專利名稱：:多模式無人駕駛航空飛行器的制作方法
技術領域：
：在本發(fā)明的若干個實施方式中，本發(fā)明涉及無人駕駛航空飛行器(UAV)，且尤其涉及小型和/或單兵攜帶UAV(man-portableUAV)。
背景技術：
：軍火的效力，例如，制導炸彈以及具有向前定向的爆炸性和/或被配置為將飛行器的動能賦予目標物的打擊導彈的效力，可以以收縮錐體有效空間(shinkingconiceffectivenessvolume)為特征，該收縮錐體有效空間限定其進行操縱的能力的極限，并且在圍繞目標的閉環(huán)末段自導引期間期望包括目標。這樣的軍火以及導彈能滿足傳統(tǒng)的戰(zhàn)場，在傳統(tǒng)的戰(zhàn)場中，可以更容易地，至少在一定程度上，相對于非目標，例如，平民，限定目標。偵察機，包括偵察UAV，通常經(jīng)由通信信道來進行坐標定位，以便于打擊導彈，例如，炮兵打擊，打擊所確定的目標。攜帶導彈或軍火的UAV可具有經(jīng)由從UAV發(fā)射或釋放導彈或軍火而較快響應的能力。然而，導彈或軍火從UAV的釋放也會經(jīng)受前述收縮有效錐體。非傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗惡化了對最小的附帶損害的需要，然而，在使用導彈或具有限定的有效性(即，可操縱性)錐體的軍火的情況下，使得其越來越不可能在導彈或制導炸彈靠近目標時改變目標或移動離開目標，這是因為自導引飛行器的收縮操縱時間以及有限的可操縱性。圖IA是可從諸如飛機5的承載器發(fā)射的可操縱的制導裝置的操縱錐體的平面描述。所示出的制導裝置具有在圖中右面所示的地面速度并且經(jīng)歷拖拉和重力的效果。制導裝置10的名義期望的軌道可使其靠近布置在地面30上的名義目標20。取決于其空氣動力學效應器的調(diào)節(jié)和/或其壓力中心或質(zhì)量中心的偏移，制導裝置10可導致其實際的軌道落入操縱錐體的空間中，如在圖IA的平面圖中示出為操縱區(qū)域40。在最大程度向下轉彎的情況下，制導裝置將跟隨被示出為軌道的從名義目標開始的最上射程的軌道，即，操縱錐體40的上射程的操縱受限邊界42。在最大程度向上轉彎的情況下-利用制導裝置的最佳滑動斜面特征，制導裝置將跟隨被示出為軌道的從名義目標開始的最下射程，即，操縱錐體40的下射程的操縱受限邊界41。操縱錐體40的基部的下射程覆蓋區(qū)45可被限定為沿著地面30從與地面30交叉43的上射程的操縱受限邊界42到與地面30交叉44的下射程的操縱受限邊界41的距離。圖IB是圖IA的制導裝置10的操縱錐體50的平面圖示，但在飛行時間的后期。操縱錐體50的基部的下射程覆蓋區(qū)55可被限定為沿著地面30從與地面30交叉53的上射程的操縱受限邊界52到與地面30交叉M的下射程的操縱受限邊界51的距離?？赡軙⒁獾?，圖IB的下射程覆蓋區(qū)55小于圖IA的下射程覆蓋區(qū)45。也就是說，比較圖IA與圖1B，可用于制導裝置來進行目標攔截的地面區(qū)域隨著操縱打擊飛行器靠近名義目標而收縮。發(fā)明_既述本發(fā)明包括無人駕駛航空飛行器(UAV)實施方式以及其他裝置實施方式，其中，UAV可包括處理單元，該處理單元被配置成將所述UAV從第一模式轉變到第二模式，其中，所述第一模式是末段自導引模式。所述UAV的所述處理單元的所述末段自導引模式還可包括向目標空間自導引。在一些實施方式中，所述處理單元還被配置成響應于上行線路信號而將所述UAV從所述末段自導引模式轉變到所述第二模式。在一些實施方式中，所述處理單元還被配置成響應于由以下中的至少一項產(chǎn)生的指示而將所述UAV從所述末段自導引模式轉變到所述第二模式所述處理單元的機上處理；操作者；以及指示發(fā)送設備。在一些實施方式中，有效載荷與所述UAV是一體的。在一些實施方式中，所述有效載荷被配置成在靠近所述目標空間處從所述UAV發(fā)射。在一些實施方式中，所述處理單元包括以下中的至少一項被配置成執(zhí)行計算機可執(zhí)行的指令的中央處理器；電氣回路；電子回路；以及邏輯門陣列。在一些實施方式中，第二模式是目標搜索模式。UAV實施方式中還可包括目標傳感器。UAV實施方式還可包括目標傳感器系統(tǒng)，其中，所述UAV的所述目標傳感器系統(tǒng)包括以下中的至少一項光電照相機、長波紅外照相機、短波紅外照相機、射頻接收器以及射頻收發(fā)器。在一些實施方式中，所述UAV的特征在于重量值，并且其中，所述UAV還被配置成，當處于所述第二模式時，維持至少UAV重量的值的提升幅值。在一些實施方式中，所述UAV還可被配置成，當處于所述第二模式時，維持至少水平飛行。UAV的實施方式在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器供以動力，所述化學電池存儲器存儲范圍在10至1000瓦特小時的能量，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。UAV的一些實施方式在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器供以動力，所述化學電池存儲器存儲少于44瓦特小時的能量，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。UAV的實施方式的特征可在于小于23公斤的質(zhì)量值。UAV的實施方式的特征可在于至少0.5公斤的質(zhì)量值，并且該UAV在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器以及電馬達驅(qū)動的推進器供以動力，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到偵察模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。UAV的實施方式的特征可在于至少1.3公斤的質(zhì)量值，并且該UAV在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器以及電馬達驅(qū)動的推進器供以動力，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到偵察模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。UAV的實施方式可被配置成從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道，其中，所述UAV的特征可在于小于23公斤的發(fā)射質(zhì)量的值，并且其中，所述UAV可被配置成在飛行中經(jīng)由推進器產(chǎn)生推力，所述推進器由以下中的至少一項提供動力(a)化學電池存儲器；和/或(b)燃燒發(fā)動機。所述UAV的實施方式可被配置成從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道，其中，所述UAV的特征在于小于23公斤的質(zhì)量值，并且其中，所述UAV可被配置成在飛行中經(jīng)由渦輪發(fā)動機產(chǎn)生推力。所述UAV的實施方式可被配置成被供以動力來進行飛行，以便如果所述處理單元確定上行線路信號表示從包括朝向目標空間的自導引的末段自導引模式到目標搜索模式的模式轉變，并且如果在所述UAV實現(xiàn)其最靠近所述目標空間之前至少兩秒所表示的上行線路信號在所述UAV處被接收，則操縱到目標搜索模式軌道。本發(fā)明的實施方式可包括一種裝置，該裝置包括無人駕駛航空飛行器(UAV)機體，其被配置成將有效載荷輸送到目標空間；以及所述UAV機體上的處理單元，其中，所述處理單元包括以下中的至少一項被配置成執(zhí)行計算機可執(zhí)行的指令的中央處理單元；電氣回路；電子回路；以及邏輯門陣列；并且其中，所述處理單元被配置成將所述裝置從第一模式轉變到第二模式，其中，所述第一模式是末段自導引模式，其中，所述末段自導引模式包括所述UAV自導引向所述目標空間；并且其中，所述處理單元還被配置成響應于由以下中的至少一項產(chǎn)生的指示而將所述裝置從所述末段自導引模式轉變到所述第二模式所述處理單元的機上處理；操作者；以及指示發(fā)送設備。裝置第二模式的一些實施方式的所述第二模式是目標搜索模式，并且其中，所述裝置還包括目標傳感器，所述目標傳感器被配置成在至少所述目標搜索模式期間從目標搜索空間接收電磁發(fā)射。所述裝置的實施方式還可被配置成當處于所述目標搜索模式時維持至少水平飛行。本發(fā)明包括這樣的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)使得無人駕駛航空飛行器(UAV)能夠響應于信號或值而從末段自導引模式轉變到不同的模式，該不同的模式可以是偵察模式、監(jiān)視模式、待機模式、觀察模式、遠離模式和/或目標搜索模式中的任一種，所述UAV的機上處理將所述信號或值識別為模式轉變啟動指示，該模式轉變啟動指示被提供給UAV上行線路以作為來自第三方飛行器的機上指示發(fā)送設備或第三方發(fā)送站的信號，和/或作為來自例如手持式使用者界面的操作器的信號，和/或被產(chǎn)生為場景變化的自發(fā)的決定。示例性的系統(tǒng)可包括UAV，該UAV包括可以是偵察、觀察和/或目標傳感器的至少一個傳感器以及處理單元，其中，所述處理單元被配置成響應于上行線路信號而從末段自導引模式轉變到不同的模式，例如，目標搜索模式。所述UAV的至少一個傳感器，例如，目標傳感器，可包括成像設備，并且所述處理單元可被配置成基于一個或多個圖像改變條件而將所述UAV從末段自導引模式轉變到不同的模式，例如，目標搜索模式。此外，所述UAV可被供以動力，以從末段自導引模式軌道轉變到不同的模式軌道，例如，目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。UAV的一些實施方式可在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器供以動力，所述化學電池存儲器存儲小于100瓦特小時的能量，并且為UAV推進器馬達提供動力，以將所述UAV從末段自導引模式軌道轉變到不同的模式軌道，例如，目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。所述UAV的一些實施方式可具有1.0至1.4公斤的質(zhì)量，并且可在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器以及電馬達驅(qū)動的推進器供以動力，以將所述UAV從末段自導引模式軌道轉變到不同的模式軌道，例如，目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。所述UAV的一些實施方式小于1.4公斤的質(zhì)量，具有電動的至少一個推進器。具有大約4至25公斤質(zhì)量的所述UAV的一些實施方式可具有由電馬達或燃燒發(fā)動機和/或電燃燒混合發(fā)動機供以動力的至少一個推進器。所述UAV的一些實施方式可具有大約25公斤或更少的質(zhì)量，并且可以由燃燒或渦輪發(fā)動機供以動力。UAV的一些實施方式被配置成，在從末段自導引模式軌道轉變到例如目標搜索模式軌道的不同的模式軌道期間，產(chǎn)生一定幅度的提升(空氣動力學升力)，其大于當?shù)刂亓铀俣扰c飛行器質(zhì)量的乘積或大于飛行器的重量。所述UAV的一些實施方式可被配置成，在從末段自導引模式軌道轉變到例如目標搜索模式軌道的不同的模式軌道期間，為產(chǎn)生推力的推進器提供動力。UAV在飛行中在大致正交于其中心線的方向的加速度被稱為“橫向加速度”，并且其沿其中心線的加速或減速可被稱為“縱向加速度”。相應地，所述UAV的實施方式被配置成，與水平飛行所要求的相比，橫向加速得更多，即，以克服重力，并且在包括多個模式轉變的持續(xù)時間期間這樣做。也就是說，由于大于當?shù)刂亓铀俣鹊奶嵘?，所述UAV需要第一幅度的加速度，以便保持水平飛行，并且在本發(fā)明中，由于大于當?shù)刂亓铀俣鹊奶嵘鯱AV能夠產(chǎn)生一定幅度的加速度，以從末段自導引模式軌道轉變到不同的模式軌道，例如，目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。作為轉變的一部分，飛行器可啟動推進器或增加推進器轉動速率。所述UAV的實施方式可在飛行中被供以動力以實現(xiàn)上述不同的模式，例如，目標搜索模式軌道-如果所述處理單元確定上行線路信號表示從末段自導引模式朝向例如目標搜索模式的不同的模式的模式轉變，并且如果所述上行線路信號在所述UAV處被接收，以使得所述UAV及時操縱遠離目標，例如，在一些實施方式中，在所述UAV最靠近目標之前至少兩秒種。這種操縱遠離可以防止與目標相撞或操縱以維持所述UAV距離目標最小的距離。被配置成在飛行模式之間轉變，在從目標自導引模式轉變到不同的模式，例如，目標搜索或偵察模式，并且任選地回到目標自導引模式期間，UAV的實施方式能夠?qū)⑺鎯Φ幕瘜W能量，例如電池和/或可燃燒的燃料，轉化成飛行器勢能，例如，增加的飛行高度和/或動能，例如，空速。本發(fā)明的機器可行的工藝的實施方式包括轉變無人駕駛航空飛行器(UAV)的飛行模式的方法，該方法包括(a)當處于自動的末段自導引模式時，通過UAV處理器測試模式變化；(b)基于場景變化，從外部源和/或自發(fā)地產(chǎn)生的信號接收模式變化命令信號；以及(c)基于所述模式變化命令信號而轉變到不同的模式，例如，目標搜索模式，并且改變飛行命令。相應地，對于一些實施方式，UAV的至少一個傳感器，例如，目標傳感器，可包括成像設備，并且其中，處理單元被配置成，基于一個或多個圖像變化條件，例如，像素狀態(tài)的質(zhì)量和/或大小在閥值之上的變化或者圖像或圖像的部分的信息內(nèi)容中的變化，例如，圖像的時差離散時間傅里葉轉變，將所述UAV從末段自導引模式轉變到不同的模式，例如目標搜索模式。無人駕駛航空飛行器(UAV)的轉變飛行模式的示例性的方法可包括(a)當處于自動的末段自導引模式時，通過UAV處理器測試模式變化；(b)接收模式變化命令信號；以及(c)轉變到末段前自導引模式，例如，目標檢測和/或目標獲得的不同的模式；以及(d)基于所述模式變化命令信號，改變飛行命令。對于一些實施方式，接收模式變化命令信號的步驟可基于一個或多個圖像變化條件進行。對于一些實施方式，接收模式變化命令信號的步驟可基于外部源，例如，地面操作站或機載發(fā)射器進行。對于一些實施方式，末段前自導引模式可以是目標搜索模式，并且該目標搜索模式可進一步包括末段前提交空間。所述UAV的實施方式可下行線路圖像和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，但是來自圖像傳感器的所確定的跟蹤角度、角速率陀螺儀、線性加速度計以及GPS接收器的飛行數(shù)據(jù)可全被帶到機載處理單元中，以經(jīng)由控制表面致動器和/或推進器旋轉速率實現(xiàn)飛行控制改變。末段自導引通常包括足夠急劇以使得推進系統(tǒng)可減少其功率輸出的下降，或可以根本不要求，以使UAV維持足夠或最小、接近的飛行速度。這種最小的飛行速度可以是所述UAV的失速和/或最小的操縱速度。功率的這種減少導致了降低的聲特征。[0013]本發(fā)明的各種UAV實施方式可以經(jīng)由若干系統(tǒng)來發(fā)射，例如，(a)從地面發(fā)射的管；(b)從一些其他空中平臺發(fā)射或降落；(c)從固定不動的或移動的地面或水上運載工具發(fā)射。附圖簡述在附中通過舉例并且以非限制性的方式示出了本發(fā)明的實施方式，附圖中圖IA是可操縱的打擊飛行器的操練極限的圖示；圖IB是可操縱的打擊飛行器的收縮操縱錐體的平面圖示；圖2A是本發(fā)明的航空飛行器實施方式的平面圖；圖2B是本發(fā)明的航空飛行器實施方式的側視圖；圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)結構實施方式的最高級的功能框圖；圖4是本發(fā)明的實施方式的操作部署的示意性圖示；圖5是本發(fā)明的實施方式的示意性模式邏輯的最高級流程圖；圖6是本發(fā)明的實施方式的操作部署的另一示意性圖示；圖7是本發(fā)明的實施方式的操作部署的另一示意性圖示；圖8是本發(fā)明的實施方式的示意性模式邏輯的另一最高級流程圖；圖9是處于跑道樣式中的UAV的示例性描述，轉變到向地面目標自導弓丨，從末段自導引中斷并且返回到跑道樣式；圖10描述了由于飛行器的操縱極限而使UAV得不到的空間的示例性體積；圖11描述了在早期的末段自導引階段中具有操縱極限和范圍極限的示例性UAV；以及圖12描述了在后期的末段自導引階段中具有操縱極限和范圍極限的UAV0實施本發(fā)明的最佳模式將參照示出本發(fā)明的示例性實施方式的附圖。圖2A示出了本發(fā)明的UAV部分100的示例性實施方式的俯視圖。該示例性的UAV包括前端110，該前端110具有尋的傳感器111，例如，用于感測可見光和/或紅外光的像素陣列；以及可部署的有效負荷112，例如，本質(zhì)上可致命的或不可致命的用于精確投放的彈頭或其他有效負荷，即，可部署的電子子組件、色素膠囊(pigmentingcapsule)0前端可被配置為支撐各種彈頭，例如那些可能是高爆炸藥(HE)、穿甲彈、錐形裝藥、殺傷性的、抗放射性的、電磁脈沖(EMP)和/或定向性爆炸物。這些彈頭可以是可移除的和/或可替換的。代替或部分代替彈頭單元，前端可以配置為支撐額外的電池組，這可以擴展UAV的范圍。UAV的實施方式可具有傳感器系統(tǒng)，包括傳感器111和115，其包括諸如以下各項的被動和/或主動接收器中的一種或多種雷達成像傳感器，例如，毫米波系統(tǒng)；激光接收器和/或發(fā)送器；激光成像系統(tǒng)，例如，光檢測和測距(LiDAR)裝置；以及其他電磁檢測器，例如，無線電波接收器。用于這些示例性的前端傳感^IW^^lkiJI^iSMicronMTgPOSUBoise^MicronTechnology,Inc.白勺5MpCMOSDigitalImageSensor、ID83707-0006。前端110還可包括電子組件(EA)113或航空電子設備，其可包含包括引導指令的制導處理器，當被執(zhí)行時，所述引導指令接受有關UAV位置、線性和/或旋轉速度、線性加速度和/或姿態(tài)的信息，并產(chǎn)生用于自動駕駛儀處理和/或發(fā)動機控制處理或遠程人工駕駛儀處理的指令。前端110或EA113還可包括側視傳感器或照相機115(示出在圖2A和圖2B中)，該側視傳感器或照相機115被定位成當UAV繞著物體或目標轉彎時允許觀察物體或目標。例如，通過使UAV帶坡度轉彎以使側視傳感器115被朝向地面，傳感器115可以在UAV繞著目標旋轉的同時觀察目標。傳感器115可以是本文中提到的用于傳感器111的任何示例性的傳感器。UAV可包括一個或多個功率源114，例如，電池單元、包括內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒發(fā)動機、渦輪或燃料電池，以及功率調(diào)節(jié)電路。此外，推進式功率源可增強或代替推進器系統(tǒng)，例如，渦輪發(fā)動機或者固體或液體火箭馬達。UAV的實施方式可包括化學電池存儲器，例如存儲大約44瓦特小時的能量，以用于在1到1.5公斤重的范圍內(nèi)的UAV的10到30分鐘的飛行中為包括推進器馬達的機上電裝置提供動力。UAV的實施方式可以更小和/或具有較短的飛行時間和/或具有更小的質(zhì)量和/或不同的升阻比，并因此可要求小于44瓦特小時。UAV的實施方式可以更大和/或具有較長的飛行時間，并因此可要求大于44瓦特小時。因為飛行器的質(zhì)量可能超過大約1.3公斤，所以有效的末段自導引錐體的推力和升力要求可能會驅(qū)動飛行器包括增強電池電力系統(tǒng)的燃燒發(fā)動機，其具有大于44瓦特小時，例如，混合系統(tǒng)，或者用內(nèi)燃發(fā)動機和/或渦輪發(fā)動機代替電池電力系統(tǒng)。UAV可包括飛行器專用的傳感器，例如，GPS天線和GPS接收器，例如，作為EA和/或姿態(tài)和/或速率陀螺和/或線性加速度計的一部分，其可接近EA和/或飛行器的重心。UAV可包括推力產(chǎn)生模式，例如，推進器130和推進器馬達131，并且，其他實施方式可分開地或組合地使用渦輪馬達和/或火箭馬達。UAV可具有提升表面，例如，右舷翼141、左翼142、左舷尾部144、右舷尾部143和方向舵145、146。翼元件141、142可具有促動的控制表面147、148，作為升降舵輔助翼來操作，或可以被實施為具有作為升降舵操作的表面的翼。UAV的實施方式可具有最小的水平飛行，其帶有大約是重力加速度的1.2至2.0倍的機動限度，能夠維持出擊的大部分持續(xù)時間。在末段自導引模式以及在中斷飛行的最后可能的點，UAV的實施方式具有大約是重力加速度的2.0至2.5倍的機動限度。以較高的加速度為特征的駕駛性能可能是令人期望的，但認識到，這些較高的水平是通過較大的翼和/或較高的提升、翼面來實現(xiàn)的，而這些都需要額外的重量和體積。UAV的實施方式可具有0.049平方米(大約76平方英寸)的翼面積，并且可以在0.016平方米(大約15平方英寸)至1.0平方米(大約1550平方英寸)的范圍。將參照于2009年9月9日提交的題為“ElevonControlSystem”的美國臨時專利申請第61/240，985號，該專利申請被以引用方式并入本文。尾部元件143、144可具有作為副翼或升降舵操作的促動的控制表面。UAV的方向舵145、146可以是主體固定的，S卩，方向舵145、146用作垂直穩(wěn)定器，并且相應地，UAV可以在偏航時靜止穩(wěn)定，S卩，在飛行器重心的壓力尾部的偏航中心。UAV偏航穩(wěn)定性可通過一個或多個方向舵表面的關節(jié)型的、受控的尾部或表面而得到增強。UAV的一些實施方式可具有安裝在可旋轉的平臺上的兩個方向舵組件，所述可旋轉的平臺符合UAV機身的形狀以實現(xiàn)偏航控制方面的增強。在一些實施方式中，UAV被封裝在UAV發(fā)射容器里并且是可由單兵攜帶的。將參照于2009年9月9日提交的題為“UnmannedAerialVehiclePortableLaunchTube”的美國臨時專利申請第61/240，987號，該專利申請被以引用方式并入本文。UAV可具有0.5至25公斤的質(zhì)量。相應地，UAV的一些實施方式可被配置為從末段自導引模式軌道轉變?yōu)槟繕怂阉髂Ｊ杰壍?，并且然后轉變到末段自導引模式軌道，其中，UAV具有小于25公斤質(zhì)量的起飛重量質(zhì)量，并且在飛行中經(jīng)由通過化學電池存儲器、燃燒發(fā)動機或這二者驅(qū)動的推進器提供動力。在一些實施方式中，UAV可由渦輪發(fā)動機提供動力。UAV的實施方式可被配置為從末段自導引模式軌道轉變?yōu)槟繕怂阉髂Ｊ杰壍溃⑶胰缓筠D變到末段自導引模式軌道，同時具有在50至120節(jié)的范圍內(nèi)的空速以及大約20分鐘的飛行時間，其中，UAV具有1.0至2.0公斤質(zhì)量的起飛重量質(zhì)量，并且在飛行中經(jīng)由通過化學電池存儲器、燃燒發(fā)動機或這二者驅(qū)動的推進器提供動力。圖2B示出了示例性的UAV的側視圖，其中，左翼142被示出為具有處于運動中的拖尾控制表面148以及從機身201延伸的兩個天線210、220(不成比例)。一個天線元件可以用作上行線路210，尤其是用于接收模式控制信號，該模式控制信號影響從末段自導引模式到目標搜索模式或待機模式的轉變，或從目標搜索模式到諸如末段自導引模式的自導引模式的轉變。另一個天線元件可用作下行線路220，用于傳送諸如現(xiàn)場視頻、自動視頻跟蹤狀態(tài)、飛行參數(shù)和/或UAV狀態(tài)的數(shù)據(jù)。當具備收發(fā)器能力時，單個天線元件可用于兩種功能。雖然視頻數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)可以向下傳輸，但UAV經(jīng)由機上處理器處理來自諸如回轉儀、加速度計的各種機上飛行傳感器的輸出、GPS接收器輸出以及來自圖像傳感器或其他前端目標探尋器/跟蹤器傳感器的目標數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生控制表面致動命令，并相應地針對目標搜索階段和末段自導引階段及其之間的轉移來引導UAV0當在GPS頻率波段內(nèi)由幾乎透明(低損耗)的材料制成時，GPS天線230可被一致地安裝或安裝在機身內(nèi)，S卩，在機身蒙皮的后面。一般來說，GPS天線可被安裝或以其他方式布置在UAV機身上或沿著UAV機身，以便能夠從GPS衛(wèi)星星座接收信號。圖3示出了UAV處理以及制導和控制子系統(tǒng)300的示例性功能框圖，其中，制導傳感器310提供有關涉及探尋器或跟蹤器傳感器320的探尋或跟蹤處理的外部環(huán)境的信息。制導傳感器，且更一般地，制導傳感器系統(tǒng)，可包括被動的和/或主動的雷達子系統(tǒng)、紅外檢測子系統(tǒng)、紅外成像子系統(tǒng)、可見光成像子系統(tǒng)比如基于視頻照相機的子系統(tǒng)、紫外線檢測子系統(tǒng)及其組合。探尋器處理器320可包括圖像處理和目標跟蹤處理以及目標指定或再指定輸入321，其可從上行線路接收器335接收和/或作為制導處理器330的輸出。圖像處理和/或目標跟蹤信息322可經(jīng)由下行線路發(fā)送器323發(fā)送，該下行線路發(fā)送器323可以是上行線路/下行線路收發(fā)器的一部分。在執(zhí)行制導處理的指令時，制導處理器330可從探尋器處理320接收目標信息324，以及從GPS接收器331和/或回轉儀和加速度計332(如果有的話)接收UAV飛行狀態(tài)信息，例如，位置、速度和/或姿態(tài)。接收導航航路點和/或目標搜索優(yōu)化軌道的制導處理器330可參照記憶存儲333。對于系統(tǒng)的實施方式，制導處理330可在例如發(fā)射前階段通過外部數(shù)據(jù)端口334或在例如發(fā)射后階段通過上行線路接收器335接收和/或上傳導航航路點和/或目標搜索優(yōu)化軌道。制導處理器330，作為執(zhí)行指令以決定飛行路徑、軌道或路線操縱角度和方向的部分，可參照航路點和/或監(jiān)視優(yōu)化軌道信息，尤其是在不處于末段自導引模式時。將參照于2009年9月9日提交的題為“UnmannedAerialVehicleSystemwithRemotelyOperatedUAVinanRFTransparentLanunchTube”的美國臨時專利申請第61/241，001號，該專利申請被以引用方式并入本文。制導處理器330可經(jīng)由上行路線接收器335接收命令以轉換或以其他方式從末段自導引模式轉變到目標搜索模式，即，非末段自導引模式，以及從目標搜索模式轉換到末段自導引模式。UAV可自動地或響應于上行線路而處理來自在側面安裝的照相機，即，傳感器115，或其他場景感測傳感器的圖像，并轉換到在前面安裝的照相機或其他場景感測傳感器。例如，探尋器處理320的視覺目標鎖定可參照GPS坐標而被跟蹤，并可被集成到末段自導引解決方案中，該末段自導引解決方案可迭代地由制導處理器330決定，而該制導處理器330執(zhí)行涉及決定可修改的末段解決方案的指令。制導處理330可包括由GPS接收器輔助的捷聯(lián)式導航解決方案，并且可相應地支持在從末段自導引中斷后存儲末段前的提交點或返回航路點，前述末段自導引可由外部上行線路啟動或在末段自導引階段基于場景的變化而自動啟動。之后，UAV可返回到其啟動之前的末段階段的相同空間體積內(nèi)、接近該相同空間體積或大體上是該相同空間體積的一定空間體積。航空電子學傳感器的實施方式可包括以下示例性的裝置，比如，數(shù)碼相機，其具有五兆象素的分辨率、60Hz的圖像比率、例如IX至3X的數(shù)字變焦、局部副幀以及自動亮度控制；和/或具有640x480FPA格式的長波紅外照相機；Geneva的STMicroelectronics，SwitzerlandARM9微控制器，STMicroelectronicsLIS3L02DQMEMS3軸線性力口速度計，Norwood的AnalogDevices,Inc.，MassachusettsADXRS612回轉儀，Milpitas的SiliconMicrostructures,Inc.，CaliforniaSM5872空氣速度傳感器，作為氣壓計和高度計的ChinaSCP1000-D01/D11壓力傳感器的VTITechnologies,Inc.,Plymouth的Honeywell,Inc.,MinnesotaHMC1043磁力計以及Thalwil的uBlox和SwiterlandNEQ-5QGPS(Li，C/A代碼)接收器和補片式LlGPS天線。根據(jù)軍事和期望的環(huán)境條件，可以使用其他GPS接收器和天線。UAV的飛行空氣速度的實施方式可以在57至130英里每小時(50-112節(jié))的范圍內(nèi)，然而，其他空氣速度也是可能的。末段自導引模式的一個例子可以利用驅(qū)逐機及比例導航式制導和重力偏置以及加速度偏置的組合，所述重力偏置可應用于末段自導引模式的打擊子模式，所述加速度偏置可應用于末段自導引模式的空中攔截子模式。制導處理330和自動駕駛儀處理340可執(zhí)行指令以在例如升降副翼實施方式中實現(xiàn)側滾轉彎引導，以主要借助于橫滾角和抬升以及額外地借助于推進器減速通過重新定向其速度向量來使航空飛行器改變方向。例如，一個或多個控制表面可借助于一個或多個控制表面致動器350而被重新定向，所述一個或多個控制表面致動器350產(chǎn)生力和力矩以重新定向航空飛行器及其線性加速度中正交于其速度向量的部分。航空飛行器的線性加速度中沿著速度向量的部分受到空氣氣動阻力的極大影響，并且線性加速度可借助于馬達處理器360和推進器馬達370而增加。對于具有完整的三軸控制的實施方式，可以執(zhí)行額外的控制型態(tài)，包括側滑轉彎以及其他比例積分微分引導和控制結構。探尋器處理、制導處理、馬達處理和/或自動駕駛儀處理可由具有可訪問存儲器的單個微處理器來執(zhí)行，和/或這些處理可經(jīng)由數(shù)據(jù)總線而以分布式通信被分配給兩個或多個微處理器。圖4是本發(fā)明的模式轉變的簡化的示意圖400。UAV410可以處于飛行420的跑道、圓形(即，繞著接地點或潛在目標的旋轉)或其他樣式中，作為目標搜索模式、待機模式、監(jiān)視模式、偵察模式和/或其他觀察模式的一部分。探尋器處理連同制導處理和/或來自例如地面命令節(jié)450的命令節(jié)的上行線路可將UAV410設置為末段自導引打擊模式430。UAV410然后可向例如地面運載工具的地面目標440自導引，以努力接近，從而足以有效地部署有效載荷，例如，使彈頭爆炸、投放煙火或分配色素，和/或與目標相撞。在部署有效載荷之前，UAV410可從命令節(jié)450接收模式轉變信號451，并且響應于該模式轉變信號451，UAV410返回到之前的目標搜索、待機、監(jiān)視、偵察或觀察模式420(或至少大體上相同)或新的目標搜索、待機、監(jiān)視、偵察或觀察模式460。在實施方式中，在之前的模式420或新的模式460中，在UAV410處于側滾轉彎時，安裝在側面的或面對的傳感器，例如，如本文所闡述的被定位在UAV410上朝向側滾轉彎的內(nèi)側的側面?zhèn)鞲衅?15，能夠觀察大致定位在轉彎中心的地面目標490。然后，當UAV被轉變到末段自導引模式430時，UAV可轉換到在前面定位的或面對的傳感器，例如，如本文所闡述的傳感器111(圖2A)。在其他實施方式中，當在模式420和/或模式460中時，UAV410可在不同的傳感器之間轉換，例如，在側面和前面照相機之間轉換，以維持對目標的觀察。UAV可利用諸如直升機470的航空飛行器參與末段自導引空對空模式，并且命令節(jié)可以是機載480。響應于進入末段自導引空對空模式的信號，UAV可利用或轉換到更好地適用于末段自導引空對空模式目標跟蹤的制導傳感器。UAV410然后可在空中目標470上自導引，以努力接近，從而足以有效地部署有效載荷，例如，使彈頭爆炸和/或與空中目標470相撞。在部署有效載荷之前，UAV410可從諸如機載命令節(jié)480的命令節(jié)接收模式轉變信號481。響應于該模式轉變信號481，UAV410返回到之前的偵察模式420或新的或可替換的目標搜索模式或待機模式460。任務可被定義為在出擊的過程中或在UAV飛行以及運轉的同時執(zhí)行的、實施的以及實現(xiàn)的一系列事件、模式和/或目標。在執(zhí)行任務的過程中，在一些實施方式中，UAV可接收多個模式轉變信號，并且執(zhí)行多次模式轉變。在一些實施方式中，末段自導引模式可在彈頭爆炸時或在與目標接觸時或與地面接觸時或在空對空未擊中時終止。UAV410能夠在操作模式之間轉換的能力，不論是一次還是重復地，允許UAV的操作者在一段時間內(nèi)在較遠的距離處以相對廣的視野進行監(jiān)視，并且還允許一次或多次較近地靠近，以獲得更詳細的信息。在UAV處于監(jiān)視位置的情況下，為操作者提供的廣闊或?qū)拸V的視野允許操作者對所監(jiān)視的區(qū)域以及正在發(fā)生的事件形成綜合的或戰(zhàn)略性的理解。也就是說，操作者不僅可觀察到特定的潛在的目標，而且還可觀察到周圍區(qū)域，即，可能包括多個其他可能的目標和非戰(zhàn)斗員的領域位置的區(qū)域。這給予了操作者靈活性，作為UAV使用的選項以及所伴隨的可能的動作。例如，在UAV處于監(jiān)視模式并且處于相對高的高度時，操作者可看到建筑物以及圍繞其的區(qū)域，以觀察飛行器和人員的到達或離開，并且在作出是否參與UAV的決定之前進行觀察，并且如果觀察了，則以哪個物體為目標。然而，如本文所描述的，在相對小的固定的照相機的固有局限下(沒有或僅有有限的搖攝-傾斜變焦能力)，例如，可用在小型和/或單兵攜帶的UAV中的那些，在UAV處于監(jiān)視位置時所提供的細節(jié)的量可能不足以滿足操作者的需求以決定開始參與和設定目標。也就是說，當細節(jié)足以選擇特定的建筑或區(qū)域時，可能不足以允許選擇或區(qū)分特定的飛行器或生命體。在這樣的情況下，本發(fā)明的實施方式允許操作者啟動末段自導引模式以朝向所選擇的/設定的目標引導UAV410，以便在UAV靠近目標時獲得更詳細的信息。在這個靠近的過程中，操作者可以按很多不同的方式使用該詳細的信息，包括確認選擇或取消對初始目標的選擇，選擇另一目標，評估所選擇的靠近，和/或其他潛在的目標靠近，獲得對目標或目標區(qū)域的更好的理解，識別特定的人、飛行器、建筑物或其他物品，或其他這樣的動作。如本文所提到的，在這個末段自導引階段，操作者和/或UAV的處理器可控制模式轉變，以使UAV410從末段自導引轉變回監(jiān)視或目標搜索模式。在執(zhí)行任務的過程中，操作者可參與幾種末段自導引靠近，了解其將在到達潛在的目標或部署有效載荷之前發(fā)生轉變，以便獲得有關潛在目標和/或周圍區(qū)域的期望的信息。圖5是示出模式轉變的邏輯的例子的最高級流程圖500。UAV可以處于自動的末段自導引模式510并且不斷地檢查模式變化輸入520。在這個例子中，如果來自外部源的模式變化命令信號是在部署有效載荷之前接收的，則UAV可轉變到目標搜索/監(jiān)視模式530或待機模式，而不部署有效載荷。UAV模式邏輯處理可在該模式530中繼續(xù)，直到，例如，滿足一個或多個目標標準MO以啟動自動的末段自導引，或UAV可以經(jīng)由上行線路命令550而被設置為末段自導引。末段模式可包括打擊，即，地面目標攔截和/或空對空攔截或有效載荷部署子模式，并且有效載荷部署子模式模式可包括子子模式，例如，子子模式可包括煙火部署，之后是色素分散。如圖4中示出的一些實施方式還包括被配置為存儲例如xyz的三維空間、北-東-下(NED)、例如自導引后航路點的返回點的坐標和/或提交點的處理。例如，圖6示出了UAV410，其處于飛行420的跑道、圓形或其他樣式中，作為目標搜索模式、監(jiān)視模式/偵察模式、待機模式和/或觀察模式的一部分。探尋器或探尋器處理連同制導處理和/或來自例如地面命令節(jié)450的命令節(jié)的上行線路可在提交點610或空間中的提交空間處將UAV410設置為末段自導引打擊模式430。提交點610或空間可包括UAV的定向，以放置在目標上或至少定位UAV，以使得UAV自導引和/或目標傳感器能夠獲得跟蹤的目標或為跟蹤的目標成像。然后，UAV410相對于例如地面運載工具的地面目標440自導引。在部署有效載荷之前，UAV410可從命令節(jié)450接收模式轉變信號451，并且響應于該模式轉變信號451,UAV410然后將返回到之前的目標搜索或偵察/監(jiān)視或待機模式420或返回到新的目標搜索或偵察/監(jiān)視模式(未示出)或待機模式460，如圖4所示，且尤其可返回到提交空間或提交點610或至少大體上返回到該空間或點。用于處理的另一選項，例如，是UAV前進到待機和/或提交點的新的位置，例如最近和/或最快地使UAV返回到目標或至少被充分地重新定位以使得自導引和/或目標傳感器能夠獲得目標或為目標成像的新的提交點。例如，UAV可經(jīng)由源自UAV的機上照相機的下行線路進給的顯示而被引導到新的位置，該新的位置允許操作者觀察目標，并啟動對該目標的攻擊。UAV在提交點610處的定向有助于UAV的自導引/目標傳感器和/或引航以再次參與目標。在實施方式中，當UAV到達或接近待機和/或提交點610時，UAV可以例如經(jīng)由下行線路通知使用者。相應地，操作者可經(jīng)由下行線路供給而接收對所感興趣的區(qū)域的增加的觀察，這可增強操作者的位置意識，并從而減少操作者識別將要在其上進行末段自導引的有活力的目標所需要的時間。如之前在圖4中所示出的一些實施方式還包括被配置為存儲例如xyz的三維空間、NED、例如自導引后航路點的返回點的坐標和/或提交點的處理。例如，圖7示出了UAV410，其處于飛行420的跑道、圓形或其他樣式中，作為監(jiān)視模式/偵察模式、目標搜索模式或待機模式的一部分。目標傳感器處理連同制導處理和/或來自例如地面命令節(jié)450的命令節(jié)的上行線路可在提交點610或空間中的提交空間處將UAV410設置為末段自導引打擊模式430。然后，UAV410相對于例如地面運載工具的地面目標440自導引。在部署有效載荷之前，UAV410可自發(fā)地將其自身設置成模式轉變并返回到之前的監(jiān)視模式420或返回到新的目標搜索、偵察/監(jiān)視或待機模式460，如圖4所示，且尤其可返回到提交空間或提交點610。例如，直升機470可在目標運載工具440和UAV410之間飛行。UAV的機上圖像處理可在目標探尋器圖像內(nèi)容中察覺出突然的變化，并且自發(fā)地改變飛行模式以返回到提交空間610或模式420。例如，圖像處理可包括閥值測試，其中，確定了在像素狀態(tài)中幀對幀變化或若干幀之間的變化或者在像素狀態(tài)中幀對幀的部分的變化，并且如果超過代表晴天(VFR)導航加上較次的天氣條件效果的閥值水平，則閥值可代表目標的物體模糊，例如，使其自身介于目標和自導引UAV之間的航空飛行器的物體模糊，和/或閥值可代表例如經(jīng)由煙幕掩飾其自身的目標區(qū)域或移動進入遮蔽物的目標。其他測試可包括基于經(jīng)由幀對幀變化或若干幀之間的變化的圖像中的變化的閥值化以及測試，在例如包含目標的圖像的區(qū)域中的圖像的一部分的離散傅里葉變換(DFT)中，幀之間或若干幀之間的DFT的突然變化可指示使從末段自導引到偵察模式的轉變成為必需的模糊。圖8是示出模式轉變的邏輯的示例的最高級的流程圖800。UAV可以處在自動的末段自導引模式810中，并且不斷地檢查條件以設定模式轉變820。在該例子中，UAV可處理經(jīng)由機上照相機接收的所有圖像或圖像的一部分，并且可測試場景內(nèi)容在部署有效載荷之前是否在設定的時間段內(nèi)明顯地變化。如果沒有，則圖像處理可設定一模式變化旗幟，該模式變化旗幟可將飛行模式轉變?yōu)橐呀?jīng)被保存的末段自導引提交空間830，或目標搜索偵察/監(jiān)視或待機模式，而不部署有效載荷。UAV模式邏輯處理可在該模式830中繼續(xù)，直到，例如，滿足一個或多個目標標準840以啟動自動的末段自導引，或UAV可以經(jīng)由上行線路命令850而被設置為末段自導引。場景變化測試的例子可包括像素振動的最小百分比至一組幀上的所感測的強度范圍的百分比。圖像區(qū)域，尤其是靠近由圖像跟蹤器覆蓋的區(qū)域的圖像區(qū)域的突然的強度變化可表示布置在目標和UAV之間的物體或錯誤的明確的跟蹤方案。場景變化測試的另一個例子可以是與所選擇的間隔處的圖像的部分的二維頻率轉換的比較，以確定是否已經(jīng)發(fā)生了明顯的場景構成變化。圖像的一部分的頻率內(nèi)容中的突然變化，即，圖像復雜度，尤其是靠近由圖像跟蹤器覆蓋的區(qū)域的圖像復雜度中的變化，可表示布置在目標和UAV之間的物體或錯誤的明確的跟蹤方案。UAV的實施方式具有機載處理，其允許UAV繼續(xù)任務，并在失去與操作者的信號聯(lián)系的情況下有可能將模式改變回監(jiān)視。例如，經(jīng)由用戶界面以及上行線路，基于地面的操作者可指定一目標，并且，響應于該指定，UAV于是可啟動末段自導引階段。隨著UAV靠近地面，操作者和UAV之間的單點線程可例如由于山和/或樹而遺失。視線通信的遺失可經(jīng)由機上處理來觸發(fā)UAV，以從末段階段改變模式，并使UAV在足以重新獲得視線信號連接的高度回到監(jiān)視模式。UAV可在一點處或一點之后或檢測到視線通信中的中斷處機上記錄一個或多個圖像幀，并且一旦恢復視線通信，UAV可經(jīng)由下行線路傳送一個或多個所存儲的幀。因為需要來控制和引導或引航UAV的處理完全機載地位于UAV上，所以UAV可以獨立于遠程使用者、操作者或機下處理器操作。也就是說，UAV的操作不取決于維持與分開的機下處理器和/或操作者的通信連接。在實施方式中，機上處理器被設定程序，以使得在遺失與操作員的通信之后，UAV維持其現(xiàn)有的模式或自動地轉變到預定的分開的或可替換的模式和/或所限定的一系列動作或模式。例如，在目標上處于末段自導引模式的UAV可以被設定程序，以在通信信號被中斷的情況下，維持末段自導引。以這種方式，UAV的機上處理和系統(tǒng)可以引導UAV，使得其繼續(xù)并完成末段自導引，并自發(fā)地輸送有效載荷，而沒有來自操作者、使用者和/或機下處理器的任何額外的輸入或引導。[0049]UAV實施方式可包括機上功率源，例如，電池，以例如經(jīng)由電源給處理提供功率，并且可具有一個或多個電池，以作為用于一個或多個電機械致動器的電路和推進器驅(qū)動電路的共同的電源。UAV的實施方式的空速可以在50-120節(jié)的范圍。相應地，UAV的尺寸可以形成為參照其速度向量具有大于地面運載工具的大的橫向加速度，并且其尺寸可以額外地形成為具有大于緩慢地操縱的目標的加速度的橫向加速度，即，正交于飛行器中心線的加速度。例如，地面運載工具可以按0.IG的加速度加速或減速，并且如果制動的話，可以更高，其中，G是名義上的重力加速度，并且直升機可以按0.3G的加速度加速或減速，而且如果爬升或驅(qū)動的話，可以更高。UAV的空氣動力學響應性或機動響應性的特征在于操縱時間常數(shù)，該操縱時間常數(shù)由UAV獲得63%的所要求的橫向加速度所花費的時間限定。對于針對操縱目標的UAV應用，即，針對在末段自導引階段期間正在改變它們的速度向量的方向和/或大小的那些目標，所述速度向量的特征在于逃避時間常數(shù)，UAV操縱時間常數(shù)可以小于目標逃避時間常數(shù)。例如，具有人工操作者的地面運載工具可用三秒的逃避時間常數(shù)減速，并且相應地，成功的末段自導引UAV可具有小于三秒的逃避時間常數(shù)，以便與UAV的速度方向重新對準，以實現(xiàn)碰撞和/或充分地靠近目標，因為有效載荷和/或彈頭可要求任務有效性。末段自導引軌道可以以大于十倍的UAV操縱時間常數(shù)的攔截時間或撞擊時間啟動。UAV可以按二到30秒的時間朝向目標點設置成末段自導引模式，直到實現(xiàn)最靠近目標點。人工操作者可為時間線增加0.5至1.5秒的時間以從末段自導引模式產(chǎn)生中斷。因此，來自使用者的輸入，或三秒的自動跟蹤器閥值直到最接近目標的旅途可以是足夠的時間，以任選地在有動力的飛行下將UAV操縱遠離目標和朝向航路點。機上UAV能量是足夠的，使得幾乎完整的末段自導引階段的執(zhí)行，即，持續(xù)若干操縱時間常數(shù)的自導引軌道階段，留下了足夠的機上能量，這些能量可被UAV吸收以將其自身設置成目標搜索、偵察、監(jiān)視和/或待機軌道或飛行路徑。UAV的一些實施方式可在這樣一種模式中執(zhí)行飛行的末段階段，這種模式為推進器馬達提供較少的動力或不提供動力。UAV可為推進器馬達提供動力，以執(zhí)行中止末段階段的操縱?？捎糜谑纠缘腢AV推進動力大于所要求的用于水平飛行的水平，從而有利于UAV在中止末段階段之后返回到航路點或飛行樣式的選擇，例如，目標搜索、偵察、監(jiān)視和/或待機軌道或模式。也就是說，在從目標自導引回到目標搜索、偵察、監(jiān)視和/或待機模式期間，UAV的實施方式能夠?qū)⑺鎯Φ幕瘜W能，例如，電池存儲和/或燃料儲存器，經(jīng)由增加的高度而轉化為飛行器勢能，并經(jīng)由增加的速度而轉化為動能。圖9描繪了處于跑道樣式910中的UAV905，其在地面目標920上轉變?yōu)樽詫б?11，并且自發(fā)地或經(jīng)由第三方從末段自導引中斷，并且返回912到跑道樣式910。可飛行的大氣空間930被描繪為由UAV905的機上電源以及UAV905的最大高度能力931限定的圓頂形的空間。由于其可操縱性、機載電源以及在勢能和動能之間轉換的能力，該例子中描述的UAV905具有以多種方式利用可飛行的大氣空間930的容量和能力以有利于其任務和/或其操作者的需要和/或要求。例如，UAV905可在可飛行的大氣空間930中移動，以執(zhí)行目標搜索、偵察、監(jiān)視、待機和/或在一距離處以其他方式觀察目標920，或等待開始目標920的自導引參與911，UAV905可進入一個或多個自導引階段911，以參與或評估目標，或者UAV可經(jīng)由諸如路徑912的任何路經(jīng)重新定位其自身，以實現(xiàn)期望的姿態(tài)/高度和/或到達目標空間921內(nèi)的目標920的接近角和/或方向。人們可以注意到，這種例子中的任何一種或其他類似的動作可以在可飛行的大氣空間930中在任何可行的或有效地未受限制的數(shù)量的不同高度、姿態(tài)、空間和位置處實現(xiàn)。當UAV905繼續(xù)在可飛行的大氣空間930中飛行時，并且當機上電源被用盡時，UAV905的可飛行的大氣空間930的地面覆蓋區(qū)的半徑(在圖9的描述中被線性地表示為范圍940)將單調(diào)減少。例如，1.0至2.0公斤質(zhì)量的范圍并且具有40-50瓦特小時的鋰電池存儲電池的示例性UAV實施方式可以使用管內(nèi)的一個或多個產(chǎn)生氣體的元件進行管發(fā)射以實現(xiàn)60-120mph的管退出速度，并且，面對重復的末段參與以及自導引故障，使用電動推進器，UAV可以維持收縮的可飛行的空間930，以偵察高度大約十到30分鐘。應注意，如圖10所示，雖然UAV905可利用所有可飛行的大氣空間，但如所限定的，其進行操縱的能力是受限制的，并且可通過環(huán)形空間來描繪，在本文的圖10中橫截面被示出為橢圓形1021、1022。UAV實施的被供以動力的飛行以及能量監(jiān)測和管理使得UAV能夠避免錐形的或以其他方式受限制的操縱包絡線，在幾乎所有其飛行時間內(nèi)，除了在末段自導引階段的晚期或在其可利用的飛行時間的晚期，其在平面中被描繪為大致為傾斜的三角形區(qū)域1030，因為受到電池壽命以及勢能和動能的限制。在制導導彈和飛彈中，由于其固有地缺乏操縱和/或缺乏足夠的可得到的和/或可應用的能量，而這些能量限定了從導彈或飛彈投射的固定的和/或封閉的操縱錐體，該操縱錐體由其可操縱性極限限定并在地面、結構或其他不能通行的物體處終止，與制導導彈和飛彈不同，本發(fā)明的實施方式的UAV具有足夠的可操縱性以及可得到的和/或可應用的能量，以允許其在例如圖9和圖10中示出的給定的區(qū)域或空間內(nèi)自由地到處移動。也就是說，在本發(fā)明的實施方式中，UAV可進入末段自導引模式，該末段自導引模式朝向地面或其他不能通行的物體引導UAV，S卩，以大致類似于制導導彈或飛彈的操作但不同于制導導彈或飛彈的方式經(jīng)由自導引引導到地面上的目標，UAV具有足夠的可操縱性和可應用的能量以避免與地面或其所對準的其他不能通行的物體發(fā)生碰撞。也就是說，本發(fā)明的實施方式的UAV開始和/或并不總是在其運動上被限制為封閉的操縱極限錐體，該封閉的操縱極限錐體要求其與地面或不能通行的物體交叉或相撞，例如有關制導導彈或飛彈的情況。相比之下，UAV具有操縱性，并且可應用足夠的能量以例如，當UAV從末段自導引模式轉變到目標搜索、偵察、監(jiān)視和/或待機模式時，允許其經(jīng)由轉向軌道或逃避軌道提升，以至少一次并且可能多次地避免撞擊地面、目標或其他不能通行的物體。也就是說，在地面目標上自導引的制導導彈或飛彈必然將撞擊操縱錐體的地面覆蓋區(qū)內(nèi)的目標或附近點，這是特定的制導導彈或飛彈的操縱局限的特征。相比之下，本發(fā)明的處于末段自導引模式的UAV實施方式可與地面目標脫離接合并且向上和遠離地面目標操縱。之后，該UAV實施方式可進行偵察、再參與原始目標或通過轉變到第二目標的分開的或新的末段自導引模式來參與第二目標。例如，圖11示出了處于末段自導引階段的UAV905，其中，目標空間921中的目標920在UAV的范圍極限1110和UAV的操縱能力這二者之內(nèi)。相應地，UAV可及時地中斷末段自導引階段，并且經(jīng)由示例性的轉向軌道1120而飛行到較高的高度，從而潛在地將其一部分動能轉化為勢能，并且潛在地增加來自推力應用的能量，例如來自推進器的操作，這可由機上電源，例如，化學電池，產(chǎn)生。UAV實施方式包括機上電源，例如，化學電池，例如，鋰電池，其足以使UAV按需要返回到監(jiān)視高度或更高的高度。也就是說，如果在驅(qū)動和恢復期間，僅有勢能到動能再到勢能的轉化，例如，沒有增加來自所增加的推進器的推力，則能量損失，例如，空氣阻力，將減少UAV所具有的所有能量，并阻止UAV回到與UAV在末段自導引階段或驅(qū)動開始時所具有的高度和速度相同的高度和速度。與制導導彈和打擊導彈相比，本發(fā)明的UAV實施方式被配置為將來自電池的動力轉換為UAV的飛行能量，并且因此，UAV可具有與UAV在末段自導引階段或模式或驅(qū)動開始時所具有的高度和速度相同或更高的高度和速度。圖12示出了這樣一種情況，在這種情況下，即使有供有動力的飛行以及能量監(jiān)測和管理，在最后幾個操縱時間常數(shù)期間，UAV905將受到操縱極限錐體1210的限制。相應地，圖12示出了由于飛行器目標幾何尺寸和UAV905自身的橫向加速度的限制而具有操縱極限的UAV905。在圖12的該圖示中，示例性的UAV905可能預期不能返回到目標搜索、偵察、監(jiān)視或待機模式，并且可能撞擊目標空間921中的目標920或地面1203。也就是說，所示出的示例性的UAV905的橫向可操縱性，從響應性以及最大橫向加速度的角度來看，不足以使向目標的接近速度和范圍實現(xiàn)成功的轉向操縱。在本發(fā)明的實施方式中，將形成由UAV的操縱極限和諸如地面和/或例如由操縱極限錐體1210示出的目標的不可通過的物體限定的封閉的操縱錐體，并且當UAV撞擊到目標、地面或不可通過的物體的時間是大約二到三秒時，UAV將不能夠?qū)崿F(xiàn)逃避軌道，例如，轉向軌道1120中所示出的。在本發(fā)明的實施方式中，將形成由UAV的操縱極限和諸如地面和/或例如由操縱極限錐體1210示出的目標的不可通過的物體限定的封閉的操縱錐體，并且當UAV距離目標、地面或不可通過的物體的距離是大約UAV的速度乘以大約二到三秒時，UAV將不能夠?qū)崿F(xiàn)逃避軌道，例如，轉向軌道1120中所示出的。預期可以作出上述實施方式的特定特征和方面的各種組合和/或子組合，并且仍然落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應理解，所公開的實施方式的各種特征和方面可以互相組合或互相替換，以便形成所公開的本發(fā)明的各種模式。此外，并不表明本文通過舉例方式公開的本發(fā)明的范圍受到以上所描述的特定的公開的實施方式的限制。權利要求1.一種無人駕駛航空飛行器(UAV)，包括處理單元，其被配置成將所述UAV從第一模式轉變到第二模式，其中，所述第一模式是末段自導引模式；并且其中，所述UAV還被配置成將有效載荷輸送到目標空間內(nèi)。2.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述末段自導引模式包括一個或多個指令，用于使所述UAV自導引向所述目標空間。3.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述處理單元還被配置成響應于上行線路信號而將所述UAV從所述末段自導引模式轉變到所述第二模式。4.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述處理單元還被配置成響應于由以下中的至少一項產(chǎn)生的指示而將所述UAV從所述末段自導引模式轉變到所述第二模式所述處理單元的機上處理；操作者；以及指示發(fā)送設備。5.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述有效載荷與所述UAV是一體的。6.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述有效載荷被配置成在靠近所述目標空間處從所述UAV發(fā)射。7.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述處理單元包括以下中的至少一項被配置成執(zhí)行計算機可執(zhí)行的指令的中央處理器；電氣回路；電子回路；以及邏輯門陣列。8.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述第二模式是目標搜索模式。9.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV還包括目標傳感器。10.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，還包括目標傳感器系統(tǒng)，其中所述UAV的所述目標傳感器系統(tǒng)包括以下中的至少一項光電照相機、長波紅外照相機、短波紅外照相機、射頻接收器以及射頻收發(fā)器。11.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV的特征在于重量值，并且其中，所述UAV還被配置成，當處于所述第二模式時，維持至少所述UAV重量的值的提升幅值。12.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV還被配置成，當處于所述第二模式時，維持至少水平飛行。13.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器供以動力，所述化學電池存儲器存儲范圍在10至1000瓦特小時的能量，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。14.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器供以動力，所述化學電池存儲器存儲少于44瓦特小時的能量，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。15.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV的特征在于小于23公斤的質(zhì)量值。16.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV的特征在于至少0.5公斤的質(zhì)量值，并且所述UAV在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器以及電馬達驅(qū)動的推進器供以動力，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到偵察模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。17.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV的特征在于至少1.3公斤的質(zhì)量值，并且所述UAV在飛行中經(jīng)由化學電池存儲器以及電馬達驅(qū)動的推進器供以動力，并且其中，所述UAV能夠從末段自導引模式軌道轉變到偵察模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道。18.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV被配置成從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道，其中，所述UAV的特征在于小于23公斤的發(fā)射質(zhì)量的值，并且其中，所述UAV被配置成在飛行中經(jīng)由推進器產(chǎn)生推力，所述推進器由以下中的至少一項提供動力(a)化學電池存儲器；以及(b)燃燒發(fā)動機。19.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV被配置成從末段自導引模式軌道轉變到目標搜索模式軌道，然后再轉變到末段自導引模式軌道，其中，所述UAV的特征在于小于23公斤的質(zhì)量值，并且其中，所述UAV被配置成在飛行中經(jīng)由渦輪發(fā)動機產(chǎn)生推力。20.如權利要求1所述的無人駕駛航空飛行器，其中，所述UAV被配置成被供以動力來進行飛行，以便如果所述處理單元確定上行線路信號表示從包括朝向目標空間的自導引的末段自導引模式到所述目標搜索模式的模式轉變，并且如果在所述UAV實現(xiàn)最靠近所述目標空間之前至少兩秒在所述UAV處接收到所表示的上行線路信號，則所述UAV操縱到目標搜索模式軌道。21.一種裝置，包括無人駕駛航空飛行器(UAV)機體，其被配置成將有效載荷經(jīng)由自導引向所述目標空間而輸送到所述目標空間；以及所述UAV機體上的處理單元，其中，所述處理單元包括以下中的至少一項被配置成執(zhí)行計算機可執(zhí)行的指令的中央處理單元；電氣回路；電子回路；以及邏輯門陣列；并且其中，所述處理單元被配置成將所述裝置從第一模式轉變到第二模式，其中，所述第一模式是末段自導引模式，其中，所述末段自導引模式包括一個或多個指令，用于使所述UAV自導引向所述目標空間；并且其中，所述處理單元還被配置成響應于由以下中的至少一項產(chǎn)生的指示而將所述裝置從所述末段自導引模式轉變到所述第二模式所述處理單元的機上處理；操作者；以及指示發(fā)送設備。22.如權利要求21所述的裝置，其中，所述第二模式是目標搜索模式，并且其中，所述裝置還包括目標傳感器，所述目標傳感器被配置成在至少所述目標搜索模式期間從目標搜索空間接收電磁發(fā)射。23.如權利要求22所述的裝置，其中，所述裝置還被配置成當處于所述目標搜索模式時維持至少水平飛行。24.一種轉變無人駕駛航空飛行器(UAV)的飛行模式的方法，包括當處于第一模式時，通過UAV處理單元測試模式變化，其中，所述第一模式是自動的末段自導引模式，用于將有效載荷輸送到目標空間；接收模式變化命令信號；以及基于所述模式變化命令信號而轉變到第二模式。25.如權利要求M所述的方法，其中，所述末段自導引模式還包括所述UAV自導引向所述目標空間。26.如權利要求M所述的方法，其中，接收模式變化命令信號的步驟是基于一個或多個圖像變化條件進行的。27.如權利要求M所述的方法，其中，接收模式變化命令信號的步驟中的所述模式變化命令信號是基于經(jīng)由UAV機載目標傳感器檢測的一個或多個圖像變化條件的。28.如權利要求M所述的方法，其中，接收模式變化命令信號的步驟還包括基于外部源接收模式變化命令信號。29.如權利要求M所述的方法，其中，所述第二模式是目標搜索模式。30.如權利要求M所述的方法，其中，所述第二模式是包括末段前提交UAV飛行空間的目標搜索模式。31.如權利要求M所述的方法，其中，基于所述模式變化命令信號轉變到第二模式是通過經(jīng)由所述處理單元的機上處理而自動地改變一個或多個UAV飛行命令來實現(xiàn)的。專利摘要一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括無人航空駕駛飛行器(UAV)(100)，該無人駕駛航空飛行器被配置成，響應于上行線路信號(451)和/或場景變化的自發(fā)的確定，從末段自導引模式(510)轉變(520)到目標搜索模式(530)。文檔編號F42B15/01GKCN102362141SQ201080013403公開日2012年2月22日申請日期2010年2月2日發(fā)明者卡洛斯·米拉勒申請人:威羅門飛行公司導出引文BiBTeX,EndNote,RefMan