CN112214828A - 无人机在应急场景下的着陆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机在应急场景下的着陆。提供了一种用于使得无人机(UAV)执行应急着陆程序的设备。该设备包括存储器和处理电路，该处理电路被配置为使得设备至少确定在UAV的估计的当前范围内的候选安全着陆区(SLZ)。生成用于使UAV在相应候选SLZ中着陆的轨迹。计算风险值，所述风险值量化与UAV沿着相应轨迹到相应候选SLZ的操作关联的第三方风险。计算飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与UAV立即在当前位置着陆关联的第三方风险。将最低风险值与飞行终止风险值进行比较，并且执行序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，或者使UAV立即着陆。

Description

无人机在应急场景下的着陆
技术领域
本公开总体上涉及无人机，具体地，涉及无人机在应急场景下的着陆。
背景技术
飞行器，特别是轻型飞行器和无人机(UAV)常常由于内部故障或外部环境的意外改变而遇到意外状况，这给实现任务目标带来障碍。例如，失去通信链接或导航能力是在UAV操作期间可能发生的意外状况，是驱使在一些应急情况下做出决策的场景。失去通信链接可能使UAV无法与可远程控制UAV的地面控制站(GCS)通信。失去导航能力可能使UAV无法遵循命令的航路点或轨迹，需要GCS处的远程指挥飞行员的手动控制。
应急场景可能需要UAV在其预期着陆点以外的位置着陆，但是对于飞越一些地形的UAV，这可带来相对大的挑战。当前UAV在应急场景下着陆的技术包括：简单的“返航”(RTH)功能，其使UAV在指定高度以上沿直线路径返回其起飞位置；该RTH功能的替代着陆点，使用最近着陆点而非起飞位置(也称为“集结点”)；或者所谓的“回溯”，其中UAV遵循其先前飞行路径或其部分以到达起飞位置或替代着陆点，仅遵循先前飞过的路径。然而，这些解决方案没有考虑第三方风险(给第三方带来的风险)，例如对UAV的空间环境中的人、道路交通、飞行器、结构等的风险。因此，在某些环境(例如，城市和近郊环境)中现有解决方案常常不如期望。
因此，将可取的是有一种考虑了上面所讨论的至少一些问题以及其它可能问题的***和方法。
发明内容
本公开的示例实现方式涉及一种用于无人机(UAV)在应急场景下着陆的改进的技术。示例实现方式提供了一种用于UAV的应急管理***和程序，其可通过允许在应急情况下自动着陆来相对带给空中和地面上的第三方的风险改进操作安全性。
一些示例实现方式中的程序可遵循基于分层量化风险评估的***方法，分层量化风险评估通过分析涵盖影响风险的因素的数据来进行。这可允许在处理意外状况时使用数据驱动的风险评估。作为避免在计划的任务无法继续的情况下飞行终止或着陆在不安全的区域的手段，可引入安全着陆区(SLZ)作为可选的着陆点。
因此，本公开包括(不限于)以下示例实现方式。
一些示例实现方式提供了一种针对无人机(UAV)执行应急着陆程序的方法，该方法包括：确定从当前位置在UAV的估计的当前范围内的候选安全着陆区(SLZ)；基于影响UAV从当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成用于UAV在相应候选SLZ中着陆的轨迹；计算风险值，所述风险值量化与UAV沿着相应轨迹到相应候选SLZ的操作关联的第三方风险，最低风险值与从当前位置到所选一个候选SLZ的轨迹关联；计算飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与UAV立即在当前位置着陆关联的第三方风险；执行最低风险值与飞行终止风险值的比较；以及基于比较，执行序列以操作UAV沿着轨迹到达所选一个候选SLZ，或者使UAV立即在当前位置着陆。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，UAV是无人空中***的一部分，该***还包括地面控制站(GCS)，该方法在UAV上执行，该序列自主地执行而无需来自GCS的输入。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，UAV是无人空中***的一部分，该***还包括地面控制站(GCS)，该方法在GCS处执行，该序列通过从GCS对UAV进行远程控制来执行。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，该方法还包括：生成或接收UAV操作的地理区域的风险图，该风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区，所述风险权重因子量化与UAV在风险区中的操作关联的第三方风险，其中，轨迹与风险区中的多个风险区交叉，并且基于相应风险权重因子来计算风险值。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，生成轨迹包括对于候选SLZ，对从当前位置到候选SLZ的直线进行插值，从而生成到候选SLZ的轨迹，并且计算风险值包括对于轨迹：在与一个或更多个风险区的交叉点处将轨迹分离成段；以及从这些段以及所述一个或更多个风险区的风险权重因子计算候选SLZ的风险值。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，直线为特定距离，并且包括该特定距离上的一定总数的离散点，分离轨迹包括对于所述一个或更多个风险区中的各个风险区：确定位于该风险区内的轨迹上的离散点的数量与轨迹的离散点的总数之比；以及计算所述比与所述特定距离的乘积，从而计算出风险区的交叉长度。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，计算候选SLZ的风险值包括：计算所述一个或更多个风险区中的相应风险区的风险区风险值，风险区的风险区风险值是风险区的交叉长度与风险区的风险类别的风险权重因子的乘积；以及对风险区风险值求和以计算候选SLZ的风险值。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，执行序列以操作UAV沿着轨迹到达所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，该方法还包括：生成或接收UAV操作的地理区域的更新的风险图，更新的风险图包括具有相应更新的风险权重因子的相应更新的风险类别的风险区；基于相应更新的风险权重因子来计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；以及当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，中断序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，执行序列以当最低风险值小于或等于飞行终止风险值时操作UAV沿着轨迹到达所选一个候选SLZ，并且当最低风险值大于飞行终止风险值时使UAV立即在当前位置着陆。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，执行序列以操作UAV沿着轨迹到达所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，该方法还包括：计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；以及当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，中断序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
在任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，执行序列以操作UAV沿着轨迹到达所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，该方法还包括：确定从更新的当前位置在UAV的更新的估计当前范围内的更新的候选SLZ，更新的候选SLZ包括所选一个候选SLZ；生成用于UAV在相应更新的候选SLZ中着陆的更新的轨迹；计算更新的风险值和更新的飞行终止风险值，更新的风险值中的最低更新的风险值与从更新的当前位置到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联；执行最低更新的风险值与更新的飞行终止风险值的比较；以及基于比较，执行更新的序列以操作UAV沿着更新的轨迹到达所选一个更新的候选SLZ，或者使UAV立即在更新的当前位置着陆。
一些示例实现方式提供了一种用于使得无人机(UAV)执行应急着陆程序的设备，该设备包括：存储器，其被配置为存储计算机可读程序代码；以及处理电路，其被配置为访问存储器并执行计算机可读程序代码以使得设备至少执行任何前述示例实现方式或者任何前述示例实现方式的任何组合的方法。
一些示例实现方式提供了一种用于使得无人机(UAV)执行应急着陆程序的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质是非暂时性的并且存储有计算机可读程序代码，该代码响应于由处理电路执行而使得设备至少执行任何前述示例实现方式或任何前述示例实现方式的任何组合的方法。
通过阅读以下详细描述以及下面简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将显而易见。本公开包括本公开中所阐述的两个、三个、四个或更多个特征或元件的任何组合，而不管在本文所描述的特定示例实现方式中是否明确地组合或以其它方式叙述这些特征或元件。本公开旨在整体上阅读，使得在其任何方面和示例实现方式中本公开的任何可分离的特征或元件应该被视为可组合的，除非本公开的上下文清楚地另外说明。
因此将理解，提供此发明内容仅仅是为了总结一些示例实现方式，以提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，将理解，上述示例实现方式仅仅是示例，不应被解释为以任何方式缩小本公开的范围或精神。从以下结合附图进行的详细描述，其它示例实现方式、方面和优点将变得显而易见，附图作为示例示出一些描述的示例实现方式的原理。
附图说明
因此在概括地描述了本公开的示例实现方式之后，现在将参照附图(未必按比例绘制)，附图中：
图1A示出根据本公开的示例实现方式的包括无人机(UAV)的***；
图1B示出根据本公开的示例实现方式的具有到相应安全着陆区的轨迹的图1A的UAV；
图2示出根据本公开的示例实现方式的具有多个风险区的风险图的一部分；
图3A、图3B、图3C和图3D是示出根据本公开的示例实现方式的执行UAV的应急着陆程序的方法中的各种步骤的流程图；
图4A和图4B示出根据本公开的更具体的示例实现方式的执行UAV的应急着陆程序的方法中的各种步骤的流程图；
图5示出根据本公开的一些示例实现方式的设备。
具体实施方式
现在将在下面参照附图更充分地描述本公开的一些实现方式，附图中示出了本公开的一些而非所有实现方式。实际上，本公开的各种实现方式可按照许多不同的形式来具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实现方式；相反，提供这些示例实现方式以使得本公开将彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。例如，除非另外指示，否则将某物称为第一、第二等不应被解释为暗指特定顺序。另外，某物可被描述为在某物上方(除非另外指示)可相反在下方，反之亦然；类似地，描述为在某物左侧的某物可相反在右侧，反之亦然。相似的标号始终表示相似的元件。
本公开的示例实现方式涉及无人机(UAV)，具体地，涉及在应急场景下UAV的数据驱动、风险最小化的路线寻找和着陆。本公开的一些示例实现方式采用了到用户定义的安全着陆区(SLZ)的离散化轨迹和所选风险权重因子，以基于UAV的操作区域的风险图来计算风险值。如本文所描述的，SLZ是已被指定为在应急场景的情况下安全(低风险)的着陆区(即，UAV可着陆的区域)。计算风险值可允许在多个任务中止选项之间进行比较，以确定对特定意外状况的最可取的响应。
图1A示出根据本公开的示例实现方式的***。该***可包括用于执行一个或更多个功能或操作的若干不同子***(各个单独的***)中的任一个。尽管被示出为***的一部分，但应该理解，任一个或更多个子***可作为单独***起作用或操作。还应该理解，***可包括图1A所示那些以外的一个或更多个附加或替代子***。
如图1A所示，在一些示例中，***100包括无人空中***(UAS)101，其具有UAV 110以及可远程控制UAV的地面控制站(GCS)130。在这方面，UAV和GCS可经由通信链路通信。另外地，UAS包括可位于UAV上或GCS处的设备120。或者在一些示例中，第一设备可位于UAV是，第二设备可位于GCS处。
根据本公开的示例实现方式，设备120用于使得UAV 110执行应急着陆程序。在这方面，在一些示例中，设备被配置为确定从(UAV的)当前位置112在UAV的估计的当前范围内的候选SLZ 190，如图1B所示。在这些示例中，设备被配置为基于影响UAV从当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成用于UAV在所述相应候选SLZ中着陆的轨迹170。
在一些示例中，轨迹170是或包括一个或更多个直线。然而，在其它示例中，轨迹可以是非直线或间接轨迹。在这方面，可利用考虑诸如地形/地貌、UAV 110应该避开的障碍、与UAV的性能相比的当前风向和速度以及UAV基于其当前功率水平(遵循所生成的轨迹到达SLZ所需的功率)估计的当前范围之类的内部和外部因素的算法来生成一个或更多个轨迹。合适算法的示例包括A-star、Voronoi图形和快速探索随机树。
设备120被配置为计算风险值，所述风险值量化与UAV 110沿着相应轨迹170到相应候选SLZ 190的操作关联的第三方风险。这里，最低风险值与从当前位置112到所选一个候选SLZ的轨迹关联。该设备还被配置为计算飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与使UAV立即在当前位置着陆关联的第三方风险。
设备120被配置为执行最低风险值与飞行终止风险值的比较。并且基于比较，该设备被配置为执行序列以操作UAV 110沿着轨迹到所选一个候选SLZ 190，或者使UAV立即在当前位置112着陆。在UAV 110包括设备120的一些示例中，该设备被配置为自主地执行序列而无需来自GCS 130的输入。在设备被包括在GCS中的其它示例中，该设备被配置为通过从GCS对UAV进行远程控制来执行序列。
在一些示例中，设备120还被配置为生成或接收UAV 110操作的地理区域的风险图。风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区，所述风险权重因子量化与UAV 110在风险区中的操作关联的第三方风险。在这些示例中，轨迹170与风险区中的多个风险区交叉，并且基于相应风险权重因子来计算风险值。
图2示出根据本公开的示例实现方式的风险图200的一部分。风险图200包括风险区220(也称为风险区多边形)，其可通过诸如颜色、图案、形状等的各种手段在视觉上区分。在所示的示例中，风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区220A、220B、220C和220D(各自标记)。
在轨迹170是或包括直线的一些另外的示例中，对于候选SLZ 190，设备120被配置为对从当前位置112到候选SLZ的直线进行插值，从而生成到候选SLZ的轨迹。在这些示例中的一些中，该设备被配置为在与一个或更多个风险区220的交叉点处将轨迹分离成段(在图2中示出为分别与风险区220C和220D交叉的段170A和170B)，并且从所述段以及一个或更多个风险区的风险权重因子计算候选SLZ的风险值。这可通过UAV 110的当前位置与SLZ之间的二维直线段的插值通过轨迹的离散化来实现。然后，可使用成本函数来从交叉段和风险权重因子计算风险值。
在一些另外的示例中，轨迹170的直线为特定距离，并且包括该特定距离上的一定总数的离散点。在这些示例中，轨迹的分离包括：对于一个或更多个风险区中的各个风险区220，设备120被配置为确定位于风险区内的轨迹上的离散点的数量与轨迹的离散点的总数之比。然后，该设备被配置为计算所述比与所述特定距离的乘积，从而计算风险区的交叉长度。
在一些另外的示例中，设备120被配置为计算一个或更多个风险区220中的相应风险区的风险区风险值。在这些示例中，风险区的风险区风险值是风险区的交叉长度与风险区的风险类别的风险权重因子的乘积。在这些另外的示例中，设备120被配置为对风险区风险值求和以计算候选SLZ 190的风险值。
如上所述，在一些示例中，与各个SLZ 190关联的风险值的计算包括将轨迹170分离成与相应风险区220交叉的段(例如，段170A和170B)。这可通过UAV 110的当前位置与SLZ之间的二维直线段的插值，通过轨迹的离散化来实现。在这方面，轨迹170可包括沿着其长度的多个离散点，风险区220可由边缘形成，这些边缘在顶点处连接以形成闭合多边形形状。在一些示例中，根据诸如富兰克林PNPOLY算法的交叉数算法，设备120可确定轨迹上的点是否位于由其顶点限定的给定风险区220内。更具体地，位于风险区内的轨迹上的离散点相对于轨迹上的所有离散点的比例可如下计算：
Figure BDA0002521830740000071
在式1中，fk,j是在第j风险区内到第k SLZ的轨迹的比例，pk,j是位于风险区内的轨迹上的离散点的数量，qk是轨迹上的离散点的总数。
设备120可计算所述比fk,j和从当前位置112到SLZ 190的直线的特定距离sk的乘积，从而例如根据下式计算针对第k SLZ的第j风险区的交叉长度：
sk,j＝fk,j·sk (式2)
其中sk,j是针对第k SLZ的第j风险区的交叉长度。
设备120还可使用风险区的交叉长度sk与第j风险区的风险类别的风险权重因子相乘(计算为乘积)的成本函数来计算风险区220的风险区风险值。可针对由到第k SLZ的轨迹170交叉的其它风险区重复该操作，以计算风险区的相应风险区风险值，然后可对其求和以计算SLZ的风险值。
在一些示例中，与轨迹170交叉的风险区可按风险类别分组，并且每风险类别计算交叉长度。更具体地，例如根据下式，与第i风险类别Γi的(l个候选SLZ中的)第k SLZ的交叉长度Sk,i可被计算为那些风险区的交叉长度sk,j之和：
Figure BDA0002521830740000081
可计算第i风险类别的交叉长度Sk,i与其相应风险权重因子Wi的乘积以计算风险类别风险值。可针对由到第k SLZ的轨迹170交叉的其它风险类别的风险区重复该操作以计算相应风险类别风险值，然后可对其求和以例如针对n个风险类别根据下式计算第k SLZ的风险值Rk：
Figure BDA0002521830740000082
飞行终止风险值可按照与上述类似的方式确定，但是识别出UAV 110在其当前位置112可位于风险区220内，而非遵循横跨风险区的轨迹170。在一些示例中，然后，飞行终止风险值对应于量化与UAV位于其当前位置的风险区中的UAV的操作关联的第三方风险的风险权重因子。在一些示例实现方式中，可结合或替代风险权重因子使用基于视觉的***。
在一些示例中，设备120被配置为根据下式执行计算的最低风险值Rk与在当前位置112的飞行终止风险RFT之间的比较：
Figure BDA0002521830740000083
基于该比较，设备被使得执行序列以当最低风险值
Figure BDA0002521830740000091
小于或等于飞行终止风险值RFT时操作UAV 110沿着轨迹170到所选一个候选SLZ 190，当最低风险值大于飞行终止风险值时使UAV立即在当前位置着陆。该设备可被配置为识别最低风险值和飞行终止风险值何时相等，并且作为响应，执行序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ。
在执行序列以操作UAV 110沿着轨迹170到所选一个候选SLZ 190的一些示例中，并且沿着轨迹利用更新的当前位置112，设备120还被配置为计算更新的最低风险值(例如，
Figure BDA0002521830740000092
)和更新的飞行终止风险值(例如，RFT)。并且当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，该设备被配置为中断序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
类似地，在一些示例中，设备120还被配置为生成或接收UAV 110操作的地理区域的更新的风险图。更新的风险图包括具有相应更新的风险权重因子的相应更新的风险类别的风险区220。在这方面，相应更新的风险类别和相应更新的风险权重因子中的一个或更多个可不同于(早前)风险图200的相应风险类别和相应风险权重因子。在这些示例中，该设备被配置为基于相应更新的风险权重因子来计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值。该设备然后被配置为，当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，中断序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
另外地或另选地，在执行序列以操作UAV 110沿着轨迹170到所选一个候选SLZ190的一些示例中，设备120还被配置为确定从更新的当前位置112在UAV的更新的估计当前范围内的更新的候选SLZ。这里，更新的候选SLZ包括所选一个候选SLZ。
在这些示例中，设备120被配置为生成用于使UAV 110在相应更新的候选SLZ 190中着陆的更新的轨迹170，并计算更新的风险值(例如，Rk)和更新的飞行终止风险值RFT。与之前类似，最低更新的风险值(例如，
Figure BDA0002521830740000093
)与从更新的当前位置112到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联。该设备被配置为执行最低更新的风险值与更新的飞行终止风险值的比较。并且基于该比较，该设备被配置为执行更新的序列以操作UAV沿着更新的轨迹到所选一个更新的候选SLZ，或者使UAV立即在更新的当前位置着陆。
图3A、图3B、图3C和图3D是示出根据本公开的示例实现方式的执行UAV 110的应急着陆程序的方法300中的各种步骤的流程图。如图3A所示，在方框302，该方法包括：确定从当前位置112在UAV的估计的当前范围内的候选SLZ 190。如方框304所示，该方法包括：基于影响UAV从当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成用于使UAV在相应候选SLZ中着陆的轨迹170。
如方框308所示，方法300包括：计算风险值，所述风险值量化与UAV 110沿着相应轨迹170到相应候选SLZ 190的操作关联的第三方风险，最低风险值与从当前位置到所选一个候选SLZ的轨迹关联。
在一些示例中，方法300还包括：生成或接收UAV 110操作的地理区域的风险图200，如方框306所示。风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区220，所述风险权重因子量化与UAV在风险区中的操作关联的第三方风险。在这些示例中，轨迹170与风险区中的多个风险区交叉，并且在方框306基于相应风险权重因子计算风险值。
如方框310所示，方法300包括：计算飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与使UAV立即在当前位置112着陆关联的第三方风险。
方法300还包括执行最低风险值与飞行终止风险值的比较，如方框312所示。基于该比较，该方法包括：执行序列以操作UAV 110沿着轨迹170到所选一个候选SLZ 190，或者使UAV立即在当前位置112着陆，如方框314所示。
在一些示例中，在方框304处生成轨迹170包括：对于候选SLZ 190，对从当前位置112到候选SLZ的直线进行插值，从而生成到候选SLZ的轨迹。在还包括在方框306处生成或接收风险图200的这些示例中的一些中，在方框308处计算风险值包括对于轨迹，在与一个或更多个风险区220的交叉点处将轨迹分离成段170A、170B，如图3B中方框308A处所示。然后，从所述段以及一个或更多个风险区的风险权重因子计算候选SLZ的风险值，如方框308B所示。
在一些另外的示例中，直线为特定距离，并且包括该特定距离上的一定总数的离散点。在这些示例中，在方框308A处分离轨迹170包括对于一个或更多个风险区中的各个风险区220，确定位于风险区内的轨迹上的离散点的数量与轨迹的离散点的总数之比，如方框308A1所示。然后计算所述比和所述特定距离的乘积，从而计算风险区的交叉长度，如方框308A2所示。
类似地，在一些另外的示例中，在方框308B处计算候选SLZ 190的风险值包括：计算一个或更多个风险区220中的相应风险区的风险区风险值，如方框308B1所示。这里，风险区的风险区风险值是风险区的交叉长度与风险区的风险类别的风险权重因子的乘积。然后对风险区风险值求和以计算候选SLZ的风险值，如方框308B2所示。
在执行序列以操作UAV 110沿着轨迹170到所选一个候选SLZ 190的一些示例中，并且沿着轨迹利用更新的当前位置112，方法300还包括：计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值，如图3C中方框318处所示。在这些示例中，该方法还包括：当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，中断序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆，如方框320所示。此外，在一些示例中，该方法包括：生成或接收UAV 110操作的地理区域的更新的风险图200，如方框316所示。更新的风险图包括具有相应更新的风险权重因子的相应更新的风险类别的风险区220。在这些另外的示例中，在方框318处基于相应更新的风险权重因子来计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值。
另外地或另选地，在一些示例中，方法300还包括：确定从更新的当前位置在UAV110的更新的估计当前范围内的更新的候选SLZ 190，更新的候选SLZ包括所选一个候选SLZ，如图3D中方框322处所示。该方法包括：在方框324处生成用于使UAV在相应更新的候选SLZ中着陆的更新的轨迹170，并且计算更新的风险值和更新的飞行终止风险值，最低更新的风险值与从更新的当前位置到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联，如方框326所示。该方法包括：执行最低更新的风险值与更新的飞行终止风险值的比较，如方框328所示。基于该比较，执行更新的序列以操作UAV沿着更新的轨迹到所选一个更新的候选SLZ，或者使UAV立即在更新的当前位置着陆，如方框330所示。
返回图1A，在一些示例实现方式中，应急着陆程序可被视为应急管理***的一部分，其可包括飞行前阶段和飞行中阶段。在飞行前阶段期间，可聚集与应急事件有关的数据，并且可准备数据集以便于在飞行中阶段期间使用。在这些示例中的一些中，***100还可包括数据聚集服务器140，其被配置为经由网络150从诸如一个或更多个数据库160的各种资源聚集与应急事件有关的数据，该设备可被配置为准备数据集以便于在飞行中阶段期间使用。第一数据集可以是UAV 110的操作(飞行)区域的风险图200，并且风险图可包括从数据库160聚集的数据。可使用自动或半自动处理来执行风险评估(例如，特定操作风险评估(SORA))。从该处理，可针对UAV的操作区域生成包括风险区220的风险图。在一些示例中，该风险图还可包括操作区域的限制飞行区。
第二数据集可包括定义SLZ 190的数据，其可在第三方风险低的区域中手动地或自动地指派。第一、第二以及任何其它相关数据集可被上传到UAV 110的飞行计算机，以使得即使在UAV与GCS 130之间失去通信链接的情况下数据也可用。
在飞行中阶段期间，可通过UAV上的各种传感器连续地监测UAV 110的内部***健康以及诸如天气的外部因素(与UAV的***性能极限相比)。在检测到应急事件时，可首先通过评估UAS 101的受影响子***和情况的严重性来深入分析事件。然后，可决定适当动作。如果UAV与GCS 130之间没有通信链接，则可由UAV自主地决定，或者决定可利用来自远程指挥飞行员(PiC)的输入。其它情况可依赖于由PiC完全控制UAV，从而在手动模式下操作。
图4A和图4B示出根据应急着陆程序是应急管理***的一部分的更具体的示例实现方式的执行UAV的应急着陆程序的方法的流程图。当UAV在飞行中时，可检测到应急事件，并且在检测到时公布(例如，事件报告)给一个或更多个利益相关者，如图4A的方框401和402所示。GCS 130可充当与PiC的接口并告知PiC相关信息。在应急事件影响UAV的适航性的情况下可告知UAV 110附近的空中交通管制(ATC)和其它空域用户。可通过与UAV直接链接或通过GCS 130来与ATC联系。还可经由ADS-B或其它广播***将应急事件传送给UAV附近的其它飞行器。
应急事件的检测可涉及评估UAS 101的两个主要能力：UAV 110的导航能力(例如，诸如GPS的地理定位和时间***)以及UAV经由通信链路与GCS 130的连接，如方框404、406和408所示。可在方框404中检查导航能力(NAVCAP)，以确定其功能是否完全，并且还可测试通信链路(可被称为命令和控制链路或C2链路)的状态。这两种检查均可根据平台特定参数和阈值产生肯定(方框406中的“运行”)或否定(方框408中的“停止运行”)结果。
在执行两种检查之后，***100可被确定为处于四种状态之一，其与响应于应急事件和所确定的状态可采取的可能动作有关，如方框414(CTL)、416(继续任务)、418(手动模式)和420(FT)所示。当通信链接或导航能力中的任一者或二者停止运行时在继续之前，在一些示例中，***100可首先进入临时保持模式达指定的时间量，并尝试恢复停止运行的通信链接和/或导航能力。如果成功，则***可返回到二者均运行的状态。
在一些示例中，嵌套的意外状况可能同时影响通信链接和导航能力。如图4A和下表I所示，决策处理的结果可以是四个动作之一：应急着陆程序，其可以是全自动或半自动的；继续任务的命令(由PiC针对较小意外状况选择)；手动模式(PiC接管UAV 110的控制)；以及飞行终止(FT)。
表I：基于应急事件进行决策的***状态
Figure BDA0002521830740000131
对于导航能力运行并且通信链接停止运行的***状态1示例，适当动作是应急着陆程序。应急着陆程序可导致在定义的SLZ 190之一处，或在发起应急着陆程序的当前位置112与SLZ之一之间的某处的受控着陆(有时称为立即着陆或飞行终止)，如本文中所描述的。
在一些示例实现方式中，决策处理包含人自主组队(HAT)方法，其包括PiC针对各种功能和/或决定(例如，当通信链接起作用时，***状态2和3)的输入，如方框410所示。当UAV 110的导航能力起作用时(例如，***状态2)，***可与PiC一起工作以解决应急事件。与方框410一致，可向PiC提供在接管UAV 110的手动控制(手动模式)、在较小意外状况的情况下继续任务或者开始应急着陆(CTL)程序之间选择，如方框414-418所示。
对于***状态3示例，当UAS 101无法导航时，UAV 110可尝试使用诸如惯性和基于视觉的导航之类的剩余导航***保持其当前位置，如方框412所示，然后可切换到PiC控制UAV的手动飞行模式，如方框418所示。保持位置可包括只要未从PiC接收到输入就保持UAV的高度和位置的稳定模式。这可允许PiC使用来自UAV的相机馈送以及获得态势感知的其它可用手段(例如，交互式地图或声纳数据)来尝试安全着陆(与方框418所示的“手动模式”一致)。
当导航能力和通信链接二者均停止运行时(例如，***状态4示例)，应急事件可能对操作安全性构成显著威胁。在***状态4下，UAV 110的剩余飞行时间可被限制为最小，以使空中风险最小化。与方框404、408和420一致，UAS 101可立即进入飞行终止模式，从而开始着陆程序以使UAV在其当前位置112着陆，并且在着陆期间状况恶化的情况下触发飞行终止***。
可由应急管理***发起应急着陆程序，以便安全地到达并着陆在预定义的SLZ190之一或起飞位置处，从而放弃原始任务。图4B示出从图4A的方框414继续的程序的流程图。
如表I和图4B所示，当导航能力起作用(“运行”)时，可由应急管理***发起应急着陆程序。通信链接可能起作用或者可能不起作用(例如，***状态1和2)。图4B示出应急着陆程序，其具有表现出不同的自动化水平的两个分支(全自动和半自动模式)，以计算风险，如方框426所示。分支可发生在计算风险值之后。
图4B的左侧所描绘的全自动模式可能在任何应急着陆程序场景中均是可行的，而图4B的右侧所示的半自动模式可能仅在通信链接起作用时执行。
在使用全自动模式的示例中，识别具有最低风险值的SLZ 190，并且如果风险可接受(例如，小于或等于飞行终止风险值)，则UAV 110可朝着该SLZ飞行并在那里着陆，如方框428(比较SLZ和FT风险)、430(选择最佳SLZ)、432(向SLZ前进直至到达SLZ)和446A(在SLZ着陆)所示。如果风险不可接受(例如，大于飞行终止风险值)，则可触发飞行终止，如方框448A所示。对于半自动情况，处理可包括由于作为应急管理***中的HAT方法的一部分在决策中包括PiC而增加复杂度，并且起作用的通信链接可允许连续风险数据更新，如方框434(显示风险、轨迹和因子、选项)、436(PiC选择SLZ)、438(PiC修改轨迹)、440(向SLZ前进直至到达SLZ)、442(更新风险数据)、444(重新计算SLZ和FT风险)和446B(在SLZ着陆)所示。
在一些示例实现方式中，应急着陆程序过滤(例如，预过滤)来自数据库421中的数据库的可用SLZ 190，该数据库还可包括航空数据(例如，描述地形、障碍和空域的数据)以及具有风险权重因子的风险图200，如方框422所示。过滤可基于可达性评估，该可达性评估考虑了从UAV 110到SLZ的直接距离以及UAV基于其剩余功率水平估计的当前范围。在全自动模式下，为了涉及要考虑的潜在大量的SLZ的计算密集的处理任务，该评估可利用简单计算以避免消耗UAV的剩余功率水平。过滤在于减少为可达性评估之后的更计算密集的步骤准备的SLZ的数量。如果SLZ的总数较少(例如，10或更少)，则可跳过该可达性评估。
在使用半自动模式的示例中，大多数处理可按照与全自动模式相似的方式执行。然而，PiC能够提供输入或超控所提出的决定。人体工程学用户接口允许PiC查看相关数据并作为HAT方法的一部分提供用于决定的输入。
在半自动模式下，在方框422处被过滤掉的SLZ 190仍可用并在请求时显示给PiC。如方框424所示，按照与全自动模式相同的方式生成轨迹170，并且轨迹170可使用来自数据库421的航空数据，例如描述地形、障碍和空域的数据。另外地，PiC具有调节风险权重因子(未示出)的选项。与各个SLZ 190关联的所得风险值与轨迹170一起显示(例如，风险值可显示在有序、彩色编码的列表中，而轨迹可显示在风险图200上)。可与图2一致将该视觉反馈提供给PiC。
如方框438所示，PiC可修改特定轨迹170(例如，通过移动形成轨迹的航路点和/或通过定义附加航路点参数)。与方框440一致，如果PiC没有在指定的时间窗口内确认所选SLZ 190和轨迹并且没有执行任何动作，则可使用自动超时来确认选择最佳SLZ(具有最低风险值的SLZ)和所计算的轨迹。
一旦由PiC或通过自动超时确认了轨迹170和SLZ 190，可通过更新风险图连续地重新计算到SLZ 190的轨迹的风险以及当前飞行终止风险，如方框442和444所示。如果沿着轨迹在任何点处飞行终止比继续飞往SLZ更安全，如当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时所指示的，则可如方框448B所示触发飞行终止。如果否，则UAV 110可继续飞往SLZ，如方框446B所示。
在一些示例实现方式中，只要通信链接起作用，易于快速改变的数据(例如，区域中的人数、实时交通条件等)可贯穿飞行连续地更新。可通过GCS 130进行数据的更新，以便防止UAV 110上的计算机和总线的处理、存储和带宽需求被用于附加计算密集的任务。更新可包括GCS从服务器140检索聚集的数据。所检索的聚集的数据可被处理成更新包，更新包然后被传送到负责利用更新的数据替换风险图200中的旧数据的UAV计算机。
根据本公开的示例实现方式，设备120可通过各种手段来实现。用于实现设备的手段可包括硬件(单独或者在来自计算机可读存储介质的一个或更多个计算机程序的指导下)。在一些示例中，一个或更多个设备可被配置为用作或者说实现本文所示出和描述的设备。在涉及不止一个设备的示例中，各个设备可按照多种不同方式(例如，经由有线或无线网络等直接或间接)彼此连接或者说彼此通信。
图5示出根据本公开的一些示例实现方式的设备500(可对应于设备120)。通常，本公开的示例性实现方式的设备可包括或具体实现于一个或更多个固定或便携式电子装置中。合适的电子装置的示例包括智能电话、平坦计算机、膝上型计算机、台式计算机、工作站计算机、服务器计算机等。设备可包括诸如连接到存储器504(例如，存储装置)的处理电路502(例如，处理器单元)的多个组件中的一个或更多个。
处理电路502可包括一个或更多个处理器(单独地或者与一个或更多个存储器组合)。处理电路通常是能够处理诸如例如数据、计算机程序和/或其它合适的电子信息的任何计算机硬件。处理电路包括电子电路的集合，其中一些可被封装成集成电路或多个互连的集成电路(集成电路有时更常见地被称为“芯片”)。处理电路可被配置为执行可存储在该处理电路上或者说存储在(相同或另一设备的)存储器504中的计算机程序。
根据特定实现方式，处理电路502可以是多个处理器、多核处理器或者一些其它类型的处理器。另外，处理电路可利用多个异构处理器***来实现，其中主处理器与一个或更多个辅处理器存在于单个芯片上。作为另一例示示例，处理电路可以是包含相同类型的多个处理器的对称多处理器***。在另一示例中，处理电路可被具体实现为或者说包括一个或更多个ASIC、FPGA等。因此，尽管处理电路能够执行计算机程序以执行一个或更多个功能，各种示例的处理电路能够在没有计算机程序的帮助下执行一个或更多个功能。在任一情况下，处理电路可被适当地编程以执行根据本公开的示例实现方式的功能或操作。
存储器504通常是能够以临时和/或持久方式存储例如数据、计算机程序(例如，计算机可读程序代码506)和/或其它合适的信息的任何计算机硬件。存储器可包括易失性和/或非易失性存储器，并且可以是固定的或可移除的。合适的存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、闪速存储器、拇指驱动器、可移除计算机磁碟、光盘、磁带或者上述项的一些组合。光盘可包括紧凑盘-只读存储器(CD-ROM)、紧凑盘-读/写(CD-R/W)、DVD等。在各种情况下，存储器可被称作计算机可读存储介质。计算机可读存储介质是能够存储信息的非暂时性装置，并且是与能够将信息从一个地方输送至另一地方的诸如电子瞬时信号的计算机可读传输介质相区别。如本文所述的计算机可读介质通常可表示计算机可读存储介质或者计算机可读传输介质。
除了存储器504以外，处理电路502还可连接至一个或更多个接口以用于显示、发送和/或接收信息。所述接口可包括通信接口508(例如，通信单元)和/或一个或更多个用户接口。通信接口可被配置为例如向其它设备、网络等发送信息和/或从其它设备、网络等接收信息。通信接口可被配置为通过物理(有线)和/或无线通信链路来发送和/或接收信息。合适的通信接口的示例包括网络接口控制器(NIC)、无线NIC(WNIC)等。
用户接口可包括显示器510和/或一个或更多个用户输入接口512(例如，输入/输出单元)。显示器可被配置为向用户呈现或者说显示信息，其合适的示例包括液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、等离子体显示面板(PDP)等。用户输入接口可以是有线的或无线的，并且可被配置为从用户接收向设备中的信息以用于例如处理、存储和/或显示。用户输入接口的合适示例包括麦克风、图像或视频捕获装置、键盘或键区、操纵杆、触敏表面(与触摸屏分离或集成到触摸屏中)、生物传感器等。用户接口还可包括用于与诸如打印机、扫描仪等的外设通信的一个或更多个接口。
如上所述，程序代码指令可被存储在存储器中并且由由此编程的处理电路执行，以实现本文所描述的***、子***、工具及其相应元件的功能。将理解，任何合适的程序代码指令可从计算机可读存储介质被加载到计算机或其它可编程设备上以生成特定机器，使得该特定机器成为实现本文所指定的功能的手段。这些程序代码指令还可被存储在计算机可读存储介质中，其可指导计算机、处理电路或其它可编程设备以特定方式起作用，从而生成特定机器或特定制品。存储在计算机可读存储介质中的指令可生成制品，其中所述制品成为实现本文所描述的功能的手段。程序代码指令可从计算机可读存储介质检索并且被加载到计算机、处理电路或其它可编程设备中以配置所述计算机、处理电路或其它可编程设备执行要在所述计算机、处理电路或其它可编程设备上或由其执行的操作。
程序代码指令的检索、加载和执行可顺序地执行，使得一次检索、加载和执行一个指令。在一些示例实现方式中，检索、加载和/或执行可并行地执行，使得一次一起检索、加载和/或执行多个指令。程序代码指令的执行可生成计算机实现的处理，使得由计算机、处理电路或其它可编程设备执行的指令提供用于实现本文所描述的功能的操作。
处理电路对指令的执行或者指令在计算机可读存储介质中的存储支持用于执行所指定的功能的操作的组合。以这种方式，设备500可包括处理电路502以及联接到处理电路的计算机可读存储介质或存储器504，其中处理电路被配置为执行存储在存储器中的计算机可读程序代码506。还将理解，一个或更多个功能和功能的组合可通过执行所指定的功能的基于专用硬件的计算机***和/或处理电路、或者专用硬件和程序代码指令的组合来实现。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种用于使得无人机(UAV)执行应急着陆程序的设备，该设备包括：存储器，其被配置为存储计算机可读程序代码；以及处理电路，其被配置为访问存储器并执行计算机可读程序代码以使得所述设备至少：确定从当前位置在UAV的估计的当前范围内的候选安全着陆区；基于影响UAV从当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成用于使UAV在相应候选SLZ中着陆的轨迹；计算风险值，所述风险值量化与UAV沿着相应轨迹到相应候选SLZ的操作关联的第三方风险，最低风险值与从当前位置到所选一个候选SLZ的轨迹关联；计算飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与UAV立即在当前位置着陆关联的第三方风险；执行最低风险值与飞行终止风险值的比较；并且基于所述比较，执行序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，或者使UAV立即在当前位置着陆。
条款2.根据条款1所述的设备，其中，处理电路还被配置为使得位于UAV上的所述设备自主地执行所述序列而无需来自地面控制站(GCS)的输入，其中，GCS和UAV是无人空中***的一部分。
条款3.根据条款1至2中的任一项所述的设备，其中，UAV是无人空中***的一部分，该无人空中***还包括地面控制站(GCS)，所述设备位于GCS处，并且所述设备被使得通过从GCS对UAV进行远程控制来执行所述序列。
条款4.根据条款1至3中的任一项所述的设备，其中，处理电路被配置为执行计算机可读程序代码以进一步使得所述设备：生成或接收UAV操作的地理区域的风险图，该风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区，所述风险权重因子量化与UAV在风险区中的操作关联的第三方风险，其中，轨迹与风险区中的多个风险区交叉，并且基于相应风险权重因子来计算风险值。
条款5.根据条款4所述的设备，其中，所述设备被使得生成轨迹包括对于候选SLZ，所述设备被使得对从当前位置到候选SLZ的直线进行插值，从而生成到候选SLZ的轨迹，并且其中，所述设备被使得计算风险值包括对于轨迹，所述设备被使得：在与一个或更多个风险区的交叉点处将轨迹分离成段；并且从所述段以及所述一个或更多个风险区的风险权重因子计算候选SLZ的风险值。
条款6.根据条款4至5中的任一项所述的设备，其中，所述直线为特定距离，并且包括所述特定距离上的一定总数的离散点，并且所述设备被使得分离轨迹包括对于所述一个或更多个风险区中的各个风险区，所述设备被使得：确定位于风险区内的轨迹上的离散点的数量与轨迹的离散点的总数之比；并且计算所述比与所述特定距离的乘积，从而计算风险区的交叉长度。
条款7.根据条款4至6中的任一项所述的设备，其中，所述设备被使得计算候选SLZ的风险值包括所述设备被使得：计算所述一个或更多个风险区中的相应风险区的风险区风险值，风险区的风险区风险值是风险区的交叉长度与风险区的风险类别的风险权重因子的乘积；并且对风险区风险值求和以计算候选SLZ的风险值。
条款8.根据条款4所述的设备，其中，所述设备被使得执行所述序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，处理电路被配置为执行计算机可读程序代码以使得所述设备进一步：生成或接收UAV操作的地理区域的更新的风险图，该更新的风险图包括具有相应更新的风险权重因子的相应更新的风险类别的风险区；基于相应更新的风险权重因子来计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；并且当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，中断所述序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
条款9.根据条款1至8中的任一项所述的设备，其中，所述设备被使得执行所述序列以当最低风险值小于或等于飞行终止风险值时操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且当最低风险值大于飞行终止风险值时使UAV立即在当前位置着陆。
条款10.根据条款1至9中的任一项所述的设备，其中，所述设备被使得执行所述序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，处理电路被配置为执行计算机可读程序代码以使得所述设备进一步：计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；并且当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时中断所述序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
条款11.根据条款1至10中的任一项所述的设备，其中，所述设备被使得执行所述序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，处理电路被配置为执行计算机可读程序代码以使得所述设备进一步：确定从更新的当前位置在UAV的更新的估计的当前范围内的更新的候选SLZ，该更新的候选SLZ包括所选一个候选SLZ；生成用于使UAV在相应更新的候选SLZ中着陆的更新的轨迹；计算更新的风险值和更新的飞行终止风险值，最低更新的风险值与从更新的当前位置到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联；执行最低更新的风险值与更新的飞行终止风险值的比较；并且基于所述比较，执行更新的序列以操作UAV沿着更新的轨迹到所选一个更新的候选SLZ，或者使UAV立即在更新的当前位置着陆。
条款12.一种执行无人机(UAV)的应急着陆程序的方法，该方法包括：确定从当前位置在UAV的估计的当前范围内的候选安全着陆区(SLZ)；基于影响UAV从当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成用于使UAV在相应候选SLZ中着陆的轨迹；计算风险值，所述风险值量化与UAV沿着相应轨迹到相应候选SLZ的操作关联的第三方风险，所述风险值中的最低风险值与从当前位置到所选一个候选SLZ的轨迹关联；计算飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与UAV立即在当前位置着陆关联的第三方风险；执行最低风险值与飞行终止风险值的比较；以及基于所述比较，执行序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，或者使UAV立即在当前位置着陆。
条款13.根据条款12所述的方法，其中，UAV是无人空中***的一部分，该无人空中***还包括地面控制站(GCS)，该方法在UAV上执行，并且自主地执行所述序列而无需来自GCS的输入。
条款14.根据条款12至13中的任一项所述的方法，其中，UAV是无人空中***的一部分，该无人空中***还包括地面控制站(GCS)，该方法在GCS处执行，并且通过从GCS对UAV进行远程控制来执行所述序列。
条款15.根据条款12至14中的任一项所述的方法，还包括：生成或接收UAV操作的地理区域的风险图，该风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区，所述风险权重因子量化与UAV在风险区中的操作关联的第三方风险，其中，轨迹与风险区中的多个风险区交叉，并且基于相应风险权重因子来计算风险值。
条款16.根据条款15所述的方法，其中，生成轨迹的步骤包括对于候选SLZ，对从当前位置到候选SLZ的直线进行插值，从而生成到候选SLZ的轨迹，并且其中，计算风险值的步骤包括对于轨迹：在与一个或更多个风险区的交叉点处将轨迹分离成段；并且从所述段以及所述一个或更多个风险区的风险权重因子计算候选SLZ的风险值。
条款17.根据条款16所述的方法，其中，所述直线是特定距离，并且包括所述特定距离上的一定总数的离散点，并且分离轨迹的步骤包括对于所述一个或更多个风险区中的各个风险区：确定位于风险区内的轨迹上的离散点的数量与轨迹的离散点的总数之比；并且计算所述比与所述特定距离的乘积，从而计算风险区的交叉长度。
条款18.根据条款15至17中的任一项所述的方法，其中，计算候选SLZ的风险值的步骤包括：计算所述一个或更多个风险区中的相应风险区的风险区风险值，风险区的风险区风险值是风险区的交叉长度与风险区的风险类别的风险权重因子的乘积；以及对风险区风险值求和以计算候选SLZ的风险值。
条款19.根据条款15所述的方法，其中，执行所述序列以操作UAV沿着轨迹到达所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，该方法还包括：生成或接收UAV操作的地理区域的更新的风险图，该更新的风险图包括具有相应更新的风险权重因子的相应更新的风险类别的风险区；基于相应更新的风险权重因子来计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；以及当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时，中断所述序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
条款20.根据条款12至19中的任一项所述的方法，其中，执行所述序列以当最低风险值小于或等于飞行终止风险值时操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且当最低风险值大于飞行终止风险值时使UAV立即在当前位置着陆。
条款21.根据条款12至20中的任一项所述的方法，其中，执行所述序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，所述方法还包括：计算更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；并且当更新的最低风险值大于更新的飞行终止风险值时中断所述序列以使UAV立即在更新的当前位置着陆。
条款22.根据条款12至21中的任一项所述的方法，其中，执行所述序列以操作UAV沿着轨迹到所选一个候选SLZ，并且沿着轨迹利用更新的当前位置，所述方法还包括：确定从更新的当前位置在UAV的更新的估计的当前范围内的更新的候选SLZ，该更新的候选SLZ包括所选一个候选SLZ；生成用于使UAV在相应更新的候选SLZ中着陆的更新的轨迹；计算更新的风险值和更新的飞行终止风险值，最低更新的风险值与从更新的当前位置到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联；执行最低更新的风险值与更新的飞行终止风险值的比较；以及基于所述比较，执行更新的序列以操作UAV沿着更新的轨迹到所选一个更新的候选SLZ，或者使UAV立即在更新的当前位置着陆。
受益于以上描述和相关附图中所呈现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到本文所阐述的公开的许多修改和其它实现方式。因此，应当理解，本公开不限于所公开的特定实现方式，修改和其它实现方式旨在包括在所附权利要求书的范围内。此外，尽管以上描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例组合的背景下描述了示例实现方式，应该理解，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可通过另选实现方式提供元件和/或功能的不同组合。在这方面，例如，如所附权利要求中的一些中所阐述的，也可以想到元件和/或功能的与上面明确描述的那些组合不同的组合。尽管本文中采用了特定术语，它们仅在一般描述性意义上使用，而非用于限制。

Claims (15)

1.一种用于使得无人机UAV(110)执行应急着陆程序的设备(120,500)，该设备包括：
存储器(504)，该存储器被配置为存储计算机可读程序代码(506)；以及
处理电路(502)，该处理电路被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可读程序代码以使得所述设备至少：
确定(302)从当前位置(112)在所述UAV的估计的当前范围内的候选安全着陆区(SLZ)(190)；
基于影响所述UAV从所述当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成(304)用于使所述UAV在所述相应候选SLZ中着陆的轨迹(170)；
计算(308)风险值，所述风险值量化与所述UAV沿着相应轨迹到所述相应候选SLZ的操作关联的第三方风险，所述风险值中的最低风险值与从所述当前位置到所选一个候选SLZ的轨迹关联；
计算(310)飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与所述UAV立即在所述当前位置着陆关联的第三方风险；
执行(312)所述最低风险值与所述飞行终止风险值的比较；以及
基于所述比较，执行(314)序列以操作所述UAV沿着所述轨迹到所述所选一个候选SLZ，或者使所述UAV立即在所述当前位置着陆。
2.根据权利要求1所述的设备(120,500)，其中，下列中的至少一个成立：
所述处理电路(502)还被配置为使得位于所述UAV(110)上的所述设备自主地执行所述序列而无需来自地面控制站GCS(130)的输入，其中，所述GCS和所述UAV是无人空中***(101)的一部分；以及
所述UAV(110)是无人空中***(101)的一部分，该无人空中***还包括地面控制站GCS(130)，所述设备位于所述GCS处，并且所述设备被使得通过从所述GCS对所述UAV进行远程控制来执行所述序列。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备(120,500)，其中，所述处理电路(502)被配置为执行所述计算机可读程序代码(506)以进一步使得所述设备：
生成或接收(306)所述UAV(110)操作的地理区域的风险图(200)，该风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区(220)，所述风险权重因子量化与所述UAV在所述风险区中的操作关联的第三方风险，
其中，所述轨迹(170)与所述风险区中的多个风险区交叉，并且所述风险值是基于所述相应风险权重因子来计算(308)的。
4.根据权利要求3所述的设备(120,500)，其中，所述设备被使得生成(304)所述轨迹(170)包括对于候选SLZ(190)，所述设备被使得对从所述当前位置(112)到所述候选SLZ的直线进行插值，从而生成到所述候选SLZ的轨迹，并且
其中，所述设备被使得计算(308)所述风险值包括对于所述轨迹，所述设备被使得：
在与一个或更多个风险区(220)的交叉点处将所述轨迹分离(308A)成段(170A,170B)；以及
从所述段以及所述一个或更多个风险区的风险权重因子计算(308B)所述候选SLZ的风险值。
5.根据权利要求4所述的设备(120,500)，其中，所述直线为特定距离，并且包括所述特定距离上的一定总数的离散点，并且所述设备被使得分离(308A)所述轨迹(170)包括对于所述一个或更多个风险区中的各个风险区(220)，所述设备被使得：
确定(308A1)位于所述风险区内的所述轨迹上的离散点的数量与所述轨迹的所述离散点的所述总数之比；以及
计算(308A2)所述比与所述特定距离的乘积，从而计算所述风险区的交叉长度。
6.根据权利要求5所述的设备(120,500)，其中，所述设备被使得计算(308B)所述候选SLZ(190)的所述风险值包括所述设备被使得：
计算(308B1)所述一个或更多个风险区(220)中的相应风险区的风险区风险值，所述风险区的风险区风险值是所述风险区的所述交叉长度与所述风险区的风险类别的风险权重因子的乘积；以及
对所述风险区风险值求和(308B2)以计算所述候选SLZ的所述风险值。
7.根据权利要求3所述的设备(120,500)，其中，所述设备被使得执行(314)所述序列以操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且沿着所述轨迹利用更新的当前位置(112)，所述处理电路(502)被配置为执行所述计算机可读程序代码(506)以使得所述设备进一步：
生成或接收(316)所述UAV(110)操作的所述地理区域的更新的风险图(200)，所述更新的风险图包括具有相应更新的风险权重因子的相应更新的风险类别的所述风险区(220)；
基于所述相应更新的风险权重因子来计算(318)更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；以及
当所述更新的最低风险值大于所述更新的飞行终止风险值时，中断(320)所述序列以使所述UAV立即在所述更新的当前位置着陆。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备(120,500)，其中，下列中的至少一个成立：
所述设备被使得执行(314)所述序列以当所述最低风险值小于或等于所述飞行终止风险值时操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且当所述最低风险值大于所述飞行终止风险值时使所述UAV立即在所述当前位置(112)着陆；
所述设备被使得执行(314)所述序列以操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且沿着所述轨迹利用更新的当前位置(112)，所述处理电路(502)被配置为执行所述计算机可读程序代码(506)以使得所述设备进一步：计算(318)更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；并且当所述更新的最低风险值大于所述更新的飞行终止风险值时中断(320)所述序列以使所述UAV立即在所述更新的当前位置着陆；以及
所述设备被使得执行(314)所述序列以操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且沿着所述轨迹利用更新的当前位置(112)，所述处理电路(502)被配置为执行所述计算机可读程序代码(506)以使得所述设备进一步：确定(322)从所述更新的当前位置在所述UAV的更新的估计的当前范围内的更新的候选SLZ，所述更新的候选SLZ包括所述所选一个候选SLZ；生成(324)用于使所述UAV在相应更新的候选SLZ中着陆的更新的轨迹；计算(326)更新的风险值和更新的飞行终止风险值，所述更新的风险值中的最低更新的风险值与从所述更新的当前位置到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联；执行(328)所述最低更新的风险值与所述更新的飞行终止风险值的比较；并且基于所述比较，执行(330)更新的序列以操作所述UAV沿着所述更新的轨迹到所述所选一个更新的候选SLZ，或者使所述UAV立即在所述更新的当前位置着陆。
9.一种执行无人机UAV(110)的应急着陆程序的方法(300)，该方法包括以下步骤：
确定(302)从当前位置(112)在所述UAV的估计的当前范围内的候选安全着陆区SLZ(190)；
基于影响所述UAV从所述当前位置到相应候选SLZ的飞行的环境和操作因素来生成(304)用于使所述UAV在所述相应候选SLZ中着陆的轨迹(170)；
计算(308)风险值，所述风险值量化与所述UAV沿着相应轨迹到相应候选SLZ的操作关联的第三方风险，所述风险值中的最低风险值与从所述当前位置到所选一个候选SLZ的轨迹关联；
计算(310)飞行终止风险值，该飞行终止风险值量化与所述UAV立即在所述当前位置着陆关联的第三方风险；
执行(312)所述最低风险值与所述飞行终止风险值的比较；以及
基于所述比较，执行(314)序列以操作所述UAV沿着所述轨迹到所述所选一个候选SLZ，或者使所述UAV立即在所述当前位置着陆。
10.根据权利要求9所述的方法(300)，其中，下列中的至少一个成立：
所述UAV(110)是无人空中***(101)的一部分，该无人空中***还包括地面控制站(GCS)(130)，该方法在所述UAV上执行，并且自主地执行所述序列而无需来自所述GCS的输入；以及
所述UAV(110)是无人空中***(101)的一部分，该无人空中***还包括地面控制站GCS(130)，该方法在所述GCS处执行，并且通过从所述GCS对所述UAV进行远程控制来执行所述序列。
11.根据权利要求9至10中的任一项所述的方法(300)，该方法还包括以下步骤：
生成或接收(306)所述UAV(110)操作的地理区域的风险图(200)，该风险图包括具有相应风险权重因子的相应风险类别的风险区(220)，所述风险权重因子量化与所述UAV在所述风险区中的操作关联的第三方风险，
其中，所述轨迹(170)与风险区中的多个风险区交叉，并且基于所述相应风险权重因子来计算(308)所述风险值。
12.根据权利要求11所述的方法(300)，其中，生成(304)所述轨迹(170)的步骤包括对于候选SLZ(190)，对从所述当前位置(112)到所述候选SLZ的直线进行插值，从而生成到所述候选SLZ的轨迹，并且
其中，计算(308)所述风险值的步骤包括对于所述轨迹：
在与一个或更多个风险区(220)的交叉点处将所述轨迹分离(308A)成段(170A,170B)；以及
从所述段以及所述一个或更多个风险区的风险权重因子计算(308B)所述候选SLZ的风险值。
13.根据权利要求12所述的方法(300)，其中，所述直线是特定距离，并且包括所述特定距离上的一定总数的离散点，并且分离(308A)所述轨迹(170)的步骤包括对于所述一个或更多个风险区中的各个风险区(220)：
确定(308A1)位于所述风险区内的所述轨迹上的离散点的数量与所述轨迹的所述离散点的所述总数之比；以及
计算(308A2)所述比与所述特定距离的乘积，从而计算所述风险区的交叉长度。
14.根据权利要求13所述的方法(300)，其中，计算(308B)所述候选SLZ(190)的所述风险值的步骤包括：
计算(308B1)所述一个或更多个风险区(220)中的相应风险区的风险区风险值，所述风险区的风险区风险值是所述风险区的所述交叉长度与所述风险区的风险类别的风险权重因子的乘积；以及
对所述风险区风险值求和(308B2)以计算所述候选SLZ的所述风险值。
15.根据权利要求9至14中的任一项所述的方法(300)，其中，下列中的至少一个成立：
执行(314)所述序列以当所述最低风险值小于或等于所述飞行终止风险值时操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且当所述最低风险值大于所述飞行终止风险值时使所述UAV立即在所述当前位置(112)着陆；
执行(314)所述序列以操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且沿着所述轨迹利用更新的当前位置(112)，所述方法还包括：计算(318)更新的最低风险值和更新的飞行终止风险值；并且当所述更新的最低风险值大于所述更新的飞行终止风险值时中断(320)所述序列以使所述UAV立即在所述更新的当前位置着陆；以及
执行(314)所述序列以操作所述UAV(110)沿着所述轨迹(170)到所述所选一个候选SLZ(190)，并且沿着所述轨迹利用更新的当前位置(112)，所述方法还包括：确定(322)从所述更新的当前位置在所述UAV的更新的估计的当前范围内的更新的候选SLZ，所述更新的候选SLZ包括所述所选一个候选SLZ；生成(324)用于使所述UAV在相应更新的候选SLZ中着陆的更新的轨迹；计算(326)更新的风险值和更新的飞行终止风险值，所述更新的风险值中的最低更新的风险值与从所述更新的当前位置到所选一个更新的候选SLZ的更新的轨迹关联；执行(328)所述最低更新的风险值与所述更新的飞行终止风险值的比较；以及基于所述比较，执行(330)更新的序列以操作所述UAV沿着所述更新的轨迹到所述所选一个更新的候选SLZ，或者使所述UAV立即在所述更新的当前位置着陆。
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