CN113747398A - 用于管理飞行器操作的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了一种用于管理飞行器操作的系统和方法，所述系统包括：至少一个飞行器(6.4‑6.6)；用于飞行器(6.4‑6.6)的至少一个着陆点(2)；通信系统(5；6.6a)，用于向所述至少一个飞行器(6.4‑6.6)发送至少用于指示所述至少一个着陆点(2)的当前状态的第一信号(S1)，以及在所述飞行器(6.4‑6.6)上接收所述第一信号(S1)；附加陆基设备(5c)，用于发射第二信号(S2)，所述第二信号(S2)取决于所述至少一个着陆点(2)的所述当前状态；以及所述至少一个飞行器(6.4‑6.6)上的附加信号接收设备(6.6b)，用于接收所述第二信号(S2)；其中，系统被配置成基于第一信号(S1)和第二信号(S2)在至少一个着陆点(2)执行至少一个飞行器(6.4‑6.6)的着陆。

Description

用于管理飞行器操作的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于管理飞行器操作的系统。
本公开还涉及一种优选借助于根据本公开的系统来管理飞行器操作的方法。
本公开可以有利地与多旋翼飞行器或VTOL(垂直起降)飞行器结合使用，优选地与电动推进单元(例如，螺旋桨或旋翼)结合使用，但是在这方面不受限制。
背景技术
用于管理空中交通和飞行器操作的系统和方法都是已知的，例如可以从现有技术文献US2018/114450A1(“US'450”)和现有技术文献US2019/144111A1(“US'111”)获知。
文献US'450公开了一种用于无人机系统的自主紧急飞行管理系统，其可以在紧急情况下为无人机系统(UAS)找到安全无阻碍的着陆点。对应的软件可以驻留在UAS的机载计算系统上，并且可以持续查看内部数据库以及来自其他系统(例如GPS、摄像头、雷达等等)的输入。数据库可以提供关于着陆点的一些本地可能的候选对象。与这些候选对象相关联的信息可以包括建筑物顶部的纬度、经度、高度等等。从自动驾驶仪或其他适当的系统可以连续提供位置更新。
文献US'111公开了一种便携式无人驾驶飞行器进场区和离场区保护平台，其包括底座、与底座相连的有源监视传感器、与底座相连的处理器以及与底座相连的通信设备。该处理器被配置成确定是否在与底座或平台相关联的进场净空区域中存在物体。
迄今为止，由于在着陆点(或着陆架)之间使用空中交通工具(或飞行器)进行运输仅限于一些罕见的直升机操作，因此，大多数的专用着陆点(停机坪)是在没有任何先进设备的情况下操作的，而且主要是通过飞行员本人，也可能是直升机停机坪操作员操作的。
发明内容
在应用于飞行器的当前的监视和监控系统中，大多数是将国际机场或“无处不在”的农村/部分准备的着陆点作为目标。相比于此，本公开在与所谓的“垂直升降机场”相结合的情况下是特别有用的，这种垂直升降机场是一种全新的类别，因为它包含了一个指定着陆点，并且由此能够被当作是一个微型机场或微型航空站。同样，这种垂直升降机场特别适合作为VTOL飞行器的着陆点。在本公开中，术语“垂直升降机场”和“着陆点”将被作为同义词使用(没有限制)。垂直升降机场可以包括一个或多个单个的“着陆架”或“着陆区”，其中每一个一次能够供一个飞行器使用。
为了能够实现安全的飞行器操作(尤其是在着陆期间)，将会应用专用的规则，该规则需要在垂直升降机场(着陆点)与飞行器之间进行交互，而这个需要包含飞行器机载设备的“准备状态”。
本公开的目标是提供一种用于飞行器操作的系统和方法，所述系统和方法提升了操作安全性，同时有可能能够缩小设备的尺寸，以便减少成本支出。
根据本公开，该目标是借助于本公开提供的用于管理飞行器操作的系统以及借助于本公开提供的用于管理飞行器操作的方法实现的。
本公开的其他有利实施例均被定义。
根据本公开的第一个方面，一种用于管理飞行器操作的系统包括：至少一个飞行器，优选是多个飞行器；用于所述飞行器的至少一个着陆点，优选是多个着陆点；通信系统，用于向所述至少一个飞行器发送第一信号，以及在所述飞行器上接收所述第一信号，所述第一信号至少用于指示所述至少一个着陆点的当前状态；附加陆基设备，用于发射第二信号，所述第二信号取决于所述至少一个着陆点的所述当前状态；以及所述至少一个飞行器上携带的附加信号接收设备，用于接收所述第二信号；其中所述系统被配置成基于所述第一信号和所述第二信号在所述至少一个着陆点执行所述至少一个飞行器的着陆；所述第一信号优选包括以下的至少一项：位于所述至少一个着陆点的单个着陆区的数量和状态、着陆指令、以及在有多个着陆点的情况下的潜在的备选着陆点。
根据本公开的第二个方面，一种优选借助于根据本公开的系统来管理飞行器操作的方法包括：提供至少一个飞行器，优选是多个飞行器；为所述飞行器提供至少一个着陆点，优选是多个着陆点；将所述至少一个飞行器飞行至所述至少一个着陆点附近；在所述至少一个飞行器上，经由第一信道从所述至少一个着陆点接收第一信号，所述第一信号至少用于指示所述至少一个着陆点的当前状态；在所述至少一个飞行器上，经由第二信道从所述至少一个着陆点接收第二信号，所述第二信号至少用于指示所述至少一个着陆点的当前状态，所述第二信道独立于所述第一信道；基于所述第一信号和所述第二信号，将所述至少一个飞行器着陆在所述至少一个着陆点；或者，在有多个着陆点的情况下，基于来自所述其他着陆点的所述第一信号和所述第二信号，将所述至少一个飞行器着陆在另一个着陆点；所述第一信号优选包括以下的至少一项：处于所述至少一个着陆点的单个着陆区的数量和状态、着陆指令、以及在有多个着陆点的情况下的潜在的备选着陆点。
根据本公开的另一个方面，该申请关注于为用于VTOL操作的着陆点(垂直升降机场)提供服务，其固定设置包括垂直升降机场监视系统、连至进入该垂直升降机场区域(空域)的所有VTOL的多个健壮冗余的通信链路、以及在操作区域中的垂直升降机场之间、空中参与者(飞行器)之间以及最终到U空间供应方的通信。
根据https://www.sesarju.eu/u-space上的定义，“U空间”是一组新的服务，其依赖的是将那些被设计成支持大量飞行器安全、有效且有保障地进入空域的功能和特定过程的高度的数字化和自动化。就此而论，U空间是一个被指定成在所有级别的空域和所有类型的环境(甚至是最为拥挤的环境)中促成任何类型的例行任务，同时解决与载人航空以及空中交通控制对接的恰当接口的使能框架。
根据一个优选实施例，根据本公开的系统可以包括计算机、传感器、发射设备以及通信链路，其检测：
-垂直升降机场的升降架或着陆点的状态(例如准许着陆或者不安全)；
-垂直升降机场周围的(飞行)物体的存在性(例如使用雷达以及陆基光学探测系统)；
-用于支持所述垂直升降机场状态的发送的地面标记；
-机载传感设备，读取由所述地面标记发送的信息；
-用于以下各项之间的通信的通信设备：
-垂直升降机场；
-VTOL；
-垂直升降机场到U空间；
-VTOL到垂直升降机场，反之亦然。
在一个实施例中，本公开定义了一组垂直升降机场，其监视它们各自的内部状态(或状况)以及各自的周围空域，以便向空中参与者(飞行器)提供关于潜在的安全着陆请求和/或入侵者存在性的实时态势感知。
根据另一个实施例，本公开可以关注于在所有参与者之间建立多个冗余链路，以确保将所述垂直升降机场的态势感知传播到所有所描述的参与者，也就是其他垂直升降机场、VTOL、U空间等等。
根据本公开的一个优选实施例，所有垂直升降机场都能够被连接，并且至少可以与相邻的垂直升降机场共享允许着陆的着陆架数量及其总的工作状态。
在本文中，术语“相邻的垂直升降机场”指的是由于这里所考虑的飞行器的有限范围而处于初始目的地垂直升降机场周围相对较小的半径以内的任何垂直升降机场。相邻的垂直升降机场不必是与初始目的地垂直升降机场最为接近的垂直升降机场。
此外，根据一个实施例，除了其通常的互连之外，每一个垂直升降机场都能够连接到U空间供应方，U空间供应方对根据本公开的系统所覆盖的区域进行操作。虽然最为重要的是在目的地垂直升降机场知晓“相邻的”垂直升降机场的状态，然而，实际优选的是在每一个时期以及每一个垂直升降机场上知晓服务区域(城市)中的所有垂直升降机场的整体状态。
根据本公开的系统所提供的增强的操作安全性主要归因于所述附加陆基设备的存在，其中该附加陆基设备被配置成发射所述第二信号，所述第二信号则取决于所考虑的着陆点(垂直升降机场)的当前状态。这样一来，参与根据本公开的系统且接近所述着陆点的任何飞行器都可以使用所述第二信号作为又一个独立信道，来获取与所考虑的着陆点的当前状态相关的信息。在本文中，用于传播所述信息的另一个(独立)信道是在所述通信系统中提供的，其中所述通信系统被设计成从所考虑的着陆点向飞行器发送所述第一信号。第一信号同样指示的是所考虑的着陆点的当前状态。如前所述，所述当前状态可以包括关于指定着陆点当前是否可供所述飞行器着陆或者其是否已被占用、阻碍、破坏、关闭或为了另一飞行器的优先(紧急)着陆而被保留的信息。这个列表并不是穷举性的。
根据本公开，该系统被配置成基于所述第一信号和基于所述第二信号(也就是基于所述第一信号和所述第二信号的组合)来执行所考虑的飞行器在着陆点的着陆。优选地，只有在所有的两个所述信号都指示该着陆站当前可用于托管飞行器的情况下，才会执行飞行器在该着陆点的着陆。否则，该系统将寻找和/或提供替换方案，例如备选着陆点。
上述方法能够用于限制每一个飞行器上必须存在的机载装置的数量，并且原则上可以将其减少成用于所述第一信号的通信设备(接收机)以及用于接收第二信号的飞行器上的所述附加的又一接收设备。
在根据本公开的系统的又一个实施例中，所述通信系统是一个双向通信系统，该通信系统被配置成允许发送第三信号，以及在所述至少一个着陆点接收所述第三信号，第三信号至少用于指示所述至少一个飞行器的当前状态，其中，所述系统被配置成基于所述第三信号来适配所述至少一个着陆点的当前状态。在实践中，所述第三信号可以是优先级信号或遇险信号，飞行器能够使用该优先级信号或遇险信号来向系统通知其当前状态(例如为了请求在指定着陆点的优先着陆许可)。举例来说，如果飞行器遭遇到电动机和/或电池故障，那么有可能会发生这种情况。适配或改变所述至少一个着陆点的当前状态可以包括将所述着陆点标记为已占用，以使其不可再用于其他飞行器，即使先前已经调度所述其他飞行器在所述特定着陆点着陆。
在根据本公开的系统的另一个实施例中，所述至少一个着陆点包括第一传感器设备，第一传感器设备用于检测所述至少一个着陆点周围的空间(空域)中的物体(尤其是飞行物体)的存在性。所述第一信号和所述第二信号取决于所述第一传感器设备的输出，所述第一传感器设备优选被设计成雷达、激光雷达或声纳设备。然而，关于所述第一传感器设备的可能的实施例并不局限于以上(非穷举性)列表中提及的类型。此外，检测物体的存在性绝不仅限于飞行物体，而是可以包含其他任何物体，例如(树木的)树枝、吊车、电缆、天线、电线杆等等。
在根据本公开的系统的又一个实施例中，所述至少一个着陆点包括第二传感器设备，第二传感器设备用于检测在所述至少一个着陆点处的物体的存在性，尤其是陆基物体的存在性，所述第一信号和所述第二信号取决于所述第二传感器设备的输出，所述第二传感器设备优选被设计成雷达或电光设备。同样，检测物体的存在性并不局限于上述陆基物体。关于所述第二传感器设备的可能实施例不局限于以上(非穷举性)列表中提及的类型。然而，优选地，所述第二传感器设备被设计成检测可能阻碍或阻挡指定着陆点的陆基物体，例如人、汽车、杂物、停飞的飞行器等等。
在任何情况下，如果在根据本公开的系统的实施例中，所述第一传感器设备和所述第二传感器设备没有通过其相应的测量值指示着陆点及其周围的空域允许飞行器着陆，那么所述第一信号和第二信号将会指示所述着陆点不可用。
为了进一步增强系统可靠性，根据本公开的系统的一个极其优选的实施例提出，所述通信系统和所述附加信号接收设备以不同的技术为基础。这样一来，如果两个信道全都基于共性技术，那么能够安全地排除两个通道的共性故障。否则，环境条件或其他干扰可能导致出现关于指定着陆点的当前状态的信息在飞行器上不可用的情况，这种情况是应被避免的。
根据本公开的系统的另一个实施例提出，在有多个飞行器的情况下，所述飞行器包括发送设备，该发送设备用于将所述第一信号从接收所述第一信号的飞行器中继到另一个飞行器(或是多个其他飞行器)，所述第一信号优选包括所述至少一个着陆点的标识符(ID)。这样一来，与着陆点有关的当前状态信息能够在整个系统中基本上被传播到所有的飞行器(或空中参与者)，由此使得系统更加安全可靠。
在根据本公开的系统的另一个实施例中，在有多个着陆点的情况下，所述多个着陆点能够进行通信连接，以便共享各自的第一信号(优选至少是在在相邻的着陆点之间)。在上文中已经解决了这个方面。同样，共享所述第一信号及其中包含的信息提升了所提出的系统的安全性和可靠性。
如上所述，在根据本公开的系统的另一个实施例中，在有多个着陆点的情况下，所述多个着陆点能够与空域服务供应方进行通信连接、优选与U空间供应方进行通信连接，由此至少将所述第一信号提供给所述空域服务供应方。同样，这样做提升了整个系统的安全性和可靠性。
在上述实施例中，通过在着陆点、飞行器和/或空域服务供应方之间至少扩散或共享所述第一信号，能够通过多种方式以及通过多个信道(例如飞行器到飞行器、着陆点到着陆点、飞行器到着陆点、着陆点到空域服务供应方、以及空域服务供应方到飞行器，以上仅仅列出了一些可能性)来访问所述第一信号中包含的信息。
在上下文中并且根据本公开的系统的又一个实施例，所述至少一个飞行器能够与所述空域服务供应方进行通信连接，例如用于访问包含在从指定着陆点发送到所述空域服务供应方的所述第一信号中的信息。
在上文中已经提出，根据本公开的方法的可选特征，所述第一信号优选包含以下的至少一项：所述至少一个着陆点(垂直升降机场)的单个着陆区(着陆架)的数量和状态、着陆指令、以及在有多个着陆点的情况下的可能的备选着陆点。
此外，根据本公开的方法包括以下特征：如果来自所述至少一个着陆点(也就是，飞行器的初始目标或目的地着陆点)的各自的信号指示所述初始目标着陆点不可用或不再可用，则基于所述第一信号和来自所述其他着陆点的所述第二信号，将所述至少一个飞行器着陆在另一个着陆点。
在上下文中，根据本公开的方法的第三实施例可以包括将所述其他着陆点指示给所述至少一个飞行器，以使所述飞行器可以相应地适配其飞行路径或飞行路线。
在根据本公开的方法的又一个实施例中，该方法可以进一步包括：发送第三信号，第三信号至少用于指示所述至少一个飞行器的当前状态，所述第三信号优选为遇险信号或优先级信号，或者为源自所述至少一个飞行器的物理状态的其他任何信号；在所述至少一个着陆点接收所述第三信号；以及基于所述第三信号来适配所述至少一个着陆点的当前状态。
在上文中已经对这个特定实施例进行了描述，并且该特定实施例能为具有较高优先级或是具有物理遇险状态的飞行器阻塞或保留特定着陆点。较高的优先级可被赋予带有特别有价值的负载和/或乘客的飞行器或是警用飞行器等等。遇险信号仅仅是源于所述至少一个飞行器的物理状态的所述其他信号的一个特定示例。如前所述，所述物理状态可以是指所述飞行器的电池或电动机状态。
在根据本公开的方法的又一个实施例中，所述方法进一步包括：在所述至少一个着陆点处检测所述至少一个着陆点周围的空间(空域)中的物体的存在性，尤其是飞行物体的存在性，以及从对应的检测结果中得到所述第一信号和所述第二信号；和/或在所述至少一个着陆点检测所述至少一个着陆点上的物体的存在性，尤其是陆基物体的存在性，以及从对应的检测结果中得到所述第一信号和所述第二信号。
在上文中已结合根据本公开的系统的实施例描述了此类实施例的特征和优点。
根据本公开的方法的另一个优选实施例可以进一步包括：在有多个飞行器的情况下，将来自接收所述第一信号的飞行器的所述第一信号中继到其他飞行器，所述第一信号优选包括所述至少一个着陆点的标识符；和/或在有多个着陆点的情况下，将所述多个着陆点进行通信连接，以及共享其各自的第一信号，优选至少在相邻的着陆点之间共享。
在上文中已经结合根据本公开的系统的实施例描述了此类实施例的特征和优点。
如在上文中结合本公开系统的实施例所述，根据本公开的方法可以进一步包括：在有多个着陆点的情况下，所述多个着陆点空域服务供应方进行通信连接，优选是U空间供应方进行通信连接，以及至少向所述空域服务供应方提供所述第一信号；并且优选地，通过所述空域服务供应方来至少向所述至少一个飞行器提供所述第一信号。
附图说明
现在将结合附图中示出的示例性实施例来描述本公开的附加特征和优点。
图1示意性地示出了根据本公开的系统的整体配置；
图2示出了根据本公开的系统的更详细的配置及其操作；以及
图3示出了用于操作图2的系统的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本公开的系统的整体架构。总体上，所述系统是借助参考数字1表示的。系统1包括分别被表示为2.1，2.2，…的多个单独的着陆点，其在本申请的上下文中也可以被称为垂直升降机场(V)。每一个着陆点或垂直升降机场2.1，2.2，…都被空域3包围，在图1中只描绘了其中一个空域。在每一个垂直升降机场2.1，2.2，…，实际着陆区或着陆架是借助图1中的参考数字4.1，4.2，…表示的。从图中可以看出，垂直升降机场或着陆点2.4包括两个这样的着陆区或着陆架4.4，4.4'。如图1中标记的那样，所有垂直升降机场2.1，2.2，…及其各自的空域3都被嵌入对应的U空间或是由其提供服务。
在这里和下文中，在所谓的“地面部分”与所谓的“机载部分”之间将会进行区分。所述地面部分包括位于指定着陆点2.1，2.2，…附近的地面上的所有设备(传感器、计算机等等)。在图1中，所述地面部分由天线5.1，5.2，…来代表。机载部分包括位于参与在图1的系统1的飞行器(即所谓的空中参与者)上的对应的设备或装备。在图1中，此类飞行器是借助参考数字6.1到6.3表示的。
如图1所示，任何垂直升降机场2.1，2.2，…(例如垂直升降机场2.1)都可以借助其地面部分(天线5.1)来将包含状态信息的信号传送到其空域3内部的任何飞行器6.1。在本公开中，该信号也被称为“第一信号”。在图1的示例性实施例中，其进一步被表示为“垂直升降机场1的状态”。飞行器6.1被装备成将接收自垂直升降机场2.1的任何状态信息或第一信号中继到位于空域3外部的任何飞行器(在该特定的例图中是飞行器6.2)。在图1中，这被表示成“垂直升降机场1的状态中继”。
如图1中进一步指示的那样(“内部垂直升降机场状及其空域中的入侵者”)，所有的垂直升降机场2.1，2.2，…都通过各自的地面部分(天线5.1–5.4)相互连接，以便相互告知它们各自的状态以及他们各自的空域3中的可能的入侵者(飞行器6.1)。举例来说，飞行器6.1可被视为垂直升降机场2.1的空域3中的入侵者，在垂直升降机场2.1，2.2，…之间可以共享相应的信息。如图1中进一步指示的那样，任何垂直升降机场2.1，2.2都可以进一步向U空间(即空域服务供应方)告知在空域3中存在入侵者。另一方面，U空间可以向垂直升降机场2.1，2.2，…提供关于空中参与者的位置的信息。
从图1的垂直升降机场2.3可以进一步看出，飞行器6.3当前位于垂直升降机场2.3处/上方，也就是其着陆架4.3。如图1所示，在着手进行系统1内部的相应飞行之前，飞行器6.3会询问其“目的地垂直升降机场状态”。如上所述，相应的信息可以由U空间来提供。
在图1中，在垂直升降机场2.1处示出了两个虚线圆柱形区域3、3'。它们描绘了两个不同的覆盖区域。最有可能的是，垂直升降机场监视系统将只能保护垂直升降机场2.1，2.2，…周围的特定区域(内圆柱3)，而直接通信链路(例如连至飞行器6.1；图1中的双箭头)在更长的范围内(外圆柱3')将是有效的。为了简单起见，仅仅为垂直升降机场2.2-2.4示出了一个区域(图1)，在图2中指示了每一个垂直升降机场的工作区域(由参考数字3表示)。
图2示出了根据图1的指定垂直升降机场或着陆点2.1，2.2，…及其空域3的详细实施例。在图2中，所述垂直升降机场或着陆点是借助参考数字2表示的。如在上文中参考图1所述，图2中的虚线体积象征空域3。在这里和下文中，相同的参考数字表示相同或者至少功能相同的部件，其中图2中的参考数字“X”代替了图1中的参考数字“X.Y”。
如已经参考图1所述，所有垂直升降机场2.1，2.2，…都被连接并且共享(至少与它们相邻的垂直升降机场)着陆架4.1，4.2，…的数量、其“允许着陆”状态及其总的工作状态。如参考图1进一步描述的那样，每一个垂直升降机场2.1，2.2都连接到在被覆盖区域中执行操作的U空间供应方。
根据一个示例性实施例，位于每一个垂直升降机场2.1，2.2，…的地面部分5.1，5.2，…都可以包括检测器子系统(例如电光和/或雷达传感器)，其被配置成检测阻塞对应着陆架4.1，4.2，…的任何交通工具或物体。所述着陆架在图2中用参考数字4表示，并且参考数字5a表示能够检测到着陆架4上的任何阻塞物体的检测器子系统(由图2中的检测锥形5a'来代表)。一旦有车辆或物体位于着陆架4上或是其附近，则宣布着陆架4被阻塞。如果是物体或身份不明的车辆(身份不明的车辆是没有在系统1内部发送有效ID的车辆)，则将相应的信号发送给垂直升降机场2的负责人和/或其控制中心2a。在图2中，上述负责人是借助参考数字2b表示的。控制中心2a可以位于与垂直升降机场分离的另一个位置。特别地，控制中心可以监视一个城市(或地区)的多个乃至所有垂直升降机场。
垂直升降机场2的地面部分还包括基于雷达的光学检测系统5b，该系统关注于检测垂直升降机场2周围的任何未登记的交通工具、飞行物体或动物(无限制)。在图2中，参考数字7表示未登记的飞行器。同样，相应信息能够被发送给负责人2b和/或控制中心2a。在有效检测的情况下，垂直升降机场2会借助适当的地面部分发送装置(天线5)来向任何空域用户(例如图2的飞行器6.6)发射多级危急状态信号(第一信号)，所述飞行器6.6(如图2中所有已登记的飞行器6.4-6.6，图1中的6.1-6.3)包括用参考数字6.6a示意性表示的适当的接收装置。所述多级危急状态能够用颜色编码，其中绿色优选表示低危急度，而琥珀色和红色则表示递增的危急等级。
更具体地说，危急等级与垂直升降机场2(或者架4)的可用性相对应，其中绿色是标称状态的垂直升降机场2，琥珀色是已经检测到入侵者7并且有可能危及垂直升降机场可用性的垂直升降机场集成模式，以及红色是不可用的垂直升降机场2。
图2的垂直升降机场2在任何时候(也就是定期)都使用其地面部分装置5并借助所述第一信号(优选是借助RF链路，如借助图2中的连接箭头S1(介于地面部分装置5与用6.6a表示的部件之间)象征性描述的那样)来向所有空域参与者6.4-6.6发射其ID(标识符)及其当前状态。此外，垂直升降机场2通过所谓的地面标记5c发射第二信号，所述地面标记5c被设计成至少在垂直升降机场2处于“阻塞”状态的情况下发射第二(预定义的)信号S2，该状态与所述危急等级“红色”是相当的。然而，本公开并不局限于这样的场景，其中所述地面标记5c只在垂直升降机场2“阻塞”的情况下发射所述第二信号S2。第二信号S2还能够被定期地发射，并且因此构成了用于向空中参与者6.4-6.6告知垂直升降机场2的当前状态的第二个独立信道。
如果垂直升降机场2被标记或标示成“阻塞”，则地面部分5会向空域用户6.4–6.6告知周围哪些垂直升降机场是空闲的，因为该信息会在所有垂直升降机场2.1–2.4之间不断更新(图1)。如上所述，空中部分包括与地面部分5通信的RF发射机/发射器(部件6.6a)。此外，所述空中部分包括独立的(例如照相机)专用传感器装置，以便在独立信道上读取或检测垂直升降机场2的状态，该检测可以取决于由地面标记5c的特性所定义的可见光谱、紫外光谱或红外光谱，但是并不局限于此。在图2中，参考数字6.6b表示飞行器6.6上的所述独立传感器的检测锥形(对飞行器6.4，6.5来说同样如此)。如在上文中结合图1说明的那样，该空中部分还提供了通信中继(例如在部件6.6a表示)，所述通信中继能够将接收到的垂直升降机场状态信息重新广播给周围所有空域参与者。
如图2所示，在起飞之前，每一个飞行器(例如飞行器6.4)都会向其目的地垂直升降机场2(即控制中心2a)请求最终的“起飞指令(Go)”，以确认飞行到那里是安全的(参见图2中的参考数字GO)。
任何接近垂直升降机场2的飞行器(例如飞行器6.6)都会发送其ID(标识符)，并从地面部分5接收垂直升降机场2的当前状态(第一信号S1)。就剩余范围或距离而言，飞行器6.6越是接近于着陆在指定垂直升降机场2，则垂直升降机场2的有可能无法预料的“阻塞”状态就越是重要。
正在驶来的飞行器(例如飞行器6.5)还能够发射遇险信号(第三信号)，该信号在图2中用参考数字S3表示。垂直升降机场2在地面部分5接收信号S3，然后能够借助控制中心2a来锁定或保留可用的着陆架4，甚至能够释放此类着陆架4，以允许飞行器6.5安全着陆。飞行器6.5能够借助于与飞行器6.5的机载部件6.6a等效的部件(未示出)来发射第三信号S3。
最为重要的是，通过提供与飞行器6.6在垂直升降机场2的着陆有关的所述独立信道(与第一信号S1和第二信号S2有关)，可以实现相对于现有技术系统的附加的安全性。换句话说，只有在第一信号S1和第二信号S2都确认了垂直升降机场2的可用性的情况下，飞行器6.6才能在垂直升降机场2(着陆架4上)着陆。信号S1和S2是经由分离的独立信道发送的——所述信道优选基于不同的技术。
图3提供了根据图1的系统1的操作流程图，其中，将起飞去往特定目的地垂直升降机场DV的特定飞行器(VTOL)置于上下文中。所述VTOL在其飞行计划进程中以及在起飞之前通过多个冗余链路(例如直接借助其自身的通信装置或者间接地通过空域服务供应方)轮询目的地垂直升降机场的状态。
图3在其左侧示出了参与系统1(图1)的VTOL飞行器的(机载)通信和(机载)数据/信号处理。图3的中间栏示出了目的地垂直升降机场(DV)(例如根据图2的垂直升降机场2)的处理。在图3的右侧示出了可以参与图1的系统的其他参与者。
在参考数字100，VTOL处于其起始垂直升降机场(例如根据图1的垂直升降机场2.3)。随后，在101，检查所述DV是否允许着陆(例如通过直接在该DV查询或者通过与空域服务供应方核对)。如果“是”，则在102执行飞行。否则(“否”)，重复步骤101。在步骤102之后，步骤103包括检查该DV是否阻塞。如果“是”，则VTOL在104转飞到替换的垂直升降机场。如果否，则该处理在105继续。105包括检查VTOL是否进入DV的空域3(参见图1)。如果“是”，则在106检查是否已经接收到DV的正确ID。如果否，则重复步骤105。如果在106的检查不成功(“否”)，则重复步骤106。如果成功(“是”)，则VTOL在107接收DV状态。
如图3中的箭头A1所示，VTOL在101接收DV状态，并且可以在103通过直接连接、周围的垂直升降机场和/或交通(“其他参与者”，箭头A2)获得DV状态。在106，DV通过RF-ID发射106a来对DV-ID进行接收(箭头A3)。在107，从DV(107a，箭头A4)接收DV状态、着陆指令以及替换的垂直升降机场选项，如所示，该接收可以与其他行动者相关联。
在107之后，在108，检查DV是否允许着陆。如果“是”，则在109检查地面标记是否确认DV状态。如果“是”，则在110执行着陆。如果步骤108得出DV未允许着陆，则在111检查DV是否不安全。如果是这种情况，则该处理在104终止(将交通工具转向替换的垂直升降机场)。如果不是，则该处理在112等待预先定义的时间，然后返回到108。如果在109，地面标记没有确认状态，那么该处理在111继续。109在109a接收来自DV地面标记的信息(箭头A5)。步骤107a与在107b的着陆架监视以及陆基入侵者检测系统107c相关联。如所示，107b和107c分别与其他行动者相关联。
如先前详细说明的那样，如果DV确认飞行，则VTOL能够起飞并遵循其预先计划的飞行。在飞行过程中，多条链路允许VTOL根据空中参与者的消息中继、其他垂直升降机场及其自身的连接能力来持久地检查DV状态的改变。
一旦确认了DV状态改变(例如因为优先级业务)，则VTOL会接收与可以自由着陆的潜在替换垂直升降机场有关的信息。
在进入DV空域的同时，VTOL会接收DV ID，并且会将其自身的ID发送给DV。如果该识别过程成功，则VTOL继续行进并接收DV的状况，其中所述状况包括各个着陆架的状态、着陆指令以及可能的垂直升降机场选项。
在接近垂直升降机场的同时，VTOL(优选经由RF信道)接收着陆确认，并且地面标记确认总体状态。然后则可以执行着陆。
如果出现任何问题或者无法做出确认，则VTOL会等待追加的垂直升降机场指令或转飞到替换的垂直升降机场。
在DV上，多个系统通过监视所有着陆架以及通过检测DV空域中的任何入侵者来确保状态消息是统一的。RF链路允许发送垂直升降机场的状态消息，并且如果RF链接发生故障，则地面标记可以确保冗余信息传输。
整个系统通过U空间、直接的垂直升降机场RF广播、交通工具-交通工具消息中继以及其他垂直升降机场消息广播而依赖于多条链路，由此避免任何单点故障。

Claims (15)

1.一种用于管理飞行器运行的系统(1)，包括：
至少一个飞行器(6.1-6.6)，优选是多个飞行器；
用于所述飞行器(6.1-6.6)的至少一个着陆点(2；2.1-2.4)，优选是多个着陆点；
通信系统(5；6.6a)，用于向所述至少一个飞行器(6.1-6.6)发送第一信号(S1)，以及在所述飞行器(6.1-6.6)上接收所述第一信号(S1)，所述第一信号(S1)至少用于指示所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的当前状态；
附加陆基设备(5c)，用于发射第二信号(S2)，所述第二信号(S2)取决于所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的所述当前状态；以及
所述至少一个飞行器(6.1-6.6)上的附加信号接收设备(6.6b)，用于接收所述第二信号(S2)；
其中，所述系统(1)被配置成基于所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)在所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)执行所述至少一个飞行器(6.1-6.6)的着陆；
所述第一信号(S1)优选包括以下的至少一项：位于所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的单个着陆区(4；4.1-4.4')的数量和状态、着陆指令、以及在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下的潜在的备选着陆点(2；2.1-2.4)。
2.如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述通信系统(5；6.6a)是双向通信系统，所述通信系统被配置成允许发送第三信号(S3)，以及在所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)接收所述第三信号(S3)，所述第三信号(S3)至少用于指示所述至少一个飞行器(6.1-6.6)的当前状态，其中，所述系统(1)被配置成基于所述第三信号(S3)来适配所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的当前状态。
3.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中，所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)包括第一传感器设备(5b)，所述第一传感器设备(5b)用于检测所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)周围的空间(3)中的物体(7)的存在性，尤其是飞行物体的存在性，所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)取决于所述第一传感器设备(5b)的输出，所述第一传感器设备(5b)优选被设计成雷达、激光雷达或声纳设备。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的系统(1)，其中，所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)包括第二传感器设备(5a)，所述第二传感器设备(5a)用于检测位于所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的物体的存在性，尤其是陆基物体的存在性，所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)取决于所述第二传感器设备(5a)的输出，所述第二传感器设备(5a)优选被设计成雷达或电光设备。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的系统(1)，其中，所述通信系统(5；6.6a)和所述附加信号接收设备(6.6b)以不同的技术为基础。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的系统(1)，其中，在有多个飞行器(6.1-6.6)的情况下，所述飞行器(6.1-6.6)包括发送设备(6.6a)，所述发送设备(6.6a)用于将所述第一信号(S1)从接收所述第一信号(S1)的飞行器(6.1-6.6)中继到另一飞行器(6.1-6.6)，所述第一信号(S1)优选包括所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的标识符(ID)。
7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的系统(1)，其中，在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下，所述多个着陆点(2；2.1-2.4)进行通信连接，以便共享它们各自的第一信号，优选至少在相邻的着陆点(2；2.1-2.4)之间共享。
8.如权利要求1-6中任一权利要求所述的系统(1)，其中，在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下，所述多个着陆点(2；2.1-2.4)与空域服务供应方进行通信连接，优选与U空间供应方进行通信连接，由此至少将所述第一信号(S1)提供给所述空域服务供应方。
9.如权利要求8所述的系统(1)，其中，所述至少一个飞行器(6.1-6.6)与所述空域服务供应方进行通信连接。
10.一种管理飞行器操作的方法，所述方法优选借助于根据前述任一权利要求的系统，包括：
提供至少一个飞行器(6.1-6.6)，优选是多个飞行器(6.1-6.6)；
为所述飞行器(6.1-6.6)提供至少一个着陆点(2；2.1-2.4)，优选是多个着陆点(2；2.1-2.4)；
将所述至少一个飞行器(6.1-6.6)飞行至所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)附近；
在所述至少一个飞行器(6.1-6.6)上，经由第一信道从所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)接收第一信号(S1)，所述第一信号(S1)至少用于指示所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的当前状态；
在所述至少一个飞行器(6.1-6.6)上，经由第二信道从所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)接收第二信号(S2)，所述第二信号(S2)至少用于指示所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的当前状态，所述第二信道独立于所述第一信道；
基于所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)，将所述至少一个飞行器(6.1-6.6)着陆在所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)；或者，在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下，基于来自其他着陆点(2；2.1-2.4)的所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)，将所述至少一个飞行器(6.1-6.6)着陆在另一个着陆点(2；2.1-2.4)；
所述第一信号(S1)优选包括以下的至少一项：处于所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的单个着陆区(4；4.1-4.4')的数量和状态、着陆指令、以及在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下的潜在的备选着陆点(2；2.1-2.4)。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
将所述其他着陆点(2；2.1-2.4)指示给所述至少一个飞行器(6.1-6.6)。
12.如权利要求10或11所述的方法，进一步包括：
发送第三信号(S3)，所述第三信号(S3)至少用于指示所述至少一个飞行器(6.1-6.6)的当前状态，所述第三信号(S3)优选为遇险信号或优先级信号，或者为源自所述至少一个飞行器(6.1-6.6)的物理状态的任何其他信号；
在所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)接收所述第三信号(S3)；以及
基于所述第三信号(S3)来适配所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的当前状态。
13.如权利要求10-12中任一权利要求所述的方法，进一步包括：
在所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)检测所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)周围的空间(3)中的物体(7)的存在性，尤其是飞行物体的存在性，以及从对应的检测结果中得到所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)；和/或
在所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)检测所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)上的物体的存在性，尤其是陆基物体的存在性，以及从对应的检测结果中得到所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)。
14.如权利要求10-13中任一权利要求所述的方法，进一步包括：
在有多个飞行器(6.1-6.6)的情况下，将来自接收所述第一信号(S1)的飞行器(6.1-6.6)的所述第一信号(S1)中继到其他飞行器(6.1-6.6)，所述第一信号(S1)优选包括所述至少一个着陆点(2；2.1-2.4)的标识符(ID)；和/或
在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下，将所述多个着陆点(2；2.1-2.4)进行通信连接，以及共享它们各自的第一信号(S1)，优选至少在相邻的着陆点(2；2.1-2.4)之间共享。
15.如权利要求10-14中任一权利要求所述的方法，进一步包括：
在有多个着陆点(2；2.1-2.4)的情况下，将所述多个着陆点(2；2.1-2.4)与空域服务供应方通信连接，优选是与U空间供应方通信连接，以及至少向所述空域服务供应方提供所述第一信号(S1)；以及
优选地，经由所述空域服务供应方来至少向所述至少一个飞行器(6.1-6.6)提供所述第一信号(S1)。
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