(57)【要約】  システム、装置および安全なシステムのための方法は、コントローラ（１０４）上の無人航空機（ＵＡＶ）コマンド（６０２、６０４、６０６）を選択する工程であって、コントローラは、アドレス可能メモリ（１３２７）を有する第１のプロセッサ（１３２４）を備える工程；コントローラのディスプレイ（４００）上に第１のアクチベータ（４３０）および第２のアクチベータ（４２０）を提示する工程であって、第２のアクチベータはスライダ（４１０）である工程；および、第１のアクチベータおよび第２のアクチベータが選択された場合、ＵＡＶコマンドをＵＡＶ（１００）に送信する工程；を含む。ＵＡＶは、アドレス可能メモリ（１３２７）を有する第２のプロセッサ（１３２４）を備える。【選択図】図１Ａ
2020513606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラ上で無人航空機（ＵＡＶ）コマンドを選択する工程であって、コントローラは、アドレス指摘可能なメモリを備える第１のプロセッサを備える工程；
選択されたＵＡＶコマンドに対し、コントローラのディスプレイ上に第１のアクチベータおよび第２のアクチベータを表示する工程であって、第２のアクチベータはスライダである工程；および、
第１のアクチベータと第２のアクチベータが選択された場合、ＵＡＶコマンドをＵＡＶに送信する工程であって、ＵＡＶは、アドレス指定可能なメモリを有する第２のプロセッサを備える工程；
を備える方法。
【請求項２】
さらに、ＵＡＶによって、ＵＡＶコマンドを受信する工程；および、ＵＡＶで受信したＵＡＶコマンドを実行する工程；を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２のアクチベータの選択の前に第１のアクチベータが選択された場合、ＵＡＶコマンドが送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１のアクチベータが第２のアクチベータの選択と同時に選択された場合、ＵＡＶコマンドが送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１のアクチベータを選択することが：第２のアクチベータが選択されている間、第１のアクチベータの選択を維持することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
選択されたＵＡＶコマンドは発射コマンドであり、第１のアクチベータはボタンであり、第２のアクチベータは垂直スライダであり、第２のアクチベータを選択することは、コントローラのディスプレイに応じて、ボタンをスライダ内で上方向にスライドさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、ＵＡＶが発射位置に帰還および着陸するためにＵＡＶによって必要とされるバッテリ充電状態に基づいて、コントローラによって残りの飛行時間を決定する工程を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
さらに、残りの飛行時間をコントローラのディスプレイに表示する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、コントローラによって、コントローラに対するＵＡＶの位置を決定する工程；および、
コントローラのディスプレイ上にウェイファインダを提示する工程であって、ウェイファインダがＵＡＶの位置に向けられている工程；を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
選択されたＵＡＶコマンドが帰還および着陸コマンドであり、第１のアクチベータがボタンであり、第２のアクチベータが水平スライダであり、第２のアクチベータを選択することが、コントローラのディスプレイに応じて、ボタンをスライダ内で水平にスライドさせることを含む、請求項１の方法。
【請求項１１】
帰還および着陸コマンドは、それが発射した場所に着陸するようにＵＡＶに指示する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
選択されたＵＡＶコマンドはすぐに着陸コマンドであり、第１のアクチベータはボタンであり、第２のアクチベータは垂直スライダであり、第２のアクチベータを選択することは、コントローラのディスプレイに対しボタンをスライダ内で下方向にスライドさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ＵＡＶがすぐに着陸コマンドを受信すると、すぐに着陸コマンドは、ＵＡＶの地理的位置に最も近い位置に着陸するようＵＡＶに指示する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
選択されたＵＡＶコマンドは非常停止コマンドであり、第１のアクチベータはボタンであり、第２のアクチベータは垂直スライダであり、第２のアクチベータを選択することは、コントローラのディスプレイに対しボタンをスライダ内で下方向にスライドさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
非常停止コマンドは、ＵＡＶの少なくとも１つのモータを停止するようＵＡＶに指示する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
無人航空機（ＵＡＶ）のプロセッサによって、打ち上げ場所に帰還して着陸するためにＵＡＶによって必要とされるバッテリの残存充電状態を決定する工程；および、
ＵＡＶのプロセッサによって、決定されたバッテリの充電残量が設定限度内である場合、ＵＡＶに発射場所に帰還して着陸するようにＵＡＶに命令する工程；
を備える方法。
【請求項１７】
さらに、ＵＡＶのプロセッサによって、決定されたバッテリの充電残量が発射位置に帰還して着陸するための設定限界以下である場合、ＵＡＶにＵＡＶの現在位置に着陸するように命令する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、ＵＡＶのプロセッサによって、障害状態が発生したかどうかを判定する工程；および、
ＵＡＶのプロセッサによって、発射場所に帰還して着陸すること、および、ＵＡＶの現在位置に着陸すること、の少なくとも１つをとるよう命令する工程；を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
プロセッサとアドレス指定可能なメモリとを有する無人航空機（ＵＡＶ）であって、プロセッサが：
ＵＡＶの一組のステータス情報に基づいてＵＡＶコマンドを決定するよう設定され；
ここで一組のステータス情報は、ＵＡＶに関連付けられた少なくとも１つのセンサ
から受信され、
確認のために決定されたコマンドをコントローラに送信するよう設定される；無人航空機と；
プロセッサとアドレス指定可能なメモリとを有するコントローラであって、コントローラが：
送信されたＵＡＶコマンドをＵＡＶから受信するよう設定され；
選択されたＵＡＶコマンドを、コントローラのディスプレイ上に第１のアクチベータ
および第２のアクチベータを提示するよう設定され、ここで、第２のアクチベータ
はスライダであり；
第１のアクチベータと第２のアクチベータが正常に実行されたことを確認するよう設
定され；
コマンドのＵＡＶで実行するために、ＵＡＶコマンド確認をＵＡＶに送信するよう設
定され；
ＵＡＶは、確認の受信に基づいて、ＵＡＶコマンドを実行する、ことを備えるシステム。
【請求項２０】
ＵＡＶコマンドは、帰還および着陸コマンド、すぐに着陸コマンド、および非常停止コマンドのうちの少なくとも１つである、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年１１月１１日出願の米国仮出願番号６２／４２１，１６３の利益および優先権をクレームしており、この出願は参照によりすべての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、一般に無人航空機（ＵＡＶｓ）に関し、特にＵＡＶｓのための安全装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＵＡＶシステムの動作中に起こり得るある特定の危険は、ＵＡＶの意図しない、不注意な、または、偶発的な飛行の開始および／または停止である。特に、ペイロード配置、プロペラ検査、プロペラ交換、記憶媒体ローディング、記憶媒体検索、バッテリ配置、および、バッテリ充電などの、あるクローズアップタスクを飛行前に実行する必要がある場合があるため、誤った飛行の開始が、ＵＡＶの周辺区域にいる人に怪我を負わす結果となる可能性がある。同様に、そのような意図しない動作は、ＵＡＶまたは周辺施設にダメージを与える可能性がある。同様に、望ましくない飛行の停止は、ＵＡＶの紛失またはダメージ、あるいは、遅延した非効率な動作の結果となる可能性がある。そのような動作を制御するための単一のボタンを持つコントローラを持つことは、偶然のコマンドが発生するのに役立つ。
【発明の概要】
【０００４】
例示的な方法の実施形態は、コントローラは、アドレス指摘可能なメモリを備える第１のプロセッサを備える工程；選択されたＵＡＶコマンドに対し、コントローラのディスプレイ上に第１のアクチベータおよび第２のアクチベータを表示する工程であって、第２のアクチベータはスライダである工程；および、第１のアクチベータと第２のアクチベータが選択された場合、ＵＡＶコマンドをＵＡＶに送信する工程であって、ＵＡＶは、アドレス指定可能なメモリを有する第２のプロセッサを備える工程；を含み得る。さらなる方法の実施形態は、ＵＡＶによって、ＵＡＶコマンドを受信する工程；および、ＵＡＶで受信したＵＡＶコマンドを実行する工程；を含み得る。第２のアクチベータの選択の前に第１のアクチベータが選択された場合、ＵＡＶコマンドが送信され得る。第１のアクチベータが第２のアクチベータの選択と同時に選択された場合、ＵＡＶコマンドが送信され得る。第１のアクチベータを選択することが：第２のアクチベータが選択されている間、第１のアクチベータの選択を維持する工程を含み得る。
【０００５】
いくつかの方法の実施形態において、選択されたＵＡＶコマンドは発射コマンドであり、第１のアクチベータはボタンであり、第２のアクチベータは垂直スライダであり、第２のアクチベータを選択することは、コントローラのディスプレイに応じて、ボタンをスライダ内で上方向にスライドさせることを含み得る。さらなる方法の実施形態は：ＵＡＶが発射位置に帰還および着陸するためにＵＡＶによって必要とされるバッテリ充電状態に基づいて、コントローラによって残りの飛行時間を決定する工程；および残りの飛行時間をコントローラのディスプレイに表示する工程；を含み得る。さらなる方法の実施形態は：コントローラによって、コントローラに対するＵＡＶの位置を決定する工程；およびコントローラのディスプレイ上にウェイファインダを提示する工程であって、ウェイファインダがＵＡＶの位置に向けられている工程；を含み得る。
【０００６】
いくつかの方法の実施形態において、選択されたＵＡＶコマンドが帰還および着陸コマンドとすることができ、第１のアクチベータがボタンであり、第２のアクチベータが水平スライダであり、第２のアクチベータを選択することが、コントローラのディスプレイに応じて、ボタンをスライダ内で水平にスライドさせる。帰還および着陸コマンドは、それが発射した場所に着陸するようにＵＡＶに指示することができる。
【０００７】
いくつかの方法の実施形態において、選択されたＵＡＶコマンドはすぐに着陸コマンドとすることができ、第１のアクチベータはボタンであり、第２のアクチベータは垂直スライダであり、第２のアクチベータを選択することは、コントローラのディスプレイに対しボタンをスライダ内で下方向にスライドさせる。ＵＡＶがすぐに着陸コマンドを受信すると、すぐに着陸コマンドは、ＵＡＶの地理的位置に最も近い位置に着陸するようＵＡＶに指示することができる。ある方法の実施形態において、選択されたＵＡＶコマンドは非常停止コマンドとすることができ、第１のアクチベータはボタンであり、第２のアクチベータは垂直スライダであり、第２のアクチベータを選択することは、コントローラのディスプレイに対しボタンをスライダ内で下方向にスライドさせる。非常停止コマンドは、ＵＡＶの少なくとも１つのモータを停止するようＵＡＶに指示することができる。
【０００８】
さらなる例示的な方法の実施形態は：無人航空機（ＵＡＶ）のプロセッサによって、打ち上げ場所に帰還して着陸するためにＵＡＶによって必要とされるバッテリの残存充電状態を決定する工程；および、ＵＡＶのプロセッサによって、決定されたバッテリの充電残量が設定限度内である場合、ＵＡＶに発射場所に帰還して着陸するようにＵＡＶに命令する工程；を含み得る。さらに、方法は：ＵＡＶのプロセッサによって、決定されたバッテリの充電残量が発射位置に帰還して着陸するための設定限界以下である場合、ＵＡＶにＵＡＶの現在位置に着陸するように命令する工程を含み得る。さらに方法は：ＵＡＶのプロセッサによって、障害状態が発生したかどうかを判定する工程；および、ＵＡＶのプロセッサによって、発射場所に帰還して着陸すること、および、ＵＡＶの現在位置に着陸すること、の少なくとも１つをとるよう命令する工程；を含み得る。
【０００９】
例示的なシステムの実施形態は：プロセッサとアドレス指定可能なメモリとを有する無人航空機（ＵＡＶ）であって、プロセッサが：ＵＡＶの一組のステータス情報に基づいてＵＡＶコマンドを決定するよう設定され；ここで一組のステータス情報は、ＵＡＶに関連付けられた少なくとも１つのセンサから受信され、確認のために決定されたコマンドをコントローラに送信するよう設定される；無人航空機と；プロセッサとアドレス指定可能なメモリとを有するコントローラであって、コントローラが：送信されたＵＡＶコマンドをＵＡＶから受信するよう設定され；選択されたＵＡＶコマンドを、コントローラのディスプレイ上に第１のアクチベータおよび第２のアクチベータを提示するよう設定され、ここで、第２のアクチベータはスライダであり；第１のアクチベータと第２のアクチベータが正常に実行されたことを確認するよう設定され；コマンドのＵＡＶで実行するために、ＵＡＶコマンド確認をＵＡＶに送信するよう設定され；ＵＡＶは、確認の受信に基づいて、ＵＡＶコマンドを実行する、ことを含み得る。さらなるシステムの実施形態において、ＵＡＶコマンドは、帰還および着陸コマンド、すぐに着陸コマンド、および非常停止コマンドのうちの少なくとも１つとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれている。同様の参照番号は、異なる図を通して対応する部分を示す。実施形態は、例示として示されており、添付の図面の図に限定されるものではない。ここにおいて：
【図１Ａ】図１Ａは、ＵＡＶの外部に配置された一組のインジケータを有する例示的な自律垂直離着陸（ＶＴＯＬ）無人航空機（ＵＡＶ）を示し；
【図１Ｂ】図１Ｂは、遠くから図１ＡのＵＡＶを動作するための例示的なコントローラを示し；
【図１Ｃ】図１Ｃは、種々の動作状態中の図１ＡのＵＡＶ用の表示灯を示し；
【図２】図２は、図１Ａ−図１ＢのＵＡＶおよびコントローラを利用するシステムの例示的な動作工程を示し；
【図３】図３は、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ  ＵＡＶの垂直離陸および水平飛行への移行を示し；
【図４Ａ】図４Ａは、図１ＡのＵＡＶを発射するための図１Ｂのコントローラの表示画面を示し；
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１ＡのＵＡＶを発射するために図４Ａの画面と対話しているユーザを示し；
【図５】図５は、ＵＡＶを発射する前にユーザによって選択された地域の地図を示し；
【図６】図６は、飛行動作画面のための図１Ｂのコントローラの表示画面を示し；
【図７】図７は、図６の飛行動作画面の詳細図を示し；
【図８Ａ】図８Ａは、図１ＡのＵＡＶをそれが出発した場所に帰還させるための図１Ｂのコントローラの表示画面を示し；
【図８Ｂ】図８Ｂは、図１ＡのＵＡＶをそれが出発した場所に着陸させるために図８Ａの画面と対話しているユーザを示し；
【図９Ａ】図９Ａは、図１ＡのＵＡＶを現在の場所に着陸させるための図１Ｂのコントローラの表示画面を示し；
【図９Ｂ】図９Ｂは、図１ＡのＵＡＶを現在の場所に着陸させるために図９Ａの画面と対話しているユーザを示し；
【図１０Ａ】図１０Ａは、図１ＡのＵＡＶを非常停止させるための図１Ｂのコントローラの表示画面を示し；
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１ＡのＵＡＶを非常停止させるために図１０Ａの画面と対話しているユーザを示し；
【図１１】図１１は、図１Ｂのコントローラを介する安全システムを有する図１ＡのＵＡＶを動作する方法のフローチャートを示し；
【図１２】図１２は、図１ＡのＵＡＶの例示的な安全システムを示し；
【図１３】図１３は、安全システムのコンピューティング装置の実施形態の例示的な最上位機能ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本システムは、無人航空機（ＵＡＶ）を操縦するための安全システムを可能にし、安全システムは、ＵＡＶを発射し、ＵＡＶを発射した場所から着陸のために帰還し、ＵＡＶをその現在位置に着陸させ、その現在位置でＵＡＶの非常停止を行うために、少なくとも２つの独自の行動を必要とする。ＵＡＶがより商業的に利用可能になるにつれて、それらは比較的熟練していないユーザによって、そして潜在的に理想的ではない状況および条件において動作される可能性が高い。安全装置を内蔵する開示されたシステムは、ユーザの動作およびインターフェースを単純化することによって許容可能なレベルの有用性を提供する一方で、十分に安全で直感的な方法でそうすることができる。さらに、システムは、安全システムによって受信されたデータに基づいて、ＵＡＶが自動的に特定の動作を実行することができる環境を提供することができる。
【００１２】
自動または自律飛行ＵＡＶの動作のための開示された安全システムは、ＵＡＶの飛行動作の開始および／または終了などの重要な行動の意図しない起動を防止または制限するように構成される。これは、所望のイベントまたは動作が始まる前に、ユーザが１つ以上の別々のアクチベータを動作または起動することを要求するシステムによって達成される。いくつかの実施形態において、これらのアクチベータの少なくとも１つは、スライダまたはスワイプバーである。他の実施形態において、安全システムは、状況を考慮して可能な限り最も安全な結果を保存するために、ユーザとの対話なしに一連の動作を開始することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、飛行の開始は、ＵＡＶの垂直離陸を含み得る。同様に、飛行の終了は、当初の離陸位置またはその近くのいずれかに垂直着陸することを含み得る。この着陸動作は、ホームへの帰還（ＲＴＨ）、帰還ホーム、発射位置への帰還、または、ベースへの帰還（ＲＴＢ）終了として参照される。ＵＡＶはまた、飛行終了時にＵＡＶの飛行位置に比較的近い位置に着陸することができる。この着陸動作は、すぐに着陸、即時の着陸、または着陸即時の終了と呼ばれることがあり、これは緊急事態において有用である。飛行の終了のより厳しい例は、航空機のすべての推進力を止める非常停止コマンドである。この最終的な行動は、より極端な安全上の事態、例えば転倒して操縦不能な航空機または意図せずに制御された地域への飛行においてのみ使用される。
【００１４】
図１Ａは、ＵＡＶの外部に配置された一組のインジケータ１０２例えばライトバーを備えた、例示的な自律垂直離着陸（ＶＴＯＬ）無人航空機（ＵＡＶ）１００を示す。図１Ｂは、図１ＡのＵＡＶ１００を遠くから動作させるための例示的なコントローラ１０４を示す。ＵＡＶ１００は、翼端で上方に配置されたモータポッド１１０内のモータ１０８を有する一組のプロペラまたはロータ１０６を有することができる。いくつかの実施形態では、４つのロータおよび対応するモータポッドを有することができ、それらのうちの２つは図示されていないそれらの真後ろにあり、クワッドロータ構成を提供するために各翼端の片側にペアがある。ＵＡＶは、ＵＡＶの１つまたは複数の機能を制御し、受信機またはトランシーバを介してコントローラ１０４からのコマンドを受信し、送信機または受信機を介してコントローラ１０４または他の装置にデータを送信するため、アドレス可能メモリを有するプロセッサを有することができる。
【００１５】
開示されたシステムは、動作領域内またはその近傍の人に対し、インジケータ１０２などの警告、および、航空機の状態を監視してその状態が１つまたは複数の定義された制限を超える場合にコントローラ１０４を介して飛行を終了する能力、を含むことができる。インジケータ１０２は、一組の点滅灯などの１つまたは複数の警告灯の動作、警告サイレンまたは他のノイズメーカーの動作、および／または、ＵＡＶ１００のロータ１０６の最初のゆっくりとした回転を含むことができる。異なる色の光が、例えば、進行可能を示す緑色光と進行不可を示す赤色光を、ＵＡＶの準備ができていることを示すために使用される。緑色の点滅ライトは、進行可能であることを示していますが、発射動作が始まっているので注意する。赤色の点滅ライトは、警告を示し進行不可である。ＵＡＶで使用される任意のセンサの精度を保証するために、水平飛行中に撮像している間、インジケータ１０２は消灯してもよい。
【００１６】
ＵＡＶ１００は、ジャイロスコープ、加速度計、圧力センサ、慣性測定装置（ＩＭＵ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）、コンパス、全地球測位衛星（ＧＰＳ）ユニット、光学センサ、レーダ、音波センサ、バッテリ充電状態センサなどの任意の様々なセンサの使用を含むことができるＵＡＶ状態モニタを含むことができる。これらのセンサからの測定値は、ＵＡＶが飛行を維持および継続するために適切に配置されているかどうかを判断するために、一連の限界値または他の値に対して、ＵＡＶのプロセッサによって追跡され比較され得る。ＵＡＶ状態モニタが、ＵＡＶが一組の定義された制限を有するまたは超えると判断した場合には、ＵＡＶプロセッサは安全な動作を維持または最大化するために飛行を終了させることができる。さらに、ＵＡＶプロセッサは、システムコントローラ１０４への接続の有無にかかわらず、ＵＡＶ状態モニタから受信したデータに基づいて、動的に一組の動作を実行することができる。
【００１７】
システムコントローラ１０４は、ＵＡＶ１００を遠隔動作するためのディスプレイまたはスクリーン１１２を有することができる。コントローラ１０４は、通信チャネルを介して接続を確立するための、コントローラプロセッサ、アドレス指定可能メモリ、および送信機／受信機を含むことができる。ディスプレイ１１２は、ＵＡＶ１００の動作を制御するために、可変制御アクチベータ、例えば、グラフィックボタン、スイッチ、ノブ、およびスライダを投影するフラットパネルタッチスクリーンとすることができる。コントローラプロセッサは、ユーザ入力を通信チャネル、例えば、ＵＡＶ１００への有線または無線接続によって送信されるコマンドに変換し、ＵＡＶ１００によって送信された画像および／または他の動作情報などの、ＵＡＶ１００の動作のグラフィカルな表示を提供することができる。コントローラ１０４は、ハンドヘルドとすることができ、ジャイロスコープおよび加速度計ならびにカメラのような種々の位置センサのうちのいずれかを含むことができる。タブレットが示されているが、スマートフォン、ラップトップ、デスクトップなどの他のコンピューティングデバイスを、その代わりに使用することができる。
【００１８】
図１Ｃは、さまざまな動作条件の間の、図１ＡのＵＡＶ用の一組の表示灯を示す。ある実施形態では、待機モードにおいて、ＵＡＶが飛行の準備ができているがまだ動作していないことを示すために、ライトはスローパルスまたはブレスシーケンス１１４を有することができる。動作モードの間、ライトは緑色に点滅する１１６。エラーまたは障害が発生した場合、ライトは赤色に点滅する１１８。アップロード中、ライトは上方に追いかける１２０。ダウンロード中、ライトは下方に追いかける１２４。ソフトウェア更新中、ライトはスキャンする１２６。表示灯の様々な色およびパターンは、安全な動作距離からの状態の視覚的な確認を、ＵＡＶのユーザに提供および伝達することもできる。例えば、光が低速パルス１１４から緑色の点滅１１６に遷移する場合、ユーザは、ＵＡＶが起動モードにあることを警告され、ユーザがＵＡＶから安全な距離を移動する時間があることを示される。ＵＡＶが点滅する赤色ライト１１８で着陸した場合、ユーザはエラーまたは故障が発生したことを警告され、ＵＡＶの次の飛行の前に問題を決定するために診断を進めることができる。
【００１９】
図２は、図１Ａ−１ＢのＵＡＶおよびコントローラを利用するシステム２００の例示的な動作工程を示す。この実施形態では、ユーザは、図５に示すように、ＵＡＶによって観察されるべき領域を定義すること２０１によって開始することができる。農業のセッティングでは、これには、飛行経路によりＵＡＶが作物に関する情報を取り込むことができる特性を定義することが含まれる。ユーザは垂直離陸方法を介してＵＡＶを発射することができる２０２。ユーザは、ＵＡＶを安全に発射して偶発的な発射を防ぐため、図４Ａ−４Ｂに示すようなガイド付きシーケンサを使用することができる。ユーザは、次に、ＵＡＶが事前計画経路をナビゲートしている間に空域をモニタ２０４することができる。ユーザは、ＵＡＶが空中にある間、ＵＡＶに対して一定の視線を維持することを要求される。ユーザは、次に、元の位置から、または、着陸するように命令されたときにＵＡＶが位置していた場所の近くから、垂直着陸によってＵＡＶを着陸させることができる。ユーザは、コントローラを介して、図１Ｂに示されたクイックルックアセスメント２０６を有することができる。ＵＡＶが着陸すると、アセスメント２０６は地図のビューを提供することができる。ユーザは、さらなる分析のために、ＵＡＶからデータを、ローカルドライブ、クラウドシステム、または他のデータベースにアップロード２０８することができる。アップロード２０８は、無線で、有線で、またはＵＡＶ上に配置されているＳＤカードなどのメモリストアを取り外すことによって行うことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、ＵＡＶが農業で使用される場合、ユーザはデータのさらなる分析２１０を行うことができ、例えば、分析２１０は、作物ストレス、水問題、および／または、推定作物収量の早期兆候を検出するために使用することができる。ユーザは、その後、プロセスを繰り返す２１２ことができる。繰り返しのフライトと収集されたデータは、過去の洞察を提供するために、使用されることができる。農業用途では、これらの洞察は個々の生育期および季節ごとに使用されることができる。データ分析は、図１Ｂのコントローラ、ユーザコンピューティングデバイス、および／または、リモートクラウドシステムなどのユーザ装置上で行うことができる。
【００２１】
図３は、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ  ＵＡＶ１００の垂直離陸および水平飛行への移行を示す。ＵＡＶ１００は、そのモータによって生成される推力を変えることによって、垂直飛行から水平飛行に移行することができる。ＵＡＶ１００は、地上で第１の位置３０１にあり、垂直離陸の準備ができている。プロセッサおよびアドレス指定可能なメモリを有するオンボードコントローラは、垂直離陸およびそれに続く飛行中の推力の調整に必要な推力を発生させるために、モータに信号を送ることができる。飛行制御は、自律的であってもよく、事前にプログラムされていてもよく、および／または、地上制御システムにおいて外部ユーザによって制御されていてもよい。上部モータ３１０は上部推力３１４を生成し、下部モータ３２０は下部推力３２４を生成する。頂部推力３１４および底部推力３２４は、垂直方向成分および横方向成分の両方を有するように、それぞれのモータ３１０、３２０の角度に基づいて角度を付けて描かれている。
【００２２】
図は、ＵＡＶが垂直飛行から水平飛行に移行する、第２の位置３０３におけるＵＡＶ１００をさらに示す。ＵＡＶ１００は、上部モータ３１０によって生成された上部推力３１６を増加させ、底部モータ３２０によって生成された底部推力３２６を減少させることによって、前方にピッチングする。この推力差は、ＵＡＶ１００の質量中心３０２の周りに正味モーメント３０４を生成し、それがＵＡＶ１００を前方にピッチさせる。ＵＡＶ１００は、前方水平飛行において第３の位置３０５にある。翼リフト３３８は、ＵＡＶ１００の重量を支えている。上部推力３１８および底部推力３２８が調整されると、ＵＡＶ１００は上下に傾斜することができる。ＵＡＶ１００の翼３３０の反対側の端部にあるモータへの推力を調整することは、ＵＡＶ１００を左右推力差によって左右に揺動させることを可能とする。安全システムの実施形態において、動作はこれらの飛行段階のいずれかで実行されてもよく、コントローラ（図１Ｂ、１０４）またはＵＡＶのプロセッサでユーザによって実行されてもよい。
【００２３】
図４Ａは、図１ＡのＵＡＶを発射するための図１Ｂのコントローラの視覚的表示画面４００を示す。表示画面は、また、補助装置、第２のコントローラ、または任意の数の鏡面ディスプレイ上で使用され得る。画面４００は、ロックアクチベータまたはボタン４３０と共にスライダ４１０内に配置された発射アクチベータまたはボタン４２０を含み得る。意図しないＵＡＶの発射を防止または制限するために、例えば、コントローラの取扱いまたは保管時に単一の発射ボタンを誤って押すことによって、システムは、ロックボタン４３０を作動させること、すなわち、同時にまたは連続的に発射ボタン４２０の滑りを押すこと、あるいは、少なくともスライダ４１０の長さを実質的に押すこと、を必要とする。ボタン４２０を同時にスライドさせることにより必要とされる二重動作は、意図しない起動の可能性をさらに減少させる。同時にロックボタンを押さずにボタン４２０をそれ自体で動かしても、ＵＡＶの発射は起動されない。いくつかの実施形態においては、ボタン４２０は、ロックボタンが起動されることなく動かしても動かさなくてもよい。したがって、発射は、ロックボタン４３０を押さないと開始されないことがある。いくつかの実施形態においては、ロックボタン４３０は、発射ボタン４２０が起動されるまで押された後、そのアンロック位置を保持するように構成されることができ、その構成は、ボタン４２０、４３０の単一の指または非同期の動作を可能とする。画面は、スライダ４１０内のボタン４２０の最終位置のインジケータ４４０を含むことができる。スライダ４１０内のボタン４２０の動きは、ＵＡＶの動作を反映しており、すなわち、ＵＡＶは、 ボタン４２０がスライダ内を上方に移動すると、垂直離陸で上方に移動する。このアクションのミラーリングは、ユーザが誤った画面を利用しないようにする。
【００２４】
図４Ｂは、図４ＡのＵＡＶを起動するために図４Ａの画面４００と対話しているユーザ４０２を示す。 ユーザ４０２は、スライダ４１０内の起動ボタン４２０をスライドさせる。いくつかの実施形態においては、ユーザ４０２は、起動ボタン４２０をスライドさせる前に、同時にロックボタン４３０を押す必要またはロックボタン４３０が押されていた必要があり得る ユーザが、ＵＡＶを発射させるために、起動ボタン４２０を押してスライダ４１０内で起動ボタン４２０をスライドさせてＵＡＶを起動する方向を示すと、矢印などのインジケータ４０４が表示される。発射スライダ４２０は、画面またはディスプレイ４００に対して、垂直方向に配置されてもよい。これにより、ユーザ４０２に、より直感的な動作、すなわち、ユーザが発射ボタン４２０を上方に移動させる垂直方向の離陸方向にＵＡＶを発射すること、を提供する。いくつかの実施形態においては、この直感的な動作は、ユーザが発射ボタン４２０を動かすインジケータ４４０として、空や太陽の画像を示すスライダの中または周りのグラフィックを追加することによって、強化され得る。
【００２５】
図５は、ＵＡＶを起動する前にユーザによって選択された地域の地図５００を示す。ユーザは、作物の畑など、関心のある１つ以上の領域５０２、５０４、５０６を有することができる。ユーザは、関心のある１つ以上の領域５０２、５０４、５０６を囲む飛行領域５０８を定義することができる。より大きな飛行領域５０８は、ＵＡＶ５１０の打ち上げ位置、および、関心のある領域５０２、５０４、５０６を操縦するためのＵＡＶの必要事項を提供する。飛行領域５０８を囲むキープインゾーン５１２は、ユーザによって設定することができる。キープインゾーン５１２は、ＵＡＶが飛行を許可されていない制限領域を識別する所有境界または境界であってもよい。ＵＡＶがキープインゾーン５１２内の境界を横切ると、ＵＡＶは、ユーザおよび／またはシステム設定に基づいて、自動非常停止、すぐに着陸コマンド、または、帰還＆着陸コマンドを実行することができる。
【００２６】
図６は、飛行動作画面６００用ための図１Ｂのコントローラの視覚的表示画面を示す図である。動作画面６００は、ユーザにとっての任務または飛行動作画面である。 いくつかの実施形態においては、画面６００は、図４Ａ−４Ｂに示すように、発射の起動が完了した直後にユーザに表示される次の画面とすることもできる。画面６００は、打ち上げ後および飛行または任務中のＵＡＶの進行状況を示すための動作画面であり、ＵＡＶが着陸するように命令されて着陸した場合あるいはそれまで、飛行期間中のユーザインタフェースとなり、そうでなければ、ＵＡＶの動作は終了する。画面６００は、ディスプレイの上部またはその近くに３つのタブまたはボタンを含み得る。
【００２７】
ある実施形態において、タブを非常停止タブ６０２として使用することができ、これは起動または押されるとユーザを非常停止画面に連れて行き、その一実施形態は１０Ａ−１０Ｂに示される。もう１つのタブは、すぐに着陸タブ６０４であり、これは起動または押されるとユーザをすぐに着陸画面に連れて行き、その一実施形態は図９Ａ−９Ｂに示される。第３のタブは、帰還＆着陸タブ６０６であり、これは起動または押されるとユーザを帰還＆着陸画面に連れて行き、その一実施形態は図８Ａ−８Ｂに示される。
【００２８】
画面６００は、ＵＡＶが着陸しなければならなくなるまでの残りの飛行時間を表示することができる、時間インジケータ６０８を表示することができる。ある実施形態においては、時間インジケータ６０８は、バッテリの充電状態、所定の飛行経路などに基づいてもよい。時間インジケータ６０８は、ＵＡＶが強い逆風などの飛行時間を増加させる状況に遭遇している場合に、更新されてもよい。いくつかの実施形態においては、着陸する時間は特定の時間間隔に制限されてもよい。
【００２９】
画面６００は、ウェイファインダ６１０も含むことができる。ウェイファインダ６１０は、コントローラに対してＵＡＶの方向に向くことができる。ＵＡＶのオペレータが空中にいるときに一定の視線方向を維持するべきである間、オペレータが一時的に彼らの視線方向においてＵＡＶの進路を見失った場合に、ウェイファインダ６１０はセキュリティを提供する。ウェイファインダ６１０は、また、すぐに着陸命令の場合に、ＵＡＶを見つけるために使用されてもよい。ウェイファインダ６１０は、コントローラが地面と平行に保持されているときに、最も正確になる。いくつかの実施形態においては、ウェイファインダ６１０は、ウェイファインダ６１０のインジケータの方向を決定するために、ＵＡＶ位置とコントローラの方向との組み合わせを使用することができる。
【００３０】
画面６００は、システムの１つ以上の機能にアクセスするための１つ以上のタブ６１２、６１４、６１６、６１８を有することができる。例えば、ユーザは、マップビュー、ユーザがマップビューに注釈を付けることを可能にする注釈ビュー、１つ以上の写真を含むギャラリー、ＵＡＶによってキャプチャされたビデオまたはデータ、および、ユーザーガイドやヒントなどの追加情報を、切り替えるために、これらのタブ６１２、６１４、６１６、６１８を使用することができる。
【００３１】
図７は、図６の飛行動作画面の詳細図７００を示す。ＵＡＶの飛行または任務の進行は、定型化された方法で表示されることができる。さらに、ＵＡＶ７０２を示すアイコン、様々な土地区画アイコン７０４、７０６、調査境界５０２、５０４、５０６、および、着陸またはホームロケーション５１０を表示することができる。ＵＡＶアイコン７０２は、図１に示されたＵＡＶ１００のような航空機の表現とすることができ、ここでさらに詳細に議論される。ＵＡＶアイコン７０２は、ＵＡＶから管制官に無線でリアルタイムまたはほぼリアルタイムで送信された位置データに基づき、航空機の比較的現在の位置を示すことができる。ＵＡＶがその任務を実行すると、アイコン７０２は、画面の周りの線に、具体的には前後にまたは後ろに切り替えによって示されるように、移動する７０８。
【００３２】
土地区画アイコン７０４、７０６は、ＵＡＶによって収集されたデータに基づいて、代表的な値で土地の定義された区画を示す。具体的には、ＵＡＶは、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで、各土地区画の４つの地理的角を定義するデータと、土地の部分の調査または観察から受信したセンサデータを要約、平均化、または一般化した値とを、コントローラに返し得る。例えば、区画７０４は、その土地の区画の状態が概して良好な状態、または十分に水を供給された作物などの健全な状態にあることを示す緑色のブロックとして表示されてもよい。区画７０６は、乾燥しすぎて追加の水を必要とする作物のように、その土地の区画の条件が不健康であるかそうでなければ望ましくないことを一般に示す、赤または黄色のブロックとして表示されてもよい。
【００３３】
調査境界５０２、５０４、５０６の線は、ＵＡＶがセグメント７０４、７０６などの個々のセグメントに細分されたスキャン動作を実行する場所を示す。調査境界は、ユーザの任務計画中に飛行前に、コントローラ１２０のようなコントローラを使用することによって、および／または、図５に示されているように、オンラインポータルを介して、決定することができる。調査境界の周りの周囲の多角形は、ＵＡＶがスキャンパス間で方向転換するのに必要な空域５０８を示す。そのため、この周囲領域５０８は、オーバーフライゾーンの一部であるが、画像化もスキャンもされない。
【００３４】
ＵＡＶの飛行動作は、ＵＡＶが、調査境界５０２、５０４、５０６内の全ての土地に関するデータをカバーして取得したときに、終了することができる。その後、ＵＡＶは着陸場所５１０に戻る。ここに記載された３つの不測の事態のいずれでも、エラーや障害が発生した場合など、予定よりも早くフライトを完了することができる。
【００３５】
図８Ａは、出発地まで図１ＡのＵＡＶを戻すための図１Ｂのコントローラの視覚的表示画面８００を示す。帰還および着陸のためにタブ６０６を起動する動作は、図６の任務または飛行動作画面から飛行を終了するための多段階プロセスの最初の段階である。
【００３６】
表示画面またはウィンドウ８００は、図１Ｂのコントローラまたは同様の装置上でユーザに表示される。いくつかの実施形態においては、画面８００は、図６の飛行動作画面上の帰還および着陸タブ６０６の起動直後にユーザに表示される次の画面とすることができる。画面８００は、帰還および着陸アクチベータと同時に押されるか保持されなければならないロックボタン８０２、および、スライダ８０６内に配置されたボタン８０４を備えることができる。コントローラの取扱いまたは保管時に単一の着陸ボタンの誤った押下などの、意図しないＵＡＶの帰還および着陸を防止または制限するために、システムは、スライダ８０６の長さを介する、あるいは、少なくとも実質的に介する、帰還および着陸ボタン８０４のスライドを必要とする。ボタン８０４の必要なスライドは、意図しない起動の可能性をさらに減少させる。このように、ユーザがＵＡＶの任務または動作からＵＡＶの帰還および着陸動作を開始するために、ユーザはマルチステップの動作を実行しなければならないとすることができる。例えば、最初に帰還＆着陸タブ６０６を作動させ、ロックボタン８０２を押しまたは保持し、次にスクリーン８００上でスライダ８０６を介してボタン８０４をスライドさせる３ステップ動作がある。
【００３７】
画面またはディスプレイ８００に対して水平方向の帰還および着陸スライダ８０６の配置は、より直感的な手法、すなわち、ＵＡＶを帰還および着陸させるために、ユーザがボタン８０６を横に動かして、ある水平方向の距離だけ離れたある動作位置からその最初の発射場所に戻るＵＡＶの動作を追随するか模倣することを提供することができる。いくつかの実施形態において、この直感的な動作は、ユーザが帰還および着陸ボタン８０４を動かしたことを示す定型的なヘリコプタパッドなどの、最初の発射点またはホーム位置を示すスライダ内またはその付近に、グラフィック８０８を追加することによって強化することができる。
【００３８】
図８Ｂは、図１ＡのＵＡＶを元の出発地へ着陸させるために、図８Ａの画面８００と対話しているユーザ４０２を示す。ユーザ４０２は、スライダ８０６中の帰還および着陸ボタン８０４をスライドさせることができる。いくつかの実施例において、帰還および着陸動作を可能とするために、ユーザ４０２は、同時にロックボタン８０２を押すか、または、帰還および着陸ボタン８０４をスライドする前にロックボタン８０２を押す必要があるかもしれない。その出発地にＵＡＶを帰還および着陸させるため、スライダ８０６内で戻りおよび着陸ボタン８０４をスライドさせて方向を示すために、ユーザが帰還および着陸ボタン８０４および／またはロックボタン８０２を押すと、矢印などのインジケータ８１０を表示することができる。帰還および着陸スライダ８０６は、画面またはディスプレイ８００に対して水平方向に配置されてもよい。これにより、ユーザ４０２は、より直観的な動作、すなわち、ユーザが帰還および着陸ボタン８０４を移動させている水平飛行経路で、すなわち水平にＵＡＶを帰還させることができる。いくつかの実施形態において、この直感的な動作は、ユーザが帰還および着陸ボタン８０４を動かす必要があることのインジケータ８０８として、定型的なヘリコプタパッドなどの、着陸位置を示すスライダ内またはその付近に、グラフィックを追加することによって強化することができる。
【００３９】
図９Ａは、ＵＡＶの現在の位置に基づき図１ＡのＵＡＶを着陸させるための、図１Ａのコントローラのための視覚的表示画面９００を示す。画面９００は、すぐに着陸タブ６０４を起動した直後にユーザに表示される次の画面とすることができる。画面９００は、スライダ９０４内に配置されたすぐに着陸アクチベータまたはボタン９０２を含むことができる。コントローラの取扱いまたは保管時に単一の着陸ボタンを誤って押すことなどによる、意図しないＵＡＶの着陸を防止または制限するために、いくつかの実施例は、スライダ９０４の長さを介する、あるいは、少なくとも実質的に介する、すぐに着陸ボタン９０２のスライドを要求する。ボタン９０２の必要なスライドは、意図しない起動の可能性をさらに減少させる。これにより、ＵＡＶの任務または動作からＵＡＶのすぐに着陸動作を開始するユーザのために、ユーザは、マルチステップ動作を実行しなければならない。例えば、まずすぐに着陸タブ６０４を起動し、次にスライダ９０４を介して画面９００上のボタン９０２をスライドさせる、２ステップ動作がある。いくつかの実施形態において、すぐに着陸タブ６０４を起動し、ロックボタン９０６を押しおよび／または保持し、次に地面の平らな線のようなインジケータ９０８でマークされた設定位置まで、すぐに着陸ボタン９０２を、スライダ９０４を介してスライドさせる、３ステップ動作がある。
【００４０】
画面またはディスプレイ９００に対して垂直方向のすぐに着陸スライダ９０４の配置、および、下方へのスライド方向の表示は、その現在位置に着陸しているＵＡＶに対応する。すぐにＵＡＶを着陸させるために、ユーザはボタン９０２を下方に移動させて、その現在位置からの実質的なまたはさらに水平方向の移動なしに、ＵＡＶ着陸の動作を追従または模倣することができる。いくつかの実施形態では、この直感的な動作は、ユーザがすぐに着陸ボタン９０２を動かしたことの定型化された平坦着陸位置の画像などの着陸位置を示す９０８スライダ内またはその周りに、グラフィックを追加することで強化され得る。図８Ａ−８Ｂに示すように、すぐに着陸ボタン９０２およびスライダ９０４の垂直移動は、スライダとしての帰還および着陸ボタンの水平方向とは区別される。方向の変更は、ユーザがＵＡＶをそれが発射した場所に戻したいときに、ユーザが誤って現在の場所にＵＡＶを着地させないことを保証する。
【００４１】
図９Ｂは、ＵＡＶの現在位置に図１ＡのＵＡＶを着陸させるために、図９Ａの画面９００と対話しているユーザを示す。ユーザ４０２は、ＵＡＶの着陸を行うために、スライダ９０４内のすぐに着陸ボタン９０２をスライドさせることができる。いくつかの実施形態において、ユーザ４０２は、ロックボタン９０６を同時に押すか、あるいは、すぐに着陸ボタン９０２をスライドさせる前にロックボタン９０６を押す必要があるかもしれない。ユーザが、その現在地にＵＡＶを着陸させるため、スライダ９０４内のすぐに着陸ボタン９０２をスライドさせて方向を示すと、矢印などのインジケータ９１０が表示される。すぐに着陸スライダ９０４は、画面またはディスプレイ９００に対して垂直方向に配置することができる。これは、ユーザ４０２により直感的な行動、すなわちＵＡＶを垂直に着陸させるため、ユーザはすぐに着陸ボタン９０２を垂直に移動させること、を提供する。いくつかの実施形態において、この直感的な動作は、ユーザがすぐに着陸ボタン９０２を動かしたことのインジケータ９０８として、平坦地面の画像などの着陸位置などを示す、スライダ内またはその周りのグラフィックを追加することで強化され得る。
【００４２】
図１０Ａは、図１ＡのＵＡＶの非常停止を行うための、図１Ｂのコントローラの視覚的表示画面１０００を示す。画面１０００は、非常停止タブ６０２の起動直後にユーザに表示される次の画面であり得る。画面１０００は、スライダ１００４に配置された非常停止アクチベータまたはボタン１００２を含み得る。コントローラの取扱いまたは保管時に単一の着陸ボタンを誤って押すことなどによる、意図しないＵＡＶの非常停止を防止または制限するために、いくつかの実施例は、スライダ１００４の長さを介する、あるいは、少なくとも実質的に介する、非常停止ボタン１００２のスライドを要求する。ボタン１００２の必要とされるスライドは、意図しない起動の可能性をさらに減少させる。これにより、ＵＡＶの任務または動作からＵＡＶの非常停止動作を開始するユーザのために、ユーザは最初に非常停止タブ６０２を起動し、次にスクリーン１０００上でスライダ１００４を介してボタン１００２をスライドさせる、２ステップ動作を実行しなければならない。いくつかの実施形態において、非常停止タブ６０２を起動し、ロックボタン１００６を押しおよび／または保持し、次にスライダ１００４を介して非常停止ボタン１００２を地面の平らな線のようなインジケータ９０８でマークされた設定位置までスライドさせる、３ステップ動作とすることができる。
【００４３】
画面またはディスプレイ１００８に対して垂直方向の非常停止スライダ１００４の配置、および下方向へのスライド方向の指示は、ＵＡＶがその現在位置で停止して地面に落下することに対応し得る。ＵＡＶの非常停止を実行するために、ユーザは、ボタン１００２を下方に動かして、その時点での現在位置からの実質的なまたはさらに水平方向の移動なしに、地面に落下するＵＡＶの動作に追従または模倣するとして、図に示されている。いくつかの実施形態において、この直感的な動作は、ユーザが非常停止ボタン１００２を移動させる定型的な平らな着地位置の画像などの、着地位置を示すスライダ１００８内またはその付近にグラフィックを追加することによって、強化され得る。非常停止ボタン１００２およびスライダ１００４の垂直方向の動きは、図８Ａ−８Ｂに示されるように、スライダとしての帰還および着陸ボタンの水平方向とは区別される。方向の変更は、ユーザがＵＡＶをそれが発射した場所に帰還させたいときに、ユーザが誤って現在の場所にＵＡＶを着陸させないことを保証する。非常停止ボタン１００２およびスライダ１００４は、図９Ａ−９Ｂに示されているように、例えば、追加の警告、スクリーンの色分け、視覚的警告などによって、すぐに着陸ボタンおよびスライダと区別することができる。すぐに着陸ボタンがＵＡＶをその現在位置に垂直に着陸させるように作用する一方で、非常停止ボタン１００２およびスライダ１００４は、ＵＡＶへの電力を遮断するように作用し、それはＵＡＶの損傷または完全な損失を引き起こし得る。ＵＡＶが深刻な損傷に遭遇した場合、制御不能である場合、または非常停止が必要とされる他のシナリオでは、非常停止機能が必要となる可能性がある。
【００４４】
図１０Ｂは、図１ＡのＵＡＶの非常停止を行うために、図１０Ａの画面１０００と対話しているユーザ４０２を示す。ユーザ４０２は、スライダ１００４内の非常停止ボタン１００２をスライドさせるように示されている。いくつかの実施形態において、ユーザ４０２は、ロックボタン１００６を同時に押すか、または、非常停止ボタン１００２をスライドさせる前にロックボタン１０６を押しておく必要がある。現在の場所でＵＡＶモータへの電力を遮断するため、スライダ１００４内の非常停止ボタン１００２をスライドさせる方向を示すために、ユーザが非常停止ボタン１００２および／またはロックボタン１００６を押すと、矢印などのインジケータ１０１０が表示される。非常停止スライダ１００４は、画面またはディスプレイ１０００に対して垂直方向に配置されている。これは、ユーザ４０２に、より直観的な行動、具体的には、ユーザが緊急停止ボタン１００２を垂直に動かしている非常停止中にＵＡＶを空中から落下させること、を提供する。いくつかの実施形態では、この直感的な動作は、ユーザが非常停止ボタン１００２を動かすことのインジケータ１００８として平坦な地面の画像などの、着地位置を示すスライダ内またはスライダの周囲にグラフィックを追加することによって、強化され得る。
【００４５】
図１１は、図１Ｂのコントローラを介して安全システムを有する、図１ＡのＵＡＶを動作する方法１１００のフローチャートを示す。図１Ａのような自律飛行ＵＡＶは、ロータモーターが作動することなく、飛行前の状態で地面に配置されてもよい（ステップ１１０２）。ＵＡＶは、図１Ｂのコントローラなどの無線コントローラを介して、ユーザによって動作されてもよい。ＵＡＶは、ユーザがコントローラ上で第１のアクチベータと第２のアクチベータを動作することによって、動作を開始することができる（ステップ１１０４）。ある実施形態において、２つのアクチベータのうちの１つのみを単独で起動させることは、ＵＡＶの動作を開始しない。他の実施形態において、少なくとも１つのアクチベータはスライダであり得る。いくつかの実施形態において、複数のアクチベータ、例えば、３つのアクチベータ、すなわち発射タブを選択し、ロックボタンの押しおよび／または保持し、スライダ内のボタンをスライドする３つのアクチベータが、必要とされ得る。コントローラは、第１のアクチベータ、第２のアクチベータ、および任意の第３のアクチベータの動作を処理し、ＵＡＶの動作を開始するためにＵＡＶに無線信号を送信することができる（ステップ１１０６）。ＵＡＶのプロセッサは、コマンドを実行するためＵＡＶの動作を開始するために、コントローラから信号を受信することができる（ステップ１１０８）。
【００４６】
ＵＡＶプロセッサは、次に、何らかの物体または物品と接触した場合に損傷を制限するために、取り付けられたプロペラを低速で回転させるように、ＵＡＶモータに命令することができる（ステップ１１１０）。ロータのゆっくりとした始動は、また、ＵＡＶが発射しようとしていること、および、ＵＡＶから安全な距離を移動するべきであること、の警告を、ＵＡＶの近くのユーザおよび／または任意の個人に提供することができる。いくつかの実施形態において、プロペラの速度はこの警告ステップの間に調整されてもよく、速度はコントローラからＵＡＶまでの距離に応じて変化してもよい。すなわち、ＵＡＶおよびその任意のプロペラの速度を含むシステムは、ＵＡＶの近くにいるすべての人に警告するのに十分であるように、この動作中に調整することができる。この警告は、警告灯（ステップ１１１２）または監視センサ（ステップ１１１４）の前、その後、またはそれと同時に発生し得る。ＵＡＶプロセッサは、次に、ＵＡＶ上の警告灯を点灯させることができる（ステップ１１１２）。
【００４７】
ＵＡＶプロセッサは、ＵＡＶの状態が所定の限度を超えた場合に、ＵＡＶの動作を終了させるために、ＵＡＶの状態を決定するために、センサのモニタを開始することができる（ステップ１１１４）。この監視は、運用上の危険、危険な状態、または衝突検出のモニタを含むことができる。ＵＡＶ状態のモニタは、ジャイロスコープ、加速度計、圧力センサ、慣性測定装置（ＩＭＵ）、慣性航法装置（ＩＮＳ）、コンパス、全地球測位衛星（ＧＰＳ）装置、光（視覚的な流れ）センサ、レーダ、音波センサ、バッテリエネルギ推定、サーボアクチュエータ電流、モータ電流、データ品質などの様々なセンサのいずれかの使用を含むことができる。そのようなセンサからの測定値は、ＵＡＶのプロセッサによって、追跡され一連の制限値またはその他の値と比較されて、ＵＡＶが飛行を維持および継続するために適切に配置されているかどうかを判断する。ＵＡＶ状態モニタが、ＵＡＶが一組の定義された制限を有するまたは超えると判断した場合には、ＵＡＶプロセッサは安全な動作を維持または最大化するために飛行を終了させることができる。センサ値に加えて、ＵＡＶのプロセッサは、航空機の健康状態データから導き出された値を飛行に必要な値に対し比較することができる。ある実施形態において、ＵＡＶプロセッサは、航空機のバッテリが計画された任務を実行するのに十分なバッテリエネルギを報告していることを検証でき、プロセッサは、計画された任務領域そのため必要とされるバッテリに基づき、可変エネルギしきい値をモニタするよう構成することもできる。例えば、バッテリレベルは、現在の計画された任務の完了をサポートしない可能性があり、したがって、ＵＡＶプロセッサは、可能な限り多くの計画された任務を達成するために、ＵＡＶを異なる経路にリダイレクトすることができ、これは、同じ任務中のバッテリ残留レベルおよび抜釘理の前もっての使用に基づくものである。したがって、ＵＡＶシステムの以前の情報および状態を使用することによって、システムおよび出力の現在の状態が対応する入力の厳密な関数ではなく、以前に収集されたデータにも依存する、ヒステリシスシステムを実施することができる。
【００４８】
ＵＡＶプロセッサは、次に、ＵＡＶの飛行を開始するために、モータおよびプロペラの増加した速度を命令することができる（ステップ１１１６）。必要であれば、飛行は、コントローラ上で第１のアクチベータおよび第２のアクチベータを操作することによって、終了させることができる（ステップ１１１８）。２つのアクチベータのうちの１つだけを作動させることは、ＵＡＶの飛行を終結させることができない。少なくとも１つのアクチベータはスライダとすることができる。いくつかの実施形態において、例えば、飛行終了タブの選択、ロックボタンの押下および／または保持、ならびにスライダ内のボタンのスライドの３つのアクチベータが必要とされ得る。
【００４９】
図１２は、図１ＢのＵＡＶ１００のための例示的な安全システム１２００を示す。ＵＡＶは、地上１２０３の発射場所１２０２から開始することができる。発射場所１２０２は、ＵＡＶ１００のためのバッテリ充電および／または任務後のＵＡＶからのデータ転送を提供するＵＡＶポッドとすることができる。ＵＡＶ１００は、垂直離陸から水平飛行までの飛行経路１２０４をたどることができる。ＵＡＶ１００は、飛行時間およびＵＡＶ１００上の１つ以上のセンサによって撮像され得る面積を最大にするために、水平飛行を使用し得る。ユーザ４０２は、ＵＡＶ１００をモニタおよび制御するために、コントローラ１０４を使用し得る。
【００５０】
ユーザ４０２は、図４Ａ−４Ｂに示すように、コントローラ１０４上の２つ以上のアクチベータによって、ＵＡＶ１００の垂直発射を開始することができる。ユーザは、発射ウィンドウを選択し、ロックボタンを押しまたは保持し、発射ボタンをスライダ内でスライドさせて、ＵＡＶ１００を発射させることができる。発射ボタンは、垂直方向の離陸に適合するように、コントローラの画面に対して垂直に上方にスライドさせることができる。少なくとも２つの別々のアクチベータを使用することによって、ユーザ４０２は、ＵＡＶ１００の偶発的な発射を回避することができる。発射前に、ＵＡＶ１００は、図１Ｃに示すようなインジケータライト、スピーカまたはモニタからの可聴警告、および／または、ＵＡＶ１００のロータまたはプロペラの最初のゆっくりした回転などの１つ以上の警告を発することがある。ユーザ４０２はＵＡＶ発射位置１２０６から安全な距離１２０６に配置される必要があるため、発射前の１つ以上の警告は、ユーザ４０２または他の個人が発射時にＵＡＶ１００に近づきすぎないことを保証し得る。ユーザ４０２または他の個人がＵＡＶ１００に近すぎる場合、警告は安全な距離を離れて移動するおよび／または打ち上げを終了する時間を提供する。
【００５１】
ＵＡＶが飛行中になると、ユーザ４０２は、コントローラ１０４を介して１つ以上の飛行終了コマンド１２０８をＵＡＶ１００に送信することができる。ＵＡＶ１００は、飛行中にコントローラ１０４にデータ１２１０を送信することができる。ＵＡＶデータは、感知された情報、ＵＡＶ状態、何らかのエラーまたは障害、着陸までの時間、センサ状態、ＵＡＶの位置などを含むことができる。ある実施形態において、ＵＡＶ１００は、ホバリング中のＵＡＶ１００の地面１２０３および／または発射位置１２０２に対する移動に基づいて、垂直に発射し、ホバリングし、風速および／または方向を計算することによって、風速および／または方向を決定することができる。ＵＡＶ１００は、最適化飛行経路１２０４を決定し、および／または、着陸までの時間を決定するために、この計算された風速および／または方向を使用することができる。ある実施形態において、ＵＡＶは、ＵＡＶプロセッサの計算に基づいて現在の飛行経路を達成できない可能性があることを示す信号をコントローラに送信することができ、したがってコントローラのユーザにすぐに着陸または帰還および着陸行動を開始するよう要求する。
【００５２】
ＵＡＶ１００のプロセッサは、発射場所１２０２に帰還して着陸するのに必要なエネルギを継続的に計算することができる（１２０２）。プロセッサは、また、現在の場所ですぐに着陸１２１４動作を実行するのに必要なエネルギを継続的に計算することができる。プロセッサが、ＵＡＶ１００が帰還および着陸１２１２するのにちょうど必要なバッテリを有すると判断した場合、プロセッサは、ＵＡＶに現在の任務を中止させ、その発射位置１２０２に帰還および着陸する１２１２ことができる。ある実施形態において、強風があり、ＵＡＶがその飛行経路１２０４を通って飛行すると予想されるよりも多くのエネルギを使用している場合、帰還および着陸１２１２の必要性が生じ得る。ユーザ４０２は、また、タブを選択する、ロックボタンを押すまたは保持する、スライダ内のボタンをスライドさせるなど、２つ以上のアクチベータを使用することによって、コントローラ１０４を介してＵＡＶに帰還および着陸１２１２のコマンドを送ることができる。ユーザ４０２が、障害を検出し、ＵＡＶ１００に着陸させることを希望し、雷雨などの天候の悪変化を観察した場合、ユーザ４０２はコントローラ１０４を介して帰還および着陸１２１２コマンドを実行することができる。帰還着陸１２１２コマンドは、ＵＡＶ１００または周囲の物体に損傷を与えずに、着陸のためにＵＡＶ１００を発射位置１２０２に帰還させる。いくつかの実施形態において、ＵＡＶ１００は、データ１２１０を収集するために使用される視覚センサの誤動作または不明瞭化など、発射場所１２０２に帰還するリスクを伴わない障害またはエラーを検出した場合、自動帰還着陸１２１２を実施することができる。
【００５３】
ある実施形態において、現在の飛行を終了するというＵＡＶプロセッサからの要求に応答して、ユーザは、図８Ａ−８Ｂに示すように、帰還および着陸タブを選択し、ロックボタンを押して保持し、スライダ内の帰還および着陸ボタンをスライドさせて、ＵＡＶ１００を帰還および着陸１２１２させることができる。帰還および着陸ボタンは、ＵＡＶ１００の水平移動を発射位置１２０２に合致させるように、コントローラの画面に対して水平にスライドさせることができる。少なくとも２つの別々のアクチベータを使用することによって、ユーザ４０２は、ＵＡＶ１００の偶発的な帰還および着陸１２１２を回避することができる。
【００５４】
ＵＡＶ１００のプロセッサが、ＵＡＶ１００が帰還および着陸１２１２するのに十分なバッテリを持っていないと判断した場合、ＵＡＶ１００がその現在位置の近くの地面１２０３の位置１２１６に着陸するすぐに着陸１２１４を制定することができる、すなわち、ＵＡＶ１００は、水平飛行から垂直飛行への陸上への移行を行うことができる。このすぐに着陸１２１４は、ＵＡＶ１００がバッテリを使い果たして、ＵＡＶ１００または周囲の物体への損傷の結果となる地面への落下が起きないことを保証する。いくつかの実施形態において、ＵＡＶの位置データ情報を持たないことにつながるＧＰＳ接続の喪失など、安全な帰還および着陸１２１２を可能にしない障害に遭遇した場合、ＵＡＶ１００のプロセッサは、自動のすぐに着陸１２１４動作を実行することができる。この例示的なシナリオにおいて、ＵＡＶ１００がＧＰＳを失うと、それは安全にナビゲートすることができない可能性があり、したがってプロセッサは自動的にＵＡＶ１００にすぐに着陸１２１４させることができる。
【００５５】
ユーザ４０２が障害を検出し、ＵＡＶ１００を着陸させたい希望があり、雷雨などの天候の悪い変化を観察した場合、ユーザ４０２はコントローラ１０４を介してすぐに帰還および着陸１２１４コマンドを実行することができる。ユーザ４０２は、現在地１２１４がＵＡＶ１００およびＵＡＶ１００の下の位置１２１６にある地面１２０３上のあらゆる物体に対して安全であるかどうかを判定するために飛行している領域を観察することができる。すぐに着陸１２１４コマンドは、ＵＡＶが着陸する地上１２０３上の場所１２１６への明確な経路がある限り、ＵＡＶ１００またはその周辺地域にダメージを与えることなく、ＵＡＶ１００を地面１２０３に帰還させる。
【００５６】
ユーザは、図９Ａ−９Ｂに示すように、すぐに着陸タブを選択し、ロックボタンを押して保持し、スライダ内の帰還および着陸ボタンをスライドして着陸させる１２１４。すぐに着陸ボタンは、コントローラの画面に対して上から下に垂直にスライドさせて、地面１２０３上の着陸位置１２１６にＵＡＶ１００の垂直可能への移動を合わせることができる。少なくとも２つの別々のアクチベータを使用することによって、ユーザ４０２は、ＵＡＶ１００の偶然のすぐに着陸１２１４を回避することができる。
【００５７】
ユーザ４０２が、故障を検出して、および／または、ＵＡＶ１００に直ちに飛行を停止させる必要がある場合、ユーザ４０２は、コントローラ１０４を介して非常停止コマンド１２１８を実行することができる。非常停止１２１８コマンドは、ＵＡＶ１００が地上の場所１２２０で衝突する可能性がある、ＵＡＶ１００の１つ以上のモータへの電力を遮断することができる。水平飛行のモーメントのため、いくつかの実施形態では、非常停止１２１８を成立させるためのオプションは、ＵＡＶ１００がホバリング中または垂直飛行中のときに、コントローラ１０４上のユーザ４０２にのみ利用可能であり、それにより望ましくない場所への着陸を防止する。非常停止１２１８は、地面１２０３に衝突するとＵＡＶ１００を紛失させる結果となる可能性がある。
【００５８】
ユーザは、図１０Ａ−１０Ｂに示すように、非常着陸タブを選択し、ロックボタンを押すか保持し、スライダ内の非常着陸ボタンをスライドさせ、非常停止１２１８を行うことができる。非常停止ボタンは、地上１２０３の着陸位置１２２０へのＵＡＶ１００の垂直下方移動に一致するように、コントローラの画面に対して上から下に垂直にスライドさせることができる。少なくとも２つの別々のアクチベータを使用することによって、ユーザ４０２は、ＵＡＶ１００の偶発的な非常着陸１２８を回避することができる。
【００５９】
図１３は、図１Ｂのコントローラ１０４などの安全システムのコンピューティングデバイス実施形態１３００、および／または、図１ＡのＶＴＯＬ  ＵＡＶ１００などの１つ以上のＶＴＯＬ  ＵＡＶ、の例示的な最上位機能ブロック図を示す。例示的な実施形態１３００は、中央処理装置（ＣＰＵ）などのプロセッサ１３２４、アドレス指定可能メモリ１３２７、例えばオプションとしてのユニバーサルシリアルバスポートおよび関連処理、および／または、イーサネット（登録商標）ポートおよび関連する処理などの外部デバイスインタフェース１３２６、ならびに、ステータスライトのアレイおよび１つ以上のトグルスイッチ、および／または、ディスプレイ、および／または、キーボード、および／または、ポインタ−マウスシステム、および／または、タッチスクリーンなどのオプションとしてユーザインタフェース１３２９（図４Ａ−図４Ｂ、図６、および図８Ａ−図１０Ｂ参照）、を有するコンピューティングデバイス１３２０として示されている。オプションとして、アドレス指定可能メモリ１３２７は、例えば、フラッシュメモリ、ｅｐｒｏｍ、および／または、ディスクドライブもしくは他のハードドライブとすることができる。これらの要素は、データバス１３２８を介して互いに通信することができる。プロセッサ１３２４は、ウェブブラウザ１３２３、および／または、アプリケーション１３２２をサポートするものなどのオペレーティングシステム１３２５を有することができ、これらは、ここに記載された例示的な実施形態に従って、プロセスのステップを実行するように構成できる。
【００６０】
上記の実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせおよび／またはサブコンビネーションを実施することができ、それらは本発明の範囲内に含まれることが企図される。したがって、開示された実施形態の様々な特徴および態様は、開示された発明の様々なモードを形成するために、互いに組み合わされまたは互いに置換されてもよいことが理解されるべきである。さらに、本発明の範囲は、例として本明細書に開示されており、上記の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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