DE102020109854A1

DE102020109854A1 - Verfahren zur Transportsteuerung und gemäß dem Verfahren steuerbares Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020109854A1
Application number: DE102020109854.5A
Authority: DE
Inventors: Tobias Skrodzki; Franz Roth
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2021-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Transportsteuerung und ein Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug (1), das jeweilige Luftfahrzeug (1) umfassend: zumindest einen Kraftmesssensor (3), der an zumindest einem Bodenkontaktelement (2) in einer Aufstandsvorrichtung des Luftfahrzeugs (1) angebracht ist, wobei das Luftfahrzeug (1) über das jeweilige Bodenkontaktelement (2) den Boden berührt, sodass aus der Summe der von dem zumindest einen Kraftmesssensor (3) gemessenen Kräften ein Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs (1) mittels eines Gewichtsberechnungsvorrichtung (4) berechnet werden kann. Das Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs (1) kann damit vor und nach einer Beladung und somit das Gewicht einer Beladung des Luftfahrzeugs (1) berechnet werden. Dies ermöglicht eine Überprüfung von Prognosedaten bezüglich eine Reichweite für eine Flugroute, sodass durch das Verfahren zur Transportsteuerung vor Abflug festgestellt werden kann, ob der Zielort der Flugroute erreicht werden kann oder nicht. Das Verfahren zur Transportsteuerung ist dazu ausgelegt, Gegenmaßnahmen einzuleiten, wenn der Zielort nicht erreicht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Transportsteuerung für ein Transportsystem umfassend zumindest ein Luftfahrzeug, ein Transportsystem umfassend zumindest ein besagtes Luftfahrzeug sowie ein Luftfahrzeug.
Ein solches Transportsystem kann für einen Flugtaxi-Service beispielsweise in einer Stadt vorgesehen sein. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass vor Allem bei einem elektrisch betriebenen Flugtaxi die Reichweite im Rahmen einer Beladung kritisch ist. Zur Vermeidung von Reichweitenangst bei einem Benutzer ist es daher vorteilhaft, bereits vor Abflug des Flugtaxis zu erkennen, ob die Flugroute zum Zielort machbar ist oder nicht.
Aus der DE 10 2011 105 880 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein mittels einer Lithium-Luft-Batterie elektrisch angetriebenes Luftfahrzeug bekannt, die im Rahmen der Massenzunahmen oder Massenabnahme der Lithium-Luft-Batterie während des Betriebs derart im Rumpf des Luftfahrzeugs verschiebt, sodass sich eine Schwerpunktlage des Luftfahrzeugs nicht ändert. Nachteilig bei der bekannten Antriebsvorrichtung ist, dass das Flugzeuggesamtgewicht nicht bestimmt wird.
Aus der DE 10 2017 112 172 A1 ist ein Infotainmentsystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug bekannt, das Sensoren umfasst, mit denen ein Gewicht von auf Sitzen des Fahrzeugs befindlichen Passagieren gemessen wird, um zu bestimmen, auf welchen Sitzen sich ein Passagier befindet. Nachteilig bei dem Verfahren ist, dass die Bestimmung des Fahrzeuggesamtgewichts nicht möglich ist.
Aus der DE 04 786 485 T1 ist ein Gewicht-auf-Fahrwerk-Sensor bekannt, der in einem Flugzeugrumpf mit Landekufen zur Gewichtsbestimmung des Luftfahrzeugs umfasst. Der Sensor ist dabei als Fahrwerksauflastsensor an einem Querrohr im Fahrwerk des Luftfahrzeugs verbaut, der über eine Verbiegung des Querrohres das Gewicht des Luftfahrzeugs misst. Nachteilig bei dem Verfahren ist, dass eine Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs nicht bestimmbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Transportsteuerung sowie ein Transportsystem mit der Transportsteuerung für zumindest ein Luftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zur Transportsteuerung für ein Transportsystem umfassend zumindest ein Luftfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst elf Schritte: In einem ersten Schritt werden Daten eines Benutzers umfassend zumindest einen Startort und einen Zielort empfangen. In einem zweiten Schritt wird ein Energiebedarf der Flugroute vom Startort zum Zielort auf Basis der empfangenen Daten prognostiziert. In einem dritten Schritt sendet zumindest ein oder jedes Luftfahrzeug aus einer Flotte von Luftfahrzeugen einen Wert seines aktuellen Energievorrats an eine Servereinheit. In einem vierten Schritt wählt die Servereinheit aus der Flotte von Luftfahrzeugen ein Luftfahrzeug mit einem für die Flugroute ausreichendem Energievorrat aus. Unter einem Energievorrat wird in diesem Kontext eine verfügbare Energiemenge verstanden. Die verfügbare Energiemenge kann dabei durch eine Batterie oder durch einen Kraftstoff bereitgestellt werden.
In einem fünften Schritt fliegt das ausgewählte Luftfahrzeug zum Startort. In einem sechsten Schritt erfolgt eine Berechnung des Gewichts einer Beladung als Differenz des Gesamtgewichts des Luftfahrzeugs jeweils nach und vor dem Zusteigen zumindest des Benutzers und/oder Zuladen von Gepäck. In einem siebten Schritt wird ein Energiebedarf für die Flugroute vom Startort zum Zielort mit dem berechneten Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs nach der Beladung ermittelt und der Wert des mit dem Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs berechneten Energiebedarfs mit dem Wert des Energievorrats des Luftfahrzeugs verglichen.
Falls der Wert des mit dem Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs berechneten Energiebedarfs für die Flugroute kleiner ist als der Wert des Energievorrats des Luftfahrzeugs abzüglich eines vorgebbaren Werts für einen Sicherheitspuffer, fliegt in einem achten Schritt das Luftfahrzeug vom Startort zum Zielort. Andernfalls erfolgt in einem neunten Schritt innerhalb eines mit dem aktuellem Gesamtgewicht und dem aktuellen Energievorrat des Luftfahrzeugs möglichen Aktionsradius ein Flug vom Startort zu einem Umsteigeort. In einem zehnten Schritt fliegt ein alternatives Luftfahrzeug aus der Flotte von Luftfahrzeugen zum Umsteigeort, wobei dazu die Schritte 1 bis 7 mit dem aktuellem Gewicht der Beladung des Luftfahrzeugs für das alternative Luftfahrzeug durchlaufen werden. In einem elften Schritt fliegt das alternative Luftfahrzeug vom Umsteigeort zum Zielort.
Mit anderen Worten, eine Transportsteuerung für ein beispielsweise autonom betriebenes Flugtaxi kann folgendermaßen ablaufen: Ein Benutzer gibt über eine Schnittstelle, wie beispielsweise eine Smartphone-Anwendung, die besagten Daten zu seinem Startort und Zielort sowie beispielweise noch eine Anzahl von mitreisenden Personen und/oder Gepäck ein. Daraufhin wird z.B. mittels festgesetzter Standarddaten zum Gewicht des Benutzers und zum Gewicht des Gepäcks der Energiebedarf für die Flugroute vom Startort und Zielort berechnet oder geschätzt. Beispielsweise können als Standardwerte 80 Kilogramm für eine Person und 5 Kilogramm für einen Koffer verwendet werden. Im Rahmen einer feineren Aufteilung des Gewichts, beispielsweise für die Unterscheidung zwischen einer erwachsenen Person und einem Kind, können auch weitere Abstufungen verwendet werden. Hierzu können die besagten Daten noch ein Personenprofil für jede genannte Person enthalten.
Auf Basis der vom Benutzer über die Schnittstelle (z.B. die Smartphone-Anwendung) eingegebenen Daten wird das Gewicht einer voraussichtlich resultierenden Beladung des Flugtaxis als Prognosewert berechnet und dann ein Gesamtgewicht des Flugtaxis als Summe aus Leergewicht des Flugtaxis und Beladung prognostiziert. Mit dem Gesamtgewicht des Flugtaxis und bevorzugt weiteren Umweltparametern, wie beispielsweise Wind und Temperatur, kann nun der Energiebedarf für die Flugroute vom Start- zum Zielort vor dem Abflug des Flugtaxis beispielsweise mittels einer Simulationsrechnung geschätzt werden. Das Verfahren wählt nun ein verfügbares Flugtaxi aus, das einen entsprechenden Energievorrat zum Bewältigen der Route vom Startort zum Zielort des Benutzers aufweist. Dazu kann der Wert des Energievorrats des Flugtaxis bevorzugt ebenfalls einen Sicherheitspuffer beinhalten. Dies kann beispielsweise ein vorgegebener Wert als Malus oder Abzugswert sein. Gemäß dem Verfahren wird ein Flugtaxi ausgewählt, das zum Startort fliegt, der vom Benutzer bestimmt wurde, und an dem der Benutzer mit seinem eventuell vorhandenen Gepäck und Begleitern das Flugtaxis besteigt. Über die Kraftmesssensoren in der Aufstandsvorrichtung des Flugtaxis kann nun das tatsächliche Gesamtgewicht des Flugtaxis nach dem Zustieg des Benutzers mit dem Gepäck berechnet werden.
Mit dem nun gemessenen Gesamtgewicht des Flugtaxis kann nun vor dem Abflug des Flugtaxis eine aktualisierte Reichweite beziehungsweise ein Wert für einen tatsächlich benötigten Energiebedarf für die Flugroute vom Startort zum Zielort berechnet werden. Wenn sich nun herausstellt, dass nach dem Zustieg des Benutzers und/oder des Gepäcks in das Flugtaxi oder allgemein nach der Beladung der Wert des Energiebedarfs für die Flugroute höher ist als prognostiziert wurde, kann in Abhängigkeit von der Abweichung eine Warnmeldung ausgegeben werden.
Wenn nach der Beladung des Luftfahrzeugs, wie beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Flugtaxi, der Vergleich Werte des tatsächlich benötigten Energiebedarfs mit dem Wert des prognostizierten Energiebedarfs für die Flugroute ergibt, dass die im Rahmen der Beladung berechnete Reichweite für die geplante Flugstrecke nicht ausreichend ist, kann vor oder nach dem Abflug zumindest eine Gegenmaßnahme organisiert werden. Beispielsweise kann im Fall, dass der Wert der berechneten Reichweite nach der Beladung einen Schwellenwert unterschreitet, ein Aktionsradius des Flugtaxis auf einer Anzeige dem Benutzer angezeigt werden. Der besagte Schwellenwert bezieht sich dabei auf eine Summe aus dem für die Flugstrecke geschätzten Energievorrat und einen Sicherheitspuffer. Daraufhin können der Benutzer oder eine Leitstelle auf der Anzeige, die den Aktionsradius anzeigt, einen möglichen Umsteigeort, an dem auf ein alternatives Luftfahrzeug umgestiegen werden kann, bestimmen.
Der Umsteigeort kann dabei ein Ort zwischen dem Start- und Zielort des Flugtaxis sein, wobei sich dieser innerhalb des Aktionsradius befindet. Ebenfalls kann der Transport vom Start zum Zielort mit zumindest einem alternativen Luftfahrzeug vollständig oder abschließend erfolgen. Dabei wird berücksichtigt, dass das alternative Luftfahrzeug einen entsprechenden Energievorrat zur Bewältigung der Flugroute mit dem Gewicht der tatsächlichen Beladung aufweist, um vom Umsteigeort zum nächsten Umsteigeort oder zum Zielort zu gelangen.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass für den Fall, dass die Reichweite knapp und die Zielerreichung des Flugtaxis gefährdet wird, Gegenmaßnahmen vor dem Abflug am Startort oder während des ersten Teilfluges eingeleitet werden können, sodass eine höhere Benutzerfreundlichkeit ohne Reichweitenangst realisiert werden kann. Ebenso ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass Benutzerdaten und spezifische Gewohnheiten des Benutzers im Rahmen dessen, wie schwer der Benutzer ist und wie viel Gewicht an Gepäck durch den Benutzer mitgeführt werden. Ebenfalls kann mittels besagter Daten eine Reichweitenprognose für einer zukünftigen Flug beispielsweise mittels maschinellem Lernen verbessert werden.
Durch die Erfindung ist ebenfalls ein Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug bereitgestellt. Das jeweilige Luftfahrzeug umfasst zumindest einen Kraftmesssensor, der sich in einer Aufstandsvorrichtung des Luftfahrzeugs befindet. Das Luftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Kraftmesssensor an zumindest einer jeweiligen Verbindungsstelle zwischen einer Karosserie des Luftfahrzeugs und einem jeweiligen Bodenkontaktelement in der Aufstandsvorrichtung des Luftfahrzeugs angebracht ist, wobei das Luftfahrzeug eine Gewichtsberechnungsvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, aus einer von dem zumindest einen Kraftmesssensor gemessenen Kraft ein Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs zu berechnen.
Mit anderen Worten, das besagte Luftfahrzeug umfasst eine Karosserie mit einer Aufstandsvorrichtung, wie beispielsweise ein Fahrwerk oder Kufen. Mit der Aufstandsvorrichtung kann das Luftfahrzeug am Boden stehen. Als das Bodenkontaktelement wird der Teil der Aufstandsvorrichtung bezeichnet, der das Luftfahrzeug am Boden abstützt und trägt. Beispielsweise kann ein Bodenkontaktelement ein Federbein oder eine Radaufhängung des Fahrwerks oder ein Halterohr, das bei einer Aufstandsvorrichtung mit Kufen die jeweilige Kufe mit der Karosserie des Luftfahrzeugs verbindet, sein.
Durch das Anbringen von Kraftmesssensoren an oder in den jeweiligen Bodenkontaktelementen des Fahrwerks des Luftfahrzeugs wird mittels der durch den Kraftmesssensor am jeweiligen an dem Bodenkontaktelement gemessenen Kraft durch eine Gewichtsberechnungsvorrichtung ein Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs berechnet. Dabei werden aus den einzelnen am jeweiligen Bodenkontaktelement gemessenen Kräften mittels einer vektoriellen Addition der jeweiligen Kräfte eine Gesamtgewichtskraft und damit ein Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs berechnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Berechnung des Gesamtgewichts des Luftfahrzeugs jeweils vor und nach einer Beladung des Luftfahrzeugs durchgeführt werden kann, sodass das Gewicht einer Beladung des Luftfahrzeugs bestimmt werden kann. Dies kann im Rahmen der Personenbeförderung eines elektrisch betriebenen Luftfahrzeugs zur Transportsteuerung verwendet werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das das Luftfahrzeug eine Schnittstelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, das von der Gewichtsberechnungsvorrichtung berechnete Gesamtgewicht an einen Bordcomputer im Luftfahrzeug und/oder an eine Servereinheit zu übermitteln, die dazu eingerichtet sind, eine Berechnung einer Reichweite des Luftfahrzeugs mit dem Gesamtgewicht als einen Parameter auszuführen. Mit anderen Worten, das in den Kraftmesssensoren in den Bodenkontaktelementen des Fahrwerks des Luftfahrzeugs berechnete Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs und das Gewicht der Beladung werden nach der Berechnung an eine Schnittstelle übermittelt. Der Schnittstelle kann sich dabei im Luftfahrzeug befinden und eine Sendevorrichtung umfassen, die ausgelegt ist, Daten an eine Servereinheit zu senden. Außerdem kann die Schnittstelle dazu ausgelegt sein, Daten an einen Bordcomputer im Luftfahrzeug zu übermitteln. Der Bordcomputer und/oder die Servereinheit können dazu eingerichtet sein, auf Basis des aktuell ermittelten Werts des Gesamtgewichts des Luftfahrzeugs beispielsweise mittels einer Simulationsrechnung eine Reichweite mit dem Wert eines aktuellen Energievorrats des Luftfahrzeugs durchzuführen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Reichweitenprognose des Luftfahrzeugs in Echtzeit nach der Beladung überprüft werden kann und gegebenenfalls noch vor dem Start des Luftfahrzeugs Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Ebenfalls ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass Prognosedaten bezüglich einer Bestimmung der Abweichung des prognostizierten Gesamtgewichts von dem tatsächlich gemessenen Gesamtgewicht verbessert werden können.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Bordcomputer und/oder die Servereinheit dazu eingerichtet sind, bei der Berechnung der Reichweite zusätzlich zu dem Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs Umweltbedingungen, insbesondere Temperatur und Wind, zu berücksichtigen. Mit anderen Worten, im Rahmen des Betriebs eines elektrischen, autonomen Flugtaxis kann die Fluggeschwindigkeit einen Einfluss auf die Reichweite haben, da für eine hohe Fluggeschwindigkeit mehr Energie benötigt wird. Bei einem elektrischen Antrieb des Luftfahrzeugs, wie bei besagtem Flugtaxi, haben insbesondere Temperatur- und Windverhältnisse einen Einfluss auf die Reichweite. Dies kann zum Beispiel im Fall, falls eine Flugroute einen Flug von Ost nach West bei Westwind vorsieht, dazu führen, dass für das Erreichen des Ziels mehr Energie benötigt wird als bei Windstille. Ebenfalls kann bei kalten Temperaturen die Leistungsfähigkeit der Batterie nachlassen, sodass dies ebenfalls einen Einfluss auf die Reichweite des Luftfahrzeugs hat.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich durch die Verwendung von Parametern zu aktuellen Umweltbedingungen zur Berechnung der Reichweite des Luftfahrzeugs mittels eines Berechnungsmodells des Luftfahrzeugs eine realistische Einschätzung der aktuell möglichen Reichweite ergibt. Dabei können bei Abweichungen zwischen der prognostizierten Reichweite und der tatsächlich berechneten Reichweite noch vor dem Abflug des Luftfahrzeugs Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Gegenmaßnahmen können beispielsweise das Betreiben des Luftfahrzeugs in einem Energiesparmodus oder das Organisieren einer Umsteigemöglichkeit sein. Ferner können damit Prognosen zur Reichweite und zum Energievorrat des Luftfahrzeugs unmittelbar vor dem Abflug überprüft werden und durch Berücksichtigung der Abweichung zwischen der Prognose und der tatsächlich berechneten Reichweite verbessert werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Bordcomputer für den Fall, dass die Reichweite einen Schwellenwert unterschreitet, dazu eingerichtet ist, das Luftfahrzeug in einem Energiesparmodus zu betreiben, der zumindest einen Zusatzverbraucher des Luftfahrzeugs in seiner Leistung reduziert oder abschaltet und/oder zumindest einen Flugparameter energetisch optimiert, insbesondere eine Reduzierung der Fluggeschwindigkeit vornimmt, und/oder eine Warnmeldung ausgibt. Mit anderen Worten, im Rahmen der Berechnung des Luftfahrzeugs nach einer Beladung und der Berücksichtigung von Parametern zu Umweltbedingungen kann eine tatsächlich mögliche Reichweite noch vor dem Start des Luftfahrzeugs berechnet werden. Im Flugbetrieb wird bekanntermaßen bei der Prognose der notwendigen Betankung oder Aufladung des Luftfahrzeugs die Summe aus dem benötigten Energievorrat zum Erreichen des Zielorts und ein gewisser Puffer berücksichtigt. Die Entfernung zum Zielort und der Sicherheitspuffer können dabei einen Schwellenwert darstellen. Wenn nun nach der Beladung die berechnete Reichweite im Rahmen des tatsächlichen Gesamtgewichts des Luftfahrzeugs einen solchen Schwellenwert unterschreitet, kann das Luftfahrzeug in einen Energiesparmodus schalten, in dem Zusatzverbraucher des Luftfahrzeugs während des Fluges zum Zielort abgeschaltet und/oder in ihrer Leistung reduziert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Infotainmentsystem des Luftfahrzeugs während des Fluges ausgeschaltet wird oder die Klimaanlage heruntergeregelt wird.
Ebenfalls ist möglich, dass gewisse Flugparameter energietechnisch derart optimiert werden, dass eine Vergrößerung der Reichweite und eine höhere Energieeffizienz des Luftfahrzeugs als im Normalbetrieb erzielt werden können. Beispielsweise kann dies die Wahl eines Flugkorridors sein, der im Zuge besonderer Windverhältnisse einen energiesparenden Vortrieb ermöglicht. Ebenfalls ist möglich, einen Flugkorridor mit einer geringeren Flughöhe zu wählen, sodass für den Steig- und Sinkflug dementsprechend weniger Energie aufgewendet werden muss, um zum Zielort zu gelangen. Insbesondere ist im Rahmen der Optimierung der Flugparameter eine Reduzierung der Fluggeschwindigkeit im Rahmen des Energiemanagements des Luftfahrzeugs oder eine Kombination der besagten Maßnahmen zum Energie sparen vorgesehen.
Ebenfalls ist vorgesehen, dass der Bordcomputer eine Warnmeldung ausgibt. Beispielsweise kann dies nach der Berechnung des Gesamtgewichts des Luftfahrzeugs nach der Beladung eine Warnung an den jeweiligen Piloten des Luftfahrzeugs sein, die besagt, dass es mit der tatsächlichen Reichweite für die jeweilige Entfernung zum Zielort knapp werden kann und gegebenenfalls Maßnahmen, wie beispielsweise eine weitere Betankung des Luftfahrzeugs oder eine Gewichtsreduktion vor Abflug, ergriffen werden sollten. Eine Warnmeldung kann ebenfalls an eine Servereinheit ausgegeben werden oder an eine Zentrale zur Flottensteuerung einer Flotte von Luftfahrzeugen gesendet werden. Die Servereinheit oder die Zentrale zur Flottensteuerung können somit vor Abflug des Luftfahrzeugs Gegenmaßnahmen ergreifen, sodass ein Benutzer den Zielort ohne Reichweitenangst erreichen kann. Beispielsweise kann eine solche Gegenmaßnahme ein Organisieren eines Umsteigens in ein alternatives Luftfahrzeug oder bei einem Flugtaxi ein Verzicht auf ein Aufnehmen eines weiteren Passagiers auf der Flugroute zum Zielort sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Energiemanagement des Luftfahrzeugs im Zuge der Bestimmung des tatsächlichen Gesamtgewichts vor dem Abflug optimiert werden kann. Ebenfalls kann dadurch ein effizientes Transportmanagement einer Flotte von elektrischen Flugtaxis effizienter betrieben werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gewichtsberechnungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs zu ermitteln. Mit anderen Worten, aus der Überlagerung der einzelnen Gewichtskraftvektoren kann ein Gesamtgewichtskraftvektor des Luftfahrzeugs bestimmt und damit ein Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs berechnet werden. Dadurch ist ebenfalls eine Bestimmung der Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs möglich. Die Berechnung der Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs erfolgt dabei unabhängig von dem jeweiligen Beladungszustand des Luftfahrzeugs, da die Messung der einzelnen Gewichtskräfte am Rumpf des Luftfahrzeugs über die Kraftmesssensoren erfolgt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Verschiebung des Schwerpunkts des Luftfahrzeugs im Rahmen der Beladung unmittelbar vor dem Abflug bestimmt werden kann und dies beispielsweise von dem Bordcomputer des Luftfahrzeugs im Autopilotmodus berücksichtigt werden kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gewichtsberechnungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, mittels eines Sitzbelegungssensors eine tatsächliche Personenanzahl im Luftfahrzeug zu erfassen. Mit anderen Worten, jeder Sitz im Luftfahrzeug kann einen Sensor zur Sitzbelegung umfassen. Damit kann ermittelt werden, wie viele Personen sich tatsächlich im Luftfahrzeug befinden. Beispielsweise hat dies den Vorteil, dass eine tatsächliche Personenanzahl im Luftfahrzeug bestimmt werden kann, wenn im Rahmen des Betriebs des autonomen Flugtaxis ein Benutzer als Anzahl der zu befördernden Personen eine falsche Angabe macht. Damit ist eine Kontrolle des Benutzers im Rahmen des Betriebs eines elektrischen und autonomen Flugtaxis möglich. Ebenfalls kann bei Feststellung einer Abweichung von gebuchter Personenzahl und tatsächlicher Personenzahl des Flugtaxis eine Warnmeldung über einen unberechtigten Passagier erfolgen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Kontrolle der Benutzereingabe im Betrieb eines elektrischen und autonomen Flugtaxis beim Beladen möglich ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gewichtsberechnungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, mittels des Sitzbelegungssensors ein Gewicht zumindest eines Benutzers zu berechnen und aus der Differenz des Gewichtes der Beladung und des Gewichtes des zumindest einen Benutzers zu unterscheiden, welcher Anteil eines Gewichts einer Beladung auf Personen und auf Güter, insbesondere auf den jeweiligen Benutzer und auf das jeweilige Gepäck, entfällt. Mit anderen Worten, mittels der Kraftmesssensoren im Fahrwerk des Luftfahrzeugs und den Sitzbelegungssensoren, die dazu eingerichtet sind, das Gewicht der auf dem Sitz sitzenden Person zu messen, können die Anzahl der Personen mit ihrem jeweiligen persönlichen Gewicht und das Gewicht des jeweiligen Gepäcks voneinander unterschieden werden. Nach dem Zustieg des Benutzers mit Gepäck im Flugtaxi kann daraufhin die jeweilige Abweichung zwischen dem tatsächlichen Gewicht des Benutzers und dem jeweiligen Gepäck und dem jeweiligem prognostizierten Gewicht des Benutzers und des jeweiligen Gepäcks auf Basis der eingegebenen Daten des Benutzers bestimmt werden. Wenn beispielsweise aus der Differenz des Gewichtes der Beladung und des durch den Sitzbelegungssensor gemessenen Gewichtes des Benutzers festgestellt wird, dass der Benutzer mehr an Gepäck mitnimmt als angegeben, kann dies bei einer zukünftigen Buchung ebenfalls in der Prognose der Reichweitenberechnung oder in einer Berechnung einer Zusatzgebühr für die Beförderung berücksichtigt werden. Ebenfalls ist damit die Kontrolle der vom Benutzer eingegebenen Daten möglich. Wenn beispielsweise bei einem autonom betriebenen Flugtaxi, in dem sich in der Regel keine kontrollierende Person befindet, nun der Benutzer eine weitere Person mitnimmt, ohne dies vorher angegeben zu haben, kann dies mittels des jeweiligen Sitzbelegungssensors erkannt werden. Damit kann eine ordnungsgemäße Benutzung durch den Benutzer kontrolliert werden.
Durch die Speicherung der Daten kann damit ebenfalls die Prognose für jeden Benutzer verbessert werden.
Eine Ausführungsform sieht ein Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug vor, wobei das Luftfahrzeug elektrisch angetrieben ist. Mit anderen Worten, das Luftfahrzeug kann als elektrisch angetriebenes Flugtaxi ausgeführt sein. Bei einem elektrisch betriebenen Flugtaxi ist der Parameter Reichweite für den Betrieb kritisch. Die Berechnung des Gesamtgewichts des Flugtaxis vor und nach einer Beladung sowie der darauf basierenden Reichweitenprognose bringt daher im Betrieb die oben genannten Vorteile der Reduzierung der Reichweitenangst mit sich. Der elektrischen Antrieb hat den Vorteil, dass das Luftfahrzeug als Flugtaxi in Stadtgebieten, die besonderen Luftreinhaltungsvorschriften unterliegen, betrieben werden kann.
Eine Ausführungsform sieht ein Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug vor, in welchem ein einzelnes Luftfahrzeug dazu eingerichtet ist, das besagte Verfahren zur Transportsteuerung durchzuführen. Mit anderen Worten, ein einzelnes Luftfahrzeug, das als ein elektrisch angetriebenes Flugtaxi ausgebildet ist, kann das oben beschriebene Verfahren zur Transportsteuerung durchführen. Das einzelne Luftfahrzeug aus dem Transportsystem kann jeweils dazu ausgebildet sein, mittels der Kraftmesssensoren und der Gewichtsberechnungsvorrichtung nach einer Beladung das Gesamtgewicht des jeweiligen Luftfahrzeugs und das Gewicht der jeweiligen Beladung zu berechnen. Mit den Werten des berechneten Gesamtgewichts kann das jeweilige Luftfahrzeug eine Reichweitenberechnung und eine Überprüfung einer Reichweitenprognose vor dem Abflug durchführen. Wenn die Differenz des Wertes der Reichweitenprognose mit einem Sicherheitspuffer und des Wertes der Reichweitenberechnung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, kann der Bordcomputer des Luftfahrzeugs dazu eingerichtet sein, das Luftfahrzeug in einem Energiesparmodus zu betreiben, indem beispielsweise die Leistung der Klimaanlage reduziert wird. Des Weiteren kann der Bordcomputer des Luftfahrzeugs dazu eingerichtet sein, im Falle, dass die Flugroute nicht machbar ist, auf einer Anzeige einen Aktionsradius anzuzeigen und/oder eine Warnmeldung auszugeben. Die Warnmeldung kann dabei an den Benutzer und/oder eine Zentralstelle oder an eine Servereinheit mittels einer Schnittstelle, die eine Sendevorrichtung umfassen kann, ausgegeben werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bereits vor Abflug des jeweiligen Luftfahrzeugs überprüft werden kann, ob die Flugroute mit der aktuellen Beladung machbar ist oder nicht, sodass vor Abflug Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Die Gegenmaßnahmen können dabei der Betrieb des Luftfahrzeugs in einem Energiesparmodus, ein teilweises Entladen des Luftfahrzeugs oder das Organisieren einer Umsteigemöglichkeit innerhalb des Aktionsradius des Luftfahrzeugs sein. Ebenfalls kann der Betrieb des Luftfahrzeugs derart optimiert werden, dass eine auftretende Reichweitenangst bei dem Benutzer während des Flugs vermieden werden kann.
Eine Ausführungsform sieht eine Servereinheit vor, die dazu eingerichtet ist, das besagte Verfahren zur Transportsteuerung durchzuführen. Das oben besagte Verfahren zur Transportsteuerung kann ebenfalls automatisiert mittels der Servereinheit durchgeführt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Betrieb einer Flugtaxiflotte weitgehend automatisiert und kostengünstig erfolgen kann.
Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Luftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung des besagten Verfahrens zur Transportsteuerung am Beispiel eines elektrisch betriebenen Flugtaxis,
2 eine prozessuale Darstellung des Verfahrens zur Transportsteuerung,
3 eine beispielhafte Darstellung eines Luftfahrzeugs in Form eines elektrisch betriebenen autonomen Flugtaxis, das besagte Gewichtsberechnungsvorrichtung aufweist.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Transportsteuerung für den Betrieb einer Flotte von Luftfahrzeugen 1. Das Verfahren weist dabei elf Schritte S1 bis S11 auf. Zunächst wird, wenn man in 1 die linke Seite des Pfeils S1 betrachtet, ein Benutzer 14 mit einem Gepäck 15 gezeigt. Der Benutzer 14 verwendet dabei eine Smartphone-Anwendung 16 zum Bestellen des Luftfahrzeugs 1 als Flugtaxi zur Beförderung von seinem Startort 10 zum Zielort 11. Der Benutzer 14 gibt dabei seine Daten bezüglich des Startortes 10, des Zielortes 11, der Anzahl der mitreisenden Personen und Gepäck 15 in der Smartphone-Anwendung 16 ein. Die Daten werden dabei im Schritt S1 an die Servereinheit 7 übermittelt.
Auf Basis der vom Benutzer 14 eingegebenen Daten in Schritt S2 berechnet die Servereinheit 7 den Energiebedarf für die Flugroute des Luftfahrzeugs 1 vom aktuellen Ort des Luftfahrzeugs 1 zum Startort 10 des Benutzers 14 und vom Startort 10 zum Zielort 11 des Benutzers 14. Der Energiebedarf des Luftfahrzeugs 1 setzt sich dabei aus der Strecke zusammen, die das Luftfahrzeug 1 vom aktuellen Standort des Luftfahrzeugs 1 zum Startort 10 und mit der Beladung umfassend den Benutzer 14 und das Gepäck 15 vom Startort 10 zum Zielort 11 benötigt. Auf Basis des von der Servereinheit 7 abgeschätzten und prognostizierten Energiebedarfs wird ein Luftfahrzeug 1 mit einem ausreichenden Energievorrat 13 entsprechend ausgewählt. Im Schritt S3 sendet das Luftfahrzeug 1 aus einer Flotte von zumindest einem Luftfahrzeug 1 mittels der Schnittstelle 5, die eine Sendevorrichtung umfasst, jeweils einen Wert des aktuellen Ladezustands als Wert für den Energievorrat 13 des Luftfahrzeugs 1 und weiteren Kriterien, wie beispielsweise Verfügbarkeit oder eine Anzahl an freien und verfügbaren Plätzen, an die Servereinheit 7.
Im Schritt S4 wählt die Servereinheit 7 ein entsprechendes Luftfahrzeug 1 mit einem für die Flugroute ausreichenden Energievorrat 13 aus. Der Energievorrat 13 bezieht sich auf einen dafür ausreichenden Ladezustand der Batterie als Prozentuale Angabe der maximalen Ladungsmenge der Batterie.
Wenn das Luftfahrzeug 1 einen ausreichend hohen Ladezustand der Batterie und damit einen ausreichend hohen Energievorrat 13 aufweist und verfügbar ist, fliegt im Schritt S5 das ausgewählte Luftfahrzeug 1 zum Startort 10, um den Benutzer 14 dort abzuholen. Sofern das Luftfahrzeug 1, das von der Servereinheit 7 ausgewählt wurde, leer ist, kann ein jeweiliges Leergewicht des Luftfahrzeugs 1 verwendet werden oder am Startort 10 vor dem Zusteigen des Benutzers 14 ein Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 berechnet werden.
Im Schritt S6 steigt der Benutzer 14 mit Gepäck 15 in das Luftfahrzeug 1 ein. Nun wird erneut das Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 nach dem Zusteigen des Benutzers 14 mit Gepäck 15 berechnet. Aus der Differenz der jeweiligen Werte zum Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 kann das Gewicht der Beladung umfassend den Benutzer 14 und Gepäck 15 bestimmt werden. Mittels eines im Luftfahrzeug 1 angebrachten Sitzbelegungssensors 8, der ausgelegt ist, ein Körpergewicht zu messen, kann dabei unterschieden werden, welcher Anteil der Beladung auf den Benutzer 14 und welcher Anteil der Beladung auf das Gepäck 15 entfällt. Das Gewicht der Beladung kann dabei nun höher oder kleiner als die prognostizierten Daten auf Basis der Benutzereingabe über die Smartphone-Anwendung 16 sein. Ausgehend von den tatsächlich berechneten Daten der Beladung kann nun eine Kontrolle der Benutzereingabe über die Smartphone-Anwendung 16 erfolgen. Wenn das Gewicht des Benutzers 14 mit Gepäck 15 oberhalb der prognostizierten Gewichtsdaten liegt, kann dem Benutzer eine entsprechende Meldung angezeigt werden, die dem Benutzer eine Umsteigeoption im Fall einer zu geringen Reichweite oder ein erhöhtes Beförderungsentgelt vorschlägt. Ebenfalls können die Daten des gemessenen Gewichts des Benutzers 14 und des Gepäcks 15 für zukünftige Flüge des Benutzers 14 gespeichert werden. Mit dem neu gemessenen Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 kann nun eine erneute Berechnung der Reichweite und damit der Machbarkeit der Flugroute vorgenommen werden.
Falls die neu berechnete Reichweite unterhalb der Distanz vom Startort 10 zum Zielort 11 liegt, kann dem Benutzer eine Umsteigeoption angezeigt werden. Falls die Werte der neu berechneten Reichweite und der tatsächlichen Distanz vom Startort 10 und Zielort 11 derart voneinander abweichen, dass ein Risiko besteht, dass der Zielort 11 nicht erreicht wird, kann der Bordcomputer 6 das Luftfahrzeugs 1 in einem Energiesparmodus betreiben, der beispielsweise das Herunterfahren oder Ausschalten der Klimaanlage oder des Infotainmentsystems (Informations-Unterhaltungssystems) des Luftfahrzeugs 1 umfasst. Die Auswertung der Machbarkeit der Route mit dem tatsächlichen Gesamtgewicht 17 erfolgt dabei im Schritt S7. Die Auswertung wird dabei durch die Servereinheit 7 durchgeführt. Wenn die Auswertung der Reichweite mit dem tatsächlichen Gesamtgewicht 17 ergibt, dass die Flugroute vom Startort 10 zum Zielort 11 machbar ist, befördert das Luftfahrzeug 1 den Benutzer 14 mit Gepäck 15 direkt zum Zielort 11 in Schritt S8.
Andernfalls, also dass die Machbarkeit der Flugroute mit dem tatsächlichen Gesamtgewicht 17 nicht möglich ist, wird in einem Schritt S9, der Benutzer 14 an einen Umsteigeort 12 innerhalb des Aktionsradius des Luftfahrzeugs 1 gebracht. Während oder vor dem Abflug kann dabei während des Schritts S9 ein weiteres, alternatives Luftfahrzeug 1' mit einem für die Flugroute vom Umsteigeort 12 zum Zielort 11 ausreichendem Energievorrat 13 von der Servereinheit 7 ausgewählt werden. Das alternative Luftfahrzeug 1' fliegt zum Umsteigeort 12, an dem im Schritt S10 der Benutzer 14 von dem Luftfahrzeug 1 in das alternative Luftfahrzeug 1' umsteigt. Das alternative Luftfahrzeug 1' befördert nun den Benutzer 14 im Schritt S11 zum Zielort 11. Hierdurch kann mittels des Verfahrens zur Transportsteuerung sichergestellt werden, dass der Benutzer 14 ohne Reichweitenangst seinen Zielort 11 erreichen kann.
2 zeigt das Verfahren zur Transportsteuerung nochmals aus der Prozessperspektive. Im Schritt S1 empfängt die Servereinheit 7 die Daten vom Benutzer 14 bezüglich Anzahl der Personen und Gepäck 15, sowie Startort 10 und Zielort 11.
Im Schritt S2 wird auf Basis der Daten des Benutzers 14 der Energiebedarf der Flugroute zum Zielort 11 mit dem prognostizierten Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 auf Basis der Benutzereingabe abgeschätzt.
Im Schritt S3 sendet aus einer Flotte von Luftfahrzeugen 1 das Luftfahrzeug 1 jeweils seine Daten mittels der Schnittstelle 5 bezüglich des Ladezustands oder Energievorrats 13 an die Servereinheit 7. Im Schritt S4 wählt die Servereinheit 7 ein Luftfahrzeug 1 mit einem für die Flugroute ausreichenden Energievorrat 13, insbesondere einen Ladezustand der Batterie, sowie nach weiteren Kriterien, wie beispielsweise Verfügbarkeit oder Anzahl an freien Sitzplätzen, aus. Im Schritt S5 fliegt das ausgewählte Luftfahrzeug 1 zum Startort 10.
Im Schritt S6 erfolgt eine Berechnung des Gewichts der Beladung umfassend den Benutzer 14 mit Gepäck 15. Dazu wird einerseits vor dem Zustieg des Benutzers 14 das Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 über die Kraftmesssensoren 3 gemessen. Nach dem Zustieg des Benutzers 14 mit Gepäck 15 wird das Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 erneut gemessen. Aus der Differenz der beiden Messwerte ergibt sich das Gewicht der Beladung umfassend den Benutzer 14 und Gepäck 15. Dabei kann das Gewicht der Beladung einerseits auf das Gewicht des Benutzers 14 über die Sitzbelegungssensoren 8, die ausgelegt sind, ein Körpergewicht von Personen zu messen, und das Gewicht des Gepäcks 15 jeweils rückgerechnet werden.
Im Schritt S7 erfolgt auf Basis des neuen Gesamtgewichts 17 des Luftfahrzeugs 1 eine erneute Auswertung der Machbarkeit der Route mit dem tatsächlichen Gesamtgewicht 17. Die Auswertung kann dabei von dem Bordcomputer 6 und/oder der Servereinheit 7 vorgenommen werden. Dabei kann der Bordcomputer 6 und/oder die Servereinheit 7 veranlassen, dass das Luftfahrzeug 1 dem Benutzer eine Warnmeldung ausgibt, falls der Energievorrat 13 für die Machbarkeit der Flugroute knapp werden sollte. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass dem Benutzer ein Alternativvorschlag beziehungsweise ein erhöhtes Entgelt zur Beförderung vorgeschlagen wird.
Nun erfolgt eine Fallunterscheidung. Das Pluszeichen kennzeichnet den Fall, dass die Flugroute mit dem neuen Gesamtgewicht 17 machbar ist. Wenn die Flugroute machbar ist, bringt das Luftfahrzeug 1 den Benutzer 14 mit Gepäck 15 zum Zielort 11 und sendet am Zielort 11 den Wert des restlichen Energievorrats 13 an die Servereinheit 7 und/oder speichert den Wert des restlichen Energievorrats 13 im Bordcomputer 6. Der Fall, dass der Energievorrat 13 des Luftfahrzeugs 1 für die Flugroute mit dem neuen Gesamtgewicht 17 nicht ausreichend ist, ist mit einem Minuszeichen gekennzeichnet. Für den Fall, dass die Flugroute mit dem Energievorrat 13 des Luftfahrzeugs 1 am Startort 10 nicht ausreichend ist, tritt der Fall ein, der mit dem Minuszeichen gekennzeichnet ist. In diesem Fall erfolgt ein Flug zu einem Umsteigeort 12 innerhalb des möglichen Aktionsradius. Dabei kann der Umsteigeort 12 von der Servereinheit 7 oder vom Benutzer 14 bestimmt werden. Dabei wird entsprechend der Schritte S2 bis S8 ein weiteres, alternatives Luftfahrzeug 1' ausgewählt, das zum Umsteigeort 12 fliegt.
Im Schritt S10 steigt der Benutzer 14 auf das alternative Luftfahrzeug 1' um, das ihn im Schritt S11 zum Zielort 11 transportiert.
3 zeigt ein Luftfahrzeug 1, drei Bodenkontaktelemente 2, einen Kraftmesssensor 3, der jeweils an einem Bodenkontaktelement 2 angebracht ist, einen Benutzer 14 und ein Gepäck 15. Das Luftfahrzeug 1 kann als ein elektrisch betriebenes, autonomes Flugtaxi ausgeführt sein. Das Bodenkontaktelement 2 ist in dem Fall die Radaufhängung der drei Reifen des Luftfahrzeugs 1. Das Luftfahrzeug 1 weist dabei als Aufstandsvorrichtung ein Fahrwerk bestehend aus drei Rädern in der 1 auf. Das Luftfahrzeug 1 kann ebenfalls ein Fahrwerk in einer anderen Ausführungsform mit vier Reifen oder mehr Reifen oder ein Fahrwerk mit Kufen aufweisen. Das Luftfahrzeug 1 weist ebenfalls eine Gewichtsberechnungsvorrichtung 4, einen Bordcomputer 6 und eine Schnittstelle 5 auf, die eine Sendevorrichtung umfasst. Die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 ist mit den Kraftmesssensoren 3, dem Bordcomputer 6 und der Schnittstelle 5 verbunden. Die Kraftmesssensoren 3 sind jeweils in den drei Radaufhängungen, die das Bodenkontaktelement 2 im Fahrwerk sind, angebracht. Über die Bodenkontaktelemente 2 stützt sich das Luftfahrzeug 1 auf dem Boden ab, wenn es nicht fliegt. Eine Gewichtskraft wird über den Kraftmesssensor 3 an jeweils den drei Punkten, an denen das Luftfahrzeug 1 mit den Bodenkontaktelementen 2 den Boden berührt, gemessen. Aus der Summe der vom jeweiligen Kraftmesssensor 3 gemessenen Gewichtskräfte berechnet die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4, die mit allen Kraftmesssensoren 3 verbunden ist, eine Gesamtgewichtskraft, mit der die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 ein Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 bestimmt.
Ebenfalls kann die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 mittels der am jeweiligen am Bodenkontaktelementen 2 durch den jeweiligen Kraftmesssensor 3 gemessenen Kraft eine Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs 1 berechnen. Die Berechnung des Gesamtgewichts 17 und der Gewichtsverteilung über die an den Bodenkontaktelementen 2 angebrachten Kraftmesssensoren 3 kann jeweils im Leerzustand und in einem beladenen Zustand des Luftfahrzeugs 1 erfolgen. Wenn zum Beispiel in einem leeren Luftfahrzeug ein Benutzer 14 mit einem Gepäck 15 zusteigt, kann nun jeweils vor dem Zusteigen des Benutzers 14 und nach dem Zusteigen des Benutzers 14 mit dem Gepäck 15 das Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 mit der Gewichtsverteilung durch die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 berechnet werden. Damit liegt einmal ein Leergewicht und nach dem Beladen ein Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 vor.
Der durch die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 berechnete Wert des Gesamtgewichts 17 und/oder der Gewichtsverteilung kann mittels der Schnittstelle 5, die eine Sendevorrichtung umfasst, versendet werden. Der Empfänger kann beispielsweise eine Servereinheit 7, die das Verfahren zur Transportsteuerung durchführt, oder eine Zentrale sein. Der Wert des Gesamtgewichts 17 kann durch die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 an den Bordcomputer 6 des Luftfahrzeugs 1 geleitet und im Bordcomputer 6 gespeichert werden.
Die Ermittlung des Gesamtgewicht 17 des Luftfahrzeugs 1 ermöglicht damit eine Berechnung der Reichweite und ein auf die realen Bedingungen angepasstes Energiemanagement durch den Bordcomputer 6 des Luftfahrzeugs 1. Wenn der Benutzer 14 mit Gepäck 15 in das Luftfahrzeug 1 als Beladung zusteigt, so setzt sich das Gewicht der Beladung aus dem Gewicht des Benutzers 14 und dem Gepäck 15 zusammen. Durch den Sitzbelegungssensor 8, dazu eingerichtet ist, das Körpergewicht des Benutzers 14 zu messen, wird das gemessene Körpergewicht des Benutzers 14 an die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 übermittelt. Die Gewichtsberechnungsvorrichtung 4 berechnet dann, welcher Teil des Gewichts der Beladung auf den Benutzer 14 und welcher Teil auf das Gepäck 15 entfällt. Dies ermöglicht eine Kontrolle der vom Benutzer 14 eingegebenen Daten.
Die Daten bezüglich des Gesamtgewicht 17 sowie des Gewichts der Zuladung bestehend aus dem Benutzer 14 mit Gepäck 15 können dabei in einem Speicher im Bordcomputer 6 des Luftfahrzeugs 1 und/oder in einem Speicher einer Servereinheit 7 zum Abgleich oder der Planung von Folgeflügen gespeichert werden.
Es ist zu erwarten, dass künftig elektrisch betriebene Flugtaxis oder Drohnen zur Passagierbeförderung eine bedeutsame Rolle im innerstädtischen Personenverkehr spielen werden. Hier wird insbesondere das Gewicht der Passagiere ein wesentlicher Faktor bei der Reichweite und Flugdauer sein. Nachteil ist, dass bei der Transportplanung die Daten in der notwendigen Qualität nicht zur Verfügung stehen. Über Einheiten zur Kraftmessung, die am Flugtaxi oder Drohne am Fahrgestell integriert angebracht sind, wird das Gewicht vor und nach der Beladung in Echtzeit ermittelt. Anhand dieser Beladungsbestimmung wird über einen Algorithmus das Gesamtgewicht ermittelt und in die individuelle Nutzungsberechnung integriert. Damit ergibt sich eine optimale Planung des Fluggewichts, der Flugstrecke, des Energiemanagementsystems und damit eine effizientere Nutzung des Transportmittels. Das Verfahren kann in den folgenden Schritten realisiert werden:

1. Am Fahrgestell oder anderer geeigneter Stelle sind Einheiten zur Kraftmessung integriert.
2. Das Gewicht wird vor und nach der Beladung in Echtzeit ermittelt.
3. Das Gewicht wird über eine geeignete Schnittstelle an die Software/Algorithmus zur Transportsteuerung übermittelt.
4. Die Transportmittelnutzung wird exakt auf diese Randbedingungen optimiert, zum Beispiel Energiemanagement oder Restreichweite.
5. Die Software wird z.B. in einer CPU oder auf einem Cloud-Server abgelegt.

Die Dateneingabe kann dabei über eine sogenannte App erfolgen. Als Daten können dabei Anzahl der Personen und Koffer vorgesehen sein. Die Daten aus der Dateneingabe über die App werden dabei für eine Vorabschätzung des Gesamtgewichts und der Machbarkeit der Route verwendet. Dabei kann ebenfalls das Anbieten eines bestimmten Preises bereits bei der Planung nach der Dateneingabe in der App berücksichtigt werden. Ebenfalls kann dabei eine Optimierung des Energiemanagements des Flugtaxis oder der Drohne erfolgen. Wenn es der Zielerreichung knapp wird, kann der Transport mittels zwei Fahrzeugen oder über einen Zwischenstopp erfolgen.
Ebenfalls kann eine Meldung an die Zentrale für die Organisation der Verteilung auf die Fahrzeuge erfolgen. Es wird ein „Circle of Range“ (Reichweitengebiet) bestimmt, sodass eine Meldung an die Zentrale des Flottenbetreibers für eine Umsteigeposition erfolgt. Im Bereich des Betriebs des Energiemanagementsystems kann dabei das Abschalten von Zusatzverbrauchern, wie beispielsweise das Abschalten der Klimaanlage, und ein optimierter Flugbetrieb, wie beispielsweise die Reduzierung der Fluggeschwindigkeit als Langsamflug, erfolgen. Über die Dateneingabe für einen bestimmten Nutzer über die Smartphone-App können dabei die Erfahrungswerte verbessert werden und die Logistiksteuerung optimiert werden. Bei einem bestimmten Benutzer können dabei die tatsächlichen Prognosedaten und die tatsächlichen Daten verglichen und entsprechend für eine zukünftige Benutzung angepasst werden. Entsprechend kann auch eine tatsächliche Personenanzahl im Fahrzeug über die Sitzbelegungssensoren erkannt werden.
Die Idee betrifft somit ein Verfahren zur Transportsteuerung und ein Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug sowie ein Luftfahrzeug umfassend: zumindest einen Kraftmesssensor, der an zumindest einem Bodenkontaktelement in einer Aufstandsvorrichtung des Luftfahrzeugs angebracht ist, wobei das Luftfahrzeug über das jeweilige Bodenkontaktelement den Boden berührt, sodass aus der Summe der von dem zumindest einen Kraftmesssensor gemessenen Kräften ein Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs mittels eines Gewichtsberechnungsvorrichtung berechnet werden kann. Das Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs kann damit vor und nach einer Beladung und somit das Gewicht einer Beladung des Luftfahrzeugs berechnet werden. Dies ermöglich eine Überprüfung der Prognosedaten bezüglich des Gewichts und des Energievorrat für eine Flugroute, sodass durch Verfahren zur Transportsteuerung vor Abflug festgestellt werden kann, ob der Zielort der Flugroute erreicht werden kann oder nicht. Das Verfahren zur Transportsteuerung ist dazu ausgelegt, Gegenmaßnahmen einzuleiten, wenn der Zielort nicht erreicht werden kann.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung in Echtzeit das Gesamtgewicht eines Luftfahrzeugs und eine Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs berechnet werden kann und wie dies im Betrieb einer Flotte berücksichtigt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011105880 A1 [0003]
DE 102017112172 A1 [0004]
DE 04786485 T1 [0005]

Claims

Verfahren zur Transportsteuerung für ein Transportsystem umfassend zumindest ein Luftfahrzeug (1), wobei in einem ersten Schritt (S1) Daten eines Benutzers (14) umfassend zumindest einen Startort (10) und einen Zielort (11) empfangen werden, in einem zweiten Schritt (S2) ein Energiebedarf der Flugroute vom Startort (10) zum Zielort (11) auf Basis der gespeicherten Daten prognostiziert wird, in einem dritten Schritt (S3) zumindest ein Luftfahrzeug (1) aus einer Flotte von Luftfahrzeugen (1) einen jeweiligen Wert seines aktuellen Energievorrats (13) an eine Servereinheit (7) sendet, in einem vierten Schritt (S4) die Servereinheit (7) aus der Flotte von Luftfahrzeugen (1) eines der Luftfahrzeuge (1) mit einem für die Flugroute ausreichendem Energievorrat (13) auswählt, in einem fünften Schritt (S5) das ausgewählte Luftfahrzeug (1) zum Startort (10) fliegt, in einem sechsten Schritt (S6) eine Berechnung des Gewichts einer Beladung als Differenz des Gesamtgewichts (17) des Luftfahrzeugs (1) jeweils nach und vor dem Zusteigen zumindest des Benutzers (14) und/oder Zuladen von Gepäck (14) erfolgt, in einem siebten Schritt (S7) ein Energiebedarf für die Flugroute vom Startort (10) zum Zielort (11) mit dem berechneten Gesamtgewicht (17) des Luftfahrzeugs (1) nach der Beladung ermittelt wird und der Wert des mit dem Gesamtgewicht des Luftfahrzeugs (1) berechneten Energiebedarfs mit dem Wert des Energievorrats (13) des Luftfahrzeugs (1) verglichen wird, falls der Wert des mit dem Gesamtgewicht (17) des Luftfahrzeugs (1) berechneten Energiebedarfs für die Flugroute kleiner ist als der Wert des Energievorrats (13) des Luftfahrzeugs (1) abzüglich eines vorgebbaren Werts für einen Sicherheitspuffer, in einem achten Schritt (S8) das Luftfahrzeug (1) vom Startort (10) zum Zielort (11) fliegt, und andernfalls, in einem neunten Schritt (S9) ein Flug vom Startort (10) zu einem Umsteigeort (12) innerhalb eines mit dem aktuellem Gesamtgewicht (17) und dem aktuellen Energievorrat des Luftfahrzeugs (1) möglichen Aktionsradius erfolgt, in einem zehnten Schritt (S10) ein alternatives Luftfahrzeug (1) aus der Flotte von Luftfahrzeugen (1,1') zum Umsteigeort (12) fliegt, wobei dazu die Schritte 1 bis 7 mit dem aktuellem Gewicht der Beladung des Luftfahrzeugs (1) für das alternative Luftfahrzeug (1') durchlaufen werden, und in einem elften Schritt (S11) das alternative Luftfahrzeug (1') vom Umsteigeort (12) zum Zielort (11) fliegt.
Transportsystem mit zumindest einem Luftfahrzeug (1), jeweils umfassend: zumindest einen Kraftmesssensor (3), der sich in einer Aufstandsvorrichtung des Luftfahrzeugs (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Kraftmesssensor (3) an zumindest einer jeweiligen Verbindungsstelle zwischen einer Karosserie des Luftfahrzeugs (1) und einem jeweiligen Bodenkontaktelement (2) in der Aufstandsvorrichtung des Luftfahrzeugs (1) angebracht ist, wobei das Luftfahrzeug (1) eine Gewichtsberechnungsvorrichtung (4) umfasst, die dazu eingerichtet ist, aus einer von dem zumindest einen Kraftmesssensor (3) gemessenen Kraft ein Gesamtgewicht (17) des Luftfahrzeugs (1) zu berechnen.
Transportsystem nach Anspruch 2, wobei das jeweilige Luftfahrzeug (1) eine Schnittstelle (5) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das von der Gewichtsberechnungsvorrichtung (4) berechnete Gesamtgewicht (17) an einen Bordcomputer (6) im Luftfahrzeug (1) und/oder an eine fahrzeugexterne Servereinheit (7) des Transportsystems zu übermitteln, die jeweils dazu eingerichtet sind, eine Berechnung einer Reichweite des Luftfahrzeugs (1) mit dem Gesamtgewicht (17) als einen Parameter auszuführen.
Transportsystem nach Anspruch 3, wobei der Bordcomputer (6) und/oder die Servereinheit (7) jeweils dazu eingerichtet sind, bei der Berechnung der Reichweite zusätzlich zu dem Gesamtgewicht (17) des Luftfahrzeugs (1) Umweltbedingungen, insbesondere Temperatur und/oder Wind, zu berücksichtigen.
Transportsystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Bordcomputer (6) dazu eingerichtet ist, für den Fall, dass die Reichweite einen Schwellenwert unterschreitet, das Luftfahrzeug (1) in einem Energiesparmodus zu betreiben, der zumindest einen für den Flug unnötigen Zusatzverbraucher (8) des Luftfahrzeugs (1) in einer Leistung reduziert oder abschaltet und/oder zumindest einen Flugparameter energetisch optimiert, insbesondere eine Reduzierung der Fluggeschwindigkeit vornimmt, und/oder eine Warnmeldung ausgibt.
Transportsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Gewichtsberechnungsvorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, eine Gewichtsverteilung des Luftfahrzeugs (1) zu ermitteln.
Transportsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Gewichtsberechnungsvorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, mittels eines Sitzbelegungssensors (9) eine tatsächliche Personenanzahl im Luftfahrzeug (1) zu erfassen.
Transportsystem nach Anspruch 7, wobei die Gewichtsberechnungsvorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, mittels des Sitzbelegungssensors (9) ein Gewicht zumindest eines Benutzers (14) zu ermitteln und aus der Differenz des Gewichtes der Beladung und des Gewichtes des zumindest einen Benutzers (14) zu unterscheiden, welcher Anteil eines Gewichts einer Beladung des Luftfahrzeugs (1) auf Personen und auf Güter, insbesondere auf den jeweiligen Benutzer (13) und auf das jeweilige Gepäck (14), entfällt.
Transportsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Luftfahrzeug (1) elektrisch angetrieben ist.
Transportsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, mit einer Servereinheit (7), wobei das Transportsystem dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Transportsteuerung nach Anspruch 1 durchzuführen.