自动空中交通工具的对象规避系统及自动空中交通工具技术方案

技术编号:15342656 阅读:138 留言:0更新日期:2017-05-17 00:13
本公开描述一种自动空中交通工具,其包括一个或多个对象检测元件,所述一个或多个对象检测元件被配置来检测对象的存在;以及规避确定元件,所述规避确定元件被配置来致使所述自动空中交通工具自动地确定和执行规避策略以规避所述对象。例如,可检测到对象并且基于所述对象的位置和表示所述对象速度的方向和幅度的对象矢量来确定规避策略。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动空中交通工具的对象规避相关申请的交叉引用本申请要求2014年6月25日提交的、题为“OBJECTAVOIDANCEFORAUTOMATEDAERIALVEHICLES”的美国申请号14/315,213的优先权,所述申请以全文引用方式并入本文中。
技术介绍
自动移动交通工具(诸如基于空中的、地面的和水的自动交通工具)的使用继续增加。例如,无人空中交通工具(UAV)经常用于监视。同样地,移动驱动单元(诸如由KivaSystems公司提供的那些)经常在材料处置设施中使用以在所述设施内自主地输送库存。在这些交通工具存在许多有益用途的同时,它们也具有许多缺点。例如,UAV需要人的参与来确保交通工具不会与其他UAV或其他对象碰撞。附图说明详细说明参照附图来描述。在图中,参考数字中最左侧的数字标识首次出现该参考数字的图。在不同的图中使用的相同参考数字指示类似或相同的部件或特征。图1描绘根据实现方式的自动空中交通工具的自顶向下视图的框图。图2A–图2C描绘根据实现方式的图1示出的自动空中交通工具的电机组件的框图。图3A–图3C描绘根据实现方式的图1示出的自动空中交通工具的电机组件的框图。图4描绘根据实现方式的图1示出的自动空中交通工具的电机组件的框图。图5描绘根据实现方式的自动空中交通工具的侧视图的框图。图6描绘根据实现方式的自动空中交通工具的侧视图的框图。图7描绘根据实现方式的自动空中交通工具环境的图。图8是根据实现方式的示出示例性对象规避过程的流程图。图9描绘根据实现方式的用于确定退避矢量和防御方向并且生成规避策略的框图。图10是根据实现方式示出另一个示例性对象规避过程的流程图。图11是根据实现方式的示出自动空中交通工具控制系统的各种部件的框图。图12是可与各种实现方式一起使用的服务器系统的说明性实现方式的框图。虽然在本文中通过举例来描述了多种实现方式,但是本领域的技术人员将认识到,所述实现方式不限于所描述的实例或附图。应当理解,附图和随之的详细描述并不意图将实现方式限制为所公开的具体形式,而正相反,本专利技术意图是覆盖属于由所附权利要求书限定的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。本文中使用的标题仅用于组织目的,并且并不意图用于限制描述或权利要求书的范围。贯穿本申请所使用的词语“可以”是在许可的意义上(即意指具有可能性)、而非强制的意义上(即意指必须)使用。类似地,词语“包括(include/including/includes)”意味着包括但不限于。具体实施方式本公开描绘自动空中交通工具(“AAV”)和用于自动地感测和规避对象的系统。如下文进一步详细所论述,在一些实现方式中,AAV可包括安装在AAV上各种位置处的多个测距仪,所述测距仪可用来确定处于对象与AAV之间的距离(d)、对象相对于AAV的方向和/或对象相对于AAV的速度。基于所确定的对象方向、对象相对于AAV的速度和对象相对于AAV的距离中的一个或多个,可确定规避策略。所述规避策略可以是导航AAV以规避对象所具有的确定的方向和速度。不是尝试确定AAV的周围环境、识别对象和/或确定对象的意图,而是规避策略可由AAV快速地确定并且用来规避对象。例如,可确定表示对象相对于AAV的方向和距离的对象矢量。基于确定的对象矢量,可确定AAV的对应的退避矢量。例如,可基于推进函数f(d)(诸如f(d)=1/d)和所检测到的对象的对象矢量来确定退避矢量。除确定退避矢量之外,可确定防御方向和/或防御矢量。例如,不同于对象移动方向的方向可被随机地选择并且用作防御方向。如下文所述,可用防御方向的随机选择可能是重要的,使得试图与AAV碰撞的恶意对象不能知道和预测AAV的规避策略。基于退避矢量和防御方向,可生成规避策略。例如,规避策略可以是退避矢量和防御矢量的和。在另一个实例中,规避策略可以是在防御方向上定向的退避矢量。然后可根据规避策略导航AAV以规避与所检测到的对象接触。在一些实现方式中,可确定AAV的位置和/或对象的类型并且可基于所述AAV的位置和/或所述对象的类型来识别一组优选防御对象。例如,如果其他AAV先前已经导航通过同一区域并且一些AAV已经遭遇过对象并且实现规避策略来规避对象,那么那些AAV可向AAV管理系统提供规避信息。所述规避信息例如可包括AAV的位置、对象类型、对象矢量、对象速度、所利用的防御方向、所执行的规避策略、所利用的防御矢量、是否规避成功等。当收集针对区域和/或对象类型的规避信息时,可以确定一些规避策略和/或防御方向比其他规避策略和/或防御方向更加成功并且可确定所述区域和/或对象类型的一组优选防御方向。当AAV遭遇具有优选防御方向的区域或对象类型时,可从所述组优选防御方向选择可用防御方向。可随机地执行从优选防御方向选择防御方向。同样地,如果检测对象是另一个AAV,那么优选防御方向可对应于导航AAV以规避碰撞的限定方向。在其他实现方式中,AAV可检测距AAV一定距离内的多个对象并且基于所检测的多个对象中的每一个来确定规避策略。例如,如果检测到两个对象,那么可基于针对所述两个检测对象中的每一个的对象矢量的组合来确定AAV的退避矢量。在一个实现方式中,退避矢量可以是所述两个对象矢量的和。同样地,可基于所述两个对象相对于AAV的方向来确定防御方向。例如,可确定包括对象和AAV两者的平面并且可用防御方向可以是并不位于沿所确定平面的表面的那些方向。例如,防御方向可以是垂直于所述平面、与所述平面成四十五度角等的方向。继续检测两个对象的实例,可组合退避矢量和防御方向来生成导航AAV以规避与两个对象接触所遵循的规避策略。在一些实现方式中,AAV将与区域中的其他AAV通信以提供和/或接收信息,诸如AAV标识、当前位置、高度、规避信息、速度等。例如,AAV可被配置来支持广播式自动相关监视(ADS-B)并且同时接收和/或传输标识、当前位置、高度和速度信息。可将此信息存储在中心位置中和/或在附近的AAV、材料处置设施、中继位置、AAV管理系统和/或位置之间动态地共享。例如,其他AAV可提供ADS-B信息和/或关于天气(例如,风、雪、雨)、着陆条件、交通、对象等的另外的信息。接收的AAV可利用此信息来规划从源位置到目的地位置的路线/飞行路径,和/或修改实际的导航路线。虽然本文所述的实例主要集中于利用多个螺旋桨(例如,四旋翼或八旋翼)来实现飞行的呈空中交通工具形式的AAV,但是应理解,本文所述的实现方式可与其他形式的AAV一起使用。如本文所用,“材料处置设施”可包括但不限于仓库、配送中心、交叉对接设施、订单履行设施、包装设施、运输设施、租借设施、图书馆、零售商店、批发商店、博物馆或用于执行材料(库存)处置的一个或多个职能的其他设施或设施组合。如本文所使用的“递送位置”指的是可递送一个或多个库存物品所在的任何位置。例如,递送位置可以是个人住所、商业区、材料处置设施(例如,包装站、库存储库)内的位置、用户或库存所位于的任何位置等。库存或物品可以是可使用AAV输送的任何实物。如本文使用的“中继位置”可包括但不限于递送位置、材料处置设施、蜂窝塔、建筑物的屋顶、递送位置或AAV可着陆、充电、检索库存、替换电池和/或接收服务的任何其他位置。图1示出根据实现方式的AAV10本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种自动空中交通工具的对象规避系统,其包括:对象检测元件,所述对象检测元件耦接到所述自动空中交通工具并且被配置来检测对象在所述自动空中交通工具的限定距离内的存在;规避确定元件,所述规避确定元件耦接到所述自动空中交通工具并且被配置来确定规避策略,其中至少部分地基于表示所述对象的距离和方向的对象矢量和不同于所述对象矢量的所述方向的防御方向来确定所述规避策略;以及导航部件,所述导航部件用于自动地执行所述规避策略。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 US 14/3152131.一种自动空中交通工具的对象规避系统,其包括:对象检测元件,所述对象检测元件耦接到所述自动空中交通工具并且被配置来检测对象在所述自动空中交通工具的限定距离内的存在;规避确定元件,所述规避确定元件耦接到所述自动空中交通工具并且被配置来确定规避策略,其中至少部分地基于表示所述对象的距离和方向的对象矢量和不同于所述对象矢量的所述方向的防御方向来确定所述规避策略;以及导航部件,所述导航部件用于自动地执行所述规避策略。2.如权利要求1所述的对象规避系统,其中规避矢量表示所述规避策略并且所述规避矢量的幅度大于所述对象相对于所述自动空中交通工具的速度的幅度。3.如权利要求1或2所述的对象规避系统,其中所述防御方向随机地选自多个可用防御方向。4.如权利要求3所述的对象规避系统,其中至少部分地基于所述对象的移动方向、对象类型或所述自动空中交通工具的位置中的至少一个来确定所述多个可用防御方向。5.如权利要求1、2、3或4所述的对象规避系统,其中:所述对象检测元件进一步被配置来检测第二对象在所述自动空中交通工具的所述限定距离内的存在;以及至少部分地基于所述第二对象与所述自动空中交通工具之间的相撞时间来进一步确定所述规避策略。6.如权利要求5所述的对象规避系统,其中所述规避策略至少部分地基于表示所述对象的所述距离和所述方向的所述对象矢量与表示所述第二对象的第二距离和第二方向的第二对象矢量之和。7.如权利要求6所述的对象规避系统,其中所述规避策略进一步至少部分地基于针对所述对象确定的第一推进函数和针对所述第二对象确定的第二推进函数。8.如权利要求7所述的对象规避系统,其中所述第一推进函数至少部分地基于所述对象与所述自动空中交通工具之间的所述距离或所述对象与所述自动空中交通工具之间的相撞时间。9.如权利要求6或7所述的对象规避...

【专利技术属性】
技术研发人员:A纳沃特G金基BC贝克曼F沙法利茨基D布赫米勒RJ安德森
申请(专利权)人:亚马逊科技公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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