の実施例では、航空機パラメータ送信部分は、センサまたは他の構成要素の一部ではなくて、UAVの機内にあってもよい。例えば、センサは、航空機パラメータデータを送信することができる別個の航空機パラメータ送信部分に航空機パラメータデータを通信することができる。センサは、有線または無線接続を介して航空機パラメータ送信部分に接続することができる。

航空機パラメータ送信部分Cは、航空機パラメータデータを乗り物に送信することができる。航空機パラメータ送信部分は、無線で情報を送信する、または有線接続を介して情報を送信する、ことができる。航空機パラメータは、乗り物の機内の航空機パラメータ受信機部分Fによって受け取ることができる。航空機パラメータ受信機部分は、乗り物自体の一部であってもなくてもよい。例えば、航空機パラメータ受信機部分は、乗り物から分離可能および/または取り外し可能であってもよい。

いくつかの場合では、UAVの航空機パラメータ送信部分Cと乗り物の航空機パラメータ受信機部分Fとの間のデータは、直接の通信を介して提供することができる。ポイントツーポイントの直接の通信は、UAVから乗り物に航空機パラメータデータを送信するために使用することができる。代替の実施形態では、UAVから乗り物に航空機パラメータデータを送信するために、間接の通信を使用してもよい。

いくつかの場合では、航空機パラメータ送信部分Cから航空機パラメータ受信機部分Fへの通信は、WiFi、WiMax、COFDM、赤外線、ブルートゥースなどのポイントツーポイント技術、または任意の他の類型のポイントツーポイント技術を使用することができる。いくつかの場合では、通信は、公衆モバイルネットワーク、または本明細書に記載されたような任意の通信ネットワークなどの間接の技術を使用してもよい。

いくつかの場合では、狭帯域周波数偏移変調(FSK)、ガウス周波数偏移変調(GFSK)、または他の変調技術を使用することができる。データは、デジタル情報が搬送波の離散周波数変化によって転送される周波数変調方式を介して送信されてもよい。あるいは、航空機パラメータデータは、画像データ信号内に埋め込まれてもよい(例えば、ビデオ信号内に埋め込まれる)。

任意選択的に、単一の通信モードを航空機パラメータデータの送信のために使用することができる。他の場合では、複数の通信モードを検出された条件に依存して切り換えてもよい。例えば、航空機パラメータデータを送信するために、デフォルトの直接の通信を使用することができる。しかしながら、直接の通信リンクがあまり信頼できなくなると、通信モードは、間接の通信リンクを介してデータを送信するように切り換えることができる。直接の通信リンクが再び信頼できることが一旦決定されると、通信モードは、直接の通信リンクに復帰するように切り換わることができる。他の場合では、デフォルトのモードが提供されなくてもよく、現在の通信モードがもはや良好に機能していないことが検出されるとき、または他の接続がより信頼できるとき、切り換えが起こり得る。ユーザーは、通信モードが切り換わることができるときを指定することが可能でなくてもよい。あるいは、通信モードは、ユーザーの入力を必要とせずに自動的に切り換わることができる。プロセッサは、通信モードを切り換えるかどうかを評価するために、データを使用することができる。

乗り物に返信される航空機パラメータデータは、重要であり得る。従って、信頼できる接続を提供することが望ましいことであり得る。航空機が乗り物とのポイントツーポイントの通信範囲(例えば、制御器の制御範囲)を超える場合、より安全な方法は、航空機と乗り物が互いの位置を知ることができるように、乗り物と航空機が通信をさらに維持することであり得る。従って、ポイントツーポイントの通信技術を使用しているときに生じる可能性がある通信範囲の制限を未然に防ぐために、携帯電話ネットワークを使用するなどの間接の通信方法を使用して乗り物が通信できることが望ましいことであり得る。

航空機パラメータ受信機部分Fが受け取った航空機パラメータデータは、モニターHに表示することができる。モニターは、乗り物の機内にあってもよい。モニターは、乗り物内に組み込まれてもよい、かつ/または乗り物に一体化していてもよい。モニターは、乗り物の内部または機内の任意の物体であり得る。モニターは、乗り物から分離可能および/または取り外し可能であってもなくてもよい。モニターを乗り物の外部または乗り物の機外に取り出すことが可能であってもなくてもよい。モニターは、ポータブルであってもなくてもよい。航空機パラメータ受信機部分とモニターとの間の接続は、有線または無線であり得る。航空機パラメータデータを表示するモニターは、画像データを表示するモニターと同じモニターであってもよい。あるいは、別箇のモニターを設けてもよい。いくつかの場合では、航空機パラメータデータを示すために単一のモニターを使用してもよい。あるいは、航空機パラメータデータを示すために複数のモニターを使用してもよい。

モニターは、データを表示することができるユーザーインターフェースを備え得る。ユーザーインターフェースは、タッチスクリーンなどのスクリーン、または任意の他の類型の表示器を含み得る。モニターは、航空機パラメータ受信機部分から受け取った航空機パラメータデータに関するデータを表示することが可能であり得る。データは、実時間で示すことができる。航空機パラメータデータまたは航空機パラメータデータに基づいて生成されたデータは、UAVの機内で検出された、または撮影されたものうちの約30秒、20秒、10秒、5秒、3秒、2秒、1.5秒、1秒、500ミリ秒、300ミリ秒、100ミリ秒、50ミリ秒、10ミリ秒、5ミリ秒、または1ミリ秒未満以内で、乗り物の機内のモニターに表示され得る。

乗り物の機内のユーザーは、モニターに表示された航空機パラメータデータに関する情報を見ることが可能であり得る。データは、単語、数値、および/または画像を含み得る。一実施例では、UAVの場所をモニターに示すことができる。例えば、乗り物および/または地理的な特徴に対してUAVの場所を示す地図が提供され得る。地理的な特徴の例は、道路、構築物、都市の境界、水域、山、または他の環境的な特徴を含み得る。データは、任意選択的に故障しているまたはエラー状態にある可能性があるUAVおよびUAVの1つ以上の構成要素の視覚的表現を示すことができる。別の実施例では、データは、UAVのバッテリの充電レベルの視覚的インジケータを含み得る。

一部の実施形態では、UAVまたは乗り物の、もしくは機内の、1つ以上の構成要素間に提供される任意の通信については、ポイントツーポイントの通信が望ましい場合がある。UAVと乗り物との間に間接の通信を可能にすることは、さらに望ましいことであり得る。任意の通信方法について、バックアップ通信方法を提供することは望ましいことであり得る。いくつかの場合では、UAVがポイントツーポイントの通信範囲を超えるとき、または通信を阻止する障害物が存在するとき、有効となることができるバックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。主要な通信方法の有効性を阻害する干渉またはノイズが存在する場所で有効となることができるバックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。主要な通信方法が侵入者によってハッキングまたはハイジャックされる場合があるとき、バックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。主要な通信方法が何らかの理由で信頼できなくなる、または品質が損なわれるとき、バックアップ通信方法を提供することは、望ましいことであり得る。

図15は、本発明の実施形態に従うUAVの制御機構の実施例を示す。UAVの制御機構は、乗り物の一部であってもよい。UAVの制御機構は、製造現場で乗り物に追加され得る。UAVの制御機構は、乗り物に一体化していてもよく、および/または乗り物から取り外し可能に、または分離されるように設計されなくてもよい。UAVの制御機構は、乗り物の通常の構成要素内に組み込むことができる。

UAVの制御機構は、UAVまたはUAVの構成要素を制御することができるコマンドをユーザーが入力できるユーザー入力構成要素であり得る。UAV制御機構は、最終的にUAVの飛行に影響を与えることができるユーザーコマンドを受け入れることができる。ユーザーコマンドは、UAVの飛行を手動で制御することを含み得る。例えば、ユーザーは、UAVの位置、場所(例えば、緯度、経度、高度)、向き、速度、角速度、加速度、および/または角加速度を直接に制御することができる。ユーザーコマンドは、UAVの所定の飛行シーケンスを開始することができる。例えば、ユーザーコマンドは、UAVに乗り物からドッキング解除させる、かつ/または離陸させることができる。ユーザーコマンドは、UAVに乗り物にドッキングさせる、かつ/または着陸させることができる。ユーザーコマンドは、UAVに乗り物に対して事前設定の経路に従って飛行させることができる。ユーザーコマンドは、UAVに自律的にまたは半自律的に飛行させることができる。

ユーザーコマンドは、本明細書の他の箇所に記載したようなUAVの任意の他の構成要素を制御することができる。例えば、UAVの制御機構は、カメラまたは照明デバイス、UAVのキャリア、UAVの1つ以上のセンサ、またはUAVの任意の他の特徴などのUAVの機内のペイロードを制御することができるユーザー入力を受け入れることができる。いくつかの場合では、コマンドは、最終的にUAVのペイロード、センサ、または任意の他の構成要素の位置決めを制御することができる。コマンドは、最終的にUAVのペイロード、センサ、または任意の他の構成要素の動作を制御することができる。ユーザー制御機構は、ユーザーからの単一の類型の入力、またはユーザーからの様々な入力を受け入れることが可能であり得る。

UAVの制御機構は、乗り物内に組み込むことができる。例えば、UAVの制御機構は、図15Aに示されるように、乗り物の操舵輪内に組み込まれた1つ以上のユーザー入力構成要素を含み得る。操舵輪は、乗り物の方向を制御するために使用され得る。操舵輪は、軸を中心に回転することができる。この軸は、操舵輪の中央領域またはシャフトを貫通することができる。例えば、操舵輪1510は、ユーザー入力を受け入れることができる1つ以上のボタン1520a、1520bを含み得る。ユーザー入力構成要素は、任意の類型のユーザーインターフェースまたは入力デバイスであり得る。例えば、ユーザー入力構成要素は、ボタン、スイッチ、ノブ、ジョイスティック、トラックボール、マウス、キーボード、タッチパッド、タッチスクリーン、光ポインタ、撮影デバイス、熱画像形成デバイス、マイクロホン、慣性センサ、または任意の他のユーザー入力構成要素もしくはそれらの組合せを含み得る。ユーザー入力構成要素は、着用可能なユーザー入力構成要素であってもよい。例えば、ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手および/または乗員が着用することができる。ユーザー入力構成要素は、ユーザーの頭、顔、首、腕、手、胴、脚、または足に着用することができる。

ユーザー入力は、ユーザーからの任意の類型の入力であり得る。例えば、入力は、ユーザーからのタッチ入力、ユーザーからの音声入力、ユーザーからジェスチャー、ユーザーの顔の表情、ユーザーの身体部分の向きまたは位置の調整、またはユーザーからの任意の他の類型の入力であり得る。ユーザー入力は、乗り物が動作している間に提供され得る。ユーザー入力は、乗り物が移動している間に提供され得る。ユーザー入力は、乗り物がアイドリングまたは静止している間に提供され得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物を操作している間に提供され得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物を運転している間に提供され得る。ユーザーは、任意選択的に乗り物の乗員であり得る。ユーザー入力は、ユーザーが乗り物内にいる間に提供され得る。

図15Bは、UAVの制御機構の他の実施例を示す。例えば、操舵輪1510は、設けることができ、その上に一切のユーザー入力構成要素を有してなくてもよい。表示パネル1530は、乗り物に設けることができる。表示パネルは、任意選択的に乗り物内に組み込むことができる。表示パネルは、乗り物に一体化したスクリーンであってもよい。あるいは、表示パネルは、乗り物から取り外し可能および/または分離可能であってもよい。1つ以上のユーザー入力構成要素1540a、1540bを設けることができる。ユーザー入力構成要素は、タッチスクリーン上の領域であり得る。ユーザーは、ユーザーコマンドを与えるために表示器の領域にタッチすることができる。

他の実施例では、ユーザー入力構成要素は、操舵輪、ダッシュボード、内蔵モニター、座席、窓、ミラー、シフトスティック、ドアパネル、フットペダル、床、カップホルダー、または乗り物の任意の他の部分などの乗り物の任意の構成要素に組み込むことができる。例えば、シフトスティックは、異なるドライブまたはギアモード間を変えるために使用することができ、その内部に組み込まれた入力構成要素を有することができる。例えば、シフトスティックは、乗り物のオペレータがドライブ、ニュートラル、リバース、または異なるギアレベル間を切り換えることを可能にすることができる。ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手の手の届く範囲内にあり得る。ユーザー入力構成要素は、乗り物の乗員の手の届く範囲内にあってもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手および/または乗員の足の届く範囲内にあってもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物の運転手および/または乗員の視線内にあってもよい。ユーザー入力構成要素は、運転手および/または乗員が実質的に前方を向いているとき、乗り物の運転手および/または乗員の視線内にあってもよい。一実施例では、ユーザー入力構成要素は、運転手の目が道路から離れることなく、運転手がユーザーコマンドを与えることが可能であり得るように設計され得る。これは、安全な方法でUAVの操作を有利に可能にすることができる。

一実施例では、ユーザーが操舵輪上のユーザー入力構成要素を介してコマンドを与えているとき、ユーザーは、ユーザーの目を道路に維持し、かつユーザーの手を操舵輪上に維持することが可能であり得る。いくつかの場合では、ユーザーは、UAVの飛行を手動で直接に制御するために、操舵輪上の制御を操作することが可能であり得る。例えば、特定の制御を操作することにより、その制御の操作に対応する量でUAVにその角度、速度、および/または加速度(例えば、空間および/または回転)を調整させることができる。手動制御中のユーザー入力とUAVの対応する反応との間には、線形相関、指数関数相関、逆相関、または任意の他の類型の相関が提供され得る。

別の実施例では、ボタンを押下する、または他の単純な入力によって、UAVに所定の飛行シーケンスを実行させることができる。一実施例では、第1のボタン1520aを押すことにより、UAVを乗り物から離陸させることができ、一方第2のボタン1520bを押すことにより、UAVを乗り物に着陸させることができる。別の実施例では、第1のボタンは、UAVを乗り物に対して第1の飛行パターンで飛行させることができ、第2のボタンを押すことにより、UAVを乗り物に対して第2の飛行パターンで飛行させることができる。これは、UAVが、ユーザーによる多くの関与または従事を必要とせずに、複雑な操縦を実行することを可能にすることができる。これは、ユーザーが乗り物の運転に注意を払う必要がある運転手である状況において有利であり得る。

さらに、他の遠隔制御構成要素を乗り物内に設けることができる。例えば、離陸および帰還ボタンに加えて、遠隔制御ジョイスティックのセットを設けることができる。いくつかの場合では、遠隔制御ジョイスティックは、車の運転手によって、または車の乗員によって、利用可能であり得る。一部の実施形態では、遠隔制御ジョイスティックは、車の運転手および乗員の両方によって利用可能であり得る。運転手または乗員は、遠隔制御ジョイスティックを使用して乗り物内のモニターに送信され得る画像データに従って航空機を制御することができる。遠隔制御ジョイスティックは、乗り物の一部に固定されていてもよい、またはテザー上に設けられていてもよい、または乗り物の一部に対して移動可能であってもよい。例えば、遠隔制御ジョイスティックは、乗り物の搭乗者から搭乗者に渡すことができる。

運転手の多くの従事を必要としないようにできる単純な入力の実施例は、ボタンを押すこと、タッチスクリーンを押すこと、スイッチを切り換えること、ノブを回すこと、音声コマンドを提供すること、単純なジェスチャーを提供すること、顔の表情を作ること、またはUAVによる応答を誘発することができる任意の他の類型の単純の動作を含み得る。いくつかの場合では、単純な入力は、ワンタッチまたはワンモーション型の入力を含み得る。例えば、単一のボタンを押すこと、またはタッチスクリーンの単一の部分を押すこともしくはスワイプすることが、UAVまたはその構成要素を制御することができる単純な入力であり得る。

前述のように、ユーザー入力構成要素は、乗り物の一部であってもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物に恒久的に固定されてもよく、かつ/または乗り物から取り外されるようには設計されなくてもよい。ユーザー入力構成要素は、乗り物が製造されるときに乗り物に組み込むことができる。あるいは、既存の乗り物にユーザー入力構成要素を据え付けてもよい。いくつかの場合では、乗り物の1つ以上の構成要素は、ユーザー入力構成要素を有する乗り物の構成要素にアップグレードするために交換してもよい。例えば、通常の操舵輪は、UAVを制御するためのユーザー入力構成要素を有することができる新しい操舵輪と交換することができる。別の実施例では、ユーザー入力構成要素を設けるために構成要素を乗り物の既存の構造に追加することができる。例えば、ボタンなどのユーザー入力構成要素を上に有することができる操舵輪カバーを既存の操舵輪に追加してもよい。別の実施例では、1つ以上のユーザー入力構成要素を上に有することができる乗り物のシフトスティックカバーを設けることができる。

いくつかの場合では、乗り物のソフトウエアを更新することができる。ソフトウエアは、ユーザー入力構成要素のユーザー入力を取得し、それをUAVを制御するために使用することができるデータに変換することが可能であり得る。一実施例では、乗り物は内蔵表示器を有することができる。表示器ソフトウエアは、ユーザー入力を受け入れてUAVへのコマンドに変換され得るユーザー入力構成要素を示すように更新され得る。別の実施例では、乗り物は、ボタンまたは構成要素を有することができ、ソフトウエアは、ボタンまたは他の構成要素へのユーザー入力を解釈してUAVへのコマンドに変換するように更新され得る。

このように、乗り物は、UAV(またはその構成要素)の制御のためのユーザー入力を受け入れることができる1つ以上のハードウエア構成要素を有することができる。乗り物は、ユーザー入力をUAVの制御のためのコマンドに変換することができるコマンドを実行するように構成された1つ以上のプロセッサを有することができる。

UAVを制御する方法は、乗り物の1つ以上のユーザー入力構成要素でユーザーからのUAVの制御入力を受け取ることを含み、1つ以上の入力構成要素は、乗り物の一部である。コマンドは、プロセッサを用いて、ユーザー入力構成要素からの信号に基づいてUAVの動作を制御するためにUAVに送信されるように生成され得る。ユーザー入力構成要素は、ユーザーからの入力を受け取ることができる。ユーザー入力構成要素は、信号を乗り物の制御器に送ることができる。乗り物の制御器は、本明細書に記載の任意のステップを個別にまたは集合的に実行することができる1つ以上のプロセッサを有することができる。それらのステップは、1つ以上のステップを行うためのコード、ロジック、または命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体に従って実行され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、メモリ内に記憶され得る。メモリは、乗り物の機内に設けることができる。制御器は、ユーザー入力構成要素に基づいて、UAVに送られる信号を生成することができる。例えば、制御器は、UAVおよび/またはUAVの任意の構成要素を直接に制御することができるコマンド信号を計算することができる。他の場合では、制御器は、入力構成要素からの信号をUAVに送られるように前処理する、かつ/または中継することができる。UAVは、乗り物からの信号に応じてコマンド信号を生成することができる機内の制御器を有することができる。乗り物は、乗り物の制御器と通信可能である通信ユニットを有することができる。UAVは、UAVの制御器と通信可能である通信ユニットを有することができる。

乗り物の通信ユニットとUAVの通信ユニットは、互いに通信することができる。通信は、無線通信であり得る。通信は、直接の通信または間接の通信であり得る。通信ユニットは、異なる通信モード間を切り換えることが可能であり得る。通信ユニットは、一方向通信(例えば、UAVから乗り物、または乗り物からUAV)を提供することができる。通信ユニットは、乗り物とUAVとの間の双方向通信を提供することができる。いくつかの場合では、乗り物とUAVとの間に複数の通信ユニットを設けることができる。異なる通信ユニットを異なる類型のデータまたはデータの異なる方向の送信に使用することができる。他の場合では、全ての類型および/または方向の通信に単一の通信ユニットを設けることができる。

表示器1530は、乗り物の機内に設けることができる。表示器は、乗り物内にあってもよい。表示器は、乗り物の任意の構成要素の一部であってもよい。例えば、表示器は、ダッシュボード、窓、操舵輪、ドアパネル、座席、または乗り物の任意の他の部分に組み込むことができる。表示器は、乗り物の運転手および/または乗員の手の届く範囲内にあり得る。表示器は、乗り物の運転手および/または乗員の視線内にあってもよい。表示器は、運転手および/または乗員が前方を向いているとき、乗り物の運転手および乗員の視線内にあってもよい。

表示器は、乗り物が製造されるときに乗り物の一部になることができる。表示器は、製造現場で乗り物に追加することできる。他の実施例では、既存の乗り物に表示器を据え付けることができる。表示器は、乗り物に恒久的に固定されてもよい、かつまたは乗り物から分離される、かつ/または取り外されるように設計されなくてもよい。表示器は、乗り物の任意の部分に一体化してもよい。他の場合では、表示器は、乗り物から分離可能および/または取り外し可能であり得る。表示器は、乗り物の表示機受取ドックに取り付けることができる。表示器受取ドックは、表示器を受け取ることができる相補的形状を有することができる。表示器受取ドックは、表示器を乗り物の他の構成要素に電気的に接続することができる電気コネクタを備えても備えなくてもよい。例えば、電気的コネクタは、表示機を乗り物の通信ユニットに電気的に接続することができる。乗り物の通信ユニットで画像または他のデータが受け取られるとき、それらは、電気コネクターを介して表示器に送信することができる。

一実施例では、分離可能または取り外し可能な表示器は、ユーザーのモバイルデバイスであってもよい。例えば、表示器は、スマートフォン(例えば、iPhone、Galaxy、Blackberry、Windows(登録商標) phone、等)、タブレット(例えば、iPad、Galaxy、Surface、等)、ラップトップ、パーソナルデバイスアシスタント、または任意の他の類型の表示デバイスであってもよい。表示器は、ユーザーの手の中に、またはユーザーの膝の上に、保持することができる。任意選択的に、表示器を取り付けることができる装着具を乗り物上に設けることができる。装着具は、表示器を乗り物の他の部分に対して物理的に支持することができる。装着具は、表示器と乗り物の他の部分との間に追加の電気的および/またはデータ接続を提供してもしなくてもよい。

表示器は、UAVから受け取るデータに基づいて情報を示すことができる。表示器は、乗り物内から見ることができるモニターであり得る。例えば、表示器は、UAVによって撮影された画像データを示すことができる。画像データは、任意選択的に実時間で示すことができる。例えば、UAVのカメラがビデオを撮影している場合、ライブストリーミングビデオを表示器に示すことができる。表示器はまた、UAVの状態などのUAVに関する情報を示すことができる。

情報は、UAVの周囲の環境的情報を示すことができる。例えば、温度、風速および/または風向き、日照、降水、または気圧などの環境的条件を示すことができる。表示器は、任意選択的に乗り物および/または1つ以上の地理的特徴に対するUAVの場所を示すことができる地図を示すことができる。UAVおよび/または乗り物の位置は、実時間で更新することができる。このように、ユーザーは、UAVおよび/または乗り物が地理的状況内を、または互いに対して、どのように移動しているかを追跡することが可能であり得る。表示器は、任意選択的にUAVの1つ以上の構成要素の状態を示す。例えば、UAVの1つ以上の構成要素のエラー条件または故障を表示することができる。いくつかの実施例では、表示器は、UAVの1つ以上のバッテリの充電状態に関する情報を示すことができる。

UAVに関する情報に加えて、表示器は乗り物に関する情報を示すことができる。例えば、表示器は、乗り物の場所に関する情報を示すことができる。表示器は、乗り物の周囲の環境的条件に関する情報を示すことができる。乗り物の周囲の環境的条件の例は、温度、風速および/または風向き、日照、降水、または気圧を含み得る。表示器は、乗り物の周囲に関する他の情報を示すことができる。例えば、表示器は、道路、交通レベル、都市の境界、水域、構築物、自然の特徴、地形、または任意の他の情報を示す地図を示すことができる。表示器は、乗り物のナビゲーションを補助することができる。表示器は、輸送のための経路案内を提供することができる。表示器は、燃料効率、残された燃料および/または充電のレベル、乗り物の構成要素の故障、低バッテリレベル、低タイヤ圧、チェックエンジン、パーキングブレーキ作動中、または乗り物に関する任意の他のデータなどの乗り物に関する他の情報を示すことができる。

表示器は、乗り物のドッキングステーションに関する情報を示すことができる。例えば、乗り物のドッキングステーションに故障が発生した場合、データを表示することができる。いくつかの場合では、表示器は、ドッキングステーションのカバーが開いているか、または閉じているかを示すことができる。表示器は、UAVが現在乗り物にドッキングしているかどうか、またはUAVが飛行していて乗り物に現在ドッキングしているUAVは存在していないかどうかを示すことができる。いくつかの場合では、撮影デバイスを乗り物の機内に設けることができる。撮影デバイスは、ドッキングステーションの画像を撮影することができる。ドッキングステーションの画像は、乗り物の表示器に表示することができる。これは、乗り物上のUAVのドッキングステーションの状態の様子をユーザーに提供することができる。

表示器上の情報は、実時間で表示することができる。情報は、本明細書の他の箇所に記載の任意の時間単位で表示することができる。情報は、表示することができる、かつ/または周期的に更新することができる。情報は、乗り物が動作している、かつ/または移動している間、表示することができる。情報は、UAVが乗り物にドッキングしている、かつ/または乗り物上に着陸している間、表示することができる。情報は、UAVが飛行している間、表示することができる。

表示器はまた、ユーザー入力構成要素1540a、1540bを示すことができる。例えば、タッチスクリーンは、ユーザー入力構成要素を提供するためにユーザーがタッチする1つ以上の領域を示すことができる。ユーザー入力構成要素は、表示器に示される情報と同時に示すことができる。一実施例では、ユーザーは、UAVの飛行に影響を与えることができるコマンドを入力することができる。UAVによって撮影された画像は、表示器に実時間でストリーミングすることができる。.このように、ユーザーは、ユーザーの入力に対するUAVの応答を実時間で見ることが可能であり得る。

いくつかの場合では、単一の表示器を乗り物の機内に設けることができる。単一の表示器は、本明細書に記載の任意の類型の情報を示すことができる。いくつかの場合では、本明細書に記載の類型の情報の組合せを表示することができる。表示器はまた、任意選択的にユーザー入力構成要素を含み得る。いくつかの実装形態では、複数の表示器を乗り物の機内に設けることができる。表示器は、本明細書に記載の任意の特性を有することができる。いくつかの実施例では、一部の表示器を乗り物に固定する、または恒久的に取り付けることができ、一方他の表示器は乗り物から分離可能および/または取り外し可能であってもよい。表示器は、本明細書に記載の任意の類型の情報を個別に、または集合的に示すことができる。いくつかの場合では、異なる表示器が異なる類型の情報を示してもよい。例えば、第1の表示器はUAVからストリーミングされる画像を示し、一方第2の表示器はUAVおよび/または乗り物に関する場所情報を示してもよい。任意選択的に、第3の表示器は乗り物のドッキング状態に関する情報を示すことができる。任意の数の表示器を設けることができる。乗り物内におよび/または乗り物の機内に、1台以上、2台以上、3台以上、4台以上、5台以上、6代以上、7台以上、8台以上、9台以上、または10台以上の表示器を設けることができる。様々な表示器は、同じ情報または異なる情報を示すことができる。様々な表示器は、同じ類型の情報または異なる類型の情報を示すことができる。様々な表示器は、UAV、環境、乗り物、ドッキングステーション、および/またはそれらの組合せに関する情報を示すことができる。

本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法は、広範の様々な可動物体に適用することができる。前述のように、本明細書のUAVなどの航空輸送機の一切の説明は、任意の可動物体に適用、かつ使用することができる。本明細書の航空輸送機の一切の説明は、特にUAVに適用することができる。本発明の可動物体は、空中(例えば、固定翼型航空輸送機、回転翼型航空輸送機、または固定翼も回転翼も有さない航空輸送機)、水中(例えば、船舶または潜水艦)、地上(例えば、車、トラック、バス、バン、モーターサイクル、自転車などの動力車、棒、釣竿などの可動構造またはフレーム、または電車)、地下(例えば、地下鉄)、宇宙(例えば、スペースプレーン、衛星、またはプローブ)、またはこれらの環境の任意の組合せなどの任意の適当な環境内で移動するように構成され得る。可動物体は、本明細書の他の箇所で説明される乗り物体などの乗り物体であり得る。一部の実施形態において、可動物体は、人間または動物などの生体に担持され、または生体から離陸することができる。適当な動物は、鳥、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、イルカ、げっ歯類、または昆虫を含むことができる。

可動物体は、6つの自由度(例えば、並進の3つの自由度および回転の3つの自由度)に関して環境内を自由に移動することが可能であり得る。あるいは、可動物体の運動は、所定のパス、トラック、または方向などによって、1つ以上の自由度に関して制約され得る。運動は、エンジンまたはモーターなどの任意の適当な作動機構によって作動され得る。可動物体の作動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、またはそれらの任意の適当な組合せなどの任意の適当なエネルギー源によって動力供給され得る。可動物体は、本明細書の他の箇所で説明されるように、推進システムを介して自走することができる。推進システムは、任意選択的に、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、またはそれらの任意の適当な組合せなどのエネルギー源で動作することができる。あるいは、可動物体は、生体によって担持されてもよい。

いくつかの場合では、可動物体は航空輸送機であり得る。例えば、航空輸送機は、固定翼型航空輸送機(例えば、飛行機、グライダー)、回転翼型航空輸送機(例えば、ヘリコプター、回転翼機)、固定翼と回転翼の両方を有する航空輸送機、またはどちらも有さない航空輸送機(例えば、飛行船、熱気球)であり得る。航空輸送機は、例えば空中を自己推進するなど、自己推進することができる。自走式航空輸送機は、1つ以上のエンジン、モーター、ホイール、車軸、磁石、ローター、プロペラ、ブレード、ノズル、またはそれらの任意の適当な組合せを備える推進システムなどの、推進システムを利用することができる。いくつかの場合では、推進システムは、可動物体が表面から離陸すること、表面に着陸すること、現在の位置および/または方向を維持すること(例えば、ホバリング)、方向を変更すること、および/または位置を変更すること、を可能にするために使用され得る。

可動物体は、ユーザーによって遠隔で制御され得る、または可動物体内または可動物体上の乗員によって局所で制御され得る。可動物体は、別個の乗り物内の搭乗者によって遠隔で制御され得る。一部の実施形態において、可動物体は、UAVなどの無人型可動物体である。UAVなどの無人型可動物体は、可動物体内に乗員を有し得ない。可動物体は、人間または自律制御システム(例えば、コンピュータ制御システム)、またはそれらの任意の適当な組合せによって制御され得る。可動物体は、人工知能を使用して構成されたロボットなどの自律または半自律ロボットであり得る。

可動物体は、任意の好適な大きさおよび/または寸法を有し得る。一部の実施形態において、可動物体は、乗り物体内または乗り物体上に人間の乗員を有するような大きさおよび/または寸法のものであってもよい。代替として、可動物体は、乗り物体内または乗り物体上に人間の乗員を有することが可能なものよりも小さい大きさおよび/または寸法のものであってもよい。可動物体は、人間によって持ち上げる、または運ばれるために好適な大きさおよび/または寸法のものであってもよい。代替として、可動物体は、人間によって持ち上げる、または運ばれるために好適な大きさおよび/または寸法よりも大きくてもよい。一部の場合において、可動物体は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、もしくは10m未満、または同等の最大寸法(例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線)を有し得る。最大寸法は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、もしくは10mを超える、または同等であってもよい。例えば、可動物体の向かい合ったローターのシャフト間の距離は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、もしくは10m未満、または同等であってもよい。代替として、向かい合ったローターのシャフト間の距離は、約2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、もしくは10mを超える、または同等であってもよい。

一部の実施形態において、可動物体は、100cm×100cm×100cm未満、50cm×50cm×30cm未満、または5cm×5cm×3cm未満の容積を有し得る。可動物体の全容積は、約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、もしくは10m³未満、または同等であってもよい。反対に、可動物体の全容積は、約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、もしくは10m³を超える、または同等であってもよい。

一部の実施形態において、可動物体は、約32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²、もしくは5cm²未満、または同等の専有面積(可動物体に包囲される水平断面積としても称され得る)を有し得る。反対に、専有面積は、約32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²、または5cm²を超えるまたは同等であってもよい。

一部の場合において、可動物体は、1000kg以下の重量であり得る。可動物体の重量は、約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、もしくは0.01kg未満、または同等であってもよい。反対に、重量は、約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、もしくは0.01kgを超える、または同等であってもよい。

一部の実施形態において、一可動物体は、可動物体によって担持される搭載物に対して小さくてもよい。搭載物は、本明細書の他の箇所でさらに詳細に説明されるように、ペイロードおよび/またはキャリアを含み得る。一部の実施例において、可動物体重量と搭載物重量の比率は、約1:1を超える、未満、または同等であってもよい。一部の場合において、可動物体重量と搭載物重量の比率は、約1:1を超える、未満、または同等であってもよい。任意選択的に、キャリア重量と搭載物重量の比率は、約1:1を超える、未満、または同等であってもよい。所望に応じて、可動物体重量と搭載物重量の比率は、1:2、1:3、1:4、1:5、1:10、もしくはより小さいものより小さい、または同等であってもよい。反対に、可動物体重量と搭載物重量の比率はまた、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、もしくはより大きいものを超える、または同等であってもよい。

一部の実施形態において、可動物体は、低エネルギー消費を有し得る。例えば、可動物体は、約5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h未満、またはそれ以下を使用し得る。一部の場合において、可動物体のキャリアは、低エネルギー消費を有し得る。例えば、キャリアは、約5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h未満、またはそれ以下を使用し得る。任意選択的に、可動物体のペイロードは、約5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h未満、またはそれ以下といった低エネルギー消費を有し得る。

図16は、本発明の実施形態に従う無人型航空輸送機(UAV)1600を示す。UAVは、本明細書で説明される可動物体の実施例であり得る。UAV1600は、4つのローター1602、1604、1606、および1608を有する推進システムを備え得る。任意の数のローターを設けることができる(例えば、1、2、3、4、5、6つ以上)。無人型航空輸送機のローター、ローター組立体、または他の推進システムは、無人型航空輸送機がホバリング/位置を維持すること、方向を変えること、および/または場所を変えること、を可能にすることができる。対向するローターのシャフト間の距離は、任意の適当な長さ410であり得る。例えば、長さ1610は、2m以下、または5m以下であり得る。一部の実施形態において、長さ1610は、40cm〜1m、10cm〜2m、または5cm〜5mの範囲内であり得る。本明細書のUAVに関する任意の説明は、異なる類型の可動物体などの可動物体に適用することができ、およびその逆も可能であり得る。UAVは、本明細書で説明される支援された離陸システムまたは方法を使用することができる。

一部の実施形態において、可動物体は搭載物を運ぶように構成され得る。搭載物は、乗客、貨物、機器、計器などのうちの1つ以上を含み得る。搭載物は、筐体内に設けられ得る。筐体は、可動物体の筐体から分離していてよい、または可動物体のための筐体の一部であってよい。あるいは、搭載物は筐体を備えることができるが、可動物体は筐体を有することができない。あるいは、搭載物の一部または搭載物全体は、筐体が設けられ得ない。搭載物は、可動体に対して堅く固定され得る。任意選択的に、搭載物は、可動体に対して移動可能であり得る(可動物体に対して並進可能または回転可能)。搭載物は、本明細書の他の箇所で説明されるように、ペイロードおよび/またはキャリアを含み得る。

一部の実施形態において、固定基準フレーム(例えば、周囲の環境)に対する、および/または相互に対する可動物体、キャリア、およびペイロードの運動は、端末によって制御され得る。端末は、可動物体、キャリア、および/またはペイロードから遠い場所にある遠隔制御デバイスであり得る。端末は、支持プラットフォーム上に配置され得る、または支持プラットフォームに取り付けられ得る。あるいは、端末は手持ち型または装着型デバイスであり得る。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロホン、またはそれらの適当な組合せを含み得る。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、またはディスプレーなどのユーザーインターフェースを含み得る。手動で入力されるコマンド、音声制御、ジェスチャー制御、位置制御などの任意の適当なユーザー入力は、端末と対話するために使用され得る(例えば、端末の運動、場所、または傾斜を介して)。

端末は、可動物体、キャリア、および/またはペイロードの任意の適当な状態を制御するために使用され得る。例えば、端末は、固定基準に対するおよび/または相互に対する可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードの位置および/または方向を制御するために使用され得る。一部の実施形態において、端末は、キャリアの作動組立体、ペイロードのセンサ、またはペイロードのエミッタなどの可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードの個別の要素を制御するために使用され得る。端末は、可動物体、キャリア、またはペイロードのうちの1つ以上と通信するように適合された無線通信デバイスを含み得る。

端末は、可動物体、キャリア、および/またはペイロードの情報を見るための適当な表示ユニットを含み得る。例えば、端末は、位置、並進速度、並進加速度、方向、角速度、角加速度、またはそれらの任意の適当な組合せに関して、可動物体、キャリア、および/またはペイロードの情報を表示するように構成され得る。一部の実施形態において、端末は、機能的ペイロードが提供するデータなどのペイロードが提供する情報(例えば、カメラまたは他の撮像デバイスが記録した画像)を表示することができる。

任意選択的に、同じ端末が、可動物体、キャリア、および/もしくはペイロード、または可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードの状態を共に制御し、かつ可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードから情報を受け取る、および/または表示することができる。例えば、端末は、環境に対するペイロードの位置決めを制御することができ、同時にペイロードが捕捉した画像データ、またはペイロードの位置に関する情報を表示することができる。あるいは、異なる端末が異なる機能に使用され得る。例えば、第1の端末は、可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードの運動または状態を制御することができ、一方第2の端末は、可動物体、キャリア、および/またはペイロードから情報を受け取り、表示することができる。例えば、第1の端末は、環境に対するペイロードの位置決めを制御するために使用することができ、一方第2の端末は、ペイロードが捕捉した画像データを表示する。様々な通信モードが、可動物体と可動物体を制御するともにデータを受け取る統合端末との間で、または可動物体と可動物体を制御するとともにデータを受け取る複数の端末との間で、利用され得る。例えば、少なくとも2つの異なる通信モードが、可動物体と可動物体を制御するとともに可動物体からデータを受け取る端末との間に形成され得る。

図17は、実施形態に従って、キャリア1702およびペイロード1704を備える可動物体1700を示す。可動物体1700は航空輸送機として描写されているが、この描写は限定することを意図せず、本明細書で前述されたように、任意の適当な類型の可動物体を使用することができる。当業者は、航空輸送機システムの文脈において本明細書で説明される任意の実施形態が任意の適当な可動物体(例えば、UAV)に適用され得ることを理解するであろう。いくつかの場合では、ペイロード1704は、キャリア1702を必要とせずに可動物体1700上に設けることができる。可動物体1700は、推進機構1706、検出システム1708、および通信システム1710を含み得る。

推進機構1706は、前述のようにローター、プロペラ、ブレード、エンジン、モーター、ホイール、車軸、磁石、またはノズルのうちの1つ以上を含み得る。可動物体は、1つ以上、2つ以上、3つ以上、または4つ以上の推進機構を有し得る。推進機構は、全て同じ類型であり得る。あるいは、1つ以上の推進機構は、異なる類型の推進機構であり得る。推進機構506は、本明細書の他の箇所で説明したように、支持要素(例えば、駆動シャフト)などの任意の適当な手段を使用して可動物体1700上に装着され得る。推進機構1706は、可動物体1700の任意の適当な部分、例えば上部、底部、前部、後部、側部、またはそれらの適当な組合せなどに装着され得る。

一部の実施形態において、推進機構1706は、可動物体1700が、可動物体1700の一切の水平方向の運動を必要とせずに(例えば、滑走路を移動せずに)、表面から垂直に離陸する、または表面に垂直に着陸することを可能にすることができる。任意選択的に、推進機構1706は、可動物体1700が指定された位置および/または方向で空中にホバリングすることを可能にするように動作することができる。1つ以上の推進機構1700は、他の推進機構から独立して制御され得る。あるいは、推進機構1700は、同時に制御されるように構成され得る。例えば、可動物体1700は、可動物体に揚力および/または推力を与えることができる複数の水平方向に向けられたローターを有することができる。複数の水平方向に向けられたローターは、可動物体1700に垂直方向の離陸と、垂直方向の着陸と、ホバリングの能力を提供するために作動され得る。一部の実施形態では、水平方向に向けられたローターのうちの1つ以上が時計方向に回転することができ、同時に水平方向のローターのうちの1つ以上が反時計方向に回転することができる。例えば、時計方向のローターの数は、反時計方向のローターの数に等しくあり得る。水平方向に向けられたローターのそれぞれの回転速度は、それぞれのローターが生成する揚力および/または推力を制御し、それによって可動物体1700の空間的配置、速度および/または加速度を調整する(例えば、並進の最大で3度および回転の最大で3度に関して)ために、独立して変えることができる。

検出システム1708は、可動物体1700の空間的配置、速度、および/または加速度(例えば、並進の最大で3自由度および回転の最大で3自由度に関して)を検出することができる1つ以上のセンサを備え得る。1つ以上のセンサは、全地球測位システム(GPS)センサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、またはイメージセンサを含み得る。検出システム1708が提供する検出データは、可動物体1700の空間的配置、速度、および/または加速度を制御するために使用され得る(例えば、後述するように適当な処理ユニットおよび/または制御モジュールを使用して)。あるいは、検出システム508は、例えば天候状態、潜在的な障害物の接近、地理的特徴の場所、人工の構造物の場所、などの可動物体を囲む環境に関するデータを提供するために使用され得る。

通信システム1710は、無線信号1716を介して通信システム1714を有する端末1712と通信することが可能である。通信システム1710、1714は、無線通信に適する任意の数の送信機、受信機、および/またはトランシーバを備え得る。通信は、データが一方向で送信され得るような一方向通信であり得る。例えば、一方向通信は、データを端末1712に送信する可動物体1700だけに関与することができる、またはその逆であり得る。データは、通信システム1710の1つ以上の送信機から通信システム1712の1つ以上の受信機に送信することができる、またはその逆であり得る。あるいは、通信は双方向通信であってもよく、データは可動物体1700と端末1712との間の両方向で送信することができる。双方向通信は、通信システム1710の1つ以上の送信機から通信システム1714の1つ以上の受信機にデータを送信することに関与でき、かつその逆も可能であり得る。

一部の実施形態において、端末1712は、可動物体1700、キャリア1702、およびペイロード1704のうちの1つ以上に制御データを提供し、可動物体1700、キャリア1702、およびペイロード1704のうちの1つ以上から情報を受け取ることができる(例えば、可動物体、キャリア、もしくはペイロードの位置および/または運動情報、ペイロードのカメラが捕捉した画像データなどのペイロードが検出したデータ)。いくつかの場合では、端末からの制御データは、可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードの相対的位置、運動、作動、または制御に関する命令を含み得る。例えば、制御データは、可動物体の場所および/または方向(例えば、推進機構1706の制御を介して)、または可動物体に対するペイロードの運動(例えば、キャリア1702の制御を介して)、の変更をもたらすことができる。端末からの制御データは、カメラまたは他の画像捕捉デバイスの動作の制御などのペイロードの制御をもたらすことができる(例えば、静止画または動画の撮影、ズームインまたはズームアウト、オンまたはオフ、撮影モードの切り換え、画像解像度の変更、フォーカスの変更、被写界深度の変更、露光時間の変更、視野角または視野の変更)。いくつかの場合では、可動物体、キャリア、および/またはペイロードからの通信は、1つ以上のセンサ(例えば、検出システム1708の、またはペイロード1704の)からの情報を含み得る。通信は、1つ以上の異なる類型のセンサからの検出された情報を含み得る(例えば、GPSセンサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、またはイメージセンサ)。このような情報は、可動物体、キャリア、および/もしくはペイロードの位置(例えば、場所、方向)、運動、または加速度に関連し得る。ペイロードからのこのような情報は、ペイロードが捕捉したデータ、またはペイロードの検出された状態を含み得る。端末1712によって送信されて提供される制御データは、可動物体1700、キャリア1702、またはペイロード1704のうちの1つ以上の状態を制御するように構成され得る。あるいは、または組み合わせて、キャリア1702とペイロード1704はまた、それぞれ端末1712と通信するように構成された通信モジュールを備えることができ、端末は、可動物体1700、キャリア1702、およびペイロード1704のそれぞれと通信して個別に制御することができる。

一部の実施形態において、可動物体1700は、端末1712に加えて、または端末1712の代わりに、別の遠隔のデバイスと通信するように構成され得る。端末1712はまた、別の遠隔のデバイス、ならびに可動物体1700と通信するように構成され得る。例えば、可動物体1700および/または端末1712は、別の可動物体、または別の可動物体のキャリアもしくはペイロードと通信することができる。所望であれば、遠隔のデバイスは、第2の端末または他のコンピューティングデバイス(例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、または他のモバイルデバイス)であり得る。遠隔のデバイスは、可動物体1700にデータを送信し、可動物体1700からデータを受け取り、端末1712にデータを送信し、かつ/または端末1712からデータを受け取るように構成され得る。任意選択的に、遠隔のデバイスは、可動物体1700および/または端末1712から受け取ったデータをウェブサイトまたはサーバーにアップロードできるように、インターネットまたは他の電気通信ネットワークに接続され得る。

図18は、実施形態に従って、可動物体を制御するためのシステム1800のブロック図による概略図である。システム1800は、本明細書で説明されるシステム、デバイス、および方法の任意の適当な実施形態と組み合わせて使用され得る。システム1800は、検出モジュール1802、処理ユニット1804、非一時的コンピュータ可読媒体1806、制御モジュール1808、および通信モジュール1810を含み得る。

検出モジュール1802は、異なる方法で可動物体に関連する情報を収集する異なる類型のセンサを利用することができる。異なる類型のセンサは、異なる類型の信号または異なる源からの信号を検出することができる。例えば、センサは、慣性センサ、GPSセンサ、近接センサ(例えば、ライダー)、またはビジョン/イメージセンサ(例えば、カメラ)を含み得る。検出モジュール1802は、複数のプロセッサを有する処理ユニット1804に連係可能に結合することができる。一部の実施形態において、検出モジュールは、検出データを適当な外部のデバイスまたはシステムに直接に送信するように構成された送信モジュール1812(例えば、Wi−Fi画像送信モジュール)に連係可能に結合することができる。例えば、送信モジュール1812は、検出モジュール1802のカメラが捕捉した画像を遠隔の端末に送信するために使用され得る。

処理ユニット1804は、プログラマブルプロセッサ(例えば、中央処理ユニット(CPU))などの1つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニット1804は、非一時的コンピュータ可読媒体1806に連係可能に結合することができる。非一時的コンピュータ可読媒体1806は、1つ以上のステップを行うために処理ユニット1804が実行可能であるロジック、コード、および/またはプログラム命令を記憶できる。非一時的コンピュータ可読媒体は、1つ以上のメモリユニットを含むことができる(例えば、SDカードやランダムアクセスメモリ(RAM)などの分離可能な媒体または外部の記憶装置)。一部の実施形態において、検出モジュール1802からのデータは、非一時的コンピュータ可読媒体1806のメモリユニットに直接に搬送されてその中に記憶することができる。非一時的コンピュータ可読媒体1806のメモリユニットは、本明細書で説明される方法の任意の適当な実施形態を行うために、処理ユニット1804が実行可能であるロジック、コード、および/またはプログラム命令を記憶することができる。例えば、処理ユニット1804は、処理ユニット1804の1つ以上のプロセッサに検出モジュールが生成した検出データを分析させるための命令を実行するように構成され得る。メモリユニットは、処理ユニット1804によって処理される検出モジュールからの検出データを記憶することができる。一部の実施形態において、非一時的コンピュータ可読媒体1806のメモリユニットは、処理ユニット1804によって生成される処理結果を記憶するために使用され得る。

一部の実施形態において、処理ユニット1804は、可動物体の状態を制御するように構成された制御モジュール1808に連係可能に結合することができる。例えば、制御モジュール1808は、6つの自由度に関して可動物体の空間的配置、速度、および/または加速度を調整するために可動物体の推進機構を制御するように構成され得る。あるいは、または組み合わせて、制御モジュール1808は、キャリア、ペイロード、または検出モジュールの状態のうちの1つ以上を制御することができる。

処理ユニット1804は、1つ以上の外部のデバイス(例えば、端末、表示装置、または他の遠隔制御器)からのデータを送信および/または受け取るように構成された通信モジュール1810に連係可能に結合することができる。有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。例えば、通信モジュール1810は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、赤外線、無線、WiFi、ポイントツーポイント(P2P)ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの1つ以上を利用することができる。任意選択的に、タワー、衛星、または移動局などの中継局を使用することができる。無線通信は近接依存または近接独立であり得る。一部の実施形態において、視線を通信に必要としてもしなくてもよい。通信モジュール1810は、検出モジュール1802からの検出データ、処理モジュール1804が生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔制御器からのユーザーコマンドなどのうちの1つ以上を送信および/または受け取ることができる。

システム1800の構成要素は、任意の適当な構成で配設することができる。例えば、システム1800の1つ以上の構成要素は、可動物体、キャリア、ペイロード、端末、検出システム、または上記のうちの1つ以上と通信可能である追加の外部のデバイス上に配置することができる。さらに、図18は単一の処理ユニット1804および単一の非一時的コンピュータ可読媒体1806を描写しているが、当業者は、これが限定することを意図しないこと、およびシステム1800が複数の処理ユニットおよび/または非一時的コンピュータ可読媒体を備えることができること、を理解するであろう。一部の実施形態において、複数の処理ユニットのうちの1つ以上および/または非一時的コンピュータ可読媒体は、システム1800が行う処理および/またはメモリ機能の任意の適当な態様が後述の場所のうちの1つ以上で発生できるように、可動物体、キャリア、ペイロード、端末、検出モジュール、上記のうちの1つ以上と通信可能である追加の外部のデバイス、またはそれらの適当な組合せの上などの、異なる場所に位置することができる。

本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態が例としてのみ提供されることは、当業者には明らかであろう。ここで、当業者が、多数の変化形、変更、および置換を、本発明から逸脱することなく想定するであろう。本明細書に記載される本発明の実施形態に対する種々の代替手段が、本発明の実施において採用され得ることを理解されたい。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲に含まれる方法および構造、ならびにそれらの等価物が、それによって包含されることが意図される。