公开了一种控制飞行器的方法，该飞行器在固定着陆平台的网络中操作，该方法包括：a)限定至少一个备用着陆区域，备用着陆区域具有至少一个入口点和至少一个出口点；b)预先规划至少一条到达入口点的飞行轨迹；c)沿着飞行轨迹自动操纵飞行器；d)在到达入口点之后，在备用着陆区域执行着陆程序并将飞行器的控制权转移至在线规划装置，优选地，在线规划装置在飞行器上；e)自动扫描备用着陆区域，并利用主动传感器技术在备用着陆区域中搜索适合飞行器的着陆点，优选地，根据预定搜索模式在备用着陆区域中进行搜索；f)如果识别出适合飞行器的着陆点，则通过在线规划装置自动执行飞行器在着陆点的着陆程序；否则g)自动操纵飞行器至出口点。
本公开涉及一种控制飞行器的方法，该飞行器优选地是电动垂直起降(evtol)飞行器或多旋翼飞行器，该飞行器在着陆平台或垂直起降机场的网络中操作。本公开还涉及用于执行根据本公开的方法的飞行控制系统。
1、skyryse公司正在采取一种方法，允许业余飞行员驾驶固定翼飞机(plane)或直升机。这涉及一种自动驾驶仪，它抽象出对飞行器的控制并接管关键任务，允许飞行员通过触摸屏进行简单输入来控制飞行器，参见https://skyryse.com/technology。
2、还有大量的学术文献涉及可选择驾驶飞行器(opv)的设计或将现有飞行器转换为opv。然而，在大多数情况下，这些方法只涵盖业余飞行员对飞行器的实际控制，而并不涵盖根本的规划问题。
3、在相关技术中，让(e)vtol在指定的垂直起降机场的网络之外的无准备的室外表面上执行半自动着陆的规划和飞行指导问题还没有解决。可能的应用场景包括飞往高速公路附近的开阔区域执行救援和直升机紧急医疗服务(hems)任务，或将急诊医生带到尽可能靠近事故现场的地方，或将农村地区连接到城市的垂直起降机场网络。在这样做的时候，急救医生或任何其他乘客，作为业余飞行员，可以监控飞行器的自动驾驶仪，并在必要时决定飞往安全的备用着陆点。
1、本公开的目的是设计一种方法和系统，其可用于以安全和负担得起的方式解决在专用垂直起降机场网络之外的无准备的室外表面上，使(e)vtol执行半自动着陆的规划和飞行指导的问题。
>2、该目的通过本公开中定义的方法以及通过本公开定义的系统来实现。3、本公开还限定了进一步有利的实施例。
4、根据本公开的第一方面，一种控制飞行器的方法，该飞行器在着陆平台的网络中操作，该方法包括：
5、a)限定至少一个备用着陆区域，备用着陆区域具有至少一个入口点和至少一个出口点；
6、b)预先规划至少一条到达所述入口点的飞行轨迹；
7、c)沿着所述飞行轨迹自动操纵所述飞行器；
8、d)在到达所述入口点之后，在所述备用着陆区域执行着陆程序并将所述飞行器的控制权转移至在线规划装置，优选地，在线规划装置在所述飞行器上；
9、e)自动扫描所述备用着陆区域，并利用主动传感器技术在所述备用着陆区域中搜索适合所述飞行器的着陆点，优选地，根据预定搜索模式在所述备用着陆区域中进行搜索；
10、f)如果识别出适合所述飞行器的着陆点，则通过所述在线规划装置自动执行所述飞行器在所述着陆点的着陆程序；否则
11、g)自动操纵所述飞行器至所述出口点。
12、根据本公开的第二方面，一种用于执行根据本公开所述第一方面的方法的飞行控制系统，飞行控制系统包括：
13、预规划装置，配置为限定备用着陆区域，所述备用着陆区域具有至少一个入口点和至少一个出口点，预规划装置还被配置为预先规划到所述入口点的飞行轨迹；
14、飞行控制装置，配置为自动控制飞行器沿所述飞行轨迹飞行；
15、在线规划装置，配置为在到达所述入口点之后，执行着陆程序并相应地控制所述飞行器，优选地，所述在线规划装置在所述飞行器上，为了执行所述着陆程序并相应地控制所述飞行器，所述在线规划装置被配置为：
16、(i)自动操控所述飞行器飞越所述备用着陆区域，并与所述飞行器的主动传感器技术操作性地连接，以在所述备用着陆区域中搜索适合所述飞行器的着陆点，优选地，根据预定搜索模式在所述备用着陆区域中进行搜索；
17、(ii)在识别出适合所述飞行器的着陆点之后，自动执行所述飞行器在所述着陆点的着陆；否则
18、(iii)自动操纵所述飞行器至所述出口点。
19、此时，飞行控制装置优选地配置为再次接管并自动操纵飞行器沿着(预先规划的)飞行轨迹降落在所述备用着陆区域之外的预先确定的备用着陆点。
20、在本公开的上下文中，飞行控制装置和在线规划装置不需要是不同的，也不需要是分离的实体。例如，飞行控制装置可以包括所述在线规划装置(以模块或算法的形式)，所述在线规划装置在在线规划过程中(或阶段)向飞行控制装置提供控制输入，而在其他情况下，飞行控制装置根据预先规划的数据(与来自飞行器的传感器的在线输入相结合)进行操作。
21、外部着陆的区域(即，在预期的所述垂直起降机场网络之外的着陆(例如，沿着高速公路、在滑雪场、赛道、节日、足球场等))可以被离散成子区域(本文称为备用着陆区域)，可以从(中央)垂直起降机场提前规划飞行轨迹。这些区域被称为垂直起降机场替代区域或备用着陆区域。到这些垂直起降机场替代区域或备用着陆区域的飞行轨迹规划遵循与网络内vtol的常规飞行轨迹规划相同的标准。这包括除了所述区域之外的备用着陆点的限定，以及通往这些备用着陆点的备用路线的预先规划。还为所述备用着陆区域定义了离散的入口点和出口点，通过所述入口点和出口点，飞进(进入)和飞出(离开)给定的备用着陆区域。从出口点到最近的备用着陆点的路线也可以预先计算。任何这样的预先规划或预先计算的轨迹都有利地存储在飞行器上，用于相应地操纵(即控制)飞行器的运动。
22、一旦到达备用着陆区域，在线规划算法(或在线规划方法/程序，优选由飞行器上的在线规划装置执行)就接管，该在线规划算法试图借助于安装在飞行器上的主动传感器(主动传感器技术)(例如激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或摄像机)，在备用着陆区域内识别合适的着陆点，然后在所识别的着陆点执行着陆。
23、在遇到需要中止着陆的意外事件的情况下，或者如果找不到合适的着陆点，或者如果飞行器上的业余飞行员手动中止着陆，在优选实施例中，预见到通过预先规划的轨迹从(最近的)出口点接近预先确定的备用着陆点。通过提供这种可以提前验证的安全备用规划解决方案，即使不确定能够在目的地(即在备用着陆区域内)着陆，也可以确保任务的安全。
24、在优选实施例中，乘客充当业余飞行员，其监控在线规划装置(在线规划算法)的复杂软件功能，并且如果需要，可以启动缓解措施。
25、在许多应用中，可以粗略地划定可能远离固定垂直起降机场执行着陆的区域。例如，高速公路沿线的区域可能对救援行动具有吸引力，或者大型活动附近的绿色区域在活动期间可能具有吸引力。较大的区域可以划分为单独的备用着陆区域(所谓的vef)，可以飞往这些备用着陆区域而不是固定的垂直起降机场。优选地，vef被定义为使得它们在形状上是凸形的并且在限定的飞越高度处没有障碍物。当vef的形状是凸形时，在搜索着陆点时，更容易将在线规划装置包含在vef中，因为两点之间的任何直线连接都将遵守形状的限制。对于凹形形状，在线规划变得更加复杂，因为它必须实现障碍物感知或形状边界的感知，这在算法上与障碍物感知相同。然而，本申请不限于使用凸形形状。
26、通过(优选为预先定义的)入口点和出口点分别飞进或飞出vef。从常规垂直起降机场到每个vef的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制飞行器(1)的方法，所述飞行器(1)在着陆平台(V)的网络(FN)中运行，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)附近或之内的障碍物由所述主动传感器技术(6)检测并自动避开。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，预先确定至少一个备用着陆点(ALS1-ALS3)，并且预先规划从所述出口点(E1-E6；E)到所述备用着陆点(ALS1-ALS3)的紧急飞行轨迹，优选地，所述至少一个备用着陆点(ALS1-ALS3)位于所述备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)外部。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤g)之后，所述飞行器(1)沿着所述紧急飞行轨迹被自动操纵至所述备用着陆点(ALS1-ALS3)，并且优选地，在所述备用着陆点(ALS1-ALS3)着陆。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，如果在搜索期间没有发现着陆点(LS)和/或所述飞行器(1)的剩余飞行时间低于临界值，则执行步骤g)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，预先确定多个备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)以及所述多个备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)的相应入口点(E1-E6；E)和出口点(E1-E6；E)之间的附加飞行轨迹，并且其中，在步骤g)之后，通过将所述飞行器(1)自动操纵至另一个备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)的相关入口点(E1-E6；E)来自动执行在所述另一个备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)的新的着陆尝试，随后所述方法在步骤d)中继续。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，至少在步骤e)至步骤g)期间，在所述备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)附近或之内的在线规划阶段中，由所述飞行器(1)上的人员(2)或由控制所述飞行器(1)的远程操作员(9)在位于地面上的控制站(8)监控所述飞行器(1)的操作，所述控制站(8)经由数据链路(11)与所述飞行器(1)通信，所述人员(2)或所述远程操作员(9)充当所述飞行器(1)的机长(PIC)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述飞行器(1)发生故障的情况下，所述PIC终止所述着陆程序，从而自动激活执行根据权利要求4所述的进一步步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述飞行器(1)上的人员(2)进行监视的情况下，通过对所述飞行器(1)上的专用人机界面(7)进行致动来实现终止。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，另一备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)由无人驾驶飞行器(13)或由地勤人员(14)确定，并以合适的数据的形式被传输至所述飞行器(1)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述飞行器(1)已经按照步骤c)接近的情况下，由所述在线规划装置(5)执行对所述另一备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)的入口点(E1-E6；E)的接近。
12.根据权利要求11所述的方法，当从属于权利要求7时，其中，由所述PIC进行的监视延伸至对接近所述另一备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)的入口点(E1-E6；E)进行监视。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述地勤人员(14)确定关于备用着陆区域(VEF1-VEF3；VEF)的地形和条件的附加现场信息，并以合适的数据的形式将所述附加现场信息传输到所述飞行器(1)，所述数据有助于之后找到着陆点(LS)。
14.一种飞行控制系统，用于执行权利要求1至13中任一项所述的方法，所述飞行控制系统包括：
15.根据权利要求14所述的系统，包括：
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【技术特征摘要】
1.一种控制飞行器(1)的方法，所述飞行器(1)在着陆平台(v)的网络(fn)中运行，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述备用着陆区域(vef1-vef3；vef)附近或之内的障碍物由所述主动传感器技术(6)检测并自动避开。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，预先确定至少一个备用着陆点(als1-als3)，并且预先规划从所述出口点(e1-e6；e)到所述备用着陆点(als1-als3)的紧急飞行轨迹，优选地，所述至少一个备用着陆点(als1-als3)位于所述备用着陆区域(vef1-vef3；vef)外部。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤g)之后，所述飞行器(1)沿着所述紧急飞行轨迹被自动操纵至所述备用着陆点(als1-als3)，并且优选地，在所述备用着陆点(als1-als3)着陆。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，如果在搜索期间没有发现着陆点(ls)和/或所述飞行器(1)的剩余飞行时间低于临界值，则执行步骤g)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，预先确定多个备用着陆区域(vef1-vef3；vef)以及所述多个备用着陆区域(vef1-vef3；vef)的相应入口点(e1-e6；e)和出口点(e1-e6；e)之间的附加飞行轨迹，并且其中，在步骤g)之后，通过将所述飞行器(1)自动操纵至另一个备用着陆区域(vef1-vef3；vef)的相关入口点(e1-e6；e)来自动执行在所述另一个备用着陆区域(vef1-vef3；vef)的新的着陆尝试，随后所述方法在步骤d)中继续。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，至少在步骤e)至步骤g)期间，在所述备用着陆区域(vef1-vef3；vef)附近或之内的在线规划阶段中，由所述飞行器(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·奥尔特利布，F·M·阿道夫，
申请(专利权)人：沃科波特有限公司，
类型：发明
国别省市：
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