DE102016103266A1

DE102016103266A1 - Cloud-gestütztes Steuersystem für unbemannte Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102016103266A1
Application number: DE102016103266.2A
Authority: DE
Inventors: Zhen Song
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2016-08-25
Also published as: US20160246297A1

Abstract

Ein cloud-gestütztes System (10) zum Steuern der Verwendung unbemannter Luftfahrzeuge (UAV) wird als der Kommunikationspfad zwischen einem Piloten (14) und seinem UAV (16) verwendet, wodurch die direkte Kommunikation zwischen Pilot und Fahrzeug eliminiert wird. Das cloud-gestützte UAV-Steuersystem ist dafür ausgelegt, sowohl mit dem tatsächlichen Flug eines UAV assoziierte „Steuer-Apps” (122) als auch „missionsspezifische Apps” (38) zu umfassen, die eine Menge von Anweisungen für eine spezifische Mission (d. h. Durchführen einer Energieflusserfassung eines industriellen Komplexes) umfassen. Die Steuer-Apps umfassen vorzugsweise Flugbestimmungen (die zum Beispiel von der FAA bereitgestellt werden), mit denen „Flugverbotszonen” definiert werden. Andere rechtmäßige Regierungs-(oder Nichtregierungs-)Behörden können dem cloud-gestützten System „Elektrozaun”-Steuer-Apps bereitstellen, um somit zu verhindern, dass UAV in geschützte Bereiche eindringen. Die mit dem Steuersystem interagierenden UAV sind intelligent und in der Lage, spezifische Anwendungen auf Missionsbasis von dem Steuersystem zu empfangen, wodurch die UAV vielfältige nützliche Informationen sammeln können.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennr. 62/120,142, eingereicht am 24.2.2015 mit dem Titel „SiDrone: Smart Inspection Drones with Apps”, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein cloud-gestütztes Steuersystem für unbemannte Luftfahrzeuge (UAV – Unmanned Areal Vehicles) und insbesondere ein cloud-gestütztes Steuersystem, das als Schnittstelle zwischen Piloten und UAV auf eine Weise bereitgestellt wird, die die Sicherheit von UAV verbessert, während auch eine Anzahl von Anwendungen unterstützt wird, die je nach Bedarf (missionsspezifisch) in ein UAV heruntergeladen werden können, um ein intelligentes UAV zu konfigurieren.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren hat die Entwicklung unbemannter Luftfahrzeuge (UAV) viele Türen zu verschiedenen Arten von Aktionen geöffnet, die durch diese Vorrichtungen ausgeführt werden können. Diese UAV sind größtenteils jedoch nichts weiter als „fliegende Kameras”, und es ist vorgekommen, dass sie in gesperrte Gebiete eindringen und manchmal echten Luftverkehr stören.
Es wurden verschiedene Systeme zur Verwendung von UAV zum Durchführen von Untersuchungen in Gebieten vorgeschlagen, die nicht leicht zugänglich sind, darunter zum Beispiel Durchführung von Luftbildaufnahmen für Bohrstandorte, Windturbinen und elektrische Stromversorgungsleitungen. Obwohl UAV dabei nützlich sind, es Personal zu erlauben, sich in Entfernung zu befinden und eine Arbeitsstätte in vielen Meilen Entfernung zu „sehen”, sind diese UAV wieder oft hinsichtlich der Arten von Daten beschränkt, die gesammelt und zum Piloten zurückgesendet werden können.
Es verbleiben Probleme bei der Möglichkeit, den Flugplan der UAV auf eine Weise zu steuern, die gesperrten Luftraum vermeidet. Außerdem können die durch diese UAV gesammelten Daten auf der Basis der analytischen Fähigkeiten des Besitzers nicht so effizient und effektiv wie möglich benutzt werden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die im Stand der Technik verbleibenden Notwendigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung angegangen, die ein cloud-gestütztes Steuersystem für unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) und insbesondere ein cloud-gestütztes Steuersystem betrifft, das als Schnittstelle zwischen Piloten und UAV auf eine Weise bereitgestellt wird, die die Sicherheit von UAV verbessert, während auch die Anzahl von Anwendungen, die in ein UAV je nach Bedarf heruntergeladen werden können, unterstützt wird, um somit ein intelligentes UAV zu erzeugen.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nimmt die Form eines Systems zum Steuern von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) an, mit einem UAV zum Sammeln von Daten während eines Flugs und einem cloud-gestützten Steuersystem als Schnittstelle zwischen dem UAV und der Pilotenvorrichtung. Das UAV umfasst ein Sensorpack zum Durchführen von Datensammlung und einen Prozessor, der ein Betriebssystem zum Steuern der Leistungsfähigkeit des UAV unterstützt, indem in einer oder mehreren missionsspezifischen Anwendungen realisierte Anweisungen ausgeführt werden. Das cloud-gestützte Steuersystem fungiert zum Empfangen von Befehlen von der Pilotenvorrichtung und Senden von Befehlen und Anwendungen zu dem Prozessor in dem UAV, so dass das cloud-gestützte Steuersystem somit direkte Kommunikation zwischen der Pilotenvorrichtung und dem UAV verhindert.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein intelligentes unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), das Folgendes umfasst: ein Sensorpack zum Durchführen von Datensammlung während eines Flugs, einen Prozessor und einen Speicher, der ein Betriebssystem zur Steuerung der Leistungsfähigkeit des UAV, mehrere Steueranwendungen und missionsspezifische Anwendungen enthält, mit Anweisungen zur Datensammlung durch das Sensorpack und Programmanweisungen, die durch den Prozessor ausführbar sind, um den Flug des intelligenten UAV auf der Basis der mehreren Steueranwendungen und missionsspezifischen Anwendungen einzuleiten und zu steuern. Das intelligente UAV umfasst außerdem eine bidirektionale drahtlose Verbindung zum Kommunizieren mit einem cloud-gestützten UAV-Steuersystem zum Herunterladen ausgewählter Steueranwendungen und missionsspezifischer Anwendungen in den UAV-Speicher und Hochladen von durch das UAV gesammelten Daten in das cloud-gestützte UAV-Steuersystem.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) zum Ausführen einer spezifischen Mission in einem cloud-gestützten UAV-Steuersystem, mit den folgenden Schritten: Empfangen eines Missionsbefehls in einem cloud-gestützten UAV-Steuersystem von einer Pilotenvorrichtung, die mit einem identifizierten UAV assoziiert ist; Verarbeiten des Missionsbefehls in dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem, um Anwendungen zu bestimmen, die in dem Steuersystem gespeichert sind und von dem identifizierten UAV benötigt werden, um die Mission auszuführen; Herunterladen der bestimmten Anwendungen von dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem in das identifizierte UAV; Senden eines Flug-Einleiten-Befehls von dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem zu dem identifizierten UAV; und Empfangen von durch das identifizierte UAV während des Flugs während der Ausführung der Mission gesammelten Daten in dem cloud-gestützten Steuersystem.
Andere und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der folgenden Besprechung und durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigen:
1 ein Übersichtsdiagramm, das die Verwendung eines cloud-gestützten Steuersystems als Schnittstelle zwischen einem Piloten und einem UAV darstellt;
2 eine Blockdarstellung eines gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildeten beispielhaften cloud-gestützten UAV-Steuersystems;
3 ein Diagramm einer beispielhaften Menge von Komponenten (Sensorpacks), Fluginstrumenten und Verarbeitungsmodulen (Steueranwendungen, missionsspezifischen Anwendungen), so wie sie in einem gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten beispielhaften intelligenten UAV installiert sind; und
4 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betrieb eines intelligenten UAV unter Verwendung des cloud-gestützten Steuersystems der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung können bei der Steuerung von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) benutzt werden, insbesondere in Form einer cloud-gestützten Steuerung, die als der Kommunikationspfad zwischen einem Piloten und seinem UAV verwendet wird, wodurch die direkte Kommunikation zwischen Pilot und Fahrzeug eliminiert wird. Das cloud-gestützte UAV-Steuersystem ist dafür ausgelegt, sowohl „Steuer-Apps”, die mit dem tatsächlichen Flug eines UAV assoziiert sind, als auch „missionsspezifische Apps”, die eine Menge von Anweisungen für eine spezifische Mission (d. h. Durchführen einer Energieflusserfassung eines industriellen Komplexes) zu umfassen. Die Steuer-Apps umfassen vorzugsweise Flugbestimmungen (sowie sie zum Beispiel von der FAA gegeben werden), mit denen „Flugverbotszonen” definiert werden. Andere rechtmäßige Regierungs-(oder Nichtregierungs-)Behörden können „Elektrozaun”-Steuer-Apps für das cloud-gestützte System bereitstellen, um somit zu verhindern, dass UAV in geschützte Bereiche eindringen. Die mit dem Steuersystem interagierenden UAV sind intelligent und in der Lage, spezifische missionsgestützte Anwendungen von dem Steuersystem zu empfangen, wodurch die UAV vielfältige nützliche Informationen sammeln können.
Wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, betrifft die vorliegende Erfindung eine Systemarchitektur, die zur Steuerung von UAV auf eine Weise benutzt werden kann, die die Kommerzialisierung dieser Vorrichtungen ermöglicht und ihre Anwendbarkeit in zahlreiche industrielle Anwendungen erweitert. Tatsächlich ist ein signifikanter Aspekt der vorliegenden Erfindung die Benutzung eines cloud-gestützten UAV-Steuersystems, das als Schnittstelle zwischen dem „Besitzer” eines UAV (der hier manchmal als „Pilot” bezeichnet wird) und dem Fahrzeug selbst bereitgestellt wird. Als Ergebnis kann ein Pilot nicht absichtlich gegen Regierungsbestimmungen verstoßen oder anderweitig sein UAV in gesperrte Gebiete fliegen (oder Informationen aus diesen Gebieten sammeln).
Insbesondere umfasst ein beispielhaftes cloud-gestütztes UAV-Steuersystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, sowohl „Steuer-Apps”, die mit dem tatsächlichen Flug eines UAV assoziiert sind, als auch „missionsspezifische Apps”, die eine Menge von Anweisungen für eine spezifische Mission umfassen (d. h. eine oder mehrere Aufgaben die erforderlich sind, um eine spezifische Anforderung durchzuführen, wie etwa eine Energieflusserfassung eines industriellen Komplexes). Die Steuer-Apps umfassen vorzugsweise Flugbestimmungen (die zum Beispiel von der FAA gegeben werden), mit denen „Flugverbotszonen” definiert werden. Andere rechtmäßige Regierungs-(oder Nichtregierungs-)Behörden können „Elektrozaun”-Steuer-Apps für das cloud-gestützte System bereitstellen, um somit zu verhindern, dass UAV in geschützte Bereiche eindringen (bei den heutigen UAV eine häufige Beschwerde).
Außerdem sind viele verschiedene „missionsspezifische” Anwendungen in dem cloud-gestützten System resident und können fallweise in ein bestimmtes (von dem Piloten befehligtes) UAV heruntergeladen werden. Es wird in Betracht gezogen, dass eine große Anzahl dieser Anwendungen industrielle Anwendungen sein werden, die mit Energieproblemen, Infrastruktur, Inspektion, Auditierung und dergleichen zusammenhängen. Tatsächlich können bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschiedene Dritte in der Lage sein, missionsspezifische Anwendungen zu erstellen und in das Steuersystem hochzuladen, wodurch eine Art von „App-Store” von Funktionalitäten erzeugt wird, die für andere Piloten/Besitzer zur Verwendung bei ihren verschiedenen UAV-gestützten Projekten von Interesse sein können.
Zusätzlich kann ein gemäß der vorliegenden Erfindung gebildetes beispielhaftes cloud-gestütztes UAV-Steuersystem ferner dafür ausgelegt werden, robuste Datenanalytikprogramme zu enthalten, mit denen man (unter der Befehlssteuerung des Piloten) die durch die UAV gesammelten Daten auswerten kann. Alle durch ein UAV gesammelten Daten werden direkt zu dem cloud-gestützten Steuersystem übermittelt, wo der Pilot des UAV dann dem cloud-gestützten System befehlen kann, bestimmte Analytik in seinem Namen auszuführen, um die gewünschten Endproduktdaten (z. B. Gebäudeprüfungsbericht, Anlagen-Energieflusserfassung usw.) zu erstellen. Zum Beispiel können robuste Arten von fortschrittlichen Maschinenlernalgorithmen in dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem resident und zur Verwendung durch die verschiedenen Entitäten (d. h. Piloten), die das Steuersystem zum Betrieb ihrer UAV verwenden, verfügbar sein.
1 ist ein Netzwerkarchitekturdiagramm auf hoher Ebene, das die Kommunikationsflüsse zwischen einem Piloten und einem UAV, so wie sie durch ein cloud-gestütztes Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden, darstellt. Insbesondere zeigt 1 ein cloud-gestütztes Steuersystem 10, das mittels eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks 12 mit einer mobilen Kommunikationsvorrichtung 14 interagiert, die mit einem UAV-Piloten assoziiert ist. Zu verschiedenen Zeiten während der folgenden Besprechung kann der Zweckmäßigkeit halber die Bezugszahl 14 auch mit dem „Piloten” (oder der das UAV besitzenden Organisation) assoziiert werden. Es versteht sich, dass das tatsächliche für das Fliegen eines UAV verantwortliche Personal notwendigerweise mittels einer Mobilkommunikationsvorrichtung, wie etwa der in 1 dargestellten, Anweisungen gibt. Außerdem ist in 1 ein beispielhaftes UAV 16 gezeigt.
Im Gegensatz zum aktuellen Stand der Technik verhindert die Netzwerkarchitektur der vorliegenden Erfindung direkte Kommunikation zwischen Pilot 14 und UAV 16. Stattdessen werden alle Übermittlungen von dem Piloten 14 über das drahtlose Netzwerk 12 zu dem cloud-gestützten Steuersystem 10 gesendet. Das cloud-gestützte Steuersystem 10 leitet die Befehle des Piloten seinerseits mittels des drahtlosen Netzwerks 12 zu dem UAV 16, wobei verschiedene auf Regeln basierende Steuerelemente gelten, die in dem cloud-gestützten Steuersystem 10 (wie nachfolgend beschrieben) implementiert sind. Zur Einleitung eines spezifischen UAV-Flugs sendet der Pilot 14 also einen Befehl auf hoher Ebene (über eine drahtlose Vorrichtung wie z. B. ein Smartphone) zu dem Steuersystem 10. Das Steuersystem 10 verifiziert dann sowohl den Piloten als auch das UAV sowie die angeforderte Mission, und sendet die zum Einleiten und Steuern des tatsächlichen Flugs notwendigen Befehle zum UAV 16.
Wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, wird in Betracht gezogen, dass das UAV 16 mit verschiedenen Arten von Kameras und Sensoren ausgestattet ist, die das Sammeln vielfältiger Daten erlauben. Tatsächlich ist eine wichtige Verwendung für diese Art von cloud-gestützter UAV-Steuerung mit industriellen Anwendungen assoziiert, wobei Luftbildaufnahmen für die Zwecke von Energieflusserfassung, Geräteuntersuchungen und dergleichen äußerst wertvoll sind. Zum Beispiel wird in Betracht gezogen, dass diese UAV IR-Kameras enthalten, die thermische Bilder erstellen, die beim Entdecken von Quellen von Energieverschwendung, Wasserlecks usw. nützlich sind. Installation von Gassensoren an einem UAV erlaubt eine Erkennung gefährlicher Bedingungen, ohne Personal gefährlichen Situationen auszusetzen. Stereokameras können Daten sammeln, die danach manipuliert werden können, um dreidimensionale bzw. 3D-Modelle zu erzeugen.
Insbesondere werden die UAV als „intelligent” betrachtet, das heißt, sie enthalten einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, verschiedene Anwendungen auszuführen, die auf dem UAV installiert sind, und insbesondere als Reaktion auf spezifische missionsgestützte Anwendungen, die von dem cloud-gestützten Steuersystem (auf Anforderung des Piloten hin) in das UAV heruntergeladen werden. Die Möglichkeit, missionsspezifische Anwendungen herunterzuladen, ermöglicht, dass ein UAV sozusagen zu einer „anwendungsspezifischen” Vorrichtung wird; einem intelligenten UAV, das in der Lage ist, Anweisungen zu befolgen und entsprechende Daten zu sammeln (und manchmal die Daten zu verarbeiten), so dass das UAV effizient arbeiten und die mit der definierten Mission assoziierten spezifischen Daten sammeln kann. Diese Anwendungen können entweder als „Steueranwendungen” oder „missionsspezifische Anwendungen” eingeteilt werden. Die Steueranwendungen sind mit einem tatsächlichen Flugmuster für eine UAV-Mission assoziiert und werden betrachtet, um die Anforderungen an die UAV-Piloten selbst (im Hinblick auf das Kennen verschiedener Elektrozaun-Grenzen) zu lockern und Besorgnis zum Beispiel von der FAA und anderen gesetzgebenden Gruppen zu mindern.
Tatsächlich ist eine fundamentale Beschränkung in der vorbekannten Benutzung von UAV auf den Umstand zurückzuführen, dass die Piloten – und nur die Piloten – direkte Kontrolle über ihre Luftfahrzeuge haben. Gemäß der vorliegenden Erfindung senden die Piloten nun „Befehle auf hoher Ebene” zu dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem, das den Befehl auf der Basis von Informationen auswertet, die in einer Bestimmungsdatenbank in dem cloud-gestützten Steuersystem (und vielleicht anderen Webdiensten) gespeichert sind. Mit Bezug auf die „missionsspezifischen Anwendungen” wird ein Pilot in der Lage sein, (z. B. unter Verwendung des App-Store-Models) in sein UAV herunterzuladende Anwendungen auszuwählen. Zu diesen Anwendungen können zum Beispiel „Inspektionsanwendungen” gehören, die spezifische Sensoren in dem UAV benutzen, um nach Problemen an einem industriellen Standort (zum Beispiel Wasserlecks auf Dächern, defekten Solarpanels, Fensterisolationsproblemen usw.) zu suchen. Es können verschiedene „Modellierungsanwendungen” in ein UAV heruntergeladen und in Verbindung mit Stereokamerageräten verwendet werden, um 3D-Gebäudemodelle zu erzeugen. Dies sind lediglich Veranschaulichungen für Arten von missionsspezifischen Anwendungen, die in dem cloud-gestützten Steuersystem resident sein und auf Befehl des Piloten hin in ein UAV heruntergeladen werden können.
Ein signifikanter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines „App-Store”-Modells, das es verschiedenen Organisationen (Dritten) ermöglicht, verschiedene Anwendungen hochzuladen, die verschiedenen Entitäten, die ähnliche UAV-gestützte Missionen durchführen, nützlich sein können. Es wird in Betracht gezogen, dass das Steuersystem 10 auch fungiert, um regelmäßig verschiedene Authentifizierungs- und Verifikationsanforderungen zu prüfen, die mit den UAV und den Piloten assoziiert sind, sowie „Echtzeit”-Informationen, die mit Flugbedingungen assoziiert sind, usw.
Wie in 1 gezeigt, empfängt das cloud-gestützte Steuersystem 10 Eingaben von anderen Quellen als den UAV-Piloten. Insbesondere können Regierungsorganisationen Anweisungen in das Steuersystem 10 hochladen. In den Vereinigten Staaten kann zum Beispiel die FAA Informationen bezüglich „Flugverbotszonen” hochladen und die DOE kann GPS-gestützte Landvermessungsinformationen hochladen. Diese Schnittstelle wird als dynamisch in Betracht gezogen, wobei notwendigenfalls Aktualisierungen an den Grenzen vorgenommen werden. Es wird erwartet, dass verschiedenen anderen Verbrauchergruppen und Zivilpersonen gestattet wird, „Elektrozaun”-Daten hochzuladen, um zu verbieten, dass UAV im Bereich um ihre Immobilien eindringen.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung das cloud-gestützte Steuersystem 10 selbst dafür ausgelegt, fortschrittliche Datenanalytikfunktionalität zu umfassen. Wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, sendet das UAV 16 die von ihm gesammelte Daten zurück zum Steuersystem 10 (statt wie im Stand der Technik zum Piloten 14). Sobald die Daten in dem Steuersystem 10 empfangen werden, kann der Pilot 14 somit in der Lage sein, dem cloud-gestützten Steuersystem 10 zu befehlen, seine fortschrittlichen Analytikwerkzeuge zu benutzen, um die Daten zu begutachten und zu studieren und die Ergebnisse der Analyse dem Piloten bereitzustellen (und vielleicht auch die unverarbeiteten Daten selbst zum Piloten zu senden).
Tatsächlich unterstützt das vorgeschlagene System der vorliegenden Erfindung vielfältige verschiedene Arten von Anwendungen, die beim Interpretieren der durch die UAV gesammelten Daten nützlich sind. Zum Beispiel kann eine Anwendung „Gebäudemodellierung” 3D-Modelle unter Verwendung der durch am UAV angebrachten Stereokameras gesammelten Daten herstellen und den „R-Wert” von Isolationen eines Gebäudes auf der Basis von durch eine am UAV angebrachte IR-Kamera gesammelten IR-Bildern schätzen. Die gemessenen Daten werden zum Steuersystem 10 gesendet, das dann ein „Energieflusserfassungs”-Modell aufbauen kann. Andere Arten von Inspektionsanwendungen können Piloten ermöglichen, Defekte anderer Energieeinrichtungen zu detektieren, wie etwa Isolationsprobleme an einer Gebäudehülle, Wasserlecks in einem Dach, Wärmewiedergewinnungsprobleme in Verbindung mit Dachanlagen, Fensterisolationsprobleme, Solarpaneldefekte, Stromleitungsüberhitzungsprobleme usw.
Die „Steuer”-Anwendungen werden als die Flugplanregeln einschließend betrachtet, die (z. B.) von der FAA und anderen Behörden festgelegt werden. Im Betrieb sendet der Pilot 14 einen Befehl auf hoher Ebene zu dem Steuersystem 10, der erfordert, dass das UAV 16 eine Luft-Energieflusserfassung einer spezifischen Anlage (die vielleicht durch ihre GPS-Koordinaten identifiziert wird) durchführt. Die Steueranwendungen in dem Steuersystem 10 leiten diesen Befehl zu dem UAV 16 weiter, solange das UAV keinerlei vordefinierte „Flugverbotszone” überschreiten muss, um diese Mission zu erfüllen. Wenn das Steuersystem 10 Zulassung für diesen Flug nicht gewähren kann, wird der Pilot 14 benachrichtigt.
Mit diesem Verständnis der Gesamtnetzwerkarchitektur des erfindungsgemäßen cloud-gestützten UAV-Steuersystems werden nun die verschiedenen mit der Konfiguration und Benutzung dieses Systems assoziierten Einzelheiten ausführlich beschrieben.
2 enthält ein Diagramm einer beispielhaften Architekturkonfiguration für das cloud-gestützte Steuersystem 10. Wie gezeigt umfasst das Steuersystem 10 eine UAV-Portalkomponente 20, die über ein UAV-Steuerprotokoll 22 mit dem Piloten 14 und dem UAV 16 kommunizieren kann. Es sind verschiedene Regierungsentitäten (und möglicherweise Privatbürger), die mit der Bereitstellung von Steueranwendungen assoziiert sind, als über ein UAV-Bestimmungsprotokoll 24 mit der Komponente 20 kommunizierend gezeigt. Eine Regierungsentität kann auch wünschen, mittels des Bestimmungsprotokolls 24 Systeme und Software hochzuladen, die mit UAV-Wartungsplänen, Pilotlogs und dergleichen assoziiert sind. Es sind verschiedene Drittlieferanten von Anwendungen (typischerweise missionsspezifischen Anwendungen) zur Verwendung durch UAV als über ein UAV-Datenprotokoll 26 mit der UAV-Portalkomponente 20 kommunizierend gezeigt. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Informationen, die mittels des Datenprotokolls 26 hochgeladen werden können, Echtzeit-Wetterinformationen (aber nicht beschränkt darauf) umfassen.
In der konkreten in 2 gezeigten Konfiguration des cloud-gestützten UAV-Steuersystems ist die UAV-Portalkomponente 20 mit einer UAV-Planungsdatenbank 30, einer öffentlichen Sensordatenbank 32, einer Datenanalytik-Engine 34, einem Befehlsportal 36 und einem (wie oben erwähnten) Laufzeit-App-Store 38 gezeigt. Es ist gezeigt, dass spezifische Elemente, die auf einem Inspektionsdaten-Dienstbus 40 mit der UAV-Portalkomponente 20 kommunizieren, eine Gebäudeenergiesimulator-Anwendung 42 und eine Analytik-Anwendung 44 umfassen.
Außerdem ist in 2 ein privates Datenmodul 46 gezeigt, das sich in dem cloud-gestützten Steuersystem 10 befindet, aber über eine Firewall (oder ein ähnliches Verfahren) davor geschützt ist, jedem, der das Steuersystem benutzt, zugänglich zu sein. Es wird in Betracht gezogen, dass verschiedene Teilnehmer des Systems jeweils private Datenpartitionen zur Speicherung und Analyse von durch ihre UAV gesammelten Daten haben werden. Das private Datenmodul 46 wird hierbei als eine Sensordatenbank 48 (vielleicht zum Speichern von durch das UAV des Besitzers gesammelten unverarbeiteten Daten) und einen Datenanalytikprozessor 50 umfassend zu sehen, wobei der Prozessor 50 (zum Beispiel) proprietäre Analysealgorithmen umfassen kann, die nur der Pilot 14 bei der Analyse der durch das UAV 16 gesammelten Daten benutzen kann.
Einzelheiten des cloud-gestützten UAV-Steuersystems 10 wie in 2 gezeigt, sind lediglich als beispielhaft zu betrachten; es können viele andere Module, Subsysteme und Anwendungen in diese Plattform integriert werden. Tatsächlich wird in Betracht gezogen, dass für Fachleute die verschiedenen Einzelheiten bei der Bereitstellung von Kommunikation zwischen dem Steuersystem 10, Piloten 14 und UAV 16 sowie die Möglichkeiten zur Bereitstellung von cloud-gestützter Analytik der durch die UAV gesammelten Daten erkennbar sind.
3 ist eine Blockdarstellung 60 einer beispielhaften Menge von Komponenten, die in dem UAV 16 enthalten sind. In einigen Beispielen kann das UAV 16 als ein Festflügelflugzeug bereitgestellt sein. In einigen anderen Beispielen kann das UAV 16 als ein Drehflügelflugzeug bereitgestellt sein.
In dem Beispiel von 3 sind UAV-Komponenten 60 als flugbezogene Elemente umfassend gezeigt, wie etwa ein Antriebssystem 62 und eine Energiequelle 64. Beispielhafte Antriebssysteme 62 wären ein oder mehrere Verbrennungsmotoren, die einen oder mehrere Propeller oder Flügel antreiben, und eine oder mehrere elektrische Maschinen, die einen oder mehrere Propeller oder Flügel antreiben. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass das UAV 16 durch ein beliebiges geeignetes Antriebssystem oder eine Kombination von Antriebssystemen angetrieben werden kann. Beispielhafte Energiequellen 64 wären Kraftstoff, z. B. Benzin, und/oder eine Energiespeichervorrichtung, z. B. eine Batterie, ein Kondensator. In einigen Beispielen umfasst die Energiequelle 64 eine oder mehrere Brennstoffzellen. In einigen Beispielen umfasst die Energiequelle ein oder mehrere Solarpanels. Zusätzliche Komponenten zur Steuerung des tatsächlichen Flugs des UAV 16 wären zum Beispiel eine Beschleunigungsmesserkomponente 90, eine Magnetometerkomponente 92, eine Kreiselkomponente 94, eine Kompasskomponente 96 und eine GPS-Komponente (Global Positioning System) 98.
In dem abgebildeten Beispiel umfasst das UAV 16 ferner ein drahtloses Kommunikationsmodul 66, das mittels des drahtlosen Netzwerks 12 eine bidirektionale Kommunikationsverbindung mit dem cloud-gestützten Steuersystem 10 bereitstellt (d. h. Empfangen von Befehlen und heruntergeladenen Apps von dem System 10 und Senden von Daten und Vermessungsinformationen zu dem Steuersystem 10). In den meisten Konfigurationen umfasst das UAV 16 auch eine Anzahl von Sensoren, die in dieser beispielhaften Menge als ein Sensorpack gezeigt sind, das eine Videosende- bzw. TX-Komponente 68, eine Chemikaliendetektionskomponente 70, eine Datenspeicherkomponente 72, eine IR-Kamerakomponente 74, eine Videokamerakomponente 76, eine Kamerakomponente 78 für sichtbares Licht, eine Stereokamerakomponente 80, eine Radarkomponente 82 und eine LIDAR-Komponente (Light Detection and Ranging) 84 umfasst. Die in 3 abgebildeten und hier beschriebenen Komponenten sind beispielhafte Komponenten, und es versteht sich, dass das UAV 16 mehr oder weniger Komponenten umfassen kann.
Gemäß den erfindungsgemäßen Konzepten des Erzeugens eines „intelligenten” UAV zeigt 3, dass das UAV 16 ferner dafür ausgelegt ist, ein Betriebssystem 100 zu umfassen, das einen Laufzeitkern 110 umfasst, mit dem jegliche missionsspezifische Laufzeit-Apps 112 verwaltet werden, die unmittelbar vor dem Flug von dem Steuersystem 10 in das UAV 16 heruntergeladen werden. Das Betriebssystem 100 umfasst in diesem Fall auch einen Anwendungsmanager 120, der die verschiedenen in dem UAV 16 residenten vorinstallierten Anwendungen 122 beaufsichtigt. Eine beispielhafte vorinstallierte Anwendung kann zum Beispiel Anweisungen für Notlandung im Fall des Verlusts der Kommunikation mit dem cloud-gestützten Steuersystem 10 umfassen. In der in 3 gezeigten konkreten Konfiguration umfasst das Betriebssystem 100 auch einen Kommunikationsbus 130 zur Bereitstellung von Kommunikation zwischen dem Laufzeitkern 110 und dem Anwendungsmanager 120, sowie ein Speicherelement 130 zum Speichern der mit den verschiedenen von dem UAV 16 benutzten Anwendungen assoziierten ausführbaren Anweisungen und einen Prozessor 140, der diese ausführbaren Anweisungen in Anweisungen umsetzt, die durch die Sensoren benutzt werden, um die Datensammlung tatsächlich durchzuführen. Die gesammelten Daten können in dem Speicherelement 130 gespeichert werden, bevor sie zu dem cloud-gestützten Steuersystem übermittelt werden.
Im Gegensatz zu vielen der vorbekannten UAV ist somit ein gemäß der vorliegenden Erfindung gebildetes intelligentes UAV prozessorgestützt und in der Lage, verschiedene vom Piloten ausgewählte (und von dem Steuersystem zum UAV gesendete) missionsspezifische Anwendungen zu akzeptieren und zu implementieren. Auf diese Weise kann dasselbe UAV an einem Tag dafür programmiert werden, eine Energieflusserfassung an einem industriellen Standort durchzuführen, und dann an einem anderen Tag dafür programmiert werden, eine Suche nach Borlochstätten durchzuführen. Durch Aufnahme eines Sensorpacks mit vielfältiger unterschiedlicher Instrumentation in das UAV ist es möglich, die Funktionalität des UAV zu ändern, um den Bedürfnissen des Piloten zu genügen (während immer das cloud-gestützte System als zwischengeschaltete Stelle zwischen dem Piloten und dem UAV aufrechterhalten wird).
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Ausführen einer spezifischen Mission unter Verwendung des cloud-gestützten UAV-Steuersystems der vorliegenden Erfindung. Der Prozess beginnt damit, dass der Pilot eine Missionsanforderung zu dem Steuersystem 10 sendet (als Schritt 200 gezeigt). Diese Missionsanforderung ist ein Befehl auf relativ hoher Ebene, der das spezifische zu benutzende UAV, den zu vermessenden Ort und den Zweck der Mission (d. h. „Energieflusserfassung von Gebäude A”) identifiziert.
Beim Empfang der Anforderung führt das Steuersystem 10 eine Anzahl von Prüfungen aus (Schritt 210), um die Berechtigungsnachweise des Piloten und das identifizierte UAV (darunter zum Beispiel die Instanthaltungsberichte des UAV) zu verifizieren. Wenn ein Problem entweder mit dem Piloten oder dem UAV besteht, wird eine Nachricht „Zurückweisung” an den Piloten zurückgegeben (Schritt 220) und die Mission wird verweigert. Unter der Annahme, dass sowohl Pilot als auch UAV qualifiziert sind, führt das Steuersystem 10 außerdem eine Prüfung der Einzelheiten der Mission durch (d. h. Verifizieren, dass der Bereich keinerlei Flugverbotszonen oder Elektrozaun-Grenzen unterliegt), gezeigt als Schritt 230. Wieder wird, wenn eine Verweigerung des geografischen Gebiets vorgelegt wird, dem Piloten eine Nachricht „Mission verweigert” gesendet (Schritt 240), und andernfalls fährt das Steuersystem 10 fort, indem es die von der definierten Mission erforderten tatsächlichen Prozesse begutachtet (Schritt 250).
Nach dieser Begutachtung bestimmt das Steuersystem 10, ob es irgendwelche spezifischen Anwendungen gibt, die in das UAV hochgeladen werden müssen, damit es die richtigen Daten sammelt (Schritt 260). Und wenn dem so ist, werden die erforderlichen Anwendungen in das UAV 16 hochgeladen, wodurch ein „intelligentes” UAV für diese spezifische Mission gebildet wird, und der tatsächliche Flug wird eingeleitet (Schritt 270).
Während des UAV-Flugs und danach werden die durch das UAV gesammelten Daten zum Steuersystem 10 gesendet (als Schritt 280 gezeigt). An diesem Punkt kann der Pilot von dem Steuersystem 10 anfordern (Schritt 290), spezifische Analytik an den gesammelten Daten auszuführen und die Ergebnisse zum Piloten zu senden.
Es wird in Betracht gezogen, dass verschiedene industrielle Anwendungen wie zum Beispiel Energieflusserfassungskriterien, 3D-Gebäudemodellierung und dergleichen in dem „App-Store” im Steuersystem verfügbar sein werden, wobei ein Pilot anfordern kann, dass eine spezifische Anwendung in das unter seiner Kontrolle befindliche UAV heruntergeladen wird. Auf diese Weise kann ein UAV wieder und wieder umprogrammiert werden, um für jeden Flug verschiedene industrielle Aufgaben auszuführen. Vorteilhafterweise muss der Pilot nicht damit belastet werden, einen spezifischen Anweisungssatz zur Verwendung durch das UAV zu erstellen, da die bereits verfügbaren Anwendungen in dem cloud-gestützten Steuersystem zugänglich sind.
Insbesondere werden die Fähigkeiten der Benutzung von UAV in diesen verschiedenen Situationen gemäß der vorliegenden Erfindung voll realisiert, indem direkte Kommunikation zwischen dem Piloten und dem UAV verhindert wird. Die Einfügung des cloud-gestützten Steuersystems in dem Pfad zwischen dem Piloten und dem UAV ermöglicht geregelte internetverbundene UAV, die andauernd durch eine oder mehrere in dem cloud-gestützten Steuersystem enthaltene Steueranwendungen überwachen. Die FAA und andere Regierungsbehörden können verbotene Zonen definieren und GPS-Koordinaten für „Elektrozäune” bereitstellen, die verhindern, dass diese industriellen UAV in einen verbotenen Luftraum eindringen. Außerdem kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein UAV dazu vorprogrammiert werden, unmittelbar zu landen, wenn die Kommunikationsverbindung mit dem cloud-gestützten Steuersystem verlorengeht.
Zusammengefasst stellt die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben ein cloud-gestütztes Steuersystem bereit, das das Potential für die Verwendung von UAV in vielfältigen industriellen Umgebungen drastisch verbessern und vergrößern wird. Die heutigen Energieanlagen-Inspektionsstandards und Gebäudeenergie-Modellierungsprozesse sind arbeitsaufwändige manuelle Arbeit. Aktuelle Dronen der Klasse G sind „fliegende Kameras” ohne Systementwurf oder Datenanalysefähigkeiten, die für kommerzielle Energieinspektionen notwendig sind. Tatsächlich sind die heutigen Dronen für Inspektionen nicht effektiv und führen zu vielen Sicherheits-, Privatsphärenbesorgnissen. Die Benutzung eines intelligenten UAV (mit spezifischen vor dem Flug heruntergeladenen Anwendungen) gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt ein industrielles Inspektionssystem mit großem Potential, viele der heutigen Besorgnisse anzugehen und zu überwinden.
Obwohl erwartet wird, dass Bezugnahme auf ein beispielhaftes cloud-gestütztes UAV-Steuersystem durch Softwaremodule implementiert wird, die durch den Prozessor ausgeführt werden, versteht sich auch, dass beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination davon implementiert werden können. Vorzugsweise werden Aspekte der erfindungsgemäßen Ausführungsformen in Software als ein Programm implementiert, das greifbar auf einer Programmspeichervorrichtung realisiert ist. Das Programm kann in eine Maschine, die eine beliebige geeignete Architektur umfasst, hochgeladen und durch diese ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Maschine auf einer Computerplattform implementiert, die Hardware aufweist, wie etwa eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine Schnittstelle(n) für Eingabe/Ausgabe (E/A). Die Computerplattform umfasst auch ein Betriebssystem und Mikroanweisungscode. Die verschiedenen hier beschriebenen Prozesse und Funktionen können entweder Teil des Mikroanweisungscodes oder Teil des Programms (oder einer Kombination davon) sein, der über das Betriebssystem ausgeführt wird. Außerdem können verschiedene andere Peripheriegeräte mit der Computer-/Steuerungsplattform verbunden werden.
Jedes Computersystem kann Software umfassen (z. B. ein oder mehrere Betriebssysteme, Gerätetreiber, Anwendungsprogramme und/oder Kommunikationsprogramme). Wenn Software eingeschlossen ist, umfasst die Software Programmieranweisungen und kann assoziierte Daten und Bibliotheken umfassen. Bei Einschluss sind die Programmanweisungen dafür ausgelegt, einen oder mehrere Algorithmen zu implementieren, die eine oder mehrere der Funktionen des Computersystems wie hier angeführt implementieren. Die Beschreibung jeder Funktion, die durch jedes Computersystem ausgeführt wird, stellt auch eine Beschreibung des Algorithmus bzw. der Algorithmen dar, der diese Funktion ausführt. Die Software kann auf oder in einer oder mehreren nichttransistorischen greifbaren Speichervorrichtungen, wie etwa einer oder mehreren Festplatten, CDs, DVDs und/oder Flash-Speichern, gespeichert werden. Die Software kann in Quellcode- und/oder Objektcodeformat vorliegen. Assoziierte Daten können in einer beliebigen Art von flüchtigem und/oder nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein. Die Software kann in einen nichttransitorischen Speicher geladen und durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden.
Außerdem versteht sich, dass, weil einige der Systemkomponentenbestandteile und Verfahrensschritte, die in den beigefügten Figuren abgebildet sind, vorzugsweise in Software implementiert werden, die tatsächlichen Verbindungen zwischen den Systemkomponenten (oder den Prozessschritten) abhängig davon, wie die beispielhaften Ausführungsformen programmiert werden, unterschiedlich sein können. Speziell können beliebige der Computerplattformen und Vorrichtungen unter Verwendung einer beliebigen existierenden oder später entdeckten Vernetzungstechnologie verbunden werden und können auch mittels eines größeren Netzwerksystems verbunden werden, wie etwa eines Firmennetzwerks, städtischen Netzwerks oder Globalnetzwerks, wie etwa das Internet.
Obwohl hier verschiedene Ausführungsformen gezeigt und ausführlich beschrieben wurden, die die Erfindung enthalten, können andere ohne weiteres viele andere unterschiedliche Ausführungsformen konzipieren, die immer noch die beanspruchte Erfindung enthalten. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die beispielhaften Konstruktionsdetails von Ausführungsformen und die Anordnung von Komponenten, die in der Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt wird, beschränkt. Die Erfindung kann anders ausgeführt werden und auf verschiedene Weisen praktiziert oder umgesetzt werden. Außerdem versteht sich, dass die hier gebrauchte Ausdrucksweise und Terminologie für die Zwecke der Beschreibung dient und nicht als Beschränkung aufgefasst werden sollte. Die Verwendung von „enthaltend”, „umfassend” oder „aufweisend” und Varianten davon soll hier die danach aufgelisteten Posten und Äquivalente davon sowie zusätzliche Posten einschließen. Sofern es nicht anders spezifiziert oder eingeschränkt wird, werden die Ausdrücke „angebracht”, „verbunden”, „gehalten” und „gekoppelt” und Varianten davon allgemein benutzt und schließen direkte und indirekte Anbringungen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen ein. Ferner sind „verbunden” und „gekoppelt” nicht auf physische oder mechanische oder elektrische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen, die die Lehren der vorliegenden Erfindung enthalten, hier ausführlich gezeigt und beschrieben wurden, können Fachleute ohne weiteres andere unterschiedliche Ausführungsformen konzipieren, die diese Lehren immer noch enthalten. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die Details beispielhafter Ausführungsformen industrieller Vermessungsanwendungen (etwa für Energieflusserfassungen, Gebäudeinspektionen und dergleichen) und die Anordnung von Komponenten, die in der Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt. Die Erfindung kann anders ausgeführt werden und auf verschiedene Weisen praktiziert oder umgesetzt werden.
Jegliche und alle Artikel, Patente, Patentanmeldungen und andere Publikationen, die in der vorliegenden Offenbarung angeführt wurden, werden hiermit durch Bezugnahme jeweils vollständig aufgenommen.
Es ist beabsichtigt und sollte so aufgefasst werden, dass der Ausdruck ”Mittel zum”, wenn er in einem Anspruch verwendet wird, die entsprechenden Strukturen und Materialien, die beschrieben wurden, und ihre Äquivalente einschließt. Ähnlich ist es beabsichtigt und sollte so aufgefasst werden, dass der Ausdruck „Schritt zum”, wenn er in einem Anspruch verwendet wird, die entsprechenden Schritte, die beschrieben wurden, und ihre Äquivalente einschließt. Die Abwesenheit dieser Ausdrücke in einem Anspruch bedeutet, dass es nicht beabsichtigt ist und nicht so aufgefasst werden sollte, dass der Anspruch auf diese entsprechenden Strukturen, Materialien oder Schritte oder auf ihre Äquivalente beschränkt ist.
Der Schutzumfang wird lediglich durch die nun folgenden Ansprüche begrenzt. Es ist beabsichtigt und sollte so aufgefasst werden, dass der Schutzumfang so allgemein gemeint ist, wie es mit der gewöhnlichen Bedeutung der Sprache vereinbar ist, die in den Ansprüchen verwendet wird, wenn sie im Hinblick auf die vorliegende Beschreibung und die folgende Fallgeschichte aufgefasst wird, außer wenn spezifische Bedeutungen dargelegt wurden, und alle strukturellen und funktionalen Äquivalente einschließt.
Relationale Ausdrücke wie „erstes” und „zweites und dergleichen können verwendet werden, um lediglich eine Entität oder Aktion von einer anderen zu unterscheiden, ohne unbedingt irgendeine tatsächliche Beziehung oder Ordnung zwischen ihnen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke „umfasst”, „umfassend” und beliebige andere Varianten davon bei Gebrauch in Verbindung mit einer Liste von Elementen in der Beschreibung oder in den Ansprüchen sollen angeben, dass die Liste nicht ausschließend ist und dass andere Elemente eingeschlossen sein können. Ähnlich schließt ein Element, dem ein „ein” oder „eine” vorausgeht, ohne weitere Einschränkungen nicht die Existenz zusätzlicher Elemente des identischen Typs aus.
Keiner der Ansprüche soll einen Gegenstand einschließen, der die Anforderung der Abschnitte 101, 102 oder 103 des Patentgesetzes nicht erfüllt, und sie sollten auch nicht so aufgefasst werden. Jegliche unbeabsichtigte Abdeckung eines solchen Gegenstands wird hiermit widerrufen. Außer wie gerade in diesem Absatz angegeben, soll nichts, das ausgesagt oder dargestellt wurde, eine Widmung irgendeiner Komponente, irgendeines Schritts, Merkmals, Objekts, Nutzens, Vorteils oder Äquivalents für die Öffentlichkeit verursachen und auch nicht so aufgefasst werden, gleichgültig, ob es in den Ansprüchen angeführt wird oder nicht.
Die Zusammenfassung wird abgegeben, um dem Leser dabei zu helfen, die Beschaffenheit der technischen Offenbarung schnell zu bestimmen. Sie wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht zur Interpretation oder Begrenzung des Schutzumfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Außerdem werden verschiedene Merkmale in der obigen ausführlichen Beschreibung in verschiedenen Ausführungsformen miteinander gruppiert, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Verfahren der Offenbarung sollte nicht dahingehend interpretiert werden, dass es erfordert, dass beanspruchte Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch angeführt sind. Wie die folgenden Ansprüche widerspiegeln, ist der erfindungsgemäße Gegenstand stattdessen in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform begründet. Die folgenden Ansprüche werden somit hierdurch in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich als getrennt beanspruchter Gegenstand steht.
Natürlich ist für Fachleute erkennbar, dass, sofern es nicht spezifisch durch die Sequenz von Operationen angegeben oder erfordert wird, bestimmte Schritte in den oben beschriebenen Prozessen weggelassen, gleichzeitig oder sequentiell ausgeführt oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können.
Nichts von der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung sollte so aufgefasst werden, dass daraus folgt, dass irgendein konkretes Element, irgendein konkreter Schritt oder irgendeine konkrete Funktion ein wesentliches Element ist, das in dem Anspruchsschutzumfang enthalten sein muss: der Schutzumfang des patentierten Gegenstands wird lediglich durch die erlaubten Ansprüche definiert. Außerdem sollen keine dieser Ansprüche den Paragraph 6 von 35 USC §112 bemühen, solange nicht den genauen Wörtern „Mittel zum” ein Partizip folgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Paragraph 6 von 35 USC §112 [0060]

Claims

System zum Steuern von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) mit einem UAV (16) zum Sammeln von Daten während eines Flugs, wobei das UAV ein Sensorpack (68, 70, 72, 74, 76, 80, 82, 84) zum Durchführen von Datensammlung und einen Prozessor (140) umfasst, der ein Betriebssystem (100) zum Steuern der Leistungsfähigkeit des UAV unterstützt, indem er Anweisungen ausführt, die in einer oder mehreren missionsspezifischen Anwendungen (112) realisiert sind; und ein cloud-gestütztes Steuersystem (10) als Schnittstelle zwischen einer Pilotenvorrichtung (14) und dem UAV (16), wobei das cloud-gestützte Steuersystem Befehle von der Pilotenvorrichtung empfängt und Befehle und Anwendungen zu dem UAV-Prozessor sendet, wobei das cloud-gestützte Steuersystem direkte Kommunikation zwischen der Pilotenvorrichtung und dem UAV verhindert.
System nach Anspruch 1, wobei das cloud-gestützte Steuersystem Folgendes umfasst: eine Prozessorkomponente (20) mit einem Datenverarbeitungselement (34) zum Auswerten von Daten, die von UAV empfangen werden, und einem Speicherelement (32); Steueranwendungsmodule (36), die mit Flugsteuerung für UAV assoziiert sind, die in dem Speicherelement gespeichert sind; und Module (38) missionsspezifischer Anwendungen für UAV, die in dem Speicherelement gespeichert sind.
System nach Anspruch 1, wobei das cloud-gestützte Steuersystem mehrere Protokollschnittstellen (22, 24, 26) zur Kommunikation mit UAV, Pilotenvorrichtungen und Dritten umfasst.
System nach Anspruch 3, wobei Regierungsbehörden mittels eines UAV-Bestimmungsprotokolls (24) Flugverbotszonen-Steueranwendungen in das cloud-gestützte Steuersystem hochladen.
System nach Anspruch 3, wobei ein oder mehrere Dritte mittels eines UAV-Datenprotokolls (26) mit dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem kommunizieren.
System nach Anspruch 1, wobei das cloud-gestützte Steuersystem ferner eine Privatdatenpartition (46) mit einer Datenbank von Sensormesswerten (48) und eine Privatdaten-Analytik-Engine (50) zur Verwendung durch autorisiertes Personal beim Analysieren der Sensormesswerte umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das UAV-Sensorpack einen oder mehrere Sensoren umfasst, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: eine IR-Kamera (74), eine Stereokamera (80), ein Videorekorder (68) und ein Chemikalien-/Gassensor (70).
Verfahren zum Steuern eines unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) zum Durchführen einer spezifischen Mission in einem cloud-gestützten UAV-Steuersystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen (200) eines Missionsbefehls in dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem (10) von einer mit einem identifizierten UAV (16) assoziierten Pilotenvorrichtung (14); Verarbeiten (210) des Missionsbefehls in dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem, um Anwendungen (250) zu bestimmen, die in dem Steuersystem gespeichert sind und von dem identifizierten UAV benötigt werden, um die Mission durchzuführen; Herunterladen (260) der bestimmten Anwendungen von dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem in das identifizierte UAV; Senden (270) eines Flugeinleitungsbefehls von dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem zu dem identifizierten UAV; und Empfangen (280) von durch das identifizierte UAV während des Flugs während der Durchführung der Mission gesammelten Daten in dem cloud-gestützten Steuersystem.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Verarbeiten mehrerer Steueranwendungen (230) in dem cloud-gestützten Steuersystem, um zu bestimmen, ob der Missionsbefehl etwaige gesperrte Lufträume verletzt.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Analysieren (290) der durch das identifizierte UAV gesammelten Daten in dem cloud-gestützten Steuersystem unter Verwendung von in dem cloud-gestützten UAV-Steuersystem residenter Datenverarbeitungsanalytik, um eine Menge von Ergebnisinformationen zu erzeugen.