FR3081440A1 - SIGNALING AND INFORMATION DRONE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un Drone avec une structure porteuse (1) d'un ensemble de moyens (2a-2f) à voilure tournante lui permettant d'adopter une allure de vol comportant plusieurs phases, à savoir le décollage, l'atterrissage, sensiblement verticaux et, entre les deux, au moins un vol de croisière et un vol stationnaire, en fonction d'instructions de commande provenant d'un poste de pilotage au sol et des moyens d'émission, autonomes ou commandés, d'au moins un message visuel à destination d'une population située au sol dans la zone couverte par le drone en phase de vol stationnaire, caractérisé en ce que ces moyens comportent un panneau (9) sensiblement rigide ou flexible supportant sur l'une de ses faces (13) des moyens lumineux d'affichage d'un message alphabétique et/ou pictographique, relié à ladite structure autour d'un axe (5) de pivotement sensiblement parallèle au plan de giration de la voilure tournante et des moyens de commande (6) de la rotation du panneau autour de cet axe pour asservir l'état du panneau autour de cet axe dans une position sensiblement horizontale pour offrir un maître-couple minimal en regard de l'écoulement du flux gazeux en vitesse de croisière du drone et dans une position sensiblement verticale au moins lors des phases de vol stationnaire du drone, de manière à présenter frontalement la face (13) d'affichage du message qu'elle porte au regard de la population au sol concernée, figure 3.The invention relates to a drone with a carrier structure (1) of a set of means (2a-2f) with a rotary wing enabling it to adopt a flight pattern comprising a plurality of phases, namely take-off, landing, substantially vertical and between the two, at least one cruising flight and one hovering flight, according to command instructions from a ground cockpit and means of transmitting, autonomous or commanded, at least one visual message to a population on the ground in the area covered by the drone hovering phase, characterized in that these means comprise a panel (9) substantially rigid or flexible supporting on one of its faces (13 ) luminous means for displaying an alphabetic and / or pictographic message, connected to said structure about a pivot axis (5) substantially parallel to the turn plane of the rotary wing and the control means (6) of the rotation of the panel r of this axis to enslave the state of the panel around this axis in a substantially horizontal position to provide a minimal torque master with respect to the flow of the gas stream at cruising speed of the drone and in a substantially vertical position at least during the hovering phases of the drone, so as to frontally present the face (13) of display of the message it bears against the population on the ground concerned, Figure 3.
Description
DescriptionDescription
Titre de l’invention : Drone de signalisation et d’information [0001] La présente invention concerne un véhicule aérien non habité appelé drone, destiné à présenter à des personnes présentes dans une certaine zone au sol, un message visuel de signalisation et/ou d’information.Title of the invention: Signaling and information drone The present invention relates to an unmanned aerial vehicle called a drone, intended to present to people present in a certain area on the ground, a visual signaling message and / or of information.
[0002] ARRIERE PLAN DE L’INVENTION [0003] Les drones sont des appareils aériens sans pilote ou télécommandés dont les usages et les applications se multiplient depuis quelques années. C’est ainsi qu’ils sont employés, à titre d’exemples non exhaustifs et en dehors des applications militaires, dans la photographie et la vidéographie aériennes, pour la surveillance des réseaux qu’ils soient de voies terrestre, de cours d’eau, de câbles, de canalisations, pour l’observation de la nature en matière agricole, viticole, forestière ou cynégétique, pour la surveillance des plages et dans de nombreuses autres applications telles que la livraison d’objets ou des missions scientifiques...BACKGROUND OF THE INVENTION [0003] Drones are unmanned or remote-controlled aerial devices whose uses and applications have been increasing in recent years. This is how they are used, by way of non-exhaustive examples and outside of military applications, in aerial photography and videography, for the surveillance of networks, whether by land or waterways. , cables, pipes, for the observation of nature in agriculture, wine, forestry or hunting, for beach surveillance and in many other applications such as the delivery of objects or scientific missions ...
[0004] Les drones sont équipés, pour ce faire, de matériels pour capter, enregistrer, émettre des informations et recevoir des signaux de commandes et certains d’entre eux comportent, embarqués, des moyens de traitement de l’information qu’ils recueillent de manière à pouvoir directement initier très rapidement, si la situation l’exige, une opération sur le lieu même où ils se trouvent (par exemple émission d’un signal sonore ou visuel en direction de la zone survolée de laquelle provient l’information - détection de fumée - apte après traitement à déclencher l’émission de ce signal).Une illustration de cet état de la technique est formée par le document WO2014080388.Drones are equipped, to do this, with equipment for picking up, recording, transmitting information and receiving command signals and some of them include, on board, means for processing the information they collect. so as to be able to directly initiate very quickly, if the situation requires, an operation on the very place where they are located (for example emission of an audible or visual signal towards the overflown area from which the information comes - smoke detection - suitable after treatment to trigger the emission of this signal). An illustration of this state of the art is formed by the document WO2014080388.
[0005] La présente invention s’inscrit dans ce domaine technique et concerne un drone de signalisation ou d’information pour une population au sol, présente sur la zone survolée par le drone de manière à être lui-même visible par cette population.The present invention is part of this technical field and relates to a signaling or information drone for a population on the ground, present in the area overflown by the drone so as to be itself visible to this population.
[0006] OBJET DE L’INVENTION [0007] A cet effet, elle a pour objet un drone avec une structure porteuse d’un ensemble de moyens à voilure tournante lui permettant d’adopter une allure de vol comportant plusieurs phases, à savoir le décollage, l’atterrissage et, entre les deux, au moins un vol de croisière et un vol stationnaire, en fonction d’instructions de commande provenant d’un poste de pilotage au sol et des moyens d’émission, autonomes ou commandés, d’au moins un message visuel à destination d’une population située au sol dans la zone couverte par le drone en phase de vol stationnaire, caractérisé en ce que ces moyens comportent un panneau sensiblement rigide ou flexible support de moyens lumineux d’affichage d’un message alphabétique et/ou pictographique relié à ladite structure autour d’un axe de pivotement sensiblement parallèle au plan de giration de la voilure tournante et des moyens de commande de la rotation du panneau autour de cet axe pour asservir l’état du panneau autour de cet axe dans une position sensiblement horizontale pour offrir un maître-couple minimal en regard de l’écoulement du flux gazeux en vitesse de croisière du drone et dans une position sensiblement verticale au moins lors des phases de vol stationnaire du drone de manière à présenter frontalement le message qu’il porte au regard de la population au sol concernée.OBJECT OF THE INVENTION To this end, it relates to a drone with a supporting structure of a set of rotary wing means allowing it to adopt a flight pace comprising several phases, namely the take-off, landing and, between the two, at least one cruise flight and one hovering flight, according to control instructions coming from a cockpit on the ground and from the emission means, autonomous or controlled, d '' at least one visual message to a population located on the ground in the area covered by the drone during the hover phase, characterized in that these means comprise a substantially rigid or flexible panel supporting the luminous display means of an alphabetical and / or pictographic message connected to said structure around a pivot axis substantially parallel to the plane of gyration of the rotary airfoil and of means for controlling the rotation of the panel around this axis to control the state of the panel around this axis in a substantially horizontal position in order to provide a minimum master torque with respect to the flow of the gas flow at cruising speed of the drone and in a substantially vertical position at least during the phases of hovering of the drone so as to present the message it carries vis-à-vis the population on the ground concerned.
[0008] L’un des intérêts de cette disposition à axe horizontal sous le drone, tient dans le fait que le panneau en vitesse de croisière n’offre pratiquement pas de prise au vent quelle que soit l’orientation de ce vent qui dépend de la vitesse et de la direction du drone mais aussi de celle du vent naturel par rapport à la trajectoire du drone pour atteindre la zone prescrite.One of the advantages of this arrangement with a horizontal axis under the drone is that the panel at cruising speed offers practically no wind resistance whatever the orientation of this wind which depends on the speed and direction of the drone but also that of the natural wind relative to the trajectory of the drone to reach the prescribed area.
[0009] Les voilures tournantes assurent les différentes phases de vol de l’appareil. En vol vertical ou stationnaire il est important que le panneau de l’invention ne vienne pas trop perturber les flux d’air traversant chacune des voilures.The rotary wings ensure the various flight phases of the aircraft. In vertical or hovering flight it is important that the panel of the invention does not interfere too much with the air flows passing through each of the wings.
[0010] C’est pourquoi, dans un mode de réalisation, les dimensions du panneau seront établies en fonction de la disposition géométrique des axes rotor de l’appareil pour n’interférer que faiblement avec certains de ces flux.This is why, in one embodiment, the dimensions of the panel will be established according to the geometrical arrangement of the rotor axes of the device so as to interfere only slightly with some of these flows.
[0011] En vol de croisière, pendant lequel l’assiette de l’appareil est modifiée et plonge vers l’avant, c’est sur l’inclinaison du panneau que l’on agit, par exemple en minimisant l’incidence du panneau par rapport à l’écoulement gazeux dans lequel il est afin d’obtenir le minimum de traînée induite par la présence de ce panneau. Un asservissement de son indexation autour de l’axe de pivotement sera prévu à cet effet en relation avec l’inclinaison de l’assiette de l’appareil.In cruise flight, during which the attitude of the aircraft is changed and dives forward, it is on the inclination of the panel that we act, for example by minimizing the incidence of the panel relative to the gas flow in which it is in order to obtain the minimum drag induced by the presence of this panel. A control of its indexing around the pivot axis will be provided for this purpose in relation to the inclination of the attitude of the device.
[0012] En vol stationnaire il pourra être utile d’agir sur la position du panneau par rapport à la verticale (ou l’assiette de l’appareil) pour placer le panneau sous un angle optimal pour sa vision par les personnes au sol concernées, selon par exemple la distance qui les séparent du drone.In hovering flight it may be useful to act on the position of the panel relative to the vertical (or the trim of the device) to place the panel at an optimal angle for its vision by the people on the ground concerned , depending for example on the distance between them and the drone.
[0013] Pour parvenir à ces résultats, l’invention comprend un moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé porté par la structure, sur lequel est calé un arbre coaxial à l’axe de pivotement susdit, l’arbre étant lui-même solidaire en rotation du panneau, un accéléromètre-gyroscope-altimètre fixé sur le panneau, un même accéléromètre solidaire de la structure du drone, un calculateur destiné à calculer l’inclinaison du panneau dans un repère absolu et à commander en conséquence le moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé pour fixer sa position autour de l’axe en fonction de Failure de vol de l’appareil ou de l’inclinaison qu’on souhaite lui faire prendre pour optimiser sa visibilité.To achieve these results, the invention comprises a motor in particular stepping or continuous or any other angularly indexed motor carried by the structure, on which is wedged a shaft coaxial with the said pivot axis, the shaft being itself integral in rotation with the panel, an accelerometer-gyroscope-altimeter fixed on the panel, the same accelerometer integral with the structure of the drone, a computer intended to calculate the inclination of the panel in an absolute coordinate system and to be controlled accordingly the motor in particular stepping or continuous or any other angularly indexed motor to fix its position around the axis as a function of flight failure of the aircraft or of the inclination that it is desired to make it take to optimize its visibility.
[0014] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description donnée ci-après d’un exemple de réalisation de l’invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description given below of an exemplary embodiment of the invention.
Brève description des dessins [0015] Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels :Brief description of the drawings Reference will be made to the accompanying drawings in which:
[0016] - les figures 1 et 2 sont des schémas orthogonaux d’un drone connu, [0017] - la figure 3 illustre les dispositions de l’invention sur ce type de drone [0018] - la figure 4 est un schéma orthogonal à celui de la figure 3, [0019] - la figure 5 est un schéma vu de dessus du drone selon l’invention et, [0020] - la figure 6 est un schéma de côté selon A de la figure 5.- Figures 1 and 2 are orthogonal diagrams of a known drone, - Figure 3 illustrates the provisions of the invention on this type of drone [0018] - Figure 4 is a diagram orthogonal to that of FIG. 3, [0019] - FIG. 5 is a diagram seen from above of the drone according to the invention and, [0020] - FIG. 6 is a diagram of side according to A of FIG. 5.
Description des modes de réalisation [0021] Le drone représenté aux figures 1 et 2 comporte une structure porteuse 1 d’un ensemble de voilures tournantes 2a à 2f qui définissent un plan de giration sensiblement horizontal quand l’appareil est au sol. La structure 1 comporte un jambage 3 avec deux jambes 3a et 3b, équipé en partie basse d’un piètement 4, comportant deux pieds 4a et 4b pour son appui sur le sol à l’arrêt, avant le décollage et au moment de l’atterrissage.Description of the embodiments The drone shown in FIGS. 1 and 2 comprises a support structure 1 of a set of rotary wings 2a to 2f which define a substantially horizontal plane of gyration when the aircraft is on the ground. Structure 1 comprises a leg 3 with two legs 3a and 3b, equipped in the lower part with a base 4, comprising two feet 4a and 4b for its support on the ground when stopped, before takeoff and at the time of landing.
[0022] Selon l’invention, comme illustré par les figures 3 et 4, la structure 1 comporte en partie inférieure du jambage un arbre 5 calé en rotation sur la sortie d’un moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé 6 solidaire de la jambe 3a et monté à rotation dans un pallier 7 porté par la jambe 3b.According to the invention, as illustrated in Figures 3 and 4, the structure 1 comprises in the lower part of the leg a shaft 5 locked in rotation on the output of a motor in particular stepping or continuous or any other angularly motor indexed 6 secured to the leg 3a and rotatably mounted in a bearing 7 carried by the leg 3b.
[0023] L’axe 8 de cet arbre 5 est sensiblement horizontal sous la voilure, entre les jambes de la structure.The axis 8 of this shaft 5 is substantially horizontal under the wing, between the legs of the structure.
[0024] Cet arbre 5 porte un panneau 9 qui y est calé en rotation par sa face arrière 14. La commande en rotation du moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé 6 permet de faire pivoter le panneau autour de l’axe 8 entre un état horizontal 9a un état vertical 9b et de maintenir fermement indexé le panneau 6 dans une position angulaire quelconque entre ces deux états.This shaft 5 carries a panel 9 which is wedged therein in rotation by its rear face 14. The rotation control of the motor in particular stepping or continuous or any other angularly indexed motor 6 makes it possible to pivot the panel around the axis 8 between a horizontal state 9a a vertical state 9b and firmly maintain the panel 6 in any angular position between these two states.
[0025] Aux figures 5 et 6, on a représenté schématiquement le flux d’air 10 d’une voilure tournante et la disposition du panneau 9 dans son état horizontal par rapport à ce flux d’air, ce pour illustrer le choix à faire dans les dimensions du panneau pour ne pas trop perturber les flux gazeux engendrés par la voilure.In Figures 5 and 6, there is shown schematically the air flow 10 of a rotary wing and the arrangement of the panel 9 in its horizontal state relative to this air flow, this to illustrate the choice to be made in the dimensions of the panel so as not to disturb the gas flows generated by the wing too much.
[0026] On notera par ailleurs que le panneau 9 est équipé d’un accéléromètre 11 connu en lui-même qui permet de détecter en permanence son inclinaison dans un repère de référence fixe (le référentiel terrestre) ainsi que son altitude. Enfin, le drone lui-même porte un accéléromètre 12 qui permet, également en permanence, de connaître notamment son assiette dans le même repère que celui du panneau.Note also that the panel 9 is equipped with an accelerometer 11 known in itself which can constantly detect its inclination in a fixed reference frame (the terrestrial frame of reference) as well as its altitude. Finally, the drone itself carries an accelerometer 12 which also makes it possible to know its attitude in particular in the same frame as that of the panel.
[0027] Le panneau 9 possède une face d’affichage 13 et une face arrière 14. La face d’affichage est équipée de moyens aptes à présenter au regard d’un usager une information sous forme alphabétique et/ou pictographique, suffisamment lumineuse pour être aisément déchiffrée même à distance. Il s’agira par exemple d’un agencement matriciel de LED dont l’allumage est commandé à partir d’une bibliothèque de messages contenue dans une mémoire numérique embarquée et activée à distance par la réception d’une requête émise par un opérateur au sol ou par un programme autonome en réponse à la situation constatée sur la zone à informer.The panel 9 has a display face 13 and a rear face 14. The display face is equipped with means capable of presenting to the gaze of a user information in alphabetical and / or pictographic form, sufficiently bright to be easily deciphered even from a distance. It will for example be a matrix arrangement of LEDs, the lighting of which is controlled from a library of messages contained in an on-board digital memory and activated remotely by the reception of a request sent by an operator on the ground. or by an autonomous program in response to the situation observed in the area to be informed.
[0028] La commande du moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé d’inclinaison du panneau est assurée par des moyens informatiques en fonction de plusieurs critères. Quand l’appareil est au sol, le panneau est dans son état horizontal, écarté du sol. Le drone étant en service, il décolle verticalement avec, à partir d’une certaine altitude, un passage du panneau dans son état vertical ou un maintien de ce dernier à l’horizontale, selon l’altitude de croisière à atteindre et divers facteurs présents sur le site tels que par exemple l’existence d’un vent latéral à la trajectoire du drone. En croisière depuis sa base de décollage jusque vers le site concerné, le panneau est ramené ou maintenu dans sa position horizontale pour offrir la moindre résistance au vent relatif. Comme l’allure de croisière exige une modification de l’assiette du drone par rapport à celle de son vol vertical, la commande de la rotation de l’arbre de pivotement du panneau requiert de connaître cette assiette car le référentiel du moteur est lié au drone puisqu’il est solidaire de sa structure. Ces accéléromètres appartiennent au circuit de commande du moteur qui incorpore également un calculateur.The control of the motor in particular stepping or continuous or any other angularly indexed motor of inclination of the panel is provided by computer means according to several criteria. When the device is on the ground, the panel is in its horizontal state, away from the ground. The drone being in service, it takes off vertically with, from a certain altitude, a passage of the panel in its vertical state or keeping it horizontal, depending on the cruising altitude to be reached and various factors present on the site such as for example the existence of a side wind to the trajectory of the drone. When cruising from its take-off base to the site concerned, the panel is brought back or kept in its horizontal position to offer the least resistance to relative wind. As the cruising speed requires a modification of the attitude of the drone compared to that of its vertical flight, the control of the rotation of the pivot shaft of the panel requires to know this attitude because the reference frame of the engine is linked to the drone since it is integral with its structure. These accelerometers belong to the engine control circuit which also incorporates a computer.
[0029] En vol stationnaire au-dessus du site, le panneau est indexé par le moteur dans la position angulaire optimale pour présenter sa face d’affichage frontalement à la direction du regard des personnes ciblées. Ainsi cette inclinaison sera d’autant plus proche de la verticale que les personnes ciblées seront éloignées du panneau.In hovering above the site, the panel is indexed by the motor in the optimal angular position to present its display face frontally to the direction of gaze of the targeted people. Thus this inclination will be all the closer to the vertical as the target people will be far from the panel.
[0030] Au retour, il en est de même de l’inclinaison du panneau tant pour l’allure de croisière que pour le vol vertical d’atterrissage.On return, the same applies to the inclination of the panel both for cruising speed and for vertical landing flight.
[0031] Il n’est pas mentionné dans la présente description les dispositions secondaires relatives aux moyens de communication et d’alimentation en énergie des rotors, du moteur du panneau, de l’allumage des LED, ... ainsi que les moyens électroniques de commande de ces organes consommateurs, logés avec la connectique, pour autant que faire se peut, dans la structure du drone.It is not mentioned in this description the secondary provisions relating to the means of communication and power supply of the rotors, the panel motor, the lighting of the LEDs, ... as well as the electronic means control of these consumer bodies, housed with connectors, as far as possible, in the structure of the drone.
[0032] On comprend que le drone selon l’invention, pourvu d’un panneau pivotant autour d’un axe horizontal, présente avantageusement une grande protection du panneau de signalisation dans toutes les phases de vol de l’appareil et une surface de signalisation importante.It is understood that the drone according to the invention, provided with a panel pivoting about a horizontal axis, advantageously has great protection of the traffic sign in all phases of flight of the device and a signaling surface important.
[0033] Dans le mode de réalisation ci-dessus décrit, l’axe de pivotement partage le panneau en deux parties égales ce qui présente encore l’avantage de conserver à l’ensemble de l’appareil une stabilité de son centre de gravité le long d’un axe vertical, quelle que soit l’inclinaison du panneau.In the embodiment described above, the pivot axis divides the panel into two equal parts, which again has the advantage of keeping the whole of the device stable in its center of gravity. along a vertical axis, regardless of the inclination of the panel.
[0034] Mais ce n’est pas sortir du cadre de l’invention que de prévoir un panneau dont la partie inférieure dans son état vertical ou à l’arrière pendant le vol de croisière par rapport à l’axe de pivotement, soit plus longue que la partie avant, nécessairement limitée par la longueur de jambes 3a et 3b, sous réserve de prévoir des voilures tournantes disposées en conséquence pour minimiser les perturbations de flux gazeux vertical par le panneau horizontal et des dispositifs d’asservissement des moyens de propulsion et de stabilisation de l’appareil pour prendre en compte les variations de position horizontale du centre de gravité de l’appareil dans son ensemble selon l’inclinaison du panneau.But it is not departing from the scope of the invention to provide a panel whose lower part in its vertical state or at the rear during the cruise flight relative to the pivot axis, or more as long as the front part, necessarily limited by the length of legs 3a and 3b, subject to the provision of rotary wings arranged accordingly to minimize disturbances of vertical gas flow by the horizontal panel and devices for controlling the propulsion means and stabilization of the device to take into account variations in the horizontal position of the center of gravity of the device as a whole according to the inclination of the panel.
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