无人飞行器和操作方法说明书

申请号 CN201180028460.X 申请日 2011-04-22 公开(公告)号 CN102947179A 公开(公告)日 2013-02-27
申请人 威罗门飞行公司; 发明人 克里斯多佛·E·费希尔; 约翰·P·兹万; 马克·L·斯奇马泽尔; 斯蒂芬·钱伯斯; 贾斯汀·B·麦卡利斯特;
摘要 无人 飞行器 和操作方法。一种 无人飞行器 (UAV)飞行的方法,包括使用至少一台 电动机 (120)提供与该UAV(110)的向前飞行的方向共线的 水 平推 力 ,使用一个固定的并且非旋转的机翼(125)在该向前飞行期间为该UAV(110)提供主垂直升力,重安置该至少一台电动机(120')以便在将该UAV(110)转换到垂直飞行(A)以便下降(E)期间提供垂直推力,在该电动机重安置之后使用一个垂直途径将该UAV(110)在一 块 着陆场(270)上着陆,以及部署一个锚栓(150)以便将该UAV(110)固定到一块着陆场(270)。
权利要求

1.一种无人飞行器(UAV)飞行的方法,包括:
使用至少一台电动机提供与该UAV的向前飞行的方向共线的平推
使用一个固定的并且非旋转的机翼在所述向前飞行期间为所述UAV提供主垂直升力;
重安置所述至少一台电动机以便在所述UAV转换到垂直飞行以便下降期间提供垂直推力;
在所述重安置之后使用一个垂直途径将所述UAV在一着陆场上着陆;以及部署一个锚栓以便将所述UAV固定到一块着陆场。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
使用所述至少一台电动机为UAV上升提供与该UAV的垂直飞行的方向共线的垂直推力。
3.根据权利要求2所述的方法,进一步包括:
重安置所述至少一台电动机以便在所述UAV从上升转换到平飞期间提供水平推力。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述锚栓是一个粘合锚栓。
5.根据权利要求4所述的方法,进一步包括:
将该粘合锚栓从该UAV分离以便从该着陆场部署该UAV;
在所述分离之后使用所述至少一台电动机为UAV上升提供与该UAV的垂直飞行的方向共线的垂直推力;以及
重安置所述至少一台电动机以便在所述分离之后将所述UAV从上升转换到平飞。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
当该UAV着陆时生成观察数据;以及
当该UAV着陆时向该UAV外部的一个接收器周期性地传输该观察数据。
7.根据权利要求6所述的方法,其中当该UAV在所述着陆场上着陆时完成周期性地传输该观察数据。
8.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
通过一个电力分配器减少到一个观察传感器、所述发射器和所述至少一台电动机之一的电力,以便在所述UAV着陆之后减少该UAV的总电力使用。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述观察传感器是从由光学照相机、红外照相机、话筒、振动传感器、热传感器、和辐射传感器构成的集合所选择的传感器。
10.根据权利要求8所述的方法,进一步包括:
向在该UAV上的所有系统恢复从该着陆场部署该UAV所必需的电力。
11.根据权利要求10所述的方法,进一步包括:
将该锚栓从该UAV分离以便从该着陆场部署该UAV;
使用所述至少一台电动机为UAV下降提供与该UAV的垂直飞行的方向共线的垂直推力;以及
重安置所述至少一台电动机以便将所述UAV转换到平飞。
12.根据权利要求11所述的方法,进一步包括:
通过所述电力分配器减少到一个观察传感器和所述发射器之一的电力,以便在UAV平飞期间减少该UAV的总电力使用。
13.一种无人飞行器(UAV),包括:
一个固定的且非旋转的机翼,该机翼在平飞时为该UAV提供主升力;
至少一台电动机,该至少一台电动机连接到所述机翼以便旋转地并选择性地在水平和垂直方向上引导推力,所述至少一台电动机在垂直飞行期间为该UAV提供主升力;
用于将所述UAV固定到一块着陆场的装置。
14.根据权利要求13所述的设备,进一步包括:
用于生成观察数据的装置;以及
用于传输该观察数据的装置。
15.根据权利要求13所述的设备,其中用于生成观察数据的装置能够周期性地生成该观察数据。
16.根据权利要求13所述的设备,其中用于生成观察数据的所述装置包括照相机。
17.根据权利要求13所述的设备,其中用于将所述UAV固定到该着陆场的装置是将所述UAV固定到一块着陆场的一个粘合锚栓。
18.根据权利要求13所述的设备,其中所述锚栓从所述UAV分离。
19.根据权利要求13所述的设备,其中所述锚栓包括一个液体粘合剂储器和一个液体粘合剂不溶性刷。
20.根据权利要求13所述的设备,其中所述至少一台电动机连接到所述机翼,并在与向前飞行的方向共线的水平方向上可旋转地且选择性地引导推力。
21.根据权利要求13所述的设备,其中所述至少一台电动机连接到所述机翼,以便在与所述机翼的一条弦线共线的水平方向上可旋转地且选择性地引导推力。

说明书全文

无人飞行器和操作方法说明书

[0001] 说明书
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请要求于2010年4月22日提交的临时专利申请No.61/327,089的优先权和权益,该申请为所有目的通过引用结合在此。

技术领域

[0004] 本技术领域涉及飞行器,并更特别涉及具有垂直起降能的有动力飞行器。

背景技术

[0005] 无人飞行器(UAV)可以用来提供感兴趣位置的远程观察,例如监控森林火灾、穿透并分析火山烟流、监控管道和其他公用资产、寻找失踪和遇险者、或监控对于地面上观察者非直接可得的其他远程观察位置。
[0006] 附图简要说明
[0007] 通过举例并且不限于附图中的图示展示了本发明的多个实施方案,并且在附图中:
[0008] 图1A描绘了用于从运作基地行进到观察区的UAV系统的航迹的一个实施方案,并包括展示了UAV系统的优选部件的框图
[0009] 图1B描绘了用于从观察区垂直上升并带有到平飞的转换的UAV系统的航迹的一个实施方案;
[0010] 图1C描绘了具有电力分配器以便控制从电池到推进发动机、观察传感器和发射器的电力分配的UAV系统的一个实施方案;
[0011] 图2A和2B描绘了图1A-1C的UAV系统,其在一个实施方案中具有可操作以便将UAV系统固定到着陆场的粘合锚栓;
[0012] 图2C描绘了图2A和2B的UAV系统和粘合锚栓,并展示了用于将UAV系统从着陆场脱离的一个实施方案;
[0013] 图2D描绘了图2A和2B的UAV系统和粘合锚栓,进一步展示了用于将UAV系统从着陆场脱离的另一实施方案;
[0014] 图3展示了粘合锚栓的组件实施方案;
[0015] 图4A、4B和4C展示了粘合锚栓的另一组件实施方案;
[0016] 图5A和5B展示了粘合锚栓的另一组件实施方案;
[0017] 图6-8展示了粘合锚栓的另一组件实施方案;
[0018] 图9A和9B描绘了展示用于向观察区部署UAV系统并生成且传输观察数据的方法的一个实施方案的流程图
[0019] 图10是展示了用于远离观察区部署UAV的实施方案的流程图;
[0020] 图11A和11B描绘了展示用于使用电动机来上升、重安置发动机以便转换到平飞和垂直下降、以及生成观察数据以便传输到外部接收器的UAV系统方法的实施方案的流程图;
[0021] 图12是可以用来选择性控制推进发动机的旋转的处理装置的顶级功能框图;
[0022] 图13是选择性控制推进发动机的旋转的控制系统的一个实施方案的顶级功能框图;以及
[0023] 图14A和14B是具有在UAV的每侧上各一个的两个选择性可旋转推进发动机,以及在尾梁上的一个固定发动机的UAV的一个实施方案的透视图。
[0024] 最佳模型
[0025] 披露了一种无人飞行器(UAV)系统的示例性实施方案,该UAV系统使得该UAV能够从一个运作基地转换到一个远程观察地点,以便空中监控或从对于监控人员非直接可得的地面监控。该UAV可以然后转换回到该运作基地以便回收。在一种用于这种UAV系统的操作的方法的一个实施方案中,该方法包括使用至少一台电动机提供与该UAV的向前飞行的方向共线的平推力,使用一个固定的并且非旋转的机翼在该向前飞行(即,平飞)期间为该UAV提供主垂直升力,重安置该至少一台电动机以便提供垂直推力以将该UAV转换到垂直飞行以便下降,在重安置该至少一台电动机之后使用一个垂直途径将该UAV在一着陆场上着陆,以及然后部署一个锚栓以便将该UAV固定到一个着陆场。
[0026] 一种用于无人飞行器飞行的方法的一个示例性实施方案包括使用至少一台电动机提供与该UAV的向前飞行的方向共线的水平推力;使用一个固定的并且非旋转的机翼在该向前飞行期间为该UAV提供主垂直升力;重安置该至少一台电动机以便在将该UAV转换到垂直飞行以便下降期间提供垂直推力;在重安置该至少一台电动机之后使用一个垂直途径将该UAV在一块着陆场上着陆;部署一个锚栓以便将该UAV固定到一块着陆场;使用该至少一台电动机为UAV上升提供与该UAV的垂直飞行的方向共线的垂直推力;以及重安置该至少一台电动机以便在该UAV从上升转换到平飞期间提供水平推力。该锚栓可以是一个粘合锚栓,并因此该方法可以包括将该粘合锚栓从该UAV分离以便从该着陆场部署该UAV;在分离之后使用该至少一台电动机为UAV上升提供与该UAV的垂直飞行的方向共线的垂直推力;以及重安置该至少一台电动机以便在分离之后将该UAV从上升转换到平飞。该方法还可以包括当该UAV着陆时生成观察数据;以及当该UAV着陆时向该UAV外部的一个接收器周期性地传输该观察数据。该方法还可以包括通过一个电力分配器减少到一个观察传感器、该发射器和该至少一台电动机之一的电力,以便在UAV着陆之后减少该UAV的总电力使用。该观察传感器可以是光学照相机、红外照相机、话筒、振动传感器、热传感器、和/或辐射传感器。该方法还可以包括向在该UAV上的所有系统恢复从该着陆场部署该UAV所必需的电力;将该锚栓从该UAV分离以便从该着陆场部署该UAV;使用该至少一台电动机为UAV下降提供与该UAV的垂直飞行的方向共线的垂直推力;重安置该至少一台电动机以便将该UAV转换到平飞,并通过所述电力分配器减少到一个观察传感器和所述发射器之一的电力,以便在UAV平飞期间减少该UAV的总电力使用。
[0027] 一种无人飞行器设备的示例性实施方案可以包括一个固定的并且非旋转的机翼,该机翼在平飞时为该UAV提供主升力;至少一台电动机,该至少一台电动机连接到该机翼以便旋转地例如经一个螺旋桨并选择性地在水平和垂直方向上引导推力,该至少一台电动机例如经一个螺旋桨在垂直飞行期间为该UAV提供主升力;用于例如经一个可拆卸粘合部署元件将UAV固定到一块着陆场的装置;用于例如经一个或多个被动传感器生成观察数据的装置;以及用于例如经一个RF发射器传输该观察数据的装置。例如,用于生成观察数据的装置能够周期性地生成该观察数据,并且用于生成观察数据的装置可以包括照相机。用于将该UAV固定到该着陆场的装置可以是将该UAV固定到一块着陆场的粘合锚栓,并且该锚栓可以从该UAV分离。在一个实施方案中,该锚栓包括一个液体粘合剂储器和一个液体粘合剂不溶性刷。同样,该至少一台电动机可以连接到该机翼,以便在与向前飞行的方向共线的水平方向上可旋转地且选择性地引导推力。同样,该至少一台电动机可以连接到该机翼,以便在与机翼的一条弦线共线的水平方向上可旋转地且选择性地引导推力。
[0028] 图1A-1C展示了UAV系统的示例性实施方案,该UAV系统能够引导推力将UAV从运作基地转换到观察位置以便观察区域,优选地为延长的检查使用锚栓将UAV固定到着陆场,并然后引导推力将该UAV转换回到该运作基地。更特别地,图1A是结合了展示UAV系统的优选部件的框图的UAV系统的航迹图100。UAV 110具有固定的且优选非旋转的机翼125,该机翼被定向以便在UAV向前飞行时为UAV 110提供升力,但在UAV 110垂直飞行时不提供任意实质升力。例如,非旋转机翼125在向前飞行中在其升力面上主要地经历层流,但在UAV 110垂直飞行时不经历层流。优选地是电力推进发动机120的推进发动机位于UAV 110的两侧上(附图仅示出了在UAV 110的一侧上的发动机),其中推进发动机120相对于机翼125选择性地可安置,以便将其例如经螺旋桨生成的推力的方向从向前飞行改变成垂直飞行,如为推进发动机120'所示出。如在此使用,术语“发动机”旨在包括用来为UAV将任意形式的能量转变成推力的部件。在优选实施方案中,推进发动机是电动机,并且每个都包括发动机轴和螺旋桨。或,电动机可以是包括发动机、发动机轴和涵道扇;发动机、发动机轴和可倾转螺旋桨的组件;或其他设备,其中发动机可以或可以不相对于机翼固定,但发动机的至少一部分可以相对于机翼重安置以便为UAV 110选择性提供水平和垂直推力。在替代实施方案中,两个推进发动机120可以由单个推进发动机或由多个推进发动机代替。推进发动机的其他实施方案可以包括涵道风扇(即,电气的或液体供应燃料的)、火箭(即,固体燃料或液体)、燃气轮机转子发动机。
[0029] UAV 110具有用于生成观察数据的观察传感器130,其中该观察传感器130和用于传输观察数据的发射器190通信。电池170或电池阵列优选地向推进发动机、观察传感器和发射器供电。电力分配器180控制从电池170到推进发动机120、观察传感器130和发射器190的电力分配。观察传感器130优选地是光学照相机,但可以是各种装置中的任意装置,包括但不限于红外照相机、话筒、振动传感器、热传感器、辐射传感器等。观察传感器的实施方案在于2009年11月25日提交,标题为“铰接式传感器支持结构(Articulated Sensor Support Structure)”的美国临时专利申请号61/264,601;以及于2010年11月24日提交,标题为“铰接式传感器支持结构(Articulated Sensor Support Structure)”的国际申请No.PCT/USlO/58037中示出并描述,该两个申请中的每个通过引用以其全文结合在此。这样的观察传感器可以是铰接式的以便支持远程操作员和/或UAV的自主着陆,如在上述申请中所示出并描述。
[0030] 在操作期间,UAV 110从运作基地起飞,并能够在垂直飞行(即,上升)和向前飞行(即,平飞)之间转换。图1A的航迹A展示了直到所希望巡航高度的UAV 110的优选垂直航迹。航迹B展示了UAV 110转换到向前飞行,优选地响应于推进发动机120从由120'所示出的位置重安置到由120所示出的位置转换到向前飞行。在由路径C所示出的向前飞行时,UAV 110从固定的或非旋转的机翼125生成其升力中的基本上全部(在升力体机身的情况下,认为包括来自机身的升力),并且安置推进发动机120以便提供与向前飞行的方向至少一般共线的推力。如果这样的航迹表示“慢速飞行”,那么推进发动机120可以保持在与固定翼125的弦线(未示出)共线的位置,或可以旋转以便保持被安置以便提供与向前飞行的方向至少一般共线的推力。在UAV 110靠近观察区时,其描绘为响应于推进发动机重安置到位置120'或由这样的重安置所支持,从向前飞行转换回到垂直飞行(即,下降),如由航迹D所示出。在垂直飞行(即,下降)时,UAV 110从被安置以便生成升力的推进发动机120'并且不是机翼125生成其升力中的基本上全部。如由航迹E所示出,通过操作员的使用或自主着陆系统或该两者的一些组合,UAV 110然后在所希望的观察位置上着陆,以便允许传感器130检查区域140中的潜在目标。
[0031] 当在观察位置时,UAV 110可以在某些实施方案中部署锚栓,该锚栓可以是粘合锚栓150以便将其自身固定到着陆场(其中“着陆场”还可以意思是邻接结构)。粘合锚栓150运行以便将UAV 110保持在原位,并防止其由于动作例如风和/或UAV 110可以附着到的结构的移动因而移动或位移。锚栓110的其他实施方案在于2009年11月24日提交,标题为“飞行器降落系统(Aircraft Grounding System)”的美国临时专利申请号61/264,220;以及于2010年11月24日提交,标题为“飞行器降落系统(Aircraft Grounding System)”的国际申请号PCT/USlO/57984中进一步描述,该两个申请中的每个通过引用在本披露内结合。<
[0032] 图1B是展示了UAV紧接着其在观察位置的任务完成,返回运作基地的UAV系统的飞行航迹图160。如果UAV 110已使用粘合锚栓150,那么在脱离观察位置之前,UAV 110将从粘合锚栓150分离。UAV 110将然后优选地沿航迹F垂直起飞,其中推进电动机为UAV上升提供与UAV110的垂直飞行的方向共线的垂直推力。转换航迹由航迹G展示,而水平巡航航迹由航迹H展示。可以响应于推进发动机重安置到位置120或在从锚栓分离之后由这样的重安置所支持,执行从垂直航迹F到水平巡航航迹H的转换。航迹I示出了可以响应于将推进发动机从水平推力重安置到垂直推力或由这样的重安置所支持,回到垂直航迹J(即,下降)直到着陆的转换航迹。
[0033] 图1C是展示了UAV系统的一个实施方案的功能框图和顶级示意图,该UAV系统具有在飞行期间和/或在观察位置着陆时减少UAV的总电力需求的部件。电力分配器180被配置成减少或关闭正在向观察传感器130和发射器190和/或推进电动机120'(如果着陆)提供的电力。减少电力使用、关闭系统和/或限制系统或装置接通(例如,为飞行被供电)的时间允许UAV 110在对于有限的电池蓄电量的较长期时间停留在观察位置。即,在着陆时,UAV 110可以周期性地和/或间歇地使用电力分配器接通或提高到观察传感器130和/或发射器190的电力,以便在一段时间生成观察数据和/或经发射器向运作基地和/或任意其他外部接收器传输观察数据。这允许UAV 110的操作员在一段时间观察区域,如果飞行器还为飞行被供电和/或在平飞期间不输出机翼升力,则可以缩短该段时间。
[0034] 图2A是首先在图1A中展示的示例性UAV锚栓的框图,该锚栓在一个实施方案中使用向细丝阵列输送的粘合材料,该细丝阵列从UAV部署并安置在UAV着陆场上以便用粘合剂将UAV固定到着陆场。将UAV210描绘为由附接(attachment)_1220附着到液体粘合剂储器240。通道或导管230可以在液体粘合剂储器240和刷组件250,例如细丝阵列、鬃毛阵列或成束阵列、织物的条带、球或布块之间提供。可以由attachment_2260将液体粘合剂储器240附着到细丝阵列250。在细丝阵列250接触着陆场270之后,液体粘合剂可以从液体粘合剂储器240经导管230流动到细丝阵列250,如在图2B中所示出。具有液体粘合剂的细丝阵列250的细丝元素向着陆场270提供粘结区。一旦细丝阵列250的元素已粘结到着陆区270,则UAV可以粘合地锚定到着陆场270。为将其自身从由细丝阵列250的粘结元素所提供的锚栓释放,可以经如在图2C中所示出的释放UAV attachment_1220,或经如在图2D中所示出的释放attachment_2260,或其组合,UAV可以是可拆卸的。
[0035] 图3示出了一个组件,其包括用于容纳液体粘合剂储器的圆柱体310,其中该组件进一步包括在圆柱体的近末端的附着点320,以及在圆柱体的远末端的细丝阵列330、鬃毛、或织物条带。通道或导管可以在圆柱体310内在液体粘合剂储器和细丝阵列330之间提供,以便将液体粘合剂的流动导引到细丝阵列,其中细丝阵列可以与着陆场接触以便锚定。图3还示出了组件在部署之前可以贮藏在分配盒340中。
[0036] 图4在剖面图中示出了具有活塞411的圆柱体410,其中轴412刺穿挡块413。图4B示出了在活塞411向开孔414移动时液体粘合剂420可以从圆柱体410挤出。图4C示出了圆柱体410的远端部分415的刷子430可以用提供与不均匀面440的接触的方式将其纤维或细丝分散。图5A在剖面图中示出了圆柱体510,其具有由插脚512支撑在原位的尖锐的弹簧承载轴511。图5B示出了由于移除的插脚,尖矛511可以刺穿液体粘合剂储器的密封513,允许液体胶流动到成束的鬃毛或细丝430。
[0037] 图6示出了在另一实施方案中与轴环580接触的弹簧丝581的侧视图,其中该轴环绕刷子细丝导管551布置。弹簧683的另一部分布置在安装套管或安装盒690上,如在图6中所见。弹簧丝581被压缩并由插脚682支撑在原位。图7在侧视图中示出了弹簧丝581在恢复的即未压缩的位置,并且刷子细丝导管551偏转,由此将刷子细丝束550重定向。
图8在剖面图中展示了刷子细丝导管551的偏转,这将压力置于柔性直导管821的远末端部分,压力起作用以便经已刺穿密封811驱动刺穿孔径822进入液体粘合剂储器810。
[0038] 由此,以具有正在从储器810接收液体的刷子细丝束550,并为应用于示例性着陆场801被安置的部署状态示出组件800。
[0039] 图9A和9B示出了一个流程图,其展示了一种用于部署无人飞行器(UAV)的方法的示例性实施方案,该UAV具有用于生成观察数据的观察传感器和用于传输观察数据的发射器,其中该UAV能够向前和垂直飞行。在该实施方案中,UAV在其向前飞行到观察区(方框602)期间从其非旋转机翼生成其基本上全部升力(方框600),并然后从基本向前飞行转换到基本垂直飞行(方框604)。在垂直飞行(在此情况下,下降)期间,UAV从如在此所披露的生成基本垂直推力的装置,优选地从多台电动机维持其基本上全部升力(方框607)。UAV以基本垂直的方式在观察位置着陆(方框606),并当UAV在观察位置着陆时用观察传感器生成观察数据(方框608)。在替代实施方案中,观察传感器能够周期性地生成观察数据(方框
610),而不是连续生成观察数据,以便节省系统电力。当UAV着陆例如附着到观察位置时,UAV可以经发射器传输观察数据(方框612)。示例性实施方案可以具有能够向UAV外部的接收器周期性地传输观察数据而不是连续传输的发射器(方框614),并且不连续传输可以节省系统电力。在一些示例性实施方案中,UAV能够关闭在UAV上的所有系统,除了生成和传输观察数据所必需的系统之外(方框616)。或,即使这些系统是传输观察数据所必需的,UAV仍能够选择性关闭这些系统,同时例如经计时器和/或光传感器保持自主加电能力(方框618)。
[0040] 图10是展示了远离观察区部署UAV的示例性方法实施方案的流程图。向从观察位置部署UAV所必需的在UAV上的所有系统恢复电力(方框700),并且以基本垂直的方式从观察位置向上部署UAV(方框702)。与在下降中相同,UAV从生成基本垂直推力的装置,优选地从多台电动机维持其基本上全部升力(方框704)。UAV从观察区从基本垂直飞行转换到基本平飞(方框706)。
[0041] 图11A和11B在一个流程图中展示了无人飞行器(UAV)在基本垂直飞行中从运作基地起飞的示例性实施方案,该UAV具有非旋转机翼,使用可安置以便改变其生成的推力的方向的推进发动机,其中该UAV能够在向前和垂直飞行之间转换。在向前飞行时,UAV从非旋转机翼生成其升力中的基本上全部,并且推进发动机被安置以便提供与向前飞行的方向至少一般共线的推力,并且在垂直飞行时,UAV通过被安置以便生成升力的推进发动机生成其升力中的基本上全部。
[0042] 此后,UAV在基本向前飞行中巡航到观察区,并然后从基本向前飞行转换到基本垂直飞行,以便在基本垂直的航迹中在观察区中的观察位置着陆。
[0043] 更特别地,使用至少一台(优选地两台)电动机为UAV上升提供垂直推力(方框1100)。将电动机重安置以提供水平推力以便将UAV从垂直飞行转换到平飞(方框1102)。
在替代实施方案中,电动机(或多台电动机中的至少一台)不将UAV转换到平飞,而是仅重安置以便帮助转换到平飞(方框1104)。然后使用电动机提供与向前飞行的方向共线的水平推力(方框1106)。或,如果UAV在慢速飞行状况下(方框1108),并因此固定的并且非旋转的机翼经历高,可以提供与机翼的弦线共线的水平推力以便提供水平推力(方框1110)。
在向前飞行期间,使用固定的并且非旋转的机翼提供主垂直升力(方框1112)。或,如果UAV具有升力体机身,则可以由升力体自身,或用机翼和升力体的某种组合,而不是由电动机提供主升力(方框1114)。在完成预定平飞航迹之后,将电动机重安置以便在下降期间提供垂直推力(方框1116),并且在发动机重安置之后使用垂直途径将UAV着陆(方框1118)。
[0044] 可以部署锚栓以便将UAV固定到着陆场(方框1120),并且电力分配器优选地减少由UAV机载电池向观察传感器、发射器和电动机中的至少一个提供的电力,以便在UAV着陆之后减少UAV的总电力使用(方框1124)。在示例性实施方案中,如果电力分配器被引导(或引导)电力周期性接通观察传感器(方框1126),则观察传感器将周期性地生成观察数据,并将其向发射器传递(方框1128),以便向UAV外部的接收器周期性地传输(方框1130)。否则,观察数据可以连续生成(方框1126)并向发射器或存储器存储装置传递,以便向外部接收器传输(方框828)。在替代实施方案中,观察数据连续生成(方框832)并向发射器提供以便向外部接收器传输(方框1130)。
[0045] 图12是一个实施方案的顶级功能框图,其中处理装置或处理器1210可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)和可寻址存储器,以便选择性控制推进发动机的旋转。处理器1210可以包括可执行指令的功能模块和/或固件模块,以便影响这种旋转。处理器1210还可以被配置成执行指令以便执行飞行控制,和/或传感器处理/过滤。处理器1210可以包括在电力分配器180中,如在图1C中所示出,或作为与电力分配器180通信的分离模块的一部分。用于航空器的飞行控制处理模块1212可以通过传感器处理模块1213接收已感测的航空器动力学、已感测和/或已估算的航空器位置和/或速度、以及航向和/或高度命令。飞行控制处理模块1212可以向推进发动机1250例如推进发动机,以及作动器例如控制面作动器输出命令。传感器处理模块1213还可以从由飞行控制传感器1230所指代的航空器动力学传感器例如加速计和/或陀螺仪接收输出。传感器处理模块1213可以在向飞行控制处理模块1212提供所过滤和/或所处理的信息之前,过滤或以其他方式调节来自飞行控制传感器1230的输入。处理器1210的实施方案可以包括导航处理,该导航处理可以由传感器处理模块1213、飞行控制处理模块1212执行,或分布在处理器1210的两个处理模块之间。
[0046] 根据处理器1210的功能,可以添加或移除包括功能和能力的其他模块。此外,在此所描述的示例性处理器1210中的模块1212、1213可以进一步划分或与其他功能组合,以便完成在此所描述的功能和过程。各种模块还可以用硬件实施,或用硬件和软件的组合即固件实施。对于航空器实施方案,外部部件可以包括升力面延伸、尾梁、发动机、电池模块、观察传感器、电力分配器、以及载荷模块。
[0047] 图13是一个用于航空器的实施方案的顶级功能框图,其中系统包括CPU 1310;包括全球定位系统(GPS)传感器的飞行控制部件1320和处理1321;大气压传感器1322;包括电池132的电源;以及遥测设备1323,其可以包括可以分离地或组合地控制推进发动机的旋转的上行链路接收器和处理器。飞行控制部件1320还可以包括惯性测量单元和/或加速计和/或陀螺传感器(未示出)。该系统可以进一步包括观察传感器例如照相机1325。该系统可以进一步包括选择性地将推进发动机相对于机翼旋转的向前左舷/左发动机驱动器1331、选择性地将第二推进发动机相对于第二机翼旋转的向前右舷/右发动机驱动器
1332、控制向前左舷/左发动机驱动器1331的向前左舷/左发动机位置模块1334、控制向前右舷/右发动机驱动器1332的向前右舷/右发动机位置模块1335。该系统可以替代地包括单个发动机驱动器,以及对应的发动机倾斜。通信信道可以是有线的和/或无线的,例如无线电频率和/或红外的。有线通信信道可以包括具有包括IEEE 1553、以太网和通用串行总线(USB)的协议的金属线信道,以及光纤信道。
[0048] 图14A和15B是展示了具有两个选择性可旋转的发动机以便使得能够垂直上升、水平巡航和垂直下降的UAV的一个实施方案的透视图。左推进发动机1402通过左发动机舱1406连接到左机翼1404。左发动机1402绕左发动机枢轴点1408选择性可旋转以便使得能够向前飞行(如示出),并通过左推进发动机1402绕左发动机枢轴点1408旋转到垂直位置使得能够垂直飞行。该转动可以由连接到左发动机1402的向前左舷/左发动机驱动器1331完成,其中该向前左舷/左发动机驱动器1331安置在左发动机舱1406中或安置在左推进发动机1402自身中。在一个实施方案中,尾部固定推进发动机1410被供电并在垂直上升和垂直着陆期间提供垂直推力,并为向前飞行关闭。尾部固定推进发动机的其他实施方案和用于控制的合适功能框图在于2009年11月25日提交,标题为“装置的自动配置控制(Automatic Configuration Control ofa Device)”的美国临时专利申请号61/264,587;
以及于2010年11月24日提交,标题为“装置的自动配置控制(Automatic Configuration Control of a Device)”的国际申请No.PCT/US2010/058020中示出并描述,该两个申请中的每个通过引用以其全文结合在此。
[0049] 相似地,右推进发动机1412通过右发动机舱1416连接到右机翼1414。右发动机1412绕右发动机枢轴点1418选择性可旋转以便使得能够向前飞行(如示出),并通过右推进发动机1412绕右发动机枢轴点1418旋转到垂直位置使得能够垂直飞行。该转动可以由连接到右发动机1412的向前右舷/右发动机驱动器1332完成,其中该向前右舷/右发动机驱动器1332安置在右发动机舱1466中或安置在右推进发动机1412自身中。
[0050] 在此所提供的展示和实例用于解释目的,并且不旨在限制附加权利要求的范畴。认为本披露是本发明的原理的示例,并且不旨在限制本发明和/或所展示实施方案的权利要求的精神和范畴。例如,短语“基本上全部”的使用用作由本领域普通技术人员理解,并因此可以接近所比较量的80%-100%的值。短语“基本向前”、“基本水平”和“基本垂直”用作由本领域普通技术人员理解,并因此可以分别地近似于相对水平位置的0-20%的“向前”、“水平”和“垂直”的值。相似地,短语“共线”用作由本领域普通技术人员理解,并因此可以近似地接近距所测量底角0-30度。
[0051] 认识到可以对上述实施方案的具体特征、系统、方法和方面做出各种组合和/或子组合,并且仍落入本发明的范畴内。因此,应理解本披露实施方案的各种特征和方面可以相互组合或替换以便形成本披露发明的不同模式。进一步地,通过举例在此披露的本发明的范畴不应由以上描述的特别披露实施方案所限制。
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