[发明专利]用于自主交通工具导航的系统和方法

权利要求书

1.一种用于自动导航交通工具的系统，所述系统包括：

数据储存器，用于存储在物理上描述一个或多个区域的一个或多个数据集；

第一电子接口，用于从外部数据源接收与所述一个或多个区域相关的数据；

第二电子接口，用于从物理传感器接收与所述交通工具的运动相关的参数；

包括处理电路的导航处理器，所述处理电路被适配成：通过在计算上求解约束最小化问题，确定用于使所述交通工具从所述一个或多个区域中的给定点通行到所述一个或多个区域中的另一个点的初始最优路线，

其中：

(iii)所述约束最小化问题的约束是所述交通工具的物理能力和限制以及所述一个或多个区域内的适于使所述交通工具通行的物理空间；以及

(iv)所述约束最小化问题的优化参数是成本函数，该成本函数包括表示下述各项中每一个的成本值的加权聚合：乘客的安全性、所述交通工具外的人的安全性、所述交通工具和周围交通工具和财产的安全性、对交通条例的遵守、最小化行程时间以及最小化成本，所述安全性是作为速度、道路、交通、一天中的时间、照明的函数根据事故概率的已知统计和近似建模来完成的。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，确定初始最优路线包括：应用运动方程以找到最小化所述成本函数的交通工具轨迹。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述导航处理器包括路线规划逻辑和路线执行单元，其中：

a.所述路线规划逻辑被配置成：

i.接收：起点、目的地点、来自所述数据储存器的地图、所述地图中的区域的环境特性、以及导航偏好集合，以及

ii.构造就所接收到的导航偏好集合而言对所述交通工具最优的初始最优路线；

b.所述路线执行单元监视所述交通工具在所述初始最优路线上的通行，从而连续地针对所述初始最优路线的中断进行监视，其中所述初始最优路线的中断是新境况；基于将所述新境况作为因素求解约束最小化问题，期望改变或修改或者执行所述初始最优路线。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：用于控制所述交通工具的一个或多个控制的第四电子接口。

5.根据权利要求3所述的系统，进一步包括用于控制所述交通工具的一个或多个控制的第四电子接口，并且其中，所述系统被适配成使用所述第四电子接口以使所述交通工具响应于所述新境况而执行操纵。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述系统被适配成使用所述第四电子接口，以使所述交通工具通行最优路径。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统包括交通工具物理模型、交通工具运动控制器模型和交通工具专用环境模型，其中：

a.所述交通工具物理模型包括：交通工具的质量、交通工具的尺寸、交通工具的质量分布、交通工具的惯性力矩、交通工具的空气动力学或流体动力学性质；

b.所述交通工具物理模型用于求解和仿真运动方程以预测在特定状况集合中所述交通工具的行为，从而便于经由所述第四电子接口而对所述交通工具的控制；

c.所述运动控制器模型用于计算要发送到所述一个或多个控制的信号，以便实现在给定境况集合中对所述交通工具的给定操纵；

d.所述交通工具专用环境模型包括由外部源在所述交通工具上施加的力的模型。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述交通工具物理模型被配置成：当求解和仿真运动方程以预测在特定状况集合中所述交通工具的行为时，将对所述交通工具的一个或多个组件造成的故障或损害作为因素。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述系统被配置成：在所述交通工具的故障或对所述交通工具的损害发生时，实时地更新所述交通工具物理模型。

10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述交通工具专用环境模型包括由风在所述交通工具上施加的力的模型，并且来自外部数据源的与所述一个或多个区域相关的数据包括所述一个或多个区域中的风向和风速。