用于在懸停飛行期間保存電力的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】示例方法包括確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力，該飛行器經(jīng)由系繩耦接到地面站。該方法也包括確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡，從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開。該方法還包括確定飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)該軌跡的取向，從而飛行器的致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力。該方法也包括確定用于在該取向下飛行器在視風(fēng)中行進(jìn)軌跡的垂直推力。該方法也包括提供指令以使得飛行器的致動(dòng)器提供垂直推力，從而沿著軌跡移動(dòng)飛行器。
【專利說明】用于在懸停飛行期間保存電力的方法和系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本發(fā)明要求于2013年12月19日提交的美國非臨時(shí)專利申請第14/135,128號(hào)的優(yōu) 先權(quán)，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 除非在此另有指示，否則在運(yùn)個(gè)部分中描述的材料不是本申請中權(quán)利要求的現(xiàn)有 技術(shù)，并且并不因?yàn)榘ㄔ谶\(yùn)個(gè)部分中而承認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。
[0004] 存在用于控制飛行器的飛行路徑的很多技術(shù)和系統(tǒng)。通常，改變飛行器的位置或 高度的能力將取決于作為飛行器的一部分而被包括在內(nèi)的致動(dòng)器的位置和功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個(gè)示例中，提供了一種方法，該方法包括確定視風(fēng)(apparent wind)在經(jīng)由系 繩（tether)禪接到地面站上的飛行器上的拖曳力。該方法還包括:基于拖曳力和系繩的重 量，確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)(point downwind)的軌跡從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得 系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開(un化rl)。方法還包括確定飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn) 軌跡的取向，從而飛行器的致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力。 方法也包括基于飛行器的軌跡和重量，確定用于在該取向下飛行器在視風(fēng)中行進(jìn)該軌跡的 垂直推力。方法也包括提供指令W使得飛行器的致動(dòng)器提供垂直推力，從而沿著軌跡移動(dòng) 飛行器。
[0006] 在另一示例中，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在其中存儲(chǔ)有指令， 該指令當(dāng)被包括一個(gè)或多個(gè)處理器的計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)，使得計(jì)算裝置執(zhí)行各功能。功能包 括確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力，所述飛行器經(jīng)由系繩禪接到地面站。功能還包括，基于拖 曳力和系繩的重量，確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡，從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得 系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開。功能還包括確定飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)軌跡的取 向，從而飛行器的致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力。功能還包 括基于飛行器的軌跡和重量，確定用于該飛行器在該取向上在視風(fēng)中行進(jìn)軌跡的垂直推 力。功能還包括提供指令W使得飛行器的致動(dòng)器提供垂直推力，從而沿著軌跡移動(dòng)飛行器。
[0007] 在又一示例中，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)處理器和配置成存儲(chǔ)指 令的存儲(chǔ)器，該指令當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得系統(tǒng)執(zhí)行各功能。功能包括確定視 風(fēng)在飛行器上的拖曳力，所述飛行器經(jīng)由系繩禪接到地面站。功能還包括基于拖曳力和系 繩的重量，確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡，從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得系繩在地 面上方沿著懸鏈線路徑展開。功能還包括確定飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)軌跡的取向，從而 飛行器的致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力。功能還包括，基于 飛行器的軌跡和重量，確定用于在該取向下飛行器在視風(fēng)中行進(jìn)該軌跡的垂直推力。功能 還包括提供指令W使得飛行器的致動(dòng)器提供垂直推力，從而沿著軌跡移動(dòng)飛行器。
[000引在又一示例中，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力 的裝置，該飛行器經(jīng)由系繩禪接到地面站。系統(tǒng)還包括用于基于拖曳力和系繩的重量確定 飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得系繩在地面上方沿著懸鏈 線路徑展開的裝置。系統(tǒng)還包括用于確定飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)軌跡的取向，從而飛行 器的致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力的裝置。系統(tǒng)還包括用于 基于飛行器的軌跡和重量確定用于飛行器在該取向上在視風(fēng)中行進(jìn)該軌跡的垂直推力的 裝置。系統(tǒng)還包括用于提供指令W使得飛行器的致動(dòng)器提供垂直推力從而沿著軌跡移動(dòng)飛 行器的裝置。
[0009] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將通過適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D閱讀下面的詳細(xì)描述而清楚運(yùn)些W 及其他方面、優(yōu)點(diǎn)和替代方案。
【附圖說明】
[0010] 圖1描繪了根據(jù)示例實(shí)施例的系繩(tethered)飛行系統(tǒng)。
[0011] 圖2是圖示出系繩飛行系統(tǒng)的示例部件的簡化方框圖。
[0012] 圖3A描繪了示例系繩飛行系統(tǒng)的俯視圖。
[0013] 圖3B描繪了在各種水平位置和高度處參與懸停飛行的飛行器的示例。
[0014] 圖4A描繪了第一示例懸鏈線路徑和第二示例懸鏈線路徑。
[0015] 圖4B描繪了第Ξ示例懸鏈線路徑和第四示例懸鏈線路徑。
[0016] 圖5A描繪了飛行器的示例翻滾軸。
[0017]圖5B描繪了飛行器的示例俯仰軸。
[001引圖5C描繪了飛行器的示例偏航軸。
[0019]圖6A描繪了飛行器的俯仰軸、尾翼和視風(fēng)的示例。
[0020] 圖6B描繪了飛行器的俯仰軸、尾翼和視風(fēng)的示例。
[0021] 圖7是用于確定使得系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開的飛行器的軌跡和取向 的示例方法的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面的詳細(xì)描述參照附圖描述了所公開的系統(tǒng)和方法的各種特征和功能。在附圖 中，類似的符號(hào)標(biāo)識(shí)類似部件，除非上下文另有所指。在此描述的說明性系統(tǒng)和方法實(shí)施例 并不意在限制。可W容易理解的是所公開的系統(tǒng)和方法的特定方面可W按各種不同配置來 布置和組合，所有運(yùn)些在此都被設(shè)想到了。
[0023] 在示例內(nèi)，處理器可W被配置成確定視風(fēng)在栓到地面站的飛行器上的拖曳力。處 理器可W基于空氣密度、飛行器的拖曳系數(shù)、飛行器的參考面積或者視風(fēng)的速度來確定該 拖曳力。拖曳系數(shù)可W表示基于飛行器的形狀飛行器抵抗移動(dòng)穿過飛行器表面的空氣的移 動(dòng)的趨勢。飛行器的參考面積可W表示飛行器在垂直于視風(fēng)的平面中的橫截面面積，但是 也可W表示飛行器的任何面積。
[0024] 接著，處理器可W確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡，從而通過沿著該軌跡移 動(dòng)，隨著系繩被展開，飛行器在地面上方沿著懸鏈線路徑拉動(dòng)系繩。處理器可W基于拖曳力 和系繩的重量來確定軌跡，從而視風(fēng)的拖曳力導(dǎo)致系繩的張力。例如，系繩重量的減小或拖 曳力的增加可W使得地面站的順風(fēng)點(diǎn)處于較低高度。作為進(jìn)一步示例，系繩的重量增加或 拖曳力的減小可w使得地面站的順風(fēng)點(diǎn)在較高高度處。
[0025] 處理器也可W確定用于飛行器朝向地面站的順風(fēng)點(diǎn)行進(jìn)的飛行器的取向。飛行器 可W包括致動(dòng)器，且在飛行器處于所述取向時(shí)，致動(dòng)器可W被配置成在基本上垂直于地面 的方向上提供垂直推力。該取向可W稱為零俯仰。處于該取向的飛行器可W允許致動(dòng)器在 基本上垂直方向上移動(dòng)飛行器，同時(shí)來自視風(fēng)的拖曳力在基本上水平方向上移動(dòng)飛行器。
[0026] 基于飛行器的軌跡和重量，處理器可W確定用于在該取向下飛行器在視風(fēng)中行進(jìn) 軌跡的垂直推力。處理器可W確定行進(jìn)軌跡的垂直加速度，并且可W基于該垂直加速度、飛 行器的重量、由飛行器支撐的系繩的一部分的重量W及作用在飛行器和系繩上的重力來確 定垂直推力。處理器還可W向致動(dòng)器提供指令，W使其提供垂直推力，從而沿著軌跡移動(dòng)飛 行器。
[0027] 現(xiàn)在參照附圖，圖1描繪了根據(jù)示例實(shí)施例的系繩飛行系統(tǒng)100。系繩飛行系統(tǒng)100 可W包括地面站110、系繩120和飛化器130。如圖1中所不，飛化器130可W連接到系繩120, 且系繩120可W連接到地面站110。系繩120可W在地面站110上的一個(gè)位置處附著到地面站 110,并且在飛行器130上的兩個(gè)位置處附著到飛行器130。然而，在其他示例中，系繩120可 W在多個(gè)位置處附著到地面站110或飛行器130的任何部分。
[00%]地面站110可W用于保持或支撐飛行器130,直到飛行器130處于飛行模式為止。地 面站110也可W被配置成重新定位飛行器130,從而使部署飛行器130成為可能。此外，地面 站110可W進(jìn)一步被配置成在著陸期間承受飛行器130。地面站110可W由在飛行器處于懸 停飛行、向前飛行或側(cè)風(fēng)飛行的同時(shí)可將飛行器130適當(dāng)?shù)馗街蝈e(cuò)固到地面的任何材料 形成。
[0029] 另外，地面站110可W包括可W改變系繩120的長度的一個(gè)或多個(gè)部件(未示出）， 如絞盤。例如，當(dāng)部署飛行器130時(shí)，一個(gè)或多個(gè)部件可W被配置成松出或放出系繩120。在 一些實(shí)現(xiàn)方式中，一個(gè)或多個(gè)部件可W被配置成將系繩120松出或放出至預(yù)定長度。作為示 例，預(yù)定長度可W等于或小于系繩120的最大長度。此外，當(dāng)飛行器130著陸在地面站110上 時(shí)，一個(gè)或多個(gè)部件可W被配置成卷起系繩120。
[0030] 系繩120可W將飛行器130生成的電能傳輸?shù)降孛嬲?10。另外，系繩120可W將電 傳輸?shù)斤w行器130, W針對起飛、著陸、懸停飛行或向前飛行給飛行器130供電。系繩120可W W任何形式并利用允許傳輸、傳送或利用飛行器130生成的電能或者將電力傳輸?shù)斤w行器 130的任何材料構(gòu)造。系繩120也可W被配置成在飛行器130處于飛行模式時(shí)經(jīng)受飛行器130 的一個(gè)或多個(gè)力。例如，系繩120可W包括忍部，該忍部被配置成當(dāng)飛行器130處于懸停飛 行、向前飛行或側(cè)風(fēng)飛行時(shí)經(jīng)受飛行器130的一個(gè)或多個(gè)力。忍部可W由高強(qiáng)度纖維構(gòu)造。 在一些示例中，系繩120可W具有固定長度或可變長度。
[0031] 飛行器130可W包括各種類型的裝置，尤其是，如風(fēng)拳、直升機(jī)、飛翼(wing)或飛 機(jī)。飛行器130可W由金屬、塑料、聚合物或在實(shí)用應(yīng)用中可使用的允許高推力對重量比并 生成電能的任何材料的實(shí)體結(jié)構(gòu)形成。另外，運(yùn)些材料可W允許閃電硬化（1 i g h t η i η g hardened)、冗余或容錯(cuò)設(shè)計(jì)，運(yùn)能夠應(yīng)付在風(fēng)速和風(fēng)向方面的較大的或者突然的變遷。其 他材料也是有可能的。
[0032] 如圖1中所示，飛行器130可W包括主翼131、前部部分132、致動(dòng)器連接器133A- 133B、致動(dòng)器134A-134D、尾梁135、尾翼136和垂直穩(wěn)定翼（stabilizer) 137。運(yùn)些部件中的 任一個(gè)可WW允許使用升力來抵抗重力或向前移動(dòng)飛行器130的任何形式成形。
[0033] 主翼131可W在向前飛行期間提供用于飛行器130的主要升力，其中，飛行器130可 W在基本上與致動(dòng)器134A-134D提供的推力的方向平行的方向上移動(dòng)通過空氣，從而主翼 131提供基本上垂直于地面的升力。主翼131可W是一個(gè)或多個(gè)剛性或柔性翼形件，并可W 包括各種控制面或致動(dòng)器，如小翼、襟翼、艙、升降艙等?？刂泼婵蒞用于在懸停飛行、向前 飛行或側(cè)風(fēng)飛行期間操縱或穩(wěn)定飛行器130或者減小在飛行器130上的拖曳。主翼131可W 是用于使飛行器130參與懸停飛行、向前飛行或側(cè)風(fēng)飛行的任何適當(dāng)材料。例如，主翼131可 W包括碳纖維或e-玻璃。此外，主翼131可W具有各種尺寸。例如，主翼131可W具有與傳統(tǒng) 風(fēng)力滿輪葉片一致的一個(gè)或多個(gè)尺寸。前部部分132可W包括一個(gè)或多個(gè)部件，如鼻錐 (nose)，W在飛行期間減小飛行器130上的拖曳。
[0034] 致動(dòng)器連接器133A-133B可W將致動(dòng)器134A-134D連接到主翼131。在一些示例中， 致動(dòng)器連接器133A-133B可W采取一個(gè)或多個(gè)外掛架(p^on)的形式或者形式上與之類似。 在圖1中所描繪的示例中，致動(dòng)器連接器133A-133B被布置成使得致動(dòng)器134A和134B位于主 翼131的相對兩側(cè)上，且致動(dòng)器134C和134D也定位在主翼131的相對兩側(cè)上。致動(dòng)器134C也 可W定位在主翼131的端部上、與致動(dòng)器134A相對，且致動(dòng)器134D可W定位在主翼131的端 部上、與致動(dòng)器134B相對。
[0035] 在能量生成模式下，致動(dòng)器134A-134D可W被配置成驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)，用于 生成電能的目的。如圖1中所示，致動(dòng)器134A-134D可W每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)葉片。致動(dòng)器 葉片可W經(jīng)由與風(fēng)的相互作用而旋轉(zhuǎn)并可W用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。另外，致動(dòng)器 134A-134D也可W被配置成在飛行期間向飛行器130提供推力。如圖1中所示，致動(dòng)器134A- 134D可W充當(dāng)一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)單元，如螺旋獎(jiǎng)。雖然致動(dòng)器134A-134D在圖1中被描繪為四 個(gè)致動(dòng)器，但在其他示例中，飛行器130可W包括任何數(shù)量的致動(dòng)器。
[0036] 在向前飛行模式下，致動(dòng)器134A-134D可W被配置成生成基本上平行于尾梁135的 向前推力?；谥聞?dòng)器134A-134D相對于圖1中所描繪的主翼131的位置，當(dāng)所有致動(dòng)器 134A-134D在全功率下操作時(shí)，致動(dòng)器可W被配置成提供用于飛行器130的最大向前推力。 當(dāng)致動(dòng)器134A-134D在全功率下操作時(shí)，致動(dòng)器134A-134D可W提供相等或大概相等量的向 前推力，并且由致動(dòng)器134A-134D施加到飛行器的凈旋轉(zhuǎn)力可W為零。
[0037] 尾梁135可W將主翼131連接到尾翼136和垂直穩(wěn)定翼137。尾梁135可W具有各種 尺寸。此外，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，尾梁135可W采取飛行器130的主體或機(jī)身的形式。在運(yùn)種 實(shí)現(xiàn)方式中，尾梁135可W承載有效載荷。
[0038] 尾翼136或者垂直穩(wěn)定翼137可W用于在懸停飛行、向前飛行或側(cè)風(fēng)飛行期間操縱 或穩(wěn)定飛行器130或者減小在飛行器130上的拖曳。例如，尾翼136或垂直穩(wěn)定翼137可W用 于在懸停飛行、向前飛行或側(cè)風(fēng)飛行期間保持飛行器130的俯仰或偏航姿態(tài)。在圖1中，垂直 穩(wěn)定翼137附著到尾梁135上，且尾翼136位于垂直穩(wěn)定翼137的頂部上。尾翼136可W具有各 種尺寸。
[0039] 盡管上面已經(jīng)描述了飛行器130,但應(yīng)該理解的是在此描述的方法和系統(tǒng)可W設(shè) 及連接到系繩，如系繩120上的任何飛行器。
[0040] 圖2是圖示出系繩飛行系統(tǒng)200的示例部件的簡化方框圖。系繩飛行系統(tǒng)200可W 包括地面站210、系繩220和飛行器230。如圖2中所示，地面站210可W包括一個(gè)或多個(gè)處理 器212、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214、程序指令216和通信系統(tǒng)218。處理器212可W是通用處理器或?qū)?用處理器(例如，數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路等）。一個(gè)或多個(gè)處理器212可W被配置成 執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序指令216,該計(jì)算機(jī)可讀程序指令216被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214中并 且可被執(zhí)行來提供在此描述的功能中的至少一部分。
[0041] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214可W包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)或采取一個(gè)或多個(gè)計(jì) 算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的形式，所述介質(zhì)可W由至少一個(gè)處理器212讀取或訪問。一個(gè)或多個(gè)計(jì) 算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可W包括易失性或非易失性存儲(chǔ)部件，如光學(xué)的、磁性的、有機(jī)的或其他 存儲(chǔ)器或盤式存儲(chǔ)裝置，它們可W全部或部分與一個(gè)或多個(gè)處理器212中的至少一個(gè)集成。 在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214可W利用單個(gè)物理裝置(例如，一個(gè)光學(xué)、磁性、有機(jī)或 其他存儲(chǔ)器或盤式存儲(chǔ)單元)實(shí)現(xiàn)，而在其他實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214可W利用兩個(gè)或 多個(gè)物理裝置實(shí)現(xiàn)。
[0042] 如所指出的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214可W包括計(jì)算機(jī)可讀程序指令216和有可能的額外 的數(shù)據(jù)，如地面站210的診斷數(shù)據(jù)。運(yùn)樣，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214可W包括程序指令，W執(zhí)行或促 進(jìn)在此描述的功能中的一些或全部。
[0043] 在又一方面中，地面站210可W包括通信系統(tǒng)218。通信系統(tǒng)218可W包括允許地面 站210經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的一個(gè)或多個(gè)無線接口或一個(gè)或多個(gè)線纜接口。運(yùn)種無線 接口可W支持在一個(gè)或多個(gè)無線通信協(xié)議下的通信，所述無線通信協(xié)議諸如藍(lán)牙、WiFi(例 如，I邸E 802.11協(xié)議）、長期演進(jìn)化TE)、WiMAX (例如，I邸E 802.16標(biāo)準(zhǔn)）、射頻ID (RFID)協(xié) 議、近場通信(NFC)或其他無線通信協(xié)議。運(yùn)種線纜接口可W包括W太網(wǎng)接口、通用串行總 線(USB)接口或者類似的接口，W經(jīng)由電線、雙絞線、同軸電纜、光鏈路、光纖鏈路或其他到 線纜網(wǎng)絡(luò)的物理連接來通信。地面站210可W經(jīng)由通信系統(tǒng)218與飛行器230、其他地面站或 其他實(shí)體(例如，命令中屯、)通信。
[0044] 在示例實(shí)施例中，地面站210可W包括允許短程通信和遠(yuǎn)程通信二者的通信系統(tǒng) 218。例如，地面站210可W被配置用于利用藍(lán)牙的短程通信W及在CDMA協(xié)議下的遠(yuǎn)程通信。 在運(yùn)種實(shí)施例中，地面站210可W被配置成充當(dāng)"熱點(diǎn)"，或者充當(dāng)遠(yuǎn)程支持裝置(例如，系繩 220、飛行器230和其他地面站）與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如蜂窩網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)）之間的網(wǎng)關(guān) 或代理。運(yùn)樣配置的地面站210可W促進(jìn)數(shù)據(jù)通信，否則遠(yuǎn)程支持裝置自身將不能執(zhí)行數(shù)據(jù) 通信。
[0045] 例如，地面站210可W向遠(yuǎn)程裝置提供WiFi連接，并用作到蜂窩服務(wù)提供商的數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)的代理或網(wǎng)關(guān)，地面站210可W例如在LTE或3G協(xié)議下連接到該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。地面站210也 可W用作到其他地面站或命令站的代理或網(wǎng)關(guān)，否則遠(yuǎn)程裝置可能不能訪問運(yùn)些地面站或 命令站。
[0046] 此外，如圖2中所示，系繩220可W包括傳輸部件222和通信鏈路224。傳輸部件222 可W被配置成將電能從飛行器230傳輸?shù)降孛嬲?10或者將電能從地面站210傳輸?shù)斤w行器 230。在不同實(shí)施例中，傳輸部件222可W采取各種不同的形式。例如，傳輸部件222可W包括 被配置成傳輸電的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體。且在至少一個(gè)運(yùn)樣的示例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體可W包 括侶或允許電流傳導(dǎo)的其他材料。此外，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，傳輸部件222可W圍繞系繩220 的忍部(未示出）。
[0047] 地面站210可W經(jīng)由通信鏈路224與飛行器230通信。通信鏈路224可W是雙向的， 并可W包括一個(gè)或多個(gè)有線或無線接口。而且，可W存在構(gòu)成通信鏈路224的至少一部分的 一個(gè)或多個(gè)路由器、交換機(jī)或者其他裝置或網(wǎng)絡(luò)。
[004引此外，如圖2中所示，飛行器230可W包括一個(gè)或多個(gè)傳感器232、動(dòng)力系統(tǒng)(power system)234、電力生成/轉(zhuǎn)換部件236、通信系統(tǒng)238、一個(gè)或多個(gè)處理器242、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 244、程序指令246和控制系統(tǒng)248。
[0049] 在不同實(shí)施例中，傳感器232可W包括各種不同的傳感器。例如，傳感器232可W包 括全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。GPS接收器可W被配置成提供GI^系統(tǒng)(其可被稱為全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)(G順S))典型的數(shù)據(jù)，如飛行器230的GPS坐標(biāo)。運(yùn)種GPS數(shù)據(jù)可W被系繩飛行系統(tǒng) 200用來提供在此描述的各種功能。
[0050] 作為另一示例，傳感器232可W包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)傳感器，如一個(gè)或多個(gè)皮托管。 一個(gè)或多個(gè)風(fēng)傳感器可W被配置成探測視風(fēng)或相對風(fēng)。運(yùn)種風(fēng)數(shù)據(jù)可W被系繩飛行系統(tǒng) 200用來提供在此描述的各種功能。
[0051] 作為另一示例，傳感器232可W包括慣性測量單元（IMU)dIMU可W包括加速度計(jì)和 巧螺儀二者，它們可W-起用來確定飛行器230的取向或姿態(tài)。尤其是，加速度計(jì)可W測量 飛行器230相對于地球的取向，而巧螺儀測量飛行器230圍繞軸，如中屯、線的旋轉(zhuǎn)速率。IMU 可W在商業(yè)上W低成本低功率封裝購得。例如，IMU可W采取微型化微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或納 米機(jī)電系統(tǒng)(肥MS)的形式或者包括MEMS或肥MS。也可W使用其他類型的IMU。除了加速度計(jì) 和巧螺儀外，IMU還可W包括其他傳感器，運(yùn)可W有助于更好地確定位置。運(yùn)樣的傳感器的 兩個(gè)示例是磁力計(jì)和壓力傳感器。其他示例也是有可能的。
[0052] 雖然加速度計(jì)和巧螺儀在確定飛行器230的取向方面是有效的，但在測量中的誤 差會(huì)隨時(shí)間推移而復(fù)合。然而，示例飛行器230可能夠通過利用磁力計(jì)測量方向來緩解或減 小運(yùn)種誤差。磁力計(jì)的一個(gè)示例是低功率數(shù)字巧郵茲力計(jì)，其可W用于實(shí)現(xiàn)用于精確的航向 信息的與取向無關(guān)的電子羅盤。然而，也可W利用其它類型的磁力計(jì)。
[0053] 飛行器230也可W包括壓力傳感器或氣壓表，其可W用于確定飛行器230的高度。 可替代地，其它傳感器，如聲波高度計(jì)或雷達(dá)高度計(jì)可W被用于提供對高度的指示，運(yùn)可W 有助于改善IMU的精度或防止IMU漂移。飛行器230也可W包括感測氣溫的溫度計(jì)或另外的 傳感器。
[0054] 如所指出的，飛行器230可W包括動(dòng)力系統(tǒng)234。在不同實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)234可 W采取各種不同的形式。例如，動(dòng)力系統(tǒng)234可W包括給飛行器230提供電力的一個(gè)或多個(gè) 電池。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，一個(gè)或多個(gè)電池可W是可再充電的，并且每個(gè)電池可W經(jīng)由電池 與電源之間的有線連接或者經(jīng)由無線充電系統(tǒng)，如向內(nèi)部電池施加外部時(shí)變磁場的感應(yīng)充 電系統(tǒng)或者使用從一個(gè)或多個(gè)太陽能板收集的能量的充電系統(tǒng)來再充電。
[0055] 作為另一示例，動(dòng)力系統(tǒng)234可W包括一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)，用于向飛行器 230提供動(dòng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力系統(tǒng)234可W向飛行器230的致動(dòng)器134A-134D提供動(dòng) 力，如圖1中所示和描述的。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)可W由燃料，如基 于碳氨化合物的燃料供能。在運(yùn)樣的實(shí)現(xiàn)方式中，燃料可W存儲(chǔ)在飛行器230上并經(jīng)由一個(gè) 或多個(gè)流體導(dǎo)管，如管道傳送到一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，動(dòng)力系統(tǒng) 234可W全部或部分在地面站210上實(shí)現(xiàn)。
[0056] 如所指出的，飛行器230可W包括電力生成/轉(zhuǎn)換部件236。電力生成/轉(zhuǎn)換部件236 在不同實(shí)施例中可W采取各種不同的形式。例如，電力生成/轉(zhuǎn)換部件236可W包括一個(gè)或 多個(gè)發(fā)電機(jī)，如高速直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)可由一個(gè)或多個(gè)旋翼或致動(dòng)器，如 圖1中所示和描述的致動(dòng)器134A-134D來驅(qū)動(dòng)。
[0057] 此外，飛行器230可W包括通信系統(tǒng)238。通信系統(tǒng)238可W采取地面站210的通信 系統(tǒng)218的形式或在形式上與之類似。飛行器230可W經(jīng)由通信系統(tǒng)238與地面站210、其他 飛行器或其他實(shí)體(例如，命令中屯、)通信。
[0058] 在一些實(shí)現(xiàn)方式中，飛行器230可W被配置成充當(dāng)熱點(diǎn)或充當(dāng)遠(yuǎn)程支持裝置（例 如，地面站210、系繩220、其他飛行器)與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)之間的 網(wǎng)關(guān)或代理。運(yùn)樣配置的飛行器230可W促進(jìn)數(shù)據(jù)通信，否則遠(yuǎn)程支持裝置本身將不能執(zhí)行 數(shù)據(jù)通信。
[0059] 例如，飛行器230可W向遠(yuǎn)程裝置提供WiFi連接，并用作到蜂窩服務(wù)提供商的數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)的代理或網(wǎng)關(guān)，飛行器230例如可在LTE或3G協(xié)議下連接到該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。飛行器230也可 W用作到其他飛行器或命令站的代理或網(wǎng)關(guān)，否則遠(yuǎn)程裝置可能不能訪問運(yùn)些飛行器或命 令站。
[0060] 如所指出的，飛行器230可W包括一個(gè)或多個(gè)處理器242、程序指令246和數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 裝置244。一個(gè)或多個(gè)處理器242可W被配置成執(zhí)行在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置244中存儲(chǔ)的并且可被 執(zhí)行W提供在此描述的功能的至少一部分的計(jì)算機(jī)可讀程序指令246。一個(gè)或多個(gè)處理器 242可W采取一個(gè)或多個(gè)處理器212的形式或形式上與之類似，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置244可W采取 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置214的形式或形式上與之類似，且程序指令246可W采取程序指令216的形式 或形式上與之類似。
[0061] 此外，如所指出的，飛行器230可W包括控制系統(tǒng)248。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制系 統(tǒng)248可W被配置成執(zhí)行在此描述的一個(gè)或多個(gè)功能?？刂葡到y(tǒng)248可W利用機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 或利用硬件、固件或軟件實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)示例，控制系統(tǒng)248可W采取存儲(chǔ)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)上的程序指令W及執(zhí)行指令的處理器的形式。控制系統(tǒng)248可W全部或部分在飛 行器230上或者在遠(yuǎn)離飛行器230定位的至少一個(gè)實(shí)體(如地面站210)上實(shí)現(xiàn)。通常，控制系 統(tǒng)248實(shí)現(xiàn)的方式可取決于特定實(shí)施例而變化。
[0062] 圖3A描繪了示例系繩飛行系統(tǒng)300的俯視圖，該系繩飛行系統(tǒng)300可W包括地面站 310、系繩320和飛行器330。在圖3A中還描述了方位角340和視風(fēng)350。如圖3A中所示，地面站 310可W在系繩320的第一端部處禪接到系繩320,而系繩320可W在系繩320的第二端部處 禪接到飛行器330。飛行器330可W被配置成在圍繞地面站310的一方位方向中自由飛行。飛 行器330的位置可W部分W參考角與飛行器330的方位位置之間的方位角340來表征。地面 站310可W被旋轉(zhuǎn)W在平行于視風(fēng)350的方向上部署飛行器330。
[0063] 圖3B描繪了 W各種水平位置和高度參與懸停飛行的飛行器330的示例。飛行器330 可W經(jīng)由系繩320栓到地面站310。圖3B也描繪了視風(fēng)350、地面360、水平距離370和飛行器 的高度380。
[0064] 懸停飛行可W通過W下形式來表征：飛行器330在一姿態(tài)下運(yùn)行W使得抵抗飛行 器330上的重力的主要力(prima巧force)由飛行器330的致動(dòng)器的推力來提供。飛行器330 可W在平行于視風(fēng)350的方向上部署。在運(yùn)種配置中，致動(dòng)器可W取向成在基本上垂直于地 面360的方向上提供推力，且主翼可W被取向成使得主翼不被配置成在垂直于地面360的方 向上向飛行器330施加升力。在懸停飛行期間，主翼、尾翼和水平穩(wěn)定翼的升力產(chǎn)生表面在 產(chǎn)生升力方面可能是不起作用的，運(yùn)是因?yàn)樯Ξa(chǎn)生表面可W或者取向成面對基本上平行 于飛行器330行進(jìn)的方向或者不會(huì)被足W產(chǎn)生升力的視風(fēng)350沖擊。在懸停飛行中，使得飛 行器330沿著飛行路徑移動(dòng)的力可W包括致動(dòng)器和視風(fēng)350提供的力。
[0065] 懸停飛行可W開始于從地面站310W懸停飛行取向部署飛行器330。地面站310可 被旋轉(zhuǎn)W在平行于視風(fēng)350的方位方向上部署飛行器330。在視風(fēng)350的方向上部署飛行器 330可W使飛行器330能夠在飛行器330的致動(dòng)器在基本垂直方向上推動(dòng)的同時(shí)從地面站 310行進(jìn)水平距離370。隨著飛行器330實(shí)現(xiàn)距地面站310的水平距離370增大，系繩320可被 松出或放出。懸停飛行可W包括飛行器330上升、下降或在地面360上方的高度380處在地面 360上懸停。
[0066] 圖4A描繪了第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑404。纜繩、鏈、系繩或 類似物體在該物體在第一端部和第二端部處被支撐時(shí)可W沿著懸鏈線路徑懸掛，但也可W 按其它方式來被允許自由懸掛并對重力作出反應(yīng)。
[0067] 在示例內(nèi)，如果系繩和飛行器的公共點(diǎn)即系繩連接到飛行器的點(diǎn)被限定成行進(jìn)飛 行器的軌跡和系繩的懸鏈線路徑二者，則系繩的懸鏈線路徑可W等價(jià)于(或大約等于)飛行 器的軌跡。為了計(jì)算系繩的懸鏈線路徑，處理器可W利用方程[1]確定視風(fēng)所致的飛行器上 的拖曳力(F):
[00 側(cè)
[1]
[0069] 該確定可W首先包括確定或接收方程[1]的參數(shù)，如圍繞飛行器的空氣的密度 (P)、飛行器的拖曳系數(shù)(Cd)、飛行器的參考面積(A)和沖擊飛行器的視風(fēng)的速度(V)。拖曳 系數(shù)可取決于多個(gè)變量，如飛行器的形狀和視風(fēng)的速度。飛行器的參考面積可W是飛行器 在垂直于視風(fēng)的方向的平面中的橫截面面積。然而，參考面積也可W是飛行器的任何面積。 在飛行器上的拖曳力與空氣的密度、拖曳系數(shù)、參考面積和視風(fēng)的速度的平方成比例，如方 程[1 ]中所描繪的。表示運(yùn)些參數(shù)的數(shù)據(jù)可W由處理器從飛行器或地面站的傳感器接收或 者可W存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。例如，處理器可W基于表示氣溫和氣壓的接收數(shù)據(jù)確定空氣的密 度，可W接收表示視風(fēng)的速度的數(shù)據(jù)，但是可W從存儲(chǔ)器中檢索表示拖曳系數(shù)和參考面積 的數(shù)據(jù)。一旦拖曳力被確定，拖曳力就可W被用作方程[2]的參數(shù)：
[0070]
巧
[0071] 方程[2]可W限定系繩的高度化）、系繩的水平位置(X)、在懸鏈線路徑的最低點(diǎn)處 的系繩的張力（To) W及系繩的長度和重量之間的關(guān)系（或者系繩的每單位長度的重量 (μ))。（To也可W表示在系繩上任意點(diǎn)處張力的水平分量）。"cosh"函數(shù)可W是雙曲余弦函 數(shù)，且可W等價(jià)地表示為如方程[3 ]中的指數(shù)函數(shù)：
[0072]
[3]
[0073] 方程[3]可W限定系繩的高度化）、系繩的水平位置(X)、系繩的張力（To) W及系繩 的長度和重量之間的關(guān)系(或系繩的每單位長度的重量(μ))。
[0074] 可W把利用方程[1]計(jì)算的拖曳力（F)與方程[2](或方程[3])中的系繩的張力 (To)等同。通過把拖曳力與系繩的張力等同，方程[2]可W表示其中系繩的任何張力是由于 在飛行器上的拖曳力和系繩的重量所致的情形。在示例中，飛行器的致動(dòng)器可W定位成在 基本上垂直于地面的方向上提供推力。通過在基本上垂直方向上提供推力，致動(dòng)器可W節(jié) 省用于垂直推進(jìn)的電力，否則其會(huì)用于產(chǎn)生在系繩上的額外張力。對于x〉〇,方程[2]大體上 限定了系繩的路徑，其中，系繩的高度化)隨著系繩的水平位置(X)的增加而增加。高度相對 于水平位置的增加率可W隨著水平位置的增加而增大。應(yīng)該指出的是，系繩的路徑具有由 系繩的長度限定的有限長度，而方程[2]和方程[3]限定了針對水平位置的所有正值和負(fù)值 的高度。
[0075] 系繩的高度和水平位置之間的關(guān)系也可利用方程[3]表示。常數(shù)"e"可W表示歐拉 數(shù)或者自然對數(shù)的底(約為2.71828)。方程[3]可W表示與系繩的水平位置W及系繩的高度 相關(guān)的函數(shù)，等價(jià)于方程[2]表示的函數(shù)?？蒞存在其他等價(jià)于方程[2]和[3]的限定系繩的 水平位置和系繩的高度之間的關(guān)系的方程或函數(shù)。
[0076] 第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑404可W是表示系繩的水平位置 和系繩的高度之間的關(guān)系的懸鏈線路徑。第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑 404可W基于方程[1]和方程[2](或方程[3])的變化參數(shù)來確定。系繩的水平位置可W表示 在X軸上，而系繩的高度可W表示在h軸上。第一示例懸鏈線路徑402或者第二示例懸鏈線路 徑404可W通過利用方程[1]計(jì)算由于視風(fēng)所致的飛行器的拖曳力來進(jìn)行計(jì)算。接著，方程 [2]或方程[3]可W用于通過利用方程[1]確定的拖曳力來計(jì)算第一示例懸鏈線路徑402或 第二示例懸鏈線路徑404。
[0077] 如在圖4A中所描繪的，第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑404可W在 限定為x = 〇的水平位置處具有零高度化= 0)。對用于水平位置和高度限定的二維空間的原 點(diǎn)的指定可W是任意的。例如，X = 0可W表示地面站的水平位置，或者X = 0可W表示第一示 例懸鏈線路徑402或第二示例懸鏈線路徑404的最小高度在該處出現(xiàn)的水平位置。如果x = 0 表示地面站的水平位置且h = 0表示系繩禪接到地面站的高度，則第一示例懸鏈線路徑402 和第二示例懸鏈線路徑404兩者可W都表示最小系繩高度在地面站處出現(xiàn)(x = h = 0)的系 繩路徑。作為進(jìn)一步示例，第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑404的最大系繩 高度可W出現(xiàn)在系繩禪接于飛行器的端部處。
[0078] 用于確定第一懸鏈線路徑402的方程[2](或方程[3])的至少一個(gè)參數(shù)可W不同于 用于確定第二示例懸鏈線路徑404的方程[2](或方程[3])的參數(shù)。例如，第一示例懸鏈線路 徑402所表示的系繩的張力（To)可W小于第二示例懸鏈線路徑404所表示的系繩的張力 (To),而第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑404所表示的系繩的每單位長度的 重量(μ)可W相等。第一示例懸鏈線路徑402和第二示例懸鏈線路徑404所表示的系繩張力 中的差別可W由空氣密度(Ρ)、拖曳系數(shù)(Cd)、參考面積(Α)或者視風(fēng)的速度(V)中的不同所 導(dǎo)致，如方程[1]中所描繪的?？商娲?，由第一示例懸鏈線路徑402表示的系繩的張力(To) 可W等于由第二示例懸鏈線路徑404所表示的系繩的張力(To),而第一示例懸鏈線路徑402 表示的系繩的每單位長度的重量(μ)可W大于由第二示例懸鏈線路徑404所表示的系繩的 每單位長度的重量(μ)。作為進(jìn)一步示例，對應(yīng)于第二示例懸鏈線路徑404的量值(Το/μ)可 W是對應(yīng)于第一示例懸鏈線路徑402的量值(Το/μ)的兩倍。在用于第一示例懸鏈線路徑402 和第二示例懸鏈線路徑404的（Το/μ)中的變化可W基于系繩的變化的每單位長度的重量 (μ)或者基于系繩張力(To)的差，運(yùn)可W由不同拖曳力(F)所引起。
[0079] 方程[4]可W類似于方程[2]，但是可W進(jìn)一步包括h軸參數(shù)(a)和X軸參數(shù)(b):
[0080]
[0081] h軸參數(shù)(a)可W被確定為使得懸鏈線路徑的最小高度可W在限定為在h = 0的點(diǎn) 上方(或下方）的特定高度處出現(xiàn)。例如，如果3 = 5,那么方程[4]限定的懸鏈線路徑的最小 系繩高度可W出現(xiàn)在h = 5處。作為進(jìn)一步示例，如果b = 7,則方程[4]限定的懸鏈線路徑的 最小系繩高度出現(xiàn)在x = 7處。方程[5]也可W包括h軸參數(shù)(a)和X軸參數(shù)化），它們類似于方 程[4]的h軸參數(shù)(a)和X軸參數(shù)(b)地影響懸鏈線路徑：
[0082]
[0083] 圖4B描繪了第Ξ示例懸鏈線路徑406和第四示例懸鏈線路徑408。第Ξ示例懸鏈線 路徑406可W由具有為曰1的h軸參數(shù)(a)和為bi的X軸參數(shù)(b)的方程[4]限定。如圖4B中所描 繪的，第Ξ示例懸鏈線路徑406可W通過在方程[4]中用(bi)替代(b)且用(ai)替代(a)來限 定，結(jié)果為：
[0084]
[0085] 其可W限定在水平位置x = bi處的高度h = ai。在第Ξ示例懸鏈線路徑406上的點(diǎn)化 = ai、x = bi)可W對應(yīng)于第Ξ示例懸鏈線路徑406的最小系繩高度。在運(yùn)種情況下，h = 0可W 表示地面，且h(x = 0)可W表示系繩禪接到地面站處的高度，該高度基于方程[6]可W是：
[0086]
[0087]如圖4B中所描繪的，第四示例懸鏈線路徑408可W具有在水平位置x = b2處的高度 h = a2,運(yùn)可W是第四示例懸鏈線路徑408的最小系繩高度。第四示例懸鏈線路徑408可W由 方程[4]W及為(32)的h軸參數(shù)(a)和為化2)的X軸參數(shù)(b)限定。在運(yùn)種情況下，h = 0可W表 示地面，且h(x = 0)可W表示系繩禪接到地面站處的高度，該高度基于方程[4]可W是：
[008引
[0089] 第Ξ示例懸鏈線路徑406和第四示例懸鏈線路徑408可W是被平移W適應(yīng)高度和 水平位置的二維空間的原點(diǎn)的不同定義的相同曲線的各部分。即，第Ξ示例懸鏈線路徑406 和第四示例懸鏈線路徑408可W通過相等的系繩張力（To)和系繩的每單位長度重量(μ)限 定，但是僅在限定第Ξ懸鏈線路徑406和第四示例懸鏈線路徑408的h軸參數(shù)和X軸參數(shù)方面 不同。
[0090] 圖4中所圖示的懸鏈線路徑僅是示例，并且懸鏈線路徑可W基于方程[1]-[引的變 化參數(shù)而變化。
[0091] 使得飛行器行進(jìn)懸鏈線軌跡可W允許飛行器的致動(dòng)器在基本上垂直方向上提供 推力，從而允許視風(fēng)的拖曳力提供在水平方向上移動(dòng)飛行器的力。為了保持其中致動(dòng)器被 配置成提供基本上垂直的推力的懸停取向，飛行器的控制面可W用于將飛行器的取向調(diào)節(jié) 為懸停取向，從而允許致動(dòng)器花費(fèi)能量來產(chǎn)生基本上垂直的推力。
[0092] 圖5A描繪了飛行器530的示例翻滾軸502。在一個(gè)實(shí)施例中，飛行器530可W包括致 動(dòng)器，所述致動(dòng)器定位成向飛行器530施加圍繞飛行器530的翻滾軸502的扭矩推力，從而使 得飛行器530圍繞翻滾軸502旋轉(zhuǎn)。為了使飛行器530著陸并且將飛行器530禪接到地面站 上，對于飛行器530而言，采取(assume)相對于參考翻滾角的特定翻滾角會(huì)是有用的。在向 前飛行期間，飛行器530的翻滾調(diào)節(jié)可W通過改變襟翼在飛行器530的主翼上的位置來做 出。應(yīng)該指出的是翻滾軸502的定義是任意的，且翻滾軸502在另一實(shí)施例中可W構(gòu)成不同 的軸。
[0093] 圖5B描繪了飛行器530的示例俯仰軸504。飛行器530可W包括致動(dòng)器534A-534D， 致動(dòng)器534A-534D定位成圍繞飛行器530的俯仰軸504施加扭矩推力。為了在負(fù)方向上俯仰 飛行器530，致動(dòng)器534A和534C可W提供推力，而致動(dòng)器534B和534D可W空閑。可替代地，通 過使得致動(dòng)器534B和534D提供推力而使得致動(dòng)器534A和534C空閑，飛行器530可W在正方 向上俯仰。利用致動(dòng)器534A-534D為飛行器530提供俯仰控制在懸停飛行期間會(huì)是有用的， 在該期間，飛行器530的尾翼可W不被配置成提供圍繞飛行器530的俯仰軸504的扭矩。應(yīng)該 指出的是，正俯仰和負(fù)俯仰W及俯仰軸504的定義是任意的，而不意在限制。俯仰軸504在另 一實(shí)施例中可W構(gòu)成不同的軸。
[0094] 圖5C描繪了飛行器530的示例偏航軸506。飛行器530可W包括致動(dòng)器534A-534D， 致動(dòng)器534A-534D定位成圍繞飛行器530的偏航軸506提供扭矩推力。為了在負(fù)方向上使飛 行器530偏航，致動(dòng)器534C和534D可W提供推力，而致動(dòng)器534A和534B是空閑的?？商娲?， 通過使得致動(dòng)器534A和534B提供推力而使得致動(dòng)器534C和534D空閑，飛行器530可W在正 方向上偏航。利用致動(dòng)器534A-534D提供偏航控制在懸停飛行期間會(huì)是有用的，在該期間， 飛行器530的垂直穩(wěn)定翼可W不被配置成提供圍繞飛行器530的偏航軸506的扭矩。應(yīng)該指 出的是，正偏航和負(fù)偏航W及偏航軸506的定義是任意的，而不意在限制。偏航軸506在另一 實(shí)施例中可W構(gòu)成不同的軸。
[00M]圖6A描繪了飛行器630的俯仰軸602、尾翼636和視風(fēng)650的示例。有時(shí)，改變飛行器 630的俯仰角會(huì)是有用的。為了改變飛行器630的俯仰角并保存否則由飛行器630的致動(dòng)器 消耗的電力，尾翼636可W被配置成將尾翼636的表面取向成面向視風(fēng)650,從而視風(fēng)650向 尾翼636施加拖曳力。拖曳力可W導(dǎo)致扭矩力矩（torque moment)，該扭矩力矩使得飛行器 630相對于俯仰軸602在圖6A中所指示的方向上旋轉(zhuǎn)。
[0096] 圖6B描繪了飛行器630的俯仰軸602、尾翼636和視風(fēng)650的示例。有時(shí)，改變飛行器 630的俯仰角會(huì)是有用的。為了改變飛行器630的俯仰角并保存否則由飛行器630的致動(dòng)器 消耗的電力，尾翼636可W被配置成將尾翼636的表面取向成面向基本上垂直于視風(fēng)650,從 而視風(fēng)650向尾翼636施加升力652。升力652可W導(dǎo)致扭矩力矩，該扭矩力矩使得飛行器630 相對于俯仰軸602在圖6B中所指示的方向上旋轉(zhuǎn)。
[0097] 圖7是根據(jù)在此描述的至少一些實(shí)施例的用于確定使得系繩在地面上方沿著懸鏈 線路徑展開的飛行器的軌跡和取向的示例方法700的方框圖。圖7中所示的方法700提供了 方法的實(shí)施例，該方法例如可W與計(jì)算裝置一起使用。方法700的功能可W通過計(jì)算裝置的 處理器、通過計(jì)算裝置完全執(zhí)行，或者可W分布在多個(gè)處理器或多個(gè)計(jì)算裝置和/或服務(wù)器 之間。在一些示例中，計(jì)算裝置可W從計(jì)算裝置的傳感器接收信息，或者在計(jì)算裝置是服務(wù) 器的情況下，信息可W從收集信息的另一裝置接收到。
[0098] 方法700可W包括一個(gè)或多個(gè)操作、功能或動(dòng)作，如702-710的一個(gè)或多個(gè)方塊所 圖示。雖然方塊W特定順序圖示出，但是運(yùn)些方塊在一些情況下可W并行執(zhí)行和/或W不同 于在此所述的順序執(zhí)行。而且，基于期望的實(shí)現(xiàn)方式，各個(gè)方塊可W結(jié)合成較少的方塊，劃 分成額外的方塊和/或被去除。
[0099] 另外，對于方法700W及在此公開的其他過程和方法而言，流程圖示出了本實(shí)施例 的一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式的功能和操作。在運(yùn)點(diǎn)上，每個(gè)方塊可W表示程序代碼的模塊、片段 或一部分，所述程序代碼可W包括可由處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)指令，W用于實(shí)現(xiàn)過程中 的特定邏輯功能或步驟。程序代碼可W存儲(chǔ)在任何類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，諸如例如包 括盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可W包括非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如例 如在短時(shí)間段內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，像寄存器存儲(chǔ)器、處理器高速緩存和隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器(RAM)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可W包括非暫態(tài)介質(zhì)，諸如例如次級或永久長期存儲(chǔ)裝 置，像只讀存儲(chǔ)器(ROM)、光盤或磁盤或者致密盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也 可W是任何其他易失性或非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)。例如，可W考慮計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是計(jì)算機(jī)可 讀存儲(chǔ)介質(zhì)、有形存儲(chǔ)裝置或其他制造品。
[0100] 另外，對于方法700和在此公開的其他過程和方法而言，圖7中的每一個(gè)方塊可W 表示電路，所述電路被布線W執(zhí)行過程中的特定邏輯功能。
[0101] 在方塊702,方法700包括確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力，該飛行器經(jīng)由系繩禪接 到地面站。處理器可W利用拖曳力方程，如方程[1]來確定拖曳力。更具體地說，處理器可W 基于拖曳力和空氣密度之間、拖曳力和飛行器的參考面積之間、拖曳力和拖曳系數(shù)之間或 者拖曳力和視風(fēng)的速度的平方之間的比例性，來計(jì)算拖曳力。拖曳系數(shù)可W指示飛行器對 于對抗(against)飛行器的表面移動(dòng)的空氣的阻力，并可W取決于飛行器的形狀或視風(fēng)的 速度。
[0102] 在方塊704,方法700包括，基于拖曳力和系繩的重量，確定飛行器到地面站的順風(fēng) 點(diǎn)的軌跡，從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開。懸鏈線路 徑可W表示在系繩在第一端部處由地面站支撐且在第二端部處由飛行器支撐的同時(shí)作用 在系繩上的重力引起的系繩的形狀。處理器可W通過確定平行于視風(fēng)的方向的軌跡的方位 角來確定軌跡。處理器可W進(jìn)一步確定一系列高度，該一系列高度對應(yīng)于沿著方位角的系 繩的一系列水平位置。
[0103] 處理器可W基于拖曳力方程和懸鏈線方程，如方程[1]-[引來確定軌跡，從而在視 風(fēng)中行進(jìn)該軌跡的飛行器使得系繩的張力具有基本上等于視風(fēng)的拖曳力的水平分量。W運(yùn) 種方式，該軌跡可W被優(yōu)化，從而系繩被保持在最小高度上方，視風(fēng)在水平方向上推動(dòng)飛行 器，并且飛行器的致動(dòng)器提供基本上垂直于地面的垂直推力。由處理器確定的軌跡也可W 使得系繩的張力具有等于系繩的一部分的重量的垂直分量。即，行進(jìn)該軌跡的飛行器可W 約束系繩不接觸地面或者不掉落到特定高度之下，但是不會(huì)要求由致動(dòng)器提供在系繩上施 加額外的張力的推力。
[0104] 行進(jìn)該軌跡的飛行器也可W使得系繩的第一部分占據(jù)懸鏈線路徑上先前由系繩 的第二部分占據(jù)的位置。隨著飛行器行進(jìn)該軌跡并增加飛行器距地面站的距離，系繩可W 由地面站放出，W適應(yīng)飛行器距地面站的增大的距離。由地面站和飛行器懸掛的系繩的總 體形狀隨著系繩被放出除了鄰近飛行器的懸鏈線路徑的額外部分可W增加到系繩的先前 路徑上W外可W保持不變。W運(yùn)種方式，一旦懸鏈線路徑上的位置已經(jīng)被系繩的一部分占 據(jù)，隨著系繩被放出，該位置就可W繼續(xù)被系繩的其他部分所占據(jù)。
[0105] 方法700也可W包括處理器接收表示地面站的水平位置、地面站的高度和系繩的 長度的數(shù)據(jù)。處理器然后可W基于系繩的長度和系繩的張力確定懸鏈線路徑，從而行進(jìn)該 懸鏈線路徑的飛行器使得系繩的張力大約等于視風(fēng)在飛行器上的拖曳力。張力可W在懸鏈 線的最小高度處出現(xiàn)。通過使得飛行器的致動(dòng)器所導(dǎo)致的系繩的張力最小，致動(dòng)器所耗盡 的能量可W最小化。處理器然后可W確定懸鏈線路徑的參數(shù)，所述參數(shù)使得懸鏈線路徑包 括由地面站的水平位置和地面站的高度限定的點(diǎn)。處理器也可W將運(yùn)些參數(shù)確定為使得懸 鏈線路徑的最小高度出現(xiàn)在由地面站的水平位置和地面站的順風(fēng)點(diǎn)所劃界的水平位置的 范圍之內(nèi)。處理器可W接收表示最小系繩高度的數(shù)據(jù)，并將運(yùn)些參數(shù)確定為使得懸鏈線路 徑的最小高度大約等于最小系繩高度。
[0106] 懸鏈線路徑可W由處理器基于方程[4](或方程[5])確定。（To)可W表示在懸鏈線 路徑的最低點(diǎn)處系繩的張力，或者在系繩上任意點(diǎn)處張力的水平分量。為了減小致動(dòng)器消 耗的能量，張力To可W大約等于方程[1]限定的視風(fēng)的拖曳力。（P)可W表示空氣的密度， (Cd)可W表示飛行器的拖曳系數(shù)，（A)可W表示飛行器的參考面積，而(V)可W表示視風(fēng)的 速度。在懸鏈線方程中，（μ)可W表示系繩的每單位長度的重量，（a)可W表示垂直調(diào)節(jié)參 數(shù)，（b)可W表示水平調(diào)節(jié)參數(shù)，化)表示高度，而(X)可W表示水平位置。
[0107] 例如，地面站的水平位置和地面站的高度可W分別為x = 0和h = 5。為了說明目的， 量值(Το/μ)可W等于1。在運(yùn)種情況下，懸鏈線方程可W取簡化形式，h = cosh(x-b)-(l-a)。 處理器然后可W確定參數(shù)(a)和(b)，從而在由x = 0表示的水平位置處系繩的高度是h = 5。 處理器可W首先確定(a),從而懸鏈線路徑的最小高度對應(yīng)于最小系繩高度。例如，為了得 到路徑的最小高度是h=l的懸鏈線路徑，處理器可W基于cosh(x-b)的最小值等于1來確定 (a)等于1。懸鏈線方程然后可W表示為h = cosh(x-b)。接著，通過求解方程5 = cosh(0-b)， 處理器可W確定(b)，從而在x = 0處的懸鏈線路徑的高度是h = 5。可W存在兩個(gè)運(yùn)樣的解方 程的(b)值，即，b - 2.29243和b --2.29243。處理器可W確定將(b)確定成2.29243將使得懸 鏈線路徑的最小高度出現(xiàn)在地面站和地面站的順風(fēng)點(diǎn)之間的位置（即，最小高度可W出現(xiàn) 在X軸的正X側(cè)）。在運(yùn)個(gè)示例中，（b)可W被處理器確定成2.29243。通過進(jìn)一步示例，參照圖 4,第Ξ示例懸鏈線路徑406可W描繪對應(yīng)于參數(shù)b = l和a = 2的懸鏈線路徑，而第四示例懸 鏈線路徑408可W描繪對應(yīng)于參數(shù)b = 3和a = 4的懸鏈線路徑。（要指出的是，在運(yùn)個(gè)示例中， X軸和h軸可W不共享公共比例）。于是，第Ξ示例懸鏈線路徑406在x = 0處的高度可W是h 3 2.543，而第四示例懸鏈線路徑408在X = 0處的高度可W是h - 13.068。
[0108] 處理器也可W基于系繩的長度、系繩的重量和拖曳力確定對應(yīng)于軌跡的端點(diǎn)的水 平位置和高度。一旦懸鏈線路徑被確定，懸鏈線路徑從水平位置XI到水平位置X2的弧長(S) 就可W利用方程[9]確定：
[0109]
[0110] 其中化)是方程[4]限定的懸鏈線路徑的高度。如果系繩的總長度已知，則方程[9] 中的（S)可W被設(shè)定成等于總系繩長度，并且在XI處的地面站和在X2處的地面站的順風(fēng)點(diǎn)之 間的水平距離可W被確定。為了說明目的，地面站可W具有x = 〇 = xi的水平位置，系繩可W 具有為50的長度，且(a)可W等于2而(b)可W等于1，從而得到方程[10]:
[0111] h(x)=cosh(χ-1)-(1-2) [10]
[0112] 在運(yùn)種情況下，軌跡的端點(diǎn)將利用W下方程確定：
[0113]
[0114] 對方程[11]的解可W是X2 - 5.582。懸鏈線路徑的端點(diǎn)的高度化)可W由處理器利 用方程[4 ]和端點(diǎn)的水平位置來確定。在X2 = 5.582的情況下，h可W大約為49.86。
[0115] 在方塊706,方法700包括確定飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)軌跡的取向，從而飛行器 的致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力。處理器可W首先接收表示 致動(dòng)器被配置成相對于飛行器的軸提供推力的方向的數(shù)據(jù)。接著，處理器可W確定飛行器 相對于飛行器的軸的旋轉(zhuǎn)角度，W使得在該旋轉(zhuǎn)角度下，致動(dòng)器被配置成在基本上垂直于 地面的方向上提供垂直推力。換言之，處理器可W基于致動(dòng)器相對于飛行器的相對取向確 定飛行器的取向，W使得致動(dòng)器被配置成提供垂直于地面的基本向下的推力。將致動(dòng)器的 推力限制在垂直方向上可允許飛行器依賴于視風(fēng)的力而在水平方向上行進(jìn)。
[0116] 在方塊708,方法700包括基于飛行器的軌跡和重量來確定用于在該取向下飛行器 行進(jìn)軌跡的垂直推力。處理器也可W接收表示飛行器的重量、位置和垂直速度W及由飛行 器支撐的系繩的一部分的重量的數(shù)據(jù)。利用運(yùn)些數(shù)據(jù)，處理器可W基于飛行器的重量和由 飛行器支撐的系繩的該部分的重量確定作用在飛行器上的重力。處理器可W基于系繩的每 單位長度的重量和系繩的該部分的長度來確定由飛行器支撐的系繩的該部分的重量。處理 器可W接著基于飛行器的位置和垂直速度確定飛行器的垂直加速度，其中飛行器實(shí)現(xiàn)該垂 直加速度和拖曳力水平推動(dòng)飛行器使得飛行器遵循軌跡。最后，處理器可W基于抵消向下 的力并實(shí)現(xiàn)垂直加速度的力來確定垂直推力。
[0117] 在方塊710,方法700包括提供指令W使得飛行器的致動(dòng)器提供垂直推力，W沿著 軌跡移動(dòng)飛行器。處理器可W向致動(dòng)器或飛行器的控制致動(dòng)器的控制系統(tǒng)提供指令。
[0118] 處理器可W進(jìn)一步接收指示飛行器的初始取向W及視風(fēng)的速度和方向的數(shù)據(jù)。處 理器可W使用運(yùn)些數(shù)據(jù)來確定尾翼相對于視風(fēng)的方向的位置，所述尾翼的位置被配置成使 得視風(fēng)產(chǎn)生圍繞飛行器的俯仰軸的旋轉(zhuǎn)力。該旋轉(zhuǎn)力可W被配置成將飛行器從初始取向旋 轉(zhuǎn)到懸停取向。如圖6A和6B中所示和所描述的，飛行器的尾翼636可W被配置成在飛行器處 于懸停取向的同時(shí)提供俯仰控制。尾翼636可W通過對尾翼進(jìn)行取向W使得視風(fēng)產(chǎn)生對抗 尾翼的拖曳力而在第一方向上提供俯仰控制。拖曳力可W在第一方向上圍繞飛行器的俯仰 軸產(chǎn)生俯仰力矩，如圖6A中所示。尾翼可W通過對尾翼進(jìn)行取向W使得視風(fēng)產(chǎn)生對抗尾翼 的升力而在第二方向上提供俯仰控制。升力可W在第二方向上圍繞飛行器的俯仰軸產(chǎn)生俯 仰力矩，如圖6B中所示。最后，處理器可W向飛行器的控制系統(tǒng)(或地面站)提供指令W移動(dòng) 尾翼，從而提供將飛行器旋轉(zhuǎn)到懸停取向的旋轉(zhuǎn)力。
[0119] 尾翼可W被配置成基于實(shí)現(xiàn)闊值速度，如15米每秒的視風(fēng)來產(chǎn)生升力?；诮邮?來自飛行器的傳感器的視風(fēng)的速度大于或等于闊值速度的通知，處理器可W提供指令W移 動(dòng)尾翼，從而提供旋轉(zhuǎn)力。除非視風(fēng)具有大于闊值速度的速度，否則尾翼可W不被配置成提 供升力，其在飛行器處于懸停取向時(shí)被配置用于飛行器的俯仰控制。沿著懸鏈線路徑部署 飛行器并且利用尾翼進(jìn)行俯仰控制可W增加額定致動(dòng)器輸出和最大致動(dòng)器輸出之間的裕 度，由此增加飛行器響應(yīng)于導(dǎo)致偏離懸鏈線路徑或飛行器的特定姿態(tài)的干擾(例如，強(qiáng)風(fēng)） 的能力。
[0120] 應(yīng)該理解的是，在此描述的布置僅出于示例的目的。運(yùn)樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解 到可W替代地使用其他布置和其他元件(例如，機(jī)器、接口、功能、順序、和功能分組等），并 且根據(jù)期望結(jié)果，一些元件完全可W省略。此外，所描述的很多元件是功能實(shí)體，其可W實(shí) 現(xiàn)為分立的或分布式的部件或結(jié)合其他部件W任何適當(dāng)?shù)慕M合和位置實(shí)現(xiàn)，或者可W組合 被描述為獨(dú)立結(jié)構(gòu)的其他結(jié)構(gòu)元件。
[0121] 雖然在此已經(jīng)公開了各種方面和實(shí)施例，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言其他方面和 實(shí)施例將是顯然的。在此公開的各種方面和實(shí)施方式是出于說明的目的，而非意在限制，且 真實(shí)范圍由所附權(quán)利要求書、連同運(yùn)種權(quán)利要求被授權(quán)的等價(jià)物的全部范圍指示。還要理 解的是，在此使用的術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非意在限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種方法，包括： 確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力，其中所述飛行器經(jīng)由系繩耦接到地面站； 基于所述拖曳力和所述系繩的重量，確定所述飛行器到所述地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡， 從而行進(jìn)該軌跡的飛行器使得所述系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開； 確定所述飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)所述軌跡的取向，從而所述飛行器的致動(dòng)器被配置 成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力； 基于所述飛行器的軌跡和重量，確定用于在該取向下所述飛行器在視風(fēng)中行進(jìn)所述軌 跡的垂直推力；以及 提供指令以使得所述飛行器的致動(dòng)器提供所述垂直推力，以沿著所述軌跡移動(dòng)所述飛 行器。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述視風(fēng)的拖曳力包括： 基于空氣的密度、飛行器的參考面積或者視風(fēng)的速度確定所述拖曳力。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述視風(fēng)的拖曳力包括： 基于拖曳系數(shù)確定拖曳力，其中所述拖曳系數(shù)指示所述飛行器的表面對于對抗該表面 移動(dòng)的空氣的阻力。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述懸鏈線路徑表示在所述系繩在第一端部處由所 述地面站支撐且在第二端部處由所述飛行器支撐的同時(shí)由作用在系繩上的重力導(dǎo)致的系 繩的形狀。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡包括： 確定用于所述軌跡的方位角；以及 確定沿著由所述方位角限定的線對應(yīng)于地面上的水平位置的高度。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡包括： 確定所述軌跡從而行進(jìn)所述軌跡的飛行器使得所述系繩的張力具有基本上等于拖曳 力的水平分量。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡包括： 確定所述軌跡從而行進(jìn)所述軌跡的飛行器使得所述系繩的張力具有基本上等于所述 系繩的重量的垂直分量。8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡包括： 確定所述軌跡從而行進(jìn)所述軌跡的飛行器使得所述系繩的第一部分占據(jù)先前由所述 系繩的第二部分占據(jù)的懸鏈線路徑上的位置。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述系繩耦接到所述地面站，且確定所述飛行器的 軌跡包括： 接收表示所述地面站的水平位置、所述地面站的高度和所述系繩的長度的數(shù)據(jù)； 基于所述系繩的長度和所述系繩的張力確定所述懸鏈線路徑，其中所述系繩的張力大 約等于所述拖曳力；以及 確定所述懸鏈線路徑的參數(shù)，從而所述懸鏈線路徑包括由所述地面站的水平位置和所 述地面站的高度限定的點(diǎn)，并且所述懸鏈線路徑的最小高度出現(xiàn)在由所述地面站的水平位 置和所述地面站的順風(fēng)點(diǎn)劃界的水平位置的范圍內(nèi)。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡還包括： 接收表示最小系繩高度的數(shù)據(jù)；以及 確定所述懸鏈線路徑的參數(shù)，從而所述懸鏈線路徑的最小高度大約等于最小系繩高 度。11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡還包括： 基于所述系繩的長度、所述系繩的重量和拖曳力確定對應(yīng)于所述軌跡的端點(diǎn)的水平位 置。12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述飛行器的軌跡包括： 基于所述系繩的長度、所述系繩的重量和拖曳力確定對應(yīng)于所述軌跡的端點(diǎn)的高度。13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定取向以在視風(fēng)中行進(jìn)所述軌跡包括： 接收表示所述致動(dòng)器被配置成相對于所述飛行器的軸提供推力的方向的數(shù)據(jù)；以及 確定飛行器相對于所述飛行器的軸的旋轉(zhuǎn)角，從而在所述飛行器的旋轉(zhuǎn)角，致動(dòng)器被 配置成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力。14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定用于飛行器的垂直推力包括： 接收表示飛行器的重量、位置和垂直速度的數(shù)據(jù)； 接收表示由所述飛行器支撐的系繩的一部分的重量的數(shù)據(jù)； 基于所述飛行器的重量和所述系繩的該部分的重量確定作用在所述飛行器上的重力； 基于所述飛行器的位置和垂直速度確定所述飛行器的垂直加速度，其中，飛行器實(shí)現(xiàn) 所述垂直加速度和拖曳力水平推動(dòng)所述飛行器使得所述飛行器遵循所述軌跡；以及 基于抵消所述重力并實(shí)現(xiàn)所述垂直加速度的力，確定垂直推力。15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述飛行器包括尾翼并參與懸停飛行，并且所述方 法還包括： 接收指示所述飛行器的初始取向以及所述視風(fēng)的速度和方向的數(shù)據(jù)； 確定所述尾翼相對于所述視風(fēng)的方向的位置，所述尾翼的位置被配置成使得所述視風(fēng) 產(chǎn)生圍繞所述飛行器的俯仰軸的旋轉(zhuǎn)力，以將飛行器從所述初始取向旋轉(zhuǎn)到懸停取向；以 及 提供指令以移動(dòng)所述尾翼從而提供將飛行器旋轉(zhuǎn)到懸停取向的旋轉(zhuǎn)力。16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，提供指令以移動(dòng)所述尾翼從而提供將飛行器旋轉(zhuǎn) 到懸停取向的旋轉(zhuǎn)力包括： 基于接收到視風(fēng)的速度足以產(chǎn)生所述旋轉(zhuǎn)力的通知而提供所述指令。17. -種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)有指令，所述指令當(dāng)被包括一個(gè)或多個(gè)處理 器的計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算裝置執(zhí)行功能，包括： 確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力，其中所述飛行器經(jīng)由系繩耦接到地面站； 基于所述拖曳力和所述系繩的重量，確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡，從而行進(jìn) 該軌跡的飛行器使得所述系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開； 確定所述飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)所述軌跡的取向，從而所述飛行器的致動(dòng)器被配置 成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力； 基于所述飛行器的軌跡和重量，確定用于所述飛行器在所述取向下在視風(fēng)中行進(jìn)所述 軌跡的垂直推力；以及 提供指令以使得所述飛行器的致動(dòng)器提供所述垂直推力，從而使所述飛行器沿著所述 軌跡移動(dòng)。18. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)存儲(chǔ)器，其中，所述功能還包括： 接收指示所述飛行器的初始取向以及所述視風(fēng)的速度和方向的數(shù)據(jù)； 確定尾翼相對于視風(fēng)的方向的位置，所述尾翼的位置被配置成使得所述視風(fēng)產(chǎn)生圍繞 所述飛行器的俯仰軸的旋轉(zhuǎn)力，以將所述飛行器從所述初始取向旋轉(zhuǎn)到懸停取向；以及 提供指令以移動(dòng)所述尾翼，從而提供將所述飛行器旋轉(zhuǎn)到懸停取向的旋轉(zhuǎn)力。19. 一種系統(tǒng)，包括： 一個(gè)或多個(gè)處理器；以及 存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器被配置成存儲(chǔ)指令，所述指令當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所 述系統(tǒng)執(zhí)行功能，包括： 確定視風(fēng)在飛行器上的拖曳力，其中所述飛行器經(jīng)由系繩耦接到地面站； 基于所述拖曳力和所述系繩的重量，確定飛行器到地面站的順風(fēng)點(diǎn)的軌跡，從而行進(jìn) 該軌跡的飛行器使得所述系繩在地面上方沿著懸鏈線路徑展開； 確定所述飛行器用于在視風(fēng)中行進(jìn)所述軌跡的取向，從而所述飛行器的致動(dòng)器被配置 成在基本上垂直于地面的方向上提供垂直推力； 基于所述軌跡和所述飛行器的重量，確定用于所述飛行器在所述取向下在視風(fēng)中行進(jìn) 所述軌跡的垂直推力；以及 提供指令以使得所述飛行器的致動(dòng)器提供所述垂直推力，從而使所述飛行器沿著所述 軌跡移動(dòng)。20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中確定用于所述飛行器的垂直推力包括： 接收表示所述飛行器的重量、位置和垂直速度的數(shù)據(jù)； 接收表示由所述飛行器支撐的系繩的一部分的重量的數(shù)據(jù)； 基于所述飛行器的重量和所述系繩的該部分的重量確定作用在所述飛行器上的重力； 基于所述飛行器的位置和垂直速度確定所述飛行器的垂直加速度，其中飛行器實(shí)現(xiàn)所 述垂直加速度和拖曳力水平推動(dòng)所述飛行器使得所述飛行器遵循所述軌跡；以及 基于抵消所述重力并實(shí)現(xiàn)所述垂直加速度的力確定所述垂直推力。
【文檔編號(hào)】B64C31/06GK105848998SQ201480069966
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月10日
【發(fā)明人】E.C.查布
【申請人】谷歌公司