飛行禁區(qū)的飛行控制的制作方法
【專利說明】飛行禁區(qū)的飛行控制
【背景技術(shù)】
[0001] 飛行器，如無人飛行器（UAV)，可以用于執(zhí)行軍事和民用的監(jiān)控、偵察、探索任務(wù)。 飛行器可以攜帶一個用以執(zhí)行特殊功能的有效載荷。
[0002] 每個國家的空中交通管制（如在美國，為美國聯(lián)邦航空局）對于靠近機場或者其 他區(qū)域的空域有不同的規(guī)定。例如，在機場的一定距離內(nèi)，不管無人飛行器的高度或者范 圍，所有的無人飛行器均被禁止飛行。也就是說，在距離機場一定距離內(nèi)，無人飛行器的飛 行是非法的。事實上，這也是非常危險的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一些實施方式中，需要控制飛行器（如無人飛行器）的飛行，來對偵測到的限飛 區(qū)（如機場）執(zhí)行響應(yīng)。因此，對于限飛區(qū)，需要一種改進(jìn)的飛行控制。本發(fā)明提供關(guān)于偵 測限飛區(qū)及響應(yīng)限飛區(qū)的系統(tǒng)、方法及裝置。本發(fā)明包括確定無人飛行器與一個或多個限 飛區(qū)之間的相對位置，計算無人飛行器與限飛區(qū)之間的距離，并根據(jù)這些信息執(zhí)行無人飛 行器的飛行響應(yīng)，例如立刻降落該無人飛行器，提供一些時間來允許該無人飛行器降落，及 /或提供接近該限飛區(qū)的警報或者警告。
[0004] 本發(fā)明的一方面是針對一種確定無人飛行器對限飛區(qū)的飛行響應(yīng)的方法。該方法 包括：確定無人飛行器的位置；確定限飛區(qū)的位置；通過處理器并利用無人飛行器的位置 及限飛區(qū)的位置來計算無人飛行器與限飛區(qū)之間的距離；通過處理器來確定該距離是否落 在第一距離閾值內(nèi)或者落在大于第一距離閾值的第二距離閾值內(nèi)；及（1)當(dāng)該距離落在第 一距離閾值內(nèi)時，指示該無人飛行器執(zhí)行第一飛行響應(yīng)措施，及（2)當(dāng)該距離落在第二距 離閾值內(nèi)且在第一距離閾值外時，指示該無人飛行器來執(zhí)行不同于該第一飛行響應(yīng)措施的 第二飛行響應(yīng)措施。
[0005] 在一些實施例中，無人飛行器的位置可以通過在該無人飛行器上的GPS信號來確 定。該限飛區(qū)的位置可以通過訪問包括多個限飛區(qū)位置的無人飛行器的本地存儲器來確 定。當(dāng)無人飛行器通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，可更新該本地存儲器內(nèi) 這些限飛區(qū)的位置。在一些實施方式中，當(dāng)無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新該本地存儲 器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。
[0006] 其中，該限飛區(qū)可為機場。
[0007] 根據(jù)一些實施方式，該距離可以用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)來計算。該無人飛行器的位置可 以被轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系統(tǒng)中。該無人飛行器的位置還可被轉(zhuǎn)換到ENU坐標(biāo)系統(tǒng)中。可以 每間隔一特定的時間計算該距離。
[0008] 當(dāng)無人飛行器被發(fā)動時，根據(jù)無人飛行器與限飛區(qū)的接近程度，從多個可能的限 飛區(qū)中選擇該限飛區(qū)。
[0009] 該第一飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器自動降落到一表面上。該第二飛行響應(yīng)措 施可為提供一段時間來供該無人飛行器的操作員降落該無人飛行器到一表面上，并在該段 時間過后，該無人飛行器將自動降落。該方法還包括通過該處理器來確定該距離是否落在 大于該第二距離閾值的第三距離閾值內(nèi)；及（3)在該距離落在第三距離閾值內(nèi)且在第二距 離閾值外時，指示該無人飛行器來執(zhí)行不同于該第一飛行響應(yīng)及該第二飛行響應(yīng)的第三飛 行響應(yīng)。第三飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器的操作員提供該無人飛行器接近該限飛區(qū)的 警報。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種無人飛行器。該無人飛行器可包括：處理器用于 (1) 接收該無人飛行器的位置及計算該無人飛行器的位置與限飛區(qū)的位置之間的距離，及 (2) 確定該距離是否落在第一距離閾值內(nèi)或者大于該第一距離閾值的第二距離閾值內(nèi)；及 一個或多個與該處理器通信的動力單元，允許該無人飛行器（1)在該距離落在第一距離閾 值內(nèi)時，執(zhí)行第一飛行響應(yīng)措施，及（2)在該距離落在第二距離閾值內(nèi)并在第一距離閾值 外時，執(zhí)行不同于該第一飛行響應(yīng)措施的第二飛行響應(yīng)措施。
[0011] 該無人飛行器的位置可通過在該無人飛行器上的GPS信號來確定。該無人飛行器 可包括本地存儲器。該本地存儲器用于存儲該限飛區(qū)的位置并進(jìn)一步存儲多個限飛區(qū)的位 置。當(dāng)該無人飛行器通過一有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，可以更新該本地存 儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新該本地存儲器內(nèi)這些 限飛區(qū)的位置。
[0012] 其中，該限飛區(qū)可以為機場。
[0013] 在一些實施例中，該無人飛行器的處理器用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)來計算該距離。該處理 器可將該無人飛行器的位置轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系統(tǒng)中。該處理器還可將該無人飛行器的位 置轉(zhuǎn)換到ENU坐標(biāo)系統(tǒng)中。可選的，該處理器每間隔一特定的時間計算該距離。
[0014] 當(dāng)該無人飛行器被發(fā)動時，根據(jù)無人飛行器與限飛區(qū)的接近程度，從多個可能的 限飛區(qū)中選擇該限飛區(qū)。
[0015] 該第一飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器自動降落到一表面上。該第二飛行響應(yīng) 措施可為提供一段時間來供該無人飛行器的操作員降落該無人飛行器到一表面上，并在該 段時間過后，該無人飛行器將自動降落。該方法還包括通過該處理器來確定該距離是否落 在大于該第二距離閾值的第三距離閾值內(nèi)；及指示該無人飛行器（3)當(dāng)該距離落在第三距 離閾值內(nèi)且在第二距離閾值外時，執(zhí)行不同于第一飛行響應(yīng)及第二飛行響應(yīng)的第三飛行響 應(yīng)。第三飛行響應(yīng)措施可為提供該無人飛行器接近該限飛區(qū)的警報給該無人飛行器的操作 員。
[0016] 本發(fā)明的另一方面是針對一種確定無人飛行器對限飛區(qū)的飛行響應(yīng)的方法。該方 法包括：通過確定與該無人飛行器通信的外部設(shè)備的位置來確定無人飛行器的大概位置； 確定限飛區(qū)的位置；通過處理器并利用該無人飛行器的大概位置及該限飛區(qū)的位置來計算 該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的距離；通過該處理器來確定該距離是否落在一距離閾值 內(nèi)；及當(dāng)該距離落入在該距離閾值內(nèi)時，指示該無人飛行器來執(zhí)行飛行響應(yīng)措施。
[0017] 該外部設(shè)備的位置可通過在該外部設(shè)備上的GPS信號來確定。該無人飛行器的大 概位置可為該外部設(shè)備的位置。該外部設(shè)備可為一個能從該無人飛行器接收數(shù)據(jù)的移動終 端。該數(shù)據(jù)可包括被該無人飛行器的攝像機所攝取的圖像數(shù)據(jù)。該移動終端包括可顯示該 圖像數(shù)據(jù)的顯示器。在一些實施方式中，該移動終端可為手機。該移動終端可傳送控制數(shù) 據(jù)到該無人飛行器，并且因此控制該無人飛行器的飛行。該移動終端可通過直接通信技術(shù) 與該無人飛行器通信。該直接通信技術(shù)可包括無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi)或者藍(lán)牙。該移動終端可 通過間接通信技術(shù)與該無人飛行器通信。移動基站可用于確定該移動終端的位置。
[0018] 可選的，該限飛區(qū)的位置可以通過訪問包括多個限飛區(qū)位置的無人飛行器的本地 存儲器來確定。當(dāng)該無人飛行器通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，更新該本 地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新該本地存儲器內(nèi) 這些限飛區(qū)的位置。
[0019] 在一些實施方式中，該限飛區(qū)為機場。
[0020] 該距離可以用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)來計算。該無人飛行器的位置可以被轉(zhuǎn)換到ECEF坐 標(biāo)系統(tǒng)中。在一些實施方式中，該無人飛行器的位置還被轉(zhuǎn)換到ENU坐標(biāo)系統(tǒng)中?？梢悦?間隔一特定的時間計算該距離。
[0021] 當(dāng)無人飛行器被發(fā)動時，根據(jù)無人飛行器與限飛區(qū)的接近程度，從多個可能的限 飛區(qū)中選擇該限飛區(qū)。
[0022] 可選的，該飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器自動降落到一表面上。在另一實施方 式中，該飛行響應(yīng)措施可為提供一段時間來供該無人飛行器的操作員降落該無人飛行器到 一表面上，并在該段時間過后，該無人飛行器將自動降落?？蛇x地，該飛行響應(yīng)措施可為提 供該無人飛行器接近該限飛區(qū)的警告給該無人飛行器的操作員。
[0023] 本發(fā)明的另一方面可以是針對一種無人飛行器。該無人飛行器包括：處理器用于 (1)接收與該無人飛行器通信的外部設(shè)備的位置及根據(jù)該外部設(shè)備的位置來確定該無人飛 行器的大概位置，（2)計算該無人飛行器的大概位置與限飛區(qū)的位置之間的距離，及（3)確 定該距離是否落在一距離閾值內(nèi)；及在該距離落入在該距離閾值內(nèi)時，一個或多個與該處 理器通信的動力單元允許該無人飛行器執(zhí)行飛行響應(yīng)措施。
[0024] 在一些實施方式中，該外部設(shè)備的位置可以通過在該外部設(shè)備的GPS信號來確 定。該無人飛行器的大概位置可為該外部設(shè)備的位置。該外部設(shè)備可為一個能從該無人飛 行器接收數(shù)據(jù)的移動終端。該數(shù)據(jù)可包括被該無人飛行器的攝像機所攝取的圖像數(shù)據(jù)。該 移動終端包括可顯示該圖像數(shù)據(jù)的顯示器。在一些實施方式中，該移動終端可為手機。該移 動終端可傳送控制數(shù)據(jù)至該無人飛行器，并且因此控制該無人飛行器的飛行。該移動終端 可能通過直接通信技術(shù)與該無人飛行器通信。該直接通信技術(shù)可包括無線網(wǎng)絡(luò)或者藍(lán)牙。 該移動終端可通過間接通信技術(shù)與該無人飛行器通信。移動基站可用于確定該移動終端的 位置。
[0025] 該無人飛行器可包括本地存儲器。該本地存儲器存儲有該限飛區(qū)的位置及多個限 飛區(qū)的位置。當(dāng)該無人飛行器通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，更新該本地 存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。在一些實施方式中，當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新 該本地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，該限飛區(qū)可為機場。
[0027] 該處理器可用于用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)計算該距離?？蛇x的，該處理器用于將該無人飛 行器的位置轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系統(tǒng)中。該處理器還可用于將該無人飛行器的位置轉(zhuǎn)換到ENU 坐標(biāo)系統(tǒng)中。在一些實施方式中，該處理器用于每間隔一特定的時間計算該距離。
[0028] 當(dāng)該無人飛行器被發(fā)動時，該處理器可用于根據(jù)無人飛行器與限飛區(qū)的接近程 度，從多個可能的限飛區(qū)中選擇該限飛區(qū)。
[0029] 可選的，該飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器自動降落到一表面上。在另一實施方 式中，該飛行響應(yīng)措施可為提供一段時間來供該無人飛行器的操作員降落該無人飛行器到 一表面上，并在該段時間過后，該無人飛行器將自動降落?？蛇x地，該飛行響應(yīng)措施可為提 供該無人飛行器接近該限飛區(qū)的警報給該無人飛行器的操作員。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種確定無人飛行器對限飛區(qū)的飛行響應(yīng)的方法。 該方法可包括：確定該無人飛行器的位置；確定限飛區(qū)的位置；通過處理器并利用該無人 飛行器的位置及該限飛區(qū)的位置來計算該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的相對距離；通過該 處理器并根據(jù)該無人飛行器的位置來確定該無人飛行器所位于的司法管轄區(qū)，及確定該司 法管轄區(qū)內(nèi)所提供的一個或多個限飛規(guī)則；及當(dāng)該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的相對位置 落在一個或多個限飛規(guī)則中時，指示該無人飛行器執(zhí)行飛行響應(yīng)措施。
[0031] 該無人飛行器的位置可通過在該無人飛行器上的GPS信號來確定。該限飛區(qū)的位 置可通過訪問包括多個限飛區(qū)位置的無人飛行器的本地存儲器來確定。當(dāng)該無人飛行器 通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，可以更新該本地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位 置。當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新該本地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。
[0032] 其中，該限飛區(qū)可以為機場。
[0033] 該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的相對位置可包括該無人飛行器與該限飛區(qū)之間 的距離。該距離可以用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)來計算。當(dāng)該距離落入在距離閾值內(nèi)時，該一個或多 個限飛規(guī)則可提供飛行響應(yīng)措施?？筛鶕?jù)該司法管轄區(qū)的一個或多個限飛規(guī)則來選擇該距 離閾值。該司法管轄區(qū)可為國家。該一個或多個限飛規(guī)則可包括該國家的法律或者規(guī)定。
[0034] 在一些實施方式中，該飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器自動降落到一表面上。根 據(jù)其他實施方式，該飛行響應(yīng)措施為提供一段時間來供該無人飛行器的操作員降落該無人 飛行器到一表面上，并在該段時間過后，該無人飛行器將自動降落。該飛行響應(yīng)措施可為提 供該無人飛行器接近該限飛區(qū)的警告給該無人飛行器的操作員。
[0035] 本發(fā)明的一方面也提供一種無人飛行器。該無人飛行器包括處理器，該處理器用 于（1)接收無人飛行器的位置及計算該無人飛行器的位置與限飛區(qū)的位置之間的相對位 置，及（2)根據(jù)該無人飛行器的位置來確定該無人飛行器所位于的司法管轄區(qū)，及確定該 司法管轄區(qū)內(nèi)所提供的一個或多個禁飛規(guī)則。該無人飛行器還包括一個或多個與該處理器 通信的動力單元。當(dāng)該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的相對位置落在一個或多個禁飛規(guī)則中 時，該一個或多個動力單元允許該無人飛行器執(zhí)行飛行響應(yīng)措施。
[0036] 該無人飛行器的位置可以通過在該無人飛行器上的GPS信號來確定。該無人飛行 器可包括本地存儲器。該本地存儲器用于存儲該限飛區(qū)的位置及多個限飛區(qū)的位置。當(dāng)該 無人飛行器通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，可以更新該本地存儲器內(nèi)這些 限飛區(qū)的位置。當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新該本地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位 置。
[0037] 在一些實施方式中，該限飛區(qū)可為機場。
[0038] 該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的相對位置可包括該無人飛行器與該限飛區(qū)之間 的距離。該處理器可用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)來計算該距離。在該距離落入在一距離閾值內(nèi)時，該 一個或多個限飛規(guī)則可提供飛行響應(yīng)措施。可根據(jù)該司法管轄區(qū)的一個或多個限飛規(guī)則來 選擇該距離閾值。該司法管轄區(qū)可為國家。該一個或多個限飛規(guī)則可包括該國家的法律或 者規(guī)定。
[0039] 在一些實施方式中，該飛行響應(yīng)措施可為該無人飛行器自動降落到一表面上。根 據(jù)一些實施方式，該飛行響應(yīng)措施為提供一段時間來供該無人飛行器的操作員降落該無人 飛行器到一表面上，并在該段時間過后，該無人飛行器將自動降落。該飛行響應(yīng)措施可為提 供該無人飛行器接近該限飛區(qū)的警報給該無人飛行器的操作員。
[0040] 此外，本發(fā)明的一些方面可提供一估計無人飛行器起飛條件的方法。該方法包括： 確定靜止在一表面的無人飛行器的位置；確定限飛區(qū)的位置；通過處理器并用該無人飛行 器的位置及該限飛區(qū)的位置來計算該無人飛行器與該限飛區(qū)之間的距離；通過該處理器確 定該距離是否落入在一距離閾值內(nèi)；及在該距離落入在該距離閾值內(nèi)時，禁止該無人飛行 器從該表面起飛。
[0041] 該無人飛行器的位置可通過在該無人飛行器上的GPS信號來確定。該限飛區(qū)的位 置可通過訪問包括多個限飛區(qū)位置的該無人飛行器的本地存儲器來確定。當(dāng)該無人飛行 器通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，可更新該本地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位 置。當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，可更新該本地存儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。
[0042] 其中，該限飛區(qū)可為機場。
[0043] 在一些實施例中，該距離可用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)來計算。該無人飛行器的位置可被轉(zhuǎn) 換到ECEF坐標(biāo)系統(tǒng)中。該無人飛行器的位置可被轉(zhuǎn)換到ENU坐標(biāo)系統(tǒng)中。
[0044] 當(dāng)該無人飛行器被發(fā)動時，可根據(jù)無人飛行器與限飛區(qū)的接近程度，從多個可能 的限飛區(qū)中選擇該限飛區(qū)。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的另外一些方面，提供一種無人飛行器。該無人飛行器可包括處理器。 該處理器用于（1)接收該無人飛行器的位置及計算該無人飛行器的位置與限飛區(qū)的位置 之間的距離，及（2)確定該距離是否落在一距離閾值內(nèi)。該無人飛行器還包括一個或多個 與該處理器通信的動力單元，當(dāng)該距離超出該距離閾值時，該一個或多個動力單元允許該 無人飛行器起飛，并當(dāng)該距離落入在該距離閾值內(nèi)時，響應(yīng)該處理器的指示，該一個或多個 動力單元禁止該無人飛行器起飛。
[0046] 在一些實施例中，該無人飛行器的位置可通過在該無人飛行器上的GPS信號來確 定。該無人飛行器可包括本地存儲器。該本地存儲器用于存儲該限飛區(qū)的位置及多個限飛 區(qū)的位置。當(dāng)該無人飛行器通過有線或無線的連接方式與外部設(shè)備通信時，更新該本地存 儲器內(nèi)這些限飛區(qū)的位置。當(dāng)該無人飛行器與通信網(wǎng)絡(luò)通信時，更新該本地存儲器內(nèi)這些 限飛區(qū)的位置。
[0047] 其中，該限飛區(qū)可以為機場。
[0048] 在一些實施方式中，該無人飛行器的處理器可用ENU坐標(biāo)系統(tǒng)計算該距離。該處 理器可將該無人飛行器的位置轉(zhuǎn)換到ECEF坐標(biāo)系統(tǒng)中。該處理器還可將該無人飛行器的 位置轉(zhuǎn)換到ENU坐標(biāo)系統(tǒng)中。當(dāng)該無人飛行器被發(fā)動時，該處理器可根據(jù)無人飛行器與限 飛區(qū)的接近程度，從多個可能的限飛區(qū)中選擇該限飛區(qū)。
[0049] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的不同方面可個別地、全體地或相互結(jié)合地加以領(lǐng)會。在此描述 的本發(fā)明的各個方面可應(yīng)用于以下所闡述的任何特定應(yīng)用或者任何其他類型的可移動物 體。在此描述的飛行器，如無人飛行器，可應(yīng)用及用于任意可移動物體，如任意交通工具。此 外，在此描述的系統(tǒng)，裝置及方法在空中的動作（如飛行）的情況下可被應(yīng)用于在其他類型 的動作的情況下，如在地面移動或者在水面上的動作，在水下的動作，或者在太空的動作。
[0050] 通過檢閱說明書、申請專利范圍