基于对UAV服务的需求的UAV群组充电制造技术

示例实施例可以帮助更有效地对提供递送服务的多个无人飞行器(UAV)中的UAV进行充电。一种示例方法包括：确定指示在时间段期间对多个UAV的物品运输服务的需求的需求数据；以及确定所述多个UAV的电池状态信息，其中电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)UAV机群的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。

UAV group charging based on the demand for UAV service

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于对UAV服务的需求的UAV群组充电
技术介绍
无人系统，(也称为自主交通工具)是能够在没有物理存在的人类操作员的情况下行驶的交通工具。无人驾驶系统可以以远程控制模式、自主模式或部分自主模式操作。当无人驾驶系统以远程控制模式操作时，位于远程位置的飞行员或驾驶员可以通过经由无线链路发送到无人驾驶交通工具的命令来控制无人驾驶交通工具。当无人驾驶系统以自主模式操作时，无人驾驶系统通常基于预编程的导航航点、动态自动化系统或这些的组合来移动。此外，一些无人驾驶系统可以在远程控制模式和自主模式两者下操作，并且在一些情况下可以同时这样做。例如，作为示例，远程飞行员或驾驶员可能希望将导航留给自主系统同时手动执行另一任务，诸如操作用于拾取物体的机械系统。存在用于各种不同环境的各种类型的无人驾驶系统。例如，无人飞行器(unmannedaerialvehicle，UAV)被配置用于在空中操作。示例包括四旋翼直升机和立式起落UAV等。对于可以进行多环境操作的混合操作，也存在无人驾驶系统。混合无人驾驶交通工具的示例包括能够在陆地以及水上操作的两栖交通工具或者能够着陆在水上以及陆地上的水上飞机。其他示例也是可能的。
技术实现思路
示例系统和方法涉及协调一组UAV的操作的控制系统。特别地，这样的控制系统可以协调对UAV的物品运输服务的请求(例如，订单和相应的UAV递送)。在这种情况下，对于UAV运营商来说，在非高峰期电价可用时(例如夜间)安排UAV重新充电和/或以增加电池寿命的方式(诸如，更慢地充电并且不将电池重新充电至100％充电状态(SOC))安排UAV重新充电可能是有益的。但是，这种成本降低做法可能与提供可靠和及时的UAV物品运输服务的需求相冲突。因此，示例实施例可以评估针对UAV物品运输服务的需求数据，以通过更慢地对UAV充电并且不将UAV充电至100％SOC来利用需求低的时间段。相反，当需求更高时，可以利用示例方法对一些或全部UAV更快速地充电，以满足需求，但不会比必要的更快。更一般地，示例方法涉及用于多个UAV的控制系统：(i)确定指示在时间段期间对所述多个UAV物品运输服务的需求的需求数据；(ii)确定所述多个UAV的电池状态信息，其中电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息，(iii)至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；(d)发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应地确定的充电速率配置文件被充电。在另一方面，一种用于多个UAV的控制系统包括：至少一个通信接口，用于与多个充电枢纽(charginghub)通信，其中每个充电枢纽能够对两个或更多个UAV充电；和计算系统。所述计算系统可操作以：(i)确定指示在时间段期间对所述多个UAV的物品运输服务的需求的UAV需求数据；(ii)确定所述多个UAV的电池状态信息，其中所述电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；(iii)至少部分地基于(a)针对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定用于所述UAV中的一个或多个UAV中的每个UAV的相应充电速率配置文件；和(iv)经由所述至少一个通信接口向至少一个充电枢纽发送指令，以使得所述UAV中的所述一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。通过阅读下面的详细描述并在适当的情况下参考附图，这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员将变得清楚。附图说明图1A是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。图1B是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。图1C是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。图1D是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。图1E是根据示例实施例的无人飞行器的简化图示。图2是示出根据示例实施例的无人飞行系统的组件的简化框图。图3是示出根据示例实施例的分布式UAV系统的简化框图。图4是示出根据示例实施例的用于多个UAV的地面控制基础设施的框图。图5是示出根据示例实施例的方法的流程图。具体实施方式本文描述了示例方法和系统。本文描述的任何示例实施例或特征不必被解释为比其他实施例或特征优选或有利。本文描述的示例实施例并不意味着是限制性的。容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以许多种不同的配置来布置和组合，全部这些配置在本文中都被考虑。此外，附图中所示的特定布置不应视为限制性的。应当理解，其他实施例可以包括或多或少的给定图中所示的每个元件。此外，示出的元件中的一些可以被组合或省略。更进一步，示例实施例可以包括在附图中未示出的元件。I.概述示例实施例涉及可以由UAV运输服务提供商运营以满足对涉及飞行的物品运输任务的服务请求的一组无人飞行器(UAV)。在给定的运营时间段(例如一天)中，对UAV飞行的需求可以动态地变化，并且可能以不可预测的方式变化(例如，在基于UAV的递送服务的情况下)。在高需求时，可能要求UAV更频繁地执行任务(例如，拾取飞行和/或递送飞行)。此外，为了降低运营成本，期望减少在给定的时间量内执行给定数量的任务所需的UAV的数量。因此，期望使UAV在飞行之间重新充电所需的停工时间最小化，以便增加UAV在给定时间段期间可以花费在执行期望任务(例如，递送物品)上的运营时间量。然而，通过以高充电(C)速率对电池重复充电会不利地影响电池的寿命。通常，电池制造商推荐低充电速率(<0.8C，其中C＝电池的安培小时数)以最大化电池寿命。因此，尽管有可能以更高的速率(例如1-2C“)爆发(burst)”充电，但重要的是要考虑在更快的充电速率和缩短的电池寿命(以及相应的电池更换成本)之间进行权衡。示例实施例可以被实现为调整整个UAV机群(fleet)的充电速率，以努力平衡对快速UAV递送的需求与保持UAV电池的使用寿命的期望。为此，示例实施例可以基于对一组UAV的递送服务的需求(以及可能还有其他因素)来改变该组中的UAV的充电速率。特别地，当调整UAV充电速率以更有效地满足对UAV递送服务的需求时，用于UAV机群的中央控制系统可以考虑许多因素，诸如基础设施位置(例如，UAV充电站的位置)、对UAV递送服务的需求的历史水平、已知水平、和/或预测水平、电网可用性和价格、单个UAV电池的电池健康状况/充电状态、和/或临时飞行限制等。例如，在夜间，当对UAV递送的需求较低时，充电控制系统可以检测/预测更低的需求，并指示UAV更慢地充电，从而延长UAV电池的使用寿命(例如，在电池的完全充电容量小于其原始容量的80％之前可以重新充电的次数)。相反，可以预测/检测峰值递送时间，并且可以指示机群中的一些或全部UAV使用(多个)更快的充电速率。在示例实施例中，可以存在分布在由一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n由用于多个无人飞行器(UAV)的控制系统确定指示在时间段期间对所述多个UAV的物品运输服务的需求的UAV需求数据；/n由控制系统确定所述多个UAV的电池状态信息，其中，所述电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；/n至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；和/n发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171026 US 15/794,9251.一种方法，包括：
由用于多个无人飞行器(UAV)的控制系统确定指示在时间段期间对所述多个UAV的物品运输服务的需求的UAV需求数据；
由控制系统确定所述多个UAV的电池状态信息，其中，所述电池状态信息至少部分地基于所述UAV中的两个或更多个UAV中的每个UAV的单独电池状态信息；
至少部分地基于(a)对所述多个UAV的物品运输服务的需求数据以及(b)所述多个UAV的电池状态信息，确定所述UAV中的一个或多个UAV的相应充电速率配置文件；和
发送指令以使得所述UAV中的一个或多个UAV的相应电池根据相应确定的充电速率配置文件被充电。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述需求数据指示在给定时间段期间给定地理区域中对运输物品的UAV操作的需求。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个UAV为地理区域服务，其中，多个UAV充电枢纽分布在所述地理区域中，并且其中，所述需求数据指示基于每个充电枢纽的需求。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述需求数据指示对从一个或多个充电枢纽部署UAV以从一个或多个源位置拾取物品并将所述物品运输到一个或多个目标位置的需求。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述需求数据包括：
确定所述时间段期间所述多个UAV的预期任务；和
确定与预期任务相对应的全组电力要求。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述一个或多个充电速率配置文件包括：
确定所述时间段期间所述多个UAV的预期任务；和
确定所述多个UAV共同执行预期任务的操作的调度。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述多个UAV的电池状态信息包括：
对于所述UAV中的一个或多个UAV中的每个UAV，确定以下信息项中的一个或多个：UAV的当前电池电量、UAV的电池经历的充电周期数、UAV的电池的预期剩余充电周期数、以及UAV的电池的剩余使用寿命。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述需求数据包括用于UAV物品运输任务的集合的电力消耗数据，并且其中，确定所述充电速率配置文件包括：
对于所述多个UAV的子集中的每个UAV，应用成本函数以评估对UAV充电以使得UAV能够在所述时间段期间执行所述任务的集合中的一个或多个任务的成本；和
基于对所述UAV的子集的成本评估，选择所述UAV中的能够在所述时间段期间共同执行任务的集合的一个或多个UAV的集合。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述需求数据包括：
当需求数据指示所述时间段期间的更低的需求水平时，则将更低的充电速率分配给所述多个UAV中的一个或多个被选择的UAV；和
当需求数据指示所述时间段期间的更高的需求水平时，则将更高的充电速率分配给所述一个或多个被选择的UAV。


10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
至少部分地基于需求数据，确定所述时间段期间每UAV停工时间单位的成本。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，确定每UAV停工时间单位的成本包括：
确定在所述时间段期间由所述多个UAV执行的任务的集合；
确定所述多个UAV执行所述任务的集合的累积电力消耗要求；和
至少部分地基于累积电力消耗需求，确定所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J施马尔兹里德，J布莱克，
申请(专利权)人：WING航空有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US