[发明专利]使用横向推进和垂直移动控制飞行器的系统和方法

说明书

飞行器控制系统包括飞行器(102)和计算设备(104、300)。飞行器包括高度控制器(126)和横向推进控制器(120)。计算设备包括处理器和存储器。存储器存储指令，该指令在被处理器执行时，使得计算设备获得与飞行器的位置相对应的位置数据；获得风数据；基于位置数据或风数据中的至少一个确定高度命令、纬度命令和经度命令；使得高度控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个；并且使得横向推进控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个。

相关申请的交叉引用

本申请是于2017年9月21日提交的第15/711,003号美国专利申请的继续，其公开内容通过引用结合于本文。

背景技术

传统的飞艇，为了保持其在空中的位置或者移动到新的位置，需要以至少与经历的风速大小上相等的空速(airspeed)推进自身的能力。然而，由于飞艇的尺寸、功率以及成本与空速的立方成比例，传统的飞艇对于某些应用可能不是成本有效的。其他飞行器，诸如气球，可以垂直地移动，以利用各种风向来保持其在空中的位置或移动到新的位置。然而，在一些情况下，由于与地理区域或季节相关联的风特性，这种飞行器基于风以保持或移动其位置的能力可能被限制。

发明内容

一方面，本公开描述了包括飞行器和计算设备的飞行器控制系统。飞行器包括高度(altitude)控制器和横向推进控制器。计算设备包括处理器和存储器。存储器存储指令，当指令由处理器执行时，使计算设备：获得与飞行器的位置相对应的位置数据；获取风数据；基于位置数据或风数据中的至少一个确定高度命令、纬度命令以及经度命令；使得高度控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个；并且使得横向推进控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个。

在实施例中，存储器还存储指令，指令在被处理器执行时，使得计算设备获得与飞行器的期望的高度、飞行器的期望的纬度坐标或飞行器的期望的经度坐标中的至少一个相对应的导航命令。高度命令、纬度命令和经度命令的确定还基于该导航命令。

在实施例中，高度命令由高度控制器实施，使得飞行器在容限阈值内位于期望的高度处，并且纬度命令和经度命令由横向推进控制器实施，使得飞行器在容限阈值内位于期望的纬度坐标和期望的经度坐标处。

在实施例中，位置数据包括以下中的至少一个：与飞行器的高度相对应的高度数据、与飞行器的纬度坐标相对应的纬度数据、或与飞行器的经度坐标相对应的经度数据，并且其中高度命令、纬度命令和经度命令的确定还基于高度数据、纬度数据或经度数据中的至少一个。

在实施例中，计算设备通过无线通信链路通信地耦合到飞行器，并且存储器还存储指令，该指令在被处理器执行时，使得计算设备经由无线通信链路向飞行器发送高度命令、纬度命令和经度命令，以使得高度控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个，并且以使得横向推进控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个。

在实施例中，飞行器还包括传感器，并且存储器还存储指令，该指令在被处理器执行时，使得计算设备通过无线通信链路从传感器获得位置数据。

在实施例中，风数据对应于飞行器的位置或飞行器的高度中的至少一个处或附近的风。

在实施例中，风数据从包括公开可用的天气数据源或包括从多个飞行器聚集的数据的数据源中的至少一个获得。

在实施例中，飞行器还包括空气-气体高度控制系统；和推进器。存储器还存储指令，该指令在被处理器执行时，使得计算设备：通过使高度控制器基于高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个致动空气-气体高度控制系统，来使得高度控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个；以及通过使得横向推进控制器基于高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个来致动推进器，使横向推进控制器实施高度命令、纬度命令或经度命令中的至少一个。