具有增强的态势感知的空中移动系统的制作方法

本说明书涉及空中移动系统。特别地，本说明书涉及具有增强的态势感知的城市空中移动系统。

背景技术：

1、随着飞行器数量的增加，需要协调空中交通并监视预定空域中的空中交通场景。例如，在城市空中移动和先进空中移动领域中，高密度的小型到中型飞行器预期在城市低空空域中飞行。

2、空中交通的增加需要用于空中交通管理的智能解决方案。

技术实现思路

1、提供具有改进的自主管理能力的空中移动系统以允许改进的空中交通管理，可以被视为一个目的。该目的由独立权利要求的主题解决。

2、提供了一种根据独立权利要求的特征的城市空中移动系统。进一步的发展可以从从属权利要求和以下描述得到。

3、根据一个方面，一种城市空中移动系统包括多个飞行器、检测平台和融合平台。所述多个飞行器包括至少一个协作飞行器和至少一个数据消费飞行器。所述检测平台被配置用于检测飞行对象在预定的空域中的位置，并且用于将指示检测到的飞行对象的位置的第一数据传输到所述融合平台。所述至少一个协作飞行器中的至少一者被配置用于检测在其周围环境中的飞行对象的相对位置，并且用于将指示检测到的飞行对象的相对位置的第二数据传输到所述融合平台。所述融合平台被配置用于融合所述第一数据和所述第二数据，并基于所述第一数据和所述第二数据生成所述预定的空域中的空中交通场景。所述至少一个数据消费飞行器被配置用于从所述融合平台接收指示所述空中交通场景的信息。所述至少一个协作飞行器被配置用于从所述融合平台接收指示所述空中交通场景的信息。

4、在一个示例中，所述至少一个协作飞行器中的所述至少一者或每一者被配置用于确定其自身的位置。第二数据包括与相应协作飞行器的自身位置相关的信息。因此，除了在其周围环境中检测到的飞行对象的相对位置之外，协作飞行器还将其自身的位置作为第二数据的一部分传输到融合平台。

5、本文描述的城市空中移动系统提供了来自不同源（即，来自检测平台和来自协作飞行器）的飞行对象的位置值的智能融合。由协作飞行器提供的信息以及可能已经由不同传感器获得的来自检测平台的信息被聚合，并且用于创建预定空域内的检测到的飞行对象的改进的位置估计。然后将这些改进的位置估计作为服务提供给协作飞行器和数据消费飞行器。

6、本文描述的系统可以利用通过不同的相异方法获得的位置信息，即，由检测平台和由具有不同类型的传感器的每个协作飞行器检测到的位置信息。因此，提高了对空域中的飞行对象的位置估计的精度。该方法还允许检测非协作飞行器，并向协作飞行器和数据消费飞行器提供关于非协作飞行器的位置值的信息。换句话说，融合平台给向融合平台注册用以接收相应服务数据的任何数据消费飞行器提供具有可靠空中交通信息的服务。此外，城市空中移动系统允许降低对系统的飞行器的要求，因为不是每个飞行器都需要完全配备有传感器技术，因为它可以依赖于由其他飞行器提供的信息。

7、协作飞行器是与融合平台交换数据的交通工具，即，向融合平台提供/发送数据（特别是与自身位置和检测到的其他飞行对象的位置相关的位置数据），并从融合平台接收数据。为此，协作飞行器可以利用协作飞行器与融合平台之间的双向通信链路。数据消费飞行器从融合平台接收位置数据，但不向融合平台提供关于检测到的飞行对象和/或与其自身位置相关的任何位置数据。因此，协作飞行器有助于收集与预定空域中的空中交通相关的位置信息，而数据消费交通工具仅接收与空中交通相关的信息。

8、特别地，本文描述的城市空中移动系统允许为包括协作飞行器、数据消费飞行器和其他非协作飞行对象（包括例如不与空中移动系统的部件交互的飞行器和鸟类）的预定空域生成空中交通场景。

9、检测平台检测某个空域中的任何飞行对象，即，协作飞行器和数据消费飞行器以及其他飞行器或甚至可以被称为非协作飞行器的鸟类。因此，检测平台收集关于可以在预定的空域中检测到的所有飞行对象的信息，包括不与融合平台或空中移动系统的任何其他部件通信的飞行器。因此，检测平台可以收集关于非协作飞行对象的信息，使得关于非协作飞行对象的信息可以被提供给协作飞行器和数据消费飞行器。检测平台可以是雷达系统。然而，检测平台也可以是移动通信基础设施的一部分，该移动通信基础设施包括能够通过联合通信和感测使用电磁波来检测对象的站点，如通信标准6g中所设想的。

10、检测平台例如通过使用gps或其他gnss技术知晓其自己在坐标系中的绝对位置。此外，检测平台能够检测与飞行对象（即，协作飞行器、数据消费飞行器、非协作飞行器和任何其他飞行对象）的相对位置和距离。基于检测平台的已知位置和飞行对象相对于检测平台的相对位置，可以确定飞行对象的绝对位置。当协作飞行器提供其他飞行对象相对于飞行器的相对位置时，也可以利用检测平台的绝对位置、协作飞行器相对于检测平台的相对位置，以及其他飞行对象相对于协作飞行器的相对位置来确定其他飞行对象的绝对位置。

11、然而，协作飞行器还可以包括能够确定协作飞行器的绝对位置的gnss单元。因此，还可以基于由协作飞行器检测到的绝对位置和飞行对象相对于协作飞行器的相对位置来确定由协作飞行器检测到的飞行对象的绝对位置。

12、空中交通场景包括关于协作飞行器和其他检测到的飞行器的位置的信息。因此，空中交通场景给出了预定的空域中的空中交通的良好概览。

13、融合平台接收定义不同飞行器的位置值的信息（来自协作飞行器和/或来自检测平台），并融合这些位置值以生成空中交通场景。位置值可以包括每个位置值的时间戳和/或不确定性信息。基于所提供的信息，融合平台可以确定每个对象在空域中的移动轨迹和/或速度矢量，并将每个对象的移动轨迹和/或速度矢量提供给协作飞行器和数据消费飞行器。

14、协作飞行器可以包括位置确定设备，该位置确定设备与导航卫星系统（如全球定位系统或其他全球导航卫星系统）互操作以确定它们各自的位置。此外，协作飞行器包括检测单元，该检测单元被配置为确定与另一飞行对象的相对位置。利用协作飞行器的绝对位置和其他飞行对象的相对位置，融合平台可以确定其他飞行对象的绝对位置。

15、融合平台将生成的空中交通场景分发给向空中移动系统注册用以接收信息的任何飞行器。因此，空中移动系统的任何飞行器可以具有描述空中交通场景的最新信息，即使飞行器中的一者没有机载检测系统，或者如果飞行对象在飞行器的检测系统的范围之外，也是如此。

16、在一个实施例中，所述至少一个协作飞行器包括检测单元，所述检测单元用于检测在其周围环境中的飞行对象的相对位置，并且检测单元包括从包含雷达、激光雷达和相机的组中选择的至少一个传感器。

17、检测单元位于协作飞行器上或协作飞行器处，并且被配置为感测飞行器的环境和周围环境，以检测飞行器的周围环境中的任何飞行对象。检测单元可以包括一个或多个传感器。传感器可以在不同的光谱范围内操作，即，利用无线电波、激光、可见光、红外光或甚至音频信号，以在不同光谱范围内检测飞行对象及其特性。

18、在另一个实施例中，检测单元包括至少两个传感器，每个传感器选自包括雷达、激光雷达和相机的组。

19、优选地，检测单元不是仅包括一个传感器，而是包括两个或更多个传感器，使得可以基于不同类型的传感器的测量来确定飞行对象的位置。

20、在另一个实施例中，所述至少一个协作飞行器包括连接到检测单元的融合单元。融合单元被配置用于融合由所述至少两个传感器检测到的飞行对象的相对位置。融合单元被配置用于将融合的飞行对象的相对位置传输到融合平台。

21、协作飞行器可以将一个或多个传感器的位置值直接传输到融合平台。然而，在该实施例中，当协作飞行器包括两个或更多个传感器时，协作飞行器还可以包括融合单元，该融合单元融合由所述两个或更多个传感器检测到的飞行对象的位置值，并将融合的位置值发送到融合平台。

22、在另一实施例中，第一数据包括与第一数据的检测到的飞行对象的位置相关的检测精度的指示，和/或第二数据包括与第二数据的检测到的飞行对象的自身位置和相对位置相关的检测精度的指示。

23、因此，相应位置值可归因于检测精度，使得位置值的接收者也可参考检测精度。

24、在另一实施例中，所述多个飞行器中的至少一者被配置用于向融合平台注册，以用于接收预定的空域中的空中交通场景的更新。

25、因此，在该实施例中，融合平台仅给向融合平台注册以用于接收空中交通场景的那些飞行器发送关于所生成的空中交通场景的信息。可替代地，可以设想，融合平台在已知信道/频率上广播关于空中交通场景的信息，并且任何飞行器可以接收和使用该信息。

26、在另一个实施例中，所述多个飞行器中的所述至少一者被配置用于向融合平台注册，以用于接收预定的空域中的空中交通场景的基于事件的更新。

27、在该实施例中，以基于事件的方式，即，当满足预定条件时，将空中交通场景的更新发送到相应的飞行器。该预定条件可以由不同的飞行器单独定义。

28、在另一实施例中，当满足预定标准时发起基于事件的更新。在以下情形下满足预定标准：当飞行对象位于所述多个飞行器中的所述至少一者的特定范围内时；和/或当飞行对象沿着与所述多个飞行器中的所述至少一者的移动轨迹相交的轨迹移动时；和/或当飞行对象以高于预定阈值的速度接近所述多个飞行器中的所述至少一者时；和/或当第一数据和/或第二数据满足预定精度要求，且满足预定精度要求的所有那些第一数据和第二数据被发送到所述多个飞行器中的所述至少一者时。

29、在另一实施例中，所述多个飞行器中的所述至少一者被配置用于向融合平台注册，以用于接收预定的空域中的空中交通场景的定期更新。

30、在该实施例中，融合平台在相同或不同的时间段内将更新发送到注册更新的飞行器。

31、在另一实施例中，检测平台是雷达系统，例如陆基雷达系统。

32、雷达系统可以位于地表面上的固定单元（如地面站）中或移动单元（如交通工具，例如陆地交通工具或船舶）中。该雷达系统被配置成检测飞行对象，并将检测到的飞行对象的位置信息（包括时间戳、和/或特性、和/或速度矢量等）发送到融合平台。因此，由检测平台收集的关于飞行对象的位置信息经由融合平台提供给城市空中移动系统的飞行器。

33、在另一实施例中，融合平台是陆基系统。

34、融合平台可以位于地表面上的固定或移动单元（例如交通工具，例如陆地交通工具或船舶）中。

35、可替代地，可以设想，融合平台位于所述多个飞行器中的一者中，并且从所述多个飞行器中的其他飞行器接收数据和/或将数据发送到那些飞行器。在这种情况下，融合平台可以被配置成将融合数据发送到处理数据的另一外部实体，以便提供空中交通场景的概览。

36、然而，融合平台也可以是包括多个单元的分布式系统，所述多个单元在空间上彼此分离，并且经由通信链路互连。融合平台的一些单元可以是陆基的，并且其他单元可以位于空中移动系统的一个或多个飞行器上。例如，每个协作飞行器包括一个或多个传感器，并且协作飞行器经由在协作飞行器之间建立的通信链路彼此交换由它们各自的传感器检测到的数据。数据可以作为原始传感器数据交换，或在由融合平台的相应本地实体执行数据处理步骤之后交换。

37、在另一个实施例中，所述多个飞行器包括直升机、垂直起降飞行器（vtol）、电动vtol、无人机中的至少一者。

38、因此，本文描述的空中移动系统特别有益于在城市区域中使用，该城市区域具有高密度的小型到中型载人或无人、遥控或自主或部分自主的飞行器，这些飞行器在城市低空空域中飞行。

技术特征：

1.一种城市空中移动系统（100），包括：

2.根据权利要求1所述的城市空中移动系统（100），

3.根据权利要求1或2所述的城市空中移动系统（100），

4.根据权利要求3所述的城市空中移动系统（100），

5.根据前述权利要求中任一项所述的城市空中移动系统（100），

6.根据前述权利要求中任一项所述的城市空中移动系统（100），

7.根据权利要求6所述的城市空中移动系统（100），

8.根据权利要求7所述的城市空中移动系统（100），

9.根据权利要求6所述的城市空中移动系统（100），

10.根据前述权利要求中任一项所述的城市空中移动系统（100），

11.根据权利要求10所述的城市空中移动系统（100），

12.根据前述权利要求中任一项所述的城市空中移动系统（100），

13.根据前述权利要求中任一项所述的城市空中移动系统（100），

技术总结
一种具有增强的态势感知的空中移动系统（100），包括多个飞行器（110）、检测平台（120）和融合平台（130）。飞行器（110）包括一个协作飞行器（110A）和一个数据消费飞行器（110C）。检测平台（120）检测飞行对象的位置，并将指示检测到的飞行对象的位置的第一数据传输到融合平台（130）。协作飞行器（110A）检测在其周围环境中的飞行对象的相对位置，并将指示检测到的飞行对象的相对位置的第二数据传输到融合平台（130）。融合平台（130）融合第一数据和第二数据并生成空中交通场景。数据消费飞行器（110C）和协作飞行器（110A）从融合平台（130）接收空中交通场景。

技术研发人员：马库斯·克鲁格尔,努兹奥·夏梅塔
受保护的技术使用者：空中客车简化股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5