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Die vorliegende Erfindung betrifft eine unbemannte Flugvorrichtung mit mehreren elektronischen Komponenten und einem Datenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind unbemannte Flugvorrichtungen, die auch als Drohnen bezeichnet werden, bekannt, bei denen verschiedene elektronische Komponenten über ein Datenübertragungssystem Daten miteinander austauschen können. Eine zentrale Steuereinheit steuert die Motoren und empfängt Daten von Sensoren. Das Datenübertragungssystem wird häufig auch als Bus-System bezeichnet.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Flugvorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Flugvorrichtung umfasst mehrere elektronische Komponenten und ein erstes Datenübertragungssystem. Die elektronischen Komponenten können beispielsweise eine zentrale Steuereinheit, Motoren, Sensoren und Datenübertragungsmittel umfassen. Die Datenübertragungsmittel können dabei zum drahtlosen Datenaustausch mit einer Bodenstation ausgebildet sein und auch als Funkmodul bezeichnet werden. Die Motoren können zum Antrieb von Rotoren der Flugvorrichtung ausgebildet sein. Die Sensoren können beispielsweise einen Luftdrucksensor, einen Temperatursensor und/oder einen GPS-Sensor umfassen.
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Die elektronischen Komponenten sind über das erste Datenübertragungssystem miteinander verbunden und dazu ausgebildet, über das erste Datenübertragungssystem Daten miteinander auszutauschen. Die Flugvorrichtung umfasst außerdem ein zweites Datenübertragungssystem. Die elektronischen Komponenten sind dazu ausgebildet, über das zweite Datenübertragungssystem die Daten miteinander auszutauschen. Dabei kann es sich insbesondere um die gleichen Daten handeln, die auch über das erste Datenübertragungssystem ausgetauscht werden. Es ist auch insbesondere möglich, dass die gleichen Daten gleichzeitig über das erste und das zweite Datenübertragungssystem ausgetauscht werden. Unter der Übertragung der gleichen Daten wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die gleichen Daten zwischen den gleichen elektronischen Komponenten ausgetauscht werden.
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Bei dem ersten Datenübertragungssystem kann es sich beispielsweise um einen seriellen Feldbus, insbesondere einen CAN-Bus, handeln.
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Die Verwendung des zweiten Datenübertragungssystems zur Übertragung der gleichen Daten ist vorteilhaft, falls im ersten Datenübertragungssystem ein Fehler auftritt. Beispielsweise könnte sich im ersten Datenübertragungssystem eine Steckverbindung während des Betriebs der Flugvorrichtung lockern. Falls dies geschieht, könnte eine Datenübertragung über das erste Datenübertragungssystem unmöglich werden. In diesem Fall können die Daten noch über das zweite Datenübertragungssystem übertragen werden. Die zu übertragenden Daten sind wichtig für die Betriebssicherheit. Ohne Datenübertragung können die Motoren nicht mehr gesteuert werden und/oder es werden keine Daten der Sensoren mehr empfangen und/oder eine Kommunikation mit einer Bodenstation wird unmöglich.
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Das erste Datenübertragungssystem wird mit einer Datenübertragungstechnik betrieben, die sich von einer Datenübertragungstechnik des zweiten Datenübertragungssystems unterscheidet. Unter der Datenübertragungstechnik wird dabei insbesondere die Bus-Art verstanden. Ein CAN-Bus verwendet beispielsweise im Sinne dieser Beschreibung eine andere Datenübertragungstechnik als ein DC-Bus. Die Datenübertragungstechnik kann sich beispielsweise in der Verkabelung, dem Übertragungsmedium und/oder einem verwendeten Datenübertragungsprotokoll unterscheiden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Datenübertragungssystem elektrisch leitfähige Drahtverbindungen umfassen, über die die elektronischen Komponenten miteinander verbunden sind. Das erste Datenübertragungssystem kann ausschließlich zur Datenübertragung über die Drahtverbindungen ausgebildet sein. Das zweite Datenübertragungssystem kann für eine drahtlose Datenübertragung ausgebildet sein. Es ist insbesondere möglich, dass das zweite Datenübertragungssystem ausschließlich für eine drahtlose Datenübertragung ausgebildet ist.
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Die Verwendung eines drahtgebundenen ersten Datenübertragungssystems und eines drahtlosen zweiten Datenübertragungssystems hat insbesondere den Vorteil, dass die Sicherheit weiter erhöht wird. Beim ersten Datenübertragungssystem bestehen Risiken, die beim zweiten Datenübertragungssystem nicht bestehen, wie zum Beispiel sich lockernde Steckverbindungen. Beim zweiten Datenübertragungssystem gibt es Risiken, die beim ersten Datenübertragungssystem nicht bestehen, wie zum Beispiel schwankende Signalqualität in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen.
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Durch die Verwendung der beiden unterschiedlichen Datenübertragungssystem wird die Abhängigkeit von den oben erwähnten Risiken verringert. Wenn sich beispielsweise eine Steckverbindung des ersten Datenübertragungssystems löst, können die Daten noch über das zweite Datenübertragungssystem übertragen werden. Wenn noch alle Steckverbindungen intakt sind, die drahtlose Datenübertragung aber gestört wird, können die Daten zuverlässig über das erste Datenübertragungssystem übertragen werden. Erst wenn sowohl das erste als auch das zweite Datenübertragungssystem beeinträchtigt werden, besteht ein Sicherheitsrisiko beim Betrieb der Flugvorrichtu ng.
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Es ist möglich, dass einem Benutzer durch ein Anzeigemittel, wie beispielsweise einer Leuchte, dargestellt wird, dass eines der Datenübertragungssysteme nicht zuverlässig funktioniert und die Daten nur noch über das andere Datenübertragungssystem übertragen werden. Der Benutzer kann dann die Drohne sicher landen und Reparaturmaßnahmen vornehmen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Flugvorrichtung ein drittes Datenübertragungssystem umfassen. Das zweite Datenübertragungssystem kann für eine drahtlose Datenübertragung mittels einer ersten Technik ausgebildet sein, während das dritte Datenübertragungssystem für eine drahtlose Datenübertragung mittels einer zweiten Technik ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit der Flugvorrichtung weiter erhöht, da eine weitere Technik zur Übertragung der Daten verwendet werden kann.
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Vorzugsweise werden über das dritte Datenübertragungssystem die gleichen Daten wie über das erste und das zweite Datenübertragungssystem zwischen denselben elektronischen Komponenten übertragen. Besonders bevorzugt ist die gleichzeitige Datenübertragung über alle drei Datenübertragungssysteme.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Datenübertragungssystem für eine Datenübertragung mittels elektromagnetischer Strahlung in einem ersten Frequenzspektrum ausgebildet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das dritte Datenübertragungssystem für eine Datenübertragung mittels elektromagnetischer Strahlung in einem zweiten Frequenzspektrum ausgebildet sein. Das zweite Frequenzspektrum kann frei von Überlappungen mit dem ersten Frequenzspektrum sein. Dies erhöht weiter die Betriebssicherheit der Flugvorrichtung.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Frequenzspektrum infrarotes Licht umfassen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Frequenzspektrum ausschließlich infrarotes Licht umfassen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Frequenzspektrum Frequenzen von weniger als 300 GHz umfassen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Frequenzspektrum Frequenzen von mehr als 30 kHz umfassen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Flugvorrichtung ein viertes Datenübertragungssystem umfassen. Das vierte Datenübertragungssystem kann als DC-Bus ausgebildet sein. Dies kann bedeuten, dass das vierte Datenübertragungssystem ein drahtloses Funksystem und ein mit diesem drahtlosen Funksystem verbundenes Stromversorgungsnetzwerk mit Gleichspannung umfasst. Im Betrieb können dann Daten zunächst über das Funksystem übertragen werden. Anschließend werden die Daten über das Stromversorgungsnetzwerk an die elektronischen Komponenten übertragen.
Da das Stromversorgungsnetzwerk zusätzlich noch zur Stromversorgung der elektronischen Komponenten ausgebildet ist, werden bei Verwendung des vierten Datenübertragungssystems kaum zusätzliche Drahtverbindungen benötigt. Die Betriebssicherheit kann somit bei relativ geringem Aufwand und geringer zusätzlicher Beladung der Flugvorrichtung erhöht werden.
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Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 werden zumindest zwei der Datenübertragungssystem gleichzeitig zur Übertragung der gleichen Daten zwischen denselben elektronischen Komponenten verwendet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Darin zeigt:
- 1 eine schematisches Blockdiagramm einer Flugvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die unbemannte Flugvorrichtung 100 umfasst mehrere elektronische Komponenten 101, 102 und 103. Die elektronische Komponente 101 ist als zentrale Steuereinheit ausgebildet. Die elektronischen Komponenten 102 dienen dabei der Steuerung der Motoren, der Kommunikation mit einer Bodenstation und/oder als Sensoren. Die elektronischen Komponenten 103 sind Motoren, die zum Antrieb von nicht dargestellten Rotoren der Vorrichtung 100 ausgebildet sind.
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Die zentrale Steuereinheit 101 umfasst eine erste Sende- und Empfangseinheit 104 und eine zweite Sende- und Empfangseinheit 105. Außerdem ist die zentrale Steuereinheit 101 über Drahtverbindungen 106 mit den elektronischen Komponenten 102 und 103 verbunden. Die elektronischen Komponenten 102 und 103 weisen ebenfalls jeweils zwei Sende- und Empfangseinheiten auf, mit denen die von der zentralen Steuereinheit über die erste Sende- und Empfangseinheit 104 und über die zweite Sende- und Empfangseinheit 105 ausgesandten Daten drahtlos empfangen werden können. Außerdem können die elektronischen Komponenten 102 und 103 drahtlos Daten an die zentrale Steuereinheit 101 übertragen, die dann über die erste und die zweite Sende- und Empfangseinheit 104 und 105 empfangen werden.
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Die elektronischen Komponenten 102 und 103 und die zentrale Steuereinheit 101 können somit sowohl über die Sende- und Empfangseinheiten 104 und 105 als auch über die Drahtverbindungen 106 Daten austauschen. Es handelt sich somit um drei technisch voneinander unabhängige Datenübertragungssysteme.
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Falls nun eines der Datenübertragungssysteme nicht einwandfrei funktioniert, stehen noch die beiden anderen Datenübertragungssysteme zur Verfügung. Daher ist es vorteilhaft, wenn immer alle zu übertragenden Daten über alle drei Datenübertragungssysteme übertragen werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Vorrichtung 100.
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Die erste Sende- und Empfangseinheit 104 ist dabei zum Senden und Empfangen von elektromagnetischer Strahlung im Frequenzbereich zwischen 30 kHz und 300 GHz ausgebildet, während die zweite Sende- und Empfangseinheit 105 zum Senden und Empfangen von infraroter elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist. Durch diese Unterschiede zwischen den beiden Sende- und Empfangseinheiten 104 und 105 wird die Betriebssicherheit weiter erhöht, falls die elektromagnetische Strahlung nur in einem bestimmten Frequenzbereich gestört wird. In diesem Fall wird die Datenübertragung im jeweils anderen Frequenzbereich nicht beeinträchtigt.
