[发明专利]无人自主运载工具的磁场导航

说明书

实施例包括用于基于从充电站发出的磁场的测量到的磁场矢量和强度来导航无人自主运载工具(UAV)的设备和方法。UAV的处理器可以使用磁场矢量和强度来导航到充电站。该处理器可以确定UAV是否基本上与充电站对准，并且该处理器可以响应于确定UAV基本上与充电站对准而使用磁场矢量和强度来调遣UAV以接近充电站。使用磁场矢量和强度来调遣UAV以接近充电站可以涉及向充电站的中心下降。UAV可以使用磁场矢量和强度来遵循指定路线去往和/或离开充电站。

背景技术

自主和半自主的无人自主运载工具(UAV)(也被称为“无人机”)的使用正变得越来越普遍。UAV的范围可以受到其存储的电源的限制。充电站可以扩展UAV的范围，并且通过适当地设置充电站，UAV的范围可以实际上不受限制。

无线充电站非常适合于该任务，因为UAV不需要与无线充电站完全对准以便为电源充电。此外，充电站通常不具有可能变脏或被元件腐蚀的暴露导体。

然而，在充电站和无人机上的接收线圈之间适度良好的对准(例如，在几厘米至几十厘米内)是UAV能够利用无线电力所需要的。虽然全球定位系统(GPS)、惯性导航、无线电导航和其它相当标准的系统可以使UAV在充电站的几米内移动，但是这些导航系统不够精确以获得与无线充电站正确对接所需的厘米级精度。虽然存在更精确的导航系统，例如差分全球定位系统设备，但是这些系统昂贵、相对较重，并且需要增加校准以实现提高的定位精度。

发明内容

各个实施例包括导航无人驾驶飞行器(UAV)的方法，其可以包括：计算从充电站发出的磁场的磁场矢量和强度；使用经计算出的磁场矢量和强度将UAV导航到充电站；确定UAV是否基本上与充电站对准；以及响应于确定UAV基本上与充电站对准，使用磁场矢量和强度来调遣(maneuver)UAV以接近充电站。

在一些实施例中，确定UAV是否基本上与充电站对准可以包括：确定UAV是否基本上与充电站的中心对准。一些实施例还可以包括：响应于确定UAV基本上不与充电站的中心对准，重新计算磁场矢量和强度；以及使用经重新计算出的磁场矢量和强度来调遣UAV以接近充电站。

在一些实施例中，使用磁场矢量和强度来调遣UAV以接近充电站可以包括：在向充电站下降的同时，使用磁场矢量和强度来将UAV基本上保持在充电站上方。在一些实施例中，使用磁场矢量和强度来调遣UAV以接近充电站可以包括：在使用磁场矢量和强度来将UAV基本上保持在充电站的中心上方的同时，使UAV向充电站下降。

一些实施例还可以包括：确定UAV是否足够靠近充电站；以及响应于确定UAV足够靠近充电站，启动对UAV的电力储存器的充电。

一些实施例还可以包括：检测磁场；检测所检测到的磁场的一个或多个特性；以及基于所检测到的一个或多个特性来验证充电站正在生成磁场。

在一些实施例中，使用经计算出的磁场矢量和强度将UAV导航到充电站可以包括：获得定义用于接近充电站的指定路线的路线信息；以及使用该路线信息以及经计算出的磁场矢量和强度来沿着指定路线导航UAV。

一些实施例还可以包括：使用磁场矢量和强度来导航UAV离开充电站。在这样的实施例中，使用磁场矢量和强度来导航UAV离开充电站可以包括：获得针对离开充电站的指定路线的路线信息；以及使用该路线信息和经计算出的磁场矢量和强度来沿着离开充电站的指定路线导航UAV。

在一些实施例中，计算从充电站发出的磁场的磁场矢量和强度可以包括：从包括第一线圈、第二线圈和第三线圈的磁场传感器接收信息，其中，每个线圈与其它两个线圈正交定向；以及基于从第一线圈、第二线圈和第三线圈接收的信息来计算磁场矢量。

在一些实施例中，计算从充电站发出的磁场的磁场矢量和强度可以包括：从包括第一线圈、第二线圈和第三线圈的磁场传感器接收信息，其中，第一线圈、第二线圈和第三线圈中的至少一个可以包括UAV的充电线圈；以及基于从第一线圈、第二线圈和第三线圈接收的信息来计算磁场矢量。