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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von unbemannten Kleinluftfahrzeugen gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm und eine Servicestation zur Durchführung des Verfahrens.
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Allgemein betrifft die Erfindung die Sicherstellung eines zuverlässigen Betriebszustandes von unbemannten Kleinluftfahrzeugen. Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine Schadensfrüherkennung an unbemannten Kleinluftfahrzeugen. Unbemannte Kleinluftfahrzeuge sind beispielsweise kleinere autonom fliegende Luftfahrzeuge, die auch als UAV oder Drohnen bezeichnet werden, wie sie beispielsweise für Luftbildaufnahmen oder für den Kleingütertransport eingesetzt werden, zum Beispiel für den Pakettransport. Derzeit werden solche Kleinluftfahrzeuge in der Regel ohne eine Zustandsüberwachung oder mit sehr rudimentärer Fehlererkennung betrieben. Dadurch können sich anbahnende Ausfälle sicherheitskritischer Komponenten, wie beispielsweise den Propellern oder den Antriebsmotoren, nicht frühzeitig erkannt werden. Damit steigt das Verlustrisiko während des Betriebs. Damit einher geht eine Gefährdung der Umwelt, insbesondere von Menschen, die sich in der Nähe solcher Kleinluftfahrzeuge aufhalten.
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Aus der
US 9 944 404 B1 ist ein prognostizierendes Fehlerüberwachungssystem für unbemannte Kleinluftfahrzeuge bekannt. Dort werden durch Onboard-Sensoren des Kleinluftfahrzeugs Zustandsdaten erfasst und überwacht. Die zur Flugregelung installierten Sensoren haben jedoch eine zu geringe Bandbreite und Auflösung um sich anbahnende Ausfälle zuverlässig und frühzeitig zu erkennen. Unter www.safe-drone.com wird eine Fehlererkennung von unbemannten Kleinluftfahrzeugen auf Basis vordefinierter Datenstandards beschrieben. Dabei können durch Onboard-Sensoren des Kleinluftfahrzeugs erzeugte Datensätze auf eine Auswerteplattform übertragen werden und für die Zustandsüberwachung ausgewertet werden. In beiden Fällen ist somit eine Sensorik an Bord des Kleinluftfahrzeugs erforderlich, um die Zustandsüberwachung durchführen zu können. Durch eine solche Sensorik an Bord des Kleinluftfahrzeugs wird zusätzliches Gewicht mitgeführt, was nachteilig für die mögliche Nutzlast des Kleinluftfahrzeugs ist.
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Aus der
WO 2018/046990 A1 ist eine Bodenstation und ein Verfahren für den Betrieb unbemannter Luftfahrzeuge mit Brennstoffzelle bekannt. Aus der
WO 2017/090040 A1 ist ein System und ein Verfahren für die Verteilung von Nutzlasten mittels UAVs bekannt. Aus der
US 2017/0101017 A1 ist eine transportable Bodenstation für ein unbemanntes Luftfahrzeug bekannt. Aus der
US 9 085 354 B1 ist ein System und ein Verfahren für das vertikale Starten und Landen bekannt. Aus der
US 9 944 404 B1 ist ein prognostisches Fehlererkennungssystem bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorteilhaftere Lösungen für die Schadensfrüherkennung an unbemannten Kleinluftfahrzeugen anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von unbemannten Kleinluftfahrzeugen gelöst, mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen einer Servicestation, die nicht Teil des Kleinluftfahrzeugs ist und die wenigstens einen Zustandssensor zur Erfassung wenigstens eines Zustandssignals des Kleinluftfahrzeugs aufweist,
- b) Anordnen des Kleinluftfahrzeugs an der Servicestation,
- c) Inbetriebsetzen wenigstens eines Antriebssystems des Kleinluftfahrzeugs,
- d) Erfassen von Zustandssignalen des Kleinluftfahrzeugs mittels des wenigstens einen Zustandssensors, während das wenigstens eine Antriebssystem in Betrieb ist, wobei als Zustandssignale wenigstens Vibrationssignale, akustische Geräusche und/oder Körperschall des Kleinluftfahrzeugs erfasst werden,
- e) Auswerten der Zustandssignale und Feststellen, ob die Ergebnisse der Auswertung Schäden und/oder Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs indizieren.
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Die Erfinder haben erkannt, dass für eine zuverlässige Schadensfrüherkennung an unbemannten Kleinluftfahrzeugen eine hochwertige Sensorik erforderlich ist. Dabei handelt es vorzugsweise sich um Sensoren mit hoher Abtastrate und Auflösung, die bei dem derzeitigen Stand mit einem vergleichsweise hohen Gewicht verbunden ist. Ein Mitführen solcher Sensoren an Bord des Kleinluftfahrzeugs wäre daher nicht sinnvoll. Andernfalls würde die mögliche Nutzlast zu stark reduziert werden. Die an Bord solcher Kleinluftfahrzeuge ohnehin verbauten Sensoren sind in der Regel nicht geeignet, um eine zuverlässige Prognose des Zustands des Kleinluftfahrzeugs abzugeben und frühzeitig Schäden beziehungsweise Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs zu erkennen. Daher wird erfindungsgemäß - in Abkehr von den eingangs erläuterten Beispielen aus dem Stand der Technik - das Bereitstellen einer dedizierten Servicestation für Kleinluftfahrzeuge vorgeschlagen. Die Servicestation soll nicht Teil des Kleinluftfahrzeugs sein und dementsprechend nicht vom Kleinluftfahrzeug mitgeführt werden.
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Servicestationen können beispielsweise stationär am Boden oder mobil in einem Land- oder Wasserfahrzeug untergebracht sein. Die Servicestation kann auch in einem größeren Luftfahrzeug, zum Beispiel in einem bemannten Luftfahrzeug, angeordnet sein. Durch das Entkoppeln der Servicestation mit dem wenigstens einen Zustandssensor von dem Kleinluftfahrzeug wird es möglich, hochwertige Sensorik für den wenigstens einen Zustandssensor einzusetzen, bei der es insbesondere nicht oder kaum auf das Gewicht ankommt. Beispielsweise kann ein Zustandssensor mit hoher zeitlicher Auflösung eingesetzt werden, zum Beispiel mit einer Abtastfrequenz von wenigsten 10 kHz oder wenigstens 20 kHz. Dies ermöglicht die Erfassung von Zustandssignalen, die über Frequenzauswerteverfahren analysiert werden können, beispielsweise indem ein Frequenzspektrum der Zustandssignale bestimmt und ausgewertet wird. Durch solche mit hoher Abtastrate aufgenommenen Zustandssignale können auch hochfrequente Veränderungen im Verhalten des Kleinluftfahrzeugs oder von dessen Antriebssystem erkannt werden. Auf diese Weise können beispielsweise auch kleinere Propeller-Defekte oder sonstige Unwucht-Erscheinungen der Antriebe erkannt werden.
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Der Ablauf für eine Überprüfung eines Kleinluftfahrzeugs umfasst die Schritte b) bis e) des Anspruchs 1. Das Anordnen des Kleinluftfahrzeuges an der Servicestation kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise kann das Kleinluftfahrzeug manuell an der Servicestation platziert werden. Es ist auch möglich, dass das Kleinluftfahrzeug selbstständig zur Servicestation fliegt und dort landet, z.B. auf einer Wartungsplattform der Servicestation.
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Bei dem Überprüfungsvorgang erfolgt gemäß Schritt c) ein Inbetriebsetzen wenigstens eines Antriebssystems des Kleinluftfahrzeugs. Das Antriebssystem kann dabei im normalen Betriebsmodus oder in einem speziellen für die Durchführung der Überprüfung definierten Betriebsmodus betrieben werden, zum Beispiel mit wechselnden Antriebsleistungen und/oder Drehzahlen der Antriebe. Beispielsweise kann ein definierter Prüfzyklus bezüglich der Antriebsleistung und/oder der Drehzahl der Antriebe durchfahren werden und für verschiedene Prüfpunkte des Prüfzyklus die Zustandssignale erfasst und ausgewertet haben.
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Im Schritt d) erfolgt ein Erfassen der Zustandssignale des Kleinluftfahrzeugs mittels des wenigstens einen Zustandssensors, während das wenigstens eine Antriebssystem in Betrieb ist. Hierbei befindet sich das Kleinluftfahrzeug an der Servicestation, beispielsweise auf der Wartungsplattform.
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Im Schritt e) erfolgt ein Auswerten der Zustandssignale und ein Feststellen, ob die Ergebnisse der Auswertung Schäden und/oder Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs injizieren. Hierbei erfolgt eine Feststellung, ob der Verschleiß ein normales, zu erwartendes Maß überschreitet. Im gewissen Umfang ist jeder technische Gegenstand einem Verschleiß unterworfen. Für die Überprüfung der Ergebnisse kann beispielsweise ein Grenzwert für charakteristische Signalanteile, die auf Verschleiß hindeuten, festgelegt werden, um festzustellen, ob übermäßiger Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs aufgetreten ist.
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Nach Ausführung des Schritts e) kann das Kleinluftfahrzeug von der Servicestation wieder entfernt werden, zum Beispiel indem es manuell entfernt wird oder selbstständig startet und die Servicestation verlässt.
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Wird im Schritt e) allerdings festgestellt, dass Schäden und/oder übermäßiger Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs vorhanden sind, kann vor einer Weiterverwendung des Kleinluftfahrzeugs für Flugeinsätze das Kleinluftfahrzeug einer Reparaturstation zugeführt werden, in der entsprechende Reparaturen oder sonstige Wartungsarbeiten am Kleinluftfahrzeug durchgeführt werden, sodass die Schäden beziehungsweise der Verschleiß behoben werden.
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Die Servicestation ist in der Regel nach Durchführung der Überprüfungen für weitere Überprüfungen wiederverwendbar, das heißt das Bereitstellen der Servicestation gemäß Schritt a) muss nicht für jeden Durchgang der Überprüfung neu erfolgen.
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Die Erfindung bietet somit das Potenzial, Kleinluftfahrzeuge regelmäßig und ganz oder teilweise automatisiert auf den technischen Zustand zu überprüfen. Damit können Aussagen über das Vorliegen von Vorschäden getroffen werden und somit die Nachteile des Standes der Technik in weiten Teilen beseitigt werden.
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Der Zustandssensor kann beispielsweise direkt am Kleinluftfahrzeug befestigt werden. Der Zustandssensor kann auch an einem Teil der Servicestation befestigt sein und indirekt die Zustandssignale vom Kleinluftfahrzeug aufnehmen, indem beispielsweise Vibrationen oder andere Zustandsänderungen des Kleinluftfahrzeuges über den Teil der Servicestation auf den Zustandssensor übertragen werden. Beispielsweise kann der Zustandssensor an der Wartungsplattform der Servicestation befestigt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Inbetriebsetzen des wenigstens einen Antriebssystems des Kleinluftfahrzeugs beinhaltet, dass das wenigstens eine Antriebssystem in einem inversen Betriebsmodus in Betrieb gesetzt wird, in dem durch das wenigstens eine Antriebssystem eine Druckkraft erzeugt wird, mit der das Kleinluftfahrzeug gegen eine Wartungsplattform der Servicestation gedrückt wird, auf der das Kleinluftfahrzeug angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Aufwand für eine zusätzliche mechanische Fixierung des Kleinluftfahrzeugs an der Wartungsplattform minimiert werden kann. Gegebenenfalls kann auf eine gesonderte Fixierung des Kleinluftfahrzeugs an der Wartungsplattform ganz verzichtet werden, wenn das Kleinluftfahrzeug durch die Druckkraft des Antriebssystems ausreichend sicher gegen die Wartungsplattform gedrückt wird. Ein weiterer Vorteil dieses Betriebsmodus liegt darin, dass bestimmte Fehlerzustände noch sicherer erkannt werden können, wenn das Antriebssystem in dem inversen Betriebsmodus betrieben wird. Weist das Antriebssystem beispielsweise mehrere Propellerantriebe auf, so können die Propeller in der entgegengesetzten Drehrichtung betrieben werden, im Vergleich zum normalen Flugbetrieb des Kleinluftfahrzeugs. Durch das Antriebssystem wird hierdurch Abtrieb erzeugt, statt dem beim normalen Flugbetrieb erforderlichen Auftrieb. Zur Aktivierung des inversen Betriebsmodus kann beispielsweise eine bestimmte Softwarefunktion im Kleinluftfahrzeug implementiert sein, sodass ein Steuerrechner der Servicestation durch ein bestimmtes Kommando diesen inversen Betriebsmodus aktivieren kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Antriebssystem mit mehreren unterschiedlichen Antriebsleistungen in Betrieb gesetzt wird und für verschiedene Antriebsleistungen die Zustandssignale erfasst und ausgewertet werden. Hierdurch kann die Erkennung von Schäden und/oder Verschleiß noch weiter verbessert werden. So kann beispielsweise ein vordefinierter Prüfzyklus verschiedener Antriebsleistungen durchfahren werden. Der Betriebsbereich der unterschiedlichen Antriebsleistungen kann zum Beispiel vom Stillstand bis zur maximalen Drehzahl der Antriebe des wenigstens einen Antriebssystems reichen. So kann beispielsweise die Drehzahl langsam und stetig bis zur Maximaldrehzahl erhöht werden. Es sind aber auch andere, komplexere Testmuster für die Antriebsleistungen möglich, bei denen für unterschiedliche Propeller unterschiedliche Drehzahlen vorgegeben werden und somit unterschiedliche Frequenzen gleichzeitig angeregt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennung von Schäden und/oder Verschleiß erfolgt, indem die erfassten Zustandssignale und/oder daraus bestimmte Daten mit Erwartungswerten verglichen werden, die in einem schadensfreien Neuzustand des Kleinluftfahrzeugs oder eines baugleichen Kleinluftfahrzeugs erfasst wurden. Die Erwartungswerte können beispielsweise mit derselben Servicestation anhand des neuen Kleinluftfahrzeugs oder eines neuen baugleichen Kleinluftfahrzeugs erfasst werden. Ist die Differenz zwischen den erfassten Zustandssignalen oder den daraus bestimmten Daten im Vergleich zu den Erwartungswerten zu groß, kann auf einfache Weise ein Schaden oder ein Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs erkannt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als weitere Zustandssignale das Gewicht des Kleinluftfahrzeugs und/oder Kamerabilder des Kleinluftfahrzeugserfasst werden. Dementsprechend sollen als Zustandssignale zumindest eine Art der zuvor genannten Signale erfasst werden. Es können auch mehrere oder alle Arten der zuvor genannten Zustandssignale erfasst werden. Hierfür kann der wenigstens eine Zustandssensor einen einzelnen Sensor oder eine Anordnung mehrerer Sensoren umfassen, zum Beispiel die nachfolgend noch genannten Sensoren der Servicestation.
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So können als Zustandssignale zum Beispiel Beschleunigungssignale oder andere die Vibrationen des Kleinluftfahrzeugs charakterisierende Signale erfasst werden. Hierdurch können insbesondere Unwucht-Erscheinungen an den Antrieben erkannt werden. Auswirkungen von Schäden und Verschleiß gehen nämlich oft mit verändertem Änderungs- oder Übertragungsverhalten von mechanischen Schwingungen durch die Antriebe des Kleinluftfahrzeuges einher. Daher kann die Erfindung beispielsweise Beschleunigungssensoren zur Schadensfrüherkennung nutzen. Viele Schäden entwickeln sich über eine lange Zeit, bis sie tatsächlich zu einem Ausfall einer Komponente des Kleinluftfahrzeugs führen. Daher ist eine in regelmäßigen oder in unregelmäßigen Abständen durchgeführte Überprüfung des Kleinluftfahrzeugs vorteilhafter als das aus dem Stand der Technik bekannte kontinuierliche Monitoring mit bordeigenen Sensoren des Kleinluftfahrzeugs.
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Durch die Überwachung des Gewichts des Kleinluftfahrzeugs kann festgestellt werden, ob Teile des Kleinluftfahrzeugs seit dem letzten Besuch der Servicestation verloren gegangen sind. Auch dies deutet auf Schäden und/oder Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs hin.
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Ferner können durch Kamerabilder der Zustand des Kleinluftfahrzeugs optisch ausgewertet werden und auf diese Weise mittels Bilderkennung automatisiert Schäden erkannt werden. Die Kamerabilder können insbesondere auch Teile des in Betrieb gesetzten Antriebssystems erfassen, sodass durch dynamische Bildauswertung Schäden wie zum Beispiel Unwuchten oder ungleichmäßiges Verhalten des Kleinluftfahrzeugs erfasst werden können.
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Die Kamerabilder können auch Thermokamerabilder sein. Auf diese Weise kann das Erwärmungsverhalten des Kleinluftfahrzeugs ebenfalls mit Erwartungswerten verglichen werden. Beispielsweise kann erkannt werden, dass bei mehreren Antriebsmotoren ein Antriebsmotor heißer wird als die übrigen, sodass vermutet werden kann, dass dieser Antriebsmotor beschädigt ist.
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Durch Auswertung akustischer Geräusche und/oder Körperschall des Kleinluftfahrzeugs können weitere charakteristische Zustandssignale geprüft werden, die weitere Möglichkeiten der Schadensfrüherkennung bieten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kleinluftfahrzeug in vorgeschriebenen regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Serviceintervallen der Servicestation zugeführt wird. Beispielsweise kann je nach Typ oder Bauart des Kleinluftfahrzeugs ein spezieller Serviceplan aufgestellt werden, in dem die Serviceintervalle festgelegt sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kleinluftfahrzeug senkrecht start- und landefähig ist, wobei das Kleinluftfahrzeug der Servicestation zugeführt wird, indem es auf der Wartungsplattform landet und nach Durchführung der Überprüfung von der Wartungsplattform wieder startet. Hierdurch wird eine voll automatische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter gefördert.
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Das Kleinluftfahrzeug kann beispielsweise ein Multicopter sein, z.B. ein Quadrocopter, ein Hexacopter oder ein Oktocopter. Das Kleinluftfahrzeug kann insbesondere mehrere Propellerantriebe aufweisen. Das Kleinluftfahrzeug unterscheidet sich von größeren unbemannten Luftfahrzeugen, wie zum Beispiel militärischen Drohnen, insbesondere durch seine geringe Baugröße und sein geringeres Gewicht. So kann das Kleinluftfahrzeug beispielsweise ein Gewicht (einschließlich Nutzlast) von weniger als 25 kg aufweisen, oder weniger als 10 kg.
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Die zuvor erläuterten Verfahrensschritte können zumindest weitgehend automatisch durch die Servicestation durchgeführt werden. So kann die Servicestation beispielsweise die vorgeschriebenen Serviceintervalle überwachen und automatisch eine Mitteilung erzeugen, wenn ein Kleinluftfahrzeug einer Überprüfung zugeführt werden muss. Die Servicestation kann auch automatisch ein Servicekommando an ein Kleinluftfahrzeug senden, mit dem das Kleinluftfahrzeug aufgefordert wird, an der Servicestation zu landen. Das Kleinluftfahrzeug weist eine entsprechende Programmierung auf, sodass es das Servicekommando erkennt und dementsprechend bei Empfang des Servicekommandos an der Servicestation landet.
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Die Servicestation kann außerdem zur Durchführung des Schritts c) des Anspruchs 1 ein Antriebsaktivierungskommando an das an der Servicestation eingeordnete Kleinluftfahrzeug senden. Hierdurch wird das Kleinluftfahrzeug aufgefordert, wenigstens ein Antriebssystem des Kleinluftfahrzeugs in Betrieb zu setzen. Auch hier erkennt das Kleinluftfahrzeug das Antriebsaktivierungskommando und setzt dementsprechend sein Antriebssystem gemäß dem Antriebsaktivierungskommando in Betrieb. Das Antriebsaktivierungskommando kann dabei auch beispielsweise den zuvor erläuterten Prüfzyklus umfassen.
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Die Servicestation kann weitere der genannten Verfahrensschritte automatisch ausführen, z.B. die Schritte d) und/oder e) des Anspruchs 1.
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Hierzu kann die Servicestation eine Auswerteeinrichtung aufweisen, die einen Rechner beinhaltet. Der Rechner kann zur Ausführung eines Computerprogramms eingerichtet sein. Die Auswerteeinrichtung kann dabei die zuvor erwähnte Steuervorrichtung zur Übertragung der Kommandos an das Kleinluftfahrzeug beinhalten.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird daher auch gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Servicestation zur Durchführung des Verfahrens der zuvor erläuterten Art, wobei die Servicestation zur Erfassung und Auswertung von Zustandssignalen von unbemannten Kleinluftfahrzeugen eingerichtet ist, wobei die Servicestation wenigstens einen Zustandssensor aufweist, der zur Erfassung der Zustandssignale des Kleinluftfahrzeugs eingerichtet ist, wobei als Zustandssignale wenigstens Vibrationssignale, akustische Geräusche und/oder Körperschall des Kleinluftfahrzeugs erfasst werden, wobei die Servicestation ferner eine Auswerteeinrichtung aufweist, die zur Auswertung der Zustandssignale und zur Bestimmung von Schäden und/oder Verschleiß an dem Kleinluftfahrzeug eingerichtet ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die Servicestation kann insbesondere zur vollautomatischen Durchführung eines Verfahrens der zuvor genannten Art eingerichtet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Zustandssensor ein Beschleunigungssensor, ein Vibrationssensor, ein Körperschallsensor, ein Gewichtssensor, ein Kamerasensor, ein Thermokamerasensor und/oder ein akustischer Sensor ist. Dies erlaubt eine umfassende Überprüfung des Kleinluftfahrzeugs im Hinblick auf unterschiedliche Zustandssignale. Der wenigstens eine Zustandssensor kann somit einen, mehrere oder alle der genannten Sensoren umfassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Servicestation eine Wartungsplattform aufweist, auf der das zu überprüfende Kleinluftfahrzeug anzuordnen ist, wobei die Wartungsplattform Fixiermittel zum Fixieren des Kleinluftfahrzeugs an der Wartungsplattform aufweist. Dies erlaubt eine sichere Fixierung des Kleinluftfahrzeugs während der Durchführung der Überprüfung. Die Fixiermittel können beispielsweise automatisch betätigbare Fixiermittel sein, sodass die Servicestation vollautomatisch das auf der Wartungsplattform platzierte Kleinluftfahrzeug damit fixiert und nach Durchführung der Überprüfung wieder frei gibt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- 1 - den Ablauf von Überprüfungen von unbemannten Kleinluftfahrzeugen und
- 2 - die Durchführung einer Überprüfung eines Kleinluftfahrzeugs an einer Servicestation.
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Die 1 zeigt mehrere unbemannte Kleinluftfahrzeuge 1, 2, 3, 4. Das Kleinluftfahrzeug 3 befindet sich gerade an einer Servicestation 5 und wird dort durch das erfindungsgemäße Verfahren überprüft. Die Kleinluftfahrzeuge 1 und 2 befinden sich noch im Anflug und werden einer Überprüfung einer Servicestation unterzogen, sobald das Kleinluftfahrzeug 3 die Servicestation 5 verlassen hat. Das Kleinluftfahrzeug 4 wurde bereits an der Servicestation 5 überprüft und fliegt davon fort. Da die Überprüfung des Kleinluftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel wenig Zeit beansprucht, zum Beispiel nur wenige Minuten, stellt insbesondere bei automatischer Durchführung eine regelmäßige Überprüfung auch einer größeren Flotte von Kleinluftfahrzeugen kein wesentliches Problem dar. Insbesondere ist für die Durchführung von Überprüfungen an einer Vielzahl von Kleinluftfahrzeugen nur eine relativ geringe Anzahl von Servicestationen erforderlich.
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Die 2 zeigt weitere Details der Durchführung einer Überprüfung eines Kleinluftfahrzeugs 3 an der Servicestation 5. Die Servicestation 5 weist eine Wartungsplattform 50 auf, die zum Beispiel in Form einer biegesteifen Platte ausgeführt sein kann. Die Wartungsplattform 5 ist über Lagerungselemente 57 auf einer Lagerungsfläche gelagert, zum Beispiel auf dem Boden. Die Lagerungselemente 57 können zum Beispiel Endkopplungsdämpfer aufweisen, zum Beispiel in Form von Gummipuffern, um hochfrequente Anregungen der Wartungsplattform 50 von der Umgebung abzukoppeln. Alternativ oder zusätzlich können die Kopplungselemente 57 auch einen oder mehrere Zustandssensoren aufweisen, zum Beispiel einen Kraftsensor oder Gewichtssensor zur Gewichtserfassung des Kleinluftfahrzeugs, oder einen Vibrationssensor.
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An der Wartungsplattform 50 ist außerdem ein Zustandssensor 51 angeordnet, beispielsweise ein Beschleunigungssensor oder ein Körperschallsensor. Die vom Zustandssensor 51 und gegebenenfalls weiteren Zustandssensoren 57 erzeugten Zustandssignale 52 werden einer Auswerteeinrichtung 53 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 53 kann beispielsweise einen Rechner umfassen, der ein Computerprogramm ausführt. Mittels des Computerprogramms können die erläuterten Verfahrensschritte durchgeführt werden.
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Das Kleinluftfahrzeug 3 weist ein Antriebssystem 30 mit mehreren Antriebsmotoren auf, die jeweilige Propeller antreiben. Zur Durchführung der Überprüfung des Kleinluftfahrzeugs 3 gibt die Auswerteeinrichtung 53 ein Antriebsaktivierungskommando 54 an das Kleinluftfahrzeug 3 ab, durch das das Kleinluftfahrzeug 3 aufgefordert wird, das Antriebssystem 30 in einem inversen Betriebsmodus in Betrieb zu setzen. Sodann wird durch das Antriebssystem 30 eine zu der Wartungsplattform 50 gerichtete Druckkraft 31 erzeugt.
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Die Auswerteeinrichtung 53 erfasst die Zustandssignale 52 während des Betriebs des Antriebssystems 30 und wertet diese aus, zum Beispiel indem ein Zeitdiagramm 55 von Beschleunigungswerten a erstellt wird und daraus ein Frequenzspektrum 56 von Frequenzen u) berechnet wird. Diese ausgewerteten Zustandssignale gemäß den Diagrammen 55 und 56 können dann mit Erwartungswerten verglichen werden, das heißt mit entsprechenden Diagrammen, die in einem schadensfreien Neuzustand des Kleinluftfahrzeugs 3 oder eines baugleichen Kleinluftfahrzeug erfasst wurden.
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Werden hierbei besondere Abweichungen festgestellt, wird auf das Vorliegen von Schäden und/oder Verschleiß des Kleinluftfahrzeugs 3 geschlossen und das Kleinluftfahrzeug 3 einer Reparaturstation zugeführt. Insbesondere das Fehlen oder übermäßige Verstärken bestimmter Frequenzen oder Frequenzanteile im Frequenzspektrum 56 deutet auf das Vorliegen von Schäden und oder Verschleiß hin.
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Die 2 zeigt eine optionale Erweiterung in Form von Fixiermitteln 59, mit denen das Kleinluftfahrzeug 3 automatisch an der Wartungsplattform 5 fixiert werden kann. Die Fixiermittel 59 können bspw. durch einen Aktuator automatisch geöffnet und geschlossen werden. Die Aktuatoren können von der Auswerteeinrichtung 53 gesteuert werden.
