諸如無人飛行器(UAV)等飛行器可以沿著規(guī)定的路線行進(jìn)。UAV可以完全地或部分地由該UAV機(jī)外的用戶來控制。用戶可以使用模擬來練習(xí)控制UAV，所述模擬響應(yīng)于來自用戶的飛行控制命令而在模擬環(huán)境中描繪UAV。

學(xué)習(xí)控制UAV可能是困難的。不能正確控制UAV可能會導(dǎo)致對UAV的損壞。修理對UAV的損壞可能既費(fèi)時又昂貴，因此在沒有損壞真實(shí)UAV的風(fēng)險的虛擬環(huán)境中教導(dǎo)用戶控制UAV可能是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

需要提供一種在模擬環(huán)境中訓(xùn)練用戶控制無人飛行器(UAV)的飛行的方法。本文提供了用來生成用于飛行和控制無人飛行器的動作的模擬的虛擬環(huán)境的系統(tǒng)和方法。所述模擬使用與在該無人飛行器的真實(shí)飛行中所使用的相同的遙控器，使得用戶可以在虛擬環(huán)境中熟悉控制功能和靈敏度，并將這些因素直接轉(zhuǎn)化為無人飛行器的真實(shí)飛行。提供一種飛行控制系統(tǒng)以處理來自虛擬傳感器的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳輸至模擬。該飛行控制系統(tǒng)可以是與真實(shí)飛行中所使用的飛行控制系統(tǒng)相同的飛行控制系統(tǒng)。物理模型可以計算對來自用戶的飛行控制輸入的響應(yīng)，并且將該響應(yīng)提供至虛擬傳感器以生成虛擬傳感器測量。飛行控制系統(tǒng)可以通過直接連接或間接連接而將飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至顯示設(shè)備。該顯示設(shè)備可以通過圖像和/或文本顯示而將飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)提供給用戶。顯示設(shè)備可以將飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)提供給用戶，并且使用軟件應(yīng)用程序(即，“app”)而與遙控器和飛行控制系統(tǒng)中之一或全部兩者通信。飛行控制系統(tǒng)可以位于無人飛行器上或位于顯示設(shè)備上。

本發(fā)明的一個方面涉及一種操作無人飛行器(UAV)的方法。該方法可以包括：接收指示出所述無人飛行器是處于飛行模式還是模擬模式中的無人飛行器模式信號；在所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)處接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)；以及在所述飛行控制系統(tǒng)處響應(yīng)于來自所述遙控器的所述飛行控制數(shù)據(jù)而生成飛行數(shù)據(jù)。(1)當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，可以將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述無人飛行器的一個或多個動力單元，并且(2)當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時，可以不將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述無人飛行器的所述一個或多個動力單元。

在一些實(shí)施方式中，所述無人飛行器模式信號可以是從包括視覺顯示器的顯示設(shè)備提供的。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述視覺顯示器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

在一些情況下，所述無人飛行器模式信號可以從所述遙控器提供。所述無人飛行器模式信號可以由與所述無人飛行器的硬件進(jìn)行交互的用戶提供。所述無人飛行器可以將所述飛行模式作為默認(rèn)模式，并且所述無人飛行器模式信號可以指示出向所述模擬模式改變。所述無人飛行器模式信號可以提供至輸出切換器，所述輸出切換器被配置用于確定是否將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。所述輸出切換器可以當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。

在一些實(shí)施方式中，所述輸出切換器可以將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至物理模型，所述物理模型包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息。所述物理模型可以響應(yīng)于所述飛行數(shù)據(jù)而提供物理模擬數(shù)據(jù)。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的尺寸。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的空氣動力性質(zhì)。

所述物理模擬數(shù)據(jù)可以提供至一個或多個虛擬傳感器，所述虛擬傳感器被配置用于基于所述物理模擬數(shù)據(jù)而生成虛擬傳感器數(shù)據(jù)。所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)可以提供至慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息并將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，將模擬飛行數(shù)據(jù)傳送至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。

本發(fā)明的另一方面涉及一種無人飛行器(UAV)。所述無人飛行器可以包括：接收器，其被配置用于接收指示出所述無人飛行器是處于飛行模式還是模擬模式中的無人飛行器模式信號；飛行控制系統(tǒng)，其被配置用于(1)接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)，以及(2)響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而生成飛行數(shù)據(jù)；以及一個或多個動力單元，其被配置用于(1)當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，致動并允許所述無人飛行器的飛行，或者(2)當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時，保持休眠并且不允許所述無人飛行器的飛行。

在一些實(shí)施方式中，所述無人飛行器模式信號可以是從包括視覺顯示器的顯示設(shè)備提供的。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述視覺顯示器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

在一些情況下，所述無人飛行器模式信號可以從所述遙控器提供。所述無人飛行器模式信號可以由與所述無人飛行器的硬件進(jìn)行交互的用戶提供。所述無人飛行器可以將所述飛行模式作為默認(rèn)模式，并且所述無人飛行器模式信號可以指示出向所述模擬模式改變。所述無人飛行器模式信號可以提供至輸出切換器，所述輸出切換器被配置用于確定是否將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。所述輸出切換器可以當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。

在一些實(shí)施方式中，所述輸出切換器可以將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至一物理模型，所述物理模型包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息。所述物理模型可以響應(yīng)于所述飛行數(shù)據(jù)而提供物理模擬數(shù)據(jù)。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的尺寸。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的空氣動力性質(zhì)。

所述物理模擬數(shù)據(jù)可以被提供至一個或多個虛擬傳感器，所述虛擬傳感器被配置用于基于所述物理模擬數(shù)據(jù)而生成虛擬傳感器數(shù)據(jù)。所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)可以被提供至慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息并將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以將模擬飛行數(shù)據(jù)傳送至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。

本發(fā)明的另一方面涉及一種操作無人飛行器(UAV)的方法，所述方法包括：接收指示出所述無人飛行器是處于飛行模式還是模擬模式的無人飛行器模式信號；在所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)處接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)；以及在所述飛行控制系統(tǒng)處基于下列各項(xiàng)而生成飛行數(shù)據(jù)：(1)來自所述遙控器的所述飛行控制數(shù)據(jù)，以及(2)下列各項(xiàng)中之一：(a)當(dāng)所述無人飛行器處于所述飛行模式時，由所述無人飛行器機(jī)載的物理傳感器收集的真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)，或者(b)當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，由一個或多個處理器生成的虛擬傳感器數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方式中，所述無人飛行器模式信號可以是從包括視覺顯示器的顯示設(shè)備提供的。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述視覺顯示器可被配置用于：當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時，示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

在一些情況下，所述無人飛行器模式信號可以從所述遙控器提供。所述無人飛行器模式信號可以由與所述無人飛行器的硬件進(jìn)行交互的用戶提供。所述無人飛行器可以將所述飛行模式作為默認(rèn)模式，并且所述無人飛行器模式信號可以指示出向所述模擬模式改變。所述無人飛行器模式信號可以提供至輸出切換器，所述輸出切換器被配置用于確定是否將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。所述輸出切換器可以當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。

在一些實(shí)施方式中，所述輸出切換器可以將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至物理模型，所述物理模型包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息。所述物理模型可以響應(yīng)于所述飛行數(shù)據(jù)而提供物理模擬數(shù)據(jù)。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的尺寸。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的空氣動力性質(zhì)。

所述物理模擬數(shù)據(jù)可以提供至一個或多個虛擬傳感器，所述虛擬傳感器被配置用于基于所述物理模擬數(shù)據(jù)而生成虛擬傳感器數(shù)據(jù)。所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)可以提供至慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息并將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，將模擬飛行數(shù)據(jù)傳送至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。

本發(fā)明的另一方面可以提供一種無人飛行器(UAV)，包括：接收器，其被配置用于接收指示出所述無人飛行器是處于飛行模式還是模擬模式的無人飛行器模式信號；一個或多個傳感器，其被配置用于收集真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)；飛行控制系統(tǒng)，其被配置用于(1)接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)，以及(2)響應(yīng)于下列各項(xiàng)而生成飛行數(shù)據(jù)：(a)所述飛行控制數(shù)據(jù)，以及(b)下列各項(xiàng)中之一：(i)當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)，或者(ii)當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，由一個或多個處理器生成的虛擬傳感器數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方式中，所述無人飛行器模式信號可以是從包括視覺顯示器的顯示設(shè)備提供的。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述視覺顯示器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

在一些情況下，所述無人飛行器模式信號可以從所述遙控器提供。所述無人飛行器模式信號可以由與所述無人飛行器的硬件進(jìn)行交互的用戶提供。所述無人飛行器可以將所述飛行模式作為默認(rèn)模式，并且所述無人飛行器模式信號可以指示出向所述模擬模式改變。所述無人飛行器模式信號可以提供至輸出切換器，所述輸出切換器被配置用于確定是否將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。所述輸出切換器可以當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至所述一個或多個動力單元。

在一些實(shí)施方式中，所述輸出切換器可以將所述飛行數(shù)據(jù)傳送至一物理模型，所述物理模型包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息。所述物理模型可以響應(yīng)于所述飛行數(shù)據(jù)而提供物理模擬數(shù)據(jù)。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的尺寸。關(guān)于所述無人飛行器的所述物理參數(shù)信息可以包括所述無人飛行器的空氣動力性質(zhì)。

所述物理模擬數(shù)據(jù)可以提供至一個或多個虛擬傳感器，所述虛擬傳感器被配置用于基于所述物理模擬數(shù)據(jù)而生成虛擬傳感器數(shù)據(jù)。所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)可以提供至慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息并將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且將所述飛行狀態(tài)信息傳送至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，將模擬飛行數(shù)據(jù)傳送至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。

本發(fā)明的一個方面可以提供一種操作飛行模擬器的方法，所述方法包括：當(dāng)無人飛行器(UAV)處于模擬模式時，在顯示設(shè)備處接收來自所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的模擬飛行數(shù)據(jù)，其中所述模擬飛行數(shù)據(jù)經(jīng)由遙控器提供至所述顯示設(shè)備，所述遙控器被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(1)與所述無人飛行器通信并且(2)控制所述無人飛行器的飛行；以及響應(yīng)于所述模擬飛行數(shù)據(jù)而在所述顯示設(shè)備的視覺顯示器上顯示所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

在一些實(shí)施方式中，所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由有線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可以經(jīng)由無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，提供對于在所述無人飛行器機(jī)上生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)有用的飛行控制數(shù)據(jù)。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于當(dāng)所述無人飛行器處于所述飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行。

在一些實(shí)施方式中，所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以來源于所述無人飛行器機(jī)載的所述飛行控制系統(tǒng)。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以由所述遙控器修改。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以不由所述遙控器修改。

在一些情況下，所述飛行控制系統(tǒng)可以當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。所述視覺顯示器可以是觸摸屏。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述圖像可以是動畫并且所述模擬環(huán)境是三維環(huán)境。

在另一方面，本發(fā)明可以提供一種非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含用于執(zhí)行飛行模擬的程序指令，所述非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)包括：用于當(dāng)無人飛行器(UAV)處于模擬模式時在顯示設(shè)備處接收來自所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的模擬飛行數(shù)據(jù)的程序指令，其中所述模擬飛行數(shù)據(jù)經(jīng)由遙控器提供至所述顯示設(shè)備，所述遙控器被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(1)與所述無人飛行器通信并且(2)控制所述無人飛行器的飛行；以及用于響應(yīng)所述模擬飛行數(shù)據(jù)而在所述顯示設(shè)備的視覺顯示器上顯示所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息的程序指令。

在一些實(shí)施方式中，所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由有線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可以經(jīng)由無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，提供對于在所述無人飛行器機(jī)上生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)有用的飛行控制數(shù)據(jù)。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行。

在一些實(shí)施方式中，所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以來源于所述無人飛行器機(jī)載的所述飛行控制系統(tǒng)。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以由所述遙控器修改。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以不由所述遙控器修改。

在一些情況下，當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。所述視覺顯示器可以是觸摸屏。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述圖像可以是動畫并且所述模擬環(huán)境是三維環(huán)境。

本發(fā)明的另一方面可以提供一種操作飛行模擬器的方法，所述方法包括：當(dāng)無人飛行器(UAV)處于模擬模式時，在所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)處接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)，所述遙控器被配置用于：當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(1)與所述無人飛行器通信并且(2)控制所述無人飛行器的飛行；在所述飛行控制系統(tǒng)處響應(yīng)于來自所述遙控器的所述飛行控制數(shù)據(jù)而生成模擬飛行數(shù)據(jù)；以及將來自所述飛行控制系統(tǒng)的所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至所述遙控器。

在一些實(shí)施方式中，所述圖像是動畫并且所述模擬環(huán)境是三維環(huán)境。

所述飛行控制系統(tǒng)還可被配置用于：當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(3)生成將被傳送至一個或多個動力單元的一個或多個飛行信號。

在一些情況下，所述遙控器被配置用于將所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述視覺顯示器可以示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于控制所述無人飛行器的飛行。

當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。在一些情況下，所述方法還可以包括提供慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模擬模式時接收所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)并從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以將所述飛行控制數(shù)據(jù)提供至包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息的物理模型，并且其中所述物理模型響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而向所述虛擬傳感器提供物理模擬數(shù)據(jù)。

在另一方面，本發(fā)明可以提供一種無人飛行器(UAV)，包括：飛行控制系統(tǒng)，其被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時(1)接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)，以及(2)響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而生成模擬飛行數(shù)據(jù)；一個或多個動力單元，其被配置用于(1)當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，致動并允許所述無人飛行器的飛行，或者(2)當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時，保持休眠并且不允許所述無人飛行器的飛行；以及通信單元，其被配置用于將所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至所述遙控器。

在一些實(shí)施方式中，所述圖像是動畫并且所述模擬環(huán)境是三維環(huán)境。

所述飛行控制系統(tǒng)還可被配置用于：當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(3)生成將被傳送至所述一個或多個動力單元的一個或多個飛行信號。

在一些情況下，所述遙控器被配置用于將所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述視覺顯示器可以示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于控制所述無人飛行器的飛行。

當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。在一些情況下，所述無人飛行器還可以包括慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模擬模式時接收所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)并從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以將所述飛行控制數(shù)據(jù)提供至包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息的物理模型，并且其中所述物理模型響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而向所述虛擬傳感器提供物理模擬數(shù)據(jù)。

在另一方面，本發(fā)明可以提供一種操作飛行模擬器的方法，所述方法包括：當(dāng)無人飛行器(UAV)處于模擬模式時，在顯示設(shè)備處接收來自所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的模擬飛行數(shù)據(jù)，其中所述模擬飛行數(shù)據(jù)經(jīng)由所述無人飛行器提供至所述顯示設(shè)備，并且其中所述無人飛行器被配置成與遙控器通信，所述遙控器被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行；以及響應(yīng)于所述模擬飛行數(shù)據(jù)而在所述顯示設(shè)備的視覺顯示器上顯示所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，提供對于在所述無人飛行器機(jī)上生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)有用的飛行控制數(shù)據(jù)。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行。所述遙控器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，控制固持所述無人飛行器的負(fù)載的載體的致動。

當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方式中，所述視覺顯示器可以是觸摸屏。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述圖像可以是動畫并且所述模擬環(huán)境可以是三維環(huán)境。

在另一方面，本發(fā)明可以提供一種非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括用于執(zhí)行飛行模擬的程序指令，所述非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)包括：用于當(dāng)無人飛行器(UAV)處于模擬模式時在顯示設(shè)備處接收來自所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的模擬飛行數(shù)據(jù)的程序指令，其中所述模擬飛行數(shù)據(jù)經(jīng)由所述無人飛行器提供至所述顯示設(shè)備，并且其中所述無人飛行器被配置成與遙控器通信，所述遙控器被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行；以及用于響應(yīng)所述模擬飛行數(shù)據(jù)而在所述顯示設(shè)備的視覺顯示器上顯示所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息的程序指令。

所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，提供對于在所述無人飛行器機(jī)上生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)有用的飛行控制數(shù)據(jù)。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行。所述遙控器可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，控制固持所述無人飛行器的負(fù)載的載體的致動。

所述飛行控制系統(tǒng)可以當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方式中，所述視覺顯示器可以是觸摸屏。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述圖像可以是動畫并且所述模擬環(huán)境可以是三維環(huán)境。

在另一方面，本發(fā)明可以提供一種操作飛行模擬器的方法，所述方法包括：當(dāng)無人飛行器(UAV)處于模擬模式時，在所述無人飛行器機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)處接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)，所述遙控器被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(1)與所述無人飛行器通信并且(2)控制所述無人飛行器的飛行；在所述飛行控制系統(tǒng)處響應(yīng)于來自所述遙控器的所述飛行控制數(shù)據(jù)而生成模擬飛行數(shù)據(jù)；以及將來自所述飛行控制系統(tǒng)的所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。

在一些情況下，所述飛行控制系統(tǒng)還可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(3)，生成將被傳送至所述一個或多個動力單元的一個或多個飛行信號。所述遙控器可被配置用于將所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述視覺顯示器可以示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。

在一些實(shí)施方式中，所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于控制所述無人飛行器的飛行。當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。

在一些情況下，所述方法還可以包括提供慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模擬模式時接收所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)并從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以將所述飛行控制數(shù)據(jù)提供至包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息的物理模型，并且其中所述物理模型響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而向所述虛擬傳感器提供物理模擬數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一方面可以提供一種無人飛行器(UAV)，包括：飛行控制系統(tǒng)，其被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時，(1)接收來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)，以及(2)響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而生成模擬飛行數(shù)據(jù)；一個或多個動力單元，其被配置用于(1)當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時，致動并允許所述無人飛行器的飛行，或者(2)當(dāng)所述無人飛行器處于模擬模式時，保持休眠并且不允許所述無人飛行器的飛行；以及通信單元，其被配置用于將所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。

在一些情況下，所述飛行控制系統(tǒng)還可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時(3)生成將被傳送至所述一個或多個動力單元的一個或多個飛行信號。所述遙控器可被配置用于將所述模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至包括視覺顯示器的顯示設(shè)備。所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述視覺顯示器可以示出所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。

在一些實(shí)施方式中，所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于控制所述無人飛行器的飛行。當(dāng)所述無人飛行器處于所述模擬模式時，所述飛行控制系統(tǒng)可以接收來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)，并且使用所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)來生成所述模擬飛行數(shù)據(jù)。

在一些情況下，所述無人飛行器還可以包括慣性測量單元，所述慣性測量單元被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模擬模式時接收所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)并從所述虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述慣性測量單元可被配置用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時接收真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)并從所述真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)生成飛行狀態(tài)信息，并且被配置用于將所述飛行狀態(tài)信息傳輸至所述飛行控制系統(tǒng)。所述飛行控制系統(tǒng)可以將所述飛行控制數(shù)據(jù)提供至包含關(guān)于所述無人飛行器的物理參數(shù)信息的物理模型，并且其中所述物理模型響應(yīng)于所述飛行控制數(shù)據(jù)而向所述虛擬傳感器提供物理模擬數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一方面可以提供一種操作飛行模擬器的方法，所述方法包括：在飛行控制系統(tǒng)處接收由遙控器生成的飛行控制信號，所述遙控器能夠與無人飛行器(UAV)通信和控制所述無人飛行器的飛行，其中所述飛行控制信號包括用于所述無人飛行器的預(yù)定飛行序列的命令；在所述飛行控制系統(tǒng)處響應(yīng)于所述飛行控制信號而生成用于執(zhí)行所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列的模擬飛行數(shù)據(jù)；以及響應(yīng)于所述模擬飛行數(shù)據(jù)而在顯示設(shè)備的視覺顯示器上顯示所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息。

所述飛行控制系統(tǒng)可以位于所述顯示設(shè)備上。所述飛行控制系統(tǒng)可以位于所述無人飛行器上。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列可以包括所述無人飛行器向飛行起始點(diǎn)的自動返航。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列可以包括所述無人飛行器的自主起飛序列。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列包括所述無人飛行器的自主降落序列。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列包括所述無人飛行器的自主懸停。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列可以包括所述無人飛行器的姿態(tài)保持飛行。

在一些情況下，所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由有線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可以通過無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行。

在一些實(shí)施方式中，所述視覺顯示器可以是觸摸屏。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述圖像可以是動畫并且所述模擬環(huán)境可以是三維環(huán)境。所述顯示設(shè)備可以向所述顯示設(shè)備的用戶提供提示以啟動所述預(yù)定飛行序列。所述顯示設(shè)備可被配置用于接收氣象參數(shù)的選擇，并且所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以是基于選定的氣象參數(shù)而生成的。

在另一方面，本發(fā)明可以提供一種非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括用于執(zhí)行飛行模擬的程序指令，所述非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)包括：用于在飛行控制系統(tǒng)處接收由遙控器生成的飛行控制信號的程序指令，所述遙控器能夠與無人飛行器(UAV)通信和控制所述無人飛行器的飛行，其中所述飛行控制信號包括用于所述無人飛行器的預(yù)定飛行序列的命令；用于響應(yīng)所述飛行控制信號而在所述飛行控制系統(tǒng)處生成用于執(zhí)行所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列的模擬飛行數(shù)據(jù)的程序指令；以及用于響應(yīng)所述模擬飛行數(shù)據(jù)而在顯示設(shè)備的視覺顯示器上顯示所述無人飛行器的模擬飛行狀態(tài)信息的程序指令。

所述飛行控制系統(tǒng)可以位于所述顯示設(shè)備上。所述飛行控制系統(tǒng)可以位于所述無人飛行器上。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列可以包括所述無人飛行器向飛行起始點(diǎn)的自動返航。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列可以包括所述無人飛行器的自主起飛序列。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列包括所述無人飛行器的自主降落序列。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列包括所述無人飛行器的自主懸停。所述無人飛行器的所述預(yù)定飛行序列可以包括所述無人飛行器的姿態(tài)保持飛行。

在一些情況下，所述顯示設(shè)備可以是移動設(shè)備。所述遙控器可以經(jīng)由有線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可以通過無線連接而與所述顯示設(shè)備通信。所述遙控器可以包括一個或多個操縱桿控件，所述操縱桿控件用于當(dāng)所述無人飛行器處于飛行模式時控制所述無人飛行器的飛行。

在一些實(shí)施方式中，所述視覺顯示器可以是觸摸屏。所述模擬飛行狀態(tài)信息可以包括所述無人飛行器相對于模擬環(huán)境的圖像。所述圖像可以是動畫并且所述模擬環(huán)境可以是三維環(huán)境。所述顯示設(shè)備可以向所述顯示設(shè)備的用戶提供提示以啟動所述預(yù)定飛行序列。所述顯示設(shè)備可被配置用于接收氣象參數(shù)的選擇，并且所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以是基于選定的氣象參數(shù)而生成的。

通過考察說明書、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的其他目的和特征將會變得明顯。

援引并入

本說明書中所提及的所有出版物、專利和專利申請均通過引用而并入于此，其程度如同具體地和個別地指出要通過引用而并入每一單個出版物、專利或?qū)＠暾垺?/p>

附圖說明

在后述的權(quán)利要求項(xiàng)中，特別地描述了本發(fā)明的新穎特征。為了更好地理解本發(fā)明的所述特征和有益效果，可結(jié)合參考下述具體實(shí)施方式中的實(shí)施方式及相對應(yīng)的附圖：

圖1示出了可包括于飛行模擬系統(tǒng)中的硬件組件的示例。

圖2示出了用以從飛行模式操作改變?yōu)槟M模式操作的信號傳輸路徑的示例。

圖3示出了被配置用于向關(guān)于第一無人飛行器(UAV)或第二無人飛行器的物理模型輸入?yún)?shù)的模擬。

圖4示出了用于模擬模式操作或飛行模式操作的總體信號傳輸路徑。

圖5示出了在模擬模式操作中的系統(tǒng)組件之間的可能的信號路徑。

圖6示出了在模擬模式操作期間顯示設(shè)備上的顯示器的示例。

圖7示出了可在模擬模式操作期間向用戶顯示的提示或警告的示例。

圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的無人飛行器。

圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、包括載體和負(fù)載的可移動物體。

圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、用于控制可移動物體的系統(tǒng)的通過框圖來說明的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法提供了在虛擬環(huán)境中訓(xùn)練用戶飛行和控制無人飛行器(UAV)的機(jī)制。用戶從在虛擬環(huán)境中飛行UAV獲得的技能可直接適用于在真實(shí)環(huán)境中飛行UAV。本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法還提供了采用可以用于UAV的真實(shí)飛行的至少一些組件的模擬平臺。對UAV的描述可適用于任何其他類型的無人載具或者任何其他類型的可移動物體。

在一些情況下，UAV的一個或多個功能可以至少部分地由來自用戶的輸入所控制。來自用戶的輸入可以通過遙控器提供給UAV。通過遙控器提供輸入來控制UAV的一個或多個功能可能是困難的。在一些情況下，不熟悉通過遙控器提供輸入以控制UAV的一個或多個功能的用戶可能無法使用遙控器來獲得期望的結(jié)果。無法使用遙控器來獲得期望的結(jié)果可能導(dǎo)致?lián)p壞UAV和/或在未知環(huán)境中丟失UAV。提供讓用戶可在其中使用遙控器來訓(xùn)練和練習(xí)在虛擬環(huán)境中控制虛擬UAV的模擬練習(xí)可能是有利的。該遙控器可以與用于在真實(shí)飛行環(huán)境中飛行UAV的遙控器相同。

真實(shí)飛行環(huán)境可以是可在其中操作UAV的戶外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境或者戶外和室內(nèi)的混合環(huán)境。UAV的操作可以是UAV的飛行或其他運(yùn)動。真實(shí)環(huán)境可存在于真實(shí)時間和空間中。真實(shí)環(huán)境可以是在物理世界中有形的。虛擬或模擬環(huán)境可以是存在于計算機(jī)軟件結(jié)構(gòu)中的環(huán)境。虛擬或模擬環(huán)境可以從來自用戶、軟件開發(fā)者的一個或多個輸入或者來自數(shù)據(jù)庫的信息來創(chuàng)建。虛擬或模擬環(huán)境可以是存在于真實(shí)空間和時間中的環(huán)境的表示，或者是不存在于真實(shí)空間和時間中的虛構(gòu)環(huán)境。虛擬或模擬環(huán)境可以包括規(guī)定的邊界、障礙物和表面。虛擬或模擬環(huán)境可以具有規(guī)定的介質(zhì)以支持UAV的飛行，該介質(zhì)例如可以是空氣。該介質(zhì)可以存在并數(shù)學(xué)地定義于虛擬環(huán)境中。在一些實(shí)施方式中，虛擬環(huán)境不存在于物理的有形世界中。

被配置用于在虛擬環(huán)境中控制虛擬UAV(模擬)的遙控器可以與用于在真實(shí)環(huán)境中控制真實(shí)UAV的遙控器相同或相似。對于用戶而言，提供用于同時在模擬和真實(shí)環(huán)境中使用的同一控制器可以帶來更加真實(shí)的訓(xùn)練體驗(yàn)。用戶可以養(yǎng)成與在遙控器上的物理界面的移動或操縱相關(guān)聯(lián)的肌肉記憶。通過在UAV的模擬模式和真實(shí)飛行模式中提供同樣的遙控器，可以提供利用在模擬模式中形成的肌肉記憶以供在真實(shí)飛行模式中使用的優(yōu)點(diǎn)。肌肉記憶可以提高在飛行模式中的反應(yīng)時間、精確度和準(zhǔn)確性。通過提供用于同時在UAV的模擬模式和飛行模式中使用的相同的控制器，可以使得用戶熟悉遙控器上的控件的靈敏度。例如，用戶可以熟悉UAV對于來自遙控器的輸入的響應(yīng)時間。在另一示例中，用戶可以熟悉相對于遙控器上的物理界面的移動的響應(yīng)幅度。另外，用戶可以記住在模擬模式中的遙控器上的旋鈕、按鈕、操縱桿和/或撥盤的位置，而在飛行模式中，所記住的這些組件的位置可以提高反應(yīng)時間并從而提高用戶控制UAV的能力。

在一些情況下，UAV可被配置用于執(zhí)行自主任務(wù)。自主任務(wù)可由用戶啟動。在由用戶啟動自主任務(wù)之后，UAV在執(zhí)行該自主任務(wù)的同時可以不需要來自用戶的額外控制或輸入。自主任務(wù)可以使UAV進(jìn)入預(yù)定序列。該預(yù)定序列可以包括一系列無需用戶輸入的動作。例如，自主任務(wù)可以是自動返航、姿態(tài)保持飛行、GPS飛行、自主起飛或自主降落。在本文所提供的模擬系統(tǒng)中，用戶可以練習(xí)指揮UAV執(zhí)行自主任務(wù)。用以執(zhí)行自主任務(wù)的指令可以通過與飛行模式中所使用的界面相同的界面提供給模擬模式中的UAV。該界面可以是遙控器。

UAV模擬可以使用顯示設(shè)備來描繪UAV的虛擬的模擬環(huán)境。應(yīng)用程序可在諸如移動設(shè)備等顯示設(shè)備上運(yùn)行。該應(yīng)用程序可以示出三維虛擬環(huán)境以及UAV在該環(huán)境內(nèi)的飛行。如前文所述，可以使用飛行控制系統(tǒng)來控制UAV在該虛擬環(huán)境內(nèi)的飛行。該飛行控制系統(tǒng)可以位于UAV上、位于顯示設(shè)備上或者位于任何其他設(shè)備上。飛行控制系統(tǒng)可以使用來自虛擬傳感器的數(shù)據(jù)來生成模擬飛行。在一些情況下，UAV可以在飛行模式或模擬模式內(nèi)工作。當(dāng)處于飛行模式時，UAV飛行控制系統(tǒng)可以向UAV的動力單元發(fā)送信號以實(shí)現(xiàn)UAV的飛行。當(dāng)處于模擬模式時，UAV飛行控制系統(tǒng)可以向物理模型發(fā)送信號而不向動力單元發(fā)送信號。該物理模型可以提供虛擬反饋，這有助于限定UAV的模擬飛行。

本文提供了被配置用于提供真實(shí)飛行模擬的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。真實(shí)飛行模擬可以是包括在載具的真實(shí)飛行操作中所使用的組件的飛行模擬。在圖1中示出真實(shí)飛行模擬系統(tǒng)的可能的組件。真實(shí)飛行模擬系統(tǒng)可以包括遙控器101、顯示設(shè)備102、遙控器與顯示設(shè)備之間的連接器103以及UAV 104。

遙控器101可以是與用于在真實(shí)飛行操作中控制UAV 104的遙控器相同的遙控器。在一些情況下，遙控器可以是用于在真實(shí)飛行操作中控制UAV的遙控器相似或相同的復(fù)制品。遙控器可以具有物理用戶界面機(jī)構(gòu)的任何組合。物理用戶界面機(jī)構(gòu)可以是遙控器上的組件，用戶觸摸或操縱該組件來控制UAV的至少一個功能。在一個示例中，物理用戶界面機(jī)構(gòu)可以是按鈕、操縱桿、滾動球、觸摸屏、開關(guān)、撥盤或旋鈕。在一些情況下，物理用戶界面可以包括兩個或更多個操縱桿。該操縱桿可以垂直地或水平地移動。操縱桿可以用于控制俯仰、橫滾、航向和/或垂直速度。物理用戶界面機(jī)構(gòu)可被配置成使得用戶能夠控制UAV關(guān)于橫滾、航向和/或俯仰軸的移動。物理用戶界面機(jī)構(gòu)可由用戶操縱以使UAV在沿著三維空間中一平面的方向上平移。物理用戶界面還可被配置成提供對UAV的飛行的用戶控制?？刂芔AV的飛行可以包括控制UAV的速度、功率、油門和/或高度。在一些情況下，物理用戶界面可以提供用以控制UAV的非飛行動作的機(jī)構(gòu)。非飛行動作可以是UAV機(jī)載的傳感器或負(fù)載的移動。非飛行動作可以包括對UAV的載體的致動，該載體可被配置用于攜帶負(fù)載。非飛行動作的另一示例可以是對UAV機(jī)載的傳感器所收集的數(shù)據(jù)的收集和/或報告。另外，物理用戶界面可以提供用以啟動由UAV執(zhí)行的自主動作或任務(wù)的機(jī)構(gòu)。在一個示例中，自主任務(wù)或動作可以是自動返航、姿態(tài)保持飛行、GPS飛行、自主起飛或自主降落。

遙控器101可以通過有線或無線連接而連接至顯示設(shè)備102。顯示設(shè)備102可以是包括計算組件和視覺顯示器的設(shè)備。所述計算組件可以包括一個或多個處理器、一個或多個存儲器存儲器件。所述處理器可被配置用于根據(jù)非暫時性計算機(jī)可讀媒介質(zhì)來執(zhí)行指令。存儲器可以包括包含了用于執(zhí)行本文所述的一個或多個步驟的代碼、邏輯或指令的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)。顯示設(shè)備102可以包括包含了用于執(zhí)行飛行模擬的程序指令的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)。顯示設(shè)備102可以是移動設(shè)備，諸如智能電話。在一些情況下，顯示設(shè)備102可以是臺式計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、平板計算機(jī)或虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴裝置?；蛘?，顯示設(shè)備102可以是計算組件和視覺顯示器的組合，其中視覺顯示器可以是觸摸屏、投影儀、LCD屏、等離子屏、LED或OLED屏、電視或監(jiān)視器。顯示設(shè)備可以提供在飛行模擬期間的飛行數(shù)據(jù)的視覺和/或文本表示。在一些情況下，顯示設(shè)備可附加地在飛行模擬期間提供音頻反饋。顯示設(shè)備可被配置用于通過用戶交互組件接收用戶輸入，所述用戶交互組件諸如為觸摸屏、開關(guān)、按鈕、按鍵、旋鈕、鼠標(biāo)、指針、軌跡球、操縱桿、觸摸板、慣性傳感器(例如，加速度計、陀螺儀、磁力計)、麥克風(fēng)、視覺傳感器或紅外傳感器。所述用戶交互組件可以接收觸摸輸入、位置輸入、音頻輸入或視覺輸入。

遙控器101可以與顯示設(shè)備102通信。遙控器101與顯示設(shè)備102之間的通信可以通過有線連接或無線連接來提供?？梢酝ㄟ^RF連接、IR連接、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或任何其他可用的無線網(wǎng)絡(luò)，在遙控器101與顯示設(shè)備102之間提供無線連接?；蛘撸梢酝ㄟ^永久導(dǎo)線連接、同軸線纜連接、火線連接、MIDI連接、eSATA連接、以太網(wǎng)連接或任何其他允許數(shù)據(jù)傳輸?shù)目捎玫挠芯€連接，在遙控器101與顯示設(shè)備102之間提供有線連接。在一些情況下，有線連接可以是通過USB線纜103的連接。

遙控器101和/或顯示設(shè)備102可以通過有線連接或無線連接而與飛行控制系統(tǒng)或飛行控制器通信。飛行控制系統(tǒng)可以位于UAV 104機(jī)上或機(jī)外。在一些情況下，飛行控制系統(tǒng)可以位于顯示設(shè)備上。飛行控制系統(tǒng)可被配置用于響應(yīng)來自控制器和/或顯示設(shè)備的輸入而生成飛行控制數(shù)據(jù)。飛行控制系統(tǒng)可以通過遙控器和/或顯示設(shè)備接收來自用戶的輸入。飛行控制系統(tǒng)可以將所述輸入傳送至一個或多個組件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以生成真實(shí)或虛擬傳感器數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)回傳至該飛行控制系統(tǒng)?；谒稣鎸?shí)傳感器數(shù)據(jù)或虛擬傳感器數(shù)據(jù)，飛行控制系統(tǒng)可以生成飛行數(shù)據(jù)并將該飛行數(shù)據(jù)傳輸至遙控器101和顯示設(shè)備102中之一或全部兩者。生成真實(shí)或虛擬傳感器數(shù)據(jù)的過程以及真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)與虛擬傳感器數(shù)據(jù)之間的區(qū)別將在下文詳述。

UAV可以在第一操作模式或第二操作模式中操作。在第一操作模式中，UAV可以在真實(shí)環(huán)境中飛行。在第一操作模式中，UAV可以通過接收來自遙控器的指令或輸入而在真實(shí)環(huán)境中飛行。第一操作模式可以是飛行模式。

第二模式可以是模擬模式。在模擬模式中，UAV可以在虛擬環(huán)境內(nèi)飛行而不是在真實(shí)環(huán)境中飛行。UAV可以保持物理休眠，并且可以不在真實(shí)環(huán)境內(nèi)自推動。在UAV處于模擬模式時，UAV的一個或多個動力單元可以不工作。在第二操作模式中，UAV機(jī)載的一個或多個組件可以貢獻(xiàn)于飛行模擬。在一些情況下，UAV機(jī)載的任何組件都不能在飛行模擬中使用。在第二操作模式中，虛擬UAV可以在虛擬或模擬環(huán)境中飛行。虛擬UAV和虛擬環(huán)境可以數(shù)學(xué)地存在于模擬空間中。虛擬UAV在虛擬環(huán)境中可以具有與真實(shí)環(huán)境中的真實(shí)UAV相同的功能。

UAV可以包括接收器，該接收器被配置用于接收指示出UAV是處于第一模式還是第二模式中的模式信號。該模式信號可以由與接收器通信的遙控器、顯示設(shè)備或單獨(dú)的設(shè)備來提供。在一些情況下，所述信號可以通過UAV上的硬件組件來提供。該硬件組件可由用戶操縱以向UAV提供所述信號。例如，該硬件組件可以是可在第一位置與第二位置之間物理移位以提供指示出第一模式或第二模式的信號的開關(guān)、按鈕或旋鈕。在另一示例中，飛行模式可以是默認(rèn)模式并且UAV可以工作于飛行模式中，除非模式信號指示出改變?yōu)槟M模式。

用戶可以啟動飛行模式與模擬模式之間的改變。在一個示例中，用戶可以選擇在模擬模式中使用UAV。為了在模擬模式中使用設(shè)備，用戶可以向接收器提供模式信號，以指示UAV應(yīng)當(dāng)在模擬模式中工作。用戶可以通過UAV上的物理界面(例如，開關(guān)、按鈕、拉桿或旋鈕)來提供該模式信號。在一些情況下，用戶可以通過遙控器上的物理界面機(jī)構(gòu)，經(jīng)由遙控器提供模式信號。可以使用與用于飛行控制的遙控器不同的替代設(shè)備或遙控器來向UAV發(fā)送模式信號?；蛘?，可以使用顯示設(shè)備來向UAV發(fā)送模式信號。當(dāng)顯示設(shè)備開啟時，其可以自動地連接至UAV機(jī)載的通信單元。UAV可以在每當(dāng)顯示設(shè)備與UAV通信時自動地默認(rèn)至模擬模式。在一些情況下，UAV可以不在每當(dāng)顯示設(shè)備與UAV通信時自動地默認(rèn)至模擬模式。用戶可以與UAV機(jī)載的接收器通信，以使用觸摸屏或物理機(jī)構(gòu)(例如，按鈕、旋鈕、開關(guān)或拉桿)通過顯示設(shè)備發(fā)送模式信號。類似地，通過經(jīng)由遙控器、顯示設(shè)備、UAV上的物理界面或者經(jīng)由另一設(shè)備或遙控器向接收器發(fā)送信號，可以在飛行模式中操作UAV。為了從一個模式改變成另一模式，UAV可能需要降落。為了從一個模式改變成另一模式，可能需要關(guān)閉UAV上的一個或多個動力單元。

當(dāng)UAV工作于飛行模式時，遙控器可以向飛行控制系統(tǒng)提供輸入。由遙控器提供的輸入可以是飛行控制數(shù)據(jù)。飛行控制數(shù)據(jù)可以是改變飛行路徑或使飛行活動開始或停止的指令。在一個示例中，飛行控制數(shù)據(jù)可以是啟動動力系統(tǒng)、停止動力系統(tǒng)、增大送往動力系統(tǒng)的功率、減小送往動力系統(tǒng)的功率、改變UAV的航向、改變UAV的高度、開啟UAV上的傳感器、關(guān)閉UAV上的傳感器、報告來自UAV機(jī)載的傳感器的傳感器數(shù)據(jù)或者啟動UAV上的自動駕駛功能的指令。飛行控制系統(tǒng)可以使用一個或多個處理器來接收和處理飛行控制數(shù)據(jù)。所述處理器可被配置用于單獨(dú)地或共同地將飛行控制數(shù)據(jù)變換成用以改變、啟動或停止飛行動作的指令。處理器可以在飛行操作模式和模擬操作模式中相同地變換飛行控制數(shù)據(jù)。

當(dāng)UAV處于飛行模式時，飛行控制數(shù)據(jù)可以傳送至UAV的一個或多個動力單元。UAV機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)可被配置用于當(dāng)UAV處于飛行模式時生成將被傳送至所述一個或多個動力單元的一個或多個飛行信號。所述一個或多個動力單元可被配置用于當(dāng)UAV處于飛行模式時響應(yīng)于所述飛行信號而致動和允許UAV的飛行。所述一個或多個動力單元還可被配置用于當(dāng)UAV處于模擬模式時保持休眠并且不允許UAV的飛行。在模擬模式中，所述一個或多個動力單元可以不接收飛行信號。由于動力單元在模擬模式中不接收飛行信號，因此其可以保持休眠。

可選地，在飛行模式中，遙控器可被配置用于控制載體的致動，該載體固持UAV的負(fù)載。所述負(fù)載可以是外部傳感器，例如，相機(jī)單元。所述負(fù)載可以是可獨(dú)立于UAV的運(yùn)動而移動的?？蛇x地，在模擬模式中，遙控器可被配置用于虛擬地控制載體的致動，而不物理地導(dǎo)致UAV機(jī)載的載體的致動。類似于動力單元，當(dāng)UAV處于飛行模式時，UAV的載體、負(fù)載、傳感器和/或其他組件可從UAV機(jī)載的一個或多個控制系統(tǒng)接收控制信號，該控制信號可以影響所述載體、負(fù)載、傳感器和/或其他組件的操作。當(dāng)UAV處于模擬模式時，UAV的載體、負(fù)載、傳感器和/或其他組件不從UAV機(jī)載的一個或多個控制系統(tǒng)接收控制信號，從而所述載體、負(fù)載、傳感器和/或其他組件的操作不受影響?？梢葬槍︼w行模擬來影響載體、負(fù)載、傳感器和/或其他組件的虛擬操作，而不導(dǎo)致物理操作。因此，可以使用飛行模擬器來模擬UAV的其他特征的操作。例如，用戶可以使用可位于UAV、載體、顯示設(shè)備或其他設(shè)備上的相機(jī)控制系統(tǒng)，在飛行模擬中練習(xí)控制UAV機(jī)載的相機(jī)的方向。這可以影響在飛行模擬中所捕捉的圖像的方向，而不影響UAV機(jī)載的相機(jī)或載體的致動。或者，僅使用飛行模擬器來模擬飛行。

當(dāng)UAV處于模擬模式時，由遙控器提供的輸入可以是飛行控制數(shù)據(jù)。所述飛行控制數(shù)據(jù)可以是改變飛行路徑或者使飛行活動開始或停止的指令。在一個示例中，飛行控制數(shù)據(jù)可以是啟動動力系統(tǒng)、停止動力系統(tǒng)、增大送往動力系統(tǒng)的功率、減小送往動力系統(tǒng)的功率、改變UAV的航向、改變UAV的高度、開啟UAV上的傳感器、關(guān)閉UAV上的傳感器、報告來自UAV機(jī)載的傳感器的傳感器數(shù)據(jù)或啟動UAV上的自動駕駛功能的指令。當(dāng)UAV處于模擬模式時，飛行控制數(shù)據(jù)可以不傳送至UAV的動力單元。

圖2示出了描述被提供用于在第一模式或第二模式中操作UAV的數(shù)據(jù)流的示例的流程圖?？梢詫w行數(shù)據(jù)201傳送至飛行控制系統(tǒng)202。飛行數(shù)據(jù)201可以從遙控器和/或顯示設(shè)備傳送至飛行控制系統(tǒng)202。飛行控制系統(tǒng)可被配置用于將飛行數(shù)據(jù)提供至輸出切換器203。飛行控制系統(tǒng)可以在將飛行數(shù)據(jù)提供至輸出切換器203之前，使用一個或多個處理器來處理或變換飛行數(shù)據(jù)201。輸出切換器203可以基于模式信號204而將飛行數(shù)據(jù)201引導(dǎo)至一個或多個動力單元205或者引導(dǎo)至物理模型206。模式信號204可由用戶通過遙控器、顯示設(shè)備、UAV機(jī)載的物理機(jī)構(gòu)來提供，或者從另一設(shè)備或遙控器來提供。當(dāng)模式信號204指示出UAV處于飛行模式時，輸出切換器203可以將飛行數(shù)據(jù)引導(dǎo)至一個或多個動力單元205。當(dāng)模式信號204指示出UAV處于模擬模式時，輸出切換器203可以將飛行數(shù)據(jù)引導(dǎo)至物理模型206。飛行數(shù)據(jù)在模擬模式中可以不傳送至一個或多個動力單元。

對動力單元的任何描述均可適用于UAV的載體、負(fù)載、傳感器和/或其他組件，以供在UAV的飛行模式與模擬模式之間進(jìn)行區(qū)分。例如，在飛行模式中，輸出切換器可以將控制信號引導(dǎo)至載體，以使負(fù)載相對于UAV移動。在模擬模式中，輸出切換器可以替代地將控制信號引導(dǎo)至虛擬載體，而不是將控制信號引導(dǎo)至物理載體。所述虛擬載體可以是或者可以不是物理模型的一部分。

所述物理模型可以是數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型被配置用于響應(yīng)于飛行數(shù)據(jù)而模擬物理模擬數(shù)據(jù)。所述物理模型可以包括非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，該非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于執(zhí)行飛行模擬的程序指令。所述物理模型可以使用常量輸入和變量輸入來生成物理模擬數(shù)據(jù)。所述常量輸入可以是UAV的性質(zhì)。常量性質(zhì)對于特定的UAV或UAV的特定模型可以是固定的。在一個示例中，常量性質(zhì)可以是UAV的一個或多個尺寸、UAV的空氣動力性質(zhì)、UAV的重量、UAV上的馬達(dá)的款式和型號以及/或者可由UAV機(jī)載的一個或多個動力單元提供的最大和最小推力。所述物理模型可被配置用于基于特定UAV或UAV的特定型號的尺寸和重量分布來計算轉(zhuǎn)動慣量。所述變量性質(zhì)可以與特定型號或特定UAV無關(guān)。變量性質(zhì)可取決于氣象或位置。在一個示例中，變量性質(zhì)可以是風(fēng)速、風(fēng)向、濕度、空氣密度和/或溫度。變量性質(zhì)可以由物理模型隨機(jī)選擇或者其可以由用戶輸入。在一些情況下，變量性質(zhì)可以由UAV所執(zhí)行的先前真實(shí)飛行而得出。在一個示例中，如果UAV被用于真實(shí)環(huán)境中的真實(shí)飛行，則可以將該環(huán)境中所體驗(yàn)到的變量性質(zhì)記錄和儲存在UAV機(jī)外或機(jī)載的存儲器存儲器件上。在真實(shí)飛行之后，所記錄的變量性質(zhì)可以用于模擬飛行，以重建所述真實(shí)環(huán)境作為模擬環(huán)境。

物理模型可以接受常量輸入或變量輸入，以使用一個或多個數(shù)學(xué)模型來生成輸出。物理模型可以在計算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行，該計算機(jī)系統(tǒng)可以包括一個或多個處理器以及一個或多個存儲器存儲單元。物理模型可以根據(jù)非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)而運(yùn)行。所述非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包含用于執(zhí)行本文所述的一個或多個步驟的代碼、邏輯或指令。處理器可以單獨(dú)地或共同地執(zhí)行根據(jù)該非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)的步驟。

用戶可以通過顯示設(shè)備上所提供的用戶界面來選擇氣象條件。氣象條件可被提供作為向物理模型的輸入。在一個示例中，氣象條件(例如，逆風(fēng)或順風(fēng))可以對UAV造成恒定或可變的力。物理模型可以輸出物理模擬數(shù)據(jù)。物理模擬數(shù)據(jù)可以是可作用于UAV的一個或多個物理參數(shù)。在一個示例中，物理模型可以輸出作用于UAV的一個或多個力。該力可以是已知的作用于UAV的拖曳力、升力、引力、法向力、切向力或任何其他的力中的任何一種或其組合。物理模型可以提供沿著UAV的表面附近的壓力分布作為輸出。物理模型還可以提供UAV附近的氣流的速度分布作為輸出。

物理模型可以提供在UAV上或顯示設(shè)備上。在一些實(shí)施方式中，飛行控制系統(tǒng)和物理模型可以位于UAV上。這可以有利地允許飛行模擬系統(tǒng)利用UAV機(jī)載的現(xiàn)有過程。在其他實(shí)施方式中，飛行控制系統(tǒng)和物理模型可以位于顯示設(shè)備上。這可以有利地允許利用遙控器的飛行模擬，而無需UAV的存在或連接。在其他情況下，飛行控制系統(tǒng)可以位于UAV上，而物理模型位于顯示設(shè)備上，反之亦然，或者是位于UAV和顯示設(shè)備上的分布式過程的任何其他組合。

物理模型可被提供用于特定UAV或UAV的特定型號。在一些情況下，物理模型可以提供對應(yīng)于默認(rèn)UAV款式和/或型號的參數(shù)。在一些情況下，物理模型可以位于UAV機(jī)上。物理模型可被編程用于提供對應(yīng)于其所處的UAV的物理參數(shù)。舉例而言，如圖3中所示，利用控制器連接至第一UAV或第二UAV可以導(dǎo)致連接至具有對應(yīng)于第一UAV或第二UAV的固定變量的物理模型。控制器301可以與第一UAV 302通信，該第一UAV 302包括可與第一物理模型303通信的輸出切換器。第一物理模型可被配置用于使用對應(yīng)于第一UAV的固定參數(shù)來模擬飛行數(shù)據(jù)輸出。例如，第一物理模型可被配置成使用對應(yīng)于數(shù)學(xué)模型中的第一UAV的重量、尺寸、空氣動力形態(tài)、馬達(dá)力量、馬達(dá)速度及其他功率性質(zhì)以確定一個或多個輸出。在第二情況下，同一控制器301可以與第二UAV機(jī)載的第二物理模型通信。與第一UAV相比，第二UAV可以具有相對不同的大小、形狀、重量和/或功率系統(tǒng)?？刂破?01可以與第二UAV 304通信，該第二UAV 304包括可與第二物理模型305通信的輸出切換器。第二物理模型可被配置用于使用對應(yīng)于第二UAV的固定參數(shù)來模擬飛行數(shù)據(jù)輸出。例如，第二物理模型可被配置成使用對應(yīng)于數(shù)學(xué)模型中的第二UAV的重量、尺寸、空氣動力形態(tài)、馬達(dá)力量、馬達(dá)速度及其他功率性質(zhì)以確定一個或多個輸出。

在備選實(shí)施方式中，物理模型可以位于UAV機(jī)外。物理模型可以位于顯示設(shè)備上。當(dāng)物理模型位于顯示設(shè)備上時，用戶可以選擇使用特定款式和/或型號的UAV來運(yùn)行模擬。物理模型可以具有保存在位于或不位于顯示設(shè)備上的存儲器存儲器件上的固定物理參數(shù)，該固定物理參數(shù)對應(yīng)于UAV的一種或多種可能的款式和/或型號。用戶可以選擇使用保存在存儲器存儲器件上的對應(yīng)于UAV的一種或多種可能的款式和/或型號的所保存的固定物理參數(shù)，或者用戶可以將固定物理參數(shù)直接輸入到物理模型中。

物理模型可被配置用于生成對UAV上的飛行控制輸入的預(yù)期響應(yīng)作為輸出。該輸出可特定于具有固定物理參數(shù)(例如，尺寸、重量、空氣動力橫截面和/或馬達(dá)規(guī)格)的UAV。對飛行控制輸入的預(yù)期響應(yīng)可取決于UAV的物理參數(shù)。例如，較重的UAV可能比相對較輕的UAV加速更慢。類似地，具有較強(qiáng)的(例如，較高扭矩)馬達(dá)的UAV可能比具有相對較弱的馬達(dá)的UAV加速更快。

另外，物理模型可以計算非飛行參數(shù)。在一個示例中，非飛行參數(shù)可以是電池使用率和剩余電池壽命。在模擬環(huán)境中，電池用量可以作為UAV規(guī)格(例如，尺寸、重量、空氣動力橫截面和/或馬達(dá)規(guī)格)、飛行控制數(shù)據(jù)和可變參數(shù)的函數(shù)來計算?？勺儏?shù)可以影響UAV的功率需求，并因此影響電池使用率。例如，具有較強(qiáng)逆風(fēng)的模擬環(huán)境可能比沒有逆風(fēng)或具有順風(fēng)的模擬環(huán)境更快地消耗電池。類似地，飛行控制數(shù)據(jù)可以影響電池使用率。例如，以相對較高的速度操作UAV可能比以相對較低的速度操作UAV更快地消耗電池?？捎晌锢砟Ｐ陀嬎愕姆秋w行參數(shù)的另一示例是UAV機(jī)載的部件的磨損。物理模型可以計算在模擬環(huán)境中作用于UAV的力，并且確定一個或多個部件何時由于該力而遭受損壞。

物理模型可以向虛擬傳感器提供一個或多個輸出。所述虛擬傳感器可被配置用于基于來自物理模型模擬數(shù)據(jù)的一個或多個輸出而生成虛擬傳感器數(shù)據(jù)。虛擬傳感器輸出的至少一部分可以模仿在真實(shí)環(huán)境中的UAV的飛行模式操作期間將會由UAV機(jī)載的真實(shí)傳感器生成的數(shù)據(jù)。虛擬傳感器可以生成位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)可以是在模擬環(huán)境中UAV與障礙物或表面之間的一個或多個距離。在飛行模式操作中，位置數(shù)據(jù)可由雷達(dá)信號、聲納信號或全球定位系統(tǒng)(GPS)信號所生成。虛擬傳感器還可以生成視覺數(shù)據(jù)。在飛行模式中，視覺數(shù)據(jù)可以來自視覺傳感器。視覺傳感器可以是單目相機(jī)、立體視覺相機(jī)、雷達(dá)、聲納或紅外相機(jī)。虛擬傳感器可以生成描述UAV的移動和/或作用于UAV的力的數(shù)據(jù)。在飛行模式中，被配置用于檢測UAV的移動和/或作用于UAV的力的真實(shí)傳感器可以是陀螺儀、磁力計和/或加速度計。真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)可以來自硬件驅(qū)動器。數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成一般類型的形式。例如，可以提供浮點(diǎn)型(例如，3浮點(diǎn)型)的加速度數(shù)據(jù)，并且可以定義緩沖(例如，float acc_raw_data[3])。在飛行模式中，數(shù)據(jù)可以由硬件驅(qū)動器來填充。在模擬模式中，該數(shù)據(jù)可以由物理模型模擬程序來填充?？稍陲w行模式中作為真實(shí)物理硬件提供并在模擬模式中由物理模型模擬的傳感器的示例可以包括加速度計、陀螺儀、磁力計、GPS和/或壓力傳感器。虛擬傳感器的數(shù)據(jù)格式可以是與硬件驅(qū)動器輸出相同的格式。例如，浮點(diǎn)型格式可以同時用于虛擬傳感器和真實(shí)傳感器。

可以將傳感器數(shù)據(jù)提供至慣性測量單元。該慣性測量單元可以位于UAV機(jī)上。慣性測量單元(IMU)可被配置用于解譯傳感器數(shù)據(jù)以使用該傳感器數(shù)據(jù)來確定和生成飛行狀態(tài)信息。當(dāng)UAV分別處于模擬模式或飛行模式中時，IMU可以解譯來自虛擬傳感器或真實(shí)傳感器的傳感器數(shù)據(jù)。該IMU可以解譯和/或處理來自真實(shí)傳感器或虛擬傳感器的傳感器數(shù)據(jù)以生成飛行狀態(tài)信息。飛行狀態(tài)信息可以包括姿態(tài)、加速度、速度、陀螺儀信息、壓力、UAV的空間排列、位置(例如，GPS數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)。該IMU可以將飛行狀態(tài)信息提供至飛行狀態(tài)控制系統(tǒng)。

在圖4中示出了整個系統(tǒng)和組件之間的通信的示例。該系統(tǒng)可以包括遙控器402和顯示設(shè)備401。遙控器402和顯示設(shè)備401中之一或全部兩者可以與飛行控制系統(tǒng)或飛行控制器403通信。遙控器402可以修改或者可以不修改由飛行控制器403提供的飛行數(shù)據(jù)。遙控器和/或顯示設(shè)備可以通過有線或無線連接而與飛行控制器或飛行控制系統(tǒng)403通信。在第一場景中，顯示設(shè)備401可以與遙控器402通信，并且遙控器402可以與飛行控制系統(tǒng)403通信。飛行控制系統(tǒng)403可以接收來自遙控器402的輸入并且向遙控器402傳輸輸出；遙控器402可進(jìn)一步將該輸出傳輸至顯示設(shè)備401。在第二場景中，遙控器402可以向顯示設(shè)備401提供輸入，并且顯示設(shè)備401可以將該輸入傳輸至飛行控制系統(tǒng)403。飛行控制系統(tǒng)403可以向顯示設(shè)備401傳輸輸出，并且顯示設(shè)備可以將該輸出傳輸至遙控器402。在第三場景中，遙控器402和顯示設(shè)備401可以分別獨(dú)立地向飛行控制系統(tǒng)403發(fā)送和接收輸入和輸出。

當(dāng)UAV操作于模擬模式時，顯示設(shè)備401可以僅與飛行控制器403通信。當(dāng)顯示設(shè)備401在UAV操作于模擬模式中的同時連接至飛行控制器403時，顯示設(shè)備可被編程用于執(zhí)行第一軟件程序。在模擬模式期間，顯示設(shè)備401可以運(yùn)行第一軟件程序，該第一軟件程序提供飛行數(shù)據(jù)的視覺、文本和/或音頻表示。在一些情況下，當(dāng)UAV操作于飛行模式時，顯示設(shè)備401可以與飛行控制器403通信。當(dāng)UAV處于飛行模式時，顯示設(shè)備可被編程用于執(zhí)行第二軟件程序。在飛行模式期間，顯示設(shè)備401可以運(yùn)行第二軟件程序，該第二軟件程序提供真實(shí)飛行數(shù)據(jù)。遙控器402可以與處于模擬模式或飛行模式中的UAV通信。飛行控制系統(tǒng)403可以接收來自遙控器402或顯示設(shè)備401中之一或全部兩者的模式信號?；蛘撸w行控制系統(tǒng)403可以通過對應(yīng)于UAV上的機(jī)構(gòu)(例如，開關(guān)、按鈕、旋鈕或撥盤)的操縱的來自用戶的物理輸入而接收模式信號。飛行控制系統(tǒng)403可以將該模式信號傳送至輸出切換器409。飛行控制系統(tǒng)還可以接收來自遙控器和顯示設(shè)備中之一或全部兩者的飛行控制數(shù)據(jù)。輸出切換器409可以確定是將飛行控制數(shù)據(jù)傳送至物理模型408還是傳送至UAV機(jī)載的一個或多個動力單元410。

當(dāng)由輸出切換器409接收的模式信號指示出UAV處于飛行模式時，輸出切換器409可以將飛行控制數(shù)據(jù)傳送至UAV機(jī)載的一個或多個動力單元410。所述一個或多個動力單元410可以包括馬達(dá)。在一些情況下，輸出切換器409可以將飛行控制數(shù)據(jù)傳送至處于飛行模式中的電子速度控制單元。該電子速度控制單元可以是被配置用于控制連接到所述一個或多個動力單元的馬達(dá)的輸出的電路。當(dāng)UAV操作于飛行模式時，UAV機(jī)載的真實(shí)傳感器406可以收集真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)。真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)可以傳送至傳感器層405。傳感器層405可以是被配置用于預(yù)處理或標(biāo)記傳感器數(shù)據(jù)并且將該傳感器數(shù)據(jù)傳輸至慣性測量單元(IMU)404的模塊。IMU可以進(jìn)一步處理傳感器數(shù)據(jù)以生成可由飛行控制器403使用的參數(shù)。IMU 404可以從真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)或虛擬傳感器數(shù)據(jù)生成飛行數(shù)據(jù)。當(dāng)UAV操作于飛行模式時，真實(shí)傳感器數(shù)據(jù)可以是由UAV機(jī)上或機(jī)外的傳感器所生成的數(shù)據(jù)。當(dāng)UAV操作于模擬模式時，UAV機(jī)上或機(jī)外的傳感器可以是虛擬傳感器，傳感器數(shù)據(jù)可以是由虛擬傳感器所生成的數(shù)據(jù)。虛擬傳感器可以是一個或多個處理器，其被配置用于將來自物理模型的輸出變換成虛擬傳感器數(shù)據(jù)輸出。IMU 404可以將生成的飛行數(shù)據(jù)傳輸至飛行控制器403。當(dāng)UAV處于飛行模式時，飛行控制器403可以向遙控器402提供反饋。從飛行控制器403提供至遙控器402的反饋可以是模擬飛行數(shù)據(jù)。UAV可以包括通信單元，該通信單元被配置用于將模擬飛行數(shù)據(jù)傳輸至遙控器402。

當(dāng)由輸出切換器409接收的模式信號指示出UAV處于模擬模式時，輸出切換器可以將飛行控制數(shù)據(jù)傳送至UAV機(jī)載的一個或多個物理模型408。該物理模型可以使用來自遙控器和/或顯示設(shè)備的飛行控制數(shù)據(jù)、指定的環(huán)境條件(例如，氣壓、空氣密度、風(fēng)速、環(huán)境溫度和/或濕度)和/或UAV的固定性質(zhì)(例如，尺寸、重量、功率規(guī)格和/或空氣動力形態(tài))中的任何一個或全部的組合來計算輸出。來自物理模型的輸出可以傳送至一個或多個虛擬傳感器407。虛擬傳感器407可以基于來自物理模型408的一個或多個輸出而生成傳感器數(shù)據(jù)。虛擬傳感器407可以將生成的傳感器數(shù)據(jù)傳輸至傳感器層405。傳感器層405可以是被配置用于預(yù)處理或標(biāo)記虛擬傳感器數(shù)據(jù)并將該虛擬傳感器數(shù)據(jù)傳輸至IMU 404的模塊。在UAV的模擬模式和飛行模式中可以使用相同的傳感器層。IMU 404可以進(jìn)一步處理虛擬傳感器數(shù)據(jù)以生成可由飛行控制器使用的參數(shù)。IMU 404可以生成姿態(tài)、加速度、速度、陀螺儀數(shù)據(jù)、磁力計數(shù)據(jù)、壓力和/或位置數(shù)據(jù)(例如，GPS數(shù)據(jù))。IMU 404可以將生成的數(shù)據(jù)傳輸至飛行控制器403。當(dāng)UAV處于模擬模式時，飛行控制器403可以向遙控器402和/或顯示設(shè)備401提供反饋。當(dāng)UAV處于模擬模式時，可以在遙控器402與顯示設(shè)備401之間傳遞數(shù)據(jù)。

在模擬模式中，顯示設(shè)備可以接收來自UAV機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的模擬飛行數(shù)據(jù)。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以直接從UAV機(jī)載的飛行控制器傳輸?shù)斤@示設(shè)備，或者該數(shù)據(jù)可以從飛行控制器傳輸?shù)竭b控器并繼而從遙控器傳輸?shù)斤@示設(shè)備。顯示設(shè)備可以包括非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，該非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于執(zhí)行飛行模擬的指令。用于執(zhí)行飛行模擬的指令可以本地儲存在顯示設(shè)備中的存儲器存儲器件上，或者儲存在不位于該顯示設(shè)備上的、與該顯示設(shè)備通信的另一主機(jī)設(shè)備上的存儲器存儲器件上。顯示設(shè)備可以包括能夠以2D或3D渲染描繪模擬數(shù)據(jù)的屏幕。顯示設(shè)備可以是移動電話(例如，智能電話)、平板計算機(jī)、臺式計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴裝置或者與計算機(jī)設(shè)備通信的電視或投影儀。在一些情況下，顯示設(shè)備可以包括觸摸屏、LCD屏或等離子屏。

圖5示出了飛行模擬模式操作的可能的數(shù)據(jù)流示例的流程圖。用戶可以向運(yùn)行于顯示設(shè)備502上的應(yīng)用程序(“app”)或軟件程序提供“開始”或“開啟”命令501。當(dāng)該app正在運(yùn)行時，顯示設(shè)備可以從遙控器503請求數(shù)據(jù)。遙控器503可以向UAV機(jī)載的飛行控制器504發(fā)送數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以是飛行控制命令。飛行控制命令可以是對于在UAV機(jī)上生成模擬飛行數(shù)據(jù)有用的數(shù)據(jù)。例如，飛行控制命令可以是用于增減UAV速度、改變高度、改變航向、圍繞航向軸或橫滾軸旋轉(zhuǎn)或執(zhí)行自動駕駛動作的指令。來自遙控器的飛行控制命令可以由用戶生成。飛行控制命令可以通過遙控器上的物理界面而輸入至該遙控器。在一個示例中，物理界面可以是一個或多個操縱桿、滾動球、旋鈕、按鈕或觸摸屏。飛行控制器可以將來自遙控器的數(shù)據(jù)發(fā)送至物理模型505。飛行控制器504可以在將來自遙控器的數(shù)據(jù)傳輸至物理模型505之前對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。物理模型505可以使用與虛擬傳感器模型及UAV機(jī)載的IMU通信的數(shù)學(xué)模型來生成虛擬飛行數(shù)據(jù)。虛擬飛行數(shù)據(jù)可以傳送至飛行控制器504。飛行控制器504可以計算和/或處理該虛擬飛行數(shù)據(jù)(例如，進(jìn)行脈寬調(diào)制(PWM))并將該數(shù)據(jù)傳輸至遙控器503。遙控器503繼而可以將該數(shù)據(jù)傳輸至顯示設(shè)備502。顯示設(shè)備502可以通過該顯示設(shè)備上的顯示屏或用戶界面向用戶展示該數(shù)據(jù)。顯示設(shè)備502可以提供模擬飛行狀態(tài)信息的視覺顯示。該數(shù)據(jù)可以顯示為2D或3D渲染。在一些情況下，該數(shù)據(jù)可以顯示為圖表或表格。當(dāng)用戶完成飛行模擬時，可以向顯示設(shè)備傳送“停止”或“關(guān)閉”信號以終止模擬506。

顯示設(shè)備可以通過有線或無線連接而與遙控器通信。在一些情況下，有線連接可以是USB連接。遙控器可以接收來自UAV機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的模擬飛行數(shù)據(jù)。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以在其被傳送至顯示設(shè)備之前由遙控器修改。在一些情況下，模擬飛行數(shù)據(jù)可以在被傳送至顯示設(shè)備之前不由遙控器修改。在一些情況下，飛行模擬可以在不連接至UAV機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)的情況下操作。飛行模擬可以在遙控器與顯示設(shè)備之間連接的情況下執(zhí)行。顯示設(shè)備可以直接接收來自遙控器的指令并且顯示設(shè)備可以生成飛行模擬而不與UAV機(jī)載的飛行控制器通信。

在一些實(shí)施方式中，遙控器和顯示設(shè)備可以不被配置成直接通信。在一個示例中，顯示設(shè)備可被配置用于從UAV機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)直接接收模擬飛行數(shù)據(jù)。顯示設(shè)備可以僅當(dāng)UAV處于模擬模式時從飛行控制系統(tǒng)接收模擬飛行數(shù)據(jù)。顯示設(shè)備可以通過有線或無線連接而與UAV機(jī)載的飛行控制系統(tǒng)通信。飛行控制系統(tǒng)可以向顯示設(shè)備傳輸模擬飛行狀態(tài)信息。UAV還可被配置成與配置用于在飛行模式或模擬模式中控制UAV的飛行的遙控器通信。同一控制器可以用于在模擬模式和飛行模式中控制UAV。在飛行模式中，傳送至UAV的飛行控制數(shù)據(jù)可以傳輸至UAV機(jī)載的一個或多個動力單元。在模擬模式中，傳送至UAV的飛行控制數(shù)據(jù)可以傳輸至物理模型以生成模擬飛行數(shù)據(jù)。所述模擬飛行數(shù)據(jù)可以由飛行控制系統(tǒng)從來自遙控器的飛行控制數(shù)據(jù)、來自一個或多個虛擬傳感器的虛擬傳感器數(shù)據(jù)以及來自UAV機(jī)載的物理模型的一個或多個輸出而生成。顯示設(shè)備可以響應(yīng)于從飛行控制系統(tǒng)接收到的模擬飛行數(shù)據(jù)而顯示UAV的模擬飛行狀態(tài)信息。

UAV的模擬飛行可以包括在飛行控制系統(tǒng)處接收飛行控制信號。該飛行控制系統(tǒng)可以位于UAV上或位于顯示設(shè)備上。飛行控制信號可以是從遙控器傳輸?shù)摹Ｔ撨b控器可以由用戶實(shí)時操作，或者該遙控器可以接收來自由用戶預(yù)編程的處理器的輸入以響應(yīng)于開始命令而提供一系列飛行控制信號。飛行控制信號可以是用以執(zhí)行分立的任務(wù)或動作的指令。在一個示例中，所述分立的任務(wù)或動作可以是將速度增減固定量或百分比、在特定方向上轉(zhuǎn)動指定的度數(shù)或者將高度增減固定量或百分比。在一些情況下，飛行控制信號可以包括用于預(yù)定飛行序列的命令。在一個示例中，預(yù)定飛行序列可以是自動駕駛功能(例如，自動起飛、自動降落或者在指定距離上自動駕駛飛行)、執(zhí)行預(yù)編程的任務(wù)、UAV向UAV的飛行起始點(diǎn)的自動返航、UAV的自主懸停和/或UAV的姿態(tài)保持飛行。預(yù)編程的任務(wù)可以包括飛行至一個或多個特定位置，并操作機(jī)載傳感器從所述一個或多個位置收集和/或傳輸數(shù)據(jù)或者不操作機(jī)載傳感器。飛行控制系統(tǒng)可以生成用于或關(guān)于執(zhí)行分立的任務(wù)或動作或者預(yù)定飛行序列的模擬飛行數(shù)據(jù)。

自動駕駛功能可以是自主起飛或降落。自主起飛可以包括開啟一個或多個動力單元并生成足以離開表面的升力。自主起飛可以附加地包括調(diào)節(jié)UAV的旋轉(zhuǎn)和平移以保持穩(wěn)定性。一旦UAV到達(dá)起飛表面之上的指定高度并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性，UAV可以退出自動駕駛功能并且用戶可以控制UAV。類似地，在自主降落期間，UAV可以在保持穩(wěn)定性的同時接近表面，并且在降落于表面上之后關(guān)閉所述一個或多個動力單元。在姿態(tài)保持飛行期間，UAV可以在與表面或障礙物保持指定距離的同時在指定方向上飛行。

模擬飛行數(shù)據(jù)可以顯示在顯示設(shè)備的視覺顯示器或用戶界面上。所述視覺顯示器可以是處于模擬環(huán)境中的UAV的圖像。UAV可以對應(yīng)于由控制器提供的飛行數(shù)據(jù)而在顯示器中實(shí)時地清晰表示。該顯示器可以是在環(huán)境的3D渲染中的模擬環(huán)境的圖像或動畫。模擬飛行數(shù)據(jù)能夠以模擬飛行狀態(tài)信息的形式來顯示。模擬飛行狀態(tài)信息可以包括UAV在環(huán)境中的位置、與環(huán)境中的特征的距離、UAV的速度、UAV的加速度、UAV的方向航向和/或UAV上的一個或多個系統(tǒng)的健康狀況。

圖6示出了可在UAV的模擬飛行期間顯示在顯示設(shè)備的視覺顯示器上的數(shù)據(jù)601的示例。所述視覺顯示器可以顯示在屏幕上，或者由顯示設(shè)備投射到屏幕上。該屏幕可以是等離子屏、LCD顯示器或觸摸屏。數(shù)據(jù)可以示出UAV 602相對于模擬環(huán)境的圖像。在模擬中示出的UAV 602可以是UAV的通用圖像?；蛘撸谀M中示出的UAV 602可以具有對應(yīng)于選定的UAV款式和/或型號的特定特征。在一些情況下，UAV款式和/或型號可以由用戶指定?；蛘撸琔AV款式和/或型號可以由飛行控制系統(tǒng)指定。模擬環(huán)境可以隨機(jī)選擇，或者由用戶從一組環(huán)境中選擇。環(huán)境的特征可以保存在位于顯示設(shè)備上或位于UAV上的存儲器存儲器件上。在一些情況下，環(huán)境可以是在先前由UAV執(zhí)行的真實(shí)飛行中所遇到的環(huán)境。在由UAV在該環(huán)境中進(jìn)行的先前飛行中收集的傳感器數(shù)據(jù)可以用于在虛擬模擬中重建該環(huán)境?？梢允褂孟薅ㄕ系K物位置和環(huán)境條件(例如，風(fēng)速、氣壓、空氣密度和濕度)的傳感器數(shù)據(jù)來重建模擬中的環(huán)境。該模擬環(huán)境可以包括障礙物603。視覺顯示器可以示出模擬環(huán)境的地圖。該地圖可以包括該環(huán)境的地貌。用戶可以在模擬環(huán)境中控制UAV以避開障礙物603和/或與障礙物603相互作用，障礙物可以是該環(huán)境中的地貌特征。視覺顯示器可以進(jìn)一步包括文本框604。文本框604可以顯示示出定量模擬飛行數(shù)據(jù)的圖表、曲線圖或表格。在一個示例中，文本框可以顯示可有助于控制UAV飛行的行進(jìn)距離、在全局或局部坐標(biāo)中的當(dāng)前位置、平均速度、當(dāng)前速度、高度、航向、剩余電池電量、當(dāng)前風(fēng)速或其他定量數(shù)據(jù)。用戶可以指定要在文本框604中顯示的數(shù)據(jù)的量和類型。

可以在顯示設(shè)備上的用戶界面或顯示屏中向用戶提供警告和/或提示。該提示和/或警告可以在UAV進(jìn)入虛擬環(huán)境的指定區(qū)域時發(fā)生。在一些情況下，提示和/或警告可以當(dāng)UAV的飛行狀態(tài)處于閾值內(nèi)時提供。當(dāng)UAV失控時、當(dāng)發(fā)生起落架變形時、當(dāng)UAV電池極低時或者當(dāng)檢測到另一飛行危險時，可以提供提示和/或警告。例如，當(dāng)UAV超過閾值速度、低于閾值速度、低于剩余電池電量或者超過或低于閾值高度時，可以提供提示和/或警告。警告和/或提示可以通過音頻或視覺刺激而提供給用戶。在一個示例中，音頻刺激可以是嗶嗶聲、嗡嗡聲或口述命令。視覺刺激可以是顯示設(shè)備上的顯示屏上的彈出橫幅或窗口。例如，視覺刺激可以是如圖7中所示的具有文本指令的跨屏幕橫幅。在一些情況下，刺激可以是提示用戶啟動預(yù)定飛行序列。在一個示例中，可顯示在屏幕上的提示可以是“停止控制”、“啟動自主降落”、“懸?！薄ⅰ霸龃笏俣取?、“減小速度”或“自動返航”。該提示能夠以兩級提供。在第一級中，提示可以指揮用戶一般地啟動預(yù)定飛行序列。如果用戶不在預(yù)定時間間隔內(nèi)啟動正確的預(yù)定飛行序列，則可以提供第二提示，該第二提示指定應(yīng)當(dāng)執(zhí)行哪個預(yù)定飛行序列。在一些情況下，用戶可以禁用提示和/或警告。

無人飛行器(UAV)可以具有一個或多個傳感器。UAV可以包括一個或多個視覺傳感器，諸如圖像傳感器。例如，圖像傳感器可以是單目相機(jī)、立體視覺相機(jī)、雷達(dá)、聲吶或紅外相機(jī)。UAV還可以包括其他可用于確定UAV的位置的傳感器，諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、可用作慣性測量單元(IMU)的一部分或者與其分開使用的慣性傳感器(例如，加速度計、陀螺儀、磁力計)、激光雷達(dá)、超聲傳感器、聲傳感器、WiFi傳感器。UAV可以具有位于UAV機(jī)載的傳感器，該傳感器直接從環(huán)境收集信息，而不為了附加信息或處理而聯(lián)系UAV機(jī)外的額外組件。例如，直接在環(huán)境中收集數(shù)據(jù)的傳感器可以是視覺或音頻傳感器。或者，UAV可以具有位于UAV機(jī)上但聯(lián)系UAV機(jī)外的一個或多個組件以收集關(guān)于環(huán)境的數(shù)據(jù)的傳感器。例如，聯(lián)系UAV機(jī)外的組件以收集關(guān)于環(huán)境的數(shù)據(jù)的傳感器可以是GPS傳感器或另一傳感器，該傳感器依賴于到另一設(shè)備的連接，諸如到衛(wèi)星、塔、路由器、服務(wù)器或其他外部設(shè)備的連接。傳感器的各個示例可以包括但不限于：位置傳感器(例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、支持位置三角測量法的移動設(shè)備發(fā)射器)、視覺傳感器(例如，能夠檢測可見光、紅外光或紫外光的成像設(shè)備，諸如相機(jī))、距離或范圍傳感器(例如，超聲傳感器、激光雷達(dá)、飛行時間(Time-Of-Flight)或深度相機(jī))、慣性傳感器(例如，加速度計、陀螺儀、慣性測量單元(IMU))、高度傳感器、姿態(tài)傳感器(例如，羅盤)、壓力傳感器(例如，氣壓計)、音頻傳感器(例如，麥克風(fēng))或場傳感器(例如，磁力計、電磁傳感器)?？梢允褂萌魏魏线m數(shù)目和組合的傳感器，諸如一個、兩個、三個、四個、五個或更多個傳感器?？蛇x地，可以從不同類型(例如，兩種、三種、四種、五種或更多種類型)的傳感器接收數(shù)據(jù)。不同類型的傳感器可以測量不同類型的信號或信息(例如，位置、朝向、速度、加速度、距離、壓力等)以及/或者利用不同類型的測量技術(shù)來獲得數(shù)據(jù)。例如，傳感器可以包括主動式傳感器(例如，生成和測量來自其自身能源的能量的傳感器)和被動式傳感器(例如，檢測可用能量的傳感器)的任何合適的組合。又例如，一些傳感器可以生成依據(jù)全局坐標(biāo)系提供的絕對測量數(shù)據(jù)(例如，由GPS傳感器提供的位置數(shù)據(jù)、由羅盤或磁力計提供的姿態(tài)數(shù)據(jù))，而其他傳感器可以生成依據(jù)局部坐標(biāo)系提供的相對測量數(shù)據(jù)(例如，由陀螺儀提供的相對角速度；由加速度計提供的相對平移加速度；由視覺傳感器提供的相對姿態(tài)信息；由超聲傳感器、激光雷達(dá)或飛行時間相機(jī)提供的相對距離信息)。UAV機(jī)上或機(jī)外的傳感器可以收集信息，諸如UAV的位置、其他物體的位置、UAV的朝向或者環(huán)境信息。單個傳感器可以能夠在環(huán)境中收集完整的一組信息，或者一組傳感器可以共同工作以在環(huán)境中收集完整的一組信息。傳感器可以用于位置的繪圖、位置之間的導(dǎo)航、障礙物的檢測或者目標(biāo)的檢測。傳感器可以用于對環(huán)境或感興趣的主體的監(jiān)視。

本文對UAV的任何描述均可適用于任何類型的可移動物體。對UAV的描述可以適用于任何類型的無人的可移動物體(例如，其可以穿越天空、陸地、水體或空間)。UAV可以能夠響應(yīng)于來自遙控器的命令。遙控器可以不連接至UAV，該遙控器可以從一定距離與該UAV無線通信。在一些情況下，UAV可以能夠自主地或半自主地工作。UAV可以能夠遵循一組預(yù)編程的指令。在一些情況下，UAV可以通過響應(yīng)于來自遙控器的一個或多個命令而半自主地工作，而否則自主地工作。例如，來自遙控器的一個或多個命令可以根據(jù)一個或多個參數(shù)而發(fā)起由UAV進(jìn)行的一系列自主或半自主行動。

UAV可以是飛行器。UAV可以具有可允許該UAV在空中四處移動的一個或多個動力單元。所述一個或多個動力單元可以使得UAV能夠關(guān)于一個或多個、兩個或更多個、三個或更多個、四個或更多個、五個或更多個、六個或更多個自由度移動。在一些情況下，UAV可以能夠圍繞一個、兩個、三個或更多個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸可以彼此正交。旋轉(zhuǎn)軸可以在UAV的整個飛行過程中保持彼此正交。旋轉(zhuǎn)軸可以包括俯仰軸、橫滾軸和/或航向軸。UAV可以能夠沿著一個或多個維度移動。例如，UAV可以能夠由于一個或多個旋翼所生成的升力而向上移動。在一些情況下，UAV可以能夠沿著Z軸(其可以是相對于UAV的朝向而向上的)、X軸和/或Y軸(其可以是橫向的)移動。UAV可以能夠沿著一個、兩個或三個可彼此正交的軸移動。

UAV可以是旋翼航空器。在一些情況下，UAV可以是可包括多個旋翼的多旋翼航空器。所述多個旋翼可以能夠旋轉(zhuǎn)以便為UAV生成升力。旋翼可以是動力單元，其可以使得UAV能夠在空中自由移動。旋翼可以按同一速率旋轉(zhuǎn)以及/或者可以生成等量的升力或推力。旋翼可以可選地以不同的速率旋轉(zhuǎn)，這可以生成不等量的升力或推力以及/或者允許UAV旋轉(zhuǎn)。在一些情況下，可以在UAV上提供一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或更多個旋翼?？梢圆贾眯硪允沟盟鼈兊男D(zhuǎn)軸彼此平行。在一些情況下，旋翼可以具有相對于彼此成任何角度的旋轉(zhuǎn)軸，這可以影響UAV的運(yùn)動。

所示的UAV可以具有多個旋翼。所述旋翼可以連接至UAV的機(jī)身，該機(jī)身可以包括控制單元、一個或多個傳感器、處理器和電源。傳感器可以包括視覺傳感器和/或可收集關(guān)于UAV環(huán)境的信息的其他傳感器。來自傳感器的信息可以用于確定UAV的位置。旋翼可以經(jīng)由可從機(jī)身的中心部分分出的一個或多個臂或延伸物而連接至該機(jī)身。例如，一個或多個臂可以從UAV的中央機(jī)身徑向延伸，并且在所述臂的末端或其附近可以具有旋翼。

通過保持和/或調(diào)節(jié)向UAV的一個或多個動力單元的輸出，可以控制該UAV的垂直位置和/或速度。例如，增大UAV的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度可以有助于使該UAV增加高度或者以更快的速率增加高度。增大所述一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度可以增大旋翼的推力。減小UAV的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度可以有助于使UAV降低高度或者以更快的速率降低高度。減小所述一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度可以減小所述一個或多個旋翼的推力。當(dāng)UAV起飛時，可以將可提供給動力單元的輸出從其先前的降落狀態(tài)增大。當(dāng)UAV降落時，可以將提供給動力單元的輸出從其先前的飛行狀態(tài)減小。UAV可被配置成以基本上垂直的方式起飛和/或降落。

通過保持和/或調(diào)節(jié)向UAV的一個或多個動力單元的輸出，可以控制該UAV的橫向位置和/或速度。UAV的高度和UAV的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度可以影響UAV的橫向移動。例如，UAV可以傾斜于特定的方向以在該方向上移動，而UAV的旋翼的速度可以影響橫向移動的速度和/或移動軌跡?？梢酝ㄟ^改變或保持UAV的一個或多個旋翼的旋轉(zhuǎn)速度來控制該UAV的橫向位置和/或速度。

UAV可以具有小尺寸。UAV可以能夠由人類搬運(yùn)和/或攜帶。UAV可以能夠由人類單手?jǐn)y帶。

UAV可以具有不超過100cm的最大尺寸(例如，長度、寬度、高度、對角線、直徑)。在一些情況下，該最大尺寸可以小于或等于1mm、5mm、1cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm、200cm、220cm、250cm或300cm?？蛇x地，UAV的最大尺寸可以大于或等于本文所描述的任何值。UAV可以具有落在本文所描述的任何兩個值之間的范圍內(nèi)的最大尺寸。

UAV可以是輕型的。例如，UAV的重量可以小于或等于1mg、5mg、10mg、50mg、100mg、500mg、1g、2g、3g、5g、7g、10g、12g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、60g、70g、80g、90g、100g、120g、150g、200g、250g、300g、350g、400g、450g、500g、600g、700g、800g、900g、1kg、1.1kg、1.2kg、1.3kg、1.4kg、1.5kg、1.7kg、2kg、2.2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg、5kg、5.5kg、6kg、6.5kg、7kg、7.5kg、8kg、8.5kg、9kg、9.5kg、10kg、11kg、12kg、13kg、14kg、15kg、17kg或20kg。UAV可以具有大于或等于本文所描述的任何值的重量。UAV可以具有落在本文所描述的任何兩個值之間的范圍內(nèi)的重量。

本文所描述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法可以適用于多種可移動物體。如前文所述，本文對諸如UAV等飛行器的任何描述均可適用于和用于任何可移動物體。本文對飛行器的任何描述均可具體適用于UAV。本發(fā)明的可移動物體可被配置用于在任何合適的環(huán)境內(nèi)移動，諸如在空中(例如，固定翼航空器、旋翼航空器或者既不具有固定翼也不具有旋翼的航空器)、在水中(例如，船舶或潛艇)、在地面上(例如，機(jī)動車，諸如轎車、卡車、公交車、廂式貨車、摩托車、自行車；可移動構(gòu)造物或框架，諸如棒狀物、釣魚竿；或者火車)、在地下(例如，地鐵)、在太空(例如，航天飛機(jī)、衛(wèi)星或探測器)，或者這些環(huán)境的任何組合?？梢苿游矬w可以是載具，諸如本文其他各處所描述的載具。在一些實(shí)施方式中，可移動物體可以由諸如人類或動物等活體所攜帶，或者從活體起飛。合適的動物可以包括禽類、犬類、貓類、馬類、牛類、羊類、豬類、海豚、嚙齒類或昆蟲。

可移動物體可以能夠在所述環(huán)境內(nèi)關(guān)于六個自由度(例如，三個平移自由度和三個旋轉(zhuǎn)自由度)而自由移動?；蛘?，可移動物體的移動可能關(guān)于一個或多個自由度受到約束，諸如由預(yù)定路徑、軌跡或朝向所約束。所述移動可以由諸如引擎或馬達(dá)等任何合適的致動機(jī)構(gòu)所致動?？梢苿游矬w的致動機(jī)構(gòu)可以由任何合適的能源提供動力，所述能源諸如為電能、磁能、太陽能、風(fēng)能、引力能、化學(xué)能、核能或者其任何合適的組合。可移動物體可以如本文其他各處所述，經(jīng)由動力系統(tǒng)而自推進(jìn)。所述動力系統(tǒng)可以可選地依靠能源運(yùn)行，所述能源諸如為電能、磁能、太陽能、風(fēng)能、引力能、化學(xué)能、核能或者其任何合適的組合。或者，可移動物體可以由生物所攜帶。

在一些情況下，所述可移動物體可以是飛行器。例如，飛行器可以是固定翼航空器(例如，飛機(jī)、滑翔機(jī))、旋翼航空器(例如，直升機(jī)、旋翼飛機(jī))、同時具有固定翼和旋翼的航空器或者既無固定翼又無旋翼的航空器(例如，飛艇、熱氣球)。飛行器可以是自推進(jìn)式，諸如在空中自推進(jìn)。自推進(jìn)式飛行器可以利用動力系統(tǒng)，諸如包括一個或多個引擎、馬達(dá)、輪子、輪軸、磁體、旋翼、螺旋槳、槳葉、噴嘴或者其任何合適組合的動力系統(tǒng)。在一些情況下，動力系統(tǒng)可以用于使可移動物體能夠從表面起飛、降落在表面上、保持其當(dāng)前位置和/或朝向(例如，懸停)、改變朝向和/或改變位置。

可移動物體可以由用戶遙控或者由可移動物體之內(nèi)或之上的乘員在本地控制?？梢苿游矬w可以經(jīng)由單獨(dú)的載具內(nèi)的乘員來遙控。在一些實(shí)施方式中，可移動物體是無人的可移動物體，諸如UAV。無人的可移動物體，諸如UAV，可以不具有搭乘該可移動物體的乘員?？梢苿游矬w可以由人類或自主控制系統(tǒng)(例如，計算機(jī)控制系統(tǒng))或者其任何合適的組合來控制。可移動物體可以是自主式或半自主式機(jī)器人，諸如配置有人工智能的機(jī)器人。

可移動物體可以具有任何合適的大小和/或尺寸。在一些實(shí)施方式中，可移動物體可以具有能容納人類乘員身處載具之內(nèi)或之上的大小和/或尺寸?；蛘?，可移動物體可以具有比能夠容納人類乘員身處載具之內(nèi)或之上的大小和/或尺寸更小的大小/或尺寸?？梢苿游矬w可以具有適合于由人類搬運(yùn)或攜帶的大小和/或尺寸?；蛘?，可移動物體可以大于適合由人類搬運(yùn)或攜帶的大小和/或尺寸。在一些情況下，可移動物體可以具有的最大尺寸(例如，長度、寬度、高度、直徑、對角線)小于或等于約：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。該最大尺寸可以大于或等于約：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如，可移動物體的相對的旋翼的軸之間的距離可以小于或等于約：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m?；蛘?，相對的旋翼的軸之間的距離可以大于或等于約：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體可以具有小于100cm x 100cm x 100cm、小于50cm x 50cm x 30cm或小于5cm x 5cm x 3cm的體積?？梢苿游矬w的總體積可以小于或等于約：1cm³、2cm³、5cm³、10cm³、20cm³、30cm³、40cm³、50cm³、60cm³、70cm³、80cm³、90cm³、100cm³、150cm³、200cm³、300cm³、500cm³、750cm³、1000cm³、5000cm³、10,000cm³、100,000cm³、1m³或10m³。相反地，可移動物體的總體積可以大于或等于約：1cm³、2cm³、5cm³、10cm³、20cm³、30cm³、40cm³、50cm³、60cm³、70cm³、80cm³、90cm³、100cm³、150cm³、200cm³、300cm³、500cm³、750cm³、1000cm³、5000cm³、10,000cm³、100,000cm³、1m³或10m³。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體可以具有的占地面積(這可以指由所述可移動物體所包圍的橫截面面積)小于或等于約：32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²或5cm²。相反地，所述占地面積可以大于或等于約：32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²或5cm²。

在一些情況下，可移動物體可以不超過1000kg重?？梢苿游矬w的重量可以小于或等于約：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反地，所述重量可以大于或等于約：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體相對于該可移動物體所攜帶的負(fù)荷可以較小。如本文其他各處進(jìn)一步詳述，所述負(fù)荷可以包括負(fù)載和/或載體。在一些示例中，可移動物體的重量與負(fù)荷重量之比可以大于、小于或等于約1:1。在一些情況下，可移動物體的重量與負(fù)荷重量之比可以大于、小于或等于約1:1。可選地，載體重量與負(fù)荷重量之比可以大于、小于或等于約1:1。當(dāng)需要時，可移動物體的重量與負(fù)荷重量之比可以小于或等于：1:2、1:3、1:4、1:5、1:10或者甚至更小。相反地，可移動物體的重量與負(fù)荷重量之比還可以大于或等于：2:1、3:1、4:1、5:1、10:1或者甚至更大。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體可以具有低能耗。例如，可移動物體可以使用小于約：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。在一些情況下，可移動物體的載體可以具有低能耗。例如，所述載體可以使用小于約：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小?？蛇x地，可移動物體的負(fù)載可以具有低能耗，諸如小于約：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。

圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的無人飛行器(UAV)800。該UAV可以是本文所述的可移動物體的示例。UAV 800可以包括具有四個旋翼802、804、806和808的動力系統(tǒng)?？梢蕴峁┤魏螖?shù)目的旋翼(例如，一個、兩個、三個、四個、五個、六個或更多個)。無人飛行器的旋翼、旋翼組裝件或其他動力系統(tǒng)可使該無人飛行器能夠懸停/保持位置、改變朝向和/或改變位置。相對的旋翼的軸之間的距離可以是任何合適的長度810。例如，長度810可以小于或等于2m，或者小于或等于5m。在一些實(shí)施方式中，長度810可以在從40cm到1m、從10cm到2m或者從5cm到5m的范圍內(nèi)。本文對UAV的任何描述均可適用于可移動物體，諸如不同類型的可移動物體，并且反之亦然。UAV可以使用如本文所描述的輔助起飛系統(tǒng)或方法。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體可以被配置用于攜帶負(fù)荷。該負(fù)荷可以包括乘客、貨物、設(shè)備、儀器等之中的一種或多種。該負(fù)荷可以提供在外殼內(nèi)。該外殼可以與可移動物體的外殼相分離，或者是可移動物體的外殼的一部分?；蛘?，負(fù)荷可以具備外殼，而可移動物體不具有外殼?；蛘撸?fù)荷的一些部分或者整個負(fù)載可以在不具有外殼的情況下提供。負(fù)荷可以相對于所述可移動物體剛性固定?？蛇x地，負(fù)荷可以是相對于可移動物體可以移動的(例如，可以相對于可移動物體平移或旋轉(zhuǎn))。如本文其他各處所描述，所述負(fù)荷可以包括負(fù)載和/或載體。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體、載體和負(fù)載相對于固定參考系(例如，周圍環(huán)境)和/或相對于彼此的移動可以由終端來控制。所述終端可以是處于遠(yuǎn)離所述可移動物體、載體和/或負(fù)載的位置處的遙控設(shè)備。終端可以安置于支撐平臺上或者固定至支撐平臺?；蛘撸K端可以是手持式或可穿戴式設(shè)備。例如，終端可以包括智能電話、平板計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、計算機(jī)、眼鏡、手套、頭盔、麥克風(fēng)或者其合適的組合。終端可以包括用戶接口，諸如鍵盤、鼠標(biāo)、操縱桿、觸摸屏或顯示器。任何合適的用戶輸入均可用于與終端交互，諸如手動輸入命令、語音控制、手勢控制或位置控制(例如，經(jīng)由終端的移動、位置或傾斜)。

終端可以用于控制可移動物體、載體和/或負(fù)載的任何合適的狀態(tài)。例如，終端可以用于控制可移動物體、載體和/或負(fù)載相對于固定參考物從和/或相對于彼此的位置和/或朝向。在一些實(shí)施方式中，終端可以用于控制可移動物體、載體和/或負(fù)載的單獨(dú)元件，諸如載體的致動組裝件、負(fù)載的傳感器或者負(fù)載的發(fā)射體。終端可以包括適于與可移動物體、載體或負(fù)載中的一個或多個相通信的無線通信設(shè)備。

終端可以包括用于查看可移動物體、載體和/或負(fù)載的信息的合適的顯示單元。例如，終端可被配置用于顯示可移動物體、載體和/或負(fù)載的信息，所述信息關(guān)于位置、平移速度、平移加速度、朝向、角速度、角加速度或其任何合適的組合。在一些實(shí)施方式中，終端可以顯示由負(fù)載提供的信息，諸如由功能性負(fù)載提供的數(shù)據(jù)(例如，由相機(jī)或其他圖像捕捉設(shè)備記錄的圖像)。

可選地，同一終端可以同時控制可移動物體、載體和/或負(fù)載或者所述可移動物體、載體和/或負(fù)載的狀態(tài)，以及接收和/或顯示來自所述可移動物體、載體和/或負(fù)載的信息。例如，終端可以控制負(fù)載相對于環(huán)境的定位，同時顯示由負(fù)載捕捉的圖像數(shù)據(jù)，或者關(guān)于負(fù)載的位置的信息?；蛘?，不同的終端可以用于不同的功能。例如，第一終端可以控制可移動物體、載體和/或負(fù)載的移動或狀態(tài)，而第二終端可以接收和/或顯示來自可移動物體、載體和/或負(fù)載的信息。例如，第一終端可以用于控制負(fù)載相對于環(huán)境的定位，而第二終端顯示由該負(fù)載捕捉的圖像數(shù)據(jù)?？梢栽诳梢苿游矬w與同時控制該可移動物體并接收數(shù)據(jù)的集成式終端之間，或者在可移動物體與同時控制該可移動物體并接收數(shù)據(jù)的多個終端之間利用各種通信模式。例如，可以在可移動物體與同時控制該可移動物體并接收來自該可移動物體的數(shù)據(jù)的終端之間形成至少兩種不同的通信模式。

圖9圖示了根據(jù)實(shí)施方式的、包括載體902和負(fù)載904的可移動物體900。雖然可移動物體900被描繪為航空器，但這樣的描繪并不旨在成為限制性的，并且如前文所述可以使用任何合適類型的可移動物體。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，本文在航空器系統(tǒng)的情景下描述的任何實(shí)施方式均可適用于任何合適的可移動物體(例如，UAV)。在一些情況下，可以在可移動物體900上提供負(fù)載904而無需載體902?？梢苿游矬w900可以包括動力機(jī)構(gòu)906、感測系統(tǒng)908和通信系統(tǒng)910。

如前文所述，動力機(jī)構(gòu)906可以包括旋翼、螺旋槳、槳葉、引擎、馬達(dá)、輪子、輪軸、磁體或噴嘴中的一種或多種。可移動物體可以具有一個或多個、兩個或更多個、三個或更多個或者四個或更多個動力機(jī)構(gòu)。動力機(jī)構(gòu)可以全都是同一類型?；蛘?，一個或多個動力機(jī)構(gòu)可以是不同類型的動力機(jī)構(gòu)。動力機(jī)構(gòu)906可以使用任何合適的裝置而安裝在可移動物體900上，所述裝置諸如為本文其他各處所述的支撐元件(例如，驅(qū)動軸)。動力機(jī)構(gòu)906可以安裝在可移動物體900的任何合適的部分上，諸如頂部、底部、前面、后面、側(cè)面或其合適的組合。

在一些實(shí)施方式中，動力機(jī)構(gòu)906可以使得可移動物體900能夠從表面垂直地起飛或者垂直地降落在表面上，而無需可移動物體900的任何水平移動(例如，無需沿著跑道行進(jìn))?？蛇x地，動力機(jī)構(gòu)906可以可操作地允許可移動物體900以指定位置和/或朝向懸停于空中。一個或多個動力機(jī)構(gòu)900可以獨(dú)立于其他動力機(jī)構(gòu)得到控制?；蛘?，動力機(jī)構(gòu)900可被配置成同時受到控制。例如，可移動物體900可以具有多個水平朝向的旋翼，所述旋翼可以向該可移動物體提供升力和/或推力?？梢灾聞铀龆鄠€水平朝向的旋翼以向可移動物體900提供垂直起飛、垂直降落以及懸停能力。在一些實(shí)施方式中，所述水平朝向的旋翼中的一個或多個可以在順時針方向上旋轉(zhuǎn)，同時所述水平旋翼中的一個或多個可以在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。例如，順時針旋翼的數(shù)目可以等于逆時針旋翼的數(shù)目。每個水平朝向的旋翼的旋轉(zhuǎn)速率可獨(dú)立地改變，以便控制由每個旋翼產(chǎn)生的升力和/或推力，并從而調(diào)節(jié)可移動物體900的空間排列、速度和/或加速度(例如，關(guān)于多達(dá)三個平移自由度和多達(dá)三個旋轉(zhuǎn)自由度)。

感測系統(tǒng)908可以包括一個或多個傳感器，所述傳感器可以感測可移動物體900的空間排列、速度和/或加速度(例如，關(guān)于多達(dá)三個平移自由度和多達(dá)三個旋轉(zhuǎn)自由度)。所述一個或多個傳感器可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)傳感器、運(yùn)動傳感器、慣性傳感器、距離傳感器或圖像傳感器。由感測系統(tǒng)908提供的感測數(shù)據(jù)可以用于控制可移動物體900的空間排列、速度和/或朝向(例如，使用合適的處理單元和/或控制模塊，如下文所述)。或者，感測系統(tǒng)908可以用于提供關(guān)于可移動物體周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，諸如氣象條件、距潛在障礙物的距離、地理特征的位置、人造構(gòu)造物的位置等。

通信系統(tǒng)910支持經(jīng)由無線信號916與具有通信系統(tǒng)914的終端912的通信。通信系統(tǒng)910、通信系統(tǒng)914可以包括任何數(shù)目的適合于無線通信的發(fā)射器、接收器和/或收發(fā)器。所述通信可以是單向通信，使得數(shù)據(jù)只能在一個方向上傳輸。例如，單向通信可以僅涉及可移動物體900向終端912傳輸數(shù)據(jù)，或者反之亦然。數(shù)據(jù)可以從通信系統(tǒng)910的一個或多個發(fā)射器傳輸至通信系統(tǒng)912的一個或多個接收器，或者反之亦然?；蛘撸鐾ㄐ趴梢允请p向通信，使得數(shù)據(jù)在可移動物體900與終端912之間的兩個方向上均可傳輸。雙向通信可以涉及從通信系統(tǒng)910的一個或多個發(fā)射器向通信系統(tǒng)914的一個或多個接收器傳輸數(shù)據(jù)，并且反之亦然。

在一些實(shí)施方式中，終端912可以向可移動物體900、載體902和負(fù)載904中的一個或多個提供控制數(shù)據(jù)，以及從可移動物體900、載體902和負(fù)載904中的一個或多個接收信息(例如，可移動物體、載體或負(fù)載的位置和/或運(yùn)動信息；由負(fù)載感測的數(shù)據(jù)，諸如由負(fù)載相機(jī)捕捉的圖像數(shù)據(jù))。在一些情況下，來自終端的控制數(shù)據(jù)可以包括針對可移動物體、載體和/或負(fù)載的相對位置、移動、致動或控制的指令。例如，控制數(shù)據(jù)可以導(dǎo)致可移動物體的位置和/或朝向的修改(例如，經(jīng)由動力機(jī)構(gòu)906的控制)，或者負(fù)載相對于可移動物體的移動(例如，經(jīng)由載體902的控制)。來自終端的控制數(shù)據(jù)可以導(dǎo)致對負(fù)載的控制，諸如對相機(jī)或其他圖像捕捉設(shè)備的操作的控制(例如，拍攝靜態(tài)或移動圖片、放大或縮小、開啟或關(guān)閉、切換成像模式、改變圖像分辨率、改變聚焦、改變景深、改變曝光時間、改變視角或視野)。在一些情況下，來自可移動物體、載體和/或負(fù)載的通信可以包括來自一個或多個傳感器(例如，感測系統(tǒng)908的或負(fù)載904的傳感器)的信息。所述通信可以包括來自一種或多種不同類型的傳感器(例如，GPS傳感器、運(yùn)動傳感器、慣性傳感器、距離傳感器或圖像傳感器)的感測到的信息。這樣的信息可以關(guān)于可移動物體、載體和/或負(fù)載的位置(例如，位置、朝向)、移動或加速度。來自負(fù)載的這樣的信息可以包括由該負(fù)載捕捉的數(shù)據(jù)或該負(fù)載的感測到的狀態(tài)。由終端912提供并傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)可被配置用于控制可移動物體900、載體902或負(fù)載904中的一個或多個的狀態(tài)。備選地或組合地，載體902和負(fù)載904還可以各自包括通信模塊，該通信模塊被配置用于與終端912通信，以使得該終端可獨(dú)立地與可移動物體900、載體902和負(fù)載904中的每一個通信和對其加以控制。

在一些實(shí)施方式中，可移動物體900可被配置用于與另一遠(yuǎn)程設(shè)備相通信——附加于終端912或代替終端912。終端912也可被配置用于與另一遠(yuǎn)程設(shè)備以及可移動物體900相通信。例如，可移動物體900和/或終端912可以與另一可移動物體或者另一可移動物體的載體或負(fù)載相通信。當(dāng)需要時，所述遠(yuǎn)程設(shè)備可以是第二終端或其他計算設(shè)備(例如，計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、平板計算機(jī)、智能電話或其他移動設(shè)備)。遠(yuǎn)程設(shè)備可被配置用于向可移動物體900傳輸數(shù)據(jù)、從可移動物體900接收數(shù)據(jù)、向終端912傳輸數(shù)據(jù)以及/或者從終端912接收數(shù)據(jù)?？蛇x地，遠(yuǎn)程設(shè)備可以連接至因特網(wǎng)或其他電信網(wǎng)絡(luò)，以使得從可移動物體900和/或終端912接收的數(shù)據(jù)可被上傳至網(wǎng)站或服務(wù)器。

圖10是根據(jù)實(shí)施方式的、用于控制可移動物體的系統(tǒng)1000的通過框圖來說明的示意圖。系統(tǒng)1000可以與本文所公開的系統(tǒng)、設(shè)備和方法的任何合適的實(shí)施方式結(jié)合使用。系統(tǒng)1000可以包括感測模塊1002、處理單元1004、非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006、控制模塊1008和通信模塊1010。

感測模塊1002可以利用以不同方式收集與可移動物體有關(guān)的信息的不同類型的傳感器。不同類型的傳感器可以感測不同類型的信號或者來自不同來源的信號。例如，所述傳感器可以包括慣性傳感器、GPS傳感器、距離傳感器(例如，激光雷達(dá))或視覺/圖像傳感器(例如，相機(jī))。感測模塊1002可以可操作地耦合至具有多個處理器的處理單元1004。在一些實(shí)施方式中，感測模塊可以可操作地耦合至傳輸模塊1012(例如，Wi-Fi圖像傳輸模塊)，該傳輸模塊被配置用于向合適的外部設(shè)備或系統(tǒng)直接傳輸感測數(shù)據(jù)。例如，傳輸模塊1012可以用于向遠(yuǎn)程終端傳輸由感測模塊1002的相機(jī)捕捉的圖像。

處理單元1004可以具有一個或多個處理器，諸如可編程處理器(例如，中央處理器(CPU))。處理單元1004可以可操作地耦合至非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006。非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006可以儲存可由處理單元1004執(zhí)行的邏輯、代碼和/或程序指令，用以執(zhí)行一個或多個步驟。非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括一個或多個存儲器單元(例如，可移動介質(zhì)或外部存儲，諸如SD卡或隨機(jī)存取存儲器(RAM))。在一些實(shí)施方式中，來自感測模塊1002的數(shù)據(jù)可直接傳送至并儲存于非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006的存儲器單元內(nèi)。非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006的存儲器單元可以儲存可由處理單元1004執(zhí)行的邏輯、代碼和/或程序指令，用以執(zhí)行本文所描述的方法的任何合適的實(shí)施方式。例如，處理單元1004可被配置用于執(zhí)行指令，從而使處理單元1004的一個或多個處理器分析由感測模塊產(chǎn)生的感測數(shù)據(jù)。存儲器單元可以儲存要由處理單元1004處理的、來自感測模塊的感測數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006的存儲器單元可以用于儲存由處理單元1004產(chǎn)生的處理結(jié)果。

在一些實(shí)施方式中，處理單元1004可以可操作地耦合至控制模塊1008，該控制模塊1008被配置用于控制可移動物體的狀態(tài)。例如，控制模塊1008可被配置用于控制可移動物體的動力機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)可移動物體關(guān)于六個自由度的空間排列、速度和/或加速度。備選地或組合地，控制模塊1008可以控制載體、負(fù)載或感測模塊的狀態(tài)中的一個或多個。

處理單元1004可以可操作地耦合至通信模塊1010，該通信模塊1010被配置用于傳輸數(shù)據(jù)和/或接收來自一個或多個外部設(shè)備(例如，終端、顯示設(shè)備或其他遙控器)的數(shù)據(jù)?？梢允褂萌魏魏线m的通信手段，諸如有線通信或無線通信。例如，通信模塊1010可以利用局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、紅外線、無線電、WiFi、點(diǎn)對點(diǎn)(P2P)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、云通信等之中的一種或多種?？蛇x地，可以使用中繼站，諸如塔、衛(wèi)星或移動臺。無線通信可以依賴于距離或獨(dú)立于距離。在一些實(shí)施方式中，通信可能需要或者可能不需要視線。通信模塊1010可以傳輸和/或接收來自感測模塊1002的感測數(shù)據(jù)、由處理單元1004產(chǎn)生的處理結(jié)果、預(yù)定控制數(shù)據(jù)、來自終端或遙控器的用戶命令等之中的一個或多個。

系統(tǒng)1000的組件可以按任何合適的配置來布置。例如，系統(tǒng)1000的一個或多個組件可以位于可移動物體、載體、負(fù)載、終端、感測系統(tǒng)或與上述的一個或多個相通信的附加的外部設(shè)備上。此外，雖然圖10描繪了單一處理單元1004和單一非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)1006，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這并不旨在成為限制性的，并且系統(tǒng)1000可以包括多個處理單元和/或非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，所述多個處理單元和/或非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)中的一個或多個可以位于不同的位置，諸如在可移動物體、載體、負(fù)載、終端、感測模塊、與上述的一個或多個相通信的附加的外部設(shè)備上或其合適的組合，以使得由系統(tǒng)1000執(zhí)行的處理和/或存儲器功能的任何合適的方面可以發(fā)生于一個或多個上述位置處。

雖然本文已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這樣的實(shí)施方式只是以示例的方式提供的。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)將會在不偏離本發(fā)明的情況下想到許多更改、改變和替代。應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)踐本發(fā)明的過程中可以采用對本文所描述的本發(fā)明實(shí)施方式的各種替代方案。以下權(quán)利要求旨在限定本發(fā)明的范圍，并因此覆蓋這些權(quán)利要求范圍內(nèi)的方法和構(gòu)造物及其等效項(xiàng)。