基于经训练的空中走廊模型控制飞行器沿空中走廊行进制造技术

本公开涉及基于经训练的空中走廊模型控制飞行器沿空中走廊行进。由飞行器(102)接收与空中走廊(200)相关联的经训练的空中走廊模型(106)，其中，该经训练的空中走廊模型(106)被配置为保持空中走廊(200)中的交通工具之间的安全间隔距离。识别飞行器(102)在空中走廊(200)中的当前位置，并接收其他代理(122)在空中走廊(200)中的位置。基于经训练的空中走廊模型(106)、当前位置和代理位置确定飞行器(102)的下一位置。控制飞行器(102)从当前位置行进到所确定的下一位置，从而使飞行器(102)和其他代理(122)能够在保持彼此之间的安全距离的同时有效地使用空中走廊(200)的空域。离的同时有效地使用空中走廊(200)的空域。离的同时有效地使用空中走廊(200)的空域。

【技术实现步骤摘要】
基于经训练的空中走廊模型控制飞行器沿空中走廊行进


[0001]本公开总体上涉及使飞行器能够在空中走廊中行进的领域，并且尤其涉及基于经训练的空中走廊模型控制飞行器沿空中走廊行进。

技术介绍

[0002]先进空中移动性(AAM)(也称为城市空中移动性(UAM))的出现将使空中出租飞机和货运航空交通工具(CAV)进入现实，由于它们将共享同一空域(其中常规飞机和小型无人驾驶飞机系统(sUAS)在地面以上(AGL)高达2500英尺处操作)而提出新的挑战。UAS业务管理(UTM)、常规空中业务管理(ATM)和AAM操作对空域的这种同时使用需要AAM系统，该AAM系统能够以有效且可扩展的方式适应各种和大量的飞行器，并受到安全控制和间隔规则和法规的发展的支持。

技术实现思路

[0003]提供本
技术实现思路
以便以简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的帮助。
[0004]本公开的多个方面使飞行器能够至少通过以下各项在保持安全间隔的同时有效地行进通过空中走廊：由飞行器的处理器接收与原点、目的地以及表示原点与目的地之间的空域的空中走廊相关联的经训练的空中走廊模型，其中，该经训练的空中走廊模型被配置为保持空中走廊中的交通工具之间的安全间隔距离；由处理器识别表示飞行器在空中走廊中的当前位置的当前位置数据；由处理器接收与至少一个代理交通工具在空中走廊中的位置相关联的代理位置数据；以及由处理器基于经训练的空中走廊模型、当前位置数据和代理位置数据确定飞行器在空中走廊中的下一位置。
附图说明
[0005]从以下结合所附附图阅读的具体实施方式中，将更好地理解本说明书，其中：
[0006]图1是示出根据实施方式的用于使飞行器能够在保持与其他交通工具的安全间隔的同时在空中走廊中行进的系统的框图；
[0007]图2是示出根据实施方式的从原点到目的地的空中走廊的示图；
[0008]图3是示出根据实施例的空中走廊的动态适配的示图；
[0009]图4A至图4B是示出根据实施方式从空中走廊中的当前位置立方体确定下一位置立方体的示图；
[0010]图5是示出根据种实施方式的用于控制飞行器在保持与其他代理交通工具的安全间隔的同时在空中走廊中行进的过程的流程图；
[0011]图6是示出根据实施例的用于训练空中走廊模型的过程的流程图；以及
[0012]图7作为功能框图示出了根据实施方式的计算设备。
[0013]在全部附图中，对应的参考字符表示对应的部件。在图1至图7中，系统被示出为示意图。附图可能不是按比例绘制的。
具体实施方式
[0014]描述了用于基于经训练的空中走廊模型控制在空中走廊中行进的飞行器的系统和方法。所描述的系统和方法包括使用模拟空中走廊训练决策模型和使用机器学习技术在其中行进的模拟交通工具。此外，该模型被嵌入或以其他方式安装在飞行器中，这些飞行器被配置为在保持与其中的其他交通工具的安全间隔距离的同时使用该模型来确定行进通过相关联的空中走廊的路线。更具体地，所描述的先进空中移动性(AAM)系统基于使用多代理增强学习(MARL)来有效地规划在定义的空中走廊中安全分隔的大量无人驾驶和自主飞行器的运动。所描述的基于MARL的模型使AAM系统能够在所定义的空中走廊中管理一组不同的多架飞行器，直到走廊的饱和水平。
[0015]所描述的方法和系统使用与空中走廊相关联的经训练的空中走廊模型，该模型由每个飞行器接收，其中，该经训练的空中走廊模型被配置为保持该空中走廊中的交通工具之间的安全间隔距离。识别每个飞行器在空中走廊中的当前位置，并且由每个飞行器接收其他交通工具在空中走廊中的位置。由每个飞行器根据经训练的空中走廊模型、当前位置和代理人位置确定每个飞行器的下一位置。控制飞行器从当前位置行进到所确定的下一位置，从而使飞行器能够在保持彼此之间的安全距离的同时有效地利用空中走廊的空域。
[0016]本公开能够将大量不同的基于AAM的交通工具整合到分别与由空中交通管理(ATM)和无人驾驶飞机系统交通管理(UTM)管理的常规飞机和sUAS相同的空域中。所描述的AAM系统提供可扩展的、灵活的和动态的系统，该系统支持各种尺寸和类型的飞机的要求，并且使这些飞机能够在位置之间有效地行进，而不干扰其他类型的空中交通。本公开通过使用多种多样的模拟交通工具和状况训练基于MARL的模型并且然后在每个交通工具上安装该模型来以非常规的方式进行操作，从而使得具有该模型的交通工具能够安全且有效地行进通过相关联的空中走廊。
[0017]模型所基于的空中走廊是可适配的，使得走廊的体积被划分成多个时空数据立方体(spatio
‑
temporal data cubes)，每个时空数据立方体递归地可划分成子立方体，提供可适配的粒度。经训练的模型使用空中走廊的数据立方体来为空中走廊中的每个交通工具上的马尔可夫决策过程(MDP)提供离散决策空间。
[0018]由每个交通工具使用的数据立方体可以定尺寸为适合每个交通工具特定的最小安全间隔距离，使得较大的交通工具在空中走廊中占据较大的数据立方体，而较小的交通工具在空中走廊中占据较小的数据立方体。通过优化每个交通工具的数据立方体的尺寸，改善了空中走廊的使用效率，因为交通工具在空中走廊中不占用不必要的大体积。
[0019]在众多种类和数量的模拟交通工具上使用强化训练技术使得本公开能够识别相关联的空中走廊的精确饱和极限，使得在保持安全性的同时优化空域的使用。另外，使用八叉树数据结构来表示如本文所述的数据立方体的可适应性分层结构，使得涉及所描述的空中走廊的数据立方体的处理任务有效。
[0020]图1是示出根据实施方式的用于使飞行器102能够在保持与其他交通工具(例如，其他代理122)安全间隔的同时在空中走廊中行进的系统100的框图。在一些示例中，飞行器
102从空中走廊模型训练器104获得或以其他方式接收经训练的空中走廊模型106。空中走廊模型训练器104基于从由原点数据108描述的原点位置到由目的地数据110描述的目的地位置(例如，从机场位置到包括高度边界的市区位置的空域的走廊)的具体定义的空中走廊来训练空中走廊模型106。在获得空中走廊模型106时，飞行器102被配置为沿着空中走廊模型106与之相关联的空中走廊行进，如本文所述。
[0021]在一些示例中，飞行器102被配置为基于空中走廊模型106的输出沿着空中走廊从一个位置行进至下一位置。飞行器102可以被配置为经由位置传感器接口112收集或以其他方式获得当前位置数据114(例如，高度数据、速度数据、全球定位系统(GPS)数据、相对于原点、目的地或其他位置的相对位置数据等)，并将当前位置数据114作为输入提供给空中走廊模型106。训练空中走廊模型106以处理当前位置数据114并基于该数据114确定下一位置数据124。
[0022]另外或可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制飞行器在保持与其他代理交通工具的安全间隔的同时在空中走廊中行进的计算机系统，所述计算机系统包括：处理器；以及存储有用于将数据传送到另一计算机系统的程序代码的非暂时性计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器：接收与原点、目的地以及表示所述原点与所述目的地之间的空域的空中走廊相关联的经训练的空中走廊模型，其中，所述经训练的空中走廊模型被配置为保持所述空中走廊中的交通工具之间的安全间隔距离；识别表示所述飞行器在所述空中走廊中的当前位置的当前位置数据；接收与至少一个代理交通工具在所述空中走廊中的位置相关联的代理位置数据；以及基于所述经训练的空中走廊模型、所述当前位置数据和所述代理位置数据确定所述飞行器在所述空中走廊中的下一位置。2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中，所述空中走廊包括表示所述空中走廊中从所述原点到所述目的地的空域的部分的时空数据立方体的联合集合；并且其中，所述时空数据立方体的联合集合的至少一个数据立方体被细分成多个数据子立方体，其中，所述数据子立方体的尺寸基于定义的最小安全间隔距离。3.根据权利要求2所述的计算机系统，其中，识别所述飞行器在所述空中走廊中的所述当前位置的所述当前位置数据包括：识别所述飞行器当前所位于的所述空中走廊的当前数据子立方体；并且其中，基于所述经训练的空中走廊模型、所述当前位置数据和所述代理位置数据确定所述飞行器在所述空中走廊中的所述下一位置包括：确定与所识别的当前数据子立方体相邻的所述空中走廊的下一数据子立方体。4.根据权利要求2所述的计算机系统，其中，基于所述经训练的空中走廊模型确定所述飞行器在所述空中走廊中的所述下一位置包括：基于所述经训练的空中走廊模型调整所述空中走廊以优化所述空中走廊的使用，其中，所述调整包括以下各项中的至少一项：将所述空中走廊的数据立方体细分成所述空中走廊的八分之一子立方体，以及将所述空中走廊的子立方体组合成所述空中走廊的较大立方体。5.根据权利要求1所述的计算机系统，进一步包括：控制所述飞行器在所述空中走廊中从所述当前位置行进到所确定的下一位置包括以下各项中的至少一项：使所述飞行器加速、使所述飞行器减速、使所述飞行器获得高度、使所述飞行器失去高度以及使所述飞行器改...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨梅特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：