AT16518U1 - Herdensteuerung von vehikeln - Google Patents

Abstract

System (10) zur Durchführung einer Mission, aufweisend eine Mehrzahl an Vehikeln (2) mit einer Steuereinheit (3) und einer Antriebseinheit zur autonomen Bewegung im Raum. Die Vehikel bilden zumindest eine Herde, wobei jedes Vehikel ein Herdenkommunikationsmodul (5) aufweist, die Vehikel innerhalb der Herde zumindest zwei unterschiedliche technische Ausgestaltungen aufweisen, wobei jedes Vehikel einer spezifischen technischen Ausgestaltung einer spezifischen Teilmission der durchzuführenden Mission zuordenbar ist und umgekehrt, und wobei zumindest ein Vehikel innerhalb der Herde als Leitvehikel ausgebildet ist und eine Leitsteuereinheit aufweist, die ausgebildet ist: - zum Empfangen und Auswerten von speicherbaren und/ oder mittels dem Herdenkommunikationsmodul übermittelbaren Missionsdaten; - zum Auswerten von mittels zumindest einem Sensormodul (8) des Leitvehikels ermittelten Echtzeitdaten; - zum Ermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten für jedes Vehikel der Herde anhand von den ausgewerteten Missionsdaten und/ oder Echtzeitdaten; - zum Zuordnen und Übermitteln der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel mit einer entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur koordinierten Durchführung einer, aus einer Summe oder einer Abfolge von Teilmissionen bestehenden Mission, aufweisend eine Mehrzahl an Vehikeln, wobei jedes Vehikel eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung einer Antriebseinheit zur autonomen Bewegung des Vehikels im Raum ausgebildet ist.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Durchführung einer Überwachungsmission bekannt, bei der eine bestimmte, meist verhältnismäßig geringe Anzahl von hochkomplexen und spezialisierten autonomen Luftfahrzeugen, sogenannte “Drohnen“, die im englischen Sprachgebrauch auch als “Unmanned Aerial Vehicle (UAV)“ bezeichnet werden, von einer zentralen Steuereinheit am Boden gesteuert werden. Damit die UAVs das notwendige Überwachungsequipment, insbesondere Färb- und Infrarotkameras, tragen können, müssen sie entsprechend groß und leistungsstark sein. Ebenso erfordert die drahtlose Steuerbarkeit über eine gewisse Distanz entsprechend leistungsstarke Kommunikations- und Energieversorgungseinheiten. Folglich sind derartige Systeme aus regulativen und wirtschaftlichen Gründen meist dem staatlichen und militärischen Bereich vorbehalten.

[0003] Alternativ sind Systeme bekannt, bei denen eine Vielzahl von gleichartigen UAVs, beispielweise handelsübliche “Multikopter“, eingesetzt werden, die eine verhältnismäßig geringe Baugröße aufweisen, technisch wenig komplex und entsprechend kostengünstig sind. Wie in der US 2014/0233099 A1 offenbart, können Schwärme von bis zu mehr als einhundert derartiger UAVs, die von einer Steuereinheit am Boden gesteuert werden, zur Bereitstellung einer Abbildung im Luftraum dienen. Dabei bilden entweder die UAVs die Abbildung im Luftraum mittels einer koordinierten Formation selbst, oder diese tragen und platzieren eine Leinwand, auf welche die Abbildung projiziert werden kann. Nachteilig ist bei diesem System, dass die Tragfähigkeit der einzelnen UAVs gering ist, wodurch eine große Anzahl dieser notwendig ist, was wiederum den technischen Aufwand dramatisch erhöht. Außerdem ist das Einsatzgebiet des Systems durch die Leistungsfähigkeit der Kommunikationseinheiten der UAVs begrenzt. Fällt darüber hinaus beispielsweise die Steuereinheit am Boden aus, so fällt unter Umständen das gesamte System aus.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur koordinierten Durchführung einer Mission mittels einer Mehrzahl an Vehikeln in der Luft, auf der Erde und/ oder zu Wasser zur Verfügung zu stellen, das obige Nachteile und/ oder Einschränkungen überwindet.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabenstellung mit einem System gelöst, bei dem die Vehikel zumindest eine Herde bilden, wobei jedes Vehikel ein Herdenkommunikationsmodul zur Kommunikation innerhalb der Herde aufweist, die Vehikel innerhalb der Herde zumindest zwei unterschiedliche technische Ausgestaltungen aufweisen, wobei jedes Vehikel einer spezifischen technischen Ausgestaltung einer spezifischen Teilmission der durchzuführenden Mission zuordenbar ist und umgekehrt, und wobei zumindest ein Vehikel innerhalb der Herde als Leitvehikel ausgebildet ist und eine Leitsteuereinheit aufweist, wobei die Leitsteuereinheit [0006] - zum Empfangen und Auswerten von, in einem Speichermodul der Leitsteuereinheit speicherbaren und/ oder an mittels dem Herdenkommunikationsmodul an das Leitvehikel übermittelbaren, Missionsdaten der durchzuführenden Mission;

[0007] - zum Auswerten von mittels zumindest einem Sensormodul des Leitvehikels ermittelten Echtzeitdaten;

[0008] - zum Ermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten einer spezifischen Teilmission für jedes Vehikel der Herde anhand von den ausgewerteten Missionsdaten und Echtzeitdaten;

[0009] - zum Zuordnen der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel mit einer entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung; und

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0010] - zum Übermitteln der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel mit der entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung mittels der Herdenkommunikationsmodule ausgebildet ist.

[0011] Das erfindungsgemäße System ist vorteilhaft in der Lage, eine Mission entsprechend den übermittelten Missionsdaten, die auch aus abstrahierten Handlungsvorgaben bestehen können, autonom, also ohne jeden menschlichen Eingriff, auszuführen. Dabei verarbeitet und synchronisiert das Leitvehikel die Daten und verteilt diese als spezifische Teilmissionsdaten an das/die entsprechend geeignetste/n Vehikel, die dem System zur Verfügung stehen. Hierbei wird der komplette Kommunikationsaufwand des Systems von den Vehikeln völlig autonom durchgeführt. Erfindungsgemäß weist das Leitvehikel möglichst alle zur erfolgreichen Durchführung der Mission notwendigen technischen Komponenten auf, beispielsweise ein Speichermodul, die Leitsteuereinheit und das Sensormodul. Insbesondere die Auswertung der Echtzeitdaten des Sensormoduls und deren Einbeziehung dieser Echtzeitdaten in die Ermittlung und/ oder Adaptierung der spezifischen Teilmissionsdaten zur gemeinschaftlichen, autonomen Koordination der Bewegung von Vehikeln durch den Raum, sind nicht aus dem Stand der Technik bekannt. Die Leitsteuereinheit beziehungsweise das Leitvehikel kann so beispielsweise alle Vehikel der ihr unterstellten Herde vollkommen sicher und kollisionsfrei steuern, wobei die Vehikel der Herde, die unterschiedlichster technischer Ausgestaltung sein können, lediglich ihre aktuelle Position an das Leitvehikel 6 übermitteln müssen und ansonsten nahezu oder sogar vollkommen „blind“ sein können - also mit wesentlich weniger verbauter Sensorik auskommen. Hierdurch können alle anderen Vehikel hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit und ihrer technischen Ausgestaltung optimiert werden. Dies bedeutet beispielsweise im Falle eines Transportvehikels, dass dieses nur die notwendigsten technischen Komponenten aufweist, beispielsweise eine Steuereinheit und ein Herdenkommunikationsmodul, um Gewicht und Platz zu sparen und entsprechend viel Last befördern zu können. Durch das Auswerten der Echtzeitdaten, die mittels dem Sensormodul des Leitvehikels ermittelt werden, kann das System zeitnah auf mögliche Veränderungen reagieren und die Missionsdaten und/ oder die spezifischen Teilmissionsdaten für eines, mehrere, oder alle Vehikel des Systems anpassen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Durchführung der Mission erheblich verbessert sind.

[0012] Zweckmäßig ist das zumindest eine Sensormodul des Leitvehikels aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Kartografieeinheit; Navigationseinheit, insbesondere Satellitennavigationseinheit; akustischer Sensor, insbesondere Lautsprecher; optischer Sensor, insbesondere optische Kamera; Bilderkennungseinheit; Abstandssensor; Temperatursensor; Feuchtigkeitssensor; Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet; Infrarotsensor; UVSensor; Ultraschall- oder Schallsensor, Geigerzähler, Sensor zur Messung der Luftverschmutzung, Sensor zur Messung der Wassergüte.

[0013] Besonders zweckmäßig weist das Leitvehikel eine Kartografieeinheit, beispielsweise kamerabasierte Bilderkennung oder Lasermessdaten (LIDAR), und eine Navigationseinheit, beispielsweise einen GPS-Empfänger, als Sensormodul auf, wobei die Navigationseinheit in die Kartografieeinheit integriert ausgebildet sein kann. Das Leitvehikel kann so vorteilhaft Pfade für sich und alle anderen Vehikel des Systems in Echtzeit, beziehungsweise zur Laufzeit des Systems, erstellen, wobei die anderen Vehikel des Systems lediglich eine Navigationseinheit, beispielsweise einen GPS-Empfänger, aufweisen müssen.

[0014] Zweckmäßig ist die spezifische technische Ausgestaltung der Vehikel zumindest eine ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Transportvehikel, Kommunikationsvehikel zur Interaktion mit Menschen, Kommunikationsvehikel zur Datenübertragung, Signalgebungsvehikel, Überwachungs- und Ortungsvehikel, Löschvehikel, Rettungsvehikel, Messvehikel, Saatgut-, Wasser- oder Düngerverteilungsvehikel. Hierdurch können zumindest folgende (Teil-)Missionen ausgeführt werden:

[0015] - Transport- und/ oder Hilfsmission;

[0016] - Such- und/ oder Rettungsmission;

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0017] - Mission zur Durchführung einer Informationsabgabe;

[0018] - Mission zur Durchführung und/ oder Unterstützung einer Veranstaltung im öffentlichen Bereich und/ oder im Freizeit- und Sportbereich;

[0019] - Beobachtungs- und/ oder Überwachungsmission;

[0020] - Löschmission und/ oder Einsatz im Katastrophenschutz;

[0021] - wissenschaftliche Mission;

[0022] - Erkundungsmission und/ oder Mission zur Kartografie;

[0023] - Mission in der und/ oder für die Land- und/ oder Forstwirtschaft;

[0024] Zweckmäßig weist hierfür zumindest eines der Vehikel eine Vehikelausgestaltung, ausgewählt aus der folgenden Gruppe, auf: unbemanntes Luftfahrzeug, insbesondere eine Drohne, ein Ballon oder ein Luftschiff, unbemanntes Wasserfahrzeug, insbesondere eine Wasserdrohne, eine Unterwasserdrohne oder eine Marine-Boje, unbemanntes Landfahrzeug, insbesondere ein Roboterfahrzeug.

[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Missionsdaten und/ oder die Teilmissionsdaten zumindest eine Art der abstrahierten Information, ausgewählt aus der folgenden Gruppe:

[0026] - Systemspezifikationsdaten, insbesondere Informationen bezüglich Anzahl und Art der spezifischen technischen Ausgestaltungen der Vehikel und/ oder Anzahl der Vehikel pro spezifischer technischer Ausgestaltung;

[0027] - Vehikelspezifikationsdaten, insbesondere Informationen bezüglich Vehikelausgestaltung, Mobilitätsdimensionen, Geschwindigkeit, Treibstoffvorrat, Batteriezustand, Energieverbrauch, Transportgewicht, und/ oder Kommunikationsreichweite;

[0028] - Handlungsvorgaben, insbesondere Informationen bezüglich System-Einsatzort, System-Einsatzpfad, System-Einsatzzeit, System-Einsatzdauer, System-Einsatzart, System-Abbruchkriterien, System-Neustartkriterien und/ oder System-Entscheidungskriterien;

[0029] - Ladungsspezifikationsdaten, insbesondere Informationen zu Art, Menge und/ oder Gewicht einer Ladung.

[0030] Anhand dieser Informationen einer Mission, kann das System diese Mission vollkommen unabhängig und autonom ausführen, wobei das Leitvehikel alle Daten verarbeitet, synchronisiert und die, einer spezifischen Teilmission entsprechenden spezifischen Teilmissionsdaten an das oder das/ die entsprechend geeignetste/n Vehikel des Systems verteilt.

[0031] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die Missionsdaten und/ oder die spezifischen Teilmissionsdaten zumindest eine Handlungsvorgabe, ausgewählt aus der folgenden Gruppe, enthalten: Missionsziel und/ oder Teilmissionsziel, Vehikel-Einsatzort, Vehikel-Einsatzpfad, Vehikel-Einsatzzeit, Vehikel-Einsatzdauer, Vehikel-Aktion/en, Vehikel-Abbruchkriterien, Vehikel-Neustartkriterien und/ oder Vehikel-Entscheidungskriterien. Das Leitvehikel sendet, gegebenenfalls mittels dem Herdenkommunikationsmodul, die, einer spezifischen Teilmission entsprechenden spezifischen Teilmissionsdaten an das entsprechend taugliche Vehikel, welches die spezifische Teilmission dann vollkommen unabhängig und autonom ausführen kann.

[0032] In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein Vehikel die spezifische technische Ausgestaltung eines Überwachungs- und Ortungsvehikels auf, und weist zumindest ein Vehikel die spezifische technische Ausgestaltung eines Rettungsvehikels auf, wobei das Leitvehikel die Navigationseinheit und eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit des Leitvehikels, der Laufzeit des Leitvehikel und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel aufweist, und wobei das Überwachungs- und Ortungsvehikel eine Navigationseinheit, eine optische Kamera und/ oder eine Bilderkennungseinheit und/ oder einen Infrarotsensor aufweist, und das Rettungsvehikel eine Navigationseinheit und Verbands

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt material und/ oder einen Defibrillator aufweist. Das System kann so vorteilhaft vollkommen unabhängig und autonom beispielsweise eine Such- und Rettungsmission für einen vermissten Menschen ausführen.

[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein Vehikel die spezifische technische Ausgestaltung eines Transportvehikels auf, wobei das Leitvehikel die Navigationseinheit und/ oder die Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit, der Laufzeit des Leitvehikels und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel aufweist, und wobei das Transportvehikel eine Navigationseinheit und eine Transporteinheit aufweist. Das System kann so vorteilhaft vollkommen unabhängig und autonom beispielsweise eine Transportmission ausführen.

[0034] In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein Vehikel die spezifische technische Ausgestaltung eines Löschvehikels auf, wobei das Leitvehikel die Navigationseinheit und die Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit, der Laufzeit des Leitvehikels und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel aufweist, und wobei das Löschvehikel eine Navigationseinheit und einen Löschwasserbehälter für Löschwasser aufweist. Das System kann so vorteilhaft vollkommen unabhängig und autonom beispielsweise eine Löschmission ausführen.

[0035] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen zumindest zwei Vehikel die spezifische technische Ausgestaltung eines Überwachungs- und Ortungsvehikels auf, wobei zumindest eines der Vehikel eine Vehikelausgestaltung als unbemanntes Luftfahrzeug aufweist und zumindest eines der Vehikel eine Vehikelausgestaltung als unbemanntes Wasserfahrzeug aufweist, wobei das Leitvehikel die Navigationseinheit und die Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit, der Laufzeit des Leitvehikels und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel aufweist, das unbemannte Luftfahrzeug eine Navigationseinheit, eine optische Kamera und gegebenenfalls eine Bilderkennungseinheit und/ oder einen Infrarotsensor aufweist, und das unbemannte Wasserfahrzeug eine Navigationseinheit und einen Ultraschall- oder Schallsensor und gegebenenfalls eine optische Kamera aufweist. Das System kann so vorteilhaft vollkommen unabhängig und autonom beispielsweise eine Überwachungsmission eines Meerabschnitts an der Küste ausführen.

[0036] Bevorzugt wird eine Herde aus mehreren Schwärmen von Vehikeln gebildet und weisen die Vehikel ein Schwarmmodul zur Steuerung der Bewegung des Vehikels in Bezug auf die Vehikel des zugehörigen Schwarms und/ oder der zugehörigen Herde auf. Das System, insbesondere das Leitvehikel, kann so vorteilhaft eine Vielzahl an Vehikeln steuern, wobei das Leitvehikel immer nur mit einem Vehikel oder einigen wenigen Vehikeln pro Schwarm kommunizieren muss, und wobei die restlichen Vehikel des entsprechenden Schwarms mittels Schwarmintelligenz kommunizieren und folgen.

[0037] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das System eine Leitstelle zur Übermittlung der Missionsdaten an die Leitsteuereinheit der Herde auf, wobei das Leitvehikel und die Leitstelle ein Leitkommunikationsmodul zur gegenseitigen Kommunikation aufweisen. Hierdurch können vorteilhaft die Missionsdaten während der Mission übermittelt und/ oder geändert werden, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Echtzeitdaten, die durch das Sensormodul des Leitvehikels und/ oder eines Vehikels ermittelt wurden.

[0038] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das System zumindest ein weiteres, von der Herde unabhängiges Vehikel auf, wobei die Leitstelle zum direkten Übermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten an das unabhängige Vehikel ausgebildet ist. Hierdurch kann vorteilhaft zumindest eine Teilmission mittels des unabhängigen Vehikels ausgeführt wurden, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Echtzeitdaten, die durch das Sensormodul des Leitvehikels und/ oder eines Vehikels ermittelt wurden.

[0039] Bevorzugt weist die Leitstelle eine Ladestation zum Aufladen von elektrischen Energiespeichereinheiten, insbesondere Akkumulatoren, der Vehikel und/ oder Ersatzvehikel zum Ersetzen defekter oder aufzuladender Vehikel auf. Einzelne Vehikel können so bei Notwendig

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt keit während der Durchführung einer Mission geladen oder ersetzt werden.

[0040] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das System und/ oder die Leitstelle eine Benutzerschnittstelle auf, wobei die Benutzerschnittstelle zum Eingeben und/oder Verändern, insbesondere durch einen Benutzer, der Missionsdaten und/ oder der spezifischen Teilmissionsdaten ausgebildet ist. Hierdurch können vorteilhaft die Missionsdaten während der Mission durch den Benutzer geändert und übermittelt werden, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Echtzeitdaten, die durch das Sensormodul des Leitvehikels und/ oder eines Vehikels ermittelt wurden.

[0041] Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung auch durch ein Verfahren gelöst, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

[0042] A) Übermitteln oder Speichern von Missionsdaten der durchzuführenden Mission an die/ in der Leitsteuereinheit des Leitvehikels;

[0043] B) Empfangen und Auswerten der Missionsdaten durch die Leitsteuereinheit;

[0044] C) Auswerten von Echtzeitdaten eines Sensormoduls des Leitvehikels;

[0045] D) Ermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten einer Teilmission für jedes Vehikel der Herde durch die Leitsteuereinheit anhand von den ausgewerteten Missionsdaten und/ oder Echtzeitdaten;

[0046] E) Zuordnen der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel mit einer entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung; und [0047] F) Übermitteln der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel mit der entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung, wobei die Verfahrensschritte A), B), C), D), E) und/ oder F) gegebenenfalls gleichzeitig und/ oder im Wesentlichen gleichzeitig oder in zufälliger Reihenfolge ausgeführt werden.

[0048] Weitere beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung werde anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

[0049] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes System nach einem ersten Ausführungsbeispiel.

[0050] Fig. 2 ein erfindungsgemäßes System nach einem zweiten Ausführungsbeispiel [0051] Fig. 3 ein erfindungsgemäßes System nach einem dritten Ausführungsbeispiel, insbesondere zur Durchführung einer Such- und Rettungsmission.

[0052] Fig. 4 ein erfindungsgemäßes System nach einem vierten Ausführungsbeispiel, insbesondere zur Durchführung einer Transportmission.

[0053] Fig. 5 ein erfindungsgemäßes System nach einem fünften Ausführungsbeispiel, insbesondere zur Durchführung einer Löschmission [0054] Fig. 6 ein erfindungsgemäßes System nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, insbesondere zur Durchführung einer Überwachungsmission [0055] Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein System 1 zur koordinierten Durchführung einer, aus einer Summe oder einer Abfolge von Teilmissionen bestehenden Mission. Das System 1 weist eine Mehrzahl an Vehikeln 2 auf. Jedes Vehikel 2 weist eine Steuereinheit 3 auf, die zumindest zur Steuerung einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) zur autonomen Bewegung des Vehikels 2 im Raum ausgebildet ist.

[0056] Die Steuereinheit 3 ist vorzugsweise als modulare Steuereinheit ausgebildet, die beispielsweise in einem Gehäuse vor Witterungseinflüssen geschützt untergebracht ist. Die modulare Steuereinheit kann an handelsübliche oder nicht handelsübliche Vehikel 2, beispielsweise ein unbemanntes Luftfahrzeug, insbesondere eine Drohne, ein Ballon oder ein Luftschiff, ein unbemanntes Wasserfahrzeug, insbesondere eine Wasserdrohne, eine Unterwasserdrohne oder eine Marine-Boje, ein unbemanntes Landfahrzeug, insbesondere ein Roboterfahrzeug, angekoppelt werden. Die modulare Steuereinheit ist hierfür beispielsweise an dem Vehikel 2

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt anbringbar und gegebenenfalls von diesem auch wieder abnehmbar. Dies kann mittels jeder Art von lösbarer oder unlösbarer Befestigung durchführbar sein, beispielsweise durch eine Magnet, Steck-, Klebe-, Klett-, Gewinde, oder Schraubverbindung. Alternativ kann die modulare Steuereinheit in ein einteiliges Gehäuse des Vehikels 2 eingebracht werden, beispielsweise zugänglich über eine Abdeckung.

[0057] Die modulare Steuereinheit kann über eine kabelgebundene oder kabellose Schnittstelle mit der Antriebseinheit des Vehikels 2 kommunizieren. Ein Fachmann kennt entsprechende Antriebseinheiten, beispielsweise ein Motor mit Rädern, ein Motor mit Rotoren oder ein Motor mit Schiffsschraube, wobei die Räder, die Rotoren und die Schiffsschraube gegebenenfalls auslenkbar sind.

[0058] Die Vehikel 2 bilden eine Herde 4, wobei jedes Vehikel 2 ein Herdenkommunikationsmodul 5 zur Kommunikation innerhalb der Herde 4 aufweist. Die Vehikel 2 innerhalb der Herde 4 können unterschiedliche spezifische technische Ausgestaltungen aufweisen, wobei die spezifische technische Ausgestaltung der Vehikel zumindest eine ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Transportvehikel, Kommunikationsvehikel zu Interaktion mit Menschen, Kommunikationsvehikel zur Datenübertragung, Signalgebungsvehikel, Überwachungs- und Ortungsvehikel, Löschvehikel, Rettungsvehikel, Messvehikel, Saatgut-, Wasser- oder Düngerverteilungsvehikel.

[0059] In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist ein Vehikel 2 innerhalb der Herde 4 als Leitvehikel 6 ausgebildet und weist eine Leitsteuereinheit 7 auf. Das Leitvehikel 6 weist hierzu sowohl die Steuereinheit 3 als auch die Leitsteuereinheit 7 auf. In diesem Fall ist die Steuereinheit 3 als modulare Steuereinheit ausgebildet und dient der Steuerung der Antriebseinheit des Leitvehikels 6. Die modulare Steuereinheit kann vorteilhaft mit der Leitsteuereinheit 7 über eine Schnittstelle kommunizieren. Alternativ kann die Leitsteuereinheit 7 die Steuereinheit 3 umfassen, wobei die Leitsteuereinheit 7 auch als modulare Leitsteuereinheit im Sinne der oben beschriebenen modularen Steuereinheit ausgebildet sein kann.

[0060] Das Leitvehikel 6 weist ein Sensormodul 8 auf. Mittels dem Sensormodul 8 ermittelt das Leitvehikel 6 Echtzeitdaten. Alternativ kann das Leitvehikel 6 mehrere Sensormodule 8 aufweisen. Das/ Die Sensormodul/e 8 ist/ sind beispielsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Kartografieeinheit; Navigationseinheit, insbesondere Satellitennavigationseinheit; akustischer Sensor, insbesondere Lautsprecher; optischer Sensor, insbesondere Kamera; Bilderkennungseinheit; Abstandssensor; Temperatursensor; Feuchtigkeitssensor; Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet; Infrarotsensor; UV-Sensor; Ultraschall- oder Schallsensor, Geigerzähler, Sensor zur Messung der Luftverschmutzung, Sensor zur Messung der Wassergüte. Entsprechend sind die Echtzeitdaten beispielsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Koordinaten; Höhe in Bezug auf den Meeresspiegel; analoge/ digitale Audiodaten; Schall; Lichtstärke; analoge/ digitale Bilddaten; Entfernung; Temperatur; Feuchtigkeit; digitale Daten aus dem Internet; Wellenlänge und/ oder Frequenz des Lichts; Radioaktivität; Luft- oder Wassergüte.

[0061] Das System 1 gemäß Figur 1 weist außerdem eine Leitstelle 9 auf. Das Leitvehikel 6 und die Leitstelle 9 weisen jeweils ein Leitkommunikationsmodul 10 zur gegenseitigen Kommunikation auf. Die Leitstelle 9 weist eine Benutzerschnittstelle 11 auf, wobei ein Benutzer (nicht dargestellt) über die Benutzerschnittstelle 11 Missionsdaten und/ oder spezifische Teilmissionsdaten eingeben und/oder verändern kann. Ein Benutzer kann über die Benutzerschnittstelle 11 die Durchführung einer Mission manuell starten. Danach läuft die Mission, dem jeweiligen Missionsplan entsprechend, autonom ab, wobei vorteilhaft der Benutzer über die Benutzerschnittstelle 11 jederzeit eingreifen kann. Das System 1 und/ oder die Leitstelle 9 können weitere Benutzerschnittstellen 11 aufweisen.

[0062] Die Leitstelle 9 kann zusätzlich eine Ladestation zum Aufladen von elektrischen Energiespeichereinheiten, insbesondere Akkumulatoren, der Vehikel 2 und 6 oder Ersatzvehikel zum Ersetzen defekter oder aufzuladender Vehikel 2 und 6 aufweisen.

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0063] Mit einem erfindungsgemäßen System 1 gemäß Figur 1 kann ein Verfahren zur koordinierten Durchführung einer, aus einer Summe oder einer Abfolge von Teilmissionen bestehenden Mission durchgeführt werden, wobei ein derartiges Verfahren im Folgenden beschrieben wird.

[0064] In einem Verfahrensschritt A) werden Missionsdaten der durchzuführenden Mission an die Leitsteuereinheit 7 übermittelt und/ oder in einem Speichermodul der Leitsteuereinheit 7 gespeichert. Die Missionsdaten können dabei mittels der Herdenkommunikationsmodule 5 und/ oder der Leitkommunikationsmodule 10 übermittelt und gegebenenfalls gespeichert werden, oder direkt in das Speichermodul der Leitsteuereinheit 7 gespeichert werden, beispielsweise durch das Übertragen der Daten durch Netzwerkdienste oder mittels einem tragbaren Speichermedium, beispielsweise einem USB-Stick, und/ oder durch manuelle Eingabe über die Benutzerschnittstelle 11. Dabei können die Missionen, „programmierte“ Missionen sein, die insbesondere bereits mittels anderen, technisch gleichen oder ähnliche Systemen durchgeführt wurden.

[0065] Die Missionsdaten und/ oder die Teilmissionsdaten werden in einer abstrahierten Datenstruktur übermittelt oder von der Leitstelle 9 und/ oder der Leitsteuereinheit 7 abstrahiert. Die Abstrahierung erfolgt durch eine Klassifizierung der Systemkomponenten und/ oder von Modulen, insbesondere:

[0066] · Systemspezifikationsdaten: Festzulegen sind insbesondere Informationen bezüglich Anzahl und Art der spezifischen technischen Ausgestaltungen der Vehikel 2 und 6 und/ oder Anzahl der Vehikel 2 oder 6 pro spezifischer technischer Ausgestaltung. Vorzugsweise werden Vehikelspezifikationsdaten zur Verfügung gestellt, unter anderem die Mobilitätsdimensionen, beispielsweise 2D oder 3D, das Bewegungsmedium, beispielsweise Land, Wasser und/ oder Luft, maximale/ minimale Geschwindigkeit, Energie/Treibstoff-vorrat und/ oder -verbrauch, Ladungsspezifikationsdaten, insbesondere Informationen zu Art, Menge und/ oder Gewicht einer Ladung, das maximale, noch verfügbare Transportgewicht und/ oder die Kommunikationsreichweite.

[0067] · Die Steuereinheit 3: Je nach spezifischer technischer Ausgestaltung des Vehikels 2 oder 6 kann die Steuereinheit 3 ein unterschiedliches Potential zur Autonomie aufweisen, beispielsweise (i) völlige Autonomie in der Bewegung innerhalb der Mobilitätsdimensionen, da mit entsprechenden Sensoreinheiten und/ oder dem Sensormodul ausgestattet oder (ii) keinerlei Autonomie und somit auf konkrete WegpunktKommunikation von außen angewiesen. Im Falle der Leitsteuereinheit 7 ist diese in Lage, die Steuereinheiten 3 der restlichen Vehikel 2 der zugehörigen Herde 4 zu steuern. Dies ist ein Unterschied zur Schwarmkommunikation. Vorteilhaft kann die verbleibende Rechenleistung der Leitsteuereinheit 7 und/oder der Steuereinheiten 3, nach Abzug der Rechenleistung für den Eigenbetrieb, zur gesamten Rechenleistung des Systems 1 zugeordnet werden. Vorteilhaft können beispielsweise Informationen zum Systemstatus der Steuereinheit 3 und/ oder der Leitsteuereinheit 7 zur Verfügung gestellt werden.

[0068] · Handlungsvorgaben der Vehikel 2 und 6: Diese beziehen sich vorteilhaft auf die spezifische technische Ausgestaltung der Vehikel 2 und 6 und folglich besonders vorteilhaft auf deren technische Durchführbarkeit. Eine Handlungsvorgabe kann Informationen enthalten zu: Missionsziel und/ oder Teilmissionsziel, Vehikel-Einsatzort, Vehikel-Einsatzpfad, Vehikel-Einsatzzeit, Vehikel-Einsatzdauer, Vehikel- Aktion/en, Vehikel-Abbruchkriterien, Vehikel-Neustartkriterien und/ oder Vehikel-Entscheidungskriterien. Eine Handlungsvorgabe für ein Vehikel 2 mit einer Kamera wäre beispielsweise “Zeitpunkt hh1:mm1:ss1 - Koordinate X:Y:Z“ und „Aktion Kamera: hh2:mm2:ss2 Mission End“, was dazu führen würde, dass ein Vehikel 2, das eine Kamera mit sich führt, sich zum Zeitpunkt hh1:mm1:ss1 zur Koordinate X:Y:Z bewegen würde und dort von Zeitpunkt hh2:mm2:ss2 bis Missionsende die Kamera aktivieren würde.

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0069] · Einen Missionsplan, der aus einer Vielzahl von strukturierten Angaben bestehen und als objektorientierte Schnittstelle ausgeführt sein kann. Hierdurch ist es einem Benutzer beispielsweise möglich, bestimmte Pfad-Findungs-Algorithmen zu beschreiben und einer Mission zuzuordnen, ohne dabei diese Algorithmen auf allen Modulen implementieren zu müssen. Der Missionsplan kann entsprechende Handlungsvorgaben, wie oben beschrieben, aufweisen. Vorteilhaft können mögliche Teilmissionspläne zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise bei einer Such- und Rettungsmission: (i) Suchen und (ii) Aktion(en), die auszuführen sind, wenn jemand gefunden wurde. Hierbei kann jeder Teilmissionsplan ein Missionsplan sein, auf den nach Objektorientierter Verfahrensweise verwiesen wird.

[0070] · Die auszuführende Mission und diesbezügliche Handlungsvorgaben: beispielsweise Informationen bezüglich System-Einsatzort, vorzugsweise inklusive selbst errechneter oder vorgegebener „Geofence“ der Mission, System-Einsatzpfad, System-Einsatzzeit, System-Einsatzdauer, System-Einsatzart, System-Abbruchkriterien, SystemNeustartkriterien und/ oder System-Entscheidungskriterien. Vorzugsweise werden Handlungsvorgaben bezüglich der (Teil-)Missionen zur Verfügung gestellt, und ob die Mission einmalig, mehrmalig oder fortlaufend in einer Schleife ausgeführt wird.

[0071] In einem Verfahrensschritt B) werden die Missionsdaten durch die Leitsteuereinheit 7 empfangen, beispielsweise mittels der Leitkommunikationsmodule 10, und ausgewertet, oder es werden die bereits, beispielsweise in einem Speichermodul der Leitsteuereinheit 7, gespeicherten Daten ausgewertet.

[0072] Zu jedem Zeitpunkt der Mission kann die Leitsteuereinheit 7 in einem Verfahrensschritt C) die Echtzeitdaten des Sensormoduls 8 des Leitvehikels 6 auswerten. Folglich kann der Verfahrensschritt C) vor, nach oder im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt B) und/ oder mit allen anderen Verfahrensschritten durchgeführt werden.

[0073] In einem Verfahrensschritt D) werden für jedes Vehikel 2 spezifische Teilmissionsdaten anhand von den ausgewerteten Missionsdaten und/ oder den Echtzeitdaten durch die Leitsteuereinheit ermittelt und/ oder adaptiert.

[0074] Insbesondere die Auswertung der Echtzeitdaten des Sensormoduls und deren Einbeziehung dieser Echtzeitdaten in die Ermittlung und/ oder Adaptierung der spezifischen Teilmissionsdaten, unter anderem zur Koordination der Bewegung von einer Mehrzahl von Vehikeln durch den Raum, gemäß den Verfahrensschritten C) und D) sind nicht aus dem Stand der Technik bekannt. Die Leitsteuereinheit 7 beziehungsweise das Leitvehikel 6 kann so beispielsweise alle Vehikel 2 der ihr unterstellten Herde 4 vollkommen sicher und kollisionsfrei steuern, wobei die Vehikel 2 der Herde 4 lediglich ihre aktuelle Position an das Leitvehikel 6 übermitteln müssen und ansonsten nahezu oder vollkommen „blind“ sein können.

[0075] In einem Verfahrensschritt E) werden die spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel 2 mit einer entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung durch die Leitsteuereinheit 7 zugeordnet. Jedem Vehikel 2 einer spezifischen technischen Ausgestaltung kann mehr als eine spezifische Teilmission einer oder mehrerer durchzuführender/n Mission/en zugeordnet werden. Auch dem Leitvehikel 6 kann eine oder mehr als eine spezifische Teilmission zugeordnet werden.

[0076] In einem Verfahrensschritt F) werden die spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel 2 mit der entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung übermittelt, beispielsweise mittels der Herdenkommunikationsmodule 5.

[0077] Die Missionsdaten und/ oder die spezifischen Teilmissionsdaten können zu jedem Zeitpunkt der Mission geändert und/ oder neu zugeordnet werden, beispielsweise von der Leitsteuereinheit 7 anhand von ausgewerteten Missionsdaten, die mittels der Benutzerschnittstelle 11 eingegeben wurden, oder anhand von ausgewerteten Echtzeitdaten, die mittels des Sensormoduls 8 ermittelt wurden.

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0078] Die Verfahrensschritte A), B), C), D), E) und/ oder F) können gegebenenfalls im Wesentlichen gleichzeitig oder in zufälliger Reihenfolge ausgeführt werden.

[0079] In einem erfindungsgemäßen System können mehrere Vehikel 2 innerhalb einer Herde 4 als Leitvehikel 6 ausgebildet sein und/ oder kann es mehrere Herden 4 geben.

[0080] Figur 2 zeigt ein System 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das System 20 weist drei Herden 4 auf, wobei eine Herde 4, die in Figur 2 links dargestellt ist, aus zwei Schwärmen 12 von Vehikeln 2 gebildet wird. Die Vehikel 2 können hierzu ein Schwarmmodul (nicht dargestellt) aufweisen, wodurch die Steuerung der Bewegung des Vehikels 2 in Bezug auf die Vehikel 2 des zugehörigen Schwarms und/ oder der zugehörigen Herde 4 gesteuert wird. Ein Fachmann kennt die Grundprinzipien der Schwarmintelligenz. Das Leivehikel 6 der entsprechenden Herde 4 muss hierzu unter Umständen nur ein Vehikel 2 pro Schwarm 12 steuern. Dies Schwarmmodule können mit den Steuereinheiten 3 der Vehikel 2 kommunizieren oder in diese integriert sein.

[0081] Das System 20 weist ein weiteres, von den Herden 4 unabhängiges Vehikel 13 auf, das direkt von der Leitstelle 9 gesteuert werden kann. Ein derartiges Vehikel 13 kann zur Ausführung einer Teilmission ausgebildet sein, oder kann ein defektes oder nachzutankendes/ladendes Leitvehikel 6 oder ein Vehikel 2 ersetzen.

[0082] Die gemäß Figur 1 und Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Systeme 1 und 20 weisen die folgenden Merkmalen und Vorteile auf:

[0083] 1) Es können beliebig viele Steuereinheiten 3 und/ oder Leitsteuereinheiten 7 auf beliebigen Vehikeln 2 und/ oder 6 unterschiedlichster technischer Ausgestaltung angebracht werden;

[0084] 2) Es kann eine Mission oder eine/ mehrere Teilmission/en dieser Mission mittels dem/ den jeweils technisch bestmöglich geeignetsten Vehikel/n 2 des Systems 1 oder 20 durchgeführt werden;

[0085] 3) Es können die Steuereinheiten 3 der Vehikel 2 mittels der Leitsteuereinheit/en 7 und/ oder mittels Schwarmsteuereinheiten koordiniert werden;

[0086] 4) Es können die Aufgabenstellungen der Mission/en abstrahiert und (i) autonom durchgeführt und/ oder (ii) die (Rechen-)Last der zur Durchführung der Mission notwendigen Verfahrensschritte und/ oder Handlungsvorgaben autonom auf die Systemkomponenten, beispielsweise Leitsteuereinheit/en 7, Steuereinheiten 3 und/ oder Leitstelle 9, verteilt werden;

[0087] 5) Die Leitsteuereinheit/en 7 weisen (ein) Sensormodul/e 8 auf, wobei mittels Echtzeitdaten des/ der Sensormoduls/e 8 die Missionsdaten und/ oder spezifischen Teilmission zeitnah adaptiert und übermittelt werden können.

[0088] 6) Eine Benutzerschnittstelle 11 ermöglicht das Anlegen, Verändern und/ oder Durchführen der Mission durch einen Benutzer.

[0089] 7) Es können „programmierte“ Missionen, die beispielsweise bereits mittels anderen, technisch gleichen oder ähnliche Systemen durchgeführt wurden, ausgeführt werden, wobei die programmierten Missionen über die Benutzerschnittstelle 11 und/ oder mittels „Cloud“-Diensten eingespielt und/ oder verbreitet werden können.

[0090] 8) Es werden die Abstraktion der Missionsdaten und die Kommunikation zwischen den Vehikeln 2 vollständig und autonom durchgeführt, wodurch ein Benutzer die jeweilige Mission einfach beschreiben, optimieren und eingeben kann, ohne sich in, gegebenenfalls für den Benutzer unnötigen, technischen Details zu verlieren.

[0091] Im Folgenden werden nun erfindungsgemäße Systeme anhand von vier weiteren beispielhaften Ausführungsbeispielen beschrieben.

[0092] Figur 3 zeigt ein System 30 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt dem System 30 kann gemäß vorhergehender Beschreibung beispielsweise eine Such- und Rettungsmission für einen vermissten Menschen durchgeführt werden. Das System 30 weist eine Leitstelle 9 auf, die mittels einem Leitkommunikationsmodul 10 mit dem Leitkommunikationsmodul 10 eines Leitvehikels 6 kommuniziert. Das Leitvehikel 6, vorzugsweise ein Multikopter, weist eine Navigationseinheit 12, beispielsweise einen GPS-Empfänger, und eine Datenverarbeitungseinheit, die in eine Leitsteuereinheit 7 integriert ist, auf. Die Datenverarbeitungseinheit und folglich die Leitsteuereinheit 7 ist ausgebildet zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, einer Kartografieeinheit 13, der Laufzeit des Leitvehikels 6 und aller anderen Vehikel 2. Die Kartografieeinheit 13 weist Sensoren zur ständigen Abrasterung des umgebenden Raums auf, beispielweise Raumsensoren, insbesondere Lasersensoren oder optische Kameras. Die Kartografieeinheit 13 kann alternativ auch die Navigationseinheit 12 aufweisen, das heißt, die Navigationseinheit 12 ist in Kartografieeinheit 13 integriert.

[0093] Ein Vehikel 2 des Systems 30, vorzugsweise ein Multikopter, weist die spezifische technische Ausgestaltung eines Überwachungs- und Ortungsvehikels 14 auf, welches eine Navigationseinheit 12, beispielsweise einen GPS-Empfänger, eine optische Kamera 15 mit einem Infrarotsensor und einer Bilderkennungseinheit, die in eine Steuereinheit 3 integriert ist, auf. Ein weiteres Vehikel 2 des Systems 30, vorzugsweise ein Multikopter, weist die spezifische technische Ausgestaltung eines Rettungsvehikels 17 auf, welches eine Navigationseinheit 12 und ein Transportmittel 18 mit Verbandsmaterial und einem Defibrillator aufweist.

[0094] Das Leitvehikel 6 kommuniziert mit dem Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 und dem Rettungsvehikel 17 mittels der Herdenkommunikationsmodule 5. Das Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 sucht das Gelände ab und übermittelt laufend seine Position mittels der Navigationseinheit 12 und die entsprechenden Daten der Kamera 15 an das Leitvehikel 6. Das Leitvehikel 6 aktualisiert laufend mittels der Navigationseinheiten 12, der Kartografieeinheit 13 und der Datenverarbeitungseinheit, gegebenenfalls anhand der Laufzeit, die systemweit synchronisiert sein kann, die Positionen aller Vehikel 2 des Systems 30. Das Leitvehikel 6 koordiniert das Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 entsprechend. Sobald das Überwachungsund Ortungsvehikel 14 den Vermissten gefunden hat, sendet das Leitvehikel 6 das Rettungsvehikel 17 an die entsprechende Position.

[0095] Das Leitvehikel 6 erstellt alle Pfade für sich und alle anderen Vehikel 2 des Systems 30 in Echtzeit, beziehungsweise mit der Laufzeit des Systems 30 koordiniert. Die anderen Vehikel 2 des Systems 30 sind vollkommen „blind“ und weisen diesbezüglich lediglich die Navigationseinheit 12 auf, die beispielsweise ein GPS-Empfänger sein kann. Somit „kennen“ die Vehikel 2 des Systems 30 nur ihre eigene aktuelle Position, im Falle eines konventionellen GPSEmpfängers also beispielsweise in etwa auf +/- 3m genau. Die Vehikel 2 können präzisere Navigationseinheiten 12 aufweisen, beispielsweise einen Galileo- Empfänger oder andere Positionierungsverfahren, wie etwa kamerabasierte oder funkbasierte Positionierungsverfahren. Das Leitvehikel 6 bekommt mittels der Herdenkommunikationsmodule 5 zu einer Laufzeit der Mission von den Vehikeln 2 dessen entsprechende Position geschickt, und weiß somit, wo sich alle Vehikel 2 der Herde 4 und/ oder des Systems 30 befinden. Wenn das Leitvehikel 6 nun beispielsweise mittels der Sensoren der Kartografieeinheit 13 ein aktuelles Hindernis entdeckt, das in einer etwaig vorhandenen Karte des entsprechenden Bereichs nicht eingezeichnet war, also beispielsweise einen Baum, einen Vogel, ein systemfremdes Vehikel oder einen schwenkenden Baukran, oder wenn dieser Bereich des Raums überhaupt noch nicht kartographiert ist, berechnet das Leitvehikel 6 nun in Übereinstimmung mit der Laufzeit und unter Berücksichtigung des Hindernisses den nächsten Wegpunkt für jedes Vehikel 2 der Herde 4. Die Vehikel 2 der Herde 4 fliegen nahezu oder vollkommen „blind“ zu diesem neuen Wegpunkt, unter Berücksichtigung der Beschleunigungsrampe, und können so jede mögliche Kollision mit einem Hindernis oder untereinander vermeiden, weil das Leitvehikel 6 die Vehikel 2 seiner Herde 4 nur entlang sicherer Pfade schickt. Hierbei sind unter anderem Kollisionsvermeidungsalgorithmen, insbesondere ORCA „Optimal Reciprocal Collision Avoidance“, einsetzbar. Das Leitvehikel 6 ermittelt folglich unter Einbeziehung der Echtzeitdaten des/der Sensormoduls/e 8 nicht nur seinen eigenen Pfad durch den Raum, sondern auch die Pfade aller Vehikel 2 der zugehörigen

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Herde 4.

[0096] Zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit aktuelle Informationen von der Leitstelle 9 oder aus dem Internet, beispielsweise von Plattformen wie Twitter™ oder Facebook™, einfließen lassen.

[0097] Figur 4 zeigt ein System 40 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit dem System 40 kann gemäß vorhergehender Beschreibung beispielsweise eine Transportmission durchgeführt werden. Das System weist zwei Herden 4 mit jeweils einem, gemäß obiger Beschreibung zu dem System 30, ausgebildeten Leitvehikel 6 auf. Alle anderen Vehikel 2 des Systems 30, vorzugsweise Multikopter, weisen die spezifische technische Ausgestaltung eines Transportvehikels 19 auf und sind in Schwärmen 12 von je drei Transportvehikeln 19 organisiert. Die Transportvehikel 19 weisen eine Navigationseinheit (nicht dargestellt), eine Transporteinheit (nicht dargestellt) und einen Gewichtssensor (nicht dargestellt) auf.

[0098] Jedes Leitvehikel 6 kommuniziert mit je einem Transportvehikel 19 aus dem jeweiligen Schwarm 12 mittels der Herdenkommunikationsmodule 5 und koordiniert die Bewegung dieses Transportvehikels 19. Die restlichen Transportvehikel 19 des gleichen Schwarms 12 folgen mittels Schwarmintelligenz. Das Leitvehikel 6 aktualisiert laufend, gemäß obiger Beschreibung zu dem System 30, die Positionen aller Transportvehikel 19 des Systems 40. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit aktuelle Informationen von der Leitstelle 9 oder aus dem Internet, beispielsweise von Plattformen wie Twitter™, Facebook™ oder von Onlinewetterdaten, einfließen lassen. Mit dem System 40 können beispielsweise große Transportmissionen, insbesondere Hilfsmissionen für Katastrophengebiete mittels handelsüblicher Drohnen durchgeführt und anhand neuester Informationen aus dem Internet punktgenau gesteuert werden.

[0099] Figur 5 zeigt ein System 50 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit dem System 50 kann gemäß vorhergehender Beschreibung beispielsweise eine Löschmission durchgeführt werden. Das System 50 weist eine Leitstelle 9 und ein Leitvehikel 6, die beide gemäß obiger Beschreibung zu dem System 30 ausgebildet sind, auf. Alle anderen Vehikel 2 des Systems 50, vorzugsweise Multikopter, Löschroboter und/ oder automatisierte Löschfahrzeuge, weisen die spezifische technische Ausgestaltung eines Löschvehikels 21 mit eine Navigationseinheit 12 und einem Löschwasserbehälter 22 für Löschwasser auf.

[00100] Das Leitvehikel 6 kommuniziert mit den Löschvehikeln 21 mittels der Herdenkommunikationsmodule 5. Das Leitvehikel 6 koordiniert gemäß obiger Beschreibung zu dem System 30 die Positionen der Löschvehikel 21 am Einsatzort. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit aktuelle Informationen von der Leitstelle 9, beispielsweise über die Benutzerschnittstelle 11, einfließen lassen. Mit dem System 50 können vorteilhaft schwierige und gefährliche Löscheinsätze, beispielsweise in Atomkraftwerken oder in Industriekomplexen, mittels autonomen Vehikeln durchgeführt werden.

[00101] Figur 6 zeigt ein System 60 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit dem System 60 kann gemäß vorhergehender Beschreibung beispielsweise eine Überwachungsmission eines Meerabschnitts an der Küste durchgeführt werden. Das System 60 weist eine Leitstelle 9 und ein Leitvehikel 6, die beide gemäß obiger Beschreibung zu dem System 30 ausgebildet sind, auf. Drei Vehikel 2 des Systems 60 weisen die spezifische technische Ausgestaltung eines Überwachungs- und Ortungsvehikels 14 auf, wobei eines der Vehikel 2 eine Vehikelausgestaltung als unbemanntes Luftfahrzeug 23, vorzugsweise eine Drohne, aufweist und zwei der Vehikel 2 eine Vehikelausgestaltung als unbemanntes Wasserfahrzeug 24, beispielsweise Roboterschiffe, aufweisen. Das unbemannte Luftfahrzeug 23 weist eine Navigationseinheit 12 und eine optische Kamera 15 mit einem Infrarotsensor und einer Bilderkennungseinheit auf. Die unbemannten Wasserfahrzeug 24 weisen eine Navigationseinheit 12 und einen Ultraschallsensor 25 mit einer entsprechenden Analysesoftware auf. Das System 60 weist zusätzlich ein Signalgebungsvehikel 26 auf, beispielsweise ein Roboterauto oder ein stationäres Vehikel im Bereich des Küstenabschnitts, welches ein Leuchtmittel 27 und ein Notsignalmittel 28, vorzugsweise ein akustisches Horn, aufweist.

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AT 16 518 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [00102] Das Leitvehikel 6 kommuniziert mit den Überwachungs- und Ortungsvehikeln und dem Signalgebungsvehikel 26 mittels der Herdenkommunikationsmodule 5. Das unbemannte Luftfahrzeug 23 sucht den Meeresabschnitt von der Luft aus und die unbemannten Wasserfahrzeuge 24 suchen den Meeresabschnitt von Wasser aus ab, wobei alle Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 mittels der Navigationseinheit 12 laufend deren Position und die entsprechenden Daten der Kamera 15 an das Leitvehikel 6 übermitteln. Das Leitvehikel 6 aktualisiert und koordiniert laufend, gemäß obiger Beschreibung zu dem System 30, die Positionen aller Vehikel 2 des Systems 60. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit aktuelle Informationen von der Leitstelle 9 einfließen lassen, beispielsweise wenn der Abschnitt zur Überwachung gewechselt werden soll. Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 mit geringer Energiereserve können dabei an die Küste, insbesondere zur Leitstelle 9, dirigiert werden können, um diese aufzuladen, während andere Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 die Aufgabe als Ersatz weiterführen. Sobald beispielsweise ein Überwachungs- und Ortungsvehikel 14 eine drohende Gefahr, beispielsweise einen Hai, in Küstennähe identifiziert hat, steuert das Leitvehikel 6 das Signalgebungsvehikel 26 an, damit dieses mittels dem Leuchtmittel 27 optisch und/ oder mittels dem Notsignalmittel 28, also dem Horn, akustisch Alarm gibt. Mit dem System 60 kann ein permanenter Schutzwall gegen mögliche drohende Gefahren realisiert werden.

Claims (16)

1. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) zur koordinierten Durchführung einer, aus einer Summe oder einer Abfolge von Teilmissionen bestehenden Mission, aufweisend eine Mehrzahl an Vehikeln (2), wobei jedes Vehikel (2) eine Steuereinheit (3) aufweist, die zur Steuerung einer Antriebseinheit zur autonomen Bewegung des Vehikels (2) im Raum ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vehikel (2) zumindest eine Herde (4) bilden, wobei jedes Vehikel (2) ein Herdenkommunikationsmodul (5) zur Kommunikation innerhalb der Herde (4) aufweist, die Vehikel (2) innerhalb der Herde (4) zumindest zwei unterschiedliche technische Ausgestaltungen aufweisen, wobei jedes Vehikel (2) einer spezifischen technischen Ausgestaltung einer spezifischen Teilmission der durchzuführenden Mission zuordenbar ist und umgekehrt, und dass zumindest ein Vehikel (2) innerhalb der Herde (4) als Leitvehikel (6) ausgebildet ist und eine Leitsteuereinheit (7) aufweist, wobei die Leitsteuereinheit (7) ausgebildet ist:

- zum Empfangen und Auswerten von, in einem Speichermodul der Leitsteuereinheit (7) speicherbaren und/ oder mittels dem Herdenkommunikationsmodul (5) an das Leitvehikel (6) übermittelbaren, Missionsdaten der durchzuführenden Mission;

- zum Auswerten von mittels zumindest einem Sensormodul (8) des Leitvehikels (6) ermittelten Echtzeitdaten;

- zum Ermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten einer spezifischen Teilmission für jedes Vehikel (2) der Herde (4) anhand von den ausgewerteten Missionsdaten und Echtzeitdaten;

- zum Zuordnen der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel (2) mit einer entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung; und

- zum Übermitteln der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel (2) mit der entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung mittels der Herdenkommunikationsmodule (5).

2. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sensormodul (8) des Leitvehikels (6) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Kartografieeinheit (13); Navigationseinheit (12), insbesondere Satellitennavigationseinheit; akustischer Sensor, insbesondere Lautsprecher; optischer Sensor, insbesondere optische Kamera (15); Bilderkennungseinheit; Abstandssensor; Temperatursensor; Feuchtigkeitssensor; Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet; Infrarotsensor; UV-Sensor; Ultraschall- oder Schallsensor (25), Geigerzähler, Sensor zur Messung der Luftverschmutzung, Sensor zur Messung der Wassergüte.

3. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische technische Ausgestaltung der Vehikel (2) zumindest eine ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Transportvehikel (19), Kommunikationsvehikel zu Interaktion mit Menschen, Kommunikationsvehikel zur Datenübertragung, Signalgebungsvehikel (26), Überwachungs- und Ortungsvehikel (14), Löschvehikel (21), Rettungsvehikel (17), Messvehikel, Saatgut-, Wasser- oder Düngerverteilungsvehikel.

4. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Vehikel (2) eine Vehikelausgestaltung, ausgewählt aus der folgenden Gruppe, aufweist: unbemanntes Luftfahrzeug (23), insbesondere eine Drohne, ein Ballon oder ein Luftschiff, unbemanntes Wasserfahrzeug (24), insbesondere eine Wasserdrohne, eine Unterwasserdrohne oder eine marine Boje, unbemanntes Landfahrzeug, insbesondere ein Roboterfahrzeug.

5. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Missionsdaten und/ oder die Teilmissionsdaten zumindest eine Art der abstrahierten Information, ausgewählt aus der folgenden Gruppe, enthalten:

- Systemspezifikationsdaten, insbesondere Informationen bezüglich Anzahl und Art der spezifischen technischen Ausgestaltungen der Vehikel (2) und/ oder Anzahl der Vehikel (2) pro spezifischer technischer Ausgestaltung;

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- Vehikelspezifikationsdaten, insbesondere Informationen bezüglich Vehikelausgestaltung, Mobilitätsdimensionen, Geschwindigkeit, Treibstoffvorrat, Batteriezustand, Energieverbrauch, Transportgewicht, und/ oder Kommunikationsreichweite;

- Handlungsvorgaben, insbesondere Informationen bezüglich System-Einsatzort, SystemEinsatzpfad, System-Einsatzzeit, System-Einsatzdauer, System-Einsatzart, System-Abbruchkriterien, System-Neustartkriterien und/ oder System-Entscheidungskriterien;

- Ladungsspezifikationsdaten, insbesondere Informationen zu Art, Menge und/ oder Gewicht einer Ladung.

6. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Missionsdaten und/ oder die spezifischen Teilmissionsdaten zumindest eine Handlungsvorgabe, ausgewählt aus der folgenden Gruppe, enthalten: Missionsziel und/ oder Teilmissionsziel, Vehikel-Einsatzort, Vehikel-Einsatzpfad, Vehikel-Einsatzzeit, Vehikel-Einsatzdauer, Vehikel-Aktion/en, Vehikel-Abbruchkriterien, Vehikel-Neustartkriterien und/ oder Vehikel-Entscheidungskriterien.

7. System (30) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vehikel (2) die spezifische technische Ausgestaltung des Überwachungs- und Ortungsvehikels (14) aufweist, und dass zumindest ein Vehikel (2) die spezifische technische Ausgestaltung des Rettungsvehikels (17) aufweist, wobei das Leitvehikel (6) die Navigationseinheit (12) und eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit (13) des Leitvehikels (6), der Laufzeit des Leitvehikels (6) und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel (2) aufweist, und wobei das Überwachungsund Ortungsvehikel (14) eine Navigationseinheit (12), die optische Kamera (15) und/ oder eine Bilderkennungseinheit und/ oder einen Infrarotsensor aufweist, und das Rettungsvehikel (17) eine Navigationseinheit (12) und Verbandsmaterial und/ oder einen Defibrillator aufweist.

8. System (40) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vehikel (2) die spezifische technische Ausgestaltung des Transportvehikels (19) aufweist, wobei das Leitvehikel (6) die Navigationseinheit (12) und/ oder eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit (13), der Laufzeit des Leitvehikels (6) und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel (2) aufweist, und wobei das Transportvehikel (19) die Navigationseinheit (12) und eine Transporteinheit aufweist.

9. System (50) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vehikel (2) die spezifische technische Ausgestaltung des Löschvehikels (21) aufweist, wobei das Leitvehikel (6) die Navigationseinheit (12) und die Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit (13), der Laufzeit des Leitvehikels (6) und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel (2) aufweist, und wobei das Löschvehikel (21) die Navigationseinheit (21) und einen Löschwasserbehälter (22) für Löschwasser aufweist.

10. System (60) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Vehikel (2) die spezifische technische Ausgestaltung des Überwachungs- und Ortungsvehikels (14) aufweisen, wobei zumindest eines der Vehikel eine Vehikelausgestaltung als unbemanntes Luftfahrzeug (23) aufweist und zumindest eines der Vehikel (2) eine Vehikelausgestaltung als unbemanntes Wasserfahrzeug (24) aufweist, wobei das Leitvehikel (6) die Navigationseinheit (12) und die Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Daten aus dem Internet, der Kartografieeinheit (13), der Laufzeit des Leitvehikels (6) und/ oder der Laufzeit aller anderen Vehikel (2) aufweist, das unbemannte Luftfahrzeug die Navigationseinheit (12), die optische Kamera (15) und gegebenenfalls eine Bilderkennungseinheit und/ oder einen Infrarotsensor aufweist, und das unbemannte Wasserfahrzeug (24) die Navigationseinheit (12) und einen Ultraschall- oder Schallsensor (25) und gegebenenfalls eine optische Kamera aufweist.

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11. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Herde (4) aus mehreren Schwärmen (12) von Vehikeln (2, 19) gebildet wird und dass die Vehikel (2) ein Schwarmmodul zur Steuerung der Bewegung des Vehikels (2,19) in Bezug auf die Vehikel (2) des zugehörigen Schwarms (12) und/ oder der zugehörigen Herde (4) aufweisen.

12. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1, 20, 30, 40, 50, 60) eine Leitstelle (9) zur Übermittlung der Missionsdaten an die Leitsteuereinheit (7) der Herde (4) aufweist, wobei das Leitvehikel (6) und die Leitstelle (9) ein Leitkommunikationsmodul (10) zur gegenseitigen Kommunikation aufweisen.

13. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1, 20, 30, 40, 50, 60) zumindest ein weiteres, von der Herde (4) unabhängiges Vehikel (13) aufweist, wobei die Leitstelle (9) zum direkten Übermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten an das unabhängige Vehikel (13) ausgebildet ist.

14. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstelle (9) eine Ladestation zum Aufladen von elektrischen Energiespeichereinheiten, insbesondere Akkumulatoren, der Vehikel (2) und/ oder Ersatzvehikel zum Ersetzen defekter oder aufzuladender Vehikel (2) aufweist.

15. System (1, 20, 30, 40, 50, 60) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1, 20, 30, 40, 50, 60) und/ oder die Leitstelle (9) eine Benutzerschnittstelle (11) aufweist/en, wobei die Benutzerschnittstelle (11) zum Eingeben und/oder Verändern, insbesondere durch einen Benutzer, der Missionsdaten und/ oder der spezifischen Teilmissionsdaten ausgebildet ist.

16. Verfahren zur koordinierten Durchführung einer, aus einer Summe oder einer Abfolge von Teilmissionen bestehenden Mission, aufweisend eine Mehrzahl an Vehikeln (2) mit einer Steuereinheit (3), einer Antriebseinheit und einem Herdenkommunikationsmodul (5), wobei die Vehikel (2) zumindest eine Herde (4) bilden und innerhalb der Herde (4) zumindest zwei unterschiedliche technische Ausgestaltungen aufweisen, und wobei zumindest ein Vehikel (2) innerhalb der Herde (4) als Leitvehikel (6) ausgebildet ist und eine Leitsteuereinheit (7) aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

A) Übermitteln und/ oder Speichern von Missionsdaten der durchzuführenden Mission an die/ in der Leitsteuereinheit (7) des Leitvehikels (6);

B) Empfangen und Auswerten der Missionsdaten durch die Leitsteuereinheit (7);

C) Auswerten von Echtzeitdaten eines Sensormoduls (8) des Leitvehikels (7);

D) Ermitteln von spezifischen Teilmissionsdaten einer Teilmission für jedes Vehikel (2) der Herde (4) durch die Leitsteuereinheit (7) anhand von den ausgewerteten Missionsdaten und den Echtzeitdaten;

E) Zuordnen der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel (2) mit einer entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung; und

F) Übermitteln der spezifischen Teilmissionsdaten an die jeweiligen Vehikel (2) mit der entsprechenden spezifischen technischen Ausgestaltung, wobei die Verfahrensschritte A), B), C), D), E) und/ oder F) gegebenenfalls mehrmals und/ oder im Wesentlichen gleichzeitig oder in zufälliger Reihenfolge ausgeführt werden.