CZ305808B6 - Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů - Google Patents
Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305808B6 CZ305808B6 CZ2014-780A CZ2014780A CZ305808B6 CZ 305808 B6 CZ305808 B6 CZ 305808B6 CZ 2014780 A CZ2014780 A CZ 2014780A CZ 305808 B6 CZ305808 B6 CZ 305808B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- control unit
- drone
- flight
- flight control
- guide
- Prior art date
Links
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical group C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
- G05D1/0866—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft specially adapted to captive aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
- B64U10/13—Flying platforms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
- B64U50/34—In-flight charging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
- B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
- B64U2201/20—Remote controls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
- B64U2201/20—Remote controls
- B64U2201/202—Remote controls using tethers for connecting to ground station
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Řešení se týká jednotky (6) řízení letu upoutaných modelů (1) bezpilotních dronů (copterů, UAV – Unmanned Aerial Vehicle), která umožňuje přímé řízení letu pomocí mechanického vodicího spojení (2) vodicího bodu (3) s modelem (1). Mechanické provedení vodicího bodu (3) a vodicího spojení (2) může být zajištěno provázkem, lankem, elektrickým kabelem atd. Může být doplněna datová komunikace, upřesňující souřadnice polohy vodicího bodu (3) a modelu (1). Vodicí spojení (2) vodicího bodu (3) s modelem (1) je zakončeno čidlem (7) řízení výšky a dvojicí čidel (8) řízení směru letu a jednotka (6) řízení letu je propojena s řídicí jednotkou (5) dronu.
Description
Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů
Oblast techniky
Vynález se týká jednotky řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů (copterů. UAV Unmanned Aerial Vehicle), která umožňuje přímé řízení letu (vedení modelu) pomocí mechanického nebo elektronického vodícího spojení vodícího bodu (pilota) s modelem.
Dosavadní stav techniky
Dosud jsou bezpilotní letadla provozována buď jako autonomní, tj. neumožňující zásah pilota do řízení letu, nebojsou přímo řízena pilotem pomocí vysílače a přijímače rádiového signálu (RC) nebo upoutáním modelu na vodicím lanku. U dronů se uplatňují systémy automatické (naprogramováním trasy letu pomocí tzv. waypointů danými souřadnicemi GPS) nebo přímé řízení pilotem prostřednictvím RC vysílače, případně kombinací obou uvedených způsobů. Vedení pomocí soustavy lanek je využíváno u upoutaných modelů letadel, kdy letadlo opisuje trajektorii kolem stanoviště pilota a pilot řídí let pohyby rukojeti přenášenými lanky na výšková křidélka. Letadla se pohybují s využitím vztlaku na křídlech při zajištění potřebné minimální rychlosti letu, proto pro svůj provoz potřebují dostatek místa v okolí. Coptery, které se pohybují s pomocí rotace vertikálních leteckých vrtulí - rotorů (zpravidla dvou, čtyř, šesti nebo osmi), nemají v tomto ohledu nároky na prostor, avšak pouhé upoutání na vodicí lanko neřeší optimálně řízení letu. Rotorem se přitom rozumí nosná plocha dronu. Mechanický zásah do stabilizované polohy dronu (vlečení, výškové ukotvení apod.) se projeví snížením účinnosti zdroje energie (zpravidla akumulátoru) při překonávání odporů rotorů i nepřesností usazení dronu ve výšce (způsobené větrem, parametry řídicí jednotky apod.). Jiné způsoby navádění nejsou u dronů využívány.
Potřeba stabilizovat dron v určité výšce (v řádu jednotek až desítek metrů) a geografické poloze, případně jej přesouvat po trajektorii odvozené z pohybu pilota, je vyžadována v praxi nejčastěji při pozemním průzkumu, při monitorování pozemních objektů prostřednictvím kamery a on-line videopřenosů nebo při pořizování videozáznamu. Příkladem uplatnění je vyhledávání předmětů na členitém povrchu půdy, ve vegetaci, nebo při vytyčování specifických objektů pozorovatelných z výšky, jako jsou například projevy podzemních drenážních systémů na vegetačním porostu. Poslední z uvedených činností byla motivací k navržené inovaci. Účel a principy identifikace drénů jsou popsány v patentu CZ 304229 „Způsob zjištění drenážního systému pro jeho vytyčení v terénu“ nebo nověji v článku Vodního hospodářství VH 03/2014 „Identifikace drenážních systémů pomocí dálkového průzkumu Země“.
Souhrn výše popsaných činností lze zajistit manuálním dálkovým řízením letu dronu, vybaveného kamerovou jednotkou, pomocí RC soupravy nebo naprogramováním řídicí jednotky dronu na trasy letu (waypointy). Pracovní činnosti při manuálním řízení vyžadují součinnost alespoň dvou osob, naopak automatizovaná pilotáž je výrazně omezena současnou legislativou ČR (Zákon č. 439/2006 Sb. o civilním letectví. Předpis L2 - Doplněk X z 30. 5.2013), což mimo jiné zvyšuje investiční i provozní náklady. Přitom pilot musí disponovat odpovídajícími technickými nebo manuálními dovednostmi, provozovatel dále musí splňovat přísná kritéria (podmínky použití, evidence bezpilotního stroje, zkoušky pilota, technické zabezpečení stálé kontroly nad dronem a možnost vynuceného ukončení letu, omezené využití waypointů, vymezení leteckého prostoru atd.). Dosud nejsou k dispozici řešení, která by výše uvedená omezení zčásti nebo zcela eliminovala.
- 1 CZ 305808 B6
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů, skládající se zejména z čidel řízení výšky i směru letu, vodícího spojení a elektronické části, připojitelné k řídicí jednotce dronu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vodicí spojení vodícího bodu s modelem je zakončeno čidlem řízení výšky a dvojicí čidel řízení směru letu a jednotka řízení letuje propojitelná s řídicí jednotkou dronu.
Jednotka řízení podle vynálezu je charakterizovaná tím, že u konstrukčního uspořádání je jednotka řízení letu a řídicí jednotka dronu sloučena do jednoho konstrukčního celku.
Jednotka řízení letu podle vynálezu je dále charakterizovaná tím, že u konstrukčního uspořádání s rozdělením zdroje elektrického proudu na dvě části, totiž podružný zdroj elektrického proudu jako součásti vodícího bodu a hlavní zdroj elektrického proudu, umístěný na modelu, je vodicím spojením zároveň dobíjen hlavní zdroj elektrického proudu na modelu.
Jednotka řízení letu podle vynálezu je také charakterizovaná tím, že u konstrukčního uspořádání zdroje elektrického proudu jako součásti vodícího bodu je vodicím spojením zároveň napájen model.
Jednotka řízení letu podle vynálezu je též charakterizovaná tím, že obsahuje elektronický magnetometr.
Jednotka řízení letu podle vynálezu doplňuje standardní řídicí jednotku dronu (copteru). Je založena na přímém vodicím spojení vodícího bodu, např. pilota, který nemusí vždy představovat fyzickou osobu, ale v obecné rovině jakýkoli typ mobilní pozemní obsluhy modelu, např. vozítko, a dronu, který je v mechanickém provedení, např. pomocí vodícího lanka, což umožňuje jak vzlet stroje, např. uvolněním a odmotáním lanka z cívky, tak jeho přistání, např. přitažením a navinutím lanka na cívku, dále fixování dronu ve zvolené výšce a pozici, např. vzhledem ke stanovišti pilota, resp. kopírování jeho pohybu. Elektronická verze spojení pilota s dronem je alternativou výše popsané mechanické varianty, kdy je vybavené provázkem, lankem, elektrickým kabelem atd. Elektronický způsob spojení je řešen např. zvukovým nebo elektromagnetickým signálem, světelným paprskem apod., avšak bez přímého zásahu pilota do řízení letu dronu, což je hlavní odchylka od řízení s využitím tradiční RC soupravy.
Mechanické provedení ošetřuje několik aplikačních požadavků:
- především eliminuje kolizi s legislativním omezením užívání dronů, neboť se z volně létajícího bezpilotního systému stává systém upoutaný, který je pod nepřetržitou a přímou kontrolou pilota, vodicím lankem jednoznačně definuje osobu obsluhy dronu (eliminace anonymity obsluhy) a vymezuje rádius a shora i výšku leteckého prostoru (viz Obr. 3),
- upoutání modelu zcela naplňuje legislativní požadavek zasáhnout do průběhu letu a let ukončit, pokud nastanou okolnosti vedoucí k ohrožení;
- minimalizuje nároky na dovednosti pilota při jinak běžně užívaném dálkovém RC řízení letu; obsluha letu se tímto zúžila pouze na manipulaci s vodicím bodem, např. cívkou vodícího lanka, a na dodržování provozně-bezpečnostních opatření, kdy bezpečnost pilota při poruše dronu je řešena např. nastavením odchylky vodícího spojení od svislice - viz úhly γ, δ na Obr. 3 vlevo - v případě poruchy a následné havárie tedy dron padá dále od stanoviště pilota;
- nevyžaduje provoz radiových zařízení, případně jen s výjimkou videopřenosu, pokud tento není řešen dvou- a více- žilovým kabelem jako součást vodícího lanka, a je tedy vhodné i v místech, kde je rádiový provoz omezen nebo zakázán; současně vylučuje rizika elektromagnetického rušení signálu při řízení letu;
-2CZ 305808 B6
- pokud je zvoleno hlavní nebo pomocné napájení vodičem, nahrazujícím funkci vodícího lanka, prodlužuje se tak doba letu dronu.
Elektronické provedení vychází z řešení mechanického, avšak modifikuje podle potřeby a podmínek použití vodícího spojení vhodnými elektronickými principy.
Jednotka řízení letu podle vynálezu využívá libovolnou konfiguraci bezpilotního dronu obsahující mechanické části, tj. zpravidla kostru dronu s podvozkem a rameny jednotlivých rotorů, elektroniku řídicí jednotky dronu, zajišťující koordinovaný provoz rotorů, a napájecí jednotku - viz Obr. 1. V navržené konfiguraci není vyžadován RC přijímač rádiové řídicí jednotky a tento přijímač je nahrazen jednotkou řízení letu, která v některých případech může převzít také funkce standardní elektroniky řídicí jednotky dronu. Elektronika řídicí jednotky dronu podle vynálezu stabilizuje dron při letu a umožňuje provádět základní letové operace, vzlet, klesání a pohyb dronu do všech stran, případně otáčení podle svislé osy. Směrová stabilizace dronu pomocí kompasu (tříosého magnetometru) není podmínkou, umožňuje však pro některé aplikace udržovat požadovanou orientaci dronu např. vůči pozorovanému objektu.
Jednotka řízení letu podle vynálezu slouží k udržování dronu v požadované pozici vůči pilotovi (směrově i výškově). Dále je z důvodů lepší názornosti popsán chráněný princip mechanického spojení pilota a dronu lankem. Obdobně však pracují ostatní mechanické způsoby provedení vodícího spojení i varianty elektronického řešení vodícího spojení pilota a dronu.
Jednotka řízení letu podle vynálezu obsahuje čidlo řízení výšky, čidla řízení směru letu a volitelně čidlo směrové orientace dronu, pokud není využito magnetometru jako součásti řídicí jednotky dronu. Čidlo řízení výšky monitoruje sílu napínání vodícího lanka a v běžném provedení soupravy dronu s RC vysílačem simuluje jeden přenosový kanál (tzv. „plyn“). Pokud je síla (pnutí) v lanku vyšší, např. obsluha přitahuje lanko k sobě, jednotka řízení letu ubírá rovnoměrně výkon motorů nebo naopak, pokud je pnutí v lanku nižší, tedy pokud obsluha povoluje lanko od sebe nebo jej odmotává z cívky, jednotka řízení letu podle vynálezu přidává rovnoměrně výkon motorů. Tyto funkce zajišťují vzlet dronu, jeho stabilizaci v požadované výšce, což odpovídá rovnovážnému stavu napnutí lanka, nebo přistávání dronu. Pokud tíha vodícího lanka nezanedbatelně ovlivňuje sílu, měřenou čidlem řízení výšky v závislosti na délce odmotaného vodícího lanka a tedy např. na výšce dronu nad pilotem, což nastává, je-li použit těžší kabel, určený např. současně k napájení, na rozdíl od provedení pomocí lehkého rybářského vlasce, je nutné započítat tyto korekce síly v závislosti na délce odvinutí vodícího lanka z cívky, případně z letové výšky dronu a z něho odvozené tíhy vodícího lanka.
Čidla řízení směru letu monitorují polohu pilota vůči letícímu, nejlépe vodorovně stabilizovanému dronu. V závislosti na vektoru (úhlu a směru) vodícího vedení vůči rovině dronu (nejčastěji horizontále), je řízena činnost rotorů tak, aby se dron ustálil v požadovaném místě nad pilotem (viz Obr. 3). Jednotka řízení letu v této funkci simuluje manuální ovládání pohybu dronu pilotem, který by jinak manipuloval joystickem na RC vysílači - v dané funkci simuluje dva přenosové kanály (vlevo/vpravo - vpřed/vzad). Podle nastavení parametrů jednotky řízení letu lze kromě udržení svislé polohy vodícího vedení (Obr. 3 vpravo) volit i určité úhlové (vektorové) vychýlení dronu mimo pozici pilota (Obr. 3 vlevo), což může sloužit k již zmiňovanému zvýšení bezpečnosti pilota v případě poruchy a pádu dronu, ale může tak řešit i přístup nad monitorovanou překážku, např. budovu, nad nepřístupný pozemek apod. Volitelně je jednotka řízení letu podle vynálezu vybavena elektronickým magnetometrem, což umožňuje využití 4. řídicího kanálu pro otáčení dronu v horizontální rovině. Tato funkce bude využita zejména k automatické stabilizaci směru natočení kamery nebo k přesnému řízení přístupu nad překážku. Podmínkou správné funkce všech výše popsaných systémů řízení letuje stabilizace dronu například v horizontální rovině, což eliminuje riziko pádu s řízeným náklonem dronu, kdy jsou splněny všechny geometrické podmínky ovládání letu (viz Obr. 3).
-3CZ 305808 B6
Při mechanickém spojení je dron upoután pomocí vodícího lanka. Toto lanko může být kovové nebo nekovové. Alternativou je užití elektrického kabelu, který může být současně hlavním nebo pomocným zdrojem napájení elektronických dílů a zejména pohonných elektromotorů dronu. Provedení elektrického kabelu musí zohledňovat minimálně dvě hlediska: nosnost dronu a hmotnost odvinuté části elektrického kabelu. Aktuální nosnost dronu je dána tahem jednotky rotorů, příkonem motorů, což souvisí s elektrickým proudem přenášeným vodiči a limitovaným průřezem vodičů. Tyto veličiny musí být vzájemně optimalizovány s ohledem na požadovaný výškový dosah dronu a maximální dobu provozu (je třeba eliminovat přehřívání vodičů i motorů).
Výhodou je, že mechanické provedení vodícího spojení může být zajištěno provázkem, lankem, elektrickým kabelem atd., elektronické provedení vodícího spojení pak reprezentuje vedení zvukovým nebo elektromagnetickým signálem, světelným paprskem atd. Může být doplněna datová komunikace, upřesňující souřadnice polohy vodícího bodu (pilota) a dronu. Jednotka řízení letu podle vynálezu umožňuje plně automatizované navádění modelu do požadované pozice vůči vodícímu bodu (pilotovi, obsluze modelu) bez nutností větších dovedností nebo předem známé trasy pohybu, jak tomu je při bezdrátovém dálkovém ovládání modelu nebo při naprogramování letu. Její obsluha je jednoduchá a přesná.
Inovovaná souprava dronu, dále doplněná o on-line videopřenos, umožňuje operativní, polohově přesné a rychlé vytyčování zemědělských drenážních systémů v terénu (např. vykolíkováním nebo přesným zaměřením polohy pomocí geodetické GPS aparatury) před jejich odkopáním. Jednotka řízení letu podle vynálezu tak doplňuje patent CZ 304229 bez nutnosti disponovat ortorektifikovaným leteckým snímkem. Obdobně lze celou soupravu využít při monitorování objektů, pořizování fotodokumentace nebo videozáznamu různých činností z výšky několika metrů (běžně 5 až 30 m) nebo z obtížně dostupných míst (pozemků, budov a jiných stavebních objektů).
Jednotka řízení letu podle vynálezu má využitelnost v oblasti zemědělství, vodního hospodářství a životního prostředí, nalezne však uplatnění i ve stavebnictví, a dále při jakýchkoli formách operativního provádění pozemního průzkumu (např. botanický, geologický či archeologický průzkum, vyhledávací nebo bezpečnostní průzkum atd.), kdy nejsou k dispozici aktuální nebo monitorovaný proces zachycující ortorektifikované letecké snímky.
Objasnění výkresů
Na přiložených výkresech jsou na Obr. 1 znázorněny hlavní konstrukční díly upoutaného dronu s funkcí pilota 4, obsluhujícího vodicí bod 3, při mechanickém řízení prostřednictvím vodícího spojení 2 a jejich běžné uspořádání.
Na Obr. 2 je znázorněno funkční schéma jednotky 6 řízení letu s vyznačením tří signálů řízení letu.
Na Obr. 3 je znázorněno vymezení leteckého prostoru nad pilotem upoutaného dronu.
Následující příklad provedení jednotky řízení letu dronu podle vynálezu pouze dokládá jednu z možností realizace, aniž by ho jakkoliv omezoval.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Pro výrobu ověřovacího modelu byla využita stavebnice dronu fy DJI (http://www.dji.com), typ rámu F55O (hexacopter) s řídicí jednotkou Naza-M Lite. Pro videopřenos bylo použito kamery
-4CZ 305808 B6
GOPro Hero3 (s gimbalem Tarrot T-2D, ale bylo testováno i bez gimbalu - kamera byla natočena objektivem svisle směrem k zemi), doplněné o FPV A/V radiový vysílací/přijímací systém s přenosným barevným monitorem 7”, napájeným z LiPol akumulátoru.
Ve funkci vodícího spojení bylo použito rybářského vlasce průměru 0,28 mm. První realizovaná verze sloužila pro potvrzení předpokladu funkčnosti navrženého principu řízení letu ve směrech ortogonálních souřadných os x, y, z. Pro realizaci čidel byly zvoleny pasivní elektronické součástky (potenciometry), doplněné mechanickými díly k vytvoření zpětné vazby mezi aktuální polohou modelu a stanovištěm pohybujícího se pilota. Funkci čidla řízení výšky zastával tahový potenciometr s protitahem docíleným pomocí pryžového úvazu (letecká guma). Pro funkci dvojice čidel řízení směru letu bylo použito dvou tahových potenciometrů pootočených vzájemně o 90°. Úhly α, β směru vodícího spojení vzhledem k pilotovi byly na potenciometry přenášeny mechanickým převodem. Elektronická část převáděla polohy trojice potenciometrů na řídicí signály, simulující funkci manuálního ovládání přijímače RC radiové soupravy s efektem udržení modelu v požadovaném prostoru vzhledem k pilotovi.
Na Obr. 1 jsou znázorněny hlavní konstrukční díly upoutaného dronu s funkcí pilota 4, obsluhujícího vodicí bod 3, pří mechanickém řízení prostřednictvím vodícího spojení 2 a jejich běžné uspořádání. Mechanické komponenty modelu 1 dronu jsou: rotory elektromotorů 10 s leteckými vrtulemi, zdroj 9 elektrického proudu, např. akumulátor (zpravidla umístěný na tělese modelu 1, ale může být vynechán v případě využití napájení kabelem ve funkci vodícího spojení 2), řídicí jednotka 5 dronu, doplněné o jednotku 6 řízení letu. Elektrické komponenty jsou propojeny elektrickými vodiči. Pilot 4 ovládá směrově i výškově let dronu pomocí vodícího spojení 2, například lanka, které je namotáváno na cívce 3.
Na Obr. 2 je znázorněno funkční schéma jednotky 6 řízení letu s vyznačením tří signálů řízení letu. Signál řízení výšky letuje snímán z čidla 7 řízení výšky v závislosti na napnutí lanka vodícího spojení 2. Horizontální rovina je ortogonálně členěna na kvadráty pomocí vzájemně orientované dvojice čidel 8 řízení směru letu. Dvojice těchto signálů je závislá na vektoru, svíraném vodicím vedením 2 nejčastěji s horizontální rovinou dronu a se směrem os X, Y směru letu. Úhly α, β definují vzájemnou polohu pilota a dronu a je z nich odvozena odezva jednotky 6 řízení letu v závislosti na nastavení vnitřních parametrů letu (rychlost odezvy na změnu úhlu, případně definice odchylky polohy dronu γ, δ vzhledem k pilotovi). Volitelně může být jednotka 6 řízení letu vybavena elektronickým magnetometrem 12, který čtvrtým řídicím signálem provádí automatickou směrovou orientaci dronu. Tato funkce může být suplována naprogramováním řídicí jednotky 5 dronu.
Na Obr. 3 je znázorněno vymezení leteckého prostoru nad pilotem upoutaného dronu, ve kterém jsou
Vlevo: úhly α, β < 90°; vpravo: úhly α, β = 90°
Úhel a je vymezen k ose X, úhel β je vymezen k ose Y.
Platí následující vztah mezi úhly α, β a úhly γ, δ: γ=90°-α; δ=90°-β
Úhly α, β]βοη odchylky od vodorovné roviny, jsou na sobě nezávislé a svojí absolutní hodnotou vymezují kvadrant, ve kterém se pohybuje dron nad pilotem. Jsou zde popsány parametry leteckého prostoru v závislosti na délce vodícího spojení 2 a zvolené odchylce 15 od svislice v rámci stanoviště pilota 4. Vyznačena je i tolerance 14 udržování polohy dronu daná parametry dvojice čidel 8 řízení směru letu a nastavením jednotky 6 řízení letu.
Souprava dronu s vídeopřenosem za účelem vytyčení drenážních systémů byla v terénu testována pracovníky Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy, v.v.i., Praha. CZ, od léta roku 2013.
-5CZ 305808 B6
Jednotka řízení letu podle vynálezu realizovaná podle příkladu 1 byla v terénu testována na jaře 2014.
Průmyslová využitelnost
Nová jednotka řízení letu se týká doplňující komponenty běžně vybavených souprav modelů bezpilotních dronů. Jednotka řízení letu však zásadním způsobem mění podmínky provozování, a to jak z hlediska naplnění legislativou předepsaných podmínek, tak i bezpečnosti provozu a náročnosti pilotáže. Tuto jednotku řízení letu lze průmyslově vyrábět a pomocí ní lze vybavovat jiné starší či nové typy dronů.
Claims (5)
1. Jednotka (6) řízení letu upoutaného modelu bezpilotního dronu, skládající se zejména z čidel řízení výšky i směru letu, vodícího spojení (2) a elektronické části, připojitelná k řídicí jednotce (5) dronu, vyznačující se tím, že vodicí spojení (2) vodícího bodu (3) s modelem (1) je zakončeno čidlem (7) řízení výšky a dvojicí čidel (8) řízení směru letu a jednotka (6) řízení letuje propojitelná s řídicí jednotkou (5) dronu.
2. Jednotka (6) řízení letu podle nároku 1, vyznačující se tím, že jednotka (6) řízení letu a řídicí jednotka (5) dronu jsou sloučeny do jednoho konstrukčního celku.
3. Jednotka (6) řízení letu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, žeu konstrukčního uspořádání s rozdělením zdroje (9) elektrického proudu na dvě části, totiž podružný zdroj elektrického proudu jako součásti vodícího bodu (3) a hlavní zdroj elektrického proudu, umístěný na modelu (1), je vodicím spojením (2) zároveň veden elektrický kabel pro dobíjení hlavního zdroje elektrického proudu na modelu (1).
4. Jednotka (6) řízení letu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, žeu konstrukčního uspořádání zdroje (9) elektrického proudu jako součásti vodícího bodu (3) je vodicím spojením (2) zároveň veden elektrický kabel pro napájení modelu (1).
5. Jednotka (6) řízení letu podle nároků 1,2,3 nebo 4, vyznačující se tím, že obsahuje elektronický magnetometr (12).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-780A CZ305808B6 (cs) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů |
| EP15466013.8A EP3020633A1 (en) | 2014-11-12 | 2015-11-11 | Flight control unit for tied unmanned aerial vehicle models |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-780A CZ305808B6 (cs) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014780A3 CZ2014780A3 (cs) | 2016-03-23 |
| CZ305808B6 true CZ305808B6 (cs) | 2016-03-23 |
Family
ID=55080004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-780A CZ305808B6 (cs) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3020633A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ305808B6 (cs) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106155070B (zh) * | 2016-07-04 | 2024-04-30 | 零度智控（北京）智能科技有限公司 | 无人机起飞控制方法及装置、遥控终端 |
| CN109151908B (zh) | 2018-09-10 | 2022-11-18 | 联想(北京)有限公司 | 一种通信方法、电子设备及通信系统 |
| CN110745253A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-04 | 绍兴文理学院元培学院 | 一种无人机精准着陆引导装置 |
| CN114756058A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-07-15 | 中国计量大学 | 一种基于无人机的电力线巡检控制方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3882632A (en) * | 1974-01-02 | 1975-05-13 | Milbert Quinzer | Model aircraft control |
| WO2007141795A1 (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Israel Aerospace Industries Ltd. | Unmanned air vehicle system |
| KR20130119633A (ko) * | 2012-04-24 | 2013-11-01 | 유콘시스템 주식회사 | 유선연결 무인항공기 시스템 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ304229B6 (cs) | 2007-11-21 | 2014-01-15 | Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i. | Způsob zjištění drenážního systému pro jeho vytyčení v terénu |
| JP6239619B2 (ja) * | 2012-08-17 | 2017-11-29 | パースペクティヴ・ロボティクス・エイ・ジー | 位置決め及び相互動作用紐集合体を備えたフライングカメラ |
| US8948928B2 (en) * | 2013-04-19 | 2015-02-03 | Sikorsky Aircraft Corporation | Sustained over-the-horizon vertical takeoff and landing sensing system |
-
2014
- 2014-11-12 CZ CZ2014-780A patent/CZ305808B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-11-11 EP EP15466013.8A patent/EP3020633A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3882632A (en) * | 1974-01-02 | 1975-05-13 | Milbert Quinzer | Model aircraft control |
| WO2007141795A1 (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Israel Aerospace Industries Ltd. | Unmanned air vehicle system |
| KR20130119633A (ko) * | 2012-04-24 | 2013-11-01 | 유콘시스템 주식회사 | 유선연결 무인항공기 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2014780A3 (cs) | 2016-03-23 |
| EP3020633A1 (en) | 2016-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11042074B2 (en) | Flying camera with string assembly for localization and interaction | |
| US9817396B1 (en) | Supervisory control of an unmanned aerial vehicle | |
| Martinez et al. | iSafeUAS: An unmanned aerial system for construction safety inspection | |
| US11697497B2 (en) | Aerial vehicles having countermeasures deployed from a platform for neutralizing target aerial vehicles | |
| US9975632B2 (en) | Aerial vehicle system | |
| Carrillo et al. | Quad rotorcraft control: vision-based hovering and navigation | |
| EP3783454B1 (en) | Systems and methods for adjusting uav trajectory | |
| EP3195292B1 (en) | Systems and methods for gimbal simulation | |
| US20150377405A1 (en) | Inspection systems | |
| US20120303179A1 (en) | Robot surveillance system and method | |
| CN106444795A (zh) | 可移动物体的起飞辅助的方法以及系统 | |
| CZ305808B6 (cs) | Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů | |
| Nagatani et al. | Development and field test of teleoperated mobile robots for active volcano observation | |
| CZ28263U1 (cs) | Jednotka řízení letu upoutaných modelů bezpilotních dronů | |
| CN113138603B (zh) | 系绳管理系统和方法 | |
| ul Hassan et al. | Development of an autonomous flight controller for surveillance UAV | |
| KR102525912B1 (ko) | 무인 비행체 및 그 제어 방법 | |
| Kumar et al. | Dhaksha, the Unmanned Aircraft System in its New Avatar-Automated Aerial Inspection of INDIA'S Tallest Tower | |
| Thomas et al. | Autonomous Drone For Crisis Zones | |
| Niniss | Development of an Autonomous UAV Managed by Virtual Reality | |
| CN119134129A (zh) | 利用无人机展放导引绳系统辅助展放导引绳的方法及无人机展放导引绳系统 | |
| Jadhav et al. | Quadcopter for Traffic Surveillance | |
| Yang et al. | Research on Obstacle Avoidance Algorithm for Four-rotor UAV | |
| CARRILLO et al. | Quad-Rotor Control | |
| Debnath et al. | Unmanned Aerial Vehicle of Team IFOR for the International Aerial Robotics Competition 2017 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20201112 |