DE102017006875A1

DE102017006875A1 - Systeme und Vorrichtungen zur Steuerung der Antennen-Azimut-Orientierung bei einem omnidirektionalen unbemannten Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017006875A1
Application number: DE102017006875.5A
Authority: DE
Inventors: Christopher M. Anderson
Original assignee: Taoglas Group Holdings Ltd Ireland
Current assignee: Taoglas Group Holdings Ltd Ireland
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2018-01-25
Also published as: GB201711537D0; GB2554975A; FR3054395A1

Abstract

Offenbart wird die Verwendung einer feststehenden Richtantenne, die an einer Fläche eines omnidirektionalen UAV montiert ist. Die Orientierung des UAV wird im Ergebnis eines Nick-Roll-Gier-Befehls verändert, der von dem UAV zur optimalen Positionierung der feststehenden Richtantenne zur Basisstation ausgeführt wird.

Description

Querverweis
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 15/647,480, eingereicht am 12. Juli 2017, die das Vorrecht der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/363,936, eingereicht am 19. Juli 2016, mit dem Titel Systeme und Vorrichtungen zur Steuerung der Antennen-Azimut-Orientierung bei einem omnidirektionalen unbemannten Luftfahrzeug, beansprucht, wobei die Anmeldung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
Hintergrund
Mit der fortschreitenden Technologie der unbemannten Luftfahrzeuge (UAV) oder Drohnen wird jede nachfolgende Generation von der Notwendigkeit geringerer Kosten und mehr Zuverlässigkeit, insbesondere im Zusammenhang mit der Nutzung in Geschäfts- und Freizeitbereichen, getrieben. Zusätzliche Vorteile ergeben sich aus einer Reduktion des Gewichts und der Komplexität der UAV-Komponenten und -Systeme. Das Erreichen dieser Ziele erzeugt zusätzliche Vorteile in Form einer höheren Effizienz sowie einer höheren Reichweite und Nutzlast.
Ein kritischer Aspekt bei allen UAV-Anwendungen ist die Stabilität und Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und seiner Bodenstation. Diese hat oftmals die Verwendung komplexer oder mehrerer, relativ massiver Antennen zur Folge, damit eine akzeptable dreidimensionale (3D) Verstärkung bereitgestellt werden kann. Ein anderer Ansatz umfasst die Verwendung von Antennenlenksystemen zur Orientierung einer Richtantenne in einer bevorzugten Ausrichtung für eine verlässliche Kommunikation. Diese Lösungen stehen im Widerspruch zu der reduzierten Komplexität und dem verringerten Gewicht und einer zunehmenden System-Zuverlässigkeit von UAVs.
Es bedarf eines Weges, eine relativ simple, leichte, feststehende Richtantenne in ein UAV zu integrieren und eine bevorzugte Ausrichtung des UVA für eine verlässliche Kommunikation zwischen dem UAV und einer Basisstation während des Fluges des UAV aufrecht zu erhalten.
Zusammenfassung
Eine feststehende Richtantenne ist auf der Oberfläche eines omnidirektionalen UAV wie eines Quadrokopters montiert. Die bevorzugte Antennenausrichtung zu einer Basisstation wird über mindestens einen Befehl zur Korrektur einer Nick-Roll-Gierachse erreicht, der vom Flugleitsystem des Fahrzeugs zur Orientierung des UAV und seiner feststehenden Antenne zusammen mit dem gewünschten Azimut bezogen auf die Bodenkontrollstation ausgegeben und ausgeführt wird. Die Berechnung des korrekten Azimuts und die Ausgabe des Achsenkorrekturbefehls basieren auf den Relativlagen bzw. -positionen des UAV und der Bodenkontrollstation und können entweder in der Bodenkontrollstation oder im UAV selbst erfolgen.
Ein Aspekt der Offenbarung ist auf Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systeme gerichtet. Geeignete Systeme umfassen: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung bzw. Detektion der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position, wie Kompassdaten von dem Rotationsorientierungsdetektor des unbemannten Luftfahrzeugs empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet. Das unbemannte Luftfahrzeug kann ferner mindestens einen von einem Nick-, Roll- und Gier-Korrektor umfassen. Es können Anweisungen von der Basisstation, beispielsweise basierend auf einem Kompasskurs, gesendet werden. Die Basisstation kann so konfiguriert sein, dass sie in Reaktion bzw. Antwort auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung für bzw. an das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt bzw. generiert. In alternativen Konfigurationen kann die Anweisung bzw. Instruktion von einer CPU an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs erzeugt werden. Das unbemannte Luftfahrzeug kann autonom sein, so dass das System so genutzt wird, dass die Antenne wie gewünscht ausgerichtet gehalten wird. Die Anweisungen bzw. Instruktionen für bzw. an das unbemannte Luftfahrzeug können eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs verändern.
Ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systeme gerichtet, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor des unbemannten Luftfahrzeugs empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet. In einigen Konfigurationen kann das unbemannte Luftfahrzeug ferner mindestens einen von einem Nick-, Roll- und Gier-Korrektor umfassen. Zusätzlich können Anweisungen von der Basisstation, beispielsweise basierend auf einem Kompasskurs, gesendet werden. Die Basisstation kann so konfiguriert sein, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung und/oder Position des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt. In alternativen Konfigurationen kann die Anweisung von einer CPU an Bord des unbemannten Luftfahrzeugs erzeugt werden. Die Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug verändert eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs.
Noch ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf ein Verfahren zur Steuerung des Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems gerichtet, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen: ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen einer Position und Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern einer Orientierung der feststehenden Richtantenne. Weitere Schritte können ein Erzeugen einer Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung und/oder Position des unbemannten Luftfahrzeugs umfassen. Weitere Schritte können ein Senden der Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus umfassen.
Noch ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf ein Verfahren zur Steuerung des Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems gerichtet, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen: ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen einer Position des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern einer Orientierung der feststehenden Richtantenne. Weitere Schritte können ein Erzeugen bzw. Generieren einer Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs umfassen. Das Verfahren kann auch ein Senden der Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus umfassen.
Ein Aspekt der Offenbarung ist auf Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systeme gerichtet. Geeignete Systeme umfassen: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einer Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von der Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet. Das unbemannte Luftfahrzeug kann ferner mindestens einen von einem Nick-, Roll- oder Gier-Korrektor umfassen. Die Basisstation kann so konfiguriert sein, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt. In alternativen Konfigurationen kann die Anweisung von einer CPU an Bord erzeugt werden. Das unbemannte Luftfahrzeug kann autonom sein, so dass das System so genutzt wird, dass die Antenne wie gewünscht ausgerichtet gehalten wird. Die Anweisungen für das unbemannte Luftfahrzeug können eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs verändern.
Ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systeme gerichtet, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einer Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von der Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet. In einigen Konfigurationen umfasst das unbemannte Luftfahrzeug ferner mindestens einen von einem Nick-, Roll- und Gier-Korrektor. Überdies kann die Basisstation so konfiguriert sein, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung für bzw. an das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt. In alternativen Konfigurationen kann die Anweisung von einer CPU an Bord erzeugt werden. Die Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug verändert eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs.
Noch ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf ein Verfahren zur Steuerung eines Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems gerichtet, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einer Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von der Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen: ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen der Position des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern einer Orientierung der feststehenden Richtantenneneinrichtung. Weitere bzw. zusätzliche Schritte können ein Erzeugen einer Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs umfassen. Weitere Schritte können ein Senden der Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus umfassen.
Noch ein anderer Aspekt der Offenbarung ist auf ein Verfahren zur Steuerung des Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems gerichtet, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einer Rotationsorientierungsdetektoreinrichtung, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen: ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen einer Position des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern einer Orientierung der feststehenden Richtantenneneinrichtung. Weitere Schritte können ein Erzeugen einer Anweisung für bzw. an das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs umfassen. Das Verfahren kann ebenso ein Senden der Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus umfassen.
Durch Verweis aufgenommen
Alle in dieser Beschreibung erwähnten Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen sind hierin zum gleichen Ausmaß durch Verweis bzw. Bezugnahme aufgenommen, als ob jede(s) einzelne Veröffentlichung, Patent oder Patentanmeldung speziell und einzeln als durch Verweis aufgenommen gekennzeichnet worden wäre. Siehe beispielsweise:
US 6,219,004 B1 , erteilt am 17. April 2001 an Johnson für Antennen mit halbkugelförmiger Strahlung, die für eine Peakverstärkung am Horizont optimiert ist;
US 6,774,860 B2 , erteilt am 10. August 2004 an Downs für ein UAV (unbemanntes Luftfahrzeug), das als Dipolantenne dient;
US 7,302,316 B2 , erteilt am 27. November 2007 an Beard et al. für ein programmierbares Autopilotsystem für den autonomen Flug unbemannter Luftfahrzeuge;
US 8,265,808 B2 , erteilt am 11. September 2012 an Garrec et al. für ein autonomes und automatisches Landesystem für Drohnen;
US 8,904,880 B1 , erteilt am 9. Dezember 2014 an Tillotson et al. für Verfahren und Systeme für ein kostengünstiges Antennenrelais;
US 8,907,846 B2 , erteilt am 9. Dezember 2014 an Sharawi et al. für ein Einzel-Antennen-Richtungsfindungssystem für Multirotorplattformen;
US 9,075,415 B2 , erteilt am 7. Juli 2015 an Kugelmass für ein unbemanntes Luftfahrzeug und Verfahren zur Steuerung desselben;
US 9,211,947 B2 , erteilt am 15. Dezember 2015 an Miralles für eine Umorientierung eines unbemannten Luftfahrzeugs;
US 2014/0266882 A1 , veröffentlicht am 18. September 2014 von Metzger für ein System und Verfahren zur Bestimmung eines Fahrzeug-Verhaltens; und
US 2015/0236779 A1 , veröffentlicht am 20. August 2015 von Jalali für ein Breitbandzugriffssystem über Drohne/UAV-Plattformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die neuen Merkmale der Erfindung sind in den anhängenden Ansprüchen besonders hervorgehoben. Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erhält man unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung, die veranschaulichende Ausführungsformen darlegt, in denen die Prinzipien der Erfindung genutzt werden, und die beigefügten Zeichnungen, von denen:
1A eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen omnidirektionalen unbemannten Luftfahrzeugs (UAV) gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einer an einer Fläche montierten feststehenden Richtantenne ist;
1B eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen omnidirektionalen UAV ist, von dem eine exemplarische Antennencharakteristik ausgeht;
1C ein Abschnitt einer Seitenansicht eines UAV ist, die einen exemplarischen Winkel zwischen einer Fläche des UAV und einer Antenne veranschaulicht, die ausgehend von der Fläche des UAV verläuft;
2 ein Blockschaltbild ist, das die Hauptkomponenten einer Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
3 ein Blockschaltbild ist, das die Hauptkomponenten einer zweiten Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4A–C Seitenansichten eines UAV gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einer an einer Fläche montierten feststehenden Richtantenne sind, die bezogen auf einen Nutzer (oder eine Basisstation) positioniert ist, die eine Veränderung der Orientierung des UAV in Reaktion auf zumindest einen von einem Nick-Roll-Gier-Befehl zur Optimierung der Orientierung der feststehenden Antenne in Bezug auf die Basisstation veranschaulichen;
5A–D Seitenansichten eines UAV gemäß der vorliegenden Offenbarung mit feststehenden Richtantennen sind, die in einem Winkel an der Oberfläche des UAV montiert sind, die eine Veränderung der Orientierung des UAV in Reaktion auf zumindest einen von einem Nick-Roll-Gier-Befehl veranschaulichen bzw. illustrieren; und
6 eine Ansicht eines UAV in Kommunikation mit zwei Basisstationen ist, die bezogen auf eine Ebene parallel zum Boden positioniert sind.
Ausführliche Beschreibung
Wie in den 1A–C gezeigt ist, umfasst das exemplarische unbemannte Luftfahrzeug 100 des Systems beispielsweise ein Gehäuse mit einer Multirotor-Plattform, die vier Strukturarme 130 ausgehend davon und einen an jedem Strukturarm 130 befestigten Rotor beinhaltet, wodurch ein omnidirektionales UAV (unbemanntes Luftfahrzeug) oder eine Drohne gebildet wird. Ein geeignetes UAV umfasst beispielsweise den veranschaulichten Quadrokopter. Es können andere Konfigurationen eines UAV zum Einsatz kommen, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Ein xyz-Referenzdiagramm veranschaulicht die relative Nickdrehung um die y-Achse, die Gierdrehung um die z-Achse und die Rolldrehung um die x-Achse.
Steuerelektronik 110 ist in die UAV-Plattformbasis 160 integriert. Wie veranschaulicht ist, weist die UAV-Plattformbasis 160 eine Oberseite 162, vier Seitenflächen 164 und eine Unterseite 166 auf. Diese Flächen können so positioniert sein, dass die Oberseite 162 parallel zur Unterseite 166 ist und die Seitenflächen 164 zumindest teilweise senkrecht zu einem Abschnitt der Oberseite bzw. oberen Oberfläche 162 und der Unterseite bzw. unteren Oberfläche 166 sind. Es können auch andere Formen und Konfigurationen für die UAV-Plattformbasis 160 genutzt werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Es können auch andere Konfigurationen des UAV genutzt werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen, wie der Fachmann erkennen wird.
Wie veranschaulicht ist, sind ein Motor 140 und ein Propeller 150 am Ende von jedem Strukturarm 130 montiert. Die Steuerelektronik 110 kann so konfiguriert werden, dass sie die Nenndrehzahlen jedes Motors 140, der am Ende von jedem Strukturarm 130 montiert ist, so steuert, dass eine Bewegung der Quadrotorplattform bewirkt wird.
Die feststehende Richtantenne 120 erzeugt bzw. generiert ein Signal 126, das von dem UAV 100 ausgeht. Eine geeignete feststehende Richtantenne 120 kann die veranschaulichte Yagi-Antenne oder irgendeine andere geeignete Antenne sein. Wie der Fachmann erkennen wird, wird das Signal 126 stärker, wenn das Ende der feststehenden Richtantenne 120 optimal auf eine Basisstation gerichtet ist.
An der UAV-Plattform ist eine einzelne feststehende Richtantenne 120 fixiert, die in einer bevorzugten Orientierung einen hervorragenden Empfang zeigt. Die feststehende bzw. fixierte Richtantenne 120 kann so positioniert werden, dass ein erstes Ende 122 so konfiguriert ist, dass es in eine Fläche der UAV-Plattformbasis 160 einrastet, und sich ein zweites Ende 124 gegenüber dem ersten Ende 122 befindet. Durch die Steuerung der Drehung des UAV beispielsweise um seine Gierachse orientiert und hält das System die Antenne in einer bevorzugten Azimut-Orientierung für den besten Empfang durch eine Bodenkontrollstation.
Die feststehende Richtantenne 120 kann an jeder Fläche der UAV-Plattformbasis 160 fixiert werden. Überdies kann die feststehende Richtantenne 120 so positioniert werden, dass das Nicken der feststehenden Richtantenne 120 in einem 15–90 Grad-Winkel ausgehend von einer Position am Befestigungspunkt an der Fläche der UAV-Plattformbasis 166 erfolgt. Wie in 1C gezeigt ist, verfügt die UAV-Plattformbasis 160 über mehrere ebene Flächen, und die feststehende Richtantenne 120 ist auf einer Unterseite 166 in einem Winkel α ausgehend von der Montagefläche der feststehenden Richtantenne, die im Wesentlichen senkrecht zu der ebenen Unterseite 166 ist, positioniert. Der Winkel ist als 90 Grad ausgehend von dem Befestigungspunkt veranschaulicht. Es können aber auch andere Winkel genutzt werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Der Winkel der feststehenden Richtantenne 120 kann feststehend sein oder elektronisch oder mechanisch angelenkt werden.
Es eignen sich zahlreiche Richtantennen zur Verwendung in dieser Vorrichtung. Beispiele umfassen eine Wendelantenne mit axialer Eigenschwingung, die Yagi-Antenne, eine Patchantenne, Wanderwellenhornantenne, eine reflektierende Antennenschüssel und Panelarrays von Patch, Schleifen oder Dipolantennen. Richtantennen können beispielsweise eine Strahlungscharakteristik von 7–60 Grad, eine Reichweite von 0,25–3 Meilen und eine Verstärkung von 8–24 dBi aufweisen. Wie der Fachmann jedoch erkennen wird, fokussiert eine Richtantenne bewusst Energie in einer bestimmten Richtung entlang einer Linie. Die genaue Verstärkung, Strahlungscharakteristik und funktionellen Reichweiten können von dem bereitgestellten Beispiel abweichen.
2 ist ein Blockschaltbild bzw. -diagramm einer Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das System umfasst eine Bodenkontrollstation 200 und ein UAV 250, wie das in den 1A–C beschriebene UAV. Die Bodenkontrollstation 200 ist zu einer drahtlosen Kommunikation 202 mit dem UAV 250 fähig, beispielsweise über Radiofrequenz (RF).
Die Bodenkontrollstation 200 umfasst einen Kontrollstationsempfänger für die absolute Position, wie einen GPS-Empfänger 204 und ein Hauptsteuersystem 210. Das Hauptsteuersystem 210 umfasst eine Azimut-Berechnungseinheit 220, eine Kontrollstationsantenne 230 und einen Kontrollstations-RF-Transceiver 240 zur Kommunikation mit dem UAV 250.
Das UAV 250 umfasst einen UAV-Systemempfänger für die absolute Position 262, einen Rotationsdetektor 264 (wie einen Digitalkompass, der die Rotationsorientierung erfasst), eine UAV-Richtantenne 280 und einen UAV-RF-Transceiver 290 zur Kommunikation mit der Bodenkontrollstation 200. Das Flugleitsystem 260 enthält eine Nick-Roll-Gier-Korrektursteuerung 270, die die Rotation des UAV 250 um mindestens eine Achse regelt bzw. steuert. Wenn das UAV 250 seine Flugbahn kreuzt, empfängt die Bodenkontrollstation 200 die absoluten Positionierungskoordinaten und digitalen Kompasskurse des UAV 250 über RF-Übertragung. Aus der absoluten Positionsbestimmung des UAV 250 und seiner eigenen absoluten Positionsbestimmung über den Systemempfänger der Kontrollstation für die absolute Position, wie den GPS-Empfänger 204, berechnet die Azimut-Berechnungseinheit 220 einen Vektor, der die Bahn ausgehend von der Drohne zur Bodenstation darstellt. Ein Vergleich dieses Vektors mit der gegenwärtigen Orientierung der Drohne basierend auf dem digitalen Kompasskurs ermöglicht die Berechnung eines Korrekturbefehls. Der Korrekturbefehl wird dann über den RF-Transceiver 240 der Kontrollstation auf den UAV-RF-Transceiver 290 übertragen, der ihn wiederum zur Korrektursteuerung 270 des Flugleitsystems 260 leitet. Die Orientierungskorrektur wird von dem Flugleitsystem 260 ausgeführt, um so die gewünschte Antennenorientierung bezogen auf die Bodenkontrollstation 200 zu erreichen. Eine regelmäßige Wiederholung dieses Prozesses in entsprechenden Abständen ermöglicht es dem UAV 250, die gewünschte Antennenorientierung bezogen auf die Bodenkontrollstation 200 beizubehalten. Sowohl das UAV als auch die Bodenstation verfügen über ein Absolutpositionierungssystem, wie ein GPS. Es können aber auch andere Absolutpositionierungssysteme in dem UAV oder der Bodenstation oder in beiden genutzt werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Überdies können sowohl das UAV als auch die Bodenstation über einen Rotationsorientierungsdetektor, beispielsweise einen Digitalkompass verfügen. Es können aber auch andere Rotationsorientierungsdetektoren in dem UAV oder der Bodenstation genutzt werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
3 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das System umfasst eine Bodenkontrollstation 300 und ein UAV 340, wie das in den 1A–C beschriebene UAV. Die Bodenkontrollstation 300 ist zur drahtlosen Kommunikation 302 mit dem UAV-RF-Transceiver 350 fähig, beispielsweise über Radiofrequenz (RF).
Die Bodenkontrollstation 300 umfasst einen Kontrollstationssystemempfänger für die absolute Position, wie einen GPS-Empfänger 304, ein Hauptsteuersystem 310, eine Antenne 320 und einen Kontrollstations-RF-Transceiver 330 zur Kommunikation mit dem UAV 340. Das UAV 340 umfasst einen Absolutpositionierungsempfänger, wie einen UAV-GPS-Empfänger 342, einen Rotationsorientierungsdetektor, wie einen Digitalkompass 344, einen UAV-RF-Transceiver 350 zur Kommunikation mit der Bodenkontrollstation 300, eine Azimut-Berechnungseinheit 360, eine Richtantenne 370 und ein Flugleitsystem 380, welches eine Korrektursteuerung bzw. einen Korrektur-Controller 390 enthält. Wenn das UAV 340 seine Flugbahn kreuzt, empfängt es absolute Positionierungskoordinaten, wie GPS-Koordinaten, von der Bodenkontrollstation 300. Falls die Bodenkontrollstation 300 stationär ist, müssen die Daten nur einmal vor dem Flug eingegeben und von dem UAV 340 gespeichert werden. Dies kann mittels RF-Übertragung oder über zahlreiche andere Mittel, einschließlich verdrahteter Verbindung, Infrarotübertragung oder sogar ein manuelles Einstellen von Schaltern an dem UAV 340 erreicht werden.
Unter Verwendung der absoluten Positionierungskoordinaten von der Bodenkontrollstation 300, wie der GPS-Koordinaten, zusammen mit den absoluten Positionierungskoordinaten von dem UAV-GPS-Empfänger 342 berechnet die Azimut-Berechnungseinheit 360 einen Vektor, der die Bahn ausgehend von der Drohne zur Bodenstation darstellt. Ein Vergleich dieses Vektors mit der gegenwärtigen Orientierung der Richtantenne 370 basierend auf einer Auslesung aus dem Digitalkompass 344 ermöglicht es der Azimut-Berechnungseinheit, einen Korrekturbefehl zu berechnen. Der Korrekturbefehl wird an die Korrektursteuerung 390 des Flugleitsystems 380 übermittelt, die ihn ausführt, um so die richtige Azimutorientierung der Richtantenne 370 bezogen auf die Bodenkontrollstation 300 beizubehalten. Eine regelmäßige Wiederholung dieses Prozesses in entsprechenden Anständen ermöglicht es dem UAV 340, die gewünschte Antennenorientierung bezogen auf die Bodenkontrollstation 300 beizubehalten.
Das UAV-Flugleitsystem kann so konfiguriert werden, dass es eine periodische Aufzeichnung der Lage, Orientierungs- und Signalqualitätsdaten aufrecht erhält. Geht die Kommunikation mit der Bodenkontrollstation 300 aus irgendwelchen Gründen verloren, wird das Flugleitsystem 380 das UAV 340 zurück in die letzte Position und Orientierung beordern, von der aus es eine akzeptable Signalqualität hatte, damit die Kommunikation mit der Bodenkontrollstation 300 wieder hergestellt werden kann.
Die 4A–C sind Seitenansichten einer UAV-Plattformbasis 160 gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einer an einer Fläche, die bezogen auf den Nutzer 172 (oder einer Bodenkontrollstation 170) positioniert ist, montierten feststehenden Richtantenne. Die feststehende Richtantenne 120 ist an einer Unterseite 166 der UAV-Plattformbasis 160 so befestigt, dass die Antenne ausgehend von der UAV-Plattformbasis in einem Winkel α von 90 Grad ausgehend von der Fläche der UAV-Plattformbasis 160 verläuft. Es wird ein Signal 126 von der feststehenden Richtantenne 120 aus gesendet. Das Signal 126 verläuft ausgehend von dem Ende der feststehenden Richtantenne 120 und deckt einen definierten Signalbereich ab. Bewegt sich das UAV 100 von der Bodenkontrollstation 170 weg, verändert sich die Stärke des Signals 126. Bei einer Konfiguration werden, wenn sich das UAV 100 von der Bodenkontrollstation 170 wegbewegt, die Position des UAV 100 und die Stärke des Signals 126 bestimmt. Die Stärke des Signals 126 kann eine wahrgenommene Signalstärke sein, die mit einem bekannten Signalstärkebereich für die Antenne verglichen werden kann. Eine Bodenkontrollstation 170 kommuniziert mit dem UAV 100 über die feststehende Richtantenne 120. Da die Antenne eine feststehende Richtantenne 120 ist, können von der Bodenkontrollstation 170 an das UAV 100 gesandte Anweisungen Anordnungen zur Änderung der Orientierung des UAV 100 bezogen auf die Bodenkontrollstation 170 zur Optimierung der Signalstärke umfassen.
Ist die feststehende Richtantenne 120 in einem Winkel von weniger als 90 Grad an der Unterseite des UAV 100 montiert, wäre, wenn sich das UAV nach oben (beispielsweise entlang der y-Achse) weg von der Bodenkontrollstation 170 (z. B. der Basisstation) bewegt, eine Korrektur von einem oder mehreren eines Rollens und Nickens zu erwarten, wie in den 5A–D gezeigt. Wenn sich jedoch das UAV von der Basisstation weg (beispielsweise entlang der x-Achse) bewegt, kann eine Korrektur von einem oder mehreren des Gierens, Rollens und Nickens zur Optimierung der Orientierung der feststehenden Richtantenne zur Basisstation befohlen werden.
6 veranschaulicht ein UAV mit einem Transceiver 650 zur Kommunikation mit einer ersten Basisstation 670 und einer zweiten Basisstation 671 über eine Antenne 620. Das UAV dreht sich in einer Ebene 690, die parallel zur Erdoberfläche ist. Die Drehung des UAV kann unter Verwendung von Funkpeilung, eines sichtbaren Kompasses, visueller Erkennung sichtbarer Bezugspunkte durch das UAV, Beobachtung von Himmelskörpern (z. B. des Mondes, der Sonne, der Sterne) erreicht werden. Die Berechnung des Azimut für die UAV-Antenne kann in einer der Bodenkontrollstationen oder in dem UAV selbst erfolgen.
Das Verfahren umfasst: (1) Aktivieren des UAV; (2) Bestimmen einer Signalstärke durch die Basisstation; (3) Lenken des UAV zum Bewegen in eine gewünschte Richtung; (4) Bestimmen einer Veränderung der Signalstärke, wenn sich das UAV von der Basisstation weg bewegt; (5) in Reaktion bzw. Antwort auf eine Veränderung der Signalstärke, Anweisen des UAV, sich um zumindest eine von einer x-, y- oder z-Achse zu drehen; (6) Fortfahren mit der Anweisung an das UAV, sich zu drehen, bis die optimierte Signalstärke empfangen wird. Das UAV wird um eine oder mehrere Achse(n) zum Ausrichten der Antenne ungeachtet der Flugrichtung des UAV gedreht.
Ein anderes Verfahren kann umfassen: (1) Aktivieren des UAV; (2) Bestimmen einer Signalstärke durch die Basisstation; (3) Lenken des UAV zum Bewegen in eine gewünschte Richtung; (4) Berechnen einer erwarteten Veränderung der Signalstärke basierend auf der Richtung, in die sich das UAV bezogen auf die Basisstation bewegen soll; (5) Anweisen des UAV, sich um zumindest eine von einer x-, y- oder z-Achse zu drehen, als ein Ergebnis einer erwarteten Veränderung der Signalstärke; (6) Messen einer tatsächlichen Signalstärke; (7) Fortfahren mit der Anweisung an das UAV, sich zu drehen, bis die optimierte Signalstärke empfangen wird.
Noch ein anderes Verfahren kann umfassen: (1) Aktivieren des UAV; (2) Bestimmen einer Signalstärke durch die Basisstation; (3) Lenken des UAV zum Bewegen in eine gewünschte Richtung; (4) Beibehalten einer Aufzeichnung einer physischen Position des UAV und der Signalstärke von der Basisstation; (5) Bestätigen der Kommunikationsverbindung zwischen dem UAV und der Basisstation; (6) bei einem Verlust der Signalverbindung mit der Basisstation bezieht sich das UAV auf eine Aufzeichnung einer physischen Position und Signalstärke und kehrt zum letzten Standpunkt zurück, wo die Kommunikationsverbindung aktiv war, und nimmt eine Orientierung an, wobei es mit den vorherigen Positionen fortfährt, bis die Signalverbindung wieder hergestellt ist. Dieses Verfahren kann Positionen auch überspringen, wenn sich das UAV während der Aufzeichnung von Positionen bewegt. Überdies kann das UAV die mit der Position in der Aufzeichnung assoziierte Orientierung voraussetzen und sich dann, wenn die Position und Orientierung nicht zu einer Verbindung führen, um eine oder mehrere Achse(n) drehen, um so ein Signal zu lokalisieren – und so eine Bewegung der Basisstation zu kompensieren.
Noch ein anderes Verfahren kann Situationen umfassen, in denen das UAV automatisch eine Kommunikationsverbindung herstellt, eine Position einer Basisstation und dann Positionen des UAV bestimmt, so dass sich die feststehende Richtantenne nach der Basisstation ausrichtet.
Wie der Fachmann erkennen wird, können die offenbarten Systeme und Verfahren ebenso verschiedene Computer- und Rechensysteme, Kommunikationsvorrichtungen, Netzwerke und/oder digitale/Logikvorrichtungen für Operationen nutzen. Diese können wiederum jeweils so konfiguriert sein, dass sie eine geeignete Rechenvorrichtung nutzen, die mit einer Speichervorrichtung hergestellt oder mit einer solchen beladen werden und/oder etwas von einer solchen abrufen kann, und dann Anweisungen ausführen, durch die die Rechenvorrichtung ein Verfahren gemäß den Aspekten des offenbarten Gegenstandes ausführt.
Eine Rechenvorrichtung kann ohne Einschränkung eine mobile Nutzervorrichtung, wie ein Mobiltelefon, ein Smartphone und ein Handy, einen persönlichen digitalen Assistenten („PDA”), wie ein Smartphone (z. B. iPhone^®), ein Tablet, einen Laptop und dgl. umfassen. Zumindest in einigen Konfigurationen kann ein Nutzer eine Browseranwendung über ein Netzwerk, wie das Internet, ausführen und so den digitalen Inhalt, wie Bildschirmanzeigen ansehen und damit interagieren. Eine Anzeige umfasst beispielsweise eine Schnittstelle, die eine visuelle Darstellung von Daten aus einer Rechenvorrichtung ermöglicht. Der Zugriff könnte über oder teilweise über andere Formen von Rechen- und/oder Kommunikationsnetzwerken erfolgen. Ein Nutzer kann auf einen Webbrowser zugreifen, um so z. B. Zugriff auf Anwendungen und Daten und andere Inhalte zu ermöglichen, die sich an einem Internetstandort oder auf einer Internetseite eines Internetstandorts befinden.
Eine geeignete Rechenvorrichtung kann einen Prozessor zur Durchführung logischer und anderer Rechenoperationen umfassen, z. B. eine eigenständige Computerrecheneinheit („CPU”) oder eine fest verdrahtete Logik, wie bei einem Mikrocontroller, oder eine Kombination aus beiden, und kann Anweisungen gemäß ihrem Betriebssystem und die Anweisungen zur Durchführung der Schritte des Verfahrens oder Elemente des Prozesses ausführen. Die Rechenvorrichtung des Nutzers kann Teil eines Netzwerks von Rechenvorrichtungen sein, und die Verfahren des offenbarten Gegenstandes können von verschiedenen mit dem Netzwerk assoziierten Rechenvorrichtungen ausgeführt werden, möglicherweise an verschiedenen physischen Standorten, die zur Durchführung des offenbarten Verfahrens kooperieren oder anderweitig miteinander interagieren. Beispielsweise kann die tragbare Rechenvorrichtung eines Nutzers eine App allein oder in Verbindung mit einer externen Rechenvorrichtung, wie einem Server im Internet, laufen lassen. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung umfasst der Ausdruck „Rechenvorrichtung” irgendeine und alle der oben erörterten logischen Schaltungen, Kommunikationsvorrichtungen und digitalen Verarbeitungsfähigkeiten oder Kombinationen dieser.
Bestimmte Ausführungsformen des offenbarten Gegenstandes können zur Veranschaulichung als Schritte eines Verfahrens beschrieben werden, das auf einer Ausführungssoftware einer Rechenvorrichtung ausgeführt werden kann, und lediglich beispielhaft als ein Blockschaltbild eines Verfahrensablaufs veranschaulicht werden. Dies kann auch als ein Software-Ablaufdiagramm betrachtet werden. Derartige Blockschaltbilder bzw. -diagramme und ähnliche Betriebsabbildungen eines durchgeführten Verfahrens oder des Betriebes einer Rechenvorrichtung und irgendeiner Kombination von Blöcken in einem Blockschaltbild können als Beispiele Softwareprogrammcode/Anweisungen, die der Rechenvorrichtung zur Verfügung gestellt werden können, oder zumindest Kurzangaben zu den Funktionalitäten und Operationen, die von der Rechenvorrichtung bei der Ausführung der Anweisungen durchgeführt werden, veranschaulichen. Einige mögliche alternative Implementierungen können die Funktion, Funktionalitäten und Operationen umfassen, die in den Blöcken eines Blockschaltbildes vermerkt sind und außerhalb der Reihenfolge auftreten, die in dem Blockschaltbild angegeben ist, einschließlich gleichzeitig oder fast gleichzeitig, oder in einer anderen Reihenfolge oder gar nicht auftreten. Aspekte des offenbarten Gegenstandes können parallel oder der Reihe nach in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination von diesen, die beieinander oder zumindest teilweise voneinander getrennt positioniert sind, z. B. in Arrays oder Netzwerken von Rechenvorrichtungen, über Verbundnetzwerke, einschließlich dem Internet, und dgl. implementiert werden.
Die Anweisungen können auf einem geeigneten „maschinenlesbaren Medium” gespeichert werden, das sich in einer Rechenvorrichtung befindet oder mit der Rechenvorrichtung in Kommunikation steht oder anderweitig auf diese Zugriff hat. Wie in der vorliegenden Anmeldung verwendet, ist ein maschinenlesbares Medium eine greifbare Speichervorrichtung, und die Anweisungen werden in einer nichtflüchtigen Weise gespeichert. Gleichzeitig können die Anweisungen während des Betriebes mitunter flüchtig sein, z. B. beim Übergang von einer externen Speichervorrichtung auf eine Rechenvorrichtung über eine Kommunikationsverbindung. Ist das maschinenlesbare Medium jedoch greifbar und nicht flüchtig, werden die Anweisungen zumindest für einen gewissen Zeitraum in einer Hauptspeichervorrichtung, wie einem Schreib-Lese-Speicher (RAM), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einer Platten- oder Bildplattenspeichervorrichtung oder dgl. gespeichert, von denen Arrays und/oder Kombinationen einen lokalen Cache-Speicher, der z. B. auf einer prozessorintegrierten Schaltung untergebracht ist, einen lokalen Hauptspeicher, der z. B. in einem Gehäuse für einen Prozessor einer Rechenvorrichtung untergebracht ist, ein lokales elektronisches oder Festplattenlaufwerk, einen externen Speicherstandort, der mit einem lokalen Server oder einem externen Serverzugriff über ein Netzwerk verbunden ist, oder dgl. bilden können. So gespeichert, wird die Software ein „maschinenlesbares Medium” bilden, das sowohl greifbar ist als auch die Anweisungen nicht flüchtig speichert. Daher wird das maschinenlesbare Medium, das Anweisungen zur Ausführung auf einer assoziierten Rechenvorrichtung speichert, zumindest zum Zeitpunkt der Ausführung der Anweisungen durch einen Prozessor einer Rechenvorrichtung und wenn die Anweisungen für den späteren Zugriff durch eine Rechenvorrichtung gespeichert werden, „greifbar” und „nicht flüchtig” sein.
Auch wenn hierin bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass diese Ausführungsformen lediglich exemplarisch sind. Nunmehr können dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen, Veränderungen und Ersetzungen einfallen, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass verschiedene Alternativen zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung bei der Umsetzung der Erfindung zum Einsatz kommen können. Die folgenden Ansprüche sollen den Umfang der Erfindung und Verfahren und Konstruktionen innerhalb des Umfangs dieser Ansprüche und ihre damit abgedeckten Äquivalente definieren.
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 Patentliteratur

US 6219004 B1 [0014]
US 6774860 B2 [0014]
US 7302316 B2 [0014]
US 8265808 B2 [0014]
US 8904880 B1 [0014]
US 8907846 B2 [0014]
US 9075415 B2 [0014]
US 9211947 B2 [0014]
US 2014/0266882 A1 [0014]
US 2015/0236779 A1 [0014]

Claims

Unbemanntes-Luftfahrzeug-System, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem unbemannten Luftfahrzeug empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System nach Anspruch 1, wobei das unbemannte Luftfahrzeug ferner einen Gier-Korrektor umfasst.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Basisstation so eingerichtet ist, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt, wobei die Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug vorzugsweise eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs verändert.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor des unbemannten Luftfahrzeugs empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System nach Anspruch 4, wobei das unbemannte Luftfahrzeug ferner einen Gier-Korrektor umfasst.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt, wobei die Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug vorzugsweise eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs verändert.
Verfahren zur Steuerung eines Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem unbemannten Luftfahrzeug empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen einer Position und Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern der Orientierung der feststehenden Richtantenne.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Erzeugen einer Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf mindestens eines von der berechneten Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs und der Position des unbemannten Luftfahrzeugs und/oder ein Senden der Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus.
Verfahren zur Steuerung eines Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems, umfassend: ein unbemanntes Luftfahrzeug mit einer feststehenden Richtantenne, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstation mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position vom Rotationsorientierungsdetektor des unbemannten Luftfahrzeugs empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen der Position des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern der Orientierung der feststehenden Richtantenne.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Erzeugen einer Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs und/oder ein Senden der Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System, umfassend: eine unbemannte Luftfahrzeugeinrichtung mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstationseinrichtung mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstationseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem unbemannten Luftfahrzeug empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System nach Anspruch 11, wobei das unbemannte Luftfahrzeug ferner einen Gier-Korrektor umfasst und/oder wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt, wobei die Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug vorzugsweise eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs verändert.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System, umfassend: eine unbemannte Luftfahrzeugeinrichtung mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstationseinrichtung mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstationseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor des unbemannten Luftfahrzeugs empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet.
Unbemanntes-Luftfahrzeug-System nach Anspruch 13, wobei das unbemannte Luftfahrzeug ferner einen Gier-Korrektor umfasst und/oder wobei die Basisstation so konfiguriert ist, dass sie in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs eine Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug erzeugt, wobei die Anweisung für das unbemannte Luftfahrzeug vorzugsweise eines oder mehrere eines Nickens, Rollens und/oder Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs verändert.
Verfahren zur Steuerung eines Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems, umfassend: eine unbemannte Luftfahrzeugeinrichtung mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position und einem Flugleitsystem; eine Basisstationseinrichtung mit einem RF-Transceiver, einer Azimut-Berechnungseinheit, einem Rotationsorientierungsdetektor und einem System zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstationseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position vom unbemannten Luftfahrzeug empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen einer Position des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern der Orientierung der feststehenden Richtantenne.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Erzeugen einer Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs und/oder ein Senden der Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus.
Verfahren zur Steuerung eines Unbemanntes-Luftfahrzeug-Systems, umfassend: eine unbemannte Luftfahrzeugeinrichtung mit einer feststehenden Richtantenneneinrichtung, einem Rotationsorientierungsdetektor, einem System zur Erfassung der absoluten Position, einem Flugleitsystem und einer Azimut-Berechnungseinheit; eine Basisstationseinrichtung mit einem RF-Transceiver und einem Kontrollstationssystem zur Erfassung der absoluten Position in drahtloser Kommunikation mit dem unbemannten Luftfahrzeug, wobei die Basisstationseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie Daten zur absoluten Position von dem Rotationsorientierungsdetektor des unbemannten Luftfahrzeugs empfängt und eine Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs berechnet, wobei die Verfahrensschritte umfassen ein Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und der Basisstation; ein Bestimmen einer Position des unbemannten Luftfahrzeugs; ein Berechnen einer Anweisung für das Flugleitsystem zum Verändern von einem oder mehreren eines Nickens, Rollens und Gierens des unbemannten Luftfahrzeugs zum Verändern der Orientierung der feststehenden Richtantenne.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Erzeugen einer Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug in Reaktion auf die berechnete Orientierung des unbemannten Luftfahrzeugs und/oder ein Senden der Anweisung an das unbemannte Luftfahrzeug von der Basisstation aus.