(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024032770
(43)【公開日】2024-03-12
(54)【発明の名称】無人航空ビークル（ＵＡＶ）着陸システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G08G 5/02 20060101AFI20240305BHJP
B64C 13/18 20060101ALI20240305BHJP
B64U 10/13 20230101ALI20240305BHJP
B64F 1/36 20240101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
G08G5/02 A
B64C13/18 Z
B64U10/13
B64F1/36
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024002597
(22)【出願日】2024-01-11
(62)【分割の表示】P 2018197469の分割
【原出願日】2018-10-19
(31)【優先権主張番号】15/806,987
(32)【優先日】2017-11-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(74)【代理人】
【識別番号】100163522
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 晋平
(74)【代理人】
【識別番号】100154922
【弁理士】
【氏名又は名称】崔 允辰
(72)【発明者】
【氏名】ミリー・イレーネ・スターリング
(72)【発明者】
【氏名】マシュー・ビー・ヘンドリアン
(72)【発明者】
【氏名】キャッシュ・ニール・ジョンソン
(72)【発明者】
【氏名】ジェレミー・リチャーズ
(57)【要約】
【課題】無人航空ビークル（UAV）着陸システムおよび方法を提供する。
【解決手段】目的地（202）で無人航空ビークル（UAV）（102）を着陸させるシステム（100）は、UAV（102）が目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じてUAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている、着陸調整制御ユニット（114）を含む。通常動作モードは、目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含む。着陸モードは、目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含む。
【選択図】図1
【解決手段】目的地（202）で無人航空ビークル（UAV）（102）を着陸させるシステム（100）は、UAV（102）が目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じてUAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている、着陸調整制御ユニット（114）を含む。通常動作モードは、目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含む。着陸モードは、目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含む。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
目的地（202）で無人航空ビークル（UAV）（102）を着陸させるシステム（100）であって、前記システムは、
前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている着陸調整制御ユニット（114）であって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、着陸調整制御ユニット（114）
を備える、システム。
前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている着陸調整制御ユニット（114）であって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、着陸調整制御ユニット（114）
を備える、システム。
【請求項2】
前記UAV（102）とは別の異なる監視ステーション（104）をさらに備え、前記監視ステーション（104）は前記着陸調整制御ユニット（114）を含む、請求項1に記載のシステム（100）。
【請求項3】
前記監視ステーション（104）は前記目的地（202）にある、請求項2に記載のシステム（100）。
【請求項4】
前記UAV（102）をさらに備え、前記UAV（102）は前記着陸調整制御ユニット（114）を含む、請求項1に記載のシステム（100）。
【請求項5】
前記着陸調整制御ユニット（114）は、前記UAV（102）を前記着陸場（200）に自動的に着陸させるために、前記着陸モードにある前記UAV（102）の動作制御を引き継ぐように構成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項6】
前記着陸調整制御ユニット（114）は、前記着陸命令を前記UAV（102）に送信するように構成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項7】
前記着陸命令は、前記UAV（102）の動作制御ユニット（106）に記憶されている、請求項1から6のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項8】
前記UAV（102）は、前記着陸調整制御ユニット（114）からの信号を検出するように構成されている信号センサ（113）を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項9】
目的地（202）で無人航空ビークル（UAV）（102）を着陸させる方法であって、前記方法は、
着陸調整制御ユニット（114）を使用して、前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるステップであって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、ステップ
を含む、方法。
着陸調整制御ユニット（114）を使用して、前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるステップであって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、ステップ
を含む、方法。
【請求項10】
前記着陸調整制御ユニット（114）を前記UAV（102）とは別の異なる監視ステーション（104）に配置するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記UAV（102）の中に前記着陸調整制御ユニット（114）を配置するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記着陸調整制御ユニット（114）を使用することは、前記UAV（102）を前記着陸場（200）に自動的に着陸させるために、前記着陸モードにある前記UAV（102）の動作制御を引き継ぐことを含む、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記着陸調整制御ユニット（114）を使用することは、前記着陸命令を前記UAV（102）に送信することを含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記UAV（102）の動作制御ユニット（106）に前記着陸命令を記憶させるステップをさらに含む、請求項9から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記UAV（102）の信号センサ（113）を用いて前記着陸調整制御ユニット（114）からの信号を検出するステップをさらに含む、請求項9から14のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、主に無人航空ビークル（UAV）を着陸させるためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、効率的かつ秩序ある方法でUAVを目的地で自動的に着陸させるためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
UAV（空中ドローンとしても知られる）は、企業および個人にとって急速にアクセス可能になってきている。たとえば、特定の企業は、顧客に製品を配達するためにUAVを利用することができる。別の例として、個人が娯楽目的でUAVを飛ばすこともできる。
【0003】
特定の箇所の空域は、比較的多数のUAVで混雑する可能性がある。さらに、特定の空域は、安全のために規制されている場合がある。たとえば、空港、プロスポーツイベントなどの周囲の空域はその中でUAVの数を制限するように規制されている場合がある。
【0004】
また、多くのUAVが一日のうちに特定の箇所に到着する可能性がある。たとえば、大都市圏などでは、様々な企業関連のUAVが空港またはその付近の箇所に到着する可能性がある。理解できるように、多数のUAVが特定の箇所に到着することで、その箇所またはその付近でUAVに互いにまたは他のビークル（民間航空機など）を妨害させる可能性がある。
【0005】
UAVは、特定の箇所の付近で飛行したり、そこに着陸したりすることを禁止されている場合がある。通常、UAVの着陸が許可される地域では、UAVを着陸させるために人間の介入が必要とされる。使用の増加に伴い、UAVは、空域内の民間航空機の数を上回る可能性がある。したがって、将来的には、UAV交通量の人間ベースの管理および制御は、不可能ではないとしても困難であると判明するだろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特定の箇所でのUAVの到着を調整するシステムおよび方法の必要性が存在する。さらに、特定の箇所でUAVを自動的かつ安全に着陸させるためのシステムおよび方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
これらの必要性を念頭に置いて、本開示の特定の実施形態は、無人航空ビークル（UAV）を目的地に着陸させるためのシステムを提供する。システムは、UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成された、着陸調整制御ユニットを含む。通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含む。着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む。着陸シーケンスは、1つ以上の保持パターンを含んでもよい。
【0008】
システムは、UAVとは別の異なる監視ステーションを含んでもよい。監視ステーションは、着陸調整制御ユニットを含んでもよい。監視ステーションは目的地にあってもよい。少なくとも1つの別の実施形態において、UAVは着陸調整制御ユニットを含む。
【0009】
少なくとも1つの実施形態において、着陸調整制御ユニットは、UAVを着陸場に自動的に着陸させるために、着陸モードにあるUAVの動作制御を引き継ぐように構成されている。少なくとも1つの実施形態において、着陸調整制御ユニットは、着陸命令をUAVに送信するように構成されている。
【0010】
着陸命令は、UAVの動作制御ユニットに記憶されてもよい。UAVは、着陸調整制御ユニットからの信号を検出するように構成された信号センサを含んでもよい。
【0011】
本開示の特定の実施形態は、無人航空ビークル（UAV）を目的地に着陸させるための方法を提供する。方法は、UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替えるために着陸調整制御ユニットを使用するステップを含む。通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含む。着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む。
【0012】
方法は、UAVとは別の異なる監視ステーションの中に着陸調整制御ユニットを配置するステップを含んでもよい。場合により、方法は、UAVの中に着陸調整制御ユニットを配置するステップを含んでもよい。
【0013】
本開示の特定の実施形態は、無人航空ビークル（UAV）を目的地に着陸させるためのシステムを提供する。システムは、目的地に到着する複数のUAVを含む。着陸調整制御ユニットは、UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている。通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含む。着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む。着陸調整制御ユニットは、着陸場において複数のUAVに着陸順序を自動的に提供するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本開示の例示的な実施形態による、UAV着陸システムのボックス図である。
【図2】本開示の例示的な実施形態による、目的地の着陸場でのUAVの到着および着陸を調整するように構成されたUAV着陸システムの概略図である。
【図3】本開示の例示的な実施形態による、UAVの上面図である。
【図4】本開示の例示的な実施形態による、UAV着陸方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
上記の概要、ならびに以下の特定の実施形態の詳細な説明は、添付図面と併せて読めばよりよく理解されるであろう。本明細書で使用される際に、単語「a」または「an」が先行する要素またはステップは、複数の要素またはステップを必ずしも除外しないと理解されるべきである。さらに、「一実施形態」への言及は、列挙された形態をも組み込む追加実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図しない。また、逆のことが明示されない限り、特定の条件を有する1つまたは複数の要素を「備える」または「有する」実施形態は、その条件を持たない追加要素を含むことができる。
【0016】
本開示の実施形態は、固定の箇所での1つ以上の無人航空ビークル（UAV）の到着、および固定の箇所でのUAVのシーケンス着陸を調整するシステムおよび方法を提供する。本開示の特定の実施形態は、指定されたUAVポートなどの特定の着陸箇所でのUAVの接近および到着を制御するように構成された、無人航空ビークル（UAV）着陸システムおよび方法を提供する。少なくとも1つの実施形態では、UAV着陸システムおよび方法は、規定された規制空域の中でUAVを着陸モードに切り替えるように構成された着陸調整制御ユニットを含む。たとえば、UAVは、着陸箇所までの所定距離内に侵入すると、着陸モードに切り替えられてもよい。所定距離は、たとえば50フィート、100フィート、200フィート、またはそれ以上であってもよい。
【0017】
少なくとも1つの実施形態において、UAVは通常動作モードで任務を開始し、UAVは既知の通常の方法で着陸箇所を含む目的地に向かって飛行および航行する。通常動作モードにおいて、UAVは、UAVを目的地まで飛行および航行させる予めプログラムされた命令に従って、動作および飛行する。UAVが目的地の着陸箇所の上および周囲の規制空域に侵入するのに応じて、UAVは着陸モードに切り替わる。着陸モードでは、UAVは、着陸調整制御ユニットによって出力された着陸命令を検出および受信することができる。たとえば、着陸命令は、赤外線信号、超音波信号、無線信号などによって送信されてもよい。着陸命令は、目的地付近の現在の天候および交通状況に依存して変更されることがある。あるいは、UAVは、着陸命令を受信する代わりに（または着陸命令を検出および受信する代わりに）、着陸命令が予めプログラムされていてもよい。
【0018】
本開示の実施形態は、UAVの任務に対する柔軟性および自発性を許容しながら、UAVを安全に空域に統合するUAV着陸システムおよび方法を提供する。本開示の実施形態は、UAV交通量を制御するために人間を必要としない、自動UAV着陸システムおよび方法を提供する。
【0019】
図1は、本開示の例示的な実施形態による、UAV着陸システム100のボックス図である。UAV着陸システム100は、UAV102および監視ステーション104を含む。監視ステーション104は、UAV102が着陸する特定の箇所またはその付近にあってもよい。監視ステーション104は、赤外線、レーザー、超音波、無線、および／またはその他の無線信号などを通じて、UAV102と通信するように構成されている。
【0020】
UAV102は、1つ以上の有線または無線接続などを通じて、推進システム108、通信装置110、および位置センサ112と動作可能に結合された、動作制御ユニット106を含む。推進システム108は、1つ以上のターボファンエンジン、1つ以上のプロペラ、1つ以上のロータ（ヘリコプタで使用されるような）などを含んでもよい。通信装置110は、無線通信信号を送受信するように構成された、アンテナ、トランシーバ、無線装置、カメラなどであってもよい。位置センサ112は、たとえば目的地に対するUAVの位置を検出および判断するように構成された、全地球測位システム（GPS）装置などのナビゲーション装置であってもよい。
【0021】
監視ステーション104は、目的地またはその付近の地上ステーションであってもよい。場合により、監視ステーション104は、目的地から離れて位置してもよい。別の例として、監視ステーション104は、航空機、船舶、宇宙船などに搭載されてもよい。少なくとも1つの実施形態において、監視ステーション104は、静止衛星に搭載されてもよい。
【0022】
監視ステーション104は、アンテナ、トランシーバ、無線装置、カメラなどの通信装置116、および／または無線通信信号を送受信するように構成されたものと動作可能に結合された、着陸調整制御ユニット114を含む。たとえば、着陸調整制御ユニット114は、通信装置116を通じてUAV102に着陸命令を送信してもよい。UAV102および監視ステーション104は、それぞれの通信装置110および116を通じて互いに通信する。場合により、着陸調整制御ユニット114は、監視ステーション104の中ではなく、UAV102に搭載されてもよい。
【0023】
動作中、UAV102は、通常動作モードに従って出発地から目的地に向かって出発するが、そのための命令は動作制御ユニット106のメモリ（および／または動作制御ユニット106に結合されたメモリ）に記憶されてもよい。通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含む。たとえば、通常動作モードでは、UAV102は、飛行計画に従って目的地に向かって飛行および航行する。
【0024】
UAV102が目的地に関連する規制空域に侵入すると、UAV102は通常動作モードから着陸モードに切り替わる。着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む。たとえば、UAV102が（位置センサ112によって検出されたUAV102の位置によって判断される）規制空域に侵入すると、着陸調整制御ユニット114は着陸モード信号をUAV102に出力してもよい。UAV102は、監視ステーション104から着陸モード信号を受信する。動作制御ユニット106は、着陸モード信号を受信し、UAV102を着陸モードに切り替える。
【0025】
少なくとも1つの実施形態において、監視ステーションから出力された着陸モード信号は、着陸シーケンスのための命令を含む。少なくとも1つの実施形態において、動作制御ユニット106は、着陸シーケンスのための命令で予めプログラムされており、監視ステーションからの着陸モード信号は、単純にUAV102の動作制御ユニット106を通常動作モードから着陸モードに切り替えさせる。少なくとも1つの実施形態において、動作制御ユニット106が着陸モードに切り替わるとき、着陸調整制御ユニット114は、目的地においてUAV102を自動的に着陸させるためのUAV102の動作制御を引き継ぐ。
【0026】
着陸シーケンスは、UAV102の調整および制御された着陸を提供する。たとえば、着陸シーケンスは、目的地の着陸場での接近および着陸の前に、UAV102に所定時間（30秒など）の間、特定の高度（100フィートなど）での保持パターンを開始させ、その後UAVは所定時間（20秒など）の間、低い高度（50フィートなど）まで降下してもよい。着陸シーケンスは、示されているよりも長いまたは短い期間にわたって、追加の、少ない、および／または異なる保持パターンを含んでも（または保持パターンを含まなくても）よい。なお、記載された着陸シーケンスは単なる非限定的な例に過ぎないことを理解されたい。
【0027】
さらに、着陸シーケンスは、目的地に関連するUAV交通量に基づいて、異なるUAV102について異なってもよい。たとえば、多数のUAV102が目的地付近にいる場合、各UAV102の着陸シーケンスは異なる保持パターンを含んでもよい。別の例として、比較的少数のUAV102が目的地付近にいる場合、着陸シーケンスはいかなる保持パターンも含まなくてよいが、単純に直接接近および着陸手順を含んでもよい。
【0028】
図2は、本開示の例示的な実施形態による、目的地202の着陸場200でのUAV102a、102b、102c、および102dの到着および着陸を調整するように構成されたUAV着陸システム100の概略図である。図示されるように、UAV102a、102b、102c、および102dは、目的地202の付近にあり、着陸場200に着陸する予定である。図示されるより多くのまたは少ないUAVが目的地202の付近にあってもよい。
【0029】
規制空域204は、着陸場200の上および周囲の目的地202に画定される。規制空域204は、半球形の空間体積であってもよい。たとえば、規制空域204は、着陸場200の中心からの半径距離rによって画定されてもよい。半径距離rは、たとえば200フィートであってもよい。200フィートは単なる非限定的な例であることを理解されたい。半径距離rは、場合により、200フィートより長くても短くてもよい（1マイルまたは50フィートなど）。また、場合により、規制空域204は、半球以外の形状であってもよい。たとえば、規制空域204は、円筒形または円錐形であってもよい。
【0030】
図1および図2を参照すると、UAV102a、102b、102c、および102dは、規制空域204の外側では通常動作モードに従って目的地202に向かって飛行する。UAV102a、102b、102c、および102dが規制空域204に侵入すると（図1に示されるUAV102cなど）、UAV102a、102b、102c、および102dは着陸モードに切り替わる。上述のように、監視ステーション104は、規制空域204への侵入時に、UAV102a、102b、102c、および102dに着陸モード信号を出力してもよい。着陸調整制御ユニット114は、UAV102a、102b、102c、および102dが規制空域204に侵入した順序などに基づいて、着陸場200でのUAV102a、102b、102c、および102dの着陸を自動的に調整する。少なくとも1つの実施形態において、位置センサ112は、UAV102a、102b、102c、および102dの場所を判断する。着陸調整制御ユニット114は、UAV102a、102b、102c、および102dから送られた位置信号を受信する。少なくとも1つの実施形態において、監視ステーション104は、レーダ、衛星追跡、ADS-Bなどの別個の追跡システムを通じてUAV102a、102b、102c、および102dの位置を追跡してもよい。
【0031】
図示されるように、UAV102cは規制空域204内にある。このため、UAV102cは最初に着陸モードに切り替わり、したがって最初に着陸場200に着陸することができる。着陸順序は、UAV102a、102b、102c、および102dの各々が規制空域204に侵入する時間に基づいてもよい。場合により、着陸調整制御ユニット114は、総飛行時間、UAV102a、102b、102c、および102dの能力（たとえば、残電力、残燃料など）、気象条件、UAV102a、102b、102c、および102dの使用年数などの付加的要因に基づいて、UAV102a、102b、102c、および102dの着陸を調整してもよい。たとえば、着陸調整制御ユニット114は、UAV102a、102b、102c、および102dが他のものよりも長時間飛行していたか否かに基づいて、着陸待ち行列を並べ替えてもよい。このようにして、別のUAV102よりも後に規制空域204に侵入するUAV102が、この別のUAV102よりも先に着陸することがある。別の例として、着陸調整制御ユニット114は、飛行回数、UAVの相対的サイズ、出発地点などに基づいて、同時に規制空域204に侵入する複数のUAV102の着陸順序を調停してもよい。
【0032】
図1および図2に示されるように、着陸調整制御ユニット114は、監視ステーション104の中に収容されてもよい。場合により、UAV102a、102b、102c、および102dのうちの1つ以上が着陸調整制御ユニット114を含んでもよい。たとえば、UAV102a、102b、102c、および102dのうちの少なくとも1つの動作制御ユニット106は、着陸調整制御ユニット114を含んでもよい（または、着陸調整制御ユニット114は動作制御ユニット106と動作可能に結合されてもよい）。少なくとも1つの実施形態において、UAV102a、102b、102c、および102dの各々は、別個の着陸調整制御ユニット114を含んでもよい。このように、UAV着陸システム100は、別の異なる監視ステーション104を含まなくてもよい。代わりに、着陸調整制御ユニット114は少なくとも1つのUAV102a、102b、102c、および102dに搭載されてもよく、UAV102a、102b、102c、および102dはUAV102a、102b、102c、および102dの各々の着陸を調整するために相互に通信してもよい。
【0033】
本明細書に記載されるように、UAV102は、目的地202に向かって飛行および航行するために、規制空域204の外側では通常動作モードに従って動作する。UAV102が規制空域204に侵入するのに応じて、UAV102は着陸モードに切り替わる。UAV102は、メモリに記憶された着陸シーケンスのための命令を有してもよく、および／または着陸調整制御ユニット114から着陸シーケンスのための命令を受信してもよい。UAV102は、着陸場200に自動的に着陸するために、着陸シーケンスのための命令に従う。
【0034】
少なくとも1つの実施形態において、着陸調整制御ユニット114は、着陸場200に自動的に着陸させるために、着陸モードにあるUAV102の動作制御を引き継ぐ。たとえば、着陸シーケンスのための命令は着陸調整制御ユニット114のメモリ内に記憶されてもよく、単にUAV102に命令を送信する代わりに、着陸調整制御ユニット114は命令に従って着陸モードにあるUAV102を制御する。
【0035】
着陸調整制御ユニット114は、UAV102の到着および着陸のための1つ以上の手順を定義する命令を提供する。命令は、UAV102が規制空域204に侵入するのに応じて（UAV102が着陸場200まで所定距離までの所定距離内に侵入するときなど）、自動的に出力および／またはその他の方法で追従される。UAV102に割り当てられた各手順は、特定のUAV102の性能（現在の速度、距離、角度位置など）に適合することができる。
【0036】
再び図1を参照すると、少なくとも1つの実施形態において、UAV102は信号センサ113（超音波、赤外線、レーザー、またはその他のセンサなど）を含んでもよく、これは監視ステーション104によって出力された対応する信号を検出するように構成されてもよい。たとえば、UAV102が規制空域204に侵入すると、UAV102は着陸モードに切り替わり、監視ステーション104によって出力された信号をスキャンおよび検出するように信号センサ113を作動させる。UAV102が監視ステーション104によって出力された信号を受信するまで、UAV102は保持パターンであってもよい。監視ステーション104によって出力された信号は、着陸シーケンスのための命令を含んでもよい。UAV102が監視ステーション104からの信号を受信するのに応じて、UAV102はその後、受信した命令に基づいて着陸シーケンスを開始してもよい。場合により、UAV102は信号センサ113を含まなくてもよく、代わりに本明細書に記載されるように着陸調整制御ユニット114と通信状態にあってもよい。
【0037】
本明細書で使用される際に、用語「制御ユニット」、「中央処理装置」、「ユニット」、「CPU」、「コンピューター」などは、本明細書に記載される機能を実行することが可能なハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを含む、マイクロコントローラー、縮小命令セットコンピューター（RISC）、特定用途向け集積回路（ASIC）、論理回路、およびその他の回路またはプロセッサを使用するシステムを含む、いずれかのプロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースのシステムを含んでもよい。このようなものは単なる例示であり、したがって、決してそのような用語の定義および／または意味を限定するように意図するものではない。たとえば、動作制御ユニット106および着陸調整制御ユニット114は、本明細書に記載されるように、UAV102の動作を制御するように構成された1つ以上のプロセッサであってもよく、あるいはこれを含んでもよい。
【0038】
動作制御ユニット106および着陸調整制御ユニット114は、データを処理するために、1つ以上のデータ記憶装置または素子（1つ以上のメモリなど）に記憶された命令セットを実行するように構成されている。たとえば、動作制御ユニット106および着陸調整制御ユニット114は、1つ以上のメモリであってもよく、またはこれらに結合されてもよい。データ記憶装置は、所望のまたは必要なデータまたはその他の情報も記憶することができる。データ記憶装置は、処理機械の中の情報供給源または物理的メモリ素子の形態であってもよい。
【0039】
命令セットは、本明細書に記載される主題の様々な実施形態の方法およびプロセスなどの特定の動作を実行するように処理機械としての動作制御ユニット106および着陸調整制御ユニット114に命令する、様々なコマンドを含むことができる。命令セットは、ソフトウェアプログラムの形態であってもよい。ソフトウェアは、システムソフトウェアまたはアプリケーションソフトウェアなど、様々な形態であってもよい。さらに、ソフトウェアは、別個のプログラムの集合、より大きいプログラム内のプログラムサブセット、またはプログラムの一部の形態であってもよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュラープログラミングを含んでもよい。処理機械による入力データの処理は、ユーザコマンドに応答してもよく、または先行する処理の結果に応答してもよく、または別の処理機械によって行われた要求に応答してもよい。
【0040】
本明細書の実施形態の図は、動作制御ユニット106および着陸調整制御ユニット114など、1つ以上の制御または処理ユニットを示す。処理または制御ユニットは、本明細書に記載される動作を実行する関連する命令を有するハードウェア（たとえば、コンピューターハードドライブ、ROM、RAMなどの有形の非一時的コンピューター読み取り可能な記憶媒体に記憶されたソフトウェア）として実装され得る回路、回路系、またはその一部を表すことができることは、理解されるべきである。ハードウェアは、本明細書に記載される機能を実行するために有線接続された状態機械回路系を含んでもよい。場合により、ハードウェアは、マイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラーなど、1つ以上の論理ベースの装置を含むおよび／またはこれらに接続された電子回路を含んでもよい。場合により、動作制御ユニット106および着陸調整制御ユニット114は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、特定用途向け集積回路（ASIC）、マイクロプロセッサなどのうちの1つ以上などの処理回路系を表すことができる。様々な実施形態における回路は、本明細書に記載される機能を実行するための1つ以上のアルゴリズムを実行するように構成されてもよい。1つ以上のアルゴリズムは、フローチャートまたは方法において明確に特定されているか否かに係わらず、本明細書に開示される実施形態の態様を含んでもよい。
【0041】
本明細書で使用される際に、用語「ソフトウェア」および「ファームウェア」は相互に置き換え可能であり、RAMメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、および不揮発性RAMメモリ（NVRAM）メモリを含む、コンピューターによる実行のためのデータ記憶装置（たとえば、1つ以上のメモリ）に記憶されたいずれかのコンピュータープログラムを含む。上記のデータ記憶装置タイプは単なる例示であり、したがってコンピュータープログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。
【0042】
図3は、本開示の例示的な実施形態による、UAV102の上面図である。UAV102は、機体320と、機体320に結合された複数の推進システム322とを含んでもよい。一般に、機体320は、UAV102の構造体または骨組を形成する。図3に示される実施形態に示されるように、UAV102は、各推進システム322がそれぞれのアーム324、325、326、および327に装着されるように、4つの推進システム322を含む。図示される実施形態において、UAV102は、4つのアーム324から327と、それぞれのアーム324から327の各々に装着された単一の推進システム322とを含む。場合により、UAV102は、図示されるより多くのまたは少ない推進システム322、アーム324から327ごとにより多くのまたは少ない推進システム322、ならびにより多くのまたは少ないアーム324から327を含んでもよい。
【0043】
図3に示されるUAV102は、UAV102の単なる一例である。UAV102は場合により、様々な他のタイプの推進システムを有する固定翼機であってもよい。たとえば、UAV102は、1つ以上のプロペラ、ジェットエンジンなどを有する無人機であってもよい。
【0044】
図4は、本開示の例示的な実施形態による、UAV着陸方法のフローチャートを示す。図1、図2、および図4を参照すると、方法は、UAV102が出発地から目的地202に向かって出発する400で始まる。402において、UAV102は、目的地202に向かって飛行および航行するために通常動作モードに従って動作する。
【0045】
404において、着陸調整制御ユニット114（監視ステーション104の中にあってもUAV102に搭載されていても）は、UAV102が目的地202の着陸場200の上および周囲の規制空域204内にあるか否かを判断する。UAV102が規制空域204内にない場合、方法は402に戻る。
【0046】
しかしながら、UAV102が規制空域204内にある場合には、方法は404から406に進み、UAV102は着陸モードに切り替わる。着陸モードにおいて、UAV102は、着陸調整制御ユニット114から着陸シーケンスの命令を受信することができる。たとえば、監視ステーション104の着陸調整制御ユニット114は、UAV102に着陸命令を送信してもよい。
【0047】
408において、UAV102はその後、着陸シーケンスのための命令に従って、目的地202の着陸場200で自動的に（人間の介入を伴わずに）着陸する。そして方法は410で終了する。
【0048】
本明細書に記載されるように、本開示の実施形態は、人間の介入を必要としないUAV着陸システムおよび方法を提供する。UAV着陸システムおよび方法は、特定の目的地でのUAVの到着を自動的に、効率的に、および安全に調整する。
【0049】
本開示の実施形態は、大量のデータを計算装置によって迅速かつ効率的に分析させるシステムおよび方法を提供する。たとえば、数千とは言わないまでも数百のUAVが一日のうちに目的地に着陸しようと試みるかも知れない。UAVの数は、その時間中の空域内の民間航空機の数を超えるかも知れない。膨大な量のデータは、本明細書に記載されるように、着陸調整制御ユニット114によって効率的に分析される。UAV着陸システムおよび方法は、比較的短時間のうちにUAVに関するデータを分析する。人間（既に民間航空機に夢中の航空管制官など）は、このように膨大な量のデータをこのような短時間のうちに分析することはできない可能性がある。したがって、本開示の実施形態は、人間が膨大な量のデータを分析するのに関連して、より優れた性能を提供する。要するに、本開示の実施形態は、人間が効率的に効果的に正確に行うことができない、数百万とは言わないまでも数千の計算および演算を分析する、システムおよび方法を提供する。
【0050】
さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を備える。
【0051】
項1．目的地で無人航空ビークル（UAV）を着陸させるシステムであって、システムは、
UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替える、着陸調整制御ユニットであって、通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含み、着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、着陸調整制御ユニット
を備える、システム。
UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替える、着陸調整制御ユニットであって、通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含み、着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、着陸調整制御ユニット
を備える、システム。
【0052】
項2．UAVとは別の異なる監視ステーションをさらに備え、監視ステーションは着陸調整制御ユニットを含む、項1に記載のシステム。
【0053】
項3．監視ステーションは目的地にある、項2に記載のシステム。
【0054】
項4．UAVをさらに備え、UAVは着陸調整制御ユニットを含む、項1に記載のシステム。
【0055】
項5．着陸シーケンスは1つ以上の保持パターンを備える、項1から項4のいずれかに記載のシステム。
【0056】
項6．着陸調整制御ユニットは、UAVを着陸場に自動的に着陸させるために、着陸モードにあるUAVの動作制御を引き継ぐように構成されている、項1から項5のいずれかに記載のシステム。
【0057】
項7．着陸調整制御ユニットは、着陸命令をUAVに送信するように構成されている、項1から項6のいずれかに記載のシステム。
【0058】
項8．着陸命令は、UAVの動作制御ユニットに記憶されている、項1から項7のいずれかに記載のシステム。
【0059】
項9．UAVは、着陸調整制御ユニットからの信号を検出するように構成された信号センサを備える、項1から項8のいずれかに記載のシステム。
【0060】
項10．目的地で無人航空ビークル（UAV）を着陸させる方法であって、方法は、
UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替えるために、着陸調整制御ユニットを使用するステップ
を備え、
通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含み、着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、
方法。
UAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じてUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替えるために、着陸調整制御ユニットを使用するステップ
を備え、
通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含み、着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含む、
方法。
【0061】
項11．UAVとは別の異なる監視ステーションの中に着陸調整制御ユニットを配置するステップをさらに備える、項10に記載の方法。
【0062】
項12．監視ステーションを目的地に設置するステップをさらに備える、項11に記載の方法。
【0063】
項13．UAVの中に着陸調整制御ユニットを配置するステップをさらに備える、項10に記載の方法。
【0064】
項14．着陸シーケンスは1つ以上の保持パターンを備える、項10から項13のいずれかに記載の方法。
【0065】
項15．着陸調整制御ユニットを使用するステップは、UAVを着陸場に自動的に着陸させるために、着陸モードにあるUAVの動作制御を引き継ぐステップを備える、項10から項14のいずれかに記載の方法。
【0066】
項16．着陸調整制御ユニットを使用するステップは、着陸命令をUAVに送信するステップを備える、項10から項15のいずれかに記載の方法。
【0067】
項17．UAVの動作制御ユニットに着陸命令を記憶させるステップをさらに備える、項10から項16のいずれかに記載の方法。
【0068】
項18．UAVの信号センサを用いて着陸調整制御ユニットからの信号を検出するステップをさらに備える、項10から項17のいずれかに記載の方法。
【0069】
項19．目的地で複数の無人航空ビークル（UAV）を着陸させるためのシステムであって、システムは、
目的地に到着する複数のUAVと、
複数のUAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じて複数のUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替える、着陸調整制御ユニットであって、通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含み、着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含み、着陸調整制御ユニットは、着陸場の複数のUAVに着陸順序を自動的に提供するように構成されている、着陸調整制御ユニットと
を備える、システム。
目的地に到着する複数のUAVと、
複数のUAVが目的地に関連する規制空域に侵入するのに応じて複数のUAVを通常動作モードから着陸モードに切り替える、着陸調整制御ユニットであって、通常動作モードは、目的地まで飛行および航行するための通常の命令を含み、着陸モードは、目的地の着陸場への着陸シーケンスのための着陸命令を含み、着陸調整制御ユニットは、着陸場の複数のUAVに着陸順序を自動的に提供するように構成されている、着陸調整制御ユニットと
を備える、システム。
【0070】
項20．複数のUAVとは別の異なる監視ステーションをさらに備え、監視ステーションは着陸調整制御ユニットを含む、項19に記載のシステム。
【0071】
本開示の実施形態を説明するために、上、底、下、中、側方、水平、垂直、前、などの様々な空間的および方向的用語が使用される場合があるが、このような用語は、単に図面に示される配向に関してのみ使用されることは、理解される。配向は、上部が下部に、およびその反対になったり、水平が垂直になったりするように、反転、回転、またはその他の方法で変更されてもよい。
【0072】
本明細書で使用されるように、タスクまたは動作を実行するように「構成」されている構造、制限、または要素は、タスクまたは動作に対応する方法で特に構造的に形成、構築、または適合される。明瞭さと疑念の回避の目的で、タスクまたは操作を実行するように単に修正可能な対象物は、本明細書で使用されるタスクまたは操作を実行するように「構成」されていない。
【0073】
上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではないことは、理解されるべきである。たとえば、上記の実施形態（および／またはこれらの態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。加えて、本開示の様々な実施形態の教示に特定の状況または材料を適合させるために、その範囲から逸脱することなく、多くの修正がなされてもよい。本明細書に記載された材料のサイズおよびタイプは、本開示の様々な実施形態のパラメータを定義することを意図しているが、実施形態は決して限定的ではなく例示的実施形態である。上記の説明を検討することにより、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の請求項、ならびにそのような請求項が権利を与えられる等価物の全範囲を参照して、決定されるべきである。添付の請求項において、用語「含む（including）」および「ここで（in which）」は、それぞれの用語「備える（comprising）」および「ここで（where）」の平易な英語の等価物として使用される。また、「第1」、「第2」および「第3」などの用語は単に標識として使用され、これらの対象物に数値的な要件を課すことを意図しない。さらに、以下の請求項の限定は、このような請求項の限定が「手段」およびこれに続いてさらなる構造に欠けた機能に関する記述を明確に使用する場合を除き、手段プラス機能形式ではなく、米国特許法第112条（f）項に基づいて解釈されるものではない。
【0074】
この書面による説明は、最良の形態を含む本開示の様々な実施形態を開示するため、ならびに任意の装置またはシステムの作成および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む、本開示の様々な実施形態を当業者が実施することを可能にするために、例示を使用する。本開示の様々な実施形態の特許可能な範囲は、請求項によって定義され、当業者によって想起される他の例を含むことができる。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または例が請求項の文字通りの言葉との差異がほとんどない同等の構造要素を含む場合に、請求項の範囲に含まれると意図される。
【符号の説明】
【0075】
100 UAV着陸システム
102 無人航空ビークル（UAV）
102a 無人航空ビークル（UAV）
102b 無人航空ビークル（UAV）
102c 無人航空ビークル（UAV）
102d 無人航空ビークル（UAV）
104 監視ステーション
106 動作制御ユニット
108 推進システム
110 通信装置
112 位置センサ
113 信号センサ
114 着陸調整制御ユニット
116 通信装置
200 着陸場
202 目的地
204 規制空域
320 機体
322 推進システム
324 アーム
325 アーム
326 アーム
327 アーム
102 無人航空ビークル（UAV）
102a 無人航空ビークル（UAV）
102b 無人航空ビークル（UAV）
102c 無人航空ビークル（UAV）
102d 無人航空ビークル（UAV）
104 監視ステーション
106 動作制御ユニット
108 推進システム
110 通信装置
112 位置センサ
113 信号センサ
114 着陸調整制御ユニット
116 通信装置
200 着陸場
202 目的地
204 規制空域
320 機体
322 推進システム
324 アーム
325 アーム
326 アーム
327 アーム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
目的地（202）で無人航空ビークル（UAV）（102）を着陸させるシステム（100）であって、前記システムは、
前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている着陸調整制御ユニット（114）であって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含み、複数のUAVの着陸順序は、前記複数のUAVの相対的サイズに基づいて前記着陸調整制御ユニット（114）によって調整される、着陸調整制御ユニット（114）
を備える、システム。
前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるように構成されている着陸調整制御ユニット（114）であって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含み、複数のUAVの着陸順序は、前記複数のUAVの相対的サイズに基づいて前記着陸調整制御ユニット（114）によって調整される、着陸調整制御ユニット（114）
を備える、システム。
【請求項2】
前記UAV（102）とは別の異なる監視ステーション（104）をさらに備え、前記監視ステーション（104）は前記着陸調整制御ユニット（114）を含む、請求項1に記載のシステム（100）。
【請求項3】
前記監視ステーション（104）は前記目的地（202）にある、請求項2に記載のシステム（100）。
【請求項4】
前記UAV（102）をさらに備え、前記UAV（102）は前記着陸調整制御ユニット（114）を含む、請求項1に記載のシステム（100）。
【請求項5】
前記着陸調整制御ユニット（114）は、前記UAV（102）を前記着陸場（200）に自動的に着陸させるために、前記着陸モードにある前記UAV（102）の動作制御を引き継ぐように構成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項6】
前記着陸調整制御ユニット（114）は、前記着陸命令を前記UAV（102）に送信するように構成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項7】
前記着陸命令は、前記UAV（102）の動作制御ユニット（106）に記憶されている、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項8】
前記UAV（102）は、前記着陸調整制御ユニット（114）からの信号を検出するように構成されている信号センサ（113）を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム（100）。
【請求項9】
目的地（202）で無人航空ビークル（UAV）（102）を着陸させる方法であって、前記方法は、
着陸調整制御ユニット（114）を使用して、前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるステップであって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含み、複数のUAVの着陸順序は、前記複数のUAVの相対的サイズに基づいて前記着陸調整制御ユニット（114）によって調整される、ステップ
を含む、方法。
着陸調整制御ユニット（114）を使用して、前記UAV（102）が前記目的地（202）に関連する規制空域（204）に侵入するのに応じて前記UAV（102）を通常動作モードから着陸モードに切り替えるステップであって、前記通常動作モードは、前記目的地（202）まで飛行および航行するための通常の命令を含み、前記着陸モードは、前記目的地（202）の着陸場（200）への着陸シーケンスのための着陸命令を含み、複数のUAVの着陸順序は、前記複数のUAVの相対的サイズに基づいて前記着陸調整制御ユニット（114）によって調整される、ステップ
を含む、方法。
【請求項10】
前記着陸調整制御ユニット（114）を前記UAV（102）とは別の異なる監視ステーション（104）に配置するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記UAV（102）の中に前記着陸調整制御ユニット（114）を配置するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記着陸調整制御ユニット（114）を使用することは、前記UAV（102）を前記着陸場（200）に自動的に着陸させるために、前記着陸モードにある前記UAV（102）の動作制御を引き継ぐことを含む、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記着陸調整制御ユニット（114）を使用することは、前記着陸命令を前記UAV（102）に送信することを含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記UAV（102）の動作制御ユニット（106）に前記着陸命令を記憶させるステップをさらに含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記UAV（102）の信号センサ（113）を用いて前記着陸調整制御ユニット（114）からの信号を検出するステップをさらに含む、請求項9から14のいずれか一項に記載の方法。
【外国語明細書】