CN112748743A - 空中运载器导航系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开空中运载器导航系统。在一个示例中，一种在环境中操作多个空中运载器的方法，其包括在沿着第一飞行路径导航的第一空中运载器的第一命令模块处接收来自第一空中运载器上的一个或多个传感器的传感器数据。该传感器数据反映环境的一个或多个特征。该方法进一步包括经由第一命令模块，至少部分地基于传感器数据，确定第二空中运载器从预定编队到不同编队的改变，其中该预定编队和不同编队是相对于第一空中运载器的。该方法还包括：经由第一命令模块生成控制信号，该控制信号反映从预定编队到不同编队的改变；以及将控制信号从第一空中运载器发送至第二空中运载器。

Description

空中运载器导航系统

技术领域

本公开针对一种用于控制无人空中运载器和可选载人空中运载器的系统、方法和通信系统。

背景技术

空中运载器可以用于例如军事操作或民用操作的多种操作。在某些操作中，使用无人空中运载器可能比仅依靠使用载人空中运载器更安全、更高效。例如，人道主义救济操作、救援操作、货物交付等可能在危险的野外条件下和/或以最少的基础设施完成，从而使与载人操作有关的人员面临受伤的风险。由于无人空中运载器不需要专门的飞行员来完成操作，因此利用无人空中运载器用于此类任务有助于降低人员受伤的风险。例如，一些无人空中运载器被配置为自主感应并应对危险和不可预测的环境。此外，无人空中运载器的使用可以通过允许人员专注于除空中任务以外(或除了空中任务之外)的操作来提高一个或多个操作的效率。在没有人类操作人员的直接控制的情况下，将无人运载器引入到操作中需要安全的、适应的和可感知的控制逻辑和通信模型。在设计可靠的通信网络和控制方案以执行空中运载器的自主或半自主操作中，期望谨慎的方法。

发明内容

本公开提供一种用于控制无人空中运载器和可选载人空中运载器的系统、方法和通信系统。

根据第一方面，一种在环境中操作多个空中运载器的方法包括：在沿着第一飞行路径导航的第一空中运载器的第一命令模块处，接收来自第一空中运载器上的一个或多个传感器的传感器数据，其中传感器数据反映环境的一个或多个特征；经由第一命令模块，至少部分地基于传感器数据，确定第二空中运载器从预定编队到不同编队的改变，其中预定编队和不同编队是相对于第一空中运载器的；经由第一命令模块生成控制信号，该控制信号反映从预定编队到不同编队的改变；以及将控制信号从第一空中运载器发送至第二空中运载器。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：经由第一命令模块或任务管理器，确定用于第二空中运载器的第二飞行路径，其反映从预定编队到不同编队的改变，其中控制信号反映用于第二空中运载器的第二飞行路径。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：在第一命令模块处，接收来自第二空中运载器的反馈；并且经由第一命令模块，至少部分地基于反馈，确定用于第二空中运载器的更新的飞行路径，以改变为不同编队。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：经由第二空中运载器的第二命令模块调动(maneuver)第二空中运载器以沿着第二飞行路径导航。

在某些方面，控制信号包括第一飞行命令，以使第二空中运载器从与预定编队相关联的飞行路径转向并遵循第二飞行路径，该方法进一步包括以下步骤：经由第二空中运载器的第二命令模块调动第二空中运载器以沿着第二飞行路径导航；以及经由第二命令模块并且从第一命令模块接收第二飞行命令，以将第二空中运载器从第二飞行路径返回到与预定编队相关联的飞行路径。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：经由第二命令模块接收警报信号；经由第二命令模块启动分散模式飞行路径，其中分散模式飞行路径不同于第二飞行路径；经由第二空中运载器的第二命令模块调动第二空中运载器以沿着分散模式飞行路径导航；以及经由第二命令模块接收终止警报，其中终止警报使第二命令模块指导第二空中运载器返回第二飞行路径。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：经由第二命令模块并且从第一命令模块接收指示接近第二飞行路径的一个或多个区域的区域数据；并且经由第二命令模块调动第二空中运载器以至少部分地基于区域数据进入一个或多个区域。

在某些方面，不同编队是相对于第一空中运载器的第二预定编队，其不同于预定编队。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：从第一命令模块并且由第二空中运载器的第二命令模块接收控制信号；基于控制信号，生成用于第二空中运载器的第二飞行路径，其反映从预定编队到不同编队的改变；并且经由第二命令模块调动第二空中运载器以沿着第二飞行路径导航。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：经由第二空中运载器的第二命令模块跟踪第一空中运载器的定位以产生跟踪定位；并且经由第二命令模块，基于控制信号和第一空中运载器的跟踪定位，调动第二空中运载器以遵循第一空中运载器。

在某些方面，该方法进一步包括以下步骤：在第一命令模块处，从第二空中运载器上的与一个或多个传感器不同的一个或多个附加传感器接收附加传感器数据。

在某些方面，传感器数据包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图(mapping，映射)数据、有效载荷数据、编队数据和着陆数据中的一个或多个。

在某些方面，从预定编队到不同编队的改变包括第一改变，该方法进一步包括以下步骤：经由第一命令模块，至少部分地基于传感器数据，确定用于第三空中运载器的从预定编队到不同编队的第二改变，其中第二改变不同于第一改变；经由第一命令模块生成第二控制信号，该第二控制信号反映从预定编队到不同编队的第二改变；并且将第二控制信号从第一空中运载器发送至第三空中运载器。

在某些方面，控制信号被配置为使得能够自主控制第二空中运载器和第三空中运载器以维持不同编队，其中不同编队是相对于第一空中运载器的预定空中编队。

在某些方面，传感器数据包括来自第二空中运载器上的第二组传感器的数据，该第二组传感器不同于一个或多个传感器。

根据第二方面，一种用于在环境中操作多个空中运载器的自主空中运载器导航系统包括：一个或多个传感器，其被配置为生成反映环境的一个或多个特征的传感器数据，其中一个或多个传感器在第一空中运载器上；以及第一命令模块，其被设置在第一空中运载器上并且被配置为：至少部分地基于传感器数据，确定用于第二空中运载器的从预定编队到不同编队的改变，其中预定编队和不同编队是相对于第一空中运载器的；生成反映从预定编队到不同编队的改变的控制信号；并且将控制信号从第一空中运载器发送至第二空中运载器。

在某些方面，自主空中运载器导航系统进一步包括：任务管理器，其中第一命令模块或任务管理器被配置为确定用于第二空中运载器的第二飞行路径，其反映从预定编队到不同编队的改变，其中控制信号反映用于第二空中运载器的第二飞行路径。

在某些方面，第一命令模块或任务管理器中的一个或多个进一步被配置为：从第二空中运载器接收反馈；并且至少部分地基于反馈，确定用于第二空中运载器的更新的飞行路径，以改变为不同编队。

在某些方面，自主空中运载器导航系统进一步包括：设置在第二空中运载器上的第二命令模块，其中第二命令模块被配置为：调动第二空中运载器以沿着第二飞行路径导航。

在某些方面，控制信号包括第一飞行命令，以将第二空中运载器从与预定编队相关联的飞行路径转向并遵循第二飞行路径，并且其中第二命令模块进一步被配置为：调动第二空中运载器以沿着第二飞行路径导航；以及从第一命令模块接收第二飞行命令，以将第二空中运载器从第二飞行路径返回到与预定编队相关联的飞行路径。

在某些方面，第二命令模块进一步被配置为：接收警报信号；启动分散模式飞行路径，其中分散模式飞行路径不同于第二飞行路径；调动第二空中运载器以沿着分散模式飞行路径导航；以及接收终止警报，其中终止警报使第二命令模块指导第二空中运载器返回到第二飞行路径。

在某些方面，第二命令模块进一步被配置为：从第一命令模块接收指示接近第二飞行路径的一个或多个区域的区域数据；并且至少部分地基于区域数据调动第二空中运载器以进入一个或多个区域。

在某些方面，自主空中运载器导航系统进一步被配置为：从第一命令模块接收控制信号；基于控制信号，生成用于第二空中运载器的第二飞行路径，其反映从预定编队到不同编队的改变；并调动第二空中运载器以沿着第二飞行路径路径导航。

在某些方面，第二命令模块进一步被配置为：跟踪第一空中运载器的定位以产生跟踪定位；以及基于控制信号和第一空中运载器的跟踪定位，调动第二空中运载器以遵循第一空中运载器。

在某些方面，传感器数据包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据和着陆数据中的一个或多个。

在某些方面，从预定编队到不同编队的改变包括第一改变，其中第一命令模块进一步被配置为：至少部分地基于传感器数据，确定用于第三空中运载器的从预定编队到不同编队的第二改变，其中第二改变不同于第一改变；生成反映从预定编队到不同编队的第二改变的第二控制信号；并且将第二控制信号从第一空中运载器发送至第三空中运载器。

在某些方面，控制信号被配置为使得能够自主控制第二空中运载器和第三空中运载器以维持不同编队，其中不同编队是相对于第一空中运载器的预定空中编队。

在某些方面，传感器数据包括第一传感器数据，其中第一空中运载器上的一个或多个传感器包括第一组传感器，该系统进一步包括：第二空中运载器上的第二组传感器，其中第二组传感器不同于第一组传感器，其中第二命令模块进一步被配置为：从第二组传感器接收第二传感器数据，其中第二传感器数据反映环境的一个或多个特征，并且其中第二改变基于第一传感器数据和第二传感器数据。

在某些方面，一个或多个传感器包括光学传感器和非光学传感器，其中根据来自光学传感器和非光学传感器中的每个的数据生成传感器数据。

在某些方面，一个或多个传感器包括向前光学传感器和向后光学传感器。

根据第三方面，一种用于在环境中操作多个空中运载器的通信系统包括：第一命令模块，其被配置为：至少部分地基于传感器数据，确定用于第二空中运载器的从预定编队到不同编队的改变，其中预定编队和不同编队是相对于第一空中运载器的，生成反映从预定编队到不同编队的改变的控制信号，并且将控制信号从第一空中运载器发送至第二空中运载器的第二命令模块；和第二命令模块，其中第二命令模块被配置为：接收控制信号，并且调动第二空中运载器以沿着飞行路径导航。

在某些方面，通信系统进一步包括任务管理器，其中第一命令模块被配置为经由任务管理器将控制信号发送至第二命令模块。

在某些方面，第一命令模块、第二命令模块或任务管理器中的一个或多个被配置为：基于控制信号生成用于第二空中运载器的飞行路径，其反映从预定编队到不同编队的改变。

在某些方面，第一命令模块或任务管理器中的一个或多个进一步被配置为：从第二命令模块接收反馈；并且至少部分地基于反馈，确定用于第二空中运载器的更新的飞行路径，以改变为不同编队。

在某些方面，控制信号包括以下各项中的一个或多个：用于将第二空中运载器从飞行路径转向并遵循修改的飞行路径的飞行命令、用于启动分散模式飞行路径的警报信号、用于指导第二空中运载器返回到飞行路径的终止警报、或者可以用于导航的指示接近飞行路径的一个或多个区域的区域数据，其中第二命令模块进一步被配置为：基于飞行命令、警报信号、终止警报或区域数据，调动第二空中运载器以进行导航。

在某些方面，从预定编队到不同编队的改变包括第一改变，该系统进一步包括：第三命令模块，其中第一命令模块进一步被配置成：至少部分地基于传感器数据，确定用于第三空中运载器的从预定编队到不同编队的第二改变，其中第二改变不同于第一改变；生成反映从预定编队到不同编队的第二改变的第二控制信号；并且将第二控制信号从第一空中运载器发送至第三命令模块，并且其中第三命令模块被配置为：接收第二控制信号，并且基于控制信号调动第三空中运载器以进行导航。

在某些方面，控制信号被配置为使得能够自主控制第二空中运载器和第三空中运载器以维持不同编队，其中不同编队是相对于第一空中运载器的预定空中编队。

附图说明

如在附图中所示，本文所描述的装置、系统和方法的前述和其他目的、特征和优点将根据其特定实施例的以下描述变得明显；其中相同的附图标记表示相同的结构。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本文所描述的装置、系统和方法的原理上。

图1a是示出包括在环境中操作的多个空中运载器的示例自主空中运载器导航系统的示意图。

图1b至图1d是示出多个空中运载器在编队之间的过渡的俯视示意图。

图2a是包括环境中的多个空中运载器的示例自主空中运载器导航系统的放大图。

图2b是示出根据区域数据进行导航的多个空中运载器的俯视示意图。

图3a至图3f是示出用于多个空中运载器的示例预定编队的示意图。

图4a是示出促进任务管理器与多个空中运载器之间的操作的软件功能架构的框图。

图4b是示出示例自主空中运载器导航系统的框图。

图5是示出包括两个或更多个空中运载器导航系统的示例联合任务计划系统的框图。

图6是示出在环境中操作多个空中运载器的示例方法的流程图。

图7是示出在环境中操作多个空中运载器的另一示例方法的流程图。

图8是示出在环境中操作自主空中运载器导航系统的第二空中运载器或第三空中运载器的示例方法的流程图。

具体实施方式

除非另有明确说明或从文本中清楚得知，否则对单数形式项目的引用应理解为包括复数形式项目，反之亦然。除非另有说明或从上下文中清楚得知，否则语法连接旨在表示连接的从句、句子、单词等的任何和所有反意连接词和连接词组合。除非本文另外指出，否则本文中数值范围的叙述并非旨在进行限制，而是单独地指代落入该范围内的任何和所有数值，并且该范围内的每个单独的数值都被并入说明书中，就如同其在本文中被单独地列举一样。在下面的描述中，应当理解，诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“侧面”、“正面”、“背面”等术语是方便的用语，而不被解释为限制性术语。

如本文所使用的，术语“约”、“大约”、“基本上”等在伴随数值时，如本领域普通技术人员所理解的，应被解释为指示偏差，以达到预期目的的令人满意的操作。值和/或数值的范围在本文中仅作为示例提供，并不构成对所描述的实施例的范围的限制。本文所提供的任何和所有示例或示例性语言(“比方说”、“诸如”等)的使用仅旨在更好地阐明实施例，而不对实施例的范围造成限制。术语“比方说”和“例如”引出一个或多个非限制性示例、实例或说明的列表。说明书中的任何语言都不应解释为指示任何未要求保护的元素对于实施实施例必不可少。

如本文所使用的，术语“空中运载器”和“飞行器”可互换使用，并且指代包括但不限于传统跑道和垂直起降(VTOL)飞行器并且还包括载人空中运载器和无人空中运载器两者的能够飞行的机器。VTOL飞行器可以包括固定翼飞行器、旋翼飞行器(例如，直升机、多旋翼等)和/或倾斜旋翼/俯仰翼飞行器。

如本文所使用的，术语“和/或”表示列表中由“和/或”连接的任何一个或多个项目。例如，“x和/或y”表示三元素集{(x)、(y)、(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一个或两者”。作为另一个示例，“x、y和/或z”表示七元素集{(x)、(y)、(z)、(x，y)、(x，z)、(y，z)、(x，y，z)}中的任何元素。换句话说，“x、y和/或z”表示“x、y和z中的一个或多个”。

如本文所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(例如，硬件)以及可以配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文中所使用的，例如，特定处理器和存储器在执行第一组一行或多行代码时可以包括第一“电路”，并且在执行第二组一行或多行代码时可以包括第二“电路”。如本文所使用的，无论电路系统是否包括执行功能的必要硬件和代码(如果任何一个有必要)，则该电路系统都是“可操作的”以执行该功能，而不管该功能的执行是否被禁用或未启用(例如，通过用户可配置的设置、出厂调整等)。

如本文所使用的，本文中所使用的术语“通信”包括将数据从源传送到目的地以及将数据递送到通信介质、系统、信道、网络、装置、电线、电缆、光纤、电路和/或要传送到目的地的链路。如本文所使用的，术语“通信”表示这样传送或递送的数据。如本文所使用的术语“通信”包括通信介质、系统、信道、网络、装置、电线、电缆、光纤、电路和/或链路中的一个或多个。

如本文所使用的，术语“示例性”和“示例”是指用作示例、实例或说明。本文所描述的实施例不是限制性的，而是仅是示例性的。应当理解，所描述的实施例不必被解释为比其他实施例优选或有利。此外，术语“本公开的实施例”、“实施例”或“本公开”不要求本公开的所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。

如本文所使用的，本文中所使用的术语“被耦合”、“耦合至”和“与……耦合”分别是指两个或多个装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒介、部件、网络、系统、子系统和/或工具之间或之中的关系，构成以下各项中的任何一个或多个：(i)无论是直接或通过一个或多个其他装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒介、部件、网络、系统、子系统或工具的连接；(ii)无论是直接或通过一个或多个其他装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒介、部件、网络、系统、子系统或工具的通信关系；和/或(iii)任何一个或多个装置、设备、文件、电路、元件、功能、操作、过程、程序、媒介、部件、网络、系统、子系统或工具的操作全部或部分取决于其任何一个或多个其他以上设备的操作的功能关系。

如本文中所使用的，本文中所使用的术语“数据”是指任何标记、信号、记号、符号、域、符号集、表示以及表示无论是永久的还是临时的，无论是可见的、可听见的、声学的、电的、磁的、电磁的或其他方式显示的信息的任何其他一种或多种物理形式。术语“数据”用于以一种物理形式表示预定信息，涵盖以一种或多种不同物理形式表示的对应信息的任何和所有表示。

如本文中所使用的，本文中所使用的术语“数据库”是指相关数据的有组织的主体，而不管表示数据或其有组织的主体的方式如何。例如，相关数据的有组织的主体可以是表格、地图、网格、数据包、数据报、框架、文件、电子邮件、消息、文档、报告、列表或以任何其他形式显示的数据中的一个或多个的形式。

如本文所使用的，术语“存储器装置”是指用于存储信息以供处理器使用的计算机硬件或电路系统。该存储器装置可以是任何合适类型的计算机存储器或例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓存存储器、光盘只读存储器(CDROM)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、计算机可读介质等的任何其他类型的电子存储介质。

如本文中所使用的，本文中所使用的术语“网络”包括各种网络和包括因特网的各种互联网络，并且不限于任何特定的网络或互联网络。

如本文所使用的，术语“处理器”是指无论是以硬件、有形地体现的软件、或二者实现，以及是否是可编程的处理装置、设备、程序、电路、部件、系统和子系统。术语“处理器”包括但不限于一个或多个计算装置、硬连线电路、信号修改装置和系统、用于控制系统的装置和机器、中央处理单元、可编程装置和系统、现场可编程门阵列、专用集成电路、片上系统、包括分立元件和/或电路的系统、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设施以及上述任意项的组合。处理器可以是例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、专用集成电路(ASIC)。处理器可以耦合至存储器装置或与存储器装置集成。

本文公开可以与飞行操作结合采用的空中运载器(例如，无人运载器、可选载人运载器或载人运载器)。以下描述将参考一种或多种飞行操作。例如，本文所讨论的系统、方法和示例可以用于监视和打包递送到住宅、企业或在另一民用方面中的操作。在其他示例中，所描述的系统、方法和示例可以用于不同的操作。

在一些示例中，可能期望采用多个空中运载器(例如，两个或更多个空中运载器)以完成操作。例如，多个空中运载器可以使得能够递送较重的载荷、完成附加任务、协作等。然而，使用多个空中运载器可能昂贵、低效且难以操作。例如，多个空中运载器中的每个空中运载器可以配备有复杂的传感器系统、处理系统和通信系统以使多个空中运载器能够作为单元操作。在一些这样的示例中，每个空中运载器可以感测环境条件并基于感测到的条件确定或调整飞行路径。以这种方式，多个空中运载器中的一个或多个空中运载器可以感测不同的环境条件，从而导致多个空中运载器的飞行路径不同或不同步。与作为基本同步单元操作的多个空中运载器相比，这种非同步飞行路径可以使任务效率降低，更加复杂，甚至更加危险。

本公开的自主空中运载器导航系统可以包括多个空中运载器中的一个或多个空中运载器，该多个空中运载器中的一个或多个空中运载器被配置为与多个空中运载器中的一个或多个其他空中运载器通信以确定或更新飞行路径、提供命令信号、控制空中运载器、识别危险或环境条件或以其他方式提供与空中操作有关的信息。以这种方式，多个空中运载器中的一个或多个空中运载器可以表现出与多个空中运载器中的另一空中运载器不同的功能、感测能力、计算能力或其他差异，并且可以从更复杂的空中运载器接收这样的信息。换句话说，在一些示例中，多个空中运载器中的至少一个空中运载器可以感测或学习反映环境的一个或多个特征的信息，并与多个空中运载器中的一个或多个其他空中运载器共享这样的信息，使得所共享的信息用于控制多个空中运载器的操作。继而，多个空中运载器的机队或机组可以比单个空中运载器或不由本文所描述的自主空中运载器导航系统操作的多个空中运载器更便宜、更高效、更鲁棒、更易于操作、更同步和/或更安全。

图1a示出示例自主空中运载器导航系统(AAVNS)100的示意图，该示例自主空中运载器导航系统100包括在环境118中操作的多个空中运载器102。多个空中运载器102包括两个或更多个空中运载器(图示为三个空中运载器：第一空中运载器102a、第二空中运载器102b和第三空中运载器102c)。尽管将相对于第一空中运载器102a、第二空中运载器102b和第三空中运载器102c描述图1a，但是多个空中运载器102可以包括例如两个空中运载器、三个空中运载器、六个空中运载器、十个空中运载器或十二个或更多个空中运载器的任何合适的数量的空中运载器，以进行操作。此外，尽管图1a所示的空中运载器102是空中运载器，但是应当理解，除非另有明确说明或从文本中清楚得知，否则本文所描述的自主运载器可以包括可以使用本文所公开的系统的原理有效地导航的任何运载器、装置、部件、元件等，包括但不限于任何无人运载器、可选载人运载器、载人运载器、飞行器、地面运载器、水上运载器、太空运载器、遥控运载器、大型运载器、小型运载器等。

在一些示例中，包括多个空中运载器102的AAVNS 100被配置为完成一个或多个任务。例如，AAVNS 100可以被配置为完成包括人道主义救济操作、救援操作、货物递送或其组合的一个或多个操作。作为任务的具体示例(其示例在图1a中)，第二空中运载器102b和第三空中运载器102c携带要被递送到着陆区域112的有效载荷116。在一些示例中，有效载荷116可以包括要递送到连、排或班的补给。在另一示例中，有效载荷116可以包括用于递送人道主义救济的食物、药物、医疗设备等。在其他示例中，有效载荷116可以包括任何合适的有效载荷，该任何合适的有效载荷包括其他运载器(无论是空中运载器还是基于地面的运载器)。在另一示例中，多个空中运载器102被配置为完成一个或多个递送操作，有效载荷116可以包括用于递送到住所或企业的包裹。尽管图1a的有效载荷116被示为悬挂的货物，但是本领域技术人员将认识到其他布置也是可能的，并且本公开不应被解释为限于特定配置。例如，有效载荷116可以直接耦合至空中运载器102a、102b、102c中的一个或多个(或定位在空中运载器102a、102b、102c中的一个或多个内)。在某些方面，有效载荷116可以从空中运载器102a、102b、102c中的一个或多个中省略。

AAVNS 100被配置为操作多个空中运载器102。例如，AAVNS 100可以被配置为以一个或多个预定编队126操作多个空中运载器102并动态地调整预定编队126。AAVNS 100也可以能够为多个空中运载器102中的每个生成从发射到着陆(或接地)的完整飞行路径104a、104b、104c，以执行任务计划数据、传感器数据等所指示的新飞行路径104a-104c。以这种方式，AAVNS 100在可能的GPS被拒绝的环境中检测并指导多个空中运载器102以避免飞行中以及在飞行的下降-着陆阶段中的障碍。这样的障碍可以是静态的(例如，塔、树、建筑物等)或动态的(例如，非飞行区域、其他运载器、鸟类等)。此外，AAVNS 100可以操作多个空中运载器102中的一个或多个以自主地识别并执行在着陆区域112着陆的飞行器以完成任务。例如，AAVNS 100可以进一步被配置为感知地面的物理特征，以协商可以阻止空中运载器102a至102c中的一个或多个的安全进近和/或着陆的任何条件(例如，不安全/不稳定的地面组成、沼泽/泥泞的地面、植被和/或水)，并且还能够协商倾斜的着陆点。

在一些示例中，AAVNS 100基于由一个或多个传感器生成的传感器数据来操作多个空中运载器102，该一个或多个传感器可以被定位在多个空中运载器102中的一个或多个上，或者甚至可以定位在基于地面的物体130(例如，静止单元或移动单元)上。例如，在某些情况下，每个空中运载器102a至102c可以包括一个或多个传感器(例如，传感器108a、108b、108c)，并且一个或多个基于地面的物体130可以包括传感器108d。这样的传感器108a、108b、108c、108d被配置为生成反映环境118的一个或多个特征的传感器数据(诸如天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据、着陆数据等)。继而，参照图1b至图1d，AAVNS 100可以使用传感器数据来确定多个空中运载器102的预定编队126a(例如，第一预定编队)到不同编队126c(例如，第二预定编队)的改变，为一个或多个空中运载器102a至102c生成飞行路径、执行新的飞行路径、检测障碍物、避开障碍物、配置着陆等。在某些方面，不同编队126c是相对于第一空中运载器102a的第二预定编队，其不同于预定编队126a。下面参照图3a至图3f更详细地讨论示例预定编队。在示例中，第二预定编队(即，不同编队126c)是直线编队、三角形编队、前导-次前导-遵循者编队、圆形编队、分散编队或包括一个或多个编队组合的复杂编队。

一个或多个传感器108a、108b、108c、108d可以各自采用相同类型的传感器，也可以采用不同类型传感器的组合，在任何一种情况下，来自一个或多个传感器108a、108b、108c、108d的集合传感器数据可以用于动态(例如，实时或近实时)计算(例如，在操作期间重新计算轨迹)。因此，不需要将编队从一个预定编队改变为另一预定编队，而是AAVNS 100可以根据传感器数据动态地改变预定编队。

如上所述，AAVNS 100被配置为在一个或多个预定编队126中操作多个空中运载器102，并且(例如，基于传感器数据和/或来自第一空中运载器102a、任务管理器114等的命令)在预定编队126之间转换多个空中运载器102。作为说明，图1b示出以示例预定编队126a(例如，图1a的三角形布置)操作的多个空中运载器102的俯视图。例如，基于来自第一空中运载器102a的传感器数据，AAVNS 100可以将多个空中运载器102从预定编队126a转换到不同编队126c，为了简化说明，将不同编队126c描述为线性编队。为此，如图1c的转换编队126b所示，AAVNS 100指导第三空中运载器102b横向和向后转换(如箭头A所示，例如，通过相对于第一空中运载器102a的空速减速并向右移动)，以呈现处于不同编队126c的最后定位，并指导第二空中运载器102b横向移动(向左，如箭头B所示)以呈现处于不同编队126c的中间定位。图1d示出在转换完成时以不同编队126c操作的多个空中运载器102。尽管在该示例中示出三角形编队和线性编队，但是如结合图3a至图3f所描述的可以想到其他编队。

在一些示例中，AAVNS 100包括无人或可选载人空中运载器102a至102c。在其中空中运载器102a至102c包括无人运载器的示例中，空中运载器102a至102c可以被配置为在可能限制传统载人货物递送的气象条件或操作条件下进行操作，特别是在由于灰尘、降水或雾而导致能见度较低的严峻地形中进行操作。以这种方式，使用无人空中运载器102a至102c可以允许完成对于使用传统载人运载器而言过于危险或困难的任务。

空中运载器102a至102c可以包括任何类型的无人或可选载人空中运载器。如图1a至图1d所示，空中运载器102a至102c可以是直升机。作为另一示例，空中运载器102a至102c可以包括多旋翼空中运载器(诸如四旋翼飞机)，或者具有向前飞行能力的空中运载器(诸如固定翼飞行器)。在其他示例中，空中运载器102a至102c可以包括另一合适的无人或可选载人空中运载器。在又一示例中，一个或多个空中运载器102或多个空中运载器102可以是载人的。在一些示例中，空中运载器102a至102c都可以是相同类型的无人或可选载人空中运载器。在其他示例中，空中运载器102a至102c中的一个或多个可以与多个空中运载器102中的一个或多个其他空中运载器不同。

尽管可能有许多空中运载器平台，但是合适的空中运载器102a至102c可以被配置为在低密度、高海拔(大于12,000英尺密度的高度)下操作。空中运载器102a至102c可以进一步被配置为在内部携带较小或较大的有效载荷。空中运载器102a至102c可以例如低速或高速行进。在终止区域内，一个或多个空中运载器102a至102c可以被配置为在窗口/时间帧内下降并着陆，并执行尽可能接近着陆区域112(例如，目标距计算机指定的着陆区域112中心点的误差小于1米)的自主着陆而不越过(over-flight)着陆区域112(例如，运载器执行直行进近而不需要第一次经过(pass))。另外，空中运载器102a至102c可以能够在夜间(从而便于每周7天，每天24小时操作)、在可能卫星被拒绝设置中(例如，防止诸如由全球定位系统(“GPS”)提供的通信和/或基于卫星的地理位置等，表示为“GPS拒绝”)、在所有类型的环境中(包括陡峭崎的地形、仪器气象条件(IMC)和非结冰条件、高热环境、能见度最低的灰尘和沙尘条件)中操作。空中运载器102a至102c可以被配置成在超过载人飞行能力的天气条件下操作。

图2a是在环境118中包括多个空中运载器102的示例AAVNS 100的放大图。在图2a所示的示例中，AAVNS 100被配置为操作多个空中运载器102的每个空中运载器102a至102c以基本上遵循各个飞行路径104a、104b、104c。例如，第一空中运载器102a可以被操作以沿着第一飞行路径104a导航，第二空中运载器102b可以被操作以沿着第二飞行路径104b导航，并且第三空中运载器102c可以被操作以沿着第三飞行路径104c导航。在一些示例中，飞行路径104a、104b、104c可以对应于多个空中运载器102的预定编队。

在一些示例中，第一空中运载器102a的第一命令模块110a诸如从用户装置、任务管理器114等接收任务请求或任务数据。第一空中运载器102a被配置为基于任务请求或任务数据确定第一飞行路径104a。例如，在某些情况下，第一命令模块110a可以执行飞行路径以将多个空中运载器102着陆在着陆区域112(如图1a所示)，以便多个空中运载器102完成所接收的任务。这样的飞行路径可以包括沿着飞行路径的航点以实现任务目标。附加地或可替代地，第一命令模块110a可以基于任务数据的任务请求相对于多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器来确定第一空中运载器102a的预定编队126a。第一命令模块110a被配置为进一步确定作为第一飞行路径104a和/或预定编队126a的一部分的一组路线。在其他示例中，第一命令模块110a可以以附加的或可替代的方式确定第一飞行路径104a。附加地或可替代地，诸如任务管理器114的不同装置可以确定第一飞行路径104a或预定编队，并将所述第一飞行路径104a或预定编队发送至第一命令模块110a以执行。

任务管理器114可以为第一飞行路径104a设置预定编队，该预定编队然后影响第二飞行路径104b和第三飞行路径104c的飞行路径。因此，在第一飞行路径104a是预定路线的情况下，在编队飞行下，第二飞行路径104b和第三飞行路径104c可以以多种方式之一来实现。在一个示例中，基于第一飞行路径104a可以预设第二飞行路径104b和第三飞行路径104c。在另一示例中，第二飞行路径104b和第三飞行路径104c可以基于编队本身来确定(例如，保持飞行路径104a、104b、104c之间的绝对坐标)。

在确定或接收第一飞行路径104a之后，第一命令模块110a自主地调动第一空中运载器102a以遵循或基本上遵循第一飞行路径104a。在一些示例中，第一命令模块110a可以更新第一飞行路径104a(例如，以避免障碍物、节省燃料、减少飞行时间等)，或者使用反映由第一传感器108a(或AAVNS 100中的包括基于地面传感器108d的另一传感器)生成的环境118的一个或多个特征的传感器数据，确定用于第一空中运载器102a的第一更新的(或新的)飞行路径106a。在这样的示例中，第一命令模块110a然后可以调动第一空中运载器102a以沿着第一更新的飞行路径106a导航。第一命令模块110a可以以任何合适的方式自主地调动第一空中运载器102a。此外，在一些示例中，诸如通过基于感测的数据确定控制信号并将所述控制信号发送至第一命令模块110a，任务管理器114或AAVNS 100的另一部件被配置为自主地调动第一空中运载器102a。

在一些示例中，第一命令模块110a被配置为根据由第一传感器108a生成的传感器数据来生成控制信号。例如，第一命令模块110a可以至少部分地基于传感器数据或飞行路径(其至少部分地基于传感器数据)来生成包括一个或多个飞行命令的控制信号。即，第一命令模块110a可以生成控制信号以控制其他空中运载器(诸如第二空中运载器102b)的操作。因此，在这样的示例中，第一命令模块110a被配置为生成可以由第二空中运载器102b的第二命令模块110b使用以自主地调动第二空中运载器102b的控制信号。作为另一示例，第一命令模块110a可以确定从预定编队126a到不同编队126c的改变，并且可以生成反映该改变的控制信号。在一些这样的示例中，第一空中运载器102a的第一命令模块110a被配置为至少部分地基于传感器数据来确定用于第二空中运载器102b的第二飞行路径104b，以反映从预定编队126a到不同编队126c的改变。然后，第一命令模块110a可以生成反映第二飞行路径104b的控制信号。

第一命令模块110a被配置为发送所生成的控制信号以发送至第二空中运载器102b的第二命令模块110b。在其他示例中，作为将控制信号发送至第二命令模块110b的补充或替代，第一命令模块110a被配置为将控制信号发送至任务管理器114。

在一些示例中，第二空中运载器102b的第二命令模块110b从第一命令模块110a接收控制信号。在其他示例中，第二命令模块110b从任务管理器114或AAVNS 100的另一部件接收控制信号。第二命令模块110b被配置为基于所接收的控制信号自主地调动第二空中运载器102b。例如，第二命令模块110b可以将第二空中运载器102b从其在预定编队126a中的定位自主地调动到其在不同编队126c中的定位。第二命令模块110b可以使用任何合适的方法自主地调动第二空中运载器102b。

在一些示例中，控制信号可以限定从预定编队126a到不同编队126c的改变，该不同编队可以是如上所描述的多个空中运载器102中的一个或多个的编队。例如，多个空中运载器102可以是在直线编队、三角形编队、圆形编队、菱形编队、分散编队、箭形编队或彼此隔开任何距离以支持任务目标的任何其他编队。在一些示例中，多个空中运载器102的每个空中运载器可以位于预定编队126中的定位。在其他示例中，少于多个空中运载器102的所有空中运载器可以在预定编队126中。在又一个示例中，多个空中运载器102可以包括不同编队类型的组合以形成复杂的预定编队。例如，多个空中运载器102中的一些可以在直线编队中，而多个空中运载器102的其他空中运载器可以在分散编队中。将参照图3a至图3f描述多个空中运载器102的预定编队的附加示例。预定编队可以在多个级别的编队之间采用分层关系。

另外地或可替代地，控制信号可以限定第二飞行路径104b(或对应于第二飞行路径104b的飞行命令)，该第二飞行路径104b基本上模仿由第一空中运载器102a遵循的第一飞行路径104a。在这样的示例中，第二空中运载器102b可以遵循与第一空中运载器102a先前所遵循的第一飞行路径104a相同或基本上相同的飞行路径。在另一示例中，控制信号可以限定第二飞行路径104b，该第二飞行路径104b瞄准并跟踪第一空中运载器102a本身，而不是仅仅遵循第一飞行路径104a。

在其他示例中，控制信号可以限定基本上不模仿第一飞行路径104a的第二飞行路径104b或与第二飞行路径104b相对应的飞行命令。例如，当第二空中运载器102b模仿第一飞行路径104a时，第一传感器108a可以生成指示在第二飞行路径104b的路中存在障碍物的传感器数据。作为一个特定示例，第一传感器108a可以生成指示障碍物(例如，障碍物132)可能损害或阻止有效载荷116的递送的传感器数据。换句话说，第二空中运载器102b可以能够基本上遵循第一飞行路径104a而没有后果，但是有效载荷116可能受到第一传感器108a检测到的障碍物的存在的影响。因此，第一命令模块110a可以根据导致第二空中运载器102b遵循第二飞行路径104b而不对第二空中运载器102b或有效载荷116造成伤害或其他后果的传感器数据，生成控制信号。在其他示例中，第一命令模块110a可以基于除了所生成的传感器数据对第二空中运载器102b和/或有效载荷116的影响之外(或作为其替代)的因素，生成控制信号。

在一些示例中，第一命令模块110a可以生成区域数据并将其发送至第二命令模块110b以导航(或辅助导航)第二空中运载器102b。在一个示例中，区域数据可以指示例如已经被第二空中运载器102b视为飞行或导航安全(例如，无障碍)的空中空间内的一个或多个区域120。参考图2b，例如，随着第一空中运载器102a沿着其第一飞行路径104a导航时，第一命令模块110a可以使用第一传感器108a来生成区域数据。在操作中，任务管理器114在其传感器视场128中跟踪并监视任何障碍物。第一命令模块110a可以生成区域数据并将其通信到另一空中运载器(例如，第二空中运载器102b)。在该示例中，第二空中运载器102b被示为沿着尾随第一空中运载器102a的区域数据的第二飞行路径104b导航。如果在传感器视场128内没有识别出实质相关的障碍物(如图2b所示)，则区域数据指示靠近第二飞行路径104b的区域120被认为对于第二空中运载器102b的飞行或导航是安全的(例如，无障碍物)。如果识别出一个或多个相关障碍物，则区域数据可以进一步指示(一个或多个)障碍物的细节(例如，位置、尺寸、形状、轨迹、速度、航向等)。随着第一空中运载器102a行进，沿着第一飞行路径104a的路径边界124限定用于其他空中运载器(例如，尾随第一空中运载器102a的那些空中运载器)的区域120。在该示例中，路径边界124对应于传感器视场128的尺寸(例如，宽度、直径等)，其通常由可用的传感器数据(例如，第一传感器108a的类型、分辨率和穿透/深度)指示。由于环境中的障碍物可能是移动的，所以区域数据可以包括时间分量(例如，有效期或到期时间)。例如，区域数据可以指示在触发事件(例如，传感器读取、传感器数据的传输等)之后仅在预定时间量内区域120被认为是安全的。即，一旦传感器有效载荷108a已经导航到区域120的范围之外，则在从触发事件起经过预定时间段之后，就认为区域120中是否存在障碍物的确定已经过时。虽然结合第二空中运载器102b进行了描述，但是区域数据也可以被通信到第三空中运载器102c，该第三空中运载器102c被示为沿着尾随第二空中运载器102b的第三飞行路径104c导航。区域数据可以从第一空中运载器102a直接或者经由第二空中运载器102b(例如，作为中继器)通信至第三空中运载器102c。

然后，第二命令模块110b能够至少部分地基于所接收的区域数据来自主地调动第二空中运载器102b以进入区域120或在区域120内操作。通过这种方式，第二命令模块110b在自主地调动第二空中运载器102b时可以具有更大的灵活性，而不是严格地依赖于从第一命令模块110a或任务管理器114所接收的飞行命令和/或飞行路径。此外，在一些示例中，区域数据可以指示第二空中运载器102b可以在其中导航以形成预定编队的区域120。在其他示例中，第二命令模块110b可以不接收区域数据，并且可以基于从第一命令模块110a或任务管理器114接收的控制信号自主地调动第二空中运载器102b。

在一些示例中，第二空中运载器102b的第二命令模块110b从第一空中运载器102a和/或任务管理器114中的一个接收其原始飞行路径(例如，第二飞行路径104b)。在稍后的时间，第二命令模块110b可以接收控制信号、传感器数据(来自第一命令模块110a、任务管理器114或第二传感器108b)、飞行命令等，并基于控制信号、传感器数据或飞行命令确定修改的飞行路径(例如，第二更新的飞行路径106b)。第二命令模块110b被配置为将原始飞行路径与修改的飞行路径进行比较，并确定原始飞行路径与修改的飞行路径之间的任何差异。在一些这样的示例中，如果第二命令模块110b确定(例如，检测到或识别出)任何差异，则第二命令模块110b可以自主地调动第二空中运载器102b以遵循修改的飞行路径。

在其他示例中，第一命令模块110a或任务管理器114被配置为比较和修改飞行路径。在这样的示例中，第一命令模块110a或任务管理器114可以将修改的飞行路径(例如，作为控制信号)发送至第二命令模块110b，以基于修改的飞行路径实现对第二空中运载器102b的自主控制。例如，第一命令模块110a被配置为将包括飞行命令的控制信号发送至第二命令模块110b，以将第二空中运载器102b从原始飞行路径(例如，第二飞行路径104b)转向，以遵循修改的飞行路径(例如，第二更新的飞行路径106b以避免障碍物132)。第二命令模块110b可以接收具有指导第二空中运载器102b以遵循修改的飞行路径的飞行命令的控制信号，并且可以自主地调动第二空中运载器102b以基本上沿着修改的飞行路径移动。在一些示例中，第二命令模块110b可以从第一命令模块110a接收包括第二飞行命令的控制信号，以将第二空中运载器102b从修改的飞行路径返回到原始飞行路径(例如，一旦避开障碍物132)。然后，第二命令模块110b可以自主地调动第二空中运载器102b以沿着第二飞行路径104b导航。

在又一示例中，第二空中运载器102b可以包括被配置为跟踪第一空中运载器102a的位置和/或定位的一个或多个传感器108b。在一些这样的示例中，除了第二命令模块110b从第一命令模块110a接收控制信号以使第二命令模块110b自主地调动第二空中运载器102b之外(或作为其替代)，第二组传感器108b被配置为生成反映第一空中运载器102a的位置、第一空中运载器102a的定位、距第一空中运载器102a的距离等的传感器数据。然后，第二命令模块110b可以被配置为根据传感器数据生成控制信号、飞行命令和/或飞行路径，使得第二空中运载器102b被自主地调动以遵循第一空中运载器102a。因此，在一些这样的示例中，第二传感器108b可以不如第一组传感器108a先进，因为第二传感器108b可以仅跟踪第一空中运载器102a的定位而不生成反映环境118的特征的传感器数据。如上所述，第二传感器108b的这种降低的功能，第二命令模块110b或第二空中运载器102b的其他部件可以减少制造、操作或维护AAVNS 100的成本。然而，在其他示例中，第二传感器108b被配置为生成反映第一空中运载器102a的定位和环境118的特征两者的传感器数据。在某些方面，一个命令模块可以调动另一空中运载器以基于控制信号和空中运载器的跟踪定位自主地遵循空中运载器。

作为另一示例，在某些情况下，不是将第二空中运载器102b配置为跟踪第一空中运载器102a的定位，而是第一空中运载器102a被配置为跟踪第二空中运载器102b的定位。第一空中运载器102a的第一命令模块110a然后可以生成包括飞行命令、飞行路径或预定编队的控制信号以发送至第二命令模块110b，使得第二命令模块110b可以基于接收到的控制信号自主地调动第二空中运载器102b。以这种方式，第二空中运载器102b可以包括更少的、改变的(例如，具有不同功能、感测能力、计算能力等的传感器)或者甚至不包括传感器108b，并且可以从第一空中运载器102a接收控制信号而无需第二命令模块110b必须分析传感器数据并自行生成控制信号。在某些方面，各种传感器可以分布在多运载器编队之间，以共同为编队中的一个或多个空中运载器提供更鲁棒(例如，经过更多验证)的态势感知。

此外，在一些示例中，第二命令模块110b可以诸如从第一命令模块110a或任务管理器114接收警报信号。在接收到警报信号之后，第二命令模块110b可以启动分散模式飞行路径122，该分散模式飞行路径122被示出为不同于第二飞行路径104b。因此，在接收到警报信号之后，第二命令模块110b可以自主地调动第二空中运载器102b以遵循分散模式飞行路径122，并且避免可能已提示第一命令模块110a或任务管理器114发送警报信号的检测到的障碍物、危险、危害等。在一些示例中，第一命令模块110a或任务管理器114被配置为在确定提示警报信号的事件不再存在或活跃时将终止警报发送至第二命令模块110b。第二命令模块110b在接收到终止警报后，可以指导或调动第二空中运载器102b以返回以沿着第二飞行路径104b导航。

在一些示例中，第一空中运载器102a和/或第二空中运载器102b被配置为生成控制信号并将控制信号发送至第三空中运载器102c的第三命令模块110c，以使第三命令模块110c基于控制信号自主地调动第三空中运载器102c。在一些这样的示例中，以与上述相对于第二空中运载器102b相同或相似的方式，第一空中运载器102a的第一命令模块110a可以生成控制信号，该控制信号包括从一个预定编队到另一预定编队的改变、飞行命令或第三飞行路径104c。例如，第一命令模块110a可以基于传感器数据确定用于第三空中运载器102c的从预定编队126a到不同编队126c的第二改变。然后，第一命令模块110a可以生成控制信号，以反映从其在预定编队126a中的定位到其在不同编队126c中的定位的第二改变。在这样的示例中，第三空中运载器102c的第三命令模块110c可以基于控制信号自主地调动第三空中运载器102c。作为另一示例，在某些情况下，第一空中运载器102a的第一命令模块110a被配置为发送控制信号到第二空中运载器102b和第三空中运载器102c两者，使得第二空中运载器102b和第三空中运载器102c相对于第一空中运载器102a保持预定空中编队。另外地或可替代地，第二空中运载器102b的第二命令模块110b被配置为生成包括飞行命令或第三飞行路径104c的控制信号，并将该控制信号发送至第三命令模块110c。在又一示例中，第三空中运载器102c被配置为跟踪并遵循第一空中运载器102a或第二空中运载器102b中的至少一个。

此外，如上所述，在一些示例中，多个空中运载器102可以包括多于三个的空中运载器。在多个空中运载器102包括多于三个的空中运载器的示例中，根据本公开，附加空中运载器被配置为从多个空中运载器102中的另一空中运载器或从任务管理器114接收控制信号。因此，在保持安全、高效、准确和有效的操作和任务完成的同时，AAVNS 100使多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器比多个空中运载器102的一个或多个其他空中运载器具有更简单的能力。AAVNS 100也可以是一种以一个或多个预定编队操作多个空中运载器102的安全、高效、准确和有效的方式。

多个空中运载器102中的一个或多个包括传感器(例如，传感器108a、108b、108c)，该传感器被配置为生成传感器数据，该传感器数据包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据、着陆数据等。天气数据可以包括诸如空气数据、暴风雨数据、温度数据、能见度数据或任何其他天气数据的信息。位置数据可以包括诸如多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器的位置、作战基地、燃料区域、作战前哨或任何其他位置数据的信息。障碍物数据可以包括诸如静态障碍物(例如，塔、树、建筑物等)或动态障碍物(例如，由于敌方活动、其他运载器等的非飞行区域)的位置、障碍物识别、危害检测信息或任何其他障碍物数据的信息。地图数据可以包括用于相对于彼此放置检测到的障碍物或危害、天气系统、着陆区域等的信息。有效载荷可以包括与由一个或多个空中运载器102a至102c可选地携带的有效载荷116有关的诸如有效载荷116的重量、有效载荷116的状态、有效载荷116的位置等的信息。编队数据可以包括关于多个空中运载器102的编队的数据。例如，传感器可以能够确定空中运载器102a至102c相对于彼此的编队(例如，以直线编队、以三角形编队等)。着陆数据可以包括关于着陆区域的数据(诸如着陆区域的地形、手势检测信息、着陆区域的坡度或任何其他着陆数据)。尽管传感器数据在本文中被描述为包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据和/或着陆数据，但是传感器数据可以包括适用于AAVNS 100的任何附加或可替代传感器数据。AAVNS 100可以继而使用所述生成的传感器数据来生成用于多个空中运载器102中的一个或多个的控制信号。

传感器可以包括诸如光检测和测距(LIDAR)、无线电检测和测距(RADAR)、光电红外(EO/IR)成像器、立体视觉摄像头系统、无线电高度仪(RADALT)、空气数据传感器、GPS/惯性导航系统(INS)或任何其他合适的传感器中的一个或多个的任何合适的传感器。在其他示例中，空中运载器102a至102c中的一个或多个可以包括单个传感器108。在一些示例中，空中运载器102a至102c中的一个或多个可以包括两个或更多个传感器108，它们可以相同或不同。例如，传感器中的一个或多个可以包括光学传感器和非光学传感器(例如，RADAR、声学传感器、RADALT、空气数据传感器、微机电系统(MEMS)等)。在又一示例中，多个空中运载器102中的一个或多个可以不包括任何传感器108。例如，在某些情况下，第一空中运载器102a可以包括一个或多个传感器108a，而第二空中运载器102b和/或第三空中运载器102c可以不包括传感器108b、传感器108c。以类似的方式，在一些示例中，第一空中运载器102a可以包括一个或多个传感器108a，其比第二空中运载器102b和/或第三空中运载器102c的传感器108b、传感器108c更复杂(例如，更准确、增强的检测能力、更精细的感测等)。

传感器中的一个或多个可以指向相对于飞行方向的某些方向(例如向前、向后、向下或全向)。例如，在一些示例中，第一空中运载器102a中的一个或多个传感器108a可以包括向前光学传感器和向后光学传感器。在一些这样的示例中，向前光学传感器或向后光学传感器中的至少一个可以包括LIDAR传感器。在其他示例中，向前或向后传感器中的一者或两者可以包括除LIDAR或光学传感器以外的传感器。

如图2a所示，在一些示例中，每个空中运载器102a至102c可以包括被配置为生成传感器数据的一个或多个传感器108a、108b、108c。在一些这样的示例中，第一空中运载器102a、第二空中运载器102b或第三空中运载器102c中的一个可以具有比第一空中运载器102a、第二空中运载器102b或第三空中运载器102c中的另一个更少的或不同的(例如，不同的功能、感测能力、计算能力等)传感器。例如，在其中第一命令模块110a生成控制信号以发送至第二命令模块110b以使第二命令模块110b自主地调动第二空中运载器102b的操作的情况中，第二空中运载器102b可以包括与第一空中运载器102a的第一传感器108a不同的第二传感器108b。附加地或可替代地，第二传感器108b可以包括比第一传感器108a更少数量的传感器。以这种方式，第一空中运载器102a的第一传感器108a可以被配置为生成比第二空中运载器102b的第二传感器108b增强的传感器数据(例如，更多的传感器数据、更精细的传感器数据、更准确的传感器数据等)。此外，在一些示例中，第二空中运载器102b可以不包括被配置为生成反映环境118的一个或多个特征的传感器数据的任何传感器，并且第二空中运载器102b可以代替地从第一命令模块110a或任务管理器114获得相关的飞行信息(例如，以控制信号的形式)。在其他示例中，与多个空中运载器102中的一个或多个其他空中运载器相比，第一空中运载器102a上的第一传感器108a可以面向不同的方向或包括不同类型的传感器。AAVNS 100可以将来自各种空中传感器和基于地面的传感器(例如，一个或多个传感器108a、108b、108c、108d)的传感器数据融合，以经由例如任务管理器114和/或第一命令模块110a、第二命令模块110b或第三命令模块110c中的一个或多个提供对环境118的增强感知。

当从第一空中运载器102a(或另一源)接收到传感器数据时，第二空中运载器102b可以采用不同的、更不复杂的或更少的传感器，这些传感器被配置为生成反映环境118的一个或多个特征的传感器数据。在某些方面，第二空中运载器102b可以完全省略这样的传感器并且只依赖于来自第一空中运载器102a(或另一源)的传感器数据。因此，与例如第一空中运载器102a相比，第二空中运载器102b的制造、操作或维护成本可以更低，同时仍能够使第二空中运载器102b获得环境118的相关特征(来自第一空中运载器102a的第一命令模块110a或任务管理器114)。因此，包括比第一空中运载器102a便宜的第二空中运载器102b的AAVNS 100，可以使AAVNS 100总体上比一些其他自主运载器控制系统便宜，同时使AAVNS100能够高效且安全地完成任务。作为进一步示例，第三空中运载器102c可以具有与第一空中运载器102a或第二空中运载器102b中的任一者或两者的传感器不同的传感器，并接收根据来自第一命令模块110a、第二命令模块110b中的一者或两者或任务管理器114的传感器数据生成的控制信号。

尽管针对具有比第二空中运载器102b更高的感测能力的第一空中运载器102a进行了描述，但是在其他示例中，多个空中运载器102中的任何空中运载器102a至102c可以具有比多个空中运载器102中的任何其他空中运载器102a至102c更小的感测范围。作为具体示例，多个空中运载器102可以包括十个空中运载器。在这样的示例中，第一空中运载器(诸如第一空中运载器102a)可以是最复杂的空中运载器，或者是多个空中运载器102的引导器。多个空中运载器102可以进一步包括三个空中运载器或子引导器，这三个空中运载器或子引导器与第一空中运载器或引导器的不同，但比该组中其余的六个空中运载器更复杂。因此，多个空中运载器102的引导器可以具有最有效和/或最先进的传感器，多个空中运载器的子引导器可以具有相对先进的传感器(同时也至少部分依赖于从引导器接收的传感器数据)，而其余的空中运载器可以几乎没有或没有传感器功能，并且几乎完全依赖于从多个空中运载器102中的引导器和/或子引导器接收的信息或由多个空中运载器102中的引导器和/或子引导器生成的信息。换句话说，只要多个空中运载器102中的至少一个空中运载器102a至102c具有复杂的或足够先进的能够自主控制多个空中运载器102的传感器，并且每个空中运载器102a至102c能够与至少一个其他空中运载器102a至102c或任务管理器114通信，则由至少一个空中运载器102a至102c生成的传感器数据可以用于生成或修改多个空中运载器102的控制信号、预定编队、飞行命令和/或飞行路径。

如上所述，多个空中运载器102可以呈现预定编队126a。图3a至图3f是示出多个空中运载器302a-302f的示例预定编队300a-300f的示意图。示例编队300a-300f仅用于示例目的。在其他示例中，其他编队、每多个空中运载器302a-302f中的空中运载器数量、编队内的多个空中运载器302a-302f的配置等可以根据本公开的方面使用。此外，尽管示例编队300a-300f的多个空中运载器302a-302f将被描述为具有以图3a至图3f所示的箭头方向行进的大致方向，但是在其他示例中，编队300a-300f可以以一个或多个附加或可替代方向行进。

在下面的示例中，针对在每多个空中运载器302a-302f中多达三种不同类型的空中运载器描述了多个空中运载器302a-302f。例如，在某些情况下，多个空中运载器302a-302f中的一个或多个空中运载器可以是引导器空中运载器304，多个空中运载器302a-302f中的一个或多个空中运载器可以是子引导器空中运载器306，并且多个空中运载器302a-302f中的一个或多个空中运载器可以是遵循器空中运载器308。换句话说，多个空中运载器302a-302f可以按命令分层布置。在一些这样的示例中，引导器空中运载器304、子引导器空中运载器306和遵循器空中运载器308中的每个可以具有不同的功能、感测能力、计算能力或其他差异。例如，在一些示例中，引导器空中运载器304可以具有多个空中运载器302a-302f的最复杂的感测和/或计算能力，遵循器空中运载器308可以具有最不复杂的或者甚至没有感测和/或计算能力，并且子引导器空中运载器306可以具有在引导器空中运载器304和遵循器空中运载器308的感测和/或计算能力之间的感测和/或计算能力。例如，如上所述，根据本文所描述的AAVNS 100，引导器空中运载器304、子引导器空中运载器306和/或遵循器空中运载器308可以彼此通信，使得传感器数据、任务数据、编队信息、飞行路径、飞行命令、控制信号等可以在多个空中运载器302a-302f之间通信。然而，在其他示例中，多个空中运载器302a-302f可以全部具有相同或相似的感测和/或计算能力，并且可以在另一特征上有所区别，或者多个空中运载器302a-302f可以全部基本上相同。

此外，在一些示例中，多个空中运载器302a-302f可以具有引导器空中运载器304、子引导器空中运载器306和遵循器空中运载器308中的每个的一个或多个。在其他示例中，多个空中运载器302a-302f可以不具有引导器空中运载器304、子引导器空中运载器306或遵循器空中运载器308中的一个或多个。因此，尽管图3a至图3f具有标记为引导器空中运载器304、子引导器空中运载器306和遵循器空中运载器308的各种空中运载器，但多个空中运载器302a-302f中的任何一个可以是引导器空中运载器304、子引导器空中运载器306、遵循器空中运载器308或本文所述的任何其他空中运载器中的任何一个。

图3a示出多个空中运载器302a的示例直线编队300a。图3b示出多个空中运载器302b的示例三角形编队300b。图3c示出多个空中运载器302c的示例引导器-子引导器-遵循器编队300c。在图3c的示例中，存在一个引导器空中运载器304c、三个子引导器空中运载器306c和六个遵循器空中运载器308c。引导器空中运载器304c可以将控制信号、飞行命令、飞行路径、警报等通信至子引导器空中运载器306c，子引导器空中运载器306c继而可以将控制信号、飞行命令、飞行路径、警报等通信至遵循器空中运载器308c。图3d示出多个空中运载器302d的示例圆形编队300d。在图3d的示例中，圆形编队300d的前端(例如，在由箭头指示的行进方向上)和后端均具有引导器空中运载器304d。图3e示出了多个空中运载器302e的示例分散编队300e，其可以在避开障碍物时使用。在某些方面，可以使用多个不同的预定分散编队300e，其中根据障碍物参数(例如，障碍物的尺寸、取向、姿态、行进方向等)可以选择多个不同的预定分散编队中的一个。在检测到物体的特征时，分散编队300e可以被调节或以其他方式修改，这可以至少部分地基于来自引导器空中运载器的传感器数据。例如，三组的分散模式可以是三角形编队(当其以直线编队操作时)，引导器检测物体识别其路径，使该编队改变为预定三角形编队，同时调节预定三角形编队的配置-例如距离、取向等。

在一些示例中，分散编队300e可能看起来是随机的，而实际上，可以以某种方式(例如，保持距多个空中运载器302e中的一个或多个空中运载器的某些定位、距离等)将多个空中运载器302e布置在分散编队300e中，并且仅看起来处于未组织的配置。图3f示出多个空中运载器302f的示例复合编队300f。在一些示例中，多个空中运载器302f可以布置在复合编队300f中，复合编队300f可以包括编队的一个或多个组合。例如，在图3f的示例中，多个空中运载器302f以两种不同编队(直线编队和分散编队)进行配置。除了图3a至图3f的示例之外，可以以任何合适的编队布置多个空中运载器302a-302f。

以这种方式，在第一命令模块110a至少部分地基于传感器数据来确定第二空中运载器102b的从预定编队126a到不同编队126c的改变的示例中，第一命令模块110a可以确定从图3a至图3f的任何预定编队300a-300f或另一预定编队到图3a至3f的任何其他预定编队300a-300f或任何其他预定编队的改变。第一命令模块110a然后可以生成反映该改变的控制信号并将控制信号发送至第二空中运载器102b。类似的过程可以用于多个空中运载器102中的其他空中运载器。

图4a示出示例软件功能架构，以促进任务管理器114、一个或多个基于地面的物体130(如果可用)与多个空中运载器102a、102b、102c之间的操作，其中单个引导器空中运载器(例如，第一空中运载器102a)被装备为其他空中运载器(例如，第二空中运载器102b和第三空中运载器102c)做出决定。多个空中运载器102a、102b、102c被配置为在任务管理器114和/或一个或多个空中运载器102a、102b、102c之间通信数据(例如，飞行命令和/或传感器数据)。任务管理器114和/或一个或多个空中运载器102a、102b、102c还可以通信来自一个或多个基于地面的物体130的传感器数据。以多种方式中的一种可以通信数据。例如，直接在任务管理器114和空中运载器(例如，第一空中运载器102a)之间、直接在两个或更多个空中运载器之间(例如，在第一空中运载器102a和第二空中运载器102b之间)、或间接在两个或更多个空中运载器之间(例如，经由第二空中运载器102b作为中继器，在第一空中运载器102a和第三空中运载器102c之间)等等。如图所示，多个空中运载器102a、102b、102c中的每个包括具有运载器管理系统446a、446b、446c和飞行控制器402a、402b、402c的命令模块110a、110b、110c，以控制其对应的空中运载器102a、102b、102c的各个部件(例如，控制面或其他飞行部件416a)。

在所示的示例中，第一空中运载器102a作为引导器操作并且采用任务管理系统448以处理信息(例如，来自第一传感器108a或任务管理器114的传感器数据)以提供包括任务计划448a、任务协调448b、态势感知448c和任务执行448d的各种功能。如图所示，多个空中运载器102a、102b、102c中的每一个都装备有飞行控制器402a、402b、402c，但是并非所有空中运载器102a、102b、102c都需要装备有任务管理系统448以处理任务计划448a、任务协调448b、态势感知448c和任务执行448d。在操作中，任务管理器114和/或第一命令模块110a可以生成第一空中运载器102a和其余空中运载器102b、102c中的每一个的轨迹/路径信息，这些空中运载器各自相应地控制其相应的飞行控制器402b、402c以执行任务管理器114和/或第一命令模块110a所规定的路径(例如，第二飞行路径104b和第三飞行路径104c)。换句话说，第一命令模块110a具有检测和确定路径改变的能力(例如，基于传感器数据)，而第二命令模块110b和第三命令模块110c被配置为基于从第一命令模块110a而不是机载传感器(如果有)接收的信息，导航相应的第二空中运载器102b和第三空中运载器102c。

图4b示出示例AAVNS 100的框图。如图4b所示，AAVNS 100的第一命令模块110a可以包括飞行控制器402a、运动计划器404、动态路线计划器406、感测和感知模块414以及运载器动态查找410。为了促进AAVNS 100的各种功能，AAVNS 100可以采用一个或多个命令模块(例如，第一命令模块110a)，每个命令模块可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器可操作地耦合至(1)存储器装置、(2)传感器108中的一个或多个和/或(3)本文公开的或本领域已知的其他系统。例如，为了处理和操纵数据，第一命令模块110a可以被装备以运行可以被存储到ROM、RAM或一个或多个其他计算机可读存储介质的软件。类似地，由AAVNS100收集或创建的数据可以被存储到RAM、ROM或其他合适的存储介质中，以进行长期保留。AAVNS 100可以经由所述第一命令模块110a接收和传输与多个空中运载器102中的一个或多个的位置、速度有关的数据或任何其他数据。第一命令模块110a和/或其他硬件可以由电源供电，该电源可以是交流电或直流电(例如，传统的线路电流、电池电源、太阳能、风能等)。尽管相对于第一命令模块110a进行了描述，但是任何其他处理器(例如，第二命令模块110b、第三命令模块110c或其他合适的处理器)或其组合可以被配置为提供归于AAVNS100、任务管理器114或本文所述的任何其他元件的功能。

飞行控制器402a可以经由运载器动态416将反馈(例如，运载器状态数据、风估计数据等)提供至运载器动态查找410，运载器动态416可以从一个或多个传感器108生成运载器动态数据。这样的运载器动态数据也可以被用作输入至一个或多个飞行控制器或飞行控制器系统的输入，以控制飞行器的部件(例如，飞行部件416a)。在一些情况下，飞行控制器402a可以可操作地与运动计划器404、运载器动态查找410和运载器动态416耦合。在操作中，飞行控制器402a至少部分地基于从例如运动计划器404和一个或多个传感器108接收的数据，生成控制信号。由飞行控制器402a生成的控制信号可以被通信至飞行部件416a或被用于控制飞行部件416a。示例飞行部件416a包括例如旋翼飞机飞行控件(例如，总距操纵杆(collective)、周期变距操纵杆(cyclic)、踏板、油门、辅助部件等)、固定翼空中运载器控件(例如，副翼、方向舵、配平翼片、升降舵、油门等)、或任何其他合适的飞行部件或控件。因此，第一命令模块110a与第一空中运载器102a上的其他硬件(例如，飞行控制器402a、传感器108a等)一起可以用作给定编队中的用于每个空中运载器(例如，第一空中运载器102a、第二空中运载器102b、第三空中运载器102c)的任务管理系统448。

在一些示例中，飞行控制器402a可以进一步采用例如用户接口和可操作地耦合至存储器/数据存储装置和一个或多个传感器108的处理器。例如，为了处理和操纵数据，处理器可以被配备以运行软件，该软件可以被存储到ROM、RAM或一个或多个其他计算机可读存储介质中。类似地，由飞行控制器402a收集或创建的数据可以被存储到RAM、ROM或另一合适的存储介质中，以进行长期保留。飞行控制器402a可以经由所述处理器接收和传输与位置、速度、姿态等有关的数据。飞行控制器402a可以进一步包括远程用户接口，其允许操作人员(例如，由人或计算机实现的操作人员，其可以是本地或远程的)输入命令、显示信息和/或控制飞行控制器402a的操作。远程用户接口可以是与用于控制AAVNS 100的远程用户接口相同。用户接口可以与飞行控制器402a耦合，并且可以包括例如计算机、键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆等等。为了监视各种飞行条件，飞行控制器402a可以进一步采用一个或多个传感器(例如，天气RADAR、发动机传感器、垂直/定向陀螺仪、加速度计、温度计、高度计等)。

运动计划器404计划轨迹并从感测和感知模块414接收数据(例如，传感器数据、障碍物数据和状态数据)，感测和感知模块414可以从定位在多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器上的各种传感器接收传感器数据。各种传感器可以包括例如LIDAR 424、无线电检测和测距(RADAR)426、电光红外(EO/IR)成像器428、立体视觉相机系统438、无线电高度仪(RADALT)440、空气数据传感器442和/或GPS/惯性导航系统(INS)444。

在一些示例中，鉴于来自任务计划器的原始飞行路径，运动计划器404基于包括与障碍物的接近度、期望的着陆矢量(基于风向)、运载器动态和定位精度的多个目标来计算轨迹。轨迹生成方案还基于指定的标准不断改进和优化轨迹。该轨迹生成方案可以在新的命令路径上快速产生和迭代，该新的命令路径避免任何所检测到的障碍物，并且运载器可以遵循该路径。这种方法的优点可以是并行计划算法的保真度随可用计算能力而定。如果资源有限，则仅可以探索搜索空间的一小部分，同时仍获得可接受的(例如“足够好”)解决方案。该计划系统是鲁棒的并且适应于多个空中运载器102中的一个或多个的动态(因为其将根据重量和风况而改变)的改变。也可以采用与从倾斜地形上发射和着陆有关的特殊调动。该算法可以被配置为通过添加隐藏状态来解决运载器动态中的意外中断(例如，与未检测到的地面特征的接触)。这样的任务级别和运动计划算法可以适用于多种空中运载器。该算法实时地结合多个目标和约束条件，并以更高的保真度控制将动态纳入运动计划并使其适应其中，并传播不确定性以进行倾斜着陆时的鲁棒控制。

AAVNS 100可以进一步包括动态路线计划器406。在一些这样的示例中，经由称为“4D-D*”的软件算法可以促进路线计划，该软件算法使用来自地图的数据和来自传感器108的逐渐发现的信息的组合，明确地解决多个运载器的路线选择的问题。4D-D的优势在于，通过修改旧轨迹，可以在毫秒内计算出一张大地图上的全新轨迹，而不必在接收到新信息后完全重新计算。根据任务紧急性或节省燃料的优先级，可以优选不同的路径。该算法将选择优化大量标准的路径，其中一些标准在执行任务期间可能发生改变。算法复杂度(计算时间)可以实现“任何时间”版本，该版本将在给定时间持续改进解决方案，但在可能要求的任何时间产生答案(在某些情况下，是次优的)。

在使用中，数据可以在飞行控制器402a、运动计划器404和动态路线计划器406中的两个或更多个之间直接通信，或者经由运载器动态查找410进行通信。在一些示例中，数据也可以在飞行控制器402a、运动计划器404、动态路线计划器406和任务管理器114中的一个或多个之间直接地通信，或者经由运载器动态查找410进行通信。例如，任务管理器114可以(1)将任务和约束数据通信至动态路线计划器406；和/或(2)将路线和任务数据通信至运动计划器404。动态路线计划器406可以类似地基于从运载器动态查找410接收的数据(例如约束)将路线和任务数据提供至运动计划器404。运动计划器404可以至少部分地基于从感测和感知模块414和/或运载器动态查找410接收的传感器数据，将轨迹数据提供至飞行控制器402a。运载器动态查找410可以进一步被配置为接收来自任务管理器114的数据(例如，任务紧急性、燃料/货物重量等)。

尽管任务管理器114被图示为位于第一空中运载器102a的外部，但是在一些示例中，第一空中运载器102a可以包括在第一命令模块110a内的任务管理器114。此外，在一些示例中，图4b中所示的第一命令模块110a的部件(例如，飞行控制器402a、运动计划器404、动态路线计划器406和/或运载器动态查找)可以位于与第一命令模块110a通信耦合的远程系统中。在一些这样的示例中，任务管理器114和/或第一命令模块110a的部件可以是AAVNS100的一部分。在其他示例中，任务管理器114和/或第一命令模块110a的部件可以是除AAVNS100之外但与AAVNS 100通信的系统和/或多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器的一部分。

在任务管理器114不位于第一空中运载器102a上的示例中，任务管理器114可以经由通信系统或模块412与第一空中运载器102a通信耦合。在某些方面，多个空中运载器102中的每个空中运载器102可以用作网络(例如，网状网络)中的通信节点，从而可以使用中间的第三空中运载器102c来实现第一空中运载器102a和第二空中运载器102b之间的信息。另外，在一些示例中，任务管理器114可以与一个或多个远程系统或操作人员通信耦合。例如，任务管理器114可以与用户接口装置408、远程服务器、第一空中运载器102a、第二空中运载器102b等进行无线通信。在一些示例中，任务管理器114可以被配置为将反映任务有效载荷的数据、对策和/或其他数据发送至地勤人员(例如，用户接口装置、货物系统、辅助系统等)或其他系统(例如，医疗系统)。类似地，任务管理器114可以被配置为从传感器接收指示地面威胁、障碍物或本文所述的任何其他传感器数据(诸如天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据、或着陆数据)的传感器数据。

在其中任务管理器114包括任务定序器的示例中，任务定序器可以管理包括多个空中运载器102的AAVNS 100的总体行为。任务定序器可以采用多个状态机，一个状态机管理多个空中运载器102的总体行为，其他状态机管理由第一命令模块110a、主要作战基地、战斗哨所、用户接口装置等发出的命令。任务定序器可以跟踪一个或多个空中运载器102a至102c所定位的航点、与战斗哨所进行通信以进行着陆谈判、并在必要时经由任务命令指示路线馈给器将新路线发送至轨迹计划器。任务定序器还可以将多个空中运载器102中的一个或多个正在执行的路线或路线的阶段(例如，初始化和配置、发射、在途，进近等)通信至路线馈给器。

任务管理器114还可以包括任务计划服务，以接收任务计划数据以供任务管理器114的部件使用。任务管理器114通常负责协调多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器的主要自主操作，包括：(a)对多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器的主要自主操作进行排序；(b)监视所需的位置信息并将其馈给至轨迹计划器；以及(c)在与期望的飞行路径有重大偏离或任务的操作区域(安全空气量)发生改变时，请求自动重新计算飞行路径。但是，在其他示例中，空中运载器上的处理器(诸如第一空中运载器102a上的第一命令模块110a)可以被配置为除了任务管理器114之外(或者作为其替代)来协调多个空中运载器102中的一个或多个空中运载器的主要自主操作。

前述的目的是通过使多个空中运载器102中的一个或多个了解周围环境，来使多个空中运载器102在发射、巡航和下降期间能够安全操作。因此，AAVNS 100的目标可以是确保安全的最终进近和稳定的着陆、在发射和/或巡航期间的环境了解等。例如，AAVNS 100感知可以被配置为在视觉退化和GPS拒绝的环境中操作。在视觉退化的环境中操作可能还需要穿透遮盖物的传感器，而GPS拒绝操作将需要使用可用的传感器以实现替代的导航方法。在巡航飞行期间和在最终进近期间，感测和感知模块414可以用于发现可能无法提前知道的障碍物(诸如建筑物、树、电线和塔)。第三，感测和感知模块414可以用于在由于干扰或由于地形阻塞而可能发生的GPS拒绝或中断的情况下估计空中运载器定位。

传感器(例如，与第一传感器108a、第二传感器108b、第三传感器108c和基于地面的传感器108d一起使用的传感器)可以包括众多合适的传感器中的一个，诸如光检测和测距(LIDAR)424、无线电检测和测距(RADAR)426、电光红外(EO/IR)成像器428、立体视觉相机系统438、无线电高度仪(RADALT)440、空气数据传感器442、GPS/惯性导航系统(INS)444等中的一个或多个。

在一些示例中，一个或多个传感器包括RADAR 426。RADAR(诸如向前RADAR)可以用于在着陆期间的天气条件和严重掉电条件下提供低分辨率成像。向前RADAR可以被配置为检测或测量到阻碍预定飞行路径的物体的距离。

在一些示例中，一个或多个传感器包括EO/IR 428。无源电光红外(EO/IR)成像器通常可以用于在GPS拒绝的环境中导航、地形分析以及水和植被的检测。

在一些示例中，一个或多个传感器包括立体视觉相机系统438。立体视觉相机系统438可以采用彼此水平移位的两个相机，以获取对该区域(例如，多个空中运载器102中的一个或多个的视野内的区域)的两个不同视图。通过比较这两个图像，可以以视差图的形式获得相对深度信息，该视差图对相应图像点的水平坐标中的差异进行编码。该视差图中的值与相应像素位置处的场景深度成反比。

在一些示例中，一个或多个传感器包括GPS/INS装置444。当可用时，GPS/INS装置444可以用于提供纬度和经度信息以及高度。GPS/INS装置444使用GPS卫星信号来校正或校准来自INS的解决方案。GPS提供绝对的无漂移定位值，该值可以用于重置INS解决方案，或者可以通过使用数学算法(诸如卡尔曼滤波器)与INS混合。从GPS进行的一系列定位更新中可以推断出设备的角度方向。相对于GPS的定位误差的改变可以用于估计未知角度误差。与INS一起使用GPS的好处是INS可以通过GPS信号进行校准，并且INS可以以比GPS更快的速率提供定位和角度更新。对于诸如导弹和飞行器等高动态运载器，INS填补了GPS定位之间的空白。此外，GPS可能丢失其信号，并且INS可以在丢失GPS信号的期间继续计算定位和角度。

如果GPS/INS装置444不可用(例如，GPS拒绝操作)，这可能是由于接收不良或故障引起的，例如，由于有效的干扰或地形的阴影，则AAVNS 100在GPS信号中断的情况下仍保持功能。在一个示例中，AAVNS 100可以使用针对导航的视觉地标来导航多个空中运载器102。具体而言，该区域的卫星地图以及数字地形评估数据(DTED)可以用于离线确定显著特征。因此，可以被存储到存储器/数据存储装置的一个或多个数据库可以被用于存储与以下各项有关但不限于以下各项的信息：DTED、建筑物和结构、地理地图和/或可以使用以辅助导航多个空中运载器的任何其他信息。在任务期间，可以将传感器数据与地图进行比较，以产生导航解决方案。

AAVNS 100可以包括一个或多个通信收发器或可以与该一个或多个通信收发器可操作耦合，该一个或多个通信收发器可以用于在AAVNS 100、空中运载器102a至102c、任务管理器114和/或远程系统中的一个或多个之间无线通信数据信号。例如，无线通信装置可以被配置为与一个或多个远程系统通信数据(例如，监测数据、任务计划数据、控制信号、飞行命令、飞行路径等)。为了促进可选的无线通信，多个空中运载器102中的一个或多个可以进一步包括空中通信链路，该空中通信链路能够使用一个或多个天线(例如，顶部和底部)传送(“TX”)和接收(“RX”)数据。经由可操作地耦合至射频(RF)开关的处理器(例如，命令模块110a-110c)可以控制天线。因此，由AAVNS 100收集或创建的数据可以与远程系统和/或能够使用有线通信链路或无线通信链路进行有线或无线通信的任何其他装置通信。

如上所述，第一空中运载器102a的第一命令模块110a可以被配置为将控制信号发送至第二空中运载器102b的第二命令模块110b。因此，第一命令模块110a可以被配置为经由通信模块412将控制信号发送至第二命令模块110b。附加地或可替代地，第一命令模块110a可以经由通信模块412将其他数据或信息发送至第二命令模块110b。此外，第一命令模块110a可以被配置为将控制信号或其他信息发送至除了第二命令模块110b之外(或者作为其替代)的多个空中运载器102中的一个或多个其他运载器。

在一些示例中，第二空中运载器102b、第三空中运载器102c以及多个空中运载器102中的任何其他空中运载器可以与图4中描绘的第一空中运载器102a相同或基本相同。因此，为简明起见，此处将不详细描述多个空中运载器102中的第一空中运载器102a以外的空中运载器。然而，在其他示例中，多个空中运载器102中的空中运载器可以与第一空中运载器102a不同。作为一个示例，多个空中运载器中的另一空中运载器可以不包括动态路线计划器406、运动计划器404和/或飞行控制器402a。在这样的示例中，该空中运载器可以从多个空中运载器102中的另一空中运载器或任务管理器114接收包括飞行命令或飞行路径的控制信号。

AAVNS 100可以提供有模块化的平台无关的处理器、传感器108以及可以适用于各种空中运载器和任务的软件，从而降低了总拥有成本以及将开发的技术集成到现场系统中所需的时间。用于复杂架构的当前解决方案依赖于一系列点对点装置，每个装置都具有专门的接口。为了减少这些系统中的部件数量，通常使用针对特定硬件、操作系统、应用程序和目标平台开发的紧密耦合的代码以在一个装置中组合许多功能。传统架构需要大量时间和资金来源来进行集成、认证和升级，同时将生命周期维护限于一个主要的集成商。但是，AAVNS 100将受益于改进的架构，该改进的架构允许功能模块与明确定义的接口互操作。另外，AAVNS 100可以能够在任务期间支持健康监控、诊断和故障计算机进程的重新启动，而所有这些都无需机上人员参与。

在一些示例中，例如可选驾驶的飞行器，经由用户接口装置408与多个空中运载器102的交互可以用最少的设备和基础设施实现，使得现场人员可以向装备有AAVNS 100的飞行器请求服务以进行人道主义救援操作、非战斗人员撤离、常规货物补给、进行中的补给、不定期作战、持续的常规战斗或任何其他任务。该接口可以是直观的并且围绕任务期间完成的任务而定向。在一些情况下，由于空中运载器可能被引导到没有地面人员或没有通信的位置，因此不依赖于操作人员着陆可能是至关重要的。因此，在关键着陆阶段期间，操作人员最有用的作用可以是增强安全性，从而使完整的人机系统以比机器或人类驾驶员自身的性能更高的水平表现。在机载系统发生故障或性能可能降低的情况下，人机交互还能够实现一定程度的冗余。

图5是示出包括两个或更多个AAVNS 100a-100n的示例系统架构500的框图。在一些示例中，一个或多个自主空中运载器导航系统100可以被配置为操作、控制和/或通信耦合至少一个其他AAVNS 100。在这样的示例中，如上所述，每个AAVNS 100可以包括多个空中运载器102或一组空中运载器102。在一些这样的示例中，每个AAVNS 100可以与一个或多个其他AAVNS 100协同操作或鉴于其操作。进而，可以避免重复任务或不必要的任务、系统的成本可以更低，并且可以以更高效的方式完成任务。例如，与AAVNS 100a完成单个任务和AAVNS 100b在另一个任务附近完成单个任务不同，系统架构500的部件可以确定发送AAVNS100一个任务来完成这两个任务，而不是发送两个不同的AAVNS 100a、100b来完成这两个任务，这样更便宜、更高效等。

系统架构500包括被配置为控制两个或更多个AAVNS 100a-100n的多个功能模块。在一些示例中，系统架构500包括联合任务接口模块504、联合任务管理模块506、联合路线计划模块508、联合传感器感知和融合模块510、联合运动计划模块512和联合控制接口514。联合任务管理模块506、联合路线计划模块508、联合传感器感知和融合模块510和联合运动计划模块512可以分别与如关于图3所描述的任务管理器114、动态路线计划器406、感测和感知模块414以及运动计划器404相似，但是可以鉴于来自AAVNS 100a-100n中的每个的传感器数据、飞行信息等来执行功能任务。因此，每个功能模块可以被配置为生成、发送和/或接收来自AAVNS 100a-100n中的每个的控制信号、传感器数据或其他信息，使得系统架构500可以确定有效且便宜的计划以导航每个AAVNS 100a-100n的多个空中运载器中的每个。在一些示例中，联合任务接口模块504可以接收每个AAVNS 100a-100n的任务请求并可以鉴于每个AAVNS 100a-100n的度量(诸如位置、燃料水平、运行成本、要完成的任务数等)分配、组织、监视或安排任务。联合控制接口514可以被配置为控制每个AAVNS 100a-100n的操作。例如，联合控制接口514可以被配置为指导AAVNS 100a-100n执行某些任务。作为另一示例，在某些情况下，系统架构500可以被配置为生成与AAVNS 100a-100n相关联的一个或多个空中运载器的控制信号、飞行命令或飞行路径。因此，AAVNS 100a-100n和联合任务接口模块504、联合任务管理模块506、联合任务计划模块508、联合传感器感知和融合模块510、联合运动计划模块512以及联合控制接口514可以与数据总线502通信耦合。在一些示例中，数据总线502可以包括DDS开放标准数据总线。在其他示例中，数据总线502可以包括任何其他合适的数据总线。

图6是示出在环境118中操作AAVNS 100的多个空中运载器102的示例方法600的流程图。仅为了便于描述，将相对于图2a的AAVNS 100描述图6的方法。在其他示例中，附加或可替代系统、运载器或部件可以被使用以执行图6的方法。

在步骤602开始之后，在步骤604，第一命令模块110a或任务管理器114可以接收任务数据。在一些这样的示例中，可以从用户输入装置接收任务数据。在步骤606，第一命令模块110a可以接收反映环境118的一个或多个特征的传感器数据。例如，第一空中运载器102a可以沿着第一飞行路径104a导航并且接收由第一空中运载器102a上的第一传感器108a所生成的传感器数据。这样的传感器数据可以包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据、着陆数据等。在一些示例中，在步骤608，第一命令模块110a可以跟踪物体。例如，在步骤608，第一命令模块110a可以跟踪第二空中运载器102b、第三空中运载器102c和/或另一个物体的定位。虽然示例方法600示出在接收任务数据(步骤604)之后接收传感器数据(步骤606)，但本领域的技术人员将意识到，可以重新安排这些步骤的顺序(例如，取决于数据变得可用的顺序或系统的其他设计需求)。

在步骤610，第一命令模块110a可以确定或改变(例如，更改或校正)一个或多个飞行路径(例如，原始飞行路径)。第一命令模块110a可以至少部分地基于包括路线信息、已知天气条件、已知运载器状态(例如，燃料水平、损坏、电池充电状态等)的飞行前任务数据来确定一个或多个飞行路径，该飞行前任务数据可以至少部分基于传感器数据进行更改或校正。例如，第一命令模块110a可以至少部分地基于传感器数据来确定第二空中运载器102b的第二飞行路径104b和/或第三空中运载器的第三飞行路径104c。在一些示例中，第一命令模块110a可以基于除了传感器数据之外(或作为其替代)的任务数据和/或跟踪的物体数据来生成飞行路径。在生成一个或多个飞行路径之后，在步骤612，第一命令模块110a可以生成反映该一个或多个飞行路径的控制信号。例如，在第一命令模块110a确定第二空中运载器102b的第二飞行路径104b的示例中，第一命令模块110a可以生成反映第二飞行路径104b的控制信号。在这样的示例中，在步骤614，第一空中运载器102a的第一命令模块110a可以将控制信号发送至第二空中运载器102b的第二命令模块110b。在一些示例中，第一命令模块可以经由任务管理器114将控制信号发送至第二空中运载器102b。作为另一示例，在第一命令模块110a确定第三空中运载器102c的第三飞行路径104c的示例中，在步骤614，第一命令模块110a可以生成反映第三飞行路径104c的控制信号并且可以将控制信号发送至第三空中运载器102c的第三命令模块110c。在一些示例中，第一命令模块110a可以经由第二空中运载器102b或任务管理器114将控制信号发送至第三空中运载器102c。

在又一示例中，第一命令模块110a可以生成控制信号以自主调动第二空中运载器102b以遵循第一空中运载器102a和/或控制自主的第三空中运载器102c以遵循第二空中运载器102b。在进一步的示例中，第一命令模块110a可以生成控制信号以自主地调动第二空中运载器102b和第三空中运载器102c以相对于第一空中运载器102a维持预定空中编队。此外，第一命令模块110a可以将飞行命令发送至第二空中运载器102b或第三空中运载器102c中的一个或两个，以将第二空中运载器102b从第二飞行路径104b转移或将第三空中运载器102c从第三飞行路径104c转移以遵循修改的飞行路径。在这样的示例中，第一命令模块110a可以发送第二飞行命令以指导第二空中运载器102b返回第二飞行路径104b和/或第三空中运载器102c返回第三飞行路径104c。作为又一示例，第一命令模块可以生成指示靠近第二飞行路径104b的一个或多个着陆区域112的区域数据，并将所述区域数据发送至第二空中运载器102b。在一些情况下，第一命令模块110a可以向多个空中运载器102中的一个或多个发送警报信号，以指导多个空中运载器中的一个或多个遵循与当前飞行路径不同(例如，不同于第二飞行路径104b或第三飞行路径104c)的分散模式飞行路径122。然后，第一命令模块110a可以发送终止警报，以使多个空中运载器中的一个或多个空中运载器返回到先前的飞行路径(例如，第二飞行路径104b或第三飞行路径104c)。

在一些示例中，在步骤616，第一命令模块110a可以在发送相应的控制信号之后从第二空中运载器102b或第三空中运载器102c中的至少一个接收反馈。例如，第一命令模块110a至少部分地基于该反馈，确定用于第二空中运载器102b的更新的飞行路径(例如，第一更新的飞行路径106a)，以从预定编队126a改变为不同编队126c。在这样的示例中，在步骤618，第一命令模块110a可以至少部分地基于传感器数据和所接收的反馈来确定用于第二空中运载器102b或第三空中运载器102c的更新的飞行路径。该反馈可以反映例如空中运载器的状态(例如，燃料状态、维护状态、损坏等)，然后可以将该状态用作确定更新的飞行路径的因素。实际上，基于任何空中运载器的当前状态，给定的飞行路径可能是不可行的。例如，如果飞行器上的燃料量不足以用于飞行路径，则可以确定需要较少燃料的更新的飞行路径。类似地，如果对空中运载器的损坏阻止了空中运载器进行某些调动，则可以确定避免这种调动的更新的飞行路径。例如，使用机载传感器(例如，健康监测传感器)、性能数据或来自其他空中运载器的观测数据可以确定任何空中运载器损坏的状态。例如，空中运载器可以观察到(例如，经由光学传感器)对另一个空中运载器的损坏。

在步骤620，第一命令模块110a然后可以生成反映第二空中运载器102b或第三空中运载器102c中的一个或两个的更新的飞行路径的更新的控制信号。在步骤622，第一空中运载器102a的第一命令模块110a然后将更新的控制信号发送至相应的第二空中运载器102b或第三空中运载器102c。如果在步骤622处任务完成，或者如果第一命令模块110a未从多个空中运载器102中的任何其他空中运载器接收到反馈，则该方法可以在步骤624结束。在其他示例中，该方法可以重复直到任务完成。如上所述，在一些示例中，第二命令模块110b可以从第一命令模块110a接收包括第二飞行命令的控制信号，以将第二空中运载器102b(或所述多个空中运载器102中的另一空中运载器)从修改的飞行路径返回到原始飞行路径(例如，一旦脱离障碍物132)。为此，第二命令模块可以从第一命令模块接收第二飞行命令，以将第二空中运载器102c从第二飞行路径返回到与预定编队126a相关联的飞行路径。

图7是示出在环境118中操作AAVNS 100的多个空中运载器102的另一示例方法700的流程图。仅为了便于描述，将相对于图2a的AAVNS 100描述图7的方法。在其他示例中，附加或可替代系统、运载器或部件可以被使用以执行图7的方法。

在步骤702开始之后，在步骤706，第一命令模块110a或任务管理器114接收任务数据。在一些这样的示例中，可以从用户输入装置或任务管理器114接收任务数据。在一些示例中，在步骤704，第一命令模块110a接收反映环境118的一个或多个特征的传感器数据。在示例中，第一空中运载器102a可以沿着第一飞行路径104a导航并且接收由第一空中运载器102a上的第一传感器108a生成的传感器数据。这样的传感器数据可以包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据、着陆数据等。

在步骤708，第一命令模块110a至少部分地基于传感器数据来确定用于第二空中运载器102b的从预定编队126a到不同编队126c的改变。在一些示例中，第二空中运载器102b的预定编队126a和不同编队126c可以是相对于第一空中运载器102a的。在步骤710，第一控制模块110a生成反映从预定编队126a到不同编队126c的改变的控制信号，并在步骤712将所述控制信号发送至第二空中运载器102b。在一些示例中，方法700可以在将控制信号发送至第二空中运载器102b之后在步骤714结束。在其他示例中，可以重复方法700直到任务完成。在这样的示例中，第一命令模块110a可以确定预定编队中的多个改变，基于这些改变生成控制信号，并将这些控制信号发送至第二空中运载器102b。

图8是示出在环境118中操作AAVNS 100的第二空中运载器102b或第三空中运载器102c的示例方法800的流程图。仅出于便于描述的目的，将相对于图4a的架构描述图8的方法。例如，在操作中，第一空中运载器102a的第一命令模块110a的任务管理系统448可以指导第二空中运载器102b的飞行控制器402b将控制信号发送至其飞行部件(例如，控制面、电动机、引擎等)。任务管理系统448被配置为从第二命令模块110b和/或第三命令模块110c接收反馈，该反馈可以用作传感器输入以更新控制信号。在其他示例中，附加或可替代系统、运载器或部件可以被使用以执行图8的方法。此外，尽管主要针对第二空中运载器102b描述了图8的方法，但是根据本公开操作第三空中运载器102c可以与根据方法800操作第二空中运载器102b相同或基本上相同。

在步骤802开始之后，在步骤804，第二空中运载器102b的第二命令模块110b从第一空中运载器102a的第一命令模块110a接收控制信号。例如，可以基于来自任务管理系统448的信息生成控制信号。在接收到控制信号之后，在步骤806，第二命令模块110b基于控制信号基本上沿着第二飞行路径104b调动第二空中运载器102b。在一些示例中，在步骤808，第二空中运载器102b可以生成反馈，并在步骤810将所述反馈发送至第一空中运载器102a。例如，第二空中运载器102b可以直接或经由中继器(例如，另一空中运载器)将反馈发送至任务管理系统448。在步骤812，在一些示例中，第二命令模块110b可以从第一空中运载器102a接收更新的控制信号，该更新的控制信号可以由任务管理系统448生成。在这样的示例中，在步骤814，第二命令模块110b可以基于所接收到的更新的控制信号自主地调动第二空中运载器102b。如果在步骤814完成任务，或者如果第二命令模块110b在步骤808没有生成反馈，则该方法可以在步骤816结束。在其他示例中，该方法可以重复直到任务完成。

此外，本公开包括根据以下条款的实施例：

条款1.一种在环境中操作多个空中运载器的方法，所述方法包括：

在沿着第一飞行路径导航的第一空中运载器的第一命令模块处，接收来自所述第一空中运载器上的一个或多个传感器的传感器数据，其中所述传感器数据反映所述环境的一个或多个特征；

经由所述第一命令模块，至少部分地基于所述传感器数据，确定第二空中运载器从预定编队到不同编队的改变，其中所述预定编队和所述不同编队是相对于所述第一空中运载器的；

经由所述第一命令模块，生成控制信号，所述控制信号反映从所述预定编队到所述不同编队的改变；和

将所述控制信号从所述第一空中运载器发送至所述第二空中运载器。

条款2.根据条款1所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第一命令模块或任务管理器，确定反映从所述预定编队到所述不同编队的所述改变的第二空中运载器的第二飞行路径，其中所述控制信号反映所述第二空中运载器的所述第二飞行路径。

条款3.根据条款2所述的方法，进一步包括以下步骤：

在所述第一命令模块处，接收来自所述第二空中运载器的反馈；和

至少部分地基于所述反馈，经由所述第一命令模块，确定所述第二空中运载器的更新的飞行路径，以改变为所述不同编队。

条款4.根据条款2或3所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二空中运载器的第二命令模块，调动所述第二空中运载器以沿着所述第二飞行路径导航。

条款5.根据条款4所述的方法，其中所述控制信号包括第一飞行命令，以将所述第二空中运载器从与所述预定编队相关联的飞行路径转移并遵循所述第二飞行路径，所述方法进一步包括以下步骤：

经由所述第二空中运载器的所述第二命令模块，调动所述第二空中运载器以沿着所述第二飞行路径导航；和

经由所述第二命令模块并且从所述第一命令模块接收第二飞行命令，以将所述第二空中运载器从所述第二飞行路径返回到与所述预定编队相关联的飞行路径。

条款6.根据条款4或5所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二命令模块，接收警报信号；

经由所述第二命令模块，启动分散模式飞行路径，其中所述分散模式飞行路径不同于所述第二飞行路径；

经由所述第二空中运载器的所述第二命令模块，调动所述第二空中运载器以沿着所述分散模式飞行路径导航；和

经由所述第二命令模块，接收终止警报，其中所述终止警报使所述第二命令模块指导所述第二空中运载器返回所述第二飞行路径。

条款7.根据条款4-6中的任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二命令模块并且从所述第一命令模块接收指示靠近所述第二飞行路径的一个或多个区域的区域数据；和

经由所述第二命令模块，调动所述第二空中运载器以至少部分地基于所述区域数据进入所述一个或多个区域。

条款8.根据条款1-7中的任一项所述的方法，其中所述不同编队是相对于所述第一空中运载器的第二预定编队，所述第二预定编队不同于所述预定编队。

条款9.根据条款1-8中的任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二空中运载器的第二命令模块，跟踪所述第一空中运载器的定位以产生跟踪定位；和

经由所述第二命令模块，基于所述控制信号和所述第一空中运载器的所述跟踪定位，调动所述第二空中运载器以遵循所述第一空中运载器。

条款10.根据条款1-9中的任一项所述的方法，其中所述传感器数据包括天气数据、位置数据、障碍物数据、地图数据、有效载荷数据、编队数据和着陆数据中的一个或多个。

条款11.根据条款1-10中的任一项所述的方法，其中所述控制信号被配置为使得能够对所述第二空中运载器和第三空中运载器进行自主控制以维持所述不同编队，其中所述不同编队是相对于所述第一空中运载器的预定空中编队。

条款12.根据条款1-11中的任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述第一命令模块处，从所述第二空中运载器上的与所述一个或多个传感器不同的一个或多个附加传感器接收附加传感器数据。

条款13.一种用于在环境中操作多个空中运载器的自主空中运载器导航系统，所述自主空中运载器导航系统包括：

一个或多个传感器，其被配置为生成反映所述环境的一个或多个特征的传感器数据，其中所述一个或多个传感器在第一空中运载器上；和

第一命令模块，其被设置在所述第一空中运载器上并被配置为：

至少部分地基于所述传感器数据，确定第二空中运载器从预定编队到不同编队的改变，其中所述预定编队和所述不同编队是相对于所述第一空中运载器的；

生成反映从所述预定编队到所述不同编队的改变的控制信号；和

将所述控制信号从所述第一空中运载器发送至所述第二空中运载器。

条款14.根据条款13所述的自主空中运载器导航系统，进一步包括：

任务管理器，其中所述第一命令模块或所述任务管理器被配置为确定反映从所述预定编队到所述不同编队的改变的所述第二空中运载器的第二飞行路径，其中所述控制信号反映所述第二空中运载器的所述第二飞行路径。

条款15.根据条款14所述的自主空中运载器导航系统，其中所述第一命令模块或所述任务管理器中的一个或多个进一步被配置为：

接收来自所述第二空中运载器的反馈；和

至少部分地基于所述反馈，确定用于所述第二空中运载器的更新的飞行路径，以改变为所述不同编队。

条款16.根据条款14或15所述的自主空中运载器导航系统，其中所述控制信号包括第一飞行命令，以将所述第二空中运载器从与所述预定编队相关联的飞行路径转移并遵循所述第二飞行路径，并且其中所述自主空中运载器导航系统进一步包括第二命令模块，其被配置为：

调动所述第二空中运载器以沿着所述第二飞行路径导航；和

从所述第一命令模块接收第二飞行命令，以将所述第二空中运载器从所述第二飞行路径返回到与所述预定编队相关联的飞行路径。

条款17.根据条款16所述的自主空中运载器导航系统，其中所述第二命令模块进一步被配置为：

接收警报信号；

启动分散模式飞行路径，其中所述分散模式飞行路径不同于所述第二飞行路径；

调动所述第二空中运载器以沿着所述分散模式飞行路径导航；和

接收终止警报，其中所述终止警报使所述第二命令模块指导所述第二空中运载器返回所述第二飞行路径。

条款18.根据条款16或17所述的自主空中运载器导航系统，其中所述第二命令模块进一步被配置为：

从所述第一命令模块接收指示靠近所述第二飞行路径的一个或多个区域的区域数据；和

至少部分地基于所述区域数据，调动所述第二空中运载器以进入所述一个或多个区域。

条款19.根据条款16-18中的任一项所述的自主空中运载器导航系统，其中所述第二命令模块进一步被配置为：

跟踪所述第一空中运载器的定位以产生跟踪定位；和

基于所述控制信号和所述第一空中运载器的所述跟踪定位，调动所述第二空中运载器以遵循所述第一空中运载器。

条款20.根据条款13-19中的任一项所述的自主空中运载器导航系统，其中从所述预定编队到所述不同编队的改变包括第一改变，其中所述第一命令模块进一步被配置为：

至少部分地基于所述传感器数据，确定第三空中运载器从所述预定编队到所述不同编队的第二改变，其中所述第二改变不同于所述第一改变；

生成反映从所述预定编队到所述不同编队的所述第二改变的第二控制信号；和

将所述第二控制信号从所述第一空中运载器发送至所述第三空中运载器。

条款21.根据条款20所述的自主空中运载器导航系统，其中所述控制信号被配置为使得能够自主控制所述第二空中运载器和所述第三空中运载器以维持所述不同编队，其中所述不同编队是相对于所述第一空中运载器的预定空中编队。

条款22.一种用于在环境中操作多个空中运载器的通信系统，所述通信系统包括：

第一命令模块，其被配置为：

至少部分地基于传感器数据，确定第二空中运载器从预定编队到不同编队的改变，其中所述预定编队和所述不同编队是相对于第一空中运载器的，

生成反映从所述预定编队到所述不同编队的改变的控制信号，并且

将所述控制信号从所述第一空中运载器发送至所述第二空中运载器的第二命令模块；和

第二命令模块，其中所述第二命令模块被配置为：

接收所述控制信号，并且

调动所述第二空中运载器以沿着飞行路径导航。

条款23.根据条款22所述的通信系统，进一步包括任务管理器，其中所述第一命令模块被配置为经由所述任务管理器将所述控制信号发送至所述第二命令模块。

条款24.根据条款23所述的通信系统，其中所述第一命令模块、所述第二命令模块或所述任务管理器中的一个或多个被配置为：

基于所述控制信号，生成所述第二空中运载器的飞行路径，其反映从所述预定编队到所述不同编队的改变。

条款25.根据条款23或24所述的通信系统，其中所述第一命令模块或所述任务管理器中的一个或多个进一步被配置为：

接收来自所述第二命令模块的反馈；和

至少部分地基于所述反馈，确定用于所述第二空中运载器的更新的飞行路径，以改变为所述不同编队。

条款26.根据条款22-25中的任一项所述的通信系统，其中所述控制信号包括以下一项或多项：

飞行命令，以将所述第二空中运载器从所述飞行路径转移并遵循修改的飞行路径，

警报信号，以启动分散模式飞行路径，

终止警报，以指导所述第二空中运载器返回所述飞行路径，或者

区域数据，其指示靠近所述飞行路径的一个或多个区域，所述一个或多个区域可以用于导航，

其中所述第二命令模块进一步被配置为：

基于所述飞行命令、所述警报信号、所述终止警报或所述区域数据，调动所述第二空中运载器以进行导航。

尽管已经示出和描述特定的实施例，但是对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变和修改，并且旨在形成如所附权利要求书所定义的本发明的一部分，这应在法律允许的最广泛意义上解释。应当理解，上述方法和系统是通过示例而非限制的方式提出的。对于本领域的普通技术人员来说，许多改变、增加、省略和其他修改将是明显的。

Claims (10)

1.一种在环境(118)中操作多个空中运载器(102)的方法，所述方法包括：

在沿着第一飞行路径(104a)导航的第一空中运载器(102a)的第一命令模块(110a)处接收来自所述第一空中运载器(102a)上的一个或多个传感器(108a)的传感器数据，其中所述传感器数据反映所述环境(118)的一个或多个特征；

经由所述第一命令模块(110a)至少部分地基于所述传感器数据确定第二空中运载器(102b)从预定编队(126a)到不同编队(126c)的改变，其中所述预定编队(126a)和所述不同编队(126c)是相对于所述第一空中运载器(102a)的；

经由所述第一命令模块(110a)生成控制信号，所述控制信号反映从所述预定编队(126a)到所述不同编队(126c)的改变；和

将所述控制信号从所述第一空中运载器(102a)发送至所述第二空中运载器(102b)。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第一命令模块(110a)或任务管理器(114)，确定用于第二空中运载器(102b)的第二飞行路径(104b)，其反映从所述预定编队(126a)到所述不同编队(126c)的改变，其中所述控制信号反映用于所述第二空中运载器(102b)的所述第二飞行路径(104b)。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：

在所述第一命令模块(110a)处接收来自所述第二空中运载器(102b)的反馈；和

经由所述第一命令模块(110a)至少部分地基于所述反馈确定用于所述第二空中运载器(102b)的更新的飞行路径(106b)，以改变为所述不同编队(126c)。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二空中运载器(102b)的第二命令模块(110b)调动所述第二空中运载器(102b)以沿着所述第二飞行路径(104b)导航。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制信号包括第一飞行命令，以使所述第二空中运载器(102b)从与所述预定编队(126a)相关联的飞行路径转向并遵循所述第二飞行路径(104b)，所述方法进一步包括以下步骤：

经由所述第二空中运载器(102b)的所述第二命令模块(110b)调动所述第二空中运载器(102b)以沿着所述第二飞行路径(104b)导航；和

经由所述第二命令模块(110b)并从所述第一命令模块(110a)接收第二飞行命令，以将所述第二空中运载器(102b)从所述第二飞行路径(104b)返回到与所述预定编队(126a)相关联的飞行路径。

6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二命令模块(110b)接收警报信号；

经由所述第二命令模块(110b)启动分散模式飞行路径(122)，其中所述分散模式飞行路径(122)与所述第二飞行路径(104b)不同；

经由所述第二空中运载器(102b)的所述第二命令模块(110b)调动所述第二空中运载器(102b)以沿着所述分散模式飞行路径(122)导航；和

经由所述第二命令模块(110b)接收终止警报，其中所述终止警报使所述第二命令模块(110b)指导所述第二空中运载器(102b)返回所述第二飞行路径(104b)。

7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二命令模块(110b)并从所述第一命令模块(110a)接收指示接近所述第二飞行路径(104b)的一个或多个区域(120)的区域数据；和

经由所述第二命令模块(110b)调动所述第二空中运载器(102b)以至少部分地基于所述区域数据进入所述一个或多个区域(120)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述不同编队(126c)是相对于所述第一空中运载器的第二预定编队，所述第二预定编队不同于所述预定编队(126a)。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：

经由所述第二空中运载器(102b)的第二命令模块(110b)跟踪所述第一空中运载器(102a)的定位以产生跟踪定位；和

经由所述第二命令模块(110b)，基于所述控制信号和所述第一空中运载器(102a)的所述跟踪定位，调动所述第二空中运载器(102b)以遵循所述第一空中运载器(102a)。

10.一种用于在环境(118)中操作多个空中运载器(102)的自主空中运载器导航系统(100)，所述自主空中运载器导航系统(100)包括：

一个或多个传感器(108a)，其被配置为生成反映所述环境(118)的一个或多个特征的传感器数据，其中所述一个或多个传感器(108a)在第一空中运载器(102a)上；和

第一命令模块(110a)，其设置在所述第一空中运载器(102a)上，并且被配置为：

至少部分地基于所述传感器数据，确定第二空中运载器(102b)从预定编队(126a)到不同编队(126c)的改变，其中所述预定编队(126a)和所述不同编队(126c)是相对于所述第一空中运载器(102a)的；

生成反映从所述预定编队(126a)到所述不同编队(126c)的改变的控制信号；和

将所述控制信号从所述第一空中运载器(102a)发送至所述第二空中运载器(102b)。

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