DE102018125992A1 - Missile and method for controlling a missile - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Flugkörper umfassend zumindest zwei Flugkörpermodule (2a, 2b), die jeweils zumindest einen Propellerantrieb (3), vorzugsweise zumindest ein Paar von Propelleranrieben (3), aufweisen und zur Bildung des Flugkörpers (1) miteinander mechanisch gekoppelt sind, wobei jedes Flugkörpermodul (2a, 2b) eine Flugsteuerungseinheit (4) aufweist, die jeweils zur Steuerung von Flugfunktionen des Flugkörpers (1) ausgebildet ist, wobei die Flugkörpermodule (2a, 2b) zumindest steuerungstechnisch miteinander über zumindest eine Kommunikations- und Steuerungsverbindung (5) gekoppelt sind, wobei die Flugkörpermodule (2a, 2b) über die Kommunikations- und Steuerungsverbindung (5) zum Austausch von Informationen ausgebildet sind, und zwar derart, dass die Flugsteuerungseinheiten (4) mittels einer Kommunikation untereinander zur Festlegung einer Flugsteuerungseinheit (4) eines Flugkörpermoduls (2a, 2b) als Master-Flugsteuerungseinheit ausgebildet sind, wobei die Master-Flugsteuerungseinheit dazu konfiguriert ist, Steuerungsinformationen für sämtliche Flugkörpermodule (2a, 2b) bereitzustellen, so dass Flugfunktionen des Flugkörpers (1) durch die Master-Flugsteuerungseinheit steuerbar sind.The invention relates to a missile comprising at least two missile modules (2a, 2b), each of which has at least one propeller drive (3), preferably at least one pair of propeller drives (3), and which are mechanically coupled to form the missile (1), each Missile module (2a, 2b) has a flight control unit (4), which is designed to control flight functions of the missile (1), wherein the missile modules (2a, 2b) are coupled to one another at least in terms of control technology via at least one communication and control connection (5) The missile modules (2a, 2b) are designed to exchange information via the communication and control connection (5), in such a way that the flight control units (4) communicate with one another to define a flight control unit (4) of a missile module (2a , 2b) are designed as a master flight control unit, the master flight flight control unit is configured to provide control information for all missile modules (2a, 2b) so that flight functions of the missile (1) can be controlled by the master flight control unit.
Description
Die Erfindung betrifft einen Flugkörper und ein Verfahren zum Steuern eines solchen Flugkörpers.The invention relates to a missile and a method for controlling such a missile.
Speziell bei Flugkörpern stellt die Ausfallsicherheit ein wesentliches Kriterium dar, da Ausfälle von bestimmten Komponenten, beispielsweise der im Flugkörper befindlichen Flugteuerungseinheit, einen Absturz des Flugkörpers zur Folge haben können.Reliability, particularly in the case of missiles, is an important criterion since failures of certain components, for example the flight control unit located in the missile, can result in the missile falling.
Bei herkömmlichen, bemannten Flugzeugen wird eine Ausfallsicherheit durch mehrfach redundante Systeme erreicht. Beim Ausfall eines Systems wird automatisch oder manuell auf ein zweites System umgeschaltet, das dann die Aufgaben des ausgefallenen Systems übernimmt.In conventional, manned aircraft, reliability is achieved by means of multiple redundant systems. If one system fails, the system switches automatically or manually to a second system, which then takes over the tasks of the failed system.
Speziell bei unbemannten Flugkörpern, beispielsweise Drohnen, ist die Ausfallsicherheit ein kritischer Parameter, da diese häufig auch in die Nähe von Objekten (z.B. Straßen, Gebäude, öffentliche Plätze mit Personen) geflogen werden, bei denen ein Absturz Personenschäden bzw. Schäden an den Objekten hervorrufen kann.Reliability is a critical parameter, especially in the case of unmanned missiles, such as drones, since these are often flown in the vicinity of objects (e.g. streets, buildings, public places with people) where a fall causes personal injury or damage to the objects can.
Zudem werden Flugkörper zunehmend auch in einem niedrigen Preissegment angeboten, so dass die Erhöhung der Ausfallsicherheit mit begrenztem Kostenaufwand zu erfolgen hat.In addition, missiles are increasingly being offered in a low price segment, so that the increase in reliability has to be carried out at a limited cost.
Eine weitere Anforderung an einen Flugkörper besteht darin, diesen auf verschiedene Anforderungen flexibel adaptieren zu können.Another requirement for a missile is to be able to flexibly adapt it to different requirements.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Flugkörper anzugeben, der einen variablen Einsatzbereich aufweist und eine hohe Ausfallsicherheit bei begrenztem Kostenaufwand bietet.Proceeding from this, it is the object of the invention to provide a missile which has a variable area of application and offers a high level of reliability with limited costs.
Die Aufgabe wird durch einen Flugkörper mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Verfahren zur Steuerung eines Flugkörpers ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 18.The object is achieved by a missile with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Flugkörper. Der Flugkörper ist modular aufgebaut und umfasst zumindest zwei Flugkörpermodule, die jeweils zumindest einen Propellerantrieb, vorzugsweise zumindest ein Paar von Propellerantrieben, aufweisen und zur Bildung des Flugkörpers miteinander mechanisch gekoppelt sind. Die Flugkörpermodule sind insbesondere lösbar miteinander gekoppelt, so dass der Flugkörper durch Hinzufügen bzw. Herauslösen von Flugkörpermodulen erweitert bzw. verkleinert werden kann.According to a first aspect, the invention relates to a missile. The missile is of modular construction and comprises at least two missile modules, each of which has at least one propeller drive, preferably at least one pair of propeller drives, and which are mechanically coupled to form the missile. The missile modules are in particular detachably coupled to one another, so that the missile can be expanded or reduced by adding or detaching missile modules.
Jedes Flugkörpermodul weist eine Flugsteuerungseinheit auf, die jeweils zur Steuerung von Flugfunktionen des Flugkörpers ausgebildet ist. In anderen Worten ist die Flugsteuerungseinheit damit nicht nur in der Lage, das jeweilige Flugkörpermodul zu steuern, in dem die Flugsteuerungseinheit vorgesehen ist, sondern auch die weiteren Flugkörpermodule des Flugkörpers.Each missile module has a flight control unit, which is designed to control flight functions of the missile. In other words, the flight control unit is thus not only able to control the respective missile module in which the flight control unit is provided, but also the further missile modules of the missile.
Die Flugkörpermodule sind zumindest steuerungstechnisch miteinander über zumindest eine Kommunikations- und Steuerungsverbindung gekoppelt. Die Flugkörpermodule sind über die Kommunikations- und Steuerungsverbindung zum Austausch von Informationen ausgebildet, und zwar derart, dass die Flugsteuerungseinheiten mittels einer Kommunikation untereinander zur Festlegung einer Flugsteuerungseinheit eines Flugkörpermoduls als Master-Flugsteuerungseinheit ausgebildet sind. In anderen Worten wird unter den Flugkörpermodulen, die zur Bildung des Flugkörpers miteinander gekoppelt sind, ausgehandelt, welches Flugkörpermodul die Master-Flugsteuerungseinheit bereitstellt.The missile modules are coupled to one another at least in terms of control technology via at least one communication and control connection. The missile modules are designed to exchange information via the communication and control connection, specifically in such a way that the flight control units are designed as master flight control units by means of communication with one another to define a flight control unit of a missile module. In other words, among the missile modules that are coupled to form the missile, which missile module provides the master flight control unit is negotiated.
Die Master-Flugsteuerungseinheit ist dazu konfiguriert, Steuerungsinformationen, nachfolgend auch als Flugsteuerungsinformationen bezeichnet, für sämtliche Flugkörpermodule bereitzustellen, so dass Flugfunktionen des gesamten Flugkörpers durch die Master-Flugsteuerungseinheit steuerbar sind.The master flight control unit is configured to provide control information, hereinafter also referred to as flight control information, for all missile modules, so that flight functions of the entire missile can be controlled by the master flight control unit.
Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Flugkörpers besteht darin, dass dieser durch seinen modularen Aufbau bzgl. dessen Größe und Leistung skaliert werden kann. Darüber hinaus bietet die Nutzung einer Flugsteuerungseinheit eines Flugkörpermoduls den technischen Vorteil, dass eine Steuerung des gesamten Flugkörpers durch eine einzige Flugsteuerungseinheit eines Flugkörpermoduls möglich ist.The technical advantage of the missile according to the invention is that its size and performance allow it to be scaled due to its modular structure. In addition, the use of a flight control unit of a missile module offers the technical advantage that the entire missile can be controlled by a single flight control unit of a missile module.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Master-Flugsteuerungseinheit zur alleinigen Steuerung der Flugfunktionen des Flugkörpers ausgebildet. In anderen Worten werden die Steuerungsinformationen, die zur Steuerung des Flugkörpers nötig sind, ausschließlich von der Master-Flugsteuerungseinheit bereitgestellt. Dadurch können die Flugsteuerungseinheiten der anderen Flugkörpermodule, die nicht als Master-Flugsteuerungseinheit bestimmt wurden, beispielsweise in einem Stand-by-Modus betrieben oder gänzlich deaktiviert werden. Vorzugsweise laufen die Flugsteuerungseinheiten der anderen Flugkörpermodule parallel mit, d.h. erzeugen auch Steuerungsinformationen, die zur Überwachung der Funktionalität der Master-Flugsteuerungseinheit verwendet werden. Beispielsweise werden die von der Master-Flugsteuerungseinheit bereitgestellten Steuerungsinformationen mit den Steuerungsinformationen der anderen Flugkörpermodule verglichen. Durch den Vergleich kann festgestellt werden, ob die von der Master-Flugsteuerungseinheit bereitgestellten Steuerungsinformationen von den durch die anderen Flugmodulen bereitgestellten Steuerungsinformationen abweichen, was auf einen Fehler bei der Master-Flugsteuerungseinheit hindeuten würde.According to one embodiment, the master flight control unit is designed for sole control of the flight functions of the missile. In other words, the control information required to control the missile is provided exclusively by the master flight control unit. As a result, the flight control units of the other missile modules, which were not determined as the master flight control unit, can be operated, for example, in a standby mode or can be deactivated entirely. The flight control units of the other missile modules preferably run in parallel, ie also generate control information which is used to monitor the functionality of the master flight control unit. For example, the control information provided by the master flight control unit is combined with the Control information of the other missile modules compared. The comparison can determine whether the control information provided by the master flight control unit differs from the control information provided by the other flight modules, which would indicate an error in the master flight control unit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Flugsteuerungseinheiten der jeweiligen Flugkörpermodule zumindest funktional identisch ausgebildet. Damit kann sichergestellt werden, dass die Flugsteuerungseinheiten sämtlicher Flugkörpermodule die gleiche Steuerungsfunktionalität bereitstellen können, so dass die Flugsteuerungseinheit eines jeden Flugkörpermoduls als Master-Flugsteuerungseinheit ausgewählt werden kann.According to one exemplary embodiment, the flight control units of the respective missile modules are at least functionally identical. This can ensure that the flight control units of all missile modules can provide the same control functionality, so that the flight control unit of each missile module can be selected as the master flight control unit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Flugsteuerungseinheiten der jeweiligen Flugkörpermodule bezüglich der in den Flugsteuerungseinheiten verwendeten Hardware und Software identisch ausgebildet. Dadurch kann der Aufwand bei der Entwicklung der Flugkörpermodule wesentlich reduziert werden.According to one exemplary embodiment, the flight control units of the respective missile modules are designed identically with regard to the hardware and software used in the flight control units. This can significantly reduce the effort involved in developing the missile modules.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Flugsteuerungseinheiten der Flugkörpermodule jeweils mehrere Funktionsebenen auf, wobei den Funktionsebenen jeweils zumindest teilweise gleiche Steuerungsfunktionalität zugeordnet ist und wobei die Flugsteuerungseinheit selektiv basierend auf einer dieser Funktionsebenen betreibbar ist. Die Funktionsebenen können beispielsweise physisch getrennte Funktionsbereiche in der Flugsteuerungseinheit sein, wobei es ausreichend ist, einen Funktionsbereich zu aktivieren, um die Steuerfunktionalität für den Flugkörper bereitzustellen. Durch die Bereitstellung mehrerer Funktionsebenen innerhalb einer Flugsteuerungseinheit wird eine hohe Ausfallsicherheit der Flugsteuerungseinheit erreicht.According to one exemplary embodiment, the flight control units of the missile modules each have a plurality of functional levels, the functional levels in each case being assigned at least partially the same control functionality and the flight control unit being selectively operable on the basis of one of these functional levels. The functional levels can be, for example, physically separate functional areas in the flight control unit, it being sufficient to activate a functional area in order to provide the control functionality for the missile. By providing several functional levels within a flight control unit, a high level of reliability of the flight control unit is achieved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen zumindest einige Funktionsebenen eine eigenständige Steuerungshardware und eine eigenständige Steuerungssoftware auf. In anderen Worten sind zumindest einige Funktionsebenen sowohl hinsichtlich der verwendeten Hardware als auch hinsichtlich der verwendeten Software voneinander unabhängig. So kann beispielsweise in den hierarchisch gesehen oberen Funktionsebenen pro Funktionsebene ein eigenständiger Prozessor und/oder Mikrokontroller bzw. eine eigenständige Speichereinheit sowie vorzugsweise auch ein eigenständiger Flugregler und eine eigenständige Sensoreinheit zur Bestimmung der Fluglage verwendet werden. Die unterste Funktionsebene kann beispielsweise als analoge Funktionsebene bzw. als analoger Flugregler ausgebildet sein. Dadurch kann die Ausfallsicherheit der Flugsteuerungseinheit weiter erhöht werden.According to one exemplary embodiment, at least some functional levels have independent control hardware and independent control software. In other words, at least some functional levels are independent of one another both with regard to the hardware and the software used. For example, an independent processor and / or microcontroller or an independent memory unit and preferably also an independent flight controller and an independent sensor unit can be used to determine the flight attitude in the hierarchically viewed upper functional levels for each functional level. The lowest function level can be designed, for example, as an analog function level or as an analog flight controller. This can further increase the reliability of the flight control unit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Steuerungshardware der einzelnen Funktionsebenen der Flugsteuerungseinheiten und vorzugsweise auch die Steuerungssoftware der einzelnen Funktionsebenen der Flugsteuerungseinheiten (abgesehen von einer untersten Funktionsebene, die als analoge Funktionsebene bzw. als analoger Flugregler ausgebildet ist) jeweils unterschiedlich. So kann beispielsweise die Flugsteuerungshardware der einzelnen Funktionsebenen von unterschiedlichen Herstellern stammen. Zusätzlich oder alternativ kann die Flugsteuerungssoftware auf einem anderen Programmcode beruhen und vorzugsweise auch von einem anderen Hersteller stammen. Dadurch lassen sich systematische Fehler wirksam vermeiden und die Ausfallsicherheit steigern.According to one exemplary embodiment, the control hardware of the individual functional levels of the flight control units and preferably also the control software of the individual functional levels of the flight control units are different (apart from a lowest functional level, which is designed as an analog functional level or as an analog flight controller). For example, the flight control hardware of the individual functional levels can come from different manufacturers. Additionally or alternatively, the flight control software can be based on a different program code and preferably also come from a different manufacturer. This effectively prevents systematic errors and increases reliability.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind zumindest zwei Funktionsebenen vorgesehen, wobei die erste Funktionsebene eine hierarchisch gesehen höhere Funktionsebene bildet als eine zweite, weitere Funktionsebene und wobei die erste Funktionsebene einen größeren Steuerungsfunktionsumfang aufweist als die eine zweite Funktionsebene. Vorzugsweise wird die Flugsteuerungseinheit zunächst in der ersten Funktionsebene betrieben. Erst dann, wenn diese einen Fehler aufweist oder gänzlich ausfällt, wird die zweite Funktionsebene aktiviert. Damit kann die Flugsteuerungseinheit, sofern in der ersten Funktionsebene ein Fehler auftritt oder diese ausfällt, auf der zweiten Funktionsebene mit geringerem Steuerungsfunktionsumfang weiterbetrieben werden.According to one exemplary embodiment, at least two functional levels are provided, the first functional level forming a hierarchically higher functional level than a second, further functional level and the first functional level having a greater control functional scope than the second functional level. The flight control unit is preferably first operated in the first functional level. The second function level is only activated when it has an error or fails entirely. In this way, if an error occurs or fails in the first functional level, the flight control unit can continue to be operated on the second functional level with a smaller range of control functions.
Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Funktionsebenen vorgesehen sein können und/oder die Funktionsebenen zumindest teilweise gleichen Steuerungsfunktionsumfang aufweisen können. So können beispielsweise die höchste und die zweithöchste Funktionsebene den gleichen Steuerungsfunktionsumfang aufweisen und erst die darunter liegende nächste Funktionsebene kann einen gegenüber diesen oberen Funktionsebenen eingeschränkten Funktionsumfang aufweisen.It goes without saying that more than two functional levels can also be provided and / or the functional levels can at least partially have the same control functional scope. For example, the highest and the second highest functional level can have the same control functional scope and only the next functional level underneath can have a limited functional scope compared to these upper functional levels.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist jedes Flugkörpermodul, vorzugsweise die jeweiligen Funktionsebenen der Flugsteuerungseinheit, ein Überwachungssystem auf, das zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Flugsteuerungseinheit dieses Flugkörpermoduls ausgebildet ist. Das Überwachungssystem kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Fehler bzw. Teil- oder Totalausfälle einer Funktionsebene der Flugsteuerungseinheit festzustellen. Dadurch kann durch das Überwachungssystem die Flugsteuerungseinheit automatisch überwacht werden.According to one exemplary embodiment, each missile module, preferably the respective functional levels of the flight control unit, has a monitoring system which is designed to assess the functionality of the flight control unit of this missile module. The monitoring system can be designed, for example, to determine errors or partial or total failures of a functional level of the flight control unit. As a result, the flight control unit can be monitored automatically by the monitoring system.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinheit dazu ausgebildet, ein Umschalten von einer ersten Funktionsebene in eine zweite Funktionsebene zu bewirken. Dadurch kann mittels der Überwachungseinheit automatisch ein Verlagern der Steuerungsaufgaben von der ersten Funktionsebene in eine weitere Funktionsebene erzielt werden. Dabei kann das Umschalten zwischen den Funktionsebenen innnerhalb einer Flugsteuerungseinheit eines Flugkörpermoduls bewirkt werden oder die Flugsteuerungseinheit eines anderen Flugkörpermoduls übernimmt die Flugsteuerungsaufgaben, d.h. bildet dann die Master-Flugsteuerungseinheit. Vorzugsweise wird auch beim Verlagern der Flugsteuerungsaufgaben in die Flugsteuerungseinheit eines anderen Flugkörpermoduls eine hierarchisch niedrigere Funktionsebene verwendet, obwohl die erste Funktionsebene in dieser Flugsteuerungseinheit noch funktionsfähig ist. Dadurch kann über einen Vergleich der Flugsteuerungsinformationen, die von den jeweiligen hierarchisch gleichen Funktionsebenen der Flugsteuerungseinheiten der Flugkörpermodule bereitgestellt werden, die als Master-Flugsteuerungseinheit aktive Flugsteuerungseinheit überwacht werden. According to one embodiment, the monitoring unit is designed to switch over from a first functional level to a second functional level. As a result, the control unit can automatically move the control tasks from the first functional level to a further functional level. The switching between the functional levels can be effected within a flight control unit of a missile module or the flight control unit of another missile module takes over the flight control tasks, ie then forms the master flight control unit. Preferably, a hierarchically lower functional level is also used when moving the flight control tasks to the flight control unit of another missile module, although the first functional level in this flight control unit is still functional. As a result, the flight control unit active as the master flight control unit can be monitored by comparing the flight control information provided by the respective hierarchically identical functional levels of the flight control units of the missile modules.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Flugkörpermodule, vorzugsweise die jeweiligen Funktionsebenen der Flugsteuerungseinheit, jeweils eine Sensoreinheit mit zumindest einem Sensor zur Messung von die Fluglage bestimmenden Informationen auf. Die Sensoreinheit kann insbesondere einen oder mehrere Sensoren zur Messung der Beschleunigung in unterschiedlichen Raumrichtungen und einen oder mehrere Sensoren zur Messung der Winkelbeschleunigung um eine oder mehrere Raumachsen aufweisen. Dadurch kann jedes Flugkörpermodul, insbesondere jede Funktionsebene der Flugsteuerungseinheit, Messinformationen bereitstellen, die zur Auswertung der Fluglage des Flugkörpers herangezogen werden können.According to one embodiment, the missile modules, preferably the respective functional levels of the flight control unit, each have a sensor unit with at least one sensor for measuring information determining the flight attitude. The sensor unit can in particular have one or more sensors for measuring the acceleration in different spatial directions and one or more sensors for measuring the angular acceleration about one or more spatial axes. As a result, each missile module, in particular each functional level of the flight control unit, can provide measurement information that can be used to evaluate the flight position of the missile.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Master-Flugsteuerungseinheit eines Flugkörpermoduls dazu ausgebildet ist, Sensorinformationen der Sensoreinheiten mehrerer Flugkörpermodule zu empfangen, zu verarbeiten und basierend darauf Steuerungsinformationen zu generieren. Vorzugsweise werden die Sensorinformationen unterschiedlicher Flugkörpermodule fusioniert und basierend auf den fusionierten Sensorinformationen werden die Steuerungsinformationen erzeugt.According to one exemplary embodiment, the master flight control unit of a missile module is designed to receive sensor information from the sensor units of a plurality of missile modules, to process it and to generate control information based thereon. The sensor information of different missile modules are preferably fused and the control information is generated based on the fused sensor information.
Alternativ ist es möglich, dass die Steuerungsinformationen lediglich basierend auf Sensorinformationen eines einzelnen Flugkörpermoduls erzeugt werden.Alternatively, it is possible for the control information to be generated only on the basis of sensor information from an individual missile module.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Flugkörpermodule jeweils zumindest einen Energiespeicher, insbesondere einen wiederaufladbaren Akku, auf. Vorzugsweise weisen sämtliche Flugkörpermodule jeweils einen eigenen Energiespeicher auf. Dadurch kann der zum Betrieb des Flugkörpers nötige Energiespeicher über mehrere Flugkörpermodule verteilt werden, was die Flugeigenschaften des Flugkörpers verbessert.According to one exemplary embodiment, the missile modules each have at least one energy store, in particular a rechargeable battery. All missile modules preferably each have their own energy store. As a result, the energy store required for the operation of the missile can be distributed over a plurality of missile modules, which improves the flight properties of the missile.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Energiespeicher der Flugkörpermodule untereinander zum Austausch elektrischer Energie gekoppelt. Diese Kopplung kann beispielsweise über elektrische Leitungen erfolgen, die die Energiespeicher der Flugkörpermodule miteinander elektrisch verbinden. Dadurch ist es möglich, dass die örtlich verteilten Energiespeicher unabhängig davon, wie hoch der Energieverbrauch in dem jeweiligen Flugkörpermodul ist, gleichmäßig entladen werden.According to one exemplary embodiment, the energy stores of the missile modules are coupled to one another for the exchange of electrical energy. This coupling can take place, for example, via electrical lines which electrically connect the energy stores of the missile modules to one another. This makes it possible for the locally distributed energy stores to be discharged uniformly, regardless of how high the energy consumption in the respective missile module is.
Weiterhin vorzugsweise ist ein Batteriemanagement-System vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, Auffälligkeiten bei den jeweiligen Energiespeichern der Flugkörpermodule zu erkennen und abhängig von den erkannten Auffälligkeiten zu reagieren. Beispielsweise kann für den Fall, dass ein Energiespeicher stärker entladen ist als ein anderer, ein Energieausgleich zwischen den Energiespeichern vollzogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein defekter Energiespeicher, beispielsweise im Falle eines Zellenkurzschlusses, elektrisch von den anderen Energiespeichern abgekoppelt werden.Furthermore, a battery management system is preferably provided, which is designed to detect abnormalities in the respective energy stores of the missile modules and to react depending on the detected abnormalities. For example, in the event that one energy store is more discharged than another, an energy balance between the energy stores can be carried out. Alternatively or additionally, a defective energy store, for example in the event of a cell short circuit, can be electrically decoupled from the other energy stores.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist jedes Flugkörpermodul einen Flugregler auf, der basierend auf von der Master-Flugsteuerungseinheit bereitgestellten Steuerungsinformationen angesteuert wird. Vorzugsweise werden von der Master-Flugsteuerungseinheit Steuerungsinformationen bereitgestellt, die an das jeweilige Flugkörpermodul bzw. den jeweiligen Flugregler in dem Flugkörpermodul eindeutig adressiert sind. Dadurch kann eine gezielte Steuerung der Antriebe des jeweiligen Flugkörpermoduls erreicht werden.According to one exemplary embodiment, each missile module has a flight controller, which is controlled based on control information provided by the master flight control unit. The master flight control unit preferably provides control information which is uniquely addressed to the respective missile module or the respective flight controller in the missile module. This enables targeted control of the drives of the respective missile module.
Vorzugsweise ist in jeder Funktionsebene der Flugsteuerungseinheit der Flugkörpermodule ein eigenständiger Flugregler vorgesehen, der durch die Steuerungsinformationen ansteuerbar ist. Dadurch kann die Ausfallsicherheit weiter erhöht werden.An independent flight controller, which can be controlled by the control information, is preferably provided in each functional level of the flight control unit of the missile modules. This can further increase reliability.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Flugkörpermodule jeweils in Alleinstellung nicht flugfähig. Erst durch die Kopplung von zumindest zwei Flugkörpermodulen wird ein flugfähiger Flugkörper gebildet.According to one embodiment, the missile modules are each not capable of flying in isolation. Only by coupling at least two missile modules is a flightable missile formed.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Flugkörpers, der mehrere mechanisch miteinander verbundene Flugkörpermodule aufweist. Die Flugkörpermodule umfassen jeweils zumindest einen Propellerantrieb und eine Flugsteuerungseinheit, die jeweils zur Steuerung von Flugfunktionen des Flugkörpers ausgebildet ist. Die Flugkörpermodule sind zumindest steuerungstechnisch miteinander über zumindest eine Kommunikations- und Steuerungsverbindung gekoppelt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Austauschen von Informationen zwischen den Flugsteuerungseinheiten der Flugkörpermodule und Bestimmen einer Flugsteuerungseinheit als Master-Flugsteuerungseinheit;
- - Generieren von Steuerungsinformationen für sämtliche Flugkörpermodule des Flugkörpers durch die Master-Flugsteueru ngseinheit;
- - Übertragen der Steuerungsinformationen zu den Flugsteuerungseinheiten der Flugkörpermodule; und
- - Steuern der Propellerantriebe der Flugkörpermodule basierend auf den Steuerungsinformationen.
- Exchanging information between the flight control units of the missile modules and designating a flight control unit as the master flight control unit;
- - Generation of control information for all missile modules of the missile by the master flight control unit;
- - transmitting the control information to the flight control units of the missile modules; and
- - Controlling the propeller drives of the missile modules based on the control information.
Unter „Flugkörper“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jegliches Flugobjekt verstanden, insbesondere bemannte oder unbemannte Flugobjekte. Der Flugkörper kann insbesondere ein ferngesteuerter Flugkörper sein, beispielsweise eine Drohne.“Missile” in the sense of the present invention means any flying object, in particular manned or unmanned flying objects. The missile can in particular be a remote-controlled missile, for example a drone.
Unter „modular aufgebauter Flugkörper“ wird ein Flugkörper verstanden, der aus zumindest zwei Flugkörpermodulen gebildet ist und der durch Hinzufügen bzw. Abnehmen von Flugkörpermodulen in Größe, Leistung und/oder Tragkraft skalierbar ist.“Modularly constructed missile” is understood to mean a missile which is formed from at least two missile modules and which can be scaled in size, power and / or load capacity by adding or removing missile modules.
Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.For the purposes of the invention, the terms “approximately”, “essentially” or “approximately” mean deviations from the respectively exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes which are insignificant for the function .
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.Further developments, advantages and possible uses of the invention also result from the following description of exemplary embodiments and from the figures. All of the features described and / or depicted, in themselves or in any combination, are fundamentally the subject of the invention, regardless of how they are summarized in the claims or their relationship. The content of the claims is also made part of the description.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 beispielhaft und schematisch ein aus zwei Flugkörpermodulen bestehender Flugkörper in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung; -
2 beispielhaft und schematisch ein aus zwei Flugkörpermodulen bestehender Flugkörper in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung; -
3 beispielhaft ein Flugkörper, bei dem die Flugkörpermodule in einer schematischen, funktionalen Blockdarstellung gezeigt sind; und -
4 beispielhaft und schematisch ein Blockschaltbild einer Flugsteuerungseinheit eines Flugkörpermoduls.
-
1 exemplary and schematic of a missile consisting of two missile modules in a first embodiment in a perspective view; -
2nd exemplary and schematic of a missile consisting of two missile modules in a second embodiment in a perspective view; -
3rd an example of a missile in which the missile modules are shown in a schematic, functional block diagram; and -
4th an exemplary and schematic block diagram of a flight control unit of a missile module.
Der Flugkörper
Die Flugmodule
Jedes Flugkörpermodul
Die Propellerantriebe
Die Propellerantriebe
Den einzelnen Propellerantrieben
Die Tragflächenanordnung
Vorzugsweise ist ein Flugkörpermodul
Wie zuvor ausgeführt, können mehrere Flugkörpermodule
Zwischen den Flugkörpermodulen
Vorzugsweise läuft die nicht als Master-Flugsteuerungseinheit fungierende Flugsteuerungseinheit
Die Kommunikations- und Steuerungsverbindung
Über die Kommunikations- und Steuerungsverbindung
Die Flugkörpermodule
Basierend auf den von der Sensoreinheit
Abhängig von der jeweiligen Konfiguration des Flugkörpers
Basierend auf den von einer oder mehreren Sensoreinheiten
Die Flugkörpermodule
Die Steuerungsinformationen werden insbesondere an das jeweilige Flugkörpermodul
Vorzugsweise weisen die Flugkörpermodule
Vorzugsweise weisen die Funktionsebenen
Vorzugsweise weisen die Funktionsebenen
Vorzugsweise weist die unterste Funktionsebene einen stark eingeschränkten Funktionsumfang auf. Dieser stark eingeschränkte Funktionsumfang kann beispielsweise dergestalt sein, dass die unterste Funktionsebene einen Steuerungsfunktionsumfang eines analogen Flugreglers oder ähnlich eines analogen Flugreglers bietet. Beispielsweise kann die unterste Funktionsebene derart ausgebildet sein, dass zumindest die horizontale Fluglage gehalten wird. Vorzugsweise kann die unterste Funktionsebene auch derart konfiguriert sein, dass der Flugkörper
Das Flugkörpermodul
Die Überwachungssysteme
Vorzugsweise weisen, abgesehen von einer etwaig vorgesehenen als analoger Flugregler ausgebildeten untersten Funktionsebene, die hierarchisch darüber liegenden Funktionsebenen jeweils zumindest einen Prozessor
Das Überwachungssystem
Vorzugsweise werden die Funktionsebenen
In einer bevorzugten Variante bilden die in unterschiedlichen Flugkörpermodulen
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.The invention has been described above using exemplary embodiments. It goes without saying that numerous changes and modifications are possible without thereby leaving the scope of protection defined by the patent claims.
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- FlugkörperMissile
- 2a, 2b2a, 2b
- FlugkörpermodulMissile module
- 2.12.1
- GrundkörperBasic body
- 33rd
- PropellerantriebPropeller drive
- 44th
- FlugsteuerungseinheitFlight control unit
- 4a, 4b4a, 4b
- FunktionsebeneFunctional level
- 55
- Kommunikations- und SteuerungsverbindungCommunication and control connection
- 66
- ÜberwachungssystemSurveillance system
- 77
- SensoreinheitSensor unit
- 88th
- EnergiespeicherEnergy storage
- 99
- FlugreglerFlight controller
- 1010th
- Verbindungconnection
- 1111
- TragflächenanordnungWing arrangement
- 11.111.1
- obere Tragflächeupper wing
- 11.211.2
- untere Tragflächelower wing
- 1212th
- KommunikationsschnittstelleCommunication interface
- LALA
- LängsachseLongitudinal axis
- PP
- Prozessorprocessor
- SS
- SpeichereinheitStorage unit
- QAQA
- QuerachseTransverse axis
Claims (18)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102018125992.1A DE102018125992A1 (en) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | Missile and method for controlling a missile |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102018125992.1A DE102018125992A1 (en) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | Missile and method for controlling a missile |
Publications (1)
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DE102018125992A1 true DE102018125992A1 (en) | 2020-04-23 |
Family
ID=70468579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102018125992.1A Withdrawn DE102018125992A1 (en) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | Missile and method for controlling a missile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018125992A1 (en) |
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-
2018
- 2018-10-19 DE DE102018125992.1A patent/DE102018125992A1/en not_active Withdrawn
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